找準(zhǔn)切入點(diǎn)探索復(fù)合材料學(xué)課程思政教學(xué)設(shè)計(jì)

王 珂 余燈廣

（上海理工大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院 上海 200093）

習(xí)總書(shū)記在全國(guó)高校思想政治工作會(huì)議上，指出“要堅(jiān)持把立德樹(shù)人作為中心環(huán)節(jié)，把思想政治工作貫穿教育教學(xué)全過(guò)程”。為了適應(yīng)新時(shí)代高等教育全方位育人的使命，材料科學(xué)與工程學(xué)科的專(zhuān)業(yè)課程思政應(yīng)該圍繞“知識(shí)目標(biāo)”“能力目標(biāo)”“素質(zhì)目標(biāo)”三位一體的課程目標(biāo)，堅(jiān)持以“知識(shí)傳授與價(jià)值引領(lǐng)”相結(jié)合的原則為基礎(chǔ)。讓學(xué)生不僅要掌握相關(guān)的專(zhuān)業(yè)知識(shí)，更要具有正確的科技創(chuàng)新價(jià)值觀，具備良好的職業(yè)操守、敬業(yè)精神、團(tuán)結(jié)協(xié)作能力。目前，傳統(tǒng)材料類(lèi)專(zhuān)業(yè)課程教學(xué)的普遍情況是，“理論”課程在教室和課堂上，“實(shí)驗(yàn)”教學(xué)在實(shí)驗(yàn)室，“實(shí)際應(yīng)用”則常常是發(fā)生在大學(xué)畢業(yè)后的科研或其它社會(huì)工作中的事情。無(wú)論教學(xué)形式或是教學(xué)具體內(nèi)容上，專(zhuān)業(yè)課程教學(xué)常常具有一定的過(guò)時(shí)、離散，內(nèi)在聯(lián)系不足、不能與時(shí)俱進(jìn)的情況。這樣專(zhuān)業(yè)教學(xué)不利于學(xué)生能力尤其是創(chuàng)新實(shí)踐能力的系統(tǒng)化培養(yǎng)，妨礙他們了解專(zhuān)業(yè)最前沿的狀態(tài)。

世界發(fā)達(dá)國(guó)家的高校很早就意識(shí)到創(chuàng)新實(shí)踐教育的重要性。美國(guó)自1947年哈佛大學(xué)開(kāi)設(shè)第一門(mén)創(chuàng)業(yè)課程后，其高校創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)教育體系日益成熟，表現(xiàn)出比較明顯的特征和導(dǎo)向，重點(diǎn)鼓勵(lì)跨學(xué)科和基于科技的創(chuàng)新教育，密切企業(yè)與大學(xué)之間的合作關(guān)系，集聚各類(lèi)資源培養(yǎng)創(chuàng)新人才。伍斯特理工學(xué)院是美國(guó)歷史最為悠久的三大理工學(xué)院之一，其辦學(xué)理念認(rèn)為高校應(yīng)教會(huì)學(xué)生從事工程行業(yè)所需的創(chuàng)造性，必須要以項(xiàng)目為導(dǎo)向培養(yǎng)未來(lái)工程界的創(chuàng)新型人才。德國(guó)注重鼓勵(lì)大學(xué)生創(chuàng)新，其高校很早就開(kāi)展了創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)教育，在大學(xué)設(shè)立專(zhuān)門(mén)的創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)機(jī)構(gòu)，開(kāi)設(shè)專(zhuān)門(mén)的創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)課程，組織創(chuàng)新創(chuàng)意大賽，形成了創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)教育的“德國(guó)模式”，催生出洪堡大學(xué)、慕尼黑大學(xué)、慕尼黑工業(yè)大學(xué)等一批創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)型大學(xué)，引領(lǐng)經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展。

“復(fù)合材料學(xué)”是材料學(xué)科的一門(mén)專(zhuān)業(yè)重點(diǎn)課程。本課程的教學(xué)理念是使學(xué)生在了解復(fù)合材料的材料設(shè)計(jì)原理和性能控制因素的基礎(chǔ)上，形成根據(jù)實(shí)際使用需要設(shè)計(jì)復(fù)合材料的創(chuàng)新思維。該課程思政設(shè)計(jì)正是針對(duì)上述情況進(jìn)行一定的課堂教學(xué)改革，在“復(fù)合材料學(xué)”專(zhuān)業(yè)課程中開(kāi)展混合式、探究式的教學(xué)方式，融合先進(jìn)技術(shù)與前沿研究于教學(xué)中，有機(jī)地將課堂理論、課程實(shí)踐和實(shí)際應(yīng)用結(jié)合起來(lái)，以此為切入點(diǎn)不但能增進(jìn)課堂互動(dòng)效果、提高學(xué)生學(xué)習(xí)熱情，而且有利于培養(yǎng)學(xué)生從事工程科技領(lǐng)域工作的方法素質(zhì)和實(shí)踐能力、樹(shù)立正確的科技創(chuàng)新價(jià)值、科學(xué)精神和工匠精神。

“復(fù)合材料學(xué)”課程思政教學(xué)設(shè)計(jì)在原有課程結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)上將課程分為五個(gè)教學(xué)模塊，包括原有的三個(gè)模塊：基礎(chǔ)概念模塊、結(jié)構(gòu)特征與性能關(guān)系模塊、復(fù)合材料制備模塊，以及新增加的兩個(gè)模塊：案例分析模塊，理論綜合實(shí)踐模塊。每個(gè)模塊在重新設(shè)計(jì)時(shí)既遵循專(zhuān)業(yè)邏輯性的同時(shí)，又能與核心價(jià)值觀相結(jié)合，讓授課既專(zhuān)業(yè)實(shí)用又有生命力，通過(guò)專(zhuān)業(yè)課程思政使學(xué)生更加明確認(rèn)識(shí)，從更高的高度看待專(zhuān)業(yè)課的學(xué)習(xí)，使其變被動(dòng)學(xué)習(xí)為主動(dòng)學(xué)習(xí)，即通過(guò)融合創(chuàng)新使學(xué)生的學(xué)習(xí)更全面，將會(huì)極大的提高學(xué)生的學(xué)習(xí)主動(dòng)積極性，提高學(xué)習(xí)效果。下面詳細(xì)介紹一下五個(gè)新教學(xué)模塊：

1 基礎(chǔ)概念模塊

這個(gè)模塊的教學(xué)設(shè)計(jì)中，新加入了課程導(dǎo)入部分。通過(guò)對(duì)材料的演化歷史概述讓學(xué)生了解復(fù)合材料在整個(gè)材料體系中所處的位置。通過(guò)舉例傳統(tǒng)材料在一些領(lǐng)域的缺點(diǎn)，引入復(fù)合材料的發(fā)展，讓學(xué)生了解復(fù)合材料與傳統(tǒng)材料相比的主要優(yōu)勢(shì)。通過(guò)復(fù)合材料發(fā)展過(guò)程、現(xiàn)狀與趨勢(shì)讓學(xué)生了解人們研究和推動(dòng)復(fù)合材料發(fā)展的種種努力，通過(guò)介紹復(fù)合材料的各種應(yīng)用之“最”，如復(fù)合材料已經(jīng)應(yīng)用到最先進(jìn)的大飛機(jī)（A380、波音787等）、飛得最遠(yuǎn)的航天器、最尖端的武器、最快的交通工具、最輕的自行車(chē)、最流行的體育用品等等讓學(xué)生打開(kāi)眼界；同時(shí)要告訴學(xué)生，學(xué)習(xí)“復(fù)合材料”知識(shí)正當(dāng)其時(shí)，選擇“復(fù)合材料”專(zhuān)業(yè)正逢其時(shí)，激發(fā)學(xué)生對(duì)“復(fù)合材料”課程的興趣，保持較高的學(xué)習(xí)積極性。

另外就是加強(qiáng)了復(fù)合材料主要應(yīng)用領(lǐng)域介紹。隨著復(fù)合材料的發(fā)展和研究的深入，以及復(fù)合工藝、原材料生產(chǎn)的發(fā)展，復(fù)合材料越來(lái)越多地進(jìn)入到國(guó)計(jì)民生的各個(gè)領(lǐng)域，如：航空航天、交通、建筑、電子信息、醫(yī)學(xué)、體育等，不斷出現(xiàn)令人耳目一新的產(chǎn)品，讓人感受到科技進(jìn)步的魅力。在授課中，鼓勵(lì)同學(xué)們尋找和發(fā)現(xiàn)我國(guó)在該技術(shù)領(lǐng)域前人所做的一些嘗試和努力。我們國(guó)家有5000年的文明，應(yīng)該是跟大自然打交道了很多年，很早就接觸了復(fù)合材料或者復(fù)合材料的思維，在復(fù)合材料制作方面也有很多有用的知識(shí)需要了解。比如，建筑中砌墻用到的稻草和泥土，就是一種形式的復(fù)合材料原料?，F(xiàn)在國(guó)家正在大力在航空、航天領(lǐng)域創(chuàng)新，開(kāi)發(fā)屬于我國(guó)民用的大飛機(jī)，如C919、C929，還有軍用的大飛機(jī)，如運(yùn)20、運(yùn)30等，這些先進(jìn)系統(tǒng)上有各種復(fù)合材料，還有新概念汽車(chē)等等。并在課后給同學(xué)們一些重要提示，讓他們順著這些提示進(jìn)行深入了解。

2 結(jié)構(gòu)特征與性能關(guān)系模塊

這個(gè)模塊具有較強(qiáng)的理論性，特別是“復(fù)合材料力學(xué)性能與結(jié)構(gòu)”部分，表現(xiàn)在抽象概念多、公式多、計(jì)算繁瑣。這部分課程對(duì)學(xué)生的數(shù)學(xué)功底、力學(xué)功底要求較高，對(duì)于學(xué)生來(lái)說(shuō)，在知識(shí)的理解、消化上會(huì)存在一定的困難。一些學(xué)生看到這部分課程中較多數(shù)學(xué)推導(dǎo)和計(jì)算，就有一種發(fā)蒙的感覺(jué)，進(jìn)而對(duì)這部分課程的學(xué)習(xí)產(chǎn)生畏難情緒。為了解決這部分課程難學(xué)、枯燥的問(wèn)題，將啟發(fā)式教學(xué)方法引入到“復(fù)合材料力學(xué)與結(jié)構(gòu)”課程的教學(xué)中，促成“以教為主”向“以學(xué)為主”的轉(zhuǎn)變，在課堂教學(xué)中增加一些師生、生生互動(dòng)等，激發(fā)學(xué)生的興趣和學(xué)習(xí)主動(dòng)性，從而加強(qiáng)學(xué)生對(duì)課程內(nèi)容和知識(shí)體系的理解。例如由教師先給出前提條件或力學(xué)分析的模型，根據(jù)難易程度提出問(wèn)題或設(shè)定目標(biāo)，由學(xué)生嘗試分析、計(jì)算、推導(dǎo)、解答。即將起始條件和要達(dá)到的目標(biāo)告訴學(xué)生，中間的探索過(guò)程由學(xué)生自己嘗試來(lái)完成。

3 復(fù)合材料制備模塊

這個(gè)板塊除了用最通俗易懂的語(yǔ)言，把復(fù)雜的復(fù)合材料成型工藝、設(shè)備和成型基本原理講清楚，同時(shí)通過(guò)對(duì)我國(guó)在復(fù)合材料領(lǐng)域突飛猛進(jìn)的制備技術(shù)展示，進(jìn)一步引發(fā)同學(xué)們對(duì)現(xiàn)實(shí)問(wèn)題的思考，幫助學(xué)生深刻地理解和掌握復(fù)合材料制備工藝?yán)碚摰膬?nèi)涵。更重要的要在課程中加入在實(shí)際應(yīng)用中如何選擇成型工藝的思考環(huán)節(jié)。這個(gè)環(huán)節(jié)可以由教師，也可以由學(xué)生在各個(gè)思考環(huán)節(jié)上不斷地提出疑問(wèn)，進(jìn)行討論，最終得出正確的結(jié)論，促進(jìn)學(xué)生對(duì)所學(xué)知識(shí)進(jìn)行“意義建構(gòu)”。除了得到正確的結(jié)論之外，教師還應(yīng)該提醒學(xué)生體會(huì)在思維方法上得到的拓展，喚起同學(xué)們對(duì)專(zhuān)業(yè)知識(shí)探知的欲望。

4 案例分析模塊

這個(gè)新開(kāi)設(shè)的模塊，將以一些復(fù)合材料的研究熱點(diǎn)和最新進(jìn)展為案例,介紹復(fù)合材料的設(shè)計(jì)原理、結(jié)構(gòu)分析與性能評(píng)價(jià)方式。例如授課中通過(guò)舉例航空航天領(lǐng)域所用樹(shù)脂基復(fù)合材料研制和制備過(guò)程中的典型事例，突出典型事例、典型人的創(chuàng)新精神和敬業(yè)精神。讓同學(xué)們領(lǐng)悟職業(yè)和愛(ài)崗敬業(yè)精神，在工作中應(yīng)積極發(fā)揮主觀創(chuàng)新能動(dòng)性。

5 理論綜合實(shí)踐模塊

這個(gè)新模塊加入了課程設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)，設(shè)計(jì)內(nèi)容主要針對(duì)現(xiàn)實(shí)生活中出現(xiàn)的材料工程問(wèn)題，運(yùn)用復(fù)合材料學(xué)原理、科學(xué)方法設(shè)計(jì)材料，制定實(shí)驗(yàn)方法和生產(chǎn)方案，評(píng)估產(chǎn)品性能。設(shè)計(jì)題目由學(xué)生根據(jù)周?chē)^察的產(chǎn)品/制品材料發(fā)現(xiàn)的問(wèn)題提出想法，自己選擇。教學(xué)方式是讓學(xué)生自己組織材料，編排內(nèi)容并上臺(tái)做報(bào)告，由其他同學(xué)進(jìn)行質(zhì)疑和討論，教師在臺(tái)下作點(diǎn)評(píng)并把握進(jìn)度。學(xué)生上臺(tái)做演講是一個(gè)收集材料、分析、歸納、總結(jié)、獲得完整知識(shí)，并且還要將這些知識(shí)表達(dá)出來(lái)的過(guò)程。

在經(jīng)過(guò)前面四個(gè)模塊的啟發(fā)式教學(xué)之后，學(xué)生已經(jīng)逐漸地適應(yīng)了自主學(xué)習(xí)，掌握了一定的思維方法和技巧。理論綜合實(shí)踐模塊的課程設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)，雖然并不是在完全未知的領(lǐng)域里進(jìn)行科學(xué)探索，但對(duì)學(xué)生而言是一個(gè)新的領(lǐng)域，同樣也具有探索未知的挑戰(zhàn)。在完成了這一求知過(guò)程后，學(xué)生會(huì)有一種表達(dá)的愿望，希望自己所采用的方法、經(jīng)歷的過(guò)程和獲得的結(jié)果能夠得到他人的認(rèn)可。而其他同學(xué)的疑問(wèn)和討論，進(jìn)一步加深了學(xué)生對(duì)知識(shí)的理解，拓寬了思維的廣度和深度。學(xué)生在設(shè)計(jì)中，可以進(jìn)一步體會(huì)、消化、吸收課程內(nèi)容，并加以整理完善。這種專(zhuān)題化課程設(shè)計(jì)教學(xué)模式貼近現(xiàn)實(shí)、關(guān)聯(lián)熱點(diǎn)問(wèn)題，滿足學(xué)生的求知欲望，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力；同時(shí)也喚起學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，能讓學(xué)生對(duì)于整個(gè)復(fù)合材料課程相關(guān)知識(shí)點(diǎn)進(jìn)行融會(huì)貫通。

復(fù)合材料學(xué)課程設(shè)計(jì)在多個(gè)教學(xué)環(huán)節(jié)中采用多樣性的教學(xué)手段，主要包括：（1）情景導(dǎo)入法，通過(guò)對(duì)材料的演化歷史概述讓學(xué)生了解復(fù)合材料在整個(gè)材料體系中所處的位置，通過(guò)復(fù)合材料發(fā)展過(guò)程、現(xiàn)狀與趨勢(shì)讓學(xué)生了解人們研究和推動(dòng)復(fù)合材料發(fā)展的種種努力，通過(guò)介紹復(fù)合材料的各種應(yīng)用之“最”，讓學(xué)生打開(kāi)眼界，激發(fā)學(xué)生對(duì)“復(fù)合材料”課程的興趣。（2）混合式教學(xué)方式，融合先進(jìn)技術(shù)和前沿研究于教學(xué)中，有機(jī)地將課堂理論、課程實(shí)踐和實(shí)際應(yīng)用結(jié)合起來(lái)。通過(guò)對(duì)我國(guó)在復(fù)合材料領(lǐng)域當(dāng)前的技術(shù)展示，進(jìn)一步引發(fā)同學(xué)們對(duì)現(xiàn)實(shí)問(wèn)題的思考，幫助學(xué)生深刻地理解和掌握復(fù)合材料制備工藝?yán)碚摰膬?nèi)涵，拓寬思政-專(zhuān)業(yè)課教學(xué)的深度和廣度。（3）啟發(fā)式教學(xué)，通過(guò)設(shè)定材料結(jié)構(gòu)-性能-應(yīng)用的情境、學(xué)生之間的協(xié)作、師生和生生之間的討論，促進(jìn)學(xué)生對(duì)所學(xué)知識(shí)進(jìn)行“意義建構(gòu)”，促進(jìn)學(xué)生不斷改善知識(shí)結(jié)構(gòu)、提高思想認(rèn)識(shí)和能力水平。