基于课程思政和科研驱动式教学的“材料分析测试方法”课程教学改革探索

王志峰 秦春玲 夏丹 李永艳

摘要“课程思政”和“科研驱动式教学”均已分别在众多高校的不同课程中得到了实施和应用，呈现出较好的教学效果。本文初步探究了课程思政和科研驱动式教学同时应用于“材料分析测试方法”课程的教学改革，讨论了其各自的作用和协同在一起的效果。发现当课程思政和科研驱动式教学同时应用于课程的教学改革时，两者能够产生一定的相互作用，使得教学目标一致、彼此相互促进、有机融合发展，教学效果显著提高。两者在其他方面对促进教学的有益效果还有待在今后的课程中进一步发掘，相关经验值得在未来系统总结。

关键词 课程思政 科研驱动式教学 教学改革

中图分类号：G424文献标识码：ADOI：10.16400/j.cnki.kjdk.2021.29.040

Exploration on Teaching Reform of "Material Analysis and Testing Method" BasedonIdeologicalandPoliticalTeaching andScientificResearchDrivenTeaching

WANG Zhifeng， QIN Chunling， XIA Dan， LI Yongyan

（School of Materials Science and Engineering， Hebei University of Technology， Tianjin 300401）

Abstract"Curriculum Ideological and politics" and "research driven Teaching" have been implemented and applied in different courses in many colleges and universities， and have shown good teaching results. This paper preliminarily explorestheapplicationofIdeologicalandpoliticalteachingandscientificresearchdrivenTeachingintheteachingreform of "material analysis and testing methods"， and discusses their respective functions and synergistic effects. It is found that when the curriculum ideological and political and research driven teaching are applied to the curriculum teaching reform at the same time， they can have a certain interaction， make the teaching objectives consistent， promote each other， organically integrate and develop， and the teaching effect is significantly improved. The beneficial effects of the two on promoting teachingin otheraspectsneedtobefurtherexploredin thefuturecourses，and therelevantexperienceisworthy of systematic summary in the future.

KeywordsCurriculum Ideological and politics； scientific research driven teaching； teaching reform

引言

“材料分析測试方法”是国内材料类专业的骨干核心课程，是材料科学研究中不可缺少的必修环节，是揭示材料结构、原始特征的基本工具，是所有材料分析工作的重要基础。该课程涉及的材料分析方法和检测设备种类多，知识点多，原理复杂。近年来，随着材料科学技术的不断发展和高精密仪器制造水平的显著提高，多项材料分析测试方法得到了快速发展，这些方法对科学研究的支撑和贡献作用不断加大，“材料分析测试方法”课程对学生的专业素质影响与日俱增。在此背景下，作者所在团队将课程思政和科研驱动式教学理念融入课程教学中，进行了初步探索，取得了良好的效果。

1课程思政在“材料分析测试方法”教学改革中的应用

1.1课程思政目标

课程思政要求教师在知识传授的同时要强调价值引领，并且在价值传播的同时要凝聚知识底蕴。[1]做好“材料分析测试方法”专业课程的课程思政，需要实现专业课与思政教育在学生价值引领和育人导向方面的有机结合。由此看出，课程思政的目标简单说就是做好“育人”，并且“育”的“人”是社会主义建设者和接班人，要使其树立坚定的共产主义理想信念，担负起民族复兴的伟大使命。现阶段，大学生思政教育中不可或缺的重要内容是要传扬“社会主义核心价值观”，[2]使得所育的人具有“爱国、敬业、诚信、友善”等品质，具有实事求是、爱岗奉献的职业道德和工匠精神，这也是实现课程思政目标的集中体现。

1.2思政元素的发掘与融入

充分发掘课程思政元素，是课程教学改革的重要环节。将大量与专业特点锲合度高的思政案例融入并贯穿整个教学过程，从而使思政教育以润物细无声的方式实现隐性育人。结合“材料分析测试方法”课程的特点，作者团队在每个教学模块中设置了合理的思政元素。

在“绪论及电子光学基础”模块中的思政元素：（1）结合电子显微镜的发展历史、当前国际最前沿技术，对比国内企业案例，使学生加强创新意识，培养学生的民族精神，工匠精神，树立正确的人生观。（2）鼓励学生将材料分析测试方法与其他学科领域知识融合交叉，培养勇于探索的精神。（3）通过产品质量追责问题，让学生知道做任何事情要有责任感。

在“电子衍射与透射电镜”模块中的思政元素：（1）通过对材料检测结果的分析，培养学生理论联系实际的能力，实事求是的工作作风以及严谨的科学态度。（2）随着科技的发展，材料的制造精度不断提高，可加工的尺寸大小越来越小，设备装配后的最终性能呈几十倍、上百倍的提高。在工作学习中，也要培养精益求精和积极向前的精神。

在“X射线衍射”模块中的思政元素：（1）利用JADE软件进行X射线数据分析，要注意区分峰位相同物相标定时标定结果易混淆的问题，因此要培养学生严谨细致的工作作风。（2）在高水平材料检测设备下，造假首饰、文物等被暴露无疑，培养学生正确的价值观、人生观。

在“扫描电子显微镜与成分分析”模块中的思政元素：（1）对材料某些性质的判定，可以通过不同检测设备进行，不同检测数据展现的结果相互印证某结论，引导学生多角度分析问题的能力。（2）我国南海深海海沟科考工作中发现了成片的塑料垃圾“海洋”，利用扫描电镜观察，发现海洋生物正依据这些塑料垃圾为“家”进行繁衍，并可能带来物种退化和变异问题。引导学生树立绿色环保理念。

在“扫描探针显微镜”模块中的思政元素：（1）中国正在进行越来越多的诸如对月壤、陨石、对出土文物、深海探测物等进行的各类材料检测，增加学生的爱国精神和民族自豪感。（2）运载火箭、卫星等航空航天材料的研发，涉及数以万计材料和零部件的研制和測试，需要无数个科研团队通力合作和协作，培养学生集体观念和团队协作意识。

这些思政实例提升了课堂氛围，提高了学生的学习主动性，将“职业理想、爱国精神、可持续性发展理念、职业道德”等多个方面的思政元素全面融入了课程教学中，取得了良好的教学效果。

2科研驱动式教学在“材料分析测试方法”教学改革中的应用

2.1选用前沿科研成果，优化教学案例

随着材料、制造等相关行业的不断发展，先进的科研成果层出不穷，如球差矫正透射电子显微镜、冷冻电镜等不断为多个领域的科研提供强有力的支撑，还为“材料分析测试方法”课程提供了新鲜素材和改进的持续动力。选用前沿科研成果作为案例，能够优化教学内容，加深学生印象，达到更好的教学效果。[3]例如，在讲授非晶态合金与晶态合金的区别时，作者展示了自己团队制备的纳米多孔非晶合金的详细表征结果，通过呈现材料原子分布结构、X射线衍射图谱、选区电子衍射图谱、同步辐射等数据，加深学生对两类不同合金结构的认识。进一步地，作者将团队利用第一性原理计算，结合机器学习和多尺度模拟确定的非晶合金表面活性位点分布结果以三维动画的形式展示给学生，使学生进一步理解非晶态合金与晶态合金在活性位点分布和占比方面的显著区别。这些前沿的科研成果作为教学案例，一方面能够激发学生的学习兴趣和科研兴趣，[4]另一方面能大大加深学生的记忆效果，有利于知识的理解和掌握，从而提高教学效果。

2.2结合丰富的科研活动，提升教学效果

全面推进素质教育，大力培养学生的创新精神和实践能力，将学生培养成具有竞争力的高层次人才，是新时期教师的重要使命。在教学工作中，通过带领学生参加科研实验、论文撰写、大创项目申请和科技竞赛，学生对各类材料分析测试方法有了更深的理解，接收的信息是鲜活的，印象是深刻的，不再需要死记硬背，整体教学效果得到了极大的提升。

通过将学生进行分组，鼓励每个小组调研感兴趣方向的文献，引导各小组以团队形式申报“大学生创新创业训练计划项目”，学生充分发挥了主观能动性，结合学校实际情况，逐步确定实验材料与方法、设计研究内容、凝练创新点、评估可行性，克服一个又一个的难题，积极准备材料，申报了诸如“新型高熵金属玻璃的表面脱合金及力学性能研究”“锗基纳米材料的三维多孔骨架结构设计及储锂性能调控”“多功能分级多孔氧化铜材料的开发”“生物质芦苇花用于锂硫电池负极材料的研究”等课题，多数项目获得了省级、校级大创项目的支持。学生作为申报主体，锻炼了个人思考能力，并与集体思想相碰撞、相融合，每个人的综合能力得到快速提升。

在项目执行过程中，学生很好的锻炼了实验动手能力，熟悉了仪器的操作方法，对所制备材料规划了详细的检测方案，并实施了测试和分析。例如，在“基于天然硅铁矿的低成本能源存储材料的设计与储锂性能研究”项目实施过程中，学生操作了合金熔炼设备，对材料前驱体实施了化学腐蚀，对所得产物进行了电池封装和电化学性能测试，一系列的操作大大锻炼了学生的实践能力。在对腐蚀产物的表征工作中，学生亲自体验了“材料分析测试方法”课程中的X射线衍射测试、扫描/透射电子显微镜测试、能谱测试等，并对相关数据进行了分析，加深了对材料分析测试方法的理解，促进了相关知识的吸收。

在成果整理发表过程中，学生锻炼了利用专业软件对数据进行深度分析的能力，锻炼了专业科研绘图的能力，锻炼了专业英语读写能力和专业论文写作能力。最后，部分优秀成果能够发表在SCI/EI检索刊物上，极大的增强了学生的自信心，提高了研究兴趣。在依托相关成果参加科技竞赛的过程中，学生的科研热情进一步被激发。根据赛事的相关要求，学生准备相关文件、路演PPT，模拟答辩和提问环节，经过一轮轮比拼，多个项目取得了省级竞赛的获奖。

科研驱动式教学，激发了学生的科研热情，锻炼了实践能力，培养了创新精神，拓宽了科研视野，引发了学生的深度思考，并在无形中提高了学生的沟通能力和团队协作能力。通过科研训练，学生获得了相关成果，提高了自信，非常渴望进一步研究感兴趣的课题。部分学生即便没有获得项目资助或论文成果，也通过分析相关原因，不断改善了自己。通过科研驱动式教学，学生渴望获得问题的答案，并通过自身努力亲自获取答案，不但掌握了“材料分析测试方法”的相关知识，还萌发了接受更系统科研训练，进一步报考硕士研究生的想法。

3课程思政与科研驱动式教学的融合

课程思政与科研驱动式教学的目标实质上是一致的，即都是“育人”，都在向学生传播积极思想、正确价值观和正能量。课程思政通过专业理论与实践中精彩丰富的案例、科学家充满正能量的故事等培养了学生高度的爱国热情和社会责任感，以及科学严谨、团队合作、诚实守信、礼貌待人等品质。通过对材料分析测试设备的国内外发展历史与趋势分析，引发学生深入思考，培养学生的历史责任感、民族使命感和自豪感，引导学生树立正确的世界观、人生观和价值观。利用思政语言特殊的逻辑性和说服力，跳出具体的课程问题，站在更高角度深思与分析，培养学生高瞻远瞩的全局观和综合分析问题的能力。课程思政潜移默化的培养了学生的爱国、敬业、诚信、友善等品质，与社会主义核心价值观对公民个人层面的要求相一致，育人效果突出。科研驱动式教学培养了学生的实践能力、创新思想、吃苦精神、求实作风、严谨态度、敬业精神、协作意识等大量优秀品质，激发了学生的求知欲和探索精神，学生在一次又一次解决目标任务的过程中不断突破自我，实现自身综合素质的逐步提高，并且养成了良好的科研习惯、做事习惯，育人效果显著。可见，课程思政与科研驱动式教学在育人目标上存在一致性，在育人效果上有相通之处。

在实施过程中，课程思政与科研驱动式教学两者相互融合，相互促进。课程思政以其强大的思想感染力激励科研驱动式教学过程中学生保持对科研和工作的积极态度、持续创新精神和协作意识等品质，以家国情怀和高度的责任感鞭策学生在学习和科研中始终保持肯吃苦的精神和崇高的敬业精神，以正确的世界观引领学生科研过程中的求实作风和去伪存真的态度。同时，科研驱动式教学以特色鲜明的实践训练全面提高学生综合素质，学生有思、有想、有突破，满满正能量，这其实是课程思政效果的体现。可见，课程思政与科研驱动式教学两者在某些方面已有机融合在了一起。

4结语

课程思政和科研驱动式教学都是高校实现育人目标的重要武器，本文初步探究了两者同时应用于“材料分析测试方法”课程的教学改革，讨论了其各自的作用和协同在一起的效果。当课程思政和科研驱动式教学同时应用于某门课程的教学改革时，两者能够产生一定的相互作用，使得教学目标一致、彼此相互促进、有机融合发展。課程思政和科研驱动式教学对“材料分析测试方法”课程的教学改革起到了积极的作用，发挥了有益的效果，但仍有很大的发展空间。两者在其他方面对促进教学的有益效果还有待在今后的课程中进一步发掘，两者应用于其他课程中的实施效果也有待进一步的实践，相关经验值得在未来系统总结和推广。

基金项目：2020年度河北省自然科学基金面上项目“结构强健型纳米多孔非晶合金@氧化物载硫网络的结构调控及对电化学性能的影响机制研究”（E2020202071）

参考文献

[1]孟志新，刘鹏涛，李兆.“物理化学”课程思政教学改革的探讨与研究[J].教育教学论坛，2021（24）：73-76.

[2]张小娟，郝凌云，赵媛，等.“金属材料学”课程思政教学改革探索[J].科技与创新，2021（13）：158-159.

[3]刘鑫，林园，张勇.科研驱动式教学在药理学教学中的应用[J].药学教育，2021，37（3）：70-72.

[4]李倩，王宏岩，寇育荣，等.以科研为导向的教学对口腔医学生科研能力的培养[J].中国高等医学教育，2021，（5）：95-96.