融入思政元素的材料科学基础课程教学改革与案例设计

李承娣 陈枭

摘  要：材料科学基础是材料相关专业本科生必修的专业课，也是大部分高校考研专业课的科目之一，该课程作为工科专业课，专业性较强。思政元素要与教学模式、评价模式改革相结合，以生动的案例加强学生对知识点的理解，同时正确引导学生的世界观、人生观、社会主义核心价值观，使学生增强专业自豪感与社会责任感，树立文化自信和工匠精神，培养其成为德才兼备的高素质社会主义栋梁之材。

关键词：材料科学基础；思政元素；教学改革；案例设计；工科专业课

中图分类号：G641        文献标志码：A          文章编号：2096-000X（2024）02-0181-04

Abstract： Fundamentals of Materials Science is a required professional course for undergraduates majoring in materials related majors， and also one of the professional courses for postgraduate entrance examination in most universities. As an engineering professional course， this course is highly professional. Ideological elements should be combined with a reform of teaching mode， evaluation model， with vivid case to strengthen student's understanding of knowledge points， and correctly guide the students' world outlook， the outlook on life， the socialist core values. This causes the student to enhance the professional pride and sense of social responsibility， set up cultural spirit， confidence and craftsmen. This will train students to become high quality socialist pillars with both political integrity and ability.

Keywords： Fundamentals of Materials Science; ideological and political elements; teaching reform; case design; specialized course of engineering

自從《中国制造2025》发布以来，我国全面推进实施制造强国战略，2021年工信部等四部门更是发布了《智能制造试点示范行动实施方案》，提出到2025年，建设一批技术水平高、示范作用显著的智能制造示范工厂[1]。新材料的研发是智能制造中最为重要的一环，以特种金属功能材料、高性能结果材料、先进复合材料等为发展重点，加快研发先进熔炼、凝固成型、气相沉积、型材加工和高效合成等新材料制备关键技术和装备，加强基础研究和体系建设，突破产业化制备瓶颈。在新材料研发领域存在高素质应用型人才的缺口，近些年，大部分工科院校均开设材料相关的本科专业，更有科研水平较高的双一流高校设有材料相关专业的硕士点、博士点。各大高校在培养学生时关注于专业课的发展，其中材料科学基础课是材料专业学生必修的基础型专业课，更是众多高校考研专业课的必备科目，其重要性不言而喻。

2016年，习近平总书记在全国高校思想政治工作会议上发表了重要讲话，在强调“思想政治理论课要坚持在改进中加强，提升思想政治教育亲和力和针对性，满足学生成长发展需求和期待”的同时，明确要求“其他各门课都要守好一段渠、种好责任田，使各类课程与思想政治理论课同向同行，形成协同效应”[2]。之前，对于专业课的讲授通常只关注于专业知识点，忽略了思政的教育，大部分专业课老师会觉得思政方面的知识得由马克思理论等思政课程来讲授。而思政课程的概念较为抽象，工科学生对其吸收力不足。另外在我国经济迅猛发展的大环境下，很多人看重个人能力的培养而忽视了道德品质，造成了许多社会问题。高收入群体甚至高管高官出现贪污腐败，损害人民利益的事情层出不穷，在本科教育阶段重视思政教育，培养学生具备高尚的道德情操是减少以上事件发生概率的重要策略。思政课程一般在大二前已经讲授过，学生上大三后主要课程为专业课，思政教育同样不容忽视[3]。如今，我们要将思政元素融入到每一门工科专业课，需要对教学方式及教学内容等方面进行改革，如何融入思政元素是广大教育工作者近些年讨论的热点[4-5]。本文从材料科学基础工科专业课出发，将思政贯穿到整个课程中，探索融入思政元素的教学改革路径以及案例设计，为培养具备爱国情怀、拥有正确价值观的高素质应用型人才作出贡献。

一  材料科学基础课程特点及融入思政元素的必要性

材料科学基础是材料专业本科生必修的基础型专业课，一般开设在大三阶段，是本科生面向自己专业方向的入门级课程，对于学生未来的职业生涯非常重要[6-7]。这门课程将系统全面地介绍材料科学的基础理论知识，诸如固体材料的结合键、材料的结构与性能、材料中的扩散、材料的相变、材料的塑性变形与强化、材料的电子结构与物理性质、各类材料概论，以及材料科学研究方法等。该课程知识点较为基础，涉及材料学知识较广，能够让学生对自己所学专业有一定了解。教育人才不能只关注于专业知识的提升，也要重视综合素质的培养。专业课是学生掌握本专业技能的重要渠道，用心程度较高，在课堂上慢慢渗透正确的人生观、价值观，帮助学生丰富精神世界，构建良好的人生规划与职业规划宏图。将思政元素融入到教学中，引领学生在学习的时候提升专业自豪感，了解本专业与国之建设的关联性，一方面激发学习热情，另一方面提升爱国情怀和为国奉献的责任感。科教兴邦离不开培育国之栋梁，而本科教育是国之栋梁的基石，高校有责任将学生培养成德才兼备的社会主义接班人。在专业课领域融入思政元素是在潜移默化地立德树人，帮助学生在成才的同时树立正确的思想观念，所学所用为早日实现中华民族伟大复兴的中国梦作出贡献。

二  融入思政元素的教学改革

（一）  教学模式改革

传统的教学模式是教师在讲台上直接向学生讲解知识点，课堂上布置作业，通过作业情况判断学生对知识的接受程度。当课程思政的理念提出后，很多老师依然采用传统的教学模式，只是在课堂上代入一些思政元素，这样对学生的吸引力还是有所不足。本文秉承OBE教育理念，利用线上教学和课堂教学的优势互补，采用启发式教学，结合学生实际情况和工程实践经验，采用线上线下混合式教学，在教学过程中采用理论教学、实践教学和案例综合分析相结合的教学方式，激发学生学习兴趣，提高学生学习效果和认知水平，培养学生的综合素养。在这种比较新颖的教学模式下再融入思政元素，增强学生对专业知识和思政的接收力。具体情况如图1所示。

教学方法采用线上自学、线下课堂教学、课后在线复习三种方法。

1）线上自学：课堂学习之前，教师提供给学生包含思政课程教学大纲、课前测试题、课程PPT及针对知识点的思政案例视频等线上资源，让学生提前对所讲内容进行预习，对基本概念有个初步的认识，了解学习上主要的侧重点，提前进行自学，便于能够在之后的课堂学习中与教师有更好的交流。

2）线下课堂教学：学生通过之前的自学，带着兴趣点积极地参与到课堂教学讨论中，教师在回答学生问题的同时给予思政方面的引导，在讲授知识点的同时引入思政元素的实际案例，开展针对性的授课。在课堂上注重师生互动，鼓励学生站上讲台演示或解说自己对知识点的理解。根据授课内容可在课上成立讨论小组，分组辩论，证明观点，之后教师进行点评，以此来加强学生对知识点的理解。

3）课后在线复习：学生课后利用线上平台可随时进行提问，教师在线回答问题，增强师生互动性，提高学生的学习兴趣，最终在不受时间和空间的限制下，促进学生在课后进一步的复习和提升。

材料科学基础专业课不光有理论教学内容，还包括金相分析、材料测试方法等内容相关的实验课，整个教学过程可包含有理论教学、实践教学以及案例分析。在每个环节中融入思政元素，帮助学生树立正确的人生观、世界观、社会主义核心价值观，同时在讲解材料学知识应用在实际生产中时，辅助以方法论，鼓励学生参加挑战杯及创新创业大赛等活动，以赛促学，提高学生动手能力和实践操作能力，在学生心中打造好工匠精神的烙印，努力培养学生成为具有理想信念、家国情怀的高素质应用型人才。

图1  教学模式改革示意图

（二）  评价模式改革

现有的课程评价模式主要是对教师教学方面的评价，包含学生对教师评价、教师自评、同行评价等。当课程融入思政元素，为了及时了解学生的思想动态和对课程的了解程度，加入学生的自评、互评、师评环节，使师生评价形成闭环反馈，如图2所示。学生在上课后进行自评，根据自己对于课程知识点的理解进行打分，并对同小组的学生之间互评，对于教师的讲课方式和内容给出评价意见，教师根据意见不断调整授课方式。同时，教师也进行自评，接收同行教师的评价，然后对学生进行点评，及时掌握学生的思想动态和对课程的理解，可动态修改教学案例，在薄弱处重点强调，并且能够将思政元素融合在时事发展中，作为专业知识点案例进行输出。这种闭环反馈的评价模式能够增加师生互动性，对教学质量提升有帮助，并且提高了学生对于课程的互动性，师生互评，共同进步。

圖2  评价模式改革

（三）  考核方式改革

教学模式改革后，课程的考核方式也要相应改革，总成绩也结合线上线下的平时表现、实验和作业结果、期末考试组合而成，采用百分制评定，评分细则见表1。平时表现和期末考试各占分数的50%，其中平时表现分为过程性学习成绩和自主性学习成绩。过程性学习成绩占平时表现的30%，其中包含课堂出勤（60%）和线上自学（40%）。自主性学习成绩占平时表现的70%，其中实验成绩占60%，线上作业及讨论占40%，材料科学基础课包含了理论教学内容和实验内容，实验的过程是让学生更好地理解理论是如何应用到实践中的，实验成绩主要依据实验报告内容进行评价，评价标准见表2。设计性实验还需要学生进行小组协作、合作完成后提交，形成报告后再进行PPT展示，通过自评、互评和师评确定各组的成绩。教师在考核学生的学习成绩的同时要关注学生对思政元素的接收情况，尤其是小组展示环节，可让学生自由发挥，畅所欲言，用所学的知识点扩展到生产应用背景，并畅想未来的从业方向，教师在此过程中了解学生的思想动态，及时给予指导性意见，引导学生走向正确的思想道路。

三  融入思政元素的案例设计

将思政元素融入到材料科学基础课程的每一章中，实现专业课程思政教育全部渗透的目标。

第一章：导论。作为材料专业学生的第一课，要让学生了解材料科学的基本概念，在人类发展的历史长河中材料所贡献的力量，了解材料制备与加工工艺对材料性能的影响，掌握材料科学四要素及其相互关系。在本章内容中，由古至今介绍材料知识点对社会的贡献，从古时候的冶金、铸剑、青铜器的表面加工，结合现代材料分析方法讲授为什么名剑能够“削铁如泥”，在地下尘封百年而不朽；而我国现代航空航天以及海洋极地等领域的发展离不开材料专业工作者的支持，神舟飞船可上九天揽月，蛟龙号深海潜水可下五洋捉鳖，新型战斗机的研发和“辽宁舰”“山东舰”“福建舰”航母正式亮相都标志着我国综合国力和竞争力的提升。学生在历史和时事中提升对材料专业的认知，增强职业荣誉感，将会努力成为投身社会主义建设的国之栋梁。

第二章：材料中的晶体结构。在讲授原子结合键、配位数和致密度等概念的时候引入团结就是力量的概念，不管是自然界的组织构成还是人类社会，需要集合集体的力量才能做成事情，每一个原子都在发挥作用，就像我们每一个人都是生活的主角。讲述跟原子级别相关的科研实例，材料专业的科研工作者发表在国际期刊的重要成果，激发学生对科研创新工作的向往。

第三章：晶体缺陷。晶体缺陷存在于材料中是很普遍的现象，就像“人无完人”，正视缺陷，研究其产生的机理才会进步，结合讲述我国科学研究先驱在金属和氧化物晶体中缺陷的组态和起源上的研究对晶体微结构化的贡献实例，培养学生对科研的钻研精神和面对问题迎难而上的勇气与精神。

第四章：材料的相结构与相图。此章较为重要，其中涉及的铁碳相图更是材料考研专业课的必考内容，教师会要求每个材料专业的学生必须把铁碳相图默背下来。在相图的学习中了解热处理工艺，根据碳含量的多少对于钢铁材料进行分类介绍，从而延伸介绍世界钢铁材料的发展历史、钢铁材料与国家竞争力的关系、我国钢铁材料的发展现状。向学生讲述中国科学院院士、国际知名相图研究专家金展鹏同志，我国高温合金的奠基人、国家最高科学技术奖获得者，中国科学院、中国工程院资深院士、中国材料科学之父师昌绪等老一辈科学家的事迹。让学生感受到前辈们对于祖国建设的贡献，并把这种精神传承下去。

第五章：材料的凝固与气相沉积。此章讲解的重点在于材料凝固过程、均匀形核和非均匀形核，此部分知识点也是期末考试及考研专业课的重点考核目标。向学生介绍传统铸造所遇到的问题及难题，以及当今提出的绿色铸造及智能制造的理念，拓宽学生的思维与眼界，发展其内心对传统文化的正确认知，使其树立文化自信和工匠精神。

第六章：扩散与固态相变。让学生掌握扩散第一定律以及扩散第二定律，理解固态相变中的形核及长大，了解马氏体相变。从古代铸剑工艺引出马氏体转变研究的必要性，我國具备悠久的历史，发现古人在生产一线多年经验中提炼出材料学知识并有所应用，这是我们要传承的工匠精神。就像唯物辩证法所提到量变引起质变，材料学的发展是离不开劳动人民多年的生产经验的。鼓励学生未来多进入生产一线学习，积累经验，实现“形核-长大”，最终成才。

第七章：材料的变形与断裂。讲授金属变形过程、应力-应变曲线、塑性变形冷变形知识点。材料在变形中强化，由材料强韧化对其性能的显著影响，联想中华文明能够成为四大文明之一并被延续至今，最重要的原因就是中华民族的勤奋和韧性，让学生更加系统地了解中国传统文化的博大精深，激发学生以奋斗精神铸就青春底色，以知识见识淬炼真本领。

四  结束语

材料科学基础这门课专业性较强，融入思政元素要与教学模式、评价模式改革等相结合。教师要秉承着立德树人的原则，在讲授专业知识的同时为学生输入正确的世界观、人生观、社会主义核心价值观，在每一章节的讲授中以带有思政元素的案例引入知识点，使学生增强专业自豪感与社会责任感，培养其成为能力与思想道德全面发展的高素质社会主义栋梁之材。

参考文献：

[1] 本刊编辑部.工信部等四部门部署开展2021年度智能制造试点示范行动[J].智能制造，２０２１（６）：６．

[2] 习近平在全国高校思想政治工作会议上强调把思想政治工作贯穿教育教学全过程 开创我国高等教育事业发展新局面[N].光明日报，2016-12-09（1）.

[3] 袁文君.高校“课程思政”与思政课程协同育人研究[D].吉首：吉首大学，2020.

[4] 康亚华，尹秋莲.高等院校工科专业课课程思政路径探究[J].学周刊，2022（19）：9-10.

[5] 邓明智.课程思政融入工科专业课的实践与思考[J].科教文汇，2022（2）：84-87.

[6] 马雪，李良锋，李芳，等.课程思政融入材料类专业课程的探索——以材料科学基础课程为例[J].大学教育，2022（2）：57-59.

[7] 何鑫，禹庭，张弛，等.材料科学基础课程思政设计与实践[J].高教学刊，2021，7（33）：161-164，168.