核心素養(yǎng)導(dǎo)向下“材料學(xué)基礎(chǔ)”教學(xué)體系設(shè)計探討

簡發(fā)萍 李厚佳 王 樸 王 浩 楊 梅

（1.上海市高級技工學(xué)校，上海 200437；2.上海工程技術(shù)大學(xué)高等職業(yè)技術(shù)學(xué)校，上海 200437）

0 引言

立德樹人是教育的根本任務(wù)，而學(xué)生核心素養(yǎng)的形成是落實立德樹人根本任務(wù)關(guān)鍵舉措之一[1]?！?1世紀學(xué)生發(fā)展核心素養(yǎng)研究（修訂版）》將核心素養(yǎng)界定為：學(xué)生在接受相應(yīng)學(xué)段或相應(yīng)專業(yè)的教育過程中，逐步形成的適應(yīng)個人終身發(fā)展和社會發(fā)展需要的關(guān)鍵能力和必備品格[2]。

材料科學(xué)是理論性和實踐性都很強的綜合體，教學(xué)內(nèi)容多、涉及范圍廣。材料學(xué)作為新技術(shù)革命的基礎(chǔ)和先導(dǎo)，該專業(yè)學(xué)生需具備不斷更新知識、理論、技術(shù)的專業(yè)核心素養(yǎng)[3]。同時，材料科學(xué)基于其知識特點及專業(yè)特色，具有其自身的專業(yè)核心素養(yǎng)要求。作為中國教育改革的頂層設(shè)計和指南針，《中國學(xué)生發(fā)展核心素養(yǎng)》自2016年發(fā)布以來，已成為人才培養(yǎng)和教學(xué)改革的指揮棒[4，5]。

本文以核心素養(yǎng)為導(dǎo)向，在“材料學(xué)基礎(chǔ)”教學(xué)中，基于材料學(xué)專業(yè)核心素養(yǎng)構(gòu)建課程體系，基于中國學(xué)生發(fā)展核心素養(yǎng)凝練教學(xué)內(nèi)容，對“材料學(xué)基礎(chǔ)”進行整體教學(xué)設(shè)計，有效促進學(xué)生終身發(fā)展。

1 材料類專業(yè)學(xué)生核心素養(yǎng)

1.1 材料學(xué)專業(yè)核心素養(yǎng)概述

材料千差萬別，但任何材料都脫離不了材料科學(xué)與工程四要素。材料的研究及應(yīng)用，即材料學(xué)職業(yè)能力，離不開四個要素，即材料的成分與結(jié)構(gòu)、制備與加工、材料性能、材料使用性能（材料應(yīng)用）。只有控制材料的結(jié)構(gòu)，才能得到人們追求的材料性能；加工是控制材料內(nèi)部結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)和必要手段，是賦予材料外部結(jié)構(gòu)所必需的工藝方法；性能是人類直接追求的第一目標，材料也以其不同的性能滿足人們各種各樣的需求；使用性能（表現(xiàn)）是材料在應(yīng)用過程中的評價、結(jié)果或行為，是材料給予人類的反饋，促使人類對材料進行改進。

材料的性能是人類追求的終極目標，學(xué)生應(yīng)具備服務(wù)社會的責(zé)任擔(dān)當(dāng)。材料的性能由內(nèi)部結(jié)構(gòu)和外部特征共同決定，學(xué)生應(yīng)具備宏觀測試與微觀探究的意識。探索材料奇妙的微觀世界、進行材料宏觀性能測試、控制材料制備過程，能從微觀層面理解材料的成分、結(jié)構(gòu)與性質(zhì)的關(guān)系。

材料科學(xué)發(fā)展迅猛、更新?lián)Q代迅速，材料專業(yè)學(xué)生從業(yè)后將面臨日新月異的新技術(shù)發(fā)展和新材料開發(fā)，需具備強烈的刻苦鉆研精神和科研精神，具有嚴謹求實的科學(xué)態(tài)度。

材料科學(xué)的發(fā)展不能一蹴而就，學(xué)生應(yīng)具備敬畏科學(xué)、尊重事實和數(shù)據(jù)、尊重他人研究成果、反對迷信權(quán)威的精神。

1.2 中國學(xué)生發(fā)展核心素養(yǎng)

中國學(xué)生發(fā)展核心素養(yǎng)包括三個維度六種素養(yǎng)十八個要點，三個維度為文化基礎(chǔ)、自主發(fā)展、社會參與；六種素養(yǎng)包括人文底蘊，科學(xué)精神、學(xué)會學(xué)習(xí)、健康生活、責(zé)任擔(dān)當(dāng)、實踐創(chuàng)新；十八個要點依次為人文積淀、人文情懷、審美情趣、理性思維、批判質(zhì)疑、勇于探究、樂學(xué)善學(xué)、勤于反思、信息意識、珍愛生命、健全人格、自我管理、社會責(zé)任、國家認同、國際理解、勞動意識、問題解決、技術(shù)應(yīng)用。

2 基于材料學(xué)專業(yè)核心素養(yǎng)構(gòu)建課程體系

以材料學(xué)科宏觀測試與微觀探究、過程控制結(jié)構(gòu)、人類追求的性能目標的專業(yè)核心素養(yǎng)為縱向體系，以金屬材料、無機非金屬材料、高分子材料、新型材料為橫向體系，從整體課程格局系統(tǒng)融合專業(yè)核心素養(yǎng)，構(gòu)建課程體系。

3 基于中國學(xué)生發(fā)展核心素養(yǎng)凝練教學(xué)內(nèi)容

基于中國核心素養(yǎng)的三個維度，從以下三個方面凝練教學(xué)內(nèi)容。

3.1 以材料對人類文明的推動作用樹立專業(yè)自信心助力自主發(fā)展

人類社會時代的劃分以材料為依據(jù)分為石器時代、青銅器時代、鋼鐵時代、新材料時代，足見材料對人類發(fā)展的決定性作用。同時，材料是工業(yè)進步的先導(dǎo)。第一次工業(yè)革命的蒸汽時代，得益于制鋼工業(yè)的發(fā)展；第二次工業(yè)革命的電氣時代，得益于優(yōu)良導(dǎo)電材料的開發(fā)；第三次工業(yè)革命的信息時代，單晶硅材料起到核心促進作用；第四次工業(yè)革命的綠色工業(yè)時代，以新材料的開發(fā)和應(yīng)用為基礎(chǔ)。通過向?qū)W生展示上述內(nèi)容，建立篤定的專業(yè)熱愛、樹立專業(yè)自信心。正確理解學(xué)習(xí)的價值，能自主學(xué)習(xí)，具有終身學(xué)習(xí)的意識和能力。

以各文明的材料事件激發(fā)學(xué)習(xí)熱情。向?qū)W生介紹近代中國的故步自封，錯過第一次工業(yè)革命和第二次工業(yè)革命的發(fā)展；改革開放的偉大政策，讓未來無限可能。通過閉關(guān)鎖國和改革開放的對比，使學(xué)生認識到開放包容才能取得發(fā)展、團結(jié)合作才能獲得進步。通過對龐大的阿茲特克帝國被幾百名西班牙殖民者征服案例的介紹，讓學(xué)生認識到材料的先進一定程度上意味著實力的強大，落后一定會挨打，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)動力，使學(xué)生保持積極的學(xué)習(xí)態(tài)度和濃厚的學(xué)習(xí)興趣。

3.2 以我國勞動人民的材料智慧建立民族自豪感 強化社會參與

中華文化博大精深，通過介紹最早的青銅器出現(xiàn)于何處；齊國工匠寫成《考工記》；河北省易縣燕下都出土的劍和戟經(jīng)過淬火；中國是世界上最早利用鐵的國家之一；古代沒有水泥，明城墻為何如此結(jié)實[8]等案例，讓學(xué)生體會我國古代燦爛文明和勞動人民的智慧，建立民族自豪感和愛國主義情懷。

通過介紹黨和國家領(lǐng)導(dǎo)人對新材料發(fā)展十分重視，使學(xué)生堅定中國共產(chǎn)黨的領(lǐng)導(dǎo)和對新時代社會主義制度的擁護。建立國家認同感，為中華民族的偉大復(fù)興不懈奮斗的責(zé)任擔(dān)當(dāng)和社會建設(shè)信念。

3.3 以材料科學(xué)家典型事跡建立科研精神夯實文化基礎(chǔ)

通過介紹著名晶體學(xué)家奠基人之一郭可信院士的典型事跡，建立科研強國的意識。通過介紹金展鵬院士研究相圖的歷程，建立刻苦鉆研的精神。通過介紹師昌緒先生用材料鑄就強國夢——做祖國需要的材料，使學(xué)生意識到所掌握的能力來源于一個強大的祖國，而所研究的一切，都是為了一個更強大的祖國。通過前人在很早就已經(jīng)能夠制作精美的器件，但長期籠罩著神秘的色彩，未能認識其內(nèi)在規(guī)律的介紹，建立科學(xué)進行學(xué)習(xí)和研究的意識，反對迷信；明白科學(xué)成果的來之不易，敬畏科學(xué)，尊重他人成果，樹立科學(xué)精神，為文化學(xué)習(xí)奠定基礎(chǔ)。

基于中國學(xué)生發(fā)展核心素養(yǎng)要點，結(jié)合課程知識點，凝練了20項教學(xué)案例。按照知識點—案例—教學(xué)目標—核心素養(yǎng)要點對應(yīng)關(guān)系，依次如下。

（1）材料的地位與作用—中國自主研發(fā)的隱形戰(zhàn)機、磁懸浮列車—建立民族自豪感—國家認同；（2）材料是人類文明進步的里程碑—時代的劃分—建立專業(yè)熱愛—樂學(xué)善學(xué)；（3）材料是人類文明進步的里程碑—中國青銅時代商周—感悟中華燦爛文明—國家認同；（4）材料是人類文明進步的里程碑—最早的青銅器出現(xiàn)于何處？—感悟中國人民的智慧—國家認同；（5）材料是工業(yè)進步的先導(dǎo)—四次工業(yè)革命中起推動作用的材料—改革開放的偉大政策，開放、包容、互惠、共享—國際理解；（6）材料的內(nèi)涵—馬克思名言“自然界為勞動提供原料，勞動把材料變成財富”—通過自身努力，勞動創(chuàng)造美好生活—勞動意識、社會責(zé)任；（7）材料科學(xué)的形成—中國古代煉劍的故事—體會中華文化的博大精深—國家認同；（8）材料科學(xué)的形成—前人很早就能制作精美器件，但長期籠罩著神秘的色彩—建立科學(xué)進行學(xué)習(xí)和研究的意識，反對迷信—勇于探究、理性思維；（9）材料的力學(xué)性能測試—龐大的阿茲特克帝國被幾百名西班牙殖民者征服—材料的先進在一定程度上意味著實力的強大，落后一定會挨打—樂學(xué)善學(xué)；（10）材料的基本性能—泰坦尼克號沉沒之謎—材料性能分析的重要性—珍愛生命、樂學(xué)善學(xué)；（11）金屬的晶體結(jié)構(gòu)分析—中科院院士蔣民華的絕唱：晶體賦及他的“晶體人生”—晶體與中國優(yōu)秀傳統(tǒng)文化，像晶體一樣純潔透明、表里如一—人文積淀、勤于反思、國家認同；（12）材料微觀世界決定宏觀性能—齊國工匠寫成《考工記》—建立民族自豪感—國家認同；（13）鋼的熱處理—河北省易縣燕下都出土的兩把劍和一把戟，顯微組織中存在馬氏體—建立文化自信和家國情懷—國家認同；（14）晶體缺陷—著名晶體學(xué)家奠基人郭可信院士的典型事跡—建立科研強國的意識，潛心刻苦鉆研不計名利的科研精神—勇于探究、社會責(zé)任；（15）合金的二元相圖分析—相圖界的“霍金”金展鵬院士留學(xué)期間勤于鉆研—建立刻苦鉆研的精神—勤于反思、勇于探究；（16）金屬的結(jié)晶過程控制—師昌緒用材料鑄就強國夢———做祖國需要的材料—你們所掌握的能力來源于一個強大的祖國，而你們所研究的一切，都是為了一個更強大的祖國—國家認同、社會責(zé)任、勇于探究；（17）金屬的塑性變形加工—分析50項“最偉大的材料事件”—感悟中國古代人民在材料制備工藝方面具備人類領(lǐng)先水平—國家認同、樂學(xué)善學(xué)；（18）識記常用金屬材料—中國是世界上最早利用鐵的國家之一—建立文化自信—國家認同；（19）識記常用非金屬材料—古代沒有水泥，明城墻為何如此結(jié)實，屹立600年之久？—感悟古人的智慧—國家認同；（20）識記常用新型材料—習(xí)近平總書記《關(guān)于〈中共中央關(guān)于制定國民經(jīng)濟和社會發(fā)展第十三個五年規(guī)劃的建議＞的說明》—黨和國家領(lǐng)導(dǎo)人對新材料發(fā)展十分重視—國家認同、社會責(zé)任。

4 結(jié)語

在核心素養(yǎng)視域下，基于宏觀測試與微觀探究、過程控制結(jié)構(gòu)、人類追求的性能目標的材料學(xué)專業(yè)核心素養(yǎng)，對《材料學(xué)基礎(chǔ)》進行整體課程體系設(shè)計；基于中國學(xué)生發(fā)展核心素養(yǎng)的三大維度，從助力自主發(fā)展、強化社會參與、夯實文化基礎(chǔ)三個方面凝練教學(xué)內(nèi)容，建立了與中國學(xué)生發(fā)展核心素養(yǎng)十八個要點相結(jié)合的二十項教學(xué)案例。幫助學(xué)生樹立專業(yè)自信心、建立民族自豪感、建立科研精神，激發(fā)學(xué)習(xí)熱情、提升四個自信，為相關(guān)課程的教學(xué)設(shè)計研究提供參考和借鑒。