課程思政在材料物理課程中的融合與應(yīng)用

齊錦剛，趙作福，劉偉東，王 冰，商 劍

課程思政在材料物理課程中的融合與應(yīng)用

齊錦剛，趙作福，劉偉東，王 冰，商 劍

(遼寧工業(yè)大學(xué) 材料科學(xué)與工程學(xué)院，遼寧 錦州 121001)

采用“課程思政+”的教學(xué)培養(yǎng)模式將專業(yè)理論課程與“課程思政”相結(jié)合，旨在將思政元素融入專業(yè)課程的教學(xué)全過程，實(shí)現(xiàn)“三全育人”的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。本文以遼寧工業(yè)大學(xué)研究生課程中材料物理課程建設(shè)為切入點(diǎn)，從梳理教學(xué)內(nèi)容、調(diào)整教學(xué)方法、挖掘思政元素等方面進(jìn)行研究。通過對此課程的教學(xué)改革，實(shí)現(xiàn)思政元素在材料物理課程中的有機(jī)融入，為研究生教學(xué)開展課程思政改革提供借鑒和參考。

課程思政；材料物理；課程體系

課程思政作為一種新的教學(xué)理念和培養(yǎng)模式，是對傳統(tǒng)思政教育在觀念上的一種突破，構(gòu)建了一種“三全育人”的新格局。課程思政是把隱性教育的專業(yè)課程與顯性教育的思想政治理論課教育相結(jié)合，是把“立德樹人”作為高等教育的根本任務(wù)，形成同向同行、協(xié)同效應(yīng)[1-3]。從2014年“全國高等學(xué)校黨的建設(shè)工作會(huì)議”到2016年“全國高校思想政治工作會(huì)議”，按照習(xí)近平總書記強(qiáng)調(diào)的高校思想政治工作關(guān)系“三個(gè)培養(yǎng)人”根本問題，告誡大家要辦好中國特色的社會(huì)主義大學(xué)，就要堅(jiān)持把“立德樹人”作為中心環(huán)節(jié)，就要用好課堂教學(xué)這個(gè)主渠道，把思政工作貫穿高等教育全過程，真正實(shí)現(xiàn)“三全育人”[4-5]。2017年和2020年教育部先后印發(fā)的《高校思想政治工作質(zhì)量提升工程實(shí)施綱要》和《高等學(xué)校課程思政建設(shè)指導(dǎo)綱要》，對高校課程思政建設(shè)的工作部署及對“一個(gè)核心、三個(gè)重點(diǎn)和四個(gè)統(tǒng)一”進(jìn)行了全面的闡述和解讀，推動(dòng)了課程思政在專業(yè)理論課程中的教學(xué)改革，加大了課程思政元素在專業(yè)理論課程中的梳理和挖掘，使其真正融入應(yīng)用型本科專業(yè)理論課程的教學(xué)環(huán)節(jié)，實(shí)現(xiàn)課程思政教育理念與專業(yè)課程理論知識(shí)體系的有機(jī)統(tǒng)一。這勢必要求教育工作者充分結(jié)合專業(yè)課教學(xué)內(nèi)容、課程特點(diǎn)、思維方法和價(jià)值理念等深入挖掘課程思政元素，將其有機(jī)融入課程教學(xué)，在全面提高人才培養(yǎng)能力的過程中強(qiáng)化課程思政和專業(yè)思政，達(dá)到“立德樹人”的教學(xué)成效[6]。這就要求高校教師必須深刻領(lǐng)會(huì)教師的根本職責(zé)，充分理解“師者，所以傳道、授業(yè)、解惑也”之內(nèi)涵。

一、材料物理課程思政建設(shè)的必要性

材料物理課程是介于物理學(xué)和材料學(xué)之間的一門交叉學(xué)科，是遼寧工業(yè)大學(xué)（以下簡稱我校）材料科學(xué)與工程學(xué)院碩士研究生的一門專業(yè)必修課。該課程從物理學(xué)角度出發(fā)，涵蓋了各種材料的電學(xué)、磁學(xué)、光學(xué)、熱學(xué)、介電、力學(xué)性能、微觀本質(zhì)和應(yīng)用。通過材料物理課程的講授，旨在讓材料學(xué)科研究生在科學(xué)研究過程中把材料的微觀結(jié)構(gòu)和宏觀性質(zhì)聯(lián)系起來，在物質(zhì)的不同層次、不同尺度、不同維度上來研究，闡明材料中的規(guī)律和轉(zhuǎn)變過程。因此，本課程無論從大國工匠的精神引領(lǐng)、家國情懷的具體體現(xiàn)，還是從辯證法中領(lǐng)悟科學(xué)的思維方法等多角度、多維度都可以提煉出思政元素，有效地開展課程思政教學(xué)的融合和應(yīng)用。同時(shí)，當(dāng)前思政元素在材料物理課程教學(xué)體系中的有機(jī)融合尚處在摸索階段，如何在辯證中求統(tǒng)一，在變化中求主導(dǎo)，如何實(shí)現(xiàn)育人與育才的雙向聯(lián)動(dòng)，如何將知識(shí)傳授與價(jià)值引領(lǐng)有機(jī)結(jié)合，達(dá)到“傳道”與“授業(yè)”并重統(tǒng)一，是當(dāng)前應(yīng)用型本科院校人才培養(yǎng)亟待解決的問題。因此，本文以材料的磁性能為切入點(diǎn)，從磁性材料的發(fā)展史、磁性材料的制備、充磁與退磁、磁化機(jī)制與理論、磁性材料的回收與再利用等方面進(jìn)行課程思政元素的融合，為學(xué)生以后的科研和實(shí)踐工作打好堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

二、材料物理課程思政元素的挖掘與融合

“天大行動(dòng)”對“新工科”的人才知識(shí)體系和核心素養(yǎng)進(jìn)行了明確，從工科專業(yè)新結(jié)構(gòu)的構(gòu)建、工程人才知識(shí)體系的更新以及工程教育方式與手段的創(chuàng)新，都無不體現(xiàn)了教育培養(yǎng)模式與學(xué)生家國情懷、思想意識(shí)的強(qiáng)化。思維方式、創(chuàng)新能力和工匠精神的培養(yǎng)的深度融合，也為高等教育應(yīng)用型培養(yǎng)模式的改革提出了新的目標(biāo)和方向[7]。因此，材料物理課程體系與課程思政的深度融合應(yīng)從實(shí)際出發(fā)，立足于多渠道、多角度地挖掘課程思政元素與理論課程的融合與應(yīng)用，在現(xiàn)有教學(xué)模式基礎(chǔ)上多元化地融入課程思政元素，以增加課程的教學(xué)設(shè)計(jì)和提高學(xué)生的意識(shí)認(rèn)知為目標(biāo)，把愛國主義教育、社會(huì)責(zé)任意識(shí)、大國工匠精神、持續(xù)發(fā)展理念、辯證的科學(xué)思維方法等融入材料物理的教學(xué)內(nèi)容中，使之與現(xiàn)有的教學(xué)內(nèi)容和教學(xué)大綱有機(jī)結(jié)合，來增加學(xué)生學(xué)習(xí)的主動(dòng)性和積極性。

（一）從磁性材料的發(fā)展史入手，培養(yǎng)學(xué)生的愛國主義情懷和科技創(chuàng)新能力

自公元前1世紀(jì)，司馬遷《史記》中描述黃帝作戰(zhàn)用到的指南針，我國就開始了對磁性材料的認(rèn)識(shí)，也是最早關(guān)注磁性材料的國家。在宋朝磁性材料在航海方面得到了廣泛應(yīng)用，指南針的應(yīng)用改變了世界航海史。直到1600年，英國才出現(xiàn)關(guān)于磁石的著作。但在磁性材料的研發(fā)和應(yīng)用上，1931-1933年日本發(fā)明并研發(fā)了第一代磁性和第二代磁性材料。1983年，美國通用汽車又研發(fā)了釹鐵硼磁性材料，成為了30多年來磁性材料的主流。近年來，世界各國都在爭相研發(fā)新一代磁性材料，如釤鐵氮永磁、納米復(fù)合稀土永磁等，但目前效果仍不理想，釹鐵硼的地位仍占據(jù)主體地位。整個(gè)磁性材料的發(fā)展史可以讓學(xué)生充分了解和認(rèn)識(shí)在歷史發(fā)展進(jìn)程中，中國的科技認(rèn)知成就，意在培養(yǎng)學(xué)生的愛國主義情懷。但也可以看出，在發(fā)展過程中，我國出現(xiàn)了空檔期，被日本、美國趕超并研發(fā)了目前市場上的一、二、三代磁性材料，即便我國現(xiàn)在已成為全球最大的磁性材料的制造基地，但中國釹鐵硼產(chǎn)品檔次相對較低，附加值與日本企業(yè)相比差距較大。上述的對比分析，在激發(fā)學(xué)生的愛國主義熱情的同時(shí)，也讓學(xué)生充分認(rèn)識(shí)我國目前某些科技領(lǐng)域仍存在的不足，需要培養(yǎng)學(xué)生個(gè)人的科技創(chuàng)新能力，為未來中國的科技發(fā)展貢獻(xiàn)力量。

（二）從磁性材料的制備技術(shù)入手，培養(yǎng)學(xué)生的大國工匠精神

對所有使用者來說，一塊小小的磁鐵，看起來非常簡單，其實(shí)它的生產(chǎn)加工過程是十分復(fù)雜和繁瑣的。它需要經(jīng)歷“配料→熔煉→制粉→壓型→燒結(jié)→檢測→機(jī)械加工→表面處理→磁化→檢驗(yàn)→包裝”11個(gè)工藝步驟才能作為產(chǎn)品到達(dá)用戶的手中，整個(gè)流程中的每個(gè)工藝都會(huì)影響磁鐵的綜合性能。從配料過程中的粉末尺寸要求、嚴(yán)格的成分配比、均勻的混料過程到熔煉過程中的氬氣保護(hù)、溫度控制、成分均勻控制；從壓型過程中的尺寸精度、晶粒取向度方向的一致性到燒結(jié)過程中溫度的精確控制；從檢測過程中的半成品外觀檢測到機(jī)械加工過程中的精密度和粗糙度；從防腐電鍍中對機(jī)械倒角工藝和時(shí)間要求的表面處理技術(shù)的應(yīng)用到檢查與包裝過程中對磁性能、耐高溫、耐腐蝕的測試性能指標(biāo)，都盡顯了材料制備過程中的大國工匠精神。通過思政元素在材料物理課程中的融入，不僅讓學(xué)生學(xué)會(huì)了理論知識(shí)，也為學(xué)生培養(yǎng)工匠精神寫下了重重的一筆。

（三）從材料的磁化過程入手，培養(yǎng)學(xué)生的辯證統(tǒng)一思想

材料的磁化過程可分為疇壁的可逆位移、不可逆磁化階段、磁疇內(nèi)磁矩的轉(zhuǎn)動(dòng)階段和趨近飽和階段四個(gè)階段。在外加磁場的作用下，可以對燒結(jié)后的磁性材料進(jìn)行充磁，致使磁性材料帶有磁性。當(dāng)外加磁場較小時(shí)，雖然實(shí)現(xiàn)了磁疇壁的移動(dòng)，造成了樣品的磁化，但隨著外加磁場的撤銷，磁疇壁又會(huì)退回原來狀態(tài)，樣品對外表現(xiàn)為磁中性；隨著外加磁場的增加，磁疇壁發(fā)生了巴克豪森跳躍式的或者是磁疇結(jié)構(gòu)的突變，才能使第一階段的可逆過程變?yōu)椴豢赡?；繼續(xù)增加磁場強(qiáng)度造成磁疇磁矩的轉(zhuǎn)動(dòng)，使得磁化強(qiáng)度增加，直至達(dá)到高場順磁過程，這才完成了材料的磁化過程。由此可以聯(lián)想到辯證法中從量變到質(zhì)變的飛躍，從事物的規(guī)律性變化到事物根本性質(zhì)的變化，即事物的變化過程超出了度的界限。古人云：“應(yīng)知學(xué)問難，在乎點(diǎn)滴勤?！彼抉R遷15年著就《史記》，達(dá)爾文20年完成了《物種起源》，馬克思40年成就了《資本論》。正如荀子在《勸學(xué)》中所說：“不積跬步，無以至千里；不積小流，無以成江海?！薄独献印芬粫校骸昂媳е?，生于毫末；九層之臺(tái)，起于壘土；千里之行，始于足下?！睂τ趯W(xué)生而言，無論是學(xué)習(xí)過程和科研工作，還是后續(xù)工作中的經(jīng)驗(yàn)積累和能力提升，都需要充分認(rèn)識(shí)任何事情只能循序漸進(jìn)、腳踏實(shí)地去完成，量變到一定程度才會(huì)發(fā)生質(zhì)變。

（四）從居里點(diǎn)溫度的確定，培養(yǎng)學(xué)生在辯證法中尋找對立統(tǒng)一的規(guī)律

磁性從宏觀來看是材料特性的一個(gè)現(xiàn)象表征，從本質(zhì)來看是物質(zhì)微觀結(jié)構(gòu)變化而引起的特性體現(xiàn)。無論是物質(zhì)的原子結(jié)構(gòu)組成變化，還是原子的相互作用、鍵合情況的改變，都是研究磁性材料內(nèi)部結(jié)構(gòu)的重要方法之一[8]。材料磁性能的有無是鐵磁性或亞鐵磁性物質(zhì)與順磁性物質(zhì)的轉(zhuǎn)變過程，這一變化過程的決定因素與該材料的居里溫度直接相關(guān)，微觀角度反映出材料的晶體結(jié)構(gòu)發(fā)生了變化。電飯鍋之所以能把米飯煮熟，究其原因就是把一塊居里點(diǎn)溫度為103 ℃的磁性材料安置在電飯鍋底部的巧妙設(shè)計(jì)。從居里點(diǎn)溫度確定的啟示，研究出了人們?nèi)粘Ｉ钪兄箫埖碾婏堨?。電源給電飯鍋加熱，導(dǎo)致鍋底磁性材料金屬點(diǎn)陣熱運(yùn)動(dòng)加劇，由此影響了磁疇磁矩的有序排列。當(dāng)電飯煲內(nèi)溫度達(dá)到100 ℃，勢必造成電飯煲內(nèi)水變成水蒸氣直至消失。繼續(xù)加熱電飯煲內(nèi)的溫度繼續(xù)升高，當(dāng)溫度到達(dá)大約103 ℃（居里點(diǎn)溫度）時(shí)，破壞了鍋底磁性材料磁疇磁矩的整齊排列，磁疇被瓦解，變?yōu)轫槾盼镔|(zhì)，與磁疇相聯(lián)系的一系列鐵磁性質(zhì)全部消失，相應(yīng)的鐵磁物質(zhì)的磁導(dǎo)率轉(zhuǎn)化為順磁物質(zhì)的磁導(dǎo)率。由于磁鐵失去了對這塊居里點(diǎn)溫度為103 ℃磁性材料的吸力作用，進(jìn)而就停止了對電飯煲的加熱作用[9]。在居里點(diǎn)溫度以上，高溫作用引起磁性材料內(nèi)部原子的劇烈運(yùn)動(dòng)，出現(xiàn)了混亂無序排列的原子磁矩，鐵磁物質(zhì)的磁化強(qiáng)度隨溫度升高而下降，它確定了磁性器件工作的上限溫度。超過居里溫度，磁芯的電感量會(huì)減小直至消失，電路無法正常工作[10]。

在當(dāng)今資源匱乏的情況下，通過對材料居里點(diǎn)溫度的確定，可以實(shí)現(xiàn)材料回收再利用，達(dá)到節(jié)約資源的目的。案例分析可以培養(yǎng)學(xué)生的可持續(xù)發(fā)展理念，培養(yǎng)學(xué)生透過現(xiàn)象看本質(zhì)的能力。另外，通過居里點(diǎn)溫度結(jié)合材料的充磁與退磁的應(yīng)用案例，可以培養(yǎng)學(xué)生在辯證法中尋找對立統(tǒng)一的規(guī)律，所有事情的過程和結(jié)果都不是一成不變的，激勵(lì)學(xué)生立足于現(xiàn)在，積極努力改變現(xiàn)狀，為未來的人生做合理的規(guī)劃。

三、結(jié)束語

課程思政不僅是新型育人模式下教育教學(xué)理念的發(fā)展與演化，也是高等教育研究生階段人才培養(yǎng)的責(zé)任和義務(wù)。作為新時(shí)代的高校教師，不僅要掌握“授業(yè)”之技，還要領(lǐng)悟“傳道”之術(shù)。高校教師應(yīng)將教書與育人作為人才培養(yǎng)的兩大根本任務(wù)，充分發(fā)揮課堂教學(xué)的效能。以典型案例為切入點(diǎn)，將圖片、視頻等思政元素的信息素材引入材料物理課堂中，真正實(shí)現(xiàn)活躍課堂氣氛、增強(qiáng)教學(xué)趣味性、激發(fā)學(xué)生科技強(qiáng)國熱情、提升課程思政教學(xué)效果，培養(yǎng)學(xué)生樹立正確的道德觀、價(jià)值觀、發(fā)展觀，增強(qiáng)學(xué)生的專業(yè)意識(shí)和社會(huì)責(zé)任感。將啟發(fā)式提問和反向思維模式等教學(xué)方法運(yùn)用到材料物理課堂之中，激發(fā)學(xué)生的好奇心和求知欲，培養(yǎng)學(xué)生的探索精神，幫助學(xué)生建立起科學(xué)精神和基本的科學(xué)素養(yǎng)。以“培養(yǎng)什么人，怎么培養(yǎng)人，為誰培養(yǎng)人”作為問題導(dǎo)向，深入挖掘大國工匠的精益求精和創(chuàng)新意識(shí)的思政元素，將課程思政與理論課程教學(xué)有機(jī)融合，寓隱性教育于理論教學(xué)的全過程，充分做到同向同行，更快更好地實(shí)現(xiàn)立德樹人的教育目的。

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[2] 金曉怡, 張航, 杭魯濱. “新工科”背景下《機(jī)械設(shè)計(jì)》課程思政教學(xué)建設(shè)[J]. 教育教學(xué)論壇, 2019(42): 34-35.

[3] 張東亮, 洪妍. “課程思政”實(shí)施中的問題及對策探究[J]. 遼寧師專學(xué)報(bào)(社會(huì)科學(xué)版), 2021(1): 59-61.

[4] 鞠鵬. 全國高校思想政治工作會(huì)議[EB/OL]. (2016-12- 08) [2021-05-20]. http://www.moe.gov.cn/jyb_xwfb/s6052/moe_838/201612/t20161208_291306.html.

[5] 習(xí)近平. 在全國高校思想政治工作會(huì)議上強(qiáng)調(diào): 把思想政治工作貫穿教育教學(xué)全過程, 開創(chuàng)我國高等教育事業(yè)發(fā)展新局面[N]. 人民日報(bào), 2016-12-09 (01).

[6] 教育部. 《高等學(xué)校課程思政建設(shè)指導(dǎo)綱要》的通知[EB/OL]. (2020-05-28) [2020-10-02]. http://www.gov.cn/zhengce/zhengceku/2020-06/06/content_5517606.html.

[7] 佚名.“新工科”建設(shè)行動(dòng)路線（“天大行動(dòng)”）[J]. 高等工程教育研究, 2017(2): 24-25.

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G643.1

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1674-327X (2022)05-0108-03

2021-11-18

遼寧工業(yè)大學(xué)研究生教育改革創(chuàng)新項(xiàng)目(YJG2021007); 遼寧工業(yè)大學(xué)教學(xué)改革研究項(xiàng)目(202064); 遼寧省普通高等教育本科教學(xué)改革研究一般項(xiàng)目(444)

齊錦剛(1974-)，男，遼寧凌海人，教授，博士。

(責(zé)任編輯：付春玲)