基于“課程思政+知識圖譜”的材料專業(yè)高質(zhì)量課程建設(shè)探索與實踐

盧艷麗 王洪強 高峰 葉奇

摘? 要：該研究基于國家級一流本科課程、全國工程專業(yè)碩士學位研究生教育在線課程建設(shè)項目，和西北工業(yè)大學“課程思政”示范課程建設(shè)項目以及知識圖譜，面向材料專業(yè)學生，針對航空航天用高性能金屬材料課程，教學過程中的課程思政進行探索與實踐，有望從基于知識圖譜的新形態(tài)課程內(nèi)容建設(shè)、思政內(nèi)容的挖掘、教學模式和考核方式等幾方面，為探索“課程思政+知識圖譜”在高等學校工科類材料專業(yè)課程中的實現(xiàn)途徑提供理論參考。

關(guān)鍵詞：一流課程；課程思政；知識圖譜；材料科學與工程專業(yè)；探索與實踐

中圖分類號：G642? ? ? 文獻標志碼：A? ? ? ? ? 文章編號：2096-000X（2024）20-0038-04

Abstract： Based on the national first-class undergraduate courses， the national engineering master's degree online course construction project， the "Curriculum Thinking and Politics" demonstration course construction project of Northwestern Polytechnical University and the Knowledge map， this study explores and practices the curriculum thinking and politics in the teaching process of high-performance metal materials for aerospace for students majoring in materials. It is expected to provide theoretical reference for exploring the realization way of "curriculum ideology and politics + knowledge graph" in engineering material courses in colleges and universities from the aspects of new form of curriculum content construction， ideological and political content mining， teaching mode and assessment method.

Keywords： first-class; curriculum ideological and political education; knowledge graph; materials science and engineering; exploration and practice

立德樹人是我國高等學校人才培養(yǎng)的根本任務(wù)[1]。習近平總書記在2016年12月的全國高校思想政治工作會議上提出，要堅持把立德樹人作為中心環(huán)節(jié)，把思想政治工作貫穿教育教學全過程，實現(xiàn)全程育人、全方位育人[2]。為我國高等學校專業(yè)人才培養(yǎng)提出了新的指導思想。為全面落實該會議精神，2020年教育部印發(fā)了《高等學校課程思政建設(shè)指導綱要》文件[3]，明確指出：要緊緊抓住教師隊伍“主力軍”、課程建設(shè)“主戰(zhàn)場”、 課堂教學“主渠道”，讓所有高校、所有教師、所有課程都承擔好育人責任，守好一段渠、種好責任田，使各類課程與思政課程同向同行，將顯性教育和隱性教育相統(tǒng)一，形成協(xié)同效應(yīng)，構(gòu)建全員全程全方位育人大格局。

金屬材料及其應(yīng)用課程是西北工業(yè)大學材料學院工程碩士專業(yè)必修課，2016年獲全國工程專業(yè)碩士學位研究生教育在線課程建設(shè)項目，2018年在學堂在線平臺上線運行，目前選課人數(shù)近萬人。在新時代“課程思政”和“人工智能”的大背景下，本項目緊密圍繞學校辦學定位、專業(yè)特色及學校研究生培養(yǎng)方案，致力于培養(yǎng)具有扎實基礎(chǔ)、創(chuàng)新意識、團隊精神、務(wù)實作風和開拓能力的材料科學與工程專業(yè)高級人才的要求，貫徹落實新時代高等教育立德樹人根本任務(wù)，具有重要的意義和迫切需求。

一? 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀

2023年1月12日，全國教育工作會議上，懷進鵬部長明確提出“大力實施國家教育數(shù)字化戰(zhàn)略行動，推動塑造教育發(fā)展新賽道新動能新形態(tài)”。人工智能為高等教育賦能成為重要趨勢，基于課程思政+AI信息技術(shù)，建設(shè)高質(zhì)量材料專業(yè)課程勢在必行。

美國教育家杜威在《民主主義與教育》中指出，要把學生的道德教育與所有課程結(jié)合起來，并發(fā)揮家庭教育的作用。杜威反對直接的道德教育，認為這樣會削弱德育的效果。美國教育家Jackson P， 在其著作《課堂生活》中提到隱性教育的概念，認為應(yīng)該運用啟發(fā)式、體驗式教學方式，將教育目的融入到教學實踐活動中，通過隱蔽而間接的方式，使學生接受態(tài)度、價值、動機等方面的影響。Stephen R教授在研究過程中建議，可以把社會主流的價值觀灌輸?shù)綄W生的思想中，強化他們的信仰、階級意識、文化等。對于學生來說，隱含的教學方式比正式的教學方式更有效，透過課堂教學，讓學生能夠接受一定的社會關(guān)系、規(guī)則、價值觀等。德國思想家赫爾巴特認為，要借助教學、訓練等方法，將德育教育滲透到學校、社會、家庭中，建設(shè)“三位一體”的教育體系。這些教育家都認為應(yīng)該將德育于無形中滲透到課程教學中。

通過對中國知網(wǎng)“金屬材料+課程思政”相關(guān)的文章的梳理與概括發(fā)現(xiàn)，目前，我國關(guān)于“金屬材料課程思政”的研究開始于2019年，當年關(guān)于“金屬材料課程思政”論文主題主要集中在“課程建設(shè)”“德育目標”，以及“制度建設(shè)”等主題[4-6]。2020年至2021年，隨著各類理工科學院?！罢n程思政”建設(shè)的進一步發(fā)展，相關(guān)研究主題進一步豐富，出現(xiàn)了關(guān)于“教學路徑”以及“教學模式”等主題的課程思政類研究。李新星等[7]在《材料科學與工程專業(yè)課程思政教學設(shè)計與實踐——以“金屬材料學”課程為例》中，圍繞教育方法與載體途徑，探討了金屬材料學與課程思政的結(jié)合點。秦芳誠等[8]在《基于課程思政建設(shè)的金屬材料及熱處理課程教學體系改革》中，探討了課程思政建設(shè)的必要性，教學內(nèi)容和教學的方法手段等，提出將項目式教學與虛擬仿真實驗教學平臺相結(jié)合。馬冰洋等[9]在《“工程材料與金屬熱處理”課程思政的探索與實踐》中，探討了如何尋找課程思政元素的切入點及熟練挖掘課程思政元素。2022 年關(guān)于金屬材料“課程思政”的研究呈現(xiàn)出持續(xù)上升的熱度。文章的主題分布也進一步豐富，對金屬材料相關(guān)課程思政“實踐路徑”的主題研究增多。在這一年度，也涌現(xiàn)出對新工科背景這一特定環(huán)境中金屬材料課程建設(shè)的研究，王倩倩等[10]在《新工科建設(shè)金屬材料課程思政教學設(shè)計研究》中，以東南大學能源與環(huán)境工程學院開設(shè)的工程金屬材料課程為例，面向非材料科學專業(yè)學生，圍繞鍋爐與汽輪機用鋼及事故分析內(nèi)容，探討如何將新工科建設(shè)與課程思政有機統(tǒng)一。申世廣等[11]通過可視化計量分析軟件CiteSpace 繪制“課程思政”研究的知識圖譜。林子艦等[12]采用知識圖譜分析了物理實驗中分析對象的親疏關(guān)系，從而揭示相關(guān)學科的演進關(guān)系。

通過對中國知網(wǎng)金屬材料“課程思政”主題分布和學科分布的檢索，及金屬材料“課程思政”“知識圖譜”論文數(shù)量和學科分布的研究發(fā)現(xiàn)，目前我國關(guān)于金屬材料“課程思政”建設(shè)的研究多集中于“課程建設(shè)”和“建設(shè)路徑”等方面的研究，特別是關(guān)于非金屬材料專業(yè)的課程個案類研究數(shù)量較多。而關(guān)于金屬材料及其應(yīng)用，尤其是針對航空航天用金屬材料課程的“課程思政”建設(shè)與研究較少，針對高等工科院?！罢n程思政+知識圖譜”在人才培養(yǎng)中的路徑研究更少。

二? 研究目標

一是，探明教育數(shù)字化背景下，材料專業(yè)課程與AI信息技術(shù)融合的有效路徑。

二是，探明混合式教學模式下，信息技術(shù)與課程思政教學的深度融合實踐路徑。

三? 研究內(nèi)容

（一）? 構(gòu)建基于知識圖譜的新形態(tài)課程內(nèi)容體系

通過將學堂在線平臺的在線課程、電子教材、培養(yǎng)方案和教學大綱等資源進行結(jié)構(gòu)化關(guān)聯(lián)，對學科知識進行實體和關(guān)系等信息的抽取，從而形成認知支架，并對不同標簽的數(shù)字教育資源進行組織和管理，構(gòu)建知識圖譜。將零散的材料學科知識，根據(jù)其知識結(jié)構(gòu)和內(nèi)在特征形成統(tǒng)一的知識表示，并為學生提供豐富的個性化服務(wù)。有助于學生對知識進行更深層次的理解和運用。

（二）? 優(yōu)化教學內(nèi)容設(shè)計，注重知識的交叉與融合，滿足個性化學習需求

在構(gòu)建知識圖譜的基礎(chǔ)上，優(yōu)化教學內(nèi)容設(shè)計。線上線下混合式課程區(qū)別于其他課程的特征之一，是其具有豐富的教學交互形式。通過教學內(nèi)容的設(shè)計，線上教學的開展為學生的操作交互提供良好的契機，而以知識圖譜、AI信息技術(shù)、知識的交叉與融合等為代表的軟技術(shù)在促進學生信息交互、概念交互方面具有巨大的潛力，優(yōu)化的教學內(nèi)容設(shè)計有利于促進教學交互從低級的操作交互向高級的概念交互轉(zhuǎn)化，培養(yǎng)學生高階思維，發(fā)展學生核心能力。

（三）? 強化課程思政建設(shè)，打造“課程思政+數(shù)字化教學+專業(yè)”的教學模式

將課程思政理念融入課程設(shè)計，通過對課程思政核心要素與混合式教學要素進行有效融合，借助數(shù)字化教學手段，通過“啟發(fā)+創(chuàng)設(shè)問題”、“線上+線下”混合式、“課內(nèi)+課外”全方位教學，圍繞知識傳授、價值塑造和能力培養(yǎng)。引入材料科技的故事，材料學發(fā)展的故事，材料學家的故事，讓學生近距離感受新時代材料精神。通過材料科技發(fā)展與課程教學過程中的開放融合典型案例，引導學生開放與共享的新發(fā)展理念，激發(fā)學生充分利用全方位、高水平、多層次的學習與交流平臺，培養(yǎng)學生跨學科、跨技術(shù)、跨領(lǐng)域的創(chuàng)新融合能力。

四? 研究思路和方法

（一）? 課程知識圖譜的構(gòu)建

在課程教學大綱的基礎(chǔ)上，重新梳理課程包含的知識點，構(gòu)建知識點之間的相互關(guān)聯(lián)，幫助學生構(gòu)建知識網(wǎng)絡(luò)，了解知識點的學習脈絡(luò)。知識點間的關(guān)系總體可分為三大類：包含關(guān)系、順序關(guān)系和相關(guān)關(guān)系。包含關(guān)系體現(xiàn)了多個知識點間的較強的邏輯關(guān)系；順序關(guān)系體現(xiàn)了知識點與知識點之間的依賴遞進關(guān)系；相關(guān)關(guān)系體現(xiàn)了知識點與知識點之間內(nèi)在相關(guān)關(guān)系（如圖1所示）。AI人工智能將在三大類關(guān)系的基礎(chǔ)上，根據(jù)課程內(nèi)容以及教學特色進行本課程領(lǐng)域特有的自定義知識關(guān)系，并舉出課程的相關(guān)實例進行輔助解釋與理解，并將后續(xù)知識關(guān)系與知識點進行鏈接，生成本門課程知識圖譜。

（二）? 學生個性化學習路徑探索

有目的、有計劃地建設(shè)課程知識圖譜、教學視頻、教學設(shè)計，有針對性地教學，使其更貼近不同專業(yè)的應(yīng)用，進一步提高學生的學習興趣。線上線下相結(jié)合的方式更有利于了解學生的個體差異及真實需求。課前，發(fā)布包含不同專業(yè)內(nèi)容的預(yù)習任務(wù)，并要求學生有選擇地進行回答。課堂上，在教學平臺上發(fā)布課堂任務(wù)或問答題，在課堂時間有限的情況下，使所有的學生都能夠參與到課堂當中來，提高學生的課堂參與感。課后，在教學平臺上布置側(cè)重點各異的課后作業(yè)，學生依據(jù)自身專業(yè)基礎(chǔ)和學習特點，選擇其中的內(nèi)容進行思考作答，滿足不同學生的個性化學習需求（如圖2所示）。

（三）? AI技術(shù)與課程思政的深度融合

深入探索課程思政對人才培養(yǎng)的重要作用和實現(xiàn)路徑，結(jié)合利用西北工業(yè)大學的國防特色和資源，以及材料學院豐富的科技研究成果，注重人文素養(yǎng)元素的挖掘和培養(yǎng)，將思政教育真正帶入課堂之中。盡可能融合多種教學資源，通過分析總結(jié)，基于材料背景，借助AI信息技術(shù)分析，挖掘課程思政的共性，并將其貫穿到教學的各個環(huán)節(jié)，真正實現(xiàn)以學生為中心，以及教育與教學的有機統(tǒng)一。通過可視化的展示方式，結(jié)合人工智能技術(shù)，更加便利地讓學生了解和掌握，獲得更好的學習效果，推動數(shù)字化教育的AI化，進一步提升教學質(zhì)量。

五? 可行性分析

（一）? 材料專業(yè)課程蘊含豐富的德育資源

金屬材料及其應(yīng)用課程作為材料學院工程碩士專業(yè)必修課，蘊含著豐富的育人資源。對培養(yǎng)學生的道德品質(zhì)、社會適應(yīng)起到重要的作用。課程在工程實踐中的應(yīng)用，強調(diào)實事求是的科學態(tài)度，精益求精的工匠精神，還需要持之以恒、堅持不懈的拼搏精神。在制定工藝參數(shù)、優(yōu)化合金組成及性能測試的過程中，還需要在遵循一定的科學原則基礎(chǔ)上，根據(jù)工程實踐進行創(chuàng)新。

（二）? 學校和學院為項目研究提供充分的條件保障

西北工業(yè)大學材料學科在最新一輪國家“雙一流”學科評估中名列材料學科第一方陣前列，學校和學院一直都很重視教育教學工作，將立德樹人作為人才培養(yǎng)的第一要務(wù)。通過政策、項目等支持，鼓勵教師進行教學改革研究，為本項目的順利實施保駕護航。

（三）? 課程團隊具有良好的研究基礎(chǔ)

課程團隊先后獲批2門國家級一流課程，1門全國工程專業(yè)碩士學位研究生教育在線課程建設(shè)項目等，被評為西北工業(yè)大學“研究生課程思政教學團隊”。該課程已經(jīng)在學堂在線課程平臺運行7期，積累了良好的在線教學資源。課程團隊成員結(jié)構(gòu)合理，均為教學科研和管理一線人員，熱愛教育教學，具有十多年的金屬材料及其應(yīng)用課程教學及管理經(jīng)驗，主持多項教學研究與改革項目，發(fā)表多篇教學研究論文，確保了本項目順利實施。

六? 特色與創(chuàng)新

本項目的創(chuàng)新之處在于探明國家教育數(shù)字化戰(zhàn)略行動背景下，將AI技術(shù)與課程思政緊密結(jié)合，構(gòu)建金屬材料及其應(yīng)用課程知識圖譜，探索材料專業(yè)課程思政教學模式與教學效果考核的創(chuàng)新。具體特色和創(chuàng)新如下。

（一）? 打造基于知識圖譜的材料類課程的新形態(tài)教學資源

課程知識圖譜不光有“知識”，還要與培養(yǎng)目標和能力緊密關(guān)聯(lián)。課程知識圖譜的建設(shè)主要包括課程目標層、問題體系層、基礎(chǔ)知識層和教學資源層四個維度，構(gòu)建結(jié)構(gòu)化教學資源，培養(yǎng)學生的思維能力，幫助學生掌握課程的基礎(chǔ)理論知識，系統(tǒng)提升學生利用知識解決問題等能力。

（二）? 構(gòu)建滿足學生個性化學習需求的數(shù)字化與智慧教學設(shè)計

以知識圖譜為核心的在線教學模式突破傳統(tǒng)的線性教學過程，以更高效、更便捷的信息化手段提供個性化教學，根據(jù)學生的基礎(chǔ)狀態(tài)，推薦適合其自身的學習路徑與學習內(nèi)容，適時地調(diào)整學習難度和順序。利用人工智能技術(shù)，及時調(diào)整學習難度與學習內(nèi)容，逐步實現(xiàn)可規(guī)?；膫€性化教育。

（三）? 探索教育數(shù)字化背景下，材料類專業(yè)課程思政的教學實踐路徑

通過對材料類專業(yè)課程知識背后的邏輯、精神、價值、思想，基于AI信息技術(shù)，以春風化雨、潤物無聲的方式鑄牢學生的理想信念，形成對思政課程的有益補充和拓展深化，在學生社會主義核心價值觀教育中起到“浸潤、深化和拓展”的作用。

七? 結(jié)束語

課程是人才培養(yǎng)的核心要素，是影響學生發(fā)展最直接的中介和變量。課程質(zhì)量直接決定人才培養(yǎng)質(zhì)量。教育數(shù)字化是我國開辟教育發(fā)展新賽道和塑造教育發(fā)展新優(yōu)勢的重要突破口。廣大教育工作者要進一步推進數(shù)字教育，為個性化學習、終身學習、擴大優(yōu)質(zhì)教育資源覆蓋面和教育現(xiàn)代化提供有效支撐。西北工業(yè)大學材料專業(yè)課程教學團隊以立德樹人為根本任務(wù)，以培養(yǎng)具有家國情懷、追求卓越、引領(lǐng)未來的領(lǐng)軍人才為主要目標，運用AI信息技術(shù)，建立豐富的線下課程教學資源，深度挖掘并融入課程思政元素，打造了國家級一流課程及全國工程碩士學位研究生教育在線課程，為大力推進材料專業(yè)數(shù)字化教學資源建設(shè)、課程思政建設(shè)與創(chuàng)新，提供了有益的探索與實踐。

參考文獻：

[1] 楊興林.關(guān)于高校立德樹人問題的思考[J].重慶高教研究，2018，6（1）：118-127.

[2] 吳晶，胡浩.習近平在全國高校思想政治工作會議上強調(diào)：把思想政治工作貫穿教育教學全過程 開創(chuàng)我國高等教育事業(yè)發(fā)展新局面[J].中國高等教育，2016（24）：5-7.

[3] 教育部關(guān)于印發(fā)《高等學校課程思政建設(shè)指導綱要》的通知[EB/OL].http：//www.moe.gov.cn/srcsite/A08/s7056/202006/t20200 603_462437.html.

[4] 楊守金，夏家春.課程思政建設(shè)的幾個關(guān)鍵問題[J].思想政治教育研究，2019，35（5）：98-101.

[5] 孫虎，傅小明，楊在志.《金屬固態(tài)相變原理》課程思政建設(shè)的思考與探索[J].廣東化工，2019，46（20）：180-181.

[6] 劉煥英，蔡靜，于旭蓉.《工程化學》課程思政的創(chuàng)新教學案例分析[J].廣州化工，2019，47（13）：206-209.

[7] 李新星，王紅俠，徐艷.材料科學與工程專業(yè)課程思政教學設(shè)計與實踐——以“金屬材料學”課程為例[J].黑龍江教育（高教研究與評估），2022（2）：71-73.

[8] 秦芳誠，李義兵，劉崇宇，等.基于課程思政建設(shè)的金屬材料及熱處理課程教學體系改革[J].高教學刊，2021，7（31）：133-137.

[9] 馬冰洋，齊小犇，尚海龍.“工程材料與金屬熱處理”課程思政的探索與實踐[J].教育教學論壇，2021（19）：173-176.

[10] 王倩倩，馮攀，馬慧.新工科建設(shè)金屬材料課程思政教學設(shè)計研究[J].廣州化工，2022，50（10）：182-184.

[11] 申世廣，姚瑤.基于知識圖譜的“課程思政”研究分析與展望[J].科教導刊，2021（10）：94-100.

[12] 林子艦，馮超超，王廷振，等.知識圖譜技術(shù)在物理實驗教學中的應(yīng)用探討[J].物理與工程，2020，30（4）：88-95.

基金項目：陜西省學位與研究生教育研究重點項目“基于課程思政+知識圖譜的材料類高質(zhì)量研究生課程建設(shè)的探索與實踐”（SXGERC2023017）；西北工業(yè)大學教育教學改革研究重點攻關(guān)項目“聚焦‘總師型人才培養(yǎng)的材料專業(yè)一流課程數(shù)字化變革研究與探索”（無編號）

第一作者簡介：盧艷麗（1975-），女，漢族，山西運城人，工學博士，教授，博士研究生導師。研究方向為材料科學與工程專業(yè)教學及科研。