《無機非金屬材料工學》課程思政探索與思考

李麗華, 顧永軍, 李新利, 于仁紅

2020 年6 月, 教育部印發(fā)《高等學校課程思政建設指導綱要》, 全面推進高校課程思政建設。 《綱要》提出, 課程思政建設要在所有高校、 所有學科專業(yè)全面推進, 圍繞政治認同、 家國情懷、 文化素養(yǎng)、 憲法法治意識、 道德修養(yǎng)等重點優(yōu)化課程思政內(nèi)容供給, 提升教師開展課程思政建設的意識和能力, 系統(tǒng)進行中國特色社會主義和中國夢教育、 社會主義核心價值觀教育、 法治教育、 勞動教育、 心理健康教育、 中華優(yōu)秀傳統(tǒng)文化教育, 堅定學生理想信念。 《無機非金屬材料工學》作為無機非金屬專業(yè)的一門主干課程, 如何實現(xiàn)與思政知識體系的有效對接, 形成課程思政的完善體系? 這是擺在本課程面前必須面對的教改問題。 此外, 由于課程思政是一個全新的教學理念,在制定本課程思政教學方案和組織相應教學活動的過程中, 該如何轉變傳統(tǒng)的教學思維, 以適配課程思政的教育教學發(fā)展大方向? 上述問題都有待深入探索。

1 課程內(nèi)容介紹

《無機非金屬材料工學》是學習無機非金屬材料的原料特性、 工藝原理、 工藝流程、 工藝設備以及工藝相關內(nèi)容的一門學科。 使學生全面掌握無機非金屬材料(水泥、 陶瓷和玻璃等)的制備原理、 生產(chǎn)工藝過程中的共性及特點、 生產(chǎn)過程中的物理化學變化; 研究無機非金屬材料性能影響因素, 使學生對無機非金屬材料的性能、 生產(chǎn)過程和應用有較全面的了解; 熟悉當前工廠實際和技術發(fā)展水平, 了解新工藝、 新技術和新產(chǎn)品, 提高學生在無機非金屬材料領域的競爭力以及在今后工作崗位上的適應能力和工作能力。

2 《無機非金屬材料工學》專業(yè)課程目標的設計

針對目前工科專業(yè)課程教學重“術” 的掌握和運用, 輕“道” 的闡發(fā)與弘揚這一問題, 結合本課程學習特點, 在工程知識、 問題分析等技術性畢業(yè)能力要求的基礎上, 將工程與社會、環(huán)境和可持續(xù)發(fā)展、 藝術、 探索精神等非技術性能力要求明確寫入課程目標中, 同時將非技術層面職業(yè)素養(yǎng)的達成落實到具體的課程中[1]。 將“愛國敬業(yè), 責任為重, 文學藝術” 等的思想理念融入專業(yè)教學中, 在課程教學大綱中進行明確[2-3], 固化于教學大綱中, 從而推進本專業(yè)《無機非金屬材料工學》課程思政教育的發(fā)展。 讓學生在掌握工藝、 性能及影響因素等知識的基礎上, 體會到科學之美、 工程之美, 建立正確的人生觀、 價值觀和世界觀, 在學習工科知識的基礎上培養(yǎng)一定的學科自豪感、學科歸宿感和國家責任感。

3 課程思政的意義

布魯姆等人將教學目標分為認知、 情感和動作三個領域,每個領域的目標又是由低到高分成若干層次。 認知領域的目標包括知識、 領會、 應用、 分析、 綜合和評價等六級水平。 其中分析綜合評價為高層次思考, 如分析: 把復雜的整體材料分解為組成部分, 并理解各部分之間的聯(lián)系的能力; 綜合: 將所學知識的各部分重新組合, 形成一個新的知識整體; 評價: 對材料做價值判斷的能力。

另外兩個領域的層次: 情感領域(active domain)和動作技能領域。 情感領域的教學目標, 以克拉斯沃爾(Krathwohl DR)為首, 于1964 年提出, 分為5 個層次: 接受、 反映、 形成價值觀念、 組織價值觀念系統(tǒng)、 價值體系個性化。 動作技能領域(psychomotor domain): 布魯姆在創(chuàng)立教育目標時僅意識到動作技能領域的存在, 未制定出具體目標層次。 1972 年Simpson EJ提出動作技能領域教學目標分7 個層次: 知覺、 定勢、 指導下的反映、 機械動作、 復雜的外顯反映、 適應、 創(chuàng)新。 情感領域中的3, 4, 5 和動作技能領域中5、 6、 7 均為課程中高層次思考的內(nèi)容。 正是目前金課標準所提出的“兩性一度”, 即高階性、 創(chuàng)新性、 挑戰(zhàn)度。 所謂“高階性”, 就是知識能力素質(zhì)的有機融合,是要培養(yǎng)學生解決復雜問題的綜合能力和高級思維。 所謂“創(chuàng)新性”, 是指課程內(nèi)容要反映前沿性和時代性, 教學形式呈現(xiàn)先進性和互動性, 學習結果具有探究性和個性化。 所謂“挑戰(zhàn)度”, 是指課程有一定難度, 需要跳一跳才能夠得著, 老師備課和學生課下有較高要求。

做好課程思政, 才能有高質(zhì)量的課程, 才能實現(xiàn)“兩性一度”。 課程思政必須具有: (1)思想交流; (2)創(chuàng)新意識的思維碰撞; (3)積極進取的生活態(tài)度; (4)充分的文化自信; (5)堅定的歷史擔當相關元素。 因此, 充分挖掘《無機非金屬材料工學》專業(yè)課程中的“德育元素”, 落實“課程思政” 理念, 是本課程實現(xiàn)高階性、 創(chuàng)新性、 挑戰(zhàn)度的關鍵所在。

4 充分挖掘專業(yè)課中的“德育” 元素, 落實“課程思政” 理念

課程思政的難點在于如何在專業(yè)知識的基礎上挖掘“德育”元素, 深入挖掘專業(yè)知識中涉及的價值引領, 在教學設計上進行改革, 提出價值引領、 能力本位綱領, 基礎課程融入哲學、 藝術、 環(huán)保等相關教育, 激發(fā)科學創(chuàng)新精神, 發(fā)揚精益求精的工匠精神, 構建與思政課程和人文課程有機聯(lián)系的協(xié)同育人體系[3]。 本課程從以下4 方面進行課程思政。

4.1 民族自豪感

介紹水泥、 玻璃和陶瓷的發(fā)展史及主要應用領域, 講述古陶瓷、 玻璃、 建筑膠凝材料等的應用。 中國是世界上幾個歷史悠久的文明古國之一, 對人類社會的進步與發(fā)展做出了許多重大貢獻。 在陶瓷技術與藝術上所取得的成就, 尤其具有特殊重要意義。 在中國, 制陶技藝的產(chǎn)生可追溯到紀元前4500 年至前2500 年的時代, 可以說, 中國發(fā)展史中的一個重要組成部分是陶瓷發(fā)展史, 中國人在科學技術上的成果以及對美的追求與塑造, 在許多方面都是通過陶瓷制作來體現(xiàn)的, 通過此部分內(nèi)容可傳達中華民族的優(yōu)秀文化成果, 培養(yǎng)學生的國情觀念。

4.2 文學與藝術

明代李時珍《本草綱目》: “玻璃, 本作頗黎。 頗黎國名也。其瑩如水, 其堅如玉, 故名水玉。 與水精同名?！?通過玻璃的介紹可以引入工科以外相關古文的學習, 增強學生文學修養(yǎng), 體驗古文之美; 通過陶瓷和玻璃藝術品體驗工科產(chǎn)品的藝術之美。

中國是世界上最早生產(chǎn)瓷器的國家, 一萬年以前就有陶器生產(chǎn), 早在三千多年前的商代就開始燒制原始青瓷, 元明清時期更加繁榮昌盛。 清代不僅創(chuàng)燒了琺瑯彩、 粉彩等品種, 還是顏色釉發(fā)展的鼎盛時期。 舉例: (1)青花釉里紅圣主得賢臣頌文筆筒, 外壁青花書館閣體小楷《圣主得賢臣頌》文, 字體工整, 筆法精細。 (2)唐代陸龜蒙寫的《秘色越器》: 九秋風露越窯開, 奪得千峰翠色來。 好向中宵盛沆瀣, 共嵇中散斗遺杯。 意思是秋天的晨風中, 露水沾衣, 透過風露可見出窯后的成千上萬的越窯陶瓷器堆放在山坡上, 溝壑間, 如千峰疊嶂, 其色似青如黛, 與周圍的山峰融為一體, 奪得千峰萬山之翠色。 口朝上堆放的那些瓷器, 到夜半時會盛載一些露水, 如同嵇中散留下的斗酒時還殘存濁酒的杯子。 此處將陶瓷工藝與中國古代藝術、 文學有機結合起來, 讓學生感受該課程的學科歸宿感及自豪感, 增加課程的趣味性。

4.3 國際視野及科學實踐

通過緒論的對玻璃結構探索, 研究人員為了觀察微觀原子的真實運動情況, 利用較大的膠體微粒模擬原子, 并用高倍顯微鏡進行觀察玻璃的結構, 英國、 澳大利亞及日本的科學家聯(lián)合研究發(fā)現(xiàn), 玻璃無法成為固體的原因在于玻璃冷卻時所形成的特殊的原子結構。 相關論文將在線發(fā)表于《自然—材料學》,通過學習, 使學生對本專業(yè)和本課程興趣大增, 增強科學實踐精神。

4.4 健康環(huán)保和綠色發(fā)展

隨著經(jīng)濟的發(fā)展和人民生活水平的提高, 垃圾問題日益突出。 目前, 許多城市, 上萬個大型以上鄉(xiāng)鎮(zhèn), 存在著垃圾污染急待解決問題。 目前, 水泥窯協(xié)同處置是比較理想的生活垃圾處理方式。 水泥窯協(xié)同處置生活垃圾可以污染物擴散得到控制。垃圾焚燒溫度高, 熱解氣體入回轉窯, 減少能耗; 利用水泥窯的高溫, 吸納分解垃圾有害成分; 氣體停留時間長, 二惡英能完全被吸納; 水泥窯的回轉窯內(nèi)是堿性氣氛, 可有效地抑制酸性物質(zhì)的排放, 使得SO2、 Cl 等可以合成鹽的形態(tài)固定下來, 可減少或避免產(chǎn)生二惡英的現(xiàn)象; 垃圾中的絕大部分重金屬離子隨物料固化在熟料中, 避免了重金屬二次污染。 另外, 垃圾焚燒爐灰渣直接進入回轉窯作為水泥原料混合加以利用, 不外排, 垃圾熱值作為燃料使用, 低溫余熱可以用來發(fā)電、 烘干脫水。

通過案例給學生講述粉塵污染, 有害氣體污染等對企業(yè)生產(chǎn)和人們健康的危害, 既吸引學生注意到了行業(yè)中污染問題,也提升了學生的綠色環(huán)保意識。 通過介紹水泥行業(yè)如何降低能耗和防止污染的案例, 拓展了學生對綠色發(fā)展理念的理解, 提高了學生的節(jié)約和綠色環(huán)保意識。

5 教學方法改革

長久以來, 教師在課堂中是話語主導者, 也是理論灌輸者。教師在教育信息資源中處于占有地位。 單一的教師講授、 設計粗糙的話題討論、 缺乏足夠吸引力的視頻教學已經(jīng)不能滿足日益發(fā)展的學生的需求。

采用“大班授課+小組討論” 作為一種新型教學模式, 以“探究問題、 啟迪思維、 互動、 雙向交流” 為主要特征, 激發(fā)學生自主學習的積極性和主動性, 提高學生的課堂參與度, 加強學生主觀體驗。 可以選擇某種材料, 讓學生設計工藝流程, 分組進行不同工藝段的設計, 并進行分組討論。 利用計算機網(wǎng)絡傳播的方式元素多種多樣, 文字、 畫面、 色彩、 聲音、 圖像、 動靜等等, 這多種元素可于本課程思政教學課堂巧妙結合, 在很大程度上增加了學生感官領域, 使多種感官共同協(xié)調(diào)接收信息,既可以增強同學們課外信息的積累, 也可以增加同學們互動、相互合作的意識[4-5]。

借用雨課堂等平臺, 對課堂內(nèi)容進行提前預習, 課上進行課堂測試, 讓多媒體充分發(fā)揮專業(yè)教學中的作用。 課后發(fā)送課程思政方面的資料, 引出論題, 讓學生在討論區(qū)進行討論。 比如, 水泥行業(yè)執(zhí)行的環(huán)保相關政策和措施與人類可持續(xù)發(fā)展之間的關系; 玻璃行業(yè)中新技術、 新工藝的發(fā)展歷程中做出重大貢獻的企業(yè)或重要人物, 是如何將實現(xiàn)技術的更新, 技術人員在行業(yè)發(fā)展中應該具備什么素質(zhì)等。

6 完善課程評價體系

改善以考試為主的評價體系, 以學生為中心, 完善過程評價體系。 增加學生參與討論, 參與設計, 課外學習等相關環(huán)節(jié)的評價標準。 比如, 設計作業(yè)討論環(huán)節(jié)可增加PPT 制作、 學生口頭表達、 積極發(fā)言的分值, 并增加工藝環(huán)節(jié)中課程思政內(nèi)容分值。 課后課程思政資料討論區(qū)對環(huán)保、 職業(yè)道德等素質(zhì)相關的評價標準。

7 結 語

總而言之, 《無機非金屬材料工學》課程思政從課程教學目標設置、 課程思政元素挖掘、 教學活動和考核方式四個方面探索, 組織具有針對性的教學過程, 讓思政元素滲透到本專業(yè)課程中, 逐漸建構切實可行的《無機非金屬材料工學》課程思政體系。