“高等無機(jī)材料合成方法”課程育人模式探索與實(shí)踐

朱佳慧，于 靜，劉 琦，劉婧媛，王 君

（哈爾濱工程大學(xué)材料科學(xué)與化學(xué)工程學(xué)院，黑龍江 哈爾濱 150001）

0 引言

黨的十八大以來中國特色社會(huì)主義進(jìn)入新的時(shí)代，在新時(shí)代背景下，中國高等院校的教育體系及思想政治教育工作也面臨著新的挑戰(zhàn)和新的要求。立德樹人是我國高等教育的本質(zhì)，高等教育對(duì)學(xué)生的培養(yǎng)要著重于專業(yè)能力和道德品質(zhì)兩個(gè)層面[1]。專業(yè)課程針對(duì)不同專業(yè)領(lǐng)域設(shè)置不同的課程，學(xué)校按照國家對(duì)人才培養(yǎng)的要求和目標(biāo)，有目的的設(shè)置教材、教學(xué)計(jì)劃、教學(xué)大綱、教學(xué)內(nèi)容和教學(xué)方式方法，高校通過專業(yè)課程的設(shè)置將教學(xué)內(nèi)容系統(tǒng)的傳授給學(xué)生，使其具備相應(yīng)的專業(yè)能力。另一方面學(xué)生的道德品質(zhì)主要通過高校思想政治理論課程進(jìn)行熏陶和培養(yǎng)，使其習(xí)得與社會(huì)要求一致緊跟時(shí)代發(fā)展的準(zhǔn)則和規(guī)范。習(xí)近平總書記于2016年12月在全國高校思想政治工作會(huì)議上發(fā)表了重要的講話，指出“各門課都要守好一段渠、種好責(zé)任田，使各類課程與思想政治理論課同向同行，形成協(xié)同效應(yīng)”[2]。習(xí)近平總書記的這一重要論述明確了新時(shí)代背景下對(duì)高校的思想政治理論課和其他各類課程提出的要求。高校的每門課程都具有立德樹人的責(zé)任，專業(yè)教師在專業(yè)課程的教學(xué)過程中擁有豐富的思想政治教育資源，在其教育教學(xué)過程中將潛在的思政元素挖掘出來，實(shí)現(xiàn)課程思政與思政課程同頻共振，進(jìn)而將思政工作貫穿育人的全過程[3]。如何促進(jìn)高校專業(yè)課程與思政課程協(xié)同育人是當(dāng)前亟待突破的新課題。

“高等無機(jī)材料合成方法”是材料科學(xué)與工程、化學(xué)工程與技術(shù)、材料與化工專業(yè)的一門專業(yè)基礎(chǔ)課，要求學(xué)生理解并掌握無機(jī)材料研究領(lǐng)域的前沿知識(shí)，了解當(dāng)前無機(jī)材料各種新的合成方法，從不同角度闡述無機(jī)合成的基本原理和技術(shù)問題，培養(yǎng)學(xué)生無機(jī)合成技術(shù)技能以及學(xué)生獨(dú)立從事科學(xué)研究的能力。本課程以培養(yǎng)學(xué)生無機(jī)合成技術(shù)技能為出發(fā)點(diǎn)，以培養(yǎng)學(xué)生獨(dú)立從事科學(xué)研究能力為目標(biāo)，從不同角度闡述無機(jī)合成的基本技術(shù)原理和當(dāng)前受到普遍關(guān)注的合成技術(shù)問題。通過對(duì)本課程的學(xué)習(xí)，學(xué)生應(yīng)能熟悉無機(jī)材料合成與制備的基礎(chǔ)知識(shí)，并在此基礎(chǔ)上研究材料結(jié)構(gòu)和性能的關(guān)系。培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)際動(dòng)手操作能力。深刻領(lǐng)會(huì)無機(jī)材料合成方法的理論知識(shí)，具有將理論知識(shí)應(yīng)用于實(shí)踐中的能力。由于“高等無機(jī)材料合成方法”課程中涉及包括光化學(xué)合成方法、電化學(xué)合成方法、高溫合成方法、高溫合成方法、水熱及溶劑熱合成方法、微波輻射在無機(jī)合成中的應(yīng)用、溶膠—凝膠合成方法、共沉淀合成方法、超聲合成方法、微重力與超重力合成方法、自蔓延燃燒合成與激光化學(xué)合成方法、化學(xué)氣相沉積合成方法和無機(jī)材料的仿生合成方法等無機(jī)材料合成方法，理論知識(shí)點(diǎn)相對(duì)較多，授課過程偏重理論研究，學(xué)生上課過程中容易出現(xiàn)溜號(hào)走神現(xiàn)象。另一方面，學(xué)生對(duì)時(shí)事政治和國家政策關(guān)注度不高，“思政”課程灌輸式的教學(xué)方式也容易讓學(xué)生產(chǎn)生逆反心理，導(dǎo)致學(xué)生對(duì)思政教育的興趣弱化。因此將“思政”教育無形中滲透到“高等無機(jī)材料合成方法”的課程中，增強(qiáng)“高等無機(jī)材料合成方法”課程的多元化和趣味性，也更能調(diào)動(dòng)學(xué)生對(duì)學(xué)習(xí)專業(yè)課程和思政課程的積極主動(dòng)性，從而培養(yǎng)學(xué)生德才兼?zhèn)?、全面發(fā)展。

因此，本項(xiàng)目以專業(yè)課程“高等無機(jī)材料合成方法”為課程思政實(shí)踐載體，以課程思政改革為核心，以“創(chuàng)新”為應(yīng)用導(dǎo)向，將科學(xué)精神、邏輯判斷、價(jià)值導(dǎo)向、人文素養(yǎng)與實(shí)踐教育有機(jī)結(jié)合[4]，打造“課程+思政+創(chuàng)新”三位一體的課程育人模式。

1 “高等無機(jī)材料合成方法”課程思政元素的探索與挖掘

在明確了課程思政在高等教育中的重要性后，我們對(duì)“高等無機(jī)材料合成方法”的授課內(nèi)容進(jìn)行了新的規(guī)劃，明確了課程思政目標(biāo)，將思政內(nèi)容和專業(yè)課程進(jìn)行有機(jī)融合。隨著新興學(xué)科和高技術(shù)的蓬勃發(fā)展，作為合成化學(xué)中不可或缺的組成部分，無機(jī)合成化學(xué)不僅是無機(jī)化學(xué)學(xué)科的一個(gè)重要分支，其與新材料的結(jié)合也成為當(dāng)前無機(jī)化學(xué)領(lǐng)域最新的發(fā)展方向之一。無機(jī)合成化學(xué)的目標(biāo)是獲得不同用途的無機(jī)材料，而無機(jī)材料的使用自古以來就是人類文明進(jìn)步和時(shí)代劃分的標(biāo)志。采用化學(xué)方法合成的新型無機(jī)材料的使用則是近代文明發(fā)展的標(biāo)志。不論是煉丹術(shù)，火藥、陶瓷的發(fā)明、金屬的冶煉，還是高溫超導(dǎo)材料、生物陶瓷、超硬材料以及信息與能源轉(zhuǎn)換材料的合成及其應(yīng)用都是無機(jī)合成化學(xué)的重要成就。隨著5G通信、光電應(yīng)用及新能源等新興產(chǎn)業(yè)的持續(xù)發(fā)展，半導(dǎo)體行業(yè)由于中美科技及產(chǎn)業(yè)之爭(zhēng)已成為當(dāng)前兩國博弈的焦點(diǎn)，日本對(duì)韓國實(shí)施光刻膠、高純氟化物等物品的禁運(yùn)及相關(guān)摩擦使得高純半導(dǎo)體材料的重要性廣為人知。不同于傳統(tǒng)的硅基半導(dǎo)體，化合物半導(dǎo)體最上游的高純金屬是多品類、小批量的稀缺資源，恰逢產(chǎn)業(yè)發(fā)展初期，國內(nèi)企業(yè)可憑借本土化市場(chǎng)興起、快速技術(shù)迭代及響應(yīng)速度等優(yōu)勢(shì)實(shí)現(xiàn)更快的替代。半導(dǎo)體材料的純度決定器件的精度，在半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)自主可控成常態(tài)化追求的今天，國內(nèi)企業(yè)已實(shí)現(xiàn)了從0到1的突破。借此授課內(nèi)容，增強(qiáng)學(xué)生的民族文化自信和為國家榮譽(yù)而戰(zhàn)的科研斗志，通過對(duì)無機(jī)材料合成方法的研究，早日攻克高純半導(dǎo)體材料“卡脖子”問題。

2021年11月航空工業(yè)兩位專家入選兩院院士，他們是增材設(shè)計(jì)制造專家王向明和復(fù)合材料專家邢麗英。我國航天航空工業(yè)的快速發(fā)展，也離不開高強(qiáng)度且耐高溫結(jié)構(gòu)的材料，2021是十四五的開局之年，作為整個(gè)軍工產(chǎn)業(yè)鏈核心位置的新材料板塊有望迎來較大的發(fā)展空間，進(jìn)入二十一世紀(jì)，航空航天事業(yè)取得的巨大成就與材料技術(shù)的發(fā)展和突破緊密相連，材料的研制是高新技術(shù)發(fā)展的基礎(chǔ)，為航空航天工業(yè)的發(fā)展提供了強(qiáng)有力的支撐和保障。無機(jī)材料合成技術(shù)為制備高性能、多功能化的智能航空航天材料提供了保障。高溫合金是航空發(fā)動(dòng)機(jī)的關(guān)鍵材料，傳統(tǒng)鋼鐵在300攝氏度以上會(huì)軟化，無法適應(yīng)特殊環(huán)境下的高溫環(huán)境，同時(shí)熱機(jī)動(dòng)力領(lǐng)域需要的工作溫度越來越高，因此科研工作者們?yōu)榱俗非蟾痈叩哪芰哭D(zhuǎn)化效率，高溫合金的研制迫在眉睫，基于我國對(duì)軍用發(fā)動(dòng)機(jī)的需求，在我國投入了大量的科研精力后，航空發(fā)動(dòng)機(jī)用高溫合金性能不斷發(fā)展，鐵基高溫合金、鎳基高溫合金、鈷基高溫合金等材料性能不斷優(yōu)化，目前我國高溫合金產(chǎn)業(yè)處于成長(zhǎng)期，軍用高溫合金處于持續(xù)升級(jí)中。以此思政元素培養(yǎng)學(xué)生嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目蒲袘B(tài)度，培養(yǎng)學(xué)生具備勇于探索、勇于發(fā)現(xiàn)、勇于創(chuàng)新的科研精神，同時(shí)，提高學(xué)生服務(wù)國家服務(wù)人民的社會(huì)責(zé)任感，將課程中對(duì)學(xué)生專業(yè)知識(shí)的傳授與對(duì)學(xué)生素質(zhì)和品德的樹立進(jìn)行有機(jī)的融合[5]。

2 改革教學(xué)方式，融合思政元素

“高等無機(jī)材料合成方法”課程在教學(xué)內(nèi)容上首先向?qū)W生介紹無機(jī)材料合成方法的原理和操作過程，引入基本概念后，向?qū)W生舉例說明用該種合成方法制備的材料在各個(gè)領(lǐng)域的應(yīng)用情況。例如介紹激光技術(shù)這部分授課內(nèi)容，首先向?qū)W生介紹激光的性質(zhì)，激光是一種受激發(fā)射而放大的特殊光源，具有亮度高、單色性、聚能與方向性強(qiáng)等特點(diǎn)。激光技術(shù)的發(fā)展歷程，從1960年7月美國T.H.梅曼研制成功紅寶石固體激光器，標(biāo)志了激光技術(shù)的創(chuàng)立。接著又用氣體、半導(dǎo)體、染料等為工作物質(zhì)實(shí)現(xiàn)了激光振蕩，促進(jìn)了激光技術(shù)的發(fā)展。最后介紹激光技術(shù)在信息領(lǐng)域的應(yīng)用，半導(dǎo)體激光器和光纖放大器是光纖通信的兩項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)。利用激光技術(shù)進(jìn)行光存儲(chǔ)，使信息的存儲(chǔ)發(fā)生了革命性的飛躍。此外，激光打印機(jī)、激光傳真機(jī)、激光照排、激光大屏幕彩色電視、光纖有線電視以及大氣激光通信等均已得到廣泛應(yīng)用。在講授光化學(xué)合成反應(yīng)時(shí)，先介紹了光化學(xué)反應(yīng)是指在外界光源照射下所發(fā)生的化學(xué)反應(yīng)。由于光化學(xué)反應(yīng)具有良好的選擇性，且可在常溫常壓下進(jìn)行，從20世紀(jì)60年代起，人們就開始探索將光化學(xué)反應(yīng)過程用于生產(chǎn)實(shí)際。隨著量子化學(xué)在無機(jī)反應(yīng)中的反應(yīng)及表征測(cè)試技術(shù)的突破（只要是激光技術(shù)與電子技術(shù)），光化學(xué)得到了飛速發(fā)展。最后將光化學(xué)技術(shù)與環(huán)境保護(hù)相結(jié)合，環(huán)境問題是21世紀(jì)人類面臨的重大課題，因此我們將引用光化學(xué)氧化技術(shù)治理環(huán)境污染問題，該技術(shù)是基于污水處理過程中，利用光照條件，使產(chǎn)生足夠量的羥基自由基，從而使有機(jī)污染物徹底氧化達(dá)到消除的目的，這一過程就是利用光化學(xué)氧化技術(shù)解決環(huán)境水污染的事例。

在課程的最后還設(shè)置相應(yīng)的學(xué)時(shí)開啟研討式教學(xué)模式，學(xué)生通過課前查閱無機(jī)合成的最新研究進(jìn)展，課上PPT展示匯報(bào)，學(xué)生相互討論，互相學(xué)習(xí)加深對(duì)知識(shí)的理解，培養(yǎng)學(xué)生獨(dú)立思考問題的能力和習(xí)慣，通過教師點(diǎn)評(píng)加深學(xué)生對(duì)知識(shí)的掌握。通過對(duì)改革教學(xué)方式，從學(xué)生角度自發(fā)地將專業(yè)知識(shí)與思政元素進(jìn)行有機(jī)融合，并消化吸收[6]。

3 結(jié)語

《高等無機(jī)材料合成方法》課程著重介紹有代表性的無機(jī)新材料的合成技術(shù)，本文以該課程作為思政載體，結(jié)合新時(shí)代大學(xué)生的知識(shí)結(jié)構(gòu)、科學(xué)素養(yǎng)、認(rèn)知能力和思想行為等特點(diǎn)，選擇與本課程相關(guān)的典型思政案例，將專業(yè)知識(shí)與思政元素進(jìn)行有機(jī)結(jié)合，并引用無機(jī)材料合成方法發(fā)展過程中的重要人物案例，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣同時(shí)提高學(xué)生的社會(huì)責(zé)任感，增強(qiáng)學(xué)生的民族文化自信，激發(fā)學(xué)生的科技報(bào)國情懷。