《材料化学概论》课程思政探索

（中国民航大学理学院 天津 300300）

1 《材料化学概况》课程思政改革的背景

习近平总书记在全国高校思想政治工作会议上强调指出：“要坚持把立德树人作为中心环节，把思想政治工作贯穿教育教学全过程，实现全程育人、全方位育人，要用好课堂教学这个主渠道，其他各门课都要受到一段渠、种好责任田，使各类课程与思想政治课同向同行，形成协同效应”。

理工科专业的部分教师认为思政教育仅是思想政治课的任务，在课堂上只需最大程度把专业知识技能传授给学生即可，从而导致学生进入到专业基础课程学习阶段后，思政教育可能会出现“断层现象”。在专业基础课程中融入合适的思政元素，将思政教育有效贯穿于教学过程，对培养德才兼备的新时代优秀大学生具有重要的实践意义。

新冠病毒疫情特殊时期，既是加强线上课程建设和深化课程教学改革的一次机遇，也是开展课程思政建设的重要契机，通过充分挖掘疫情期间的育人案例和中国特色社会主义的优秀事迹，将思政教育元素有机融入到各学科专业课教学过程，让学生铭记肩上的使命与责任，引导他们将所学知识服务于国家需求和民族振兴，借以此为机上好一堂非常时期的育人课程。

2 《材料化学概况》课程思政改革的思路

《材料化学概论》作为材料化学专业的一门专业基础课，涉及到各类现代前沿材料的结构、性能、合成和应用等方面的化学科学问题，在本专业教学培养体系中起着承上启下的作用。本课程致力于使学生能够了解和掌握材料化学热点研究领域的基础知识，拓展其学术视野和知识面，加强材料、化学等方面的基本理论知识，增强分析解决问题的能力，培养创新思维能力，完善思想品格。

《材料化学概论》线上教学内容饱满充实，既有传统的金属材料和功能材料，也有石墨烯、超导材料等新兴材料，同时包含材料的设计应用等领域，教学案例具有丰富性、科学性、前沿性的典型特征，其中可挖掘众多优秀的教学思政元素，蕴含着重要的科学知识价值和可贵的精神道德价值，可以起到承载和负担思想政治的教育功能。在具体教学过程中，可采用“渗透式教学法”，既讲清知识点的丰富内涵又适度地外延关联具体思政案列（如图1所示），使知识与思政有机结合并产生整体效应，运用恰当的话将对学生的德智全面发展大有裨益。因此，《材料化学概论》进行线上课程思政改革具有诸多优势，具有切实的可行性。

3 线上课程思政教育改革实践

新冠病毒疫情期间，为了做好防控和救治措施，医疗器械用品的需求量急剧提升，其中保障生产的关键环节是化工原材料的生产供应。以此为切入点，融合材料化学的教学知识点，对学生进行疫情相关知识介绍，增强学生对材料化学专业的重视性和认同感，促进同学学好专业知识，并树立战胜疫情的信心。

在讲授第四章功能高分子材料时，针对教学知识点“医用高分子材料”，融合疫情防护口罩的核心材料-聚丙烯熔喷布，重点强调其防护原理、材料选择及生产工艺（如图2左图所示），让同学们在掌握知识点的同时，了解佩戴口罩的重要性，增强防护知识。在第七章材料化学研究的突出问题的教学过程中，将“新冠病毒的检测”融入到教学知识点“纳米材料的应用”，解放军军事科学院军事医学研究院创新性采用逐层组装法制备双层量子点纳米荧光材料（如图2右图所示），研制成功新型冠状病毒(2019-nCoV)IgM/IgG抗体检测试剂盒，具有检测灵敏度高、特异性强的特点，已于通过国家药品监督管理局应急审批，获得国家医疗器械注册证书。借此案例激发同学学好专业本领的热情，并树立面对国家需求、学以致用的责任意识。

科学无国界，科学家有国界。建设科技强国，需要大力弘扬科学家爱国主义精神，而爱国主义恰恰正是科学家精神的根本所在和重要内容。钱学森、邓稼先等老一辈科学家在国家物质基础薄弱，科研条件匮乏的情况下，成功研究“两弹一星”提升我国国防科技实力。新时代科学家楷模黄大年学成归国后，勇攀科学科峰，创造多项“中国第一”，用生命诠释了科学家的爱国主义情怀。在教学中通过知识点与科学家先进事迹结合，让学生了解我国优秀科学家如何献身于国家事业，从优秀科学家身上汲取爱国精神营养，厚植爱国主义情怀，并将强国志、报国行付诸于学习行动中，为将来的工作和生活打下坚定的爱国主义信念。

在第四章功能材料章节中的超导材料，讲授知识点“高温超导体材料的概念及分类”时，将高温超导材料的划分与荣获2016年度国家最高科学技术奖赵忠贤院士的先进事迹有机结合。在上个世纪70年代，赵忠贤院士把国家命运与个人研究紧密结合在一起，在没有设备、没有经费、没有团队的三重困难下，克服苦难，废寝忘食，打破国外技术垄断，取得了Ba-La-Cu-O系列材料中有70K的超导迹象这一重大发现（图3所示）。1988年，研究团队又率先获得转变温度在120K的铋系和铊系氧化物超导体，此后，赵忠贤院士又提出高压合成结合轻稀土替代的方案，很快将铁基超导临界温度又提高到50K以上，保持着世界纪录水平。中国科学家在铁基超导体研究方面的贡献赢得了国际学术界的高度赞誉，并被《科学》杂志列入“2008年十大科技进展”，国际研究同行称赵忠贤为“中国北京的赵”。

图3：“高温超导体”教学课件

在第三章氧化物材料化学的磁性材料，涉及教学知识点“磁性材料的稀土组成元素”，在此引入徐光宪院士的先进事迹。1972年，世界上一些国家把稀土生产技术作为高度机密对中国实行战略封锁，为响应国家的原子能研究事业，提供高纯稀土元素镨和钕，徐光宪院士临危受命、艰难攻关，在世界上首次实现“稀土元素串级萃取”，从理论到实践，打破国际稀土垄断，使我国实现了从稀土“资源大国”到“生产大国”的优质飞跃，大幅提升了我国稀土工业的国际竞争力（图4所示）。由于在稀土领域的卓越贡献，徐光宪院士荣获2008年国家最高科学技术奖，并被誉为“中国稀土之父”。

通过结合老一辈科学家的研究方向和先进事迹，可以让学生在了解掌握课堂教学知识点的同时，深刻感受围绕国家需求、潜心科研的深厚爱国主义情怀。

图4：“稀土元素--磁性材料的重要添加物”教学课件

建国以来，我国众多的科研工作者瞄准国家重大需求和国际前沿热点领域，秉承着艰苦奋斗的优良传统，发扬筚路蓝缕的创新精神，在化学和材料领域取得了一系列在国际上具有重大影响力的研究进展，比如人工合成结晶牛胰岛素、高温超导材料、纳米科技创新等，使我国快速迈入世界科技强国之列。在课程教学中，将前沿科学进展与相关知识点进行融会贯通，以此为思政教育的优良载体，增强学生对中国特色社会主义道路的“四个自信”，激发为中华民族伟大复兴的宏远目标。

在第二章单质材料化学的碳材料如何制备与应用，讲授“碳材料的高温溶剂热合成方法”知识点时，介绍中国科学技术大学钱逸泰院士通过简易的制备方法，以廉价的四氯化碳为碳源，利用金属钠还原，在700℃下在高压釜中成功合成了具有重要价值的金刚石碳材料。文章于1998年发表于世界顶级期刊《Science》杂志（图5所示），并被美国化学会旗下的化学与工程新闻评价为“稻草变黄金”，让中国在该研究领域处于世界领先地位。

图5：“金刚石的催化热解合成”教学课件

在第四章功能材料-仿生材料课堂教学过程中，引入中国科学院江雷院士在1999年赴日深造毅然回国，在国际上率先提出“二元协同纳米界面材料”的设计理念（图6所示），在仿生材料研究领域引领世界，并围绕国家发展战略布局，将一系列仿生材料包括超双亲自清洁玻璃、油水分离设备等，在国内成功实现产业化，给我国社会生产生活带来了长足的进步。

图6：“二元协同纳米界面仿生材料”教学课件

生态文明建设是关系中华民族永续发展的根本大计。习近平生态文明思想强调指出，要重点着力在解决突出环境问题上下功夫，包括大气、水、土壤、农村环境污染等问题。提升大学生的生态文明理念，可以通过融入高等学校课程的渗透性教学思政教育，将生态文明理念通过各种教学途径渗透到大学生的学习活动和具体生活中，潜移默化地提高大学生生态文明理念。

在第四章功能材料章节的环境功能材料，讲授知识点“环境功能材料的分类与用途”，融合习近平生态文明思想（图七左图所示），针对当今环境常见的水污染、土壤污染、大气污染和固废污染，可以利用具有特定功能的典型材料进行环境治理，改善生态文明。例如，利用具有多级孔道结构的高比表面积改性活性炭和分子筛，可以在城市供水处理、烟气脱硫脱氮和空气净化处理等方面，得到广泛的应用；通过光催化材料TiO2在太阳光的照射下，能够大量产生具有强氧化性的物质，遍可以有效氧化降解和净化处理的方式，将土壤中的各种污染物清除，达到修复土壤的目的（图7右图所示）。

在教学过程中，让同学们针对各类环境污染问题，查阅相关文献资料，撰写调研报告，根据污染消除原理，设计新型环境功能材料，并提出合成方案和应用范围，以小组的形式进行课堂管理，课下教师可以针对报告进行点评。通过课上思政教育与课后调研，使同学深刻理解生态文明建设的重要性和必要性，激发学生利用所学知识参与生态文明建设的积极性和主动性。

随着“大国工匠”的故事不断出现在我们的视野中，国人或许可以再一次回到敬畏呼唤追求“工匠精神”的时代。民航业也可以借此时机，培养出属于民航业自己的“工匠精神”。“工匠精神”也会让民航业在逐渐竞争激烈的航空市场上，有一个属于中国骄傲的品牌和口碑。通过在《材料化学概论》的教学中融入工匠精神思政教育，将民航材料研究领域的工匠精神贯穿于其中，讲授民航业特有的工匠精神形成的历史过程、具体内涵、代表人物、经典案例等，让学生感受自己民航专业的魅力，使学生更加专注于专业知识学习和工匠精神的培养。

在第六章航空材料化学章节，讲授“复合材料的加工及成型”知识点时，介绍中航工业西安飞机工业有限责任公司（与材料化学专业签署实习基地协议，同学在大三上学期进行为期两周的实践）复材成型岗位工作的芦彬工程师（图8所示）。本着精益求精、服务民航的工匠精神，芦彬工程师不断在航空复合材料的零件技术质量问题进行攻坚挑战，数十年如一日，练就出一身精湛的技艺，多次创新性解决现场难题，波音公司复合材料专家也由衷称赞他有一双“神奇之手”。芦彬工程师用自己的不懈努力和刻苦钻研，完美的诠释了民航“工匠精神”。

图7：（左图）习近平生态文明思想；（右图）环境功能材料教学课件

图8：复合材料的加工及成型教学课件

4 线上课程思政改革初步成效

线上课程思政教育对于学生的影响，既有学习方面的成效，也有思想方面的提升，既有短期的作用，也有长效的作用。《材料化学概论》线上课程引入不同形式及案例的思政教育，虽然不能以具体分数和成绩等量化指标进行成效的衡量，课程组教师针对具体一些案例，以及与知识点的融合方式，经常组织进行不定期的讨论交流会，通过对学生精神面貌、学习态度、积极主动性和专业认同感等方面观察，并进行课下师生座谈，学生在思想方面发生了一些向好的改变。本课程的思政教育探索取得了初步的成效，并将长期坚持改进，为学生成长和专业发展提供良好的保障和坚实的基础。