《材料科學(xué)新進(jìn)展》課程思政案例設(shè)計(jì)*

劉旭坡，吳呈珂，陳 野，劉 洋，高書(shū)燕

(河南師范大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院，河南 新鄉(xiāng) 453007)

2020年5月教育部印發(fā)的《高等學(xué)校課程思政建設(shè)指導(dǎo)綱要》指出：建設(shè)高水平人才培養(yǎng)體系，必須將思想政治工作體系貫通其中，必須抓好課程思政建設(shè)，解決好專業(yè)教育和思政教育“兩張皮”問(wèn)題[1]。2020年9月教育部、國(guó)家發(fā)展改革委、財(cái)政部發(fā)布的《關(guān)于加快新時(shí)代研究生教育改革發(fā)展的意見(jiàn)》提出：完善思想政治教育體系，提升研究生思想政治教育水平[2]。上述政策文件指出了課程思政建設(shè)的重要性和迫切性，全面推進(jìn)課程思政建設(shè)不僅能夠顯著提高課堂教學(xué)質(zhì)量，而且在潛移默化中幫助學(xué)生塑造正確的世界觀、人生觀、價(jià)值觀，有助于全面提高研究生培養(yǎng)質(zhì)量[3-4]。

當(dāng)前，我國(guó)研究生課程思政建設(shè)取得了重大發(fā)展，但仍存在專業(yè)知識(shí)與思政元素“兩張皮”的問(wèn)題，直接影響了課程思政教學(xué)質(zhì)量[5]。我們教學(xué)團(tuán)隊(duì)針對(duì)該問(wèn)題進(jìn)行了積極思考和探索，在《材料科學(xué)新進(jìn)展》講授中全面開(kāi)展了課程思政建設(shè)，結(jié)合材料科學(xué)與工程專業(yè)的鮮明工科特色，將材料科學(xué)發(fā)展中的先進(jìn)人物、經(jīng)典故事、最新前沿等融入到專業(yè)知識(shí)講授中，構(gòu)建了豐富、貼合實(shí)際、實(shí)時(shí)更新的思政案例庫(kù)，實(shí)現(xiàn)了專業(yè)知識(shí)與思政元素的有機(jī)融合，推動(dòng)了本課程的課程思政建設(shè)，取得了良好的教學(xué)效果。

1 課程體系構(gòu)建

1.1 課程內(nèi)容簡(jiǎn)介

《材料科學(xué)新進(jìn)展》是我校材料科學(xué)與工程專業(yè)學(xué)術(shù)學(xué)位、專業(yè)學(xué)位碩士研究生的必修課程，該課程在碩士一年級(jí)上學(xué)期開(kāi)展，課程目標(biāo)是開(kāi)拓學(xué)生的學(xué)術(shù)視野，使學(xué)生對(duì)材料研究前沿領(lǐng)域具有初步理解。本課程緊扣國(guó)家高新技術(shù)發(fā)展戰(zhàn)略和河南省地方經(jīng)濟(jì)建設(shè)對(duì)本專業(yè)人才的需求，在研究材料制備和設(shè)計(jì)的新理論、新方法的同時(shí)，注重學(xué)生家國(guó)情懷、德育培養(yǎng)，為社會(huì)主義現(xiàn)代化建設(shè)培養(yǎng)研究型、創(chuàng)新型人才。目前，依據(jù)材料學(xué)發(fā)展的最新成果，課程設(shè)有“合金材料”“納米世界”“光學(xué)材料”“燃料電池關(guān)鍵材料”“陶瓷基復(fù)合材料”“石墨烯”“3D打印和增材制造”“基于摩擦納米發(fā)電機(jī)的自驅(qū)動(dòng)電化學(xué)系統(tǒng)”等前沿內(nèi)容。通過(guò)本課程的學(xué)習(xí)，不僅可以塑造學(xué)生的愛(ài)國(guó)主義情懷，又能培養(yǎng)學(xué)生務(wù)實(shí)求真、解決群眾關(guān)切痛點(diǎn)問(wèn)題的責(zé)任感和使命感，更能激勵(lì)學(xué)生在國(guó)家重大突發(fā)事件中勇?lián)鐣?huì)責(zé)任，攻堅(jiān)克難。將各種新材料、新工藝、新技術(shù)和新理論充分融入到教學(xué)中，挖掘所蘊(yùn)含的家國(guó)情懷、辯證唯物主義思想、社會(huì)主義核心價(jià)值觀、大國(guó)工匠精神和創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)精神，堅(jiān)持立德樹(shù)人，堅(jiān)持科學(xué)的教育發(fā)展觀與人才培養(yǎng)觀。

1.2 課程思政特色分析

課程思政把“立德樹(shù)人”作為教育的根本任務(wù)，將思想觀念、政治觀點(diǎn)、道德規(guī)范等思想政治教育潛移默化地融入到專業(yè)知識(shí)教學(xué)中，實(shí)現(xiàn)專業(yè)課與思想政治理論課同向同行[6]。本課程在課程思政建設(shè)方面的特色可以歸納為以下三點(diǎn)：(1)結(jié)合材料領(lǐng)域研究前沿，培養(yǎng)學(xué)生精益求精的大國(guó)工匠精神，激發(fā)學(xué)生的愛(ài)國(guó)主義與科技報(bào)國(guó)情懷；(2)引導(dǎo)學(xué)生關(guān)注與解決現(xiàn)實(shí)問(wèn)題，反哺國(guó)家和社會(huì)；(3)通過(guò)材料科學(xué)研究的典型故事，培養(yǎng)研究生的創(chuàng)新熱情。上述特點(diǎn)賦予了《材料科學(xué)新進(jìn)展》課程豐富的課程思政元素，所以在該課程教學(xué)過(guò)程中進(jìn)行課程思政教學(xué)實(shí)踐案例設(shè)計(jì)，可以實(shí)現(xiàn)材料科學(xué)與工程專業(yè)研究生的知識(shí)傳授、價(jià)值塑造和能力培養(yǎng)的多元統(tǒng)一。

2 課程思政教學(xué)實(shí)踐案例設(shè)計(jì)

2.1 愛(ài)國(guó)主義與科技報(bào)國(guó)情懷

近幾年，美國(guó)對(duì)我國(guó)實(shí)施蠻橫、苛刻的貿(mào)易戰(zhàn)，封殺華為、中興、烽火和哈爾濱工程大學(xué)等企業(yè)高校，凸顯了自主解決“卡脖子”技術(shù)的重要性和迫切性。我國(guó)當(dāng)前面臨的35項(xiàng)“卡脖子”技術(shù)中，有多項(xiàng)技術(shù)與材料科學(xué)緊密相關(guān)，比如芯片、光刻膠、燃料電池關(guān)鍵材料、鋰電池隔膜、高強(qiáng)度不銹鋼、高端電容電阻、ITO靶材等[7]。通過(guò)將“卡脖子”材料問(wèn)題引入課程教學(xué)中，使學(xué)生了解我國(guó)材料科技發(fā)展現(xiàn)狀，使學(xué)生意識(shí)到“科學(xué)雖沒(méi)有國(guó)界，但科學(xué)家卻有自己的祖國(guó)”，激發(fā)學(xué)生科技報(bào)國(guó)的家國(guó)情懷和使命擔(dān)當(dāng)，勇攀科技高峰。許多材料科學(xué)領(lǐng)域前輩用親身經(jīng)歷詮釋了科技報(bào)國(guó)的理想信念。

《材料科學(xué)新進(jìn)展》課程涉及“合金材料”的教學(xué)內(nèi)容，在講好合金材料的概念、特性和應(yīng)用的基礎(chǔ)上，為了進(jìn)一步激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，我們通過(guò)講述師昌緒先生的人生經(jīng)歷來(lái)鼓舞學(xué)生。師先生是我國(guó)高溫合金研究先驅(qū)，在新中國(guó)成立初期，美國(guó)司法部嚴(yán)禁理工科中國(guó)留學(xué)生離美回國(guó)，師先生克服美國(guó)的種種阻撓，毅然回國(guó)為新中國(guó)的建設(shè)貢獻(xiàn)力量，為我國(guó)高溫合金發(fā)展做出了卓越貢獻(xiàn)[8]。他常說(shuō)：“人生在世，要對(duì)人類有所貢獻(xiàn)。作為一個(gè)中國(guó)人，就要對(duì)中國(guó)做貢獻(xiàn)，這是人生的第一要義?！睅熛壬膼?ài)國(guó)主義與科技報(bào)國(guó)情懷值得我們材料人認(rèn)真學(xué)習(xí)。我們采用課堂討論的方式，引導(dǎo)學(xué)生深入理解師先生的高尚品質(zhì)，在學(xué)好專業(yè)知識(shí)、接受思政教育的同時(shí)，鍛煉學(xué)生的邏輯思維和語(yǔ)言表達(dá)能力。當(dāng)講述“光學(xué)材料”內(nèi)容時(shí)，我們向?qū)W生介紹我國(guó)光學(xué)晶體材料的研究先驅(qū)陳創(chuàng)天院士，陳院士課題組首次合成了氟代硼鈹酸鉀晶體(KBBF晶體)，奠定了我國(guó)現(xiàn)代高能激光的研究基礎(chǔ)。KBBF晶體的發(fā)明與應(yīng)用是我國(guó)具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)、國(guó)際領(lǐng)先水平的核心技術(shù)之一，特別是在光電子能譜儀上的應(yīng)用。正是因?yàn)橛嘘悇?chuàng)天院士的科技報(bào)國(guó)情懷，我國(guó)的激光晶體技術(shù)才能領(lǐng)先美國(guó)[9]。陳創(chuàng)天院士默默獻(xiàn)身于祖國(guó)、獻(xiàn)身于科研事業(yè)，是我們國(guó)家的驕傲，更是當(dāng)代大學(xué)生的楷模。在教學(xué)過(guò)程中，我們采用“教師引導(dǎo)、學(xué)生主體”的方式，討論學(xué)習(xí)我國(guó)材料領(lǐng)域先驅(qū)的高尚品質(zhì)，加深研究生對(duì)愛(ài)國(guó)主義與科技報(bào)國(guó)情懷的理解，并把這種精神轉(zhuǎn)化為刻苦學(xué)習(xí)、奮斗拼搏的動(dòng)力。通過(guò)上述課程思政案例的應(yīng)用，幫助學(xué)生樹(shù)立了遠(yuǎn)大理想抱負(fù)，激發(fā)了自主學(xué)習(xí)熱情，學(xué)生能夠更加積極投入本課程的學(xué)習(xí)過(guò)程。

2.2 關(guān)注與解決現(xiàn)實(shí)問(wèn)題

材料科學(xué)在生產(chǎn)生活中具有廣泛應(yīng)用，材料進(jìn)步是人類社會(huì)發(fā)展歷程的重要標(biāo)志，從舊石器時(shí)代到信息時(shí)代，人類文明的進(jìn)步離不開(kāi)作為物質(zhì)基礎(chǔ)的材料[10]。材料科學(xué)在航空航天、環(huán)境、能源、生物、醫(yī)療等領(lǐng)域都有應(yīng)用，通過(guò)加強(qiáng)與高新材料企業(yè)的合作關(guān)系，引導(dǎo)學(xué)生思考企業(yè)生產(chǎn)中面臨的關(guān)鍵技術(shù)難題，有助于培養(yǎng)研究生攻堅(jiān)克難的信念。

《材料科學(xué)新進(jìn)展》課程涉及“燃料電池關(guān)鍵材料”的教學(xué)內(nèi)容，我國(guó)的燃料電池技術(shù)研究晚于西方國(guó)家，作為我國(guó)燃料電池技術(shù)的奠基者和開(kāi)拓者之一，衣寶廉院士經(jīng)過(guò)近十年的不斷探索制造出我國(guó)首臺(tái)自主設(shè)計(jì)的堿性燃料電池。衣院士堅(jiān)定不移始終投身于我國(guó)燃料電池事業(yè)，為發(fā)展航天堿性燃料電池系統(tǒng)、拓寬燃料電池技術(shù)應(yīng)用領(lǐng)域、解決質(zhì)子交換膜燃料電池技術(shù)等做出了卓越貢獻(xiàn)，并成立了我國(guó)第一家燃料電池產(chǎn)業(yè)化股份制企業(yè)—新源動(dòng)力，研制了北京奧運(yùn)會(huì)用燃料電池示范汽車，為我國(guó)燃料電池技術(shù)的發(fā)展做出了巨大貢獻(xiàn)[11]。在課程講授過(guò)程中，我們將燃料電池的基礎(chǔ)理論與名人典故、實(shí)際應(yīng)用案例結(jié)合起來(lái)，增強(qiáng)課程內(nèi)容的新穎性和趣味性，引導(dǎo)學(xué)生關(guān)注我國(guó)的燃料電池發(fā)展現(xiàn)狀及存在的科技瓶頸，幫助學(xué)生培養(yǎng)解決實(shí)際問(wèn)題的勇氣和信念。在講述“陶瓷基復(fù)合材料”時(shí)，我們通過(guò)講述張立同先生的先進(jìn)事跡來(lái)引導(dǎo)學(xué)生關(guān)注現(xiàn)實(shí)問(wèn)題。張先生是我國(guó)國(guó)防科技工業(yè)領(lǐng)域的女院士，幾十年來(lái)從事航空航天高溫材料技術(shù)及其應(yīng)用研究，她和她的團(tuán)隊(duì)用8年時(shí)間完成了法國(guó)人20年的攻關(guān)歷程，使我們國(guó)家成為繼美國(guó)和法國(guó)之后具有SiC陶瓷基復(fù)合材料制備技術(shù)的國(guó)家，突破了發(fā)達(dá)國(guó)家對(duì)我國(guó)的核心技術(shù)和設(shè)備封鎖，解決了國(guó)家面臨的一系列重大關(guān)鍵技術(shù)[12]。張?jiān)菏筷P(guān)注與解決我國(guó)面臨的關(guān)鍵技術(shù)難題，以勇于探索的精神在材料科學(xué)領(lǐng)域創(chuàng)造了令人矚目的業(yè)績(jī)，這些可貴的精神易于引起學(xué)生的共鳴，從而激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。在講述“鋰電池材料”時(shí)，我們講述“鋰電池之父”約翰·古迪納夫的經(jīng)典事跡，古迪納夫是公認(rèn)的現(xiàn)代電池化學(xué)領(lǐng)域的奠基人，榮獲2019年諾貝爾化學(xué)獎(jiǎng)。1970年，鋰電池存在嚴(yán)重安全隱患，限制了它的應(yīng)用發(fā)展。古迪納夫教授采用鈷酸鋰替換鋰金屬作為鋰電池的正極材料，極大改善了鋰電池的枝晶問(wèn)題，促進(jìn)了鋰電池的商業(yè)化應(yīng)用。但鈷酸鋰存在層狀結(jié)構(gòu)容易崩塌的問(wèn)題，1997年古迪納夫又發(fā)明了磷酸鐵鋰正極材料，對(duì)低成本、穩(wěn)定性要求高的電池發(fā)展具有重大推動(dòng)作用[13]。古迪納夫教授關(guān)注現(xiàn)實(shí)技術(shù)問(wèn)題，孜孜不倦，奮斗不已，提出了先進(jìn)而巧妙的解決方案，對(duì)人類科學(xué)技術(shù)的發(fā)展具有重要意義。通過(guò)將這些思政案例融入到教學(xué)過(guò)程中，實(shí)現(xiàn)了理論與實(shí)踐的有效結(jié)合，顯著提升了研究生關(guān)注實(shí)際問(wèn)題、解決實(shí)際問(wèn)題的品質(zhì)，對(duì)學(xué)生的綜合素質(zhì)發(fā)展具有重要意義。

2.3 培養(yǎng)創(chuàng)新精神

以新材料為物質(zhì)基礎(chǔ)，新技術(shù)、新產(chǎn)品與新工藝的重要突破促進(jìn)了當(dāng)代材料科學(xué)技術(shù)的飛速發(fā)展。作為引領(lǐng)時(shí)代發(fā)展前沿的材料科學(xué)與工程專業(yè)，應(yīng)結(jié)合材料領(lǐng)域的經(jīng)典創(chuàng)新案例，引導(dǎo)學(xué)生開(kāi)展課堂討論，深入思考，提高學(xué)生創(chuàng)新意識(shí)，培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新實(shí)踐精神。

《材料科學(xué)新進(jìn)展》課程涉及“催化劑”的教學(xué)內(nèi)容，在講述好催化劑的研究現(xiàn)狀的同時(shí)，我們向?qū)W生介紹催化領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)“單原子催化劑”。2011年大連化物所張濤院士團(tuán)隊(duì)首次獲得了單原子催化劑的實(shí)用化構(gòu)筑，并與美國(guó)亞利桑那大學(xué)劉景月教授、清華大學(xué)李雋教授合作，在國(guó)際上創(chuàng)新性提出了“單原子催化”的研究概念[14]。該觀點(diǎn)一經(jīng)提出就受到催化領(lǐng)域研究者的普遍認(rèn)可與廣泛關(guān)注，現(xiàn)已成為催化領(lǐng)域的研究熱門，這個(gè)概念的提出與這幾位教授的潛心研究與創(chuàng)新精神是密不可分的。我們通過(guò)介紹張?jiān)菏繄F(tuán)隊(duì)制備的鉑單原子催化劑實(shí)例，引導(dǎo)學(xué)生思考“單原子催化”領(lǐng)域存在的優(yōu)勢(shì)與不足，積極討論解決策略，培養(yǎng)學(xué)生的勇于創(chuàng)新精神。在講述“石墨烯”課程內(nèi)容時(shí)，我們向?qū)W生介紹石墨烯的發(fā)現(xiàn)歷程，引導(dǎo)學(xué)生開(kāi)展創(chuàng)新性思考。2004年英國(guó)曼徹斯特大學(xué)的安德烈·海姆和康斯坦丁·諾沃肖洛夫發(fā)現(xiàn)，可以采用一種簡(jiǎn)單方法制備石墨薄片。首先從石墨塊中剝離出石墨片，然后將薄片的兩面粘在一種特殊膠帶上，撕開(kāi)膠帶，就能把石墨片一分為二；重復(fù)上述操作，薄片就會(huì)變得越來(lái)越薄，最后得到由一層碳原子構(gòu)成的薄片，即為石墨烯。石墨烯自發(fā)現(xiàn)以來(lái)，迅速成為材料科學(xué)領(lǐng)域的研究熱門，兩位科學(xué)家因?yàn)槭┑陌l(fā)現(xiàn)而獲得2010年諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)[15]。單層石墨烯新材料的意外獲得，與兩位科學(xué)家敏銳的觀察力、深入的潛心研究以及可貴的創(chuàng)新精神密不可分。在課堂教學(xué)中引導(dǎo)學(xué)生思考“哪些材料制備方法可以制備石墨烯”“石墨烯存在哪些特殊物理特性”等問(wèn)題，促使學(xué)生開(kāi)展創(chuàng)新性思考，并采用小組討論方式使學(xué)生交流思考結(jié)果，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新精神。將材料領(lǐng)域的典型事跡融入課程教學(xué)中，實(shí)現(xiàn)潤(rùn)物無(wú)聲、貼近實(shí)際的課程思政教學(xué)，培養(yǎng)研究生的創(chuàng)新精神，顯著提升了本課程教學(xué)效果。

3 結(jié) 語(yǔ)

研究生教育肩負(fù)著高層次人才培養(yǎng)的重要使命，是國(guó)家發(fā)展、社會(huì)進(jìn)步的重要基石。課程思政的本質(zhì)是立德樹(shù)人，將積極向上的思想觀念巧妙融入到《材料科學(xué)新進(jìn)展》課程教學(xué)中，潛移默化幫助研究生樹(shù)立正確的價(jià)值觀與遠(yuǎn)大的報(bào)國(guó)理想，培養(yǎng)研究生的自主學(xué)習(xí)、終身學(xué)習(xí)理念，激發(fā)學(xué)生攻堅(jiān)克難的信念。國(guó)家杰出青年、天津理工大學(xué)丁軼教授評(píng)價(jià)該課程理論與國(guó)家實(shí)際需求相結(jié)合，明確了學(xué)生的研究方向，激發(fā)了學(xué)生勇于實(shí)踐、不斷探索、執(zhí)著追求的精神。校2019級(jí)研究生楊天芳同學(xué)評(píng)價(jià)通過(guò)該課程學(xué)習(xí)了新材料在疫情期間如何發(fā)揮有效的保護(hù)作用，樹(shù)立了材料技術(shù)為國(guó)為民的思想理念，激發(fā)了科技報(bào)國(guó)的家國(guó)情懷和使命擔(dān)當(dāng)，培養(yǎng)了研究生關(guān)注與解決現(xiàn)實(shí)問(wèn)題的品質(zhì)以及創(chuàng)新精神。教學(xué)團(tuán)隊(duì)將緊追材料科學(xué)發(fā)展前沿，深入挖掘《材料科學(xué)新進(jìn)展》課程中蘊(yùn)含的思政元素，繼續(xù)豐富和完善本課程的思政案例庫(kù)，為其他同類課程的課程思政改革提供了新思路。教學(xué)團(tuán)隊(duì)以高度的責(zé)任感和使命感做好研究生教育工作，為黨和國(guó)家事業(yè)發(fā)展培養(yǎng)合格的、德才兼?zhèn)涞母邔哟稳瞬拧?/p>