材料科学基础课程思政设计与实践

何鑫 禹庭 张弛 宋伟东 何江波

摘  要：材料科学基础是五邑大学材料科学与工程专业的重要专业基础课，为响应各类课程与思政理论课同向同行，形成协同效应的课程思政建设的时代号召，本课程充分利用课堂教学的主战场，教学团队深入挖掘课程中的思政元素，从课程目标设计、课程教学团队建设、教学模式和课程考核方式改革等方面有机融入课程思政元素，并给出了具体的案例，期望本课程的成功经验能为其他专业课的课程思政建设提供借鉴。

关键词：课程思政建设;材料科学基础;专业基础课;案例

中图分类号：G641 文献标志码：A          文章编号：2096-000X（2021）33-0161-05

Abstract： Fundamentals of Materials science is one of the most important specialized course for students majoring in Materials Science and Engineering in Wuyi University. In response to the era call of ideological and political construction， all courses and ideological and political theory courses should reform simultaneously. Classroom teaching is the main battlefield for the course where our teaching team deeply explores the ideological and political elements. The ideological and political elements of the course are integrated into the course objective design， course teaching team construction， teaching mode and course assessment reformation. It is expected that the successful reforming experience of this course can work as an example for the ideological and political construction of other specialized courses.

Keywords： course ideological and political construction; Fundamentals of Materials Science; specialized courses; case-based teaching

2014年，习近平总书记在第二十三次全国高等学校党的建设工作会议上明确提出，高等学校要坚持立德树人，把培育和践行社会主义核心价值观融入教书育人全过程。在2016年12月全国高校思想政治工作会议上的讲话中，习近平总书记再次强调，把思想政治工作贯穿教育教学全过程。自此课程思政逐步走入全国高等学校的专业教学课堂。2020年5月28日教育部印发的《高等学校课程思政建设指导纲要》（以下简称“纲要”）更是进一步明确了课程思政在落实立德树人根本任务中的重要价值引领作用，并且为每门课程的思政建设都指明了方向——必须将价值塑造、知识传授和能力培养三者融为一体、不可割裂。全面推进课程思政建设，就是要寓价值观引导于知识传授和能力培养之中，帮助学生塑造正确的世界观、人生观、价值观。

五邑大学顺势在2021年印发《关于加快建设和完善高水平人才培养体系的若干意见》，提出要着力强化各类课程价值引领功能，把课程思政要求落实到每一门课程教学中。立足课程教学目标，充分挖掘课程自身蕴含的思想政治教育元素，研究探索如何通过“揉”“融”相结合，将思想政治教育贯穿教育教学全过程，发挥课程思政在构建高水平人才培养体系中的重要作用。专业基础课是大学生进入专业学习的第一课，承载着大学生世界观、人生观和价值观形成的重要导向作用，影响着学生在未来对待工作的态度，乃至影响对待整个国家和社会的态度，对学生科学思维训练和人文素养提升也具有重要影响[1-2]。材料科学基础作为五邑大学省级重点学科中材料科学与工程专业最重要的专业基础课，是学生进入材料研究世界的开端，对于引导学生爱国、爱校和爱专业，树立正确的价值观至关重要[3-5]。因此，为响应习近平总书记提出“守好一段渠、种好责任田，使各类课程与思想政治理论课同向同行，形成协同效应”的号召，本课程教学团队通过梳理教学内容，重构知识体系，提炼课程中蕴含的文化内涵、价值理念和思政元素，并在将课程思政建设中有机融入课程目标设计、课程教学团队建设、教学模式和课程考核方式改革等教学过程方面做了有益的尝试。

一、课程目标设计

材料、信息与能源作为当代社会物质文明的三大支柱，人類文明的进步与材料的发展是密不可分的。材料科学基础是材料科学与工程专业本科生的基础课程，是后续各门材料类专业课程的理论基础课，授课对象是二年级本科生，开课时间为第一学期。表1为课程大纲中设计的课程目标，体现了价值引领知识传授和能力培养，促进学生树立正确的价值观和人生规划，增强“四个意识”，坚定“四个自信”。

二、课程教学团队建设

专业课程是人才培养的主战场，专业教师的素质和能力决定了高等教育与人才培养的水平和质量，因此打造优质专业课程教学团队是推进课程思政建设、提升人才培养质量的关键。课程思政强调所有的教师都有育人职责，鼓励团队合作。材料科学基础课程组建了一支由应用物理与材料学院4位专业教师和1位马克思主义学院思政课顾问教师组成的教学团队，团队成员具有学科背景互相支撑的优势。专业教师的科研背景与材料科学基础课程教学内容匹配度高，且均为工作在科研一线的年轻教师，可将前沿的科研成果有机融入课堂教学内容，极大地扩充了教学内容的深度与广度。思政课教师顾问为课程思政元素的提炼提供了有力的专业保障。课程教学团队成员通过建设课程思政素材库、线上教学资源等途径丰富课程教学内容，通过共同备课、互相听课、定期主题研讨等多种交流形式不断加强课程教学团队建设。课程专业教师从自身的研究背景出发，将课程的基础知识点延伸到前沿科研进展中，并与马克思辩证唯物主义世界观、爱国主义情怀、工匠精神、创新精神等思政元素有机融合，将专业知识传授与价值引领有机结合起来，实现在知识传授中升华学生的思想。

案例一：

主讲教师：何鑫教授，研究方向为微纳电极及器件。

知识点案例：晶体的塑性变形——晶体的塑性变形受晶体本身的特性和晶界以及位向的影响。金属材料具有良好的塑性变形能力，可被加工成各种形状的零件。

思政元素：创新、求实、奉献的科学家精神——中科院金属研究所卢柯院士2000年首次发现了纳米金属铜在室温下具有超塑延展性而没有加工硬化效应，延伸率高达5100%，他所提出的纳米晶体制备新方法——非晶完全晶化法得到了国际同行的广泛认可。在光辉生动的材料发展史介绍中，浸润勇攀高峰、敢为人先的创新精神，灌注追求真理、严谨治学的求实精神，与融入淡泊名利、潜心研究的奉献精神，鼓励学生要利用创新的科学思维去看待传统的材料研究，激发学生的专业自豪感、学科归属感与人生价值认同感。

案例二：

主讲教师：张弛副教授，研究方向为电催化及储能材料。

知识点案例：晶体缺陷——缺陷在材料领域中是一个中性词，缺陷赋予了材料在多个领域应用中更多的可能性。如“电催化剂缺陷化学”是近年来电催化的研究热点。缺陷可提升反应活性位点，从而提升材料电催化的效率。如空位的构建、异类原子的掺杂等，均对材料的催化性能有影响。

思政元素：辩证唯物主义理性思维——在不同的应用场景，缺陷对于材料性能有可能提升，也有可能阻碍，强调事物发展的条件性与发生作用的相对性，有助于引导学生从内容与形式、本质与现象、现实与可能等范畴认识事物，培养学生运用马克思主义哲学辩证唯物主义观点看待事物与分析问题，提升辩证的理性思维能力，增强思想政治素养与人生自信。

案例三：

主讲教师：禹庭博士，研究方向为发光材料及器件。

知识点案例：固溶体——陶瓷材料中的固溶方式丰富多样，包括离子的置换与间隙固溶、等价与异价代换等。稀土元素被称为现代的“工业维生素”，而固溶体是稀土元素实现功能化的现实基础，特别是对稀土发光材料的设计与性能优化具有重要的指导意义。

思政元素：爱国情怀——稀土功能材料是高技术领域的核心材料，也是我国具有国际话语权的重要战略资源。通过介绍我国稀土功能材料产业的背景与发展现状，激发学生胸怀祖国、服务人民的爱国精神，鼓励学生学好专业知识，积极参与技术创新，为推动稀土产业大踏步向前发展作出贡献。

案例四：

主讲教师：宋伟东博士，研究方向为光电材料及器件。

知识点案例：材料的凝固与气相沉积——氮化镓材料作为第三代半导体的典型代表，在发光、照明、显示、电力电子领域具有重要应用。由于缺乏天然衬底材料，氮化镓材料只能通过异质外延生长。因此，衬底的选择对外延薄膜的晶体质量至关重要。

思政元素：工匠精神和协同创新精神——日美等国分别垄断了蓝宝石衬底和碳化硅衬底的氮化镓外延技术。在此情况下，我国江风益院士领导的团队创造性发展了一条新的技术路线——硅衬底氮化镓技术，并应用到LED照明领域，改变了日美等国垄断LED照明核心技术的局面，改写了世界LED历史。以惊心动魄的“卡脖子”技术超越史实，凸显材料学者们执着专注、精益求精、一丝不苟、追求卓越的工匠精神，强化集智攻关、团结协作的协同创新精神。

三、教学模式改革

材料科学基础作为材料科学与工程专业最为重要的理论基础课，其内容广而深，学习难度较大;传统的教师讲授、学生被动接受的教学模式无法让学生真正理解和运用理论知识，学生的课堂学习兴趣度较低且知识掌握不牢。针对这一问题，本教学团队在课程思政建设的背景下，在课堂中引入案例式教学模式，以问题为知识点的切入点，将课堂的主动权交给学生，引导学生主动去思考，注重启发式教学，引导学生主动获得知识，提升学生解决实际问题、自主学习和创新实践的能力。采用“抛出问题——传授知识——培养能力——融入思政元素”的教学革新模式，使得学生在知识点的讲解过程中不仅加入讨论，且通过案例的结合，对知识点的理解更为深刻，同时融入的思政元素能启发学生对人生的思考。

案例五：

抛出问题：请大家观察一下身边有哪些材料？

传授知识：绪论——材料是人类用于制造物品、器件、构件、机器或其他产品的物质。从物理化学属性来分，可分为金属材料、无机非金属材料、高分子材料。

培养能力：引导学生发现教室内的材料种类，如水泥、玻璃、陶瓷、纤维、塑料、皮革、橡胶等，加深对材料的认识和理解能力。

思政元素：结合不锈钢的发展史案例引导学生学习不锈钢强韧不屈的精神，理解科学探索是不断试错与确证的过程，巩固必然与偶然相统一、现实与可能相统一的辩证思维方法。

案例六：

抛出问题：钢铁是如何炼成的？

传授知识：铁碳相图——碳含量对铁碳合金平衡组织和性能的影响。通过视频展示钢铁在高铁中的应用。

培养能力：引导学生深刻理解材料科学中微观组织结构与材料宏观性能之间的内在联系。

思政元素：从物质微观结构量变与宏观性质质变的关系角度，揭示唯物辩证法的量变引起质变规律，提升学生对自然辩证法的认识，进一步巩固学生对唯物辩证法的理解与应用，坚定“四个自信”。

案例七：

抛出问题：为什么古人通过咬金子的方式判断金子真假？

传授知识：固溶强化——与纯金属相比，固溶体的强度和硬度升高，塑性和韧性降低的现象。纯金和白金的力学特性不同;纯铁和钢的性能比较。

培养能力：引导学生思考从生活经验思考背后蕴含的科学原理。

思政元素：揭示古语“水至清则无鱼”的材料学新解：純金属的硬度和强度不如带有一定杂质的金属。结合屠呦呦青蒿素的发现过程，引导学生思考传统文化对现代科技创新的启示，巩固学生求真务实的科学精神，提升学生创新意识，坚定文化自信。

案例八：

抛出问题：晶体结构的不同如何对材料性能形成影响？

传授知识：同素异形体——由同样的单一化学元素组成，因排列方式不同，而具有不同性质的单质。碳材料具有多种同素异形体，例如金刚石和石墨在硬度、熔点、导电性等物理性能上差异很大。

培养能力：引导学生比较金刚石和石墨在物理性能及应用上的不同，分析其结构与性能之间的关系，培养学生分析问题和总结规律的能力。

思政元素：延伸到2010年诺贝尔物理学奖获得者关于石墨烯的发现，加强学生从内容与形式相统一、质与量相统一的辩证思维角度理解事物的内在结构及其体现的相应特征，引导学生理解创新精神和探索科学的精神，提升学生产生新思想、发现和创造新事物的创造力。

四、课程考核方式改革

本課程的考核方式探索了多样化的形式：（1）利用云班课的平台，上传课程资料、思政元素案例以供学生参考，并在线提交作业且进行评阅;（2）依托联合其他高校共同建立的慕课资源在智慧树网站上进行线上知识点学习，并进行线上小测试;（3）学生以分组的形式，对课程所涉及的科学或技术问题，通过查阅文献提出解决方案和看法，并完成小组汇报;（4）期末的开放性考试。其中提供给小组汇报的开放性课题融入了大量的思政元素，其目的是培养学生的“四个自信”，增加对专业知识的理解，以及对高水平科技的追求。在这一过程中，学生从被动地接受思政教育转变到主动地吸纳思政教育，同时还能通过汇报展现集体主义精神和荣誉感。

案例九：

小组汇报课题：从材料学角度解析铸剑。

展示内容节选：从铸剑的材料选择、材料加工工艺、材料微观结构和剑体外观设计几个方面进行详细汇报。以越王勾践剑为例，介绍了其成分由铜和锡所组成，剑脊部分含锡较低，柔韧不易折断。剑刃部分含锡较高，更坚硬锋利。

思政元素：汇报通过延伸春秋战国时期干将莫邪的名剑铸造故事，提出材料加工工艺中温度的重要性，引发对传统文化中蕴含的丰富科学发现资源的思考，进一步提升对我国工匠工艺的反思，践行执着专注、追求卓越的工匠精神，提升科学发现与技术发明能力，坚定文化自信。

案例十：

小组汇报课题：论材料的强度和韧性。

展示内容节选：从强度和韧性的概念、影响因素、与材料性能之间的关系、生活中的实例、提高材料强度和韧性的方法与工艺进行详细汇报。以碳纤维为例，碳纤维是含碳量在90%以上的高强度高模量纤维，强度高、韧性好，是制造航天航空等高技术器材的优良材料，也是极其重要的军事战略材料。

思政元素：汇报通过延伸碳纤维的发展历程，明确碳纤维在我国国防建设发展中的重要作用，激发爱国主义热情，巩固以人民安全为宗旨、军事安全等为保障的总体国家安全观，把事关国家安全利益的核心技术真正掌握在手中，助力“中国制造”，为实现中华民族伟大复兴的中国梦贡献一份力量。

案例十一：

小组汇报课题：论如何“千锤百炼出好钢”。

展示内容节选：依托宝钢集团的企业宣传片，从炼钢的工艺、钢铁的微观形貌、发展历程、应用领域等方面进行详细汇报。从古代传统的铁匠打铁，到现代钢铁厂制造大型构件时对构件不断锤打，提出工艺中所蕴含的材料学原理——细晶强化。材料的晶粒越细小，则其强度和硬度越高，塑性和韧性也越好。

思政元素：延伸思考个人的成长需要经历磨练，才能逐渐细化内心的“晶粒”，变成一个内心强大的人，激发对个人未来的积极规划。同时，通过古今炼钢工艺对比，提升对传统文化的自信;通过宝钢集团的发展历程，展现新发展阶段的要求：发展是第一要务，创新是第一动力，人才是第一资源;通过“千锤百炼出好钢”的科学原理阐释，加强对科学家精神与工匠精神的理解。

五、结束语

古今中外，普遍认为教育需要将个人价值与国家社会价值高度统一。课程思政的育人目标最终是要培养德智体美劳全面发展的社会主义接班人，应努力为党和国家培养更多担当民族复兴大任的时代新人。作为高等学校的专业基础课教师，我们应紧扣时代琴弦，不断进行课程教学改革，尝试将更多的课程思政元素有机融入教学全过程。课程思政建设一直在路上，我们将把成功的改革经验和课程思政融合案例推广到更多的专业课堂教学中，期待最终实现润物细无声的育人境界。

参考文献：

[1]傅雅琴，钱晨，董余兵，等.基于工程教育理念的课程思政建设探索与实践——以“复合材料学”课程教学改革为例[J].浙江理工大学学报（社会科学版），2021，46（2）：236-242.

[2]王燕，曹凤珍.专业课程思政价值内涵与实现路径的逻辑梳理[J].河北科技师范学院学报（社会科学版），2020，19（4）：13-17.

[3]麻琳.新工科背景下材料科学基础课程思政的设计与实践[J].教育现代化，2019，11（95）：247-248.

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[5]刘洪丽，高波，李婧.《材料科学与工程基础》课程思政建设及评价[J].高教论坛，2020（11）：31-33.