材料物理性能中“課程思政”的教學(xué)實(shí)踐探討

＊孟強(qiáng)強(qiáng) 苗萌 薛燕

（合肥師范學(xué)院物理與材料工程學(xué)院 安徽 230601）

課程思政是一種新的教育理念，目的是讓各類課程與思想政治理論課形成協(xié)同效應(yīng)，高校教師對它的認(rèn)識也從最初是思想政治理論課的延伸探索，發(fā)展為高校加強(qiáng)和改進(jìn)思想政治工作的重要手段。課程思政要推進(jìn)專業(yè)課與思政課協(xié)同育人模式，打造學(xué)生和老師學(xué)習(xí)和教學(xué)活動的“利益共同體”，而專業(yè)教師團(tuán)隊(duì)作為參與改革的主體動力，就必須結(jié)合課程特點(diǎn)進(jìn)行思政教育[1]。大學(xué)是學(xué)生在理想、信念、思想、道德、人格等方面逐步形成、走向成熟的轉(zhuǎn)折點(diǎn)，是培養(yǎng)大學(xué)生樹立正確的世界觀、人生觀和價值觀的重要時期。作為材料科學(xué)與工程專業(yè)的大學(xué)生在材料物理性能教學(xué)過程中，開展思想政治教育是非常必要的，也是提高他們思想道德素質(zhì)的重要途徑。該課程的教學(xué)注重使得學(xué)生掌握各物理性能的物理基礎(chǔ)和物性的表征參量；初步學(xué)習(xí)材料物理性能與其成分，組織，工藝過程的關(guān)系及變化規(guī)律，和溫度，壓力，電場，磁場，輻照，化學(xué)介質(zhì)等環(huán)境因素對其性能的影響規(guī)律；了解與材料物性相關(guān)的測試技術(shù)及原理和結(jié)果分析方法；了解與材料各物理性能相關(guān)功能材料的應(yīng)用[2]。該課程的教學(xué)知識面寬、內(nèi)容豐富、體系完整，學(xué)生興趣和重視程度高、出勤率高、上課抬頭率高、具有良好的教學(xué)效果，這些為該課程開展思想政治教育提供了廣闊的空間。本文將結(jié)合材料物理性能課程特點(diǎn)，談?wù)勅绾伍_展“課程思政”的教學(xué)改革與實(shí)踐方式，點(diǎn)滴體會希望能為高校專業(yè)課程開展思政教育提供有益的參考[3]。

1.材料物理性能“課程思政”元素的挖掘

材料物理性能課程介紹了材料熱學(xué)性能、電學(xué)性能、磁學(xué)性能、光學(xué)性能、力學(xué)性能等方面知識，闡述了各種材料物理性能的重要微觀及理論機(jī)制、各種材料的組成成分、組織結(jié)構(gòu)與物理性能關(guān)系及主要制約的影響規(guī)律，以及各種性能實(shí)際應(yīng)用等內(nèi)容。通過本課程的學(xué)習(xí)為后續(xù)課程《材料科學(xué)基礎(chǔ)》《材料工程基礎(chǔ)》等專業(yè)課的學(xué)習(xí)和科學(xué)研究打下基礎(chǔ)。本課程教學(xué)設(shè)計追求提高理工科專業(yè)學(xué)生具有運(yùn)用材料物理性能解決實(shí)際問題的能力，把知識與技能，過程與方法，情感、態(tài)度與價值觀緊密結(jié)合起來，構(gòu)建本課程的基本框架。在課堂教學(xué)中，教師先要著重講授專業(yè)理論，幫助學(xué)生理解、掌握專業(yè)知識和技能，同時采用靈活多樣的授課方式、教學(xué)方法，借助現(xiàn)代信息技術(shù)，恰如其分地開展思想政治教育，引導(dǎo)學(xué)生堅(jiān)持正確的政治導(dǎo)向和價值取向，把社會主義核心價值觀悄然無聲地融入課堂教學(xué)全過程[4]。材料物理性能課程介紹的材料六大物理性能，分別從其物理本質(zhì)，發(fā)現(xiàn)和發(fā)展歷程，實(shí)際應(yīng)用，影響因素和測量方法等方面進(jìn)行了闡述和解讀。以材料的熱學(xué)性能中材料熱熔為例，分別從材料熱熔的基本概念和物理本質(zhì)以及溫度影響，熱熔的一些經(jīng)典理論和經(jīng)驗(yàn)定律，熱熔理論的發(fā)展（量子理論），影響材料熱熔的因素，熱熔的測量方法，最后介紹熱分析及其工程應(yīng)用。從內(nèi)容上看可以分為五大塊：材料物理性能的基礎(chǔ)知識，材料物理性能相關(guān)理論的發(fā)展，材料物理性能的影響因素，材料物理性能的測量方法發(fā)展，材料物理性能的應(yīng)用。根據(jù)其熱熔性能的教學(xué)內(nèi)容可以將其分成三大類即基礎(chǔ)知識，理論發(fā)展及影響因素，測量方法和應(yīng)用。因此，在課程思政元素挖掘中我們可以從以下三個方面開展課程思政的教學(xué)：一、解讀材料的物理基礎(chǔ)知識，滲透唯物辯證法；二、通過物理性能理論發(fā)展過程和影響因素中的案例科學(xué)故事講述，培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)品質(zhì)；三、介紹物理性能測量及相關(guān)生活和國防科技應(yīng)用，增強(qiáng)愛國情懷。此外，對比材料的各種物理性能教學(xué)內(nèi)容基本是相同的，基本上都是按照上面提到的五大塊講解的而且有很多內(nèi)容具有相似和銜接性，對于這些內(nèi)容，可以采取“對分課堂”的模式[5]，調(diào)動學(xué)生為主體的自主學(xué)習(xí)積極性，強(qiáng)調(diào)生生和師生互動。因此我們可以增加一條課程思政的新教學(xué)模式；四、采取“對分課堂”的新教學(xué)模式，從教育理念出發(fā)培養(yǎng)學(xué)生作為新時代材料人的工匠精神。因此，筆者將從以上四個方面出發(fā)，針對《材料物理性能》課程教學(xué)中如何進(jìn)行課程思政教學(xué)開展研究。

2.材料物理性能“課程思政”教育實(shí)踐的探討

(1)解讀材料的物理基礎(chǔ)知識，滲透唯物辯證法

唯物辯證法作為馬克思主義哲學(xué)的重要組成部分，是重要的世界觀和方法論。唯物辯證存在于材料物理性能的產(chǎn)生、形成和發(fā)展等過程中，而作為唯物辯證法最根本的對立統(tǒng)一規(guī)律，在材料物理性能知識中是普遍存在的。例如，晶格熱振動的形成，晶體的穩(wěn)定存在，鐵磁體的磁化和退磁，材料吸收熱量與放出熱量等等，這些例子體現(xiàn)了唯物辯證法中矛盾雙方統(tǒng)一與斗爭、以及互相轉(zhuǎn)化的結(jié)果。否定之否定規(guī)律是指任何事物都是肯定和否定的對立統(tǒng)一，材料物理性能的一些概念，如德拜溫度、居里溫度、超導(dǎo)、光電催化等理論的建立、發(fā)展與完善過程就體現(xiàn)了這一規(guī)律。材料物理性能的一些基礎(chǔ)知識內(nèi)容可以采用提問式的教學(xué)法，當(dāng)講授完某一知識點(diǎn)后，可以向?qū)W生提問“該知識點(diǎn)符合唯物辯證法哪一條規(guī)律？”然后啟發(fā)學(xué)生思考，接著指導(dǎo)學(xué)生共同探討對問題的解決方案。例如，在講到晶格熱振動這一知識點(diǎn)時，可以提問讓學(xué)生回憶大學(xué)物理中關(guān)于光波振動的形式，讓學(xué)生自我聯(lián)系統(tǒng)一光波振動和晶格熱振動之間的統(tǒng)一性，然后再引導(dǎo)學(xué)生分析晶格熱振動聲頻支和光頻支振動的不同點(diǎn)，即振動形式導(dǎo)致振動能量不同的機(jī)理，最后引導(dǎo)學(xué)生思考影響晶格熱振動能量的可能因素（摻雜，空位等）。這樣，不僅有助于學(xué)生用唯物辯證的思維去理解相關(guān)的物理機(jī)制、理論原理和性能影響的變化規(guī)律，更有助于激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)知識的主動性和積極性，提高學(xué)生分析和解決問題的實(shí)際動手能力。

(2)講述理論發(fā)展和影響因素的案例及科學(xué)故事，培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)品質(zhì)

材料物理性能課程的難點(diǎn)是對理論發(fā)展過程和影響因素的理解，尤其是量子力學(xué)和固體物理方面的發(fā)展知識直接講解會顯得很枯燥，也容易導(dǎo)致學(xué)生對其無印象和不理解。因此，在教學(xué)過程中教師需要充分運(yùn)用現(xiàn)代多媒體教學(xué)手段，將多媒體課件設(shè)計得生動活潑，圖文并茂，盡可能將原本抽象的物理知識和內(nèi)容形象化，使學(xué)生更容易理解和掌握[6]。例如在一開始講述材料熱學(xué)性能時，對于一些基本的物理概念：晶格熱振動，格波，聲子等概念，就要系統(tǒng)并圖文并茂的講述晶格熱振動的物理本質(zhì)是晶體點(diǎn)陣中的質(zhì)點(diǎn)（原子或離子）總是圍繞著平衡位置作微小振動。格波是多頻率振動的組合波，講到格波時可以通過動畫形象地展示聲頻支和光頻支兩種格波在振動頻率和形式上的差異，從而聯(lián)系到兩者在能量上的差異。此外，關(guān)于聲子的概念，我們就要詳細(xì)介紹其不僅生動反映了晶格振動能量的量子化，而且在分析與晶格振動有關(guān)的問題時也帶來很大的方便，晶體熱振動就是熱激發(fā)聲子。進(jìn)而引導(dǎo)學(xué)生們通過晶格熱振動，格波，聲子等基本概念的介紹，闡述其材料熱熔，熱膨脹，熱傳導(dǎo)，熱穩(wěn)定性等物理性能差異的本質(zhì)所在。再比如，在介紹半導(dǎo)體材料的導(dǎo)電性一節(jié)時，其基本的知識點(diǎn)就是對半導(dǎo)體導(dǎo)電機(jī)理能帶理論和光電效應(yīng)及太陽能電池應(yīng)用的理解，能帶理論的講解可以結(jié)合光電效應(yīng)的一個重要應(yīng)用光催化，引入光催化的概念可以通過對日本科學(xué)家Fujishima的科研經(jīng)歷介紹講述，通過光合作用和半導(dǎo)體光催化的對比使學(xué)生了解到利用太陽能進(jìn)行環(huán)境凈化和能源轉(zhuǎn)化的新技術(shù)。然后結(jié)合當(dāng)前光催化研究的前沿知識，可以講授筆者本人在光電催化領(lǐng)域相應(yīng)的科研工作，比如實(shí)驗(yàn)上通過對半導(dǎo)體材料進(jìn)行摻雜，缺陷和復(fù)合等形式來提高其材料的光電效率等物理性能問題，講述能帶理論的本質(zhì)和光催化電子激發(fā)，光生載流子參加反應(yīng)和復(fù)合等知識點(diǎn)，讓學(xué)生對半導(dǎo)體光催化能帶工程具有更深入的理解。然后結(jié)合P型，N型半導(dǎo)體的能帶結(jié)構(gòu)和電子分布特點(diǎn)，引入PN結(jié)的形成過程和工作機(jī)理從而延伸到太陽能電池的工作原理，使同學(xué)們了解P型和N型雜質(zhì)半導(dǎo)體的能帶結(jié)構(gòu)特點(diǎn)及它們作為太陽能電池材料時應(yīng)該滿足的基本條件。這部分內(nèi)容可以通過短視頻形式向?qū)W生展示光催化和太陽能電池的基本理論和應(yīng)用，激發(fā)學(xué)生對相關(guān)物理性能知識深入探索學(xué)習(xí)的熱情和信心，進(jìn)而參與到關(guān)于光催化和太陽能電池材料的科技創(chuàng)新的研究中，做到學(xué)以致用，在培養(yǎng)創(chuàng)新能力的同時培養(yǎng)學(xué)生的專業(yè)知識學(xué)習(xí)成就感及相應(yīng)的科學(xué)素養(yǎng)。此外，在講到離子導(dǎo)電性章節(jié)時，還可以介紹鋰離子電池領(lǐng)域的著名科學(xué)家John B.Goodenough教授，作為2019年被授予諾貝爾化學(xué)獎的二戰(zhàn)老兵，他傳奇而又勵志的一生激勵著當(dāng)代青年人應(yīng)該不斷奮斗進(jìn)取，進(jìn)而讓學(xué)生思考鋰離子電池在日常生活中有哪些應(yīng)用以及鋰離子電池充放電的基本原理和基本構(gòu)造，培養(yǎng)學(xué)生獨(dú)立思考和科學(xué)研究的基本素養(yǎng)。

(3)介紹生活和國防科技應(yīng)用，增強(qiáng)愛國情懷

材料是國家科學(xué)技術(shù)和經(jīng)濟(jì)發(fā)展的基礎(chǔ)。在材料物理性能的教學(xué)內(nèi)容中，材料物理性能主要研究材料的結(jié)構(gòu)與基本物理性能的關(guān)系，為材料設(shè)計和優(yōu)化提供理論依據(jù)，材料的各種物理性能的應(yīng)用都可以重點(diǎn)介紹其在信息、航空航天等高精尖技術(shù)領(lǐng)域發(fā)展。比如說我國的飛機(jī)制造商，C919客機(jī)就是面臨材料的制造問題，怎樣把大的機(jī)器做出來，C919客機(jī)最大的問題就是制造最大的機(jī)翼又不會增加太多飛機(jī)的重量，因此他們必須制造出非常好的材料，比如鈦和鋁的合金，怎樣開發(fā)出高溫的超合金以便為四個發(fā)動機(jī)提供更多的動力，所有這方面都是材料的問題。在我們的日常生活當(dāng)中，我們也獲益于材料科研方面的成果，可以舉例說明材料可以改善我們的生活。比如關(guān)于介電材料在實(shí)際生活和科技等方面就有很多的應(yīng)用，可以介紹鐵電體作為信息存儲、圖象顯示用于儀器儀表、工業(yè)控制、家用電器、復(fù)印機(jī)、打印機(jī)、機(jī)頂盒、網(wǎng)絡(luò)設(shè)備、游戲機(jī)、計算等領(lǐng)域的應(yīng)用。而作為介電材料的另一個重要成員壓電材料的應(yīng)用就更為廣泛了：揚(yáng)聲器、送話器、拾聲器等電聲器件；水聲換能器和魚群探測等水下通訊和探測設(shè)備；雷達(dá)中的陶瓷濾波設(shè)備、陶瓷鑒頻設(shè)備等器件；導(dǎo)航中的壓電加速度計和壓電陀螺等；陶瓷壓力計、壓電流量計、壓電厚度計等精密測量儀器；超聲探傷、超聲清洗、超聲顯像中的陶瓷超聲換能器；高壓電源的陶瓷變壓器等。通過講解這些介電材料的應(yīng)用機(jī)理和方向，增加了學(xué)生學(xué)習(xí)的自豪感。更重要的是當(dāng)前科技的發(fā)展如何進(jìn)一步提高各種材料在光、電、磁、熱等方面的性能，就需要掌握先進(jìn)材料功能性設(shè)計及優(yōu)化的方法，發(fā)展新材料，進(jìn)而增加學(xué)生學(xué)習(xí)的責(zé)任感與使命感，引導(dǎo)學(xué)生立足當(dāng)下，努力學(xué)習(xí)。

(4)采取“對分課堂”教學(xué)模式，培養(yǎng)學(xué)生作為新時代材料人的工匠精神

“對分課堂”是通過對內(nèi)化和吸收教學(xué)內(nèi)容過程的強(qiáng)調(diào)，教學(xué)過程中可以合理安排教師講授和學(xué)生討論講述的配比，實(shí)現(xiàn)兩種模式交叉互補(bǔ)的教學(xué)效果。而關(guān)于“工匠精神”首次出現(xiàn)在政府工作報告中，是2016年3月政府工作報告中提到，對于當(dāng)代大學(xué)生要“培育精益求精的工匠精神”。這為高校培養(yǎng)新時代勞動者指明了方向，提供了根本遵循，教師應(yīng)當(dāng)注重引導(dǎo)學(xué)生課前預(yù)習(xí)、按時上課、全神貫注聽課、獨(dú)立完成作業(yè)等，培養(yǎng)學(xué)生嚴(yán)謹(jǐn)做事的態(tài)度，以及掌握知識體系的前后呼應(yīng)，是培養(yǎng)學(xué)生“工匠精神”的基礎(chǔ)。例如，課外要求學(xué)生根據(jù)所學(xué)內(nèi)容展開討論，對于一些具有相似性概念物理知識，比如在介紹材料鐵磁性時，有關(guān)鐵磁體磁化的現(xiàn)象，磁疇結(jié)構(gòu)，自發(fā)磁化，技術(shù)磁化等概念在講授到介電材料鐵電性的相應(yīng)概念時可以讓學(xué)生自己拓展并做簡要的回顧對比兩者之間的異同點(diǎn)。此外，材料物理性能的應(yīng)用領(lǐng)域很多都貼近我們的日常生活，可以給學(xué)生們分配幾個專題小組，比如半導(dǎo)體導(dǎo)電性應(yīng)用，強(qiáng)磁材料的應(yīng)用，鐵電材料和壓電材料的應(yīng)用，讓學(xué)生課后通過查找文獻(xiàn)，觀看視頻等方式，整理闡述它們在我們?nèi)粘Ｉ钪械睦硬⑼ㄟ^PPT在課堂上匯報展示，學(xué)生在這一環(huán)節(jié)中學(xué)到了很多和材料物理性能相關(guān)知識，同時也可以意識到其在我們?nèi)粘Ｉ钪械闹匾?。作為材料科學(xué)與工程專業(yè)二年級本科生的一門專業(yè)拓展課程，采用這種生生互動，師生互動，課上課下相結(jié)合的教學(xué)模式將作為材料人的“工匠精神”滲透到學(xué)生的頭腦和實(shí)際行動中，引導(dǎo)學(xué)生傳承和弘揚(yáng)“工匠精神”。

3.課程思政教學(xué)的經(jīng)驗(yàn)總結(jié)

（1）要講政治，把講好課程思政課當(dāng)作一項(xiàng)事業(yè)來做。在課程教學(xué)過程中，能夠結(jié)合材料科學(xué)與工程專業(yè)的特點(diǎn)，將社會主義核心價值觀的基本內(nèi)涵、主要內(nèi)容等有機(jī)、有意、有效地納入材料物理性能課程整體教學(xué)布局和課程安排，做到專業(yè)教育和核心價值觀教育相融共進(jìn)，引導(dǎo)學(xué)生做社會主義核心價值觀的堅(jiān)定信仰者、積極傳播者、模范踐行者。課程思政課的根本目的是價值引領(lǐng)，要有信仰，有擔(dān)當(dāng)，有情懷，把講好課程思政課當(dāng)作畢生的一項(xiàng)追求。

（2）要重視教學(xué)研究。要想講好課程思政課，必須有深厚的學(xué)術(shù)涵養(yǎng)，良師必定是學(xué)者。教學(xué)是一門藝術(shù)，教師必須重視教學(xué)研究，要認(rèn)真學(xué)習(xí)教學(xué)規(guī)律、教學(xué)方法，掌握教學(xué)藝術(shù)，并根據(jù)學(xué)生的特點(diǎn)，來精心設(shè)計和組織教學(xué)，做到真正增強(qiáng)學(xué)生的獲得感，切實(shí)提升思想政治理論課的教學(xué)實(shí)效性。課程思政課要有理論深度，從學(xué)理上把理論講透，展現(xiàn)理論的魅力，做到以理服人，同時拿事實(shí)說話，增強(qiáng)理論的現(xiàn)實(shí)說服力。同時要有“講故事”的本領(lǐng)，得把有意義的事情講的有意思、有溫度、有色彩，不枯燥、接地氣，學(xué)生愛聽，把高深的理論講成家常話。

（3）要完善合理的教學(xué)評價方式，以學(xué)生在教學(xué)過程的參與程度作為評價的基本標(biāo)準(zhǔn)；以課程標(biāo)準(zhǔn)目標(biāo)作為評價的重要標(biāo)準(zhǔn)；以學(xué)生運(yùn)用本課程知識解決相關(guān)理論和實(shí)際問題為參照標(biāo)準(zhǔn)。平時成績評定以書面作業(yè)、課堂參與度、考勤為主，評價內(nèi)容不僅包括知識的理解掌握情況，還包括考察學(xué)生的各方面的能力，考察學(xué)生的綜合素質(zhì)。評價的方法可通過課堂作業(yè)、總結(jié)報告、小論文等形式測試學(xué)生所學(xué)知識基本概念，原理和應(yīng)用等各個方面的理解和掌握程度。布置作業(yè)的數(shù)量應(yīng)以課堂講授與學(xué)生完成作業(yè)的時間為2:1為宜，所布置的作業(yè)要具有拓展和開放性，教師應(yīng)對學(xué)生作業(yè)進(jìn)行講評，指出典型錯誤，以便加深學(xué)生對所學(xué)基本概念的理解和理論的掌握，提高學(xué)生分析和解決問題的能力。期末成績評定可以采用相關(guān)材料物理性能研究報告的考核形式，結(jié)合課程特點(diǎn)，由老師羅列相關(guān)性能的熱點(diǎn)應(yīng)用領(lǐng)域，將學(xué)生分成若干小組，每個小組選取自己感興趣的領(lǐng)域，通過查閱文獻(xiàn)，視頻，形成研究報告，并在課堂上由學(xué)生講述材料相關(guān)物理性能相關(guān)應(yīng)用的發(fā)展現(xiàn)狀及問題，最后由老師和同學(xué)們共同形成綜合評分，這一考核方式有助于培養(yǎng)學(xué)生的協(xié)調(diào)組織能力及團(tuán)隊(duì)意識。

4.結(jié)語

課程思政不是一門或一類特定的課程，而是一種新的教育教學(xué)理念，作為高校教師要根據(jù)所授專業(yè)課程特點(diǎn)，深入挖掘和提煉教學(xué)內(nèi)容中與思政相關(guān)的資源，多方位多渠道探索實(shí)施專業(yè)課“課程思政”的途徑，充分發(fā)揮課堂教學(xué)的作用，將思政工作融入課程教學(xué)主渠道的全過程，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)專業(yè)知識傳授、學(xué)生能力培養(yǎng)和個人價值引領(lǐng)的全方位“三位一體”教學(xué)目標(biāo)，引導(dǎo)學(xué)生要堅(jiān)守理想信念，提高自我道德修養(yǎng)，豐富專業(yè)知識及素養(yǎng)，努力使自己成為德智體美勞全面發(fā)展的社會主義接班人和偉大祖國建設(shè)者。