材料類專業(yè)實(shí)驗(yàn)課程思政教育探索

王洪紅，李 君，許聚良，倪月娥，范麗霞

（武漢科技大學(xué)材料與冶金學(xué)院，湖北 武漢 430081）

0 引言

材料是人類生產(chǎn)和生活活動的物質(zhì)基礎(chǔ)，是人類生產(chǎn)力的標(biāo)志、人類社會進(jìn)步的里程碑，材料領(lǐng)域的發(fā)展與持續(xù)更新，推動著人類社會不斷進(jìn)步[1]。材料科學(xué)是與工程技術(shù)密不可分的應(yīng)用科學(xué)，主要研究材料的組成、結(jié)構(gòu)、性質(zhì)、制備/生產(chǎn)工藝和工作效能以及相互關(guān)系，是集物理、化學(xué)、冶金學(xué)等多方面于一體的交叉科學(xué)。材料類專業(yè)實(shí)驗(yàn)，主要以材料科學(xué)基礎(chǔ)、材料合成與制備、材料物理性能、材料分析測試方法、材料生產(chǎn)工藝等專業(yè)主干課程為基礎(chǔ)，結(jié)合大學(xué)生開展專業(yè)基礎(chǔ)課和專業(yè)課程學(xué)習(xí)的同時，在專業(yè)理論知識應(yīng)用、實(shí)驗(yàn)與實(shí)踐技能方面得到進(jìn)一步培養(yǎng)與訓(xùn)練。通過實(shí)驗(yàn)課程教學(xué)活動的開展，培養(yǎng)大學(xué)生觀察、分析和解決問題的能力，最終能夠獨(dú)立解決與材料學(xué)科相關(guān)的實(shí)際工程問題，并能夠?qū)λ岢龅慕鉀Q方案開展可行性評估。同時，培養(yǎng)學(xué)生實(shí)事求是、不斷探索、勇于創(chuàng)新的科學(xué)精神，理論聯(lián)系實(shí)際的科學(xué)態(tài)度和獨(dú)立開展工作的能力。

2016年12月，習(xí)近平總書記在全國高校思想政治工作會議上強(qiáng)調(diào)，高校思想政治工作關(guān)系高校培養(yǎng)什么樣的人、如何培養(yǎng)人以及為誰培養(yǎng)人這個根本問題。要遵循思想政治工作規(guī)律，遵循教書育人規(guī)律，遵循學(xué)生成長規(guī)律，不斷提高教育教學(xué)工作能力和水平。要用好課堂教學(xué)這個主渠道，思想政治理論課要堅(jiān)持在改進(jìn)中加強(qiáng)，提升思想政治教育親和力和針對性，滿足學(xué)生成長發(fā)展需求和期待，其他各門課都要守好一段渠、種好責(zé)任田，在人才培養(yǎng)過程中，各類課程都要與思想政治理論課同向同行，形成協(xié)同效應(yīng)。

材料科學(xué)是一門與人類社會工程應(yīng)用和科學(xué)技術(shù)發(fā)展緊密相連的學(xué)科，作為專業(yè)工程技術(shù)人才培養(yǎng)重要環(huán)節(jié)的專業(yè)實(shí)驗(yàn)課程，應(yīng)該將思想政治教育作為專業(yè)實(shí)驗(yàn)課程的重要教學(xué)任務(wù)之一[2]。與其他專業(yè)課程相互配合，在傳播專業(yè)知識的同時，潛移默化地提高學(xué)生的綜合素養(yǎng)，為學(xué)生的思想政治教育開辟一個新的途徑。將專業(yè)知識、實(shí)驗(yàn)技能、科研素養(yǎng)等教育教學(xué)工作與思想政治理論學(xué)習(xí)有機(jī)融合，將課程教學(xué)中的專業(yè)知識點(diǎn)與思想政治元素合理融入理想信念教育中，發(fā)揮專業(yè)教學(xué)在人才培養(yǎng)與成長過程中的德育功能，使大學(xué)生在學(xué)習(xí)專業(yè)知識的同時，接受積極向上的思想政治素質(zhì)教育，最終將學(xué)生培養(yǎng)成為德智體美勞全面發(fā)展，擁有強(qiáng)烈的愛國情懷、人文精神、職業(yè)素養(yǎng)和社會責(zé)任感，能夠把握大勢、敢于擔(dān)當(dāng)、善于作為的高素質(zhì)專業(yè)人才，真正實(shí)現(xiàn)為黨育人、為國育才。

1 材料類專業(yè)實(shí)驗(yàn)課程開展思政教育的必要性

2020年5月，教育部印發(fā)《高等學(xué)校課程思政建設(shè)指導(dǎo)綱要》指出，全面推進(jìn)高校課程思政建設(shè)是深入貫徹習(xí)近平總書記關(guān)于教育的重要論述和全國教育大會精神、落實(shí)立德樹人根本任務(wù)的戰(zhàn)略舉措，高校要深化教育教學(xué)改革，充分挖掘各類課程思想政治資源，發(fā)揮好每門課程的育人作用，全面提高人才培養(yǎng)質(zhì)量。與物理、化學(xué)等基礎(chǔ)課程實(shí)驗(yàn)不同，材料類專業(yè)課程實(shí)驗(yàn)大多為面向無機(jī)非金屬材料工程、冶金工程、金屬材料工程、材料化學(xué)等專業(yè)高年級本科生所開設(shè)的系列實(shí)驗(yàn)課程。依據(jù)具體專業(yè)學(xué)科的方向設(shè)置，實(shí)驗(yàn)課程內(nèi)容涵蓋范圍各有側(cè)重。以無機(jī)非金屬材料工程專業(yè)為例，專業(yè)實(shí)驗(yàn)課程內(nèi)容包括無機(jī)材料合成與制備、物相組成分析、顯微結(jié)構(gòu)觀察與分析、燒結(jié)反應(yīng)計(jì)算與驗(yàn)證、物理化學(xué)性能測試以及綜合性設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)等[3]。在人類社會發(fā)展與進(jìn)步過程中，材料是人類時代和文明標(biāo)志的基礎(chǔ)，這是其他專業(yè)領(lǐng)域難以相比的。人類文明的發(fā)展史，是學(xué)習(xí)和利用材料、制造材料、創(chuàng)新材料的歷史。材料及其學(xué)科的發(fā)展，也反映了人類認(rèn)識、利用和改造外部客觀世界的水平。以此為依托，通過材料類專業(yè)實(shí)驗(yàn)課程教學(xué)活動的開展，加強(qiáng)學(xué)生理論聯(lián)系實(shí)際、強(qiáng)化理解和檢驗(yàn)知識，是提升學(xué)生對所學(xué)專業(yè)理論知識深刻認(rèn)識的通道。作為專業(yè)教學(xué)必不可少的重要環(huán)節(jié)，充分發(fā)揮實(shí)驗(yàn)課程在專業(yè)人才培養(yǎng)過程中重要作用的同時，深入挖掘材料發(fā)展、專業(yè)知識及教育教學(xué)所蘊(yùn)含的思政元素，是新世紀(jì)專業(yè)人才素質(zhì)教育和創(chuàng)新性教育的重要途徑。因此，作為專業(yè)教育教學(xué)活動的主導(dǎo)，教師應(yīng)該在教學(xué)環(huán)節(jié)加強(qiáng)理論聯(lián)系實(shí)際、深挖課程思政元素，并將專業(yè)知識傳授與思政育人有機(jī)融合，在培養(yǎng)學(xué)生開拓實(shí)踐、求索創(chuàng)新綜合素質(zhì)，提升專業(yè)工程素養(yǎng)的同時，多方位引導(dǎo)學(xué)生形成正確的世界觀、價值觀和人生觀，將傳道受業(yè)與思政教育同向并行，切實(shí)實(shí)現(xiàn)立德樹人這一新時期教育的根本任務(wù)[4]。

2 材料類專業(yè)實(shí)驗(yàn)課程開展思政教育的探索

材料類專業(yè)實(shí)驗(yàn)是相關(guān)專業(yè)高年級學(xué)生必修的實(shí)驗(yàn)性專業(yè)課程。以材料類專業(yè)基本技能及綜合實(shí)驗(yàn)為基礎(chǔ)，突顯典型體系材料的組成與結(jié)構(gòu)、結(jié)構(gòu)形成與變化規(guī)律、性能及相互之間的內(nèi)在關(guān)聯(lián)。通過實(shí)驗(yàn)課程教學(xué)活動的開展，學(xué)習(xí)和掌握材料合成與制備、實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)與操作、基本性能測試方法、數(shù)據(jù)歸納與結(jié)果分析評價，著重培養(yǎng)學(xué)生理論聯(lián)系實(shí)際能力、創(chuàng)新能力、分析問題以及解決復(fù)雜工程問題的能力。課程涉及的專業(yè)知識面相對較寬泛、內(nèi)容豐富，學(xué)生在學(xué)習(xí)、觀摩與實(shí)際操作過程中，接受專業(yè)知識的交叉、復(fù)雜程度高，更易引起學(xué)生在專業(yè)學(xué)習(xí)過程中的重視，也為開展思政教育提供了基礎(chǔ)。教學(xué)活動過程中，可以從家國情懷、學(xué)習(xí)動力、工程師責(zé)任意識、團(tuán)隊(duì)協(xié)作等不同方面開展思政教育教學(xué)。

2.1 家國一體情懷，樹立社會責(zé)任感

眾多前輩科學(xué)家與祖國同呼吸共命運(yùn)，現(xiàn)身國家科學(xué)事業(yè)發(fā)展。人們敬仰前輩科學(xué)家，不僅因?yàn)樗麄兡赀~之際依然奮斗在祖國的科研戰(zhàn)線，更是因?yàn)樗麄儼炎蠲赖那啻和渡碛诔錆M艱險、前途未卜的奮斗之路。在材料類專業(yè)實(shí)驗(yàn)課程教學(xué)中，授課教師可以將課程知識教學(xué)與科學(xué)家的優(yōu)秀事跡相融合，有助于培養(yǎng)廣大學(xué)生的愛國情懷、增強(qiáng)工程師意識和社會責(zé)任感。例如，20世紀(jì)50年代，作為重點(diǎn)工程領(lǐng)域的高溫合金方面，我國面臨缺鎳無鉻的局面，又受到國際技術(shù)封鎖。師昌緒院士從實(shí)際出發(fā)，提出大力發(fā)展鐵基高溫合金的戰(zhàn)略方針，帶領(lǐng)團(tuán)隊(duì)先后開發(fā)了鐵基高溫合金、耐蝕鋼、不銹鋼等特殊金屬產(chǎn)品。正是這些科研經(jīng)歷，使他被國外同行稱為“中國高溫合金之父”。隨后，為了制造戰(zhàn)斗機(jī)大推力發(fā)動機(jī)葉片，師昌緒帶領(lǐng)團(tuán)隊(duì)埋頭苦干，僅僅一年時間就完成國外公司花費(fèi)八年才制作出的空心葉片。他指出，作為一個中國人，要對中國做貢獻(xiàn)，這是人生第一要義。再比如，1975年，我國從日本引進(jìn)的大型低溫乙烯球罐，經(jīng)組裝和焊接后發(fā)現(xiàn)有大量裂紋。若不能按時交工投產(chǎn)運(yùn)行，造成的經(jīng)濟(jì)損失和后續(xù)事故將不堪設(shè)想。當(dāng)時，日方試驗(yàn)報告認(rèn)為球罐出現(xiàn)的裂紋是安全的。我國斷裂力學(xué)專家王仁東教授從理論計(jì)算、資料分析、現(xiàn)場考察多方面進(jìn)行分析，指出球罐裂紋存在的問題，要求修復(fù)后再用，并增加相應(yīng)的安全設(shè)施。日方技術(shù)專家在事實(shí)面前不得不接受中國方面的合理要求，并給予賠償。這次國際性較量的勝利，為國家贏得了聲譽(yù)。王仁東總結(jié)認(rèn)為，要從中國的實(shí)際情況出發(fā)，吸收外國先進(jìn)的東西，但不要迷信洋人，要走自己的路。

當(dāng)下雖然已經(jīng)告別了前輩科學(xué)家們曾經(jīng)篳路藍(lán)縷的創(chuàng)業(yè)環(huán)境，但國際局勢依然嚴(yán)峻。在實(shí)現(xiàn)中國夢、建設(shè)中國特色社會主義的偉大征程中，愛國和奮斗是永不褪色的時代旋律。隨著社會和經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展，作為科學(xué)技術(shù)發(fā)展的物質(zhì)基礎(chǔ)和技術(shù)先導(dǎo)，材料在國民經(jīng)濟(jì)發(fā)展中的地位和作用越來越重要。在材料類專業(yè)實(shí)驗(yàn)課程教學(xué)過程中，將愛國科學(xué)家們的優(yōu)秀事跡融入課程教學(xué)，學(xué)習(xí)科學(xué)家們的愛國情懷和強(qiáng)國精神，培養(yǎng)學(xué)生的思想政治素養(yǎng)，激發(fā)學(xué)生的愛國熱情，提升其情操，為提高人才培養(yǎng)的質(zhì)量和層次、培養(yǎng)高素質(zhì)專業(yè)工程技術(shù)人才應(yīng)具備的家國情懷和社會責(zé)任感奠定堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。

2.2 領(lǐng)悟先賢事跡，激發(fā)學(xué)習(xí)動力

愛因斯坦認(rèn)為，學(xué)習(xí)過程中產(chǎn)生的樂趣，可以啟發(fā)和加強(qiáng)學(xué)生的心理力量。啟發(fā)這種創(chuàng)造性的心理能力，關(guān)鍵在于發(fā)展學(xué)生意愿，并把學(xué)生引向社會的重要領(lǐng)域。這種教育主要建立在希望得到有成效的活動能力和社會認(rèn)可意愿之上。如果學(xué)校從這樣的觀點(diǎn)出發(fā)，社會將受到年輕一代的高度尊敬；學(xué)校為學(xué)生所規(guī)定的作業(yè)就會被當(dāng)作一種禮物來領(lǐng)受。學(xué)習(xí)過程中有認(rèn)知、記憶、情緒的發(fā)生，大腦的杏仁體、海馬體、前額葉都具有重要作用[5]。而多巴胺，是一個表達(dá)“獎勵”和愉悅的重要物質(zhì)，可以讓我們在學(xué)習(xí)過程中獲得“獎勵”而產(chǎn)生愉悅感，因?yàn)槲覀冊趯W(xué)習(xí)新知識的時候，大腦會自然產(chǎn)生獎勵并反饋到大腦。除了多巴胺，學(xué)習(xí)和快樂之間還有一個重要的機(jī)制。學(xué)習(xí)過程中如果有超出期待的認(rèn)知或者發(fā)現(xiàn)，大腦會產(chǎn)生更強(qiáng)烈的愉悅感。因而在學(xué)習(xí)過程中，對于重復(fù)、死記硬背的東西不感興趣，而對于探索的、想象的、有創(chuàng)造力的學(xué)習(xí)活動更感興趣。

王國棟院士認(rèn)為，核心技術(shù)買不來，必須靠智慧和雙手。興趣是學(xué)生研究世界的基礎(chǔ)原動力，但是，無論什么工作，只要深入進(jìn)去，都可以看到紛繁多彩的世界、體驗(yàn)無窮奧妙。20世紀(jì)70年代，為了解決軋件成材率低、原料浪費(fèi)大的問題，王國棟連續(xù)筆譯多部俄文專注，深入車間與工人組成技術(shù)革新組開展攻關(guān)。反復(fù)設(shè)計(jì)修改草圖，最終設(shè)計(jì)制造出軋機(jī)用連鎖裝置和夾持裝置，實(shí)現(xiàn)了軋件裝置與軋機(jī)傳動系統(tǒng)的聯(lián)動，保證了成材率。多年在鋼鐵企業(yè)一線現(xiàn)場探討、解決問題的經(jīng)歷，使得他像老工人一樣，對車間的生產(chǎn)設(shè)備如數(shù)家珍。他們在工藝革新方面取得的突出成就，被譽(yù)為鞍鋼“企業(yè)領(lǐng)導(dǎo)干部、技術(shù)人員、工人三結(jié)合”的重大成果。

作為與人類生產(chǎn)、生活及未來發(fā)展緊密相關(guān)的材料學(xué)科，與工程技術(shù)同樣密不可分。對材料專業(yè)知識的教育、學(xué)習(xí)與應(yīng)用，只有在學(xué)習(xí)理論知識的基礎(chǔ)上，通過動手實(shí)驗(yàn)/實(shí)踐操作，才能領(lǐng)悟其中的原理奧妙、推進(jìn)工程實(shí)踐應(yīng)用。眾多專業(yè)先賢們身先示范、開拓創(chuàng)新的科研事跡與奉獻(xiàn)精神，是材料類專業(yè)實(shí)驗(yàn)課程開展教學(xué)活動的典型案例，也是激發(fā)專業(yè)學(xué)子們勤奮學(xué)習(xí)、勇于實(shí)踐的動力。

2.3 可持續(xù)發(fā)展教學(xué)，培養(yǎng)環(huán)保意識

2005年，時任浙江省委書記的習(xí)近平在安吉縣余村調(diào)研時，首次提出“綠水青山就是金山銀山”的重要論述。黨的十八大以來，習(xí)近平總書記多次強(qiáng)調(diào)“綠水青山就是金山銀山”，“兩山理論”已成為引領(lǐng)我國走向綠色發(fā)展之路的基本國策。這一指導(dǎo)思想在材料類學(xué)科中的具體體現(xiàn)即為材料科學(xué)與工程可持續(xù)發(fā)展理念，是學(xué)科發(fā)展的方向，也是材料類專業(yè)工程技術(shù)人才教育教學(xué)的方向和目標(biāo)。

材料類專業(yè)涉及工業(yè)領(lǐng)域眾多，能耗高、碳排放量大。例如，鋼鐵工業(yè)能耗占全國總能耗20%左右，建材行業(yè)碳排放約占全國工業(yè)排放30%，化工行業(yè)排放廢水、廢氣、固廢數(shù)量分別占全國工業(yè)“三廢”排放總量16%、7%和5%。隨著我國社會、工業(yè)和經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展，尾礦、冶煉爐渣、粉煤灰等固體廢棄物的產(chǎn)生量逐年增加，給一些地區(qū)和城市的環(huán)境帶來嚴(yán)重污染。為此，工信部、國家發(fā)改委等八部門聯(lián)合印發(fā)《關(guān)于加快推動工業(yè)資源綜合利用的實(shí)施方案》，提出要在2025年，實(shí)現(xiàn)大宗工業(yè)固廢綜合利用率達(dá)到57%，主要再生資源品種利用量超過4.8億噸的總體目標(biāo)。在資源循環(huán)利用方面，廣大科研工作者和生產(chǎn)企業(yè)針對礦渣的種類與特性，采用不同處理工序，開發(fā)了膠凝材料、建筑材料、土壤改良劑等產(chǎn)品。針對這一方面，實(shí)際教學(xué)過程中，可以與原有的實(shí)驗(yàn)課程環(huán)節(jié)有機(jī)融合，如設(shè)計(jì)固廢性質(zhì)分析、固廢原料結(jié)構(gòu)調(diào)整與轉(zhuǎn)化、合成試樣的結(jié)構(gòu)與性能評價等關(guān)聯(lián)實(shí)驗(yàn)，也可以由此設(shè)計(jì)為綜合性實(shí)驗(yàn)。通過相關(guān)實(shí)驗(yàn)的設(shè)計(jì)與教學(xué)活動的開展，使學(xué)生了解相關(guān)領(lǐng)域工業(yè)、經(jīng)濟(jì)發(fā)展?fàn)顟B(tài)的同時，培養(yǎng)專業(yè)工程技術(shù)人才應(yīng)具備的環(huán)保意識與可持續(xù)發(fā)展理念。

2.4 團(tuán)隊(duì)協(xié)作教學(xué)，開拓創(chuàng)新精神

團(tuán)隊(duì)協(xié)作不僅是一種解決問題的方法，更是一種道德品質(zhì)，也是事業(yè)成功的基礎(chǔ)和有效完成工作的重要保證[6]?？茖W(xué)研究與工程實(shí)踐都是復(fù)雜的群體勞動，科研與實(shí)踐開展過程中人際相互作用所營造的工作氛圍，直接影響既定計(jì)劃的實(shí)施與完成。隨著現(xiàn)代科技的不斷發(fā)展，團(tuán)隊(duì)協(xié)作已成為攻克科研難題、取得技術(shù)進(jìn)步的重要形式。

傳統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)課程教學(xué)，通常為幾名學(xué)生一組，包括查閱文獻(xiàn)、小組討論、開展實(shí)驗(yàn)、實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析、總結(jié)等流程。這種教學(xué)方法，已無法滿足當(dāng)前材料類專業(yè)科研與工程實(shí)踐高速發(fā)展對高素質(zhì)專業(yè)技術(shù)人才培養(yǎng)的要求。我們根據(jù)具體材料體系所涉及的化學(xué)組成、結(jié)構(gòu)及其對材料性能的影響，對實(shí)驗(yàn)原料、合成/反應(yīng)/制備條件、性能等建立實(shí)驗(yàn)參數(shù)庫，在確定分組后，指導(dǎo)教師引導(dǎo)小組討論、實(shí)驗(yàn)方案設(shè)計(jì)、實(shí)驗(yàn)流程安全保障、小組實(shí)驗(yàn)結(jié)果討論與總評。實(shí)驗(yàn)原料、實(shí)驗(yàn)條件的不同選擇，對試樣最終性能將產(chǎn)生不同影響，實(shí)驗(yàn)結(jié)果是實(shí)驗(yàn)過程的客觀體系，沒有成功或失敗，教學(xué)過程注重的是實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)及學(xué)生在實(shí)驗(yàn)過程中得到的歷練。因而實(shí)驗(yàn)過程與結(jié)果分析，需要發(fā)揮小組各分工成員的主動性與協(xié)作能力，培養(yǎng)學(xué)生獨(dú)立思考、分析問題和解決問題的能力，以及教學(xué)過程中形成的團(tuán)隊(duì)協(xié)作與開拓創(chuàng)新精神。

3 結(jié)語

材料學(xué)科及相關(guān)工業(yè)領(lǐng)域的發(fā)展與持續(xù)更新，推動著我國工業(yè)、經(jīng)濟(jì)及社會不斷進(jìn)步，這與黨領(lǐng)導(dǎo)下的高校專業(yè)工程技術(shù)人才的培養(yǎng)密不可分。作為材料類專業(yè)學(xué)生開展專業(yè)知識學(xué)習(xí)重要環(huán)節(jié)的專業(yè)實(shí)驗(yàn)課程，授課教師應(yīng)該積極響應(yīng)國家與社會經(jīng)濟(jì)發(fā)展形勢，結(jié)合社會和行業(yè)對專業(yè)技術(shù)人才的需求，通過專業(yè)知識與思政教育的有機(jī)融合，使專業(yè)思政教育理念落到實(shí)處，在潛移默化中引導(dǎo)學(xué)生形成正確的世界觀、價值觀、人生觀。使知識傳授與思政教育同向并行，切實(shí)實(shí)現(xiàn)立德樹人這一教育的根本任務(wù)。