材料类专业实验课程思政教育探索

王洪红，李 君，许聚良，倪月娥，范丽霞

（武汉科技大学材料与冶金学院，湖北 武汉 430081）

0 引言

材料是人类生产和生活活动的物质基础，是人类生产力的标志、人类社会进步的里程碑，材料领域的发展与持续更新，推动着人类社会不断进步[1]。材料科学是与工程技术密不可分的应用科学，主要研究材料的组成、结构、性质、制备/生产工艺和工作效能以及相互关系，是集物理、化学、冶金学等多方面于一体的交叉科学。材料类专业实验，主要以材料科学基础、材料合成与制备、材料物理性能、材料分析测试方法、材料生产工艺等专业主干课程为基础，结合大学生开展专业基础课和专业课程学习的同时，在专业理论知识应用、实验与实践技能方面得到进一步培养与训练。通过实验课程教学活动的开展，培养大学生观察、分析和解决问题的能力，最终能够独立解决与材料学科相关的实际工程问题，并能够对所提出的解决方案开展可行性评估。同时，培养学生实事求是、不断探索、勇于创新的科学精神，理论联系实际的科学态度和独立开展工作的能力。

2016年12月，习近平总书记在全国高校思想政治工作会议上强调，高校思想政治工作关系高校培养什么样的人、如何培养人以及为谁培养人这个根本问题。要遵循思想政治工作规律，遵循教书育人规律，遵循学生成长规律，不断提高教育教学工作能力和水平。要用好课堂教学这个主渠道，思想政治理论课要坚持在改进中加强，提升思想政治教育亲和力和针对性，满足学生成长发展需求和期待，其他各门课都要守好一段渠、种好责任田，在人才培养过程中，各类课程都要与思想政治理论课同向同行，形成协同效应。

材料科学是一门与人类社会工程应用和科学技术发展紧密相连的学科，作为专业工程技术人才培养重要环节的专业实验课程，应该将思想政治教育作为专业实验课程的重要教学任务之一[2]。与其他专业课程相互配合，在传播专业知识的同时，潜移默化地提高学生的综合素养，为学生的思想政治教育开辟一个新的途径。将专业知识、实验技能、科研素养等教育教学工作与思想政治理论学习有机融合，将课程教学中的专业知识点与思想政治元素合理融入理想信念教育中，发挥专业教学在人才培养与成长过程中的德育功能，使大学生在学习专业知识的同时，接受积极向上的思想政治素质教育，最终将学生培养成为德智体美劳全面发展，拥有强烈的爱国情怀、人文精神、职业素养和社会责任感，能够把握大势、敢于担当、善于作为的高素质专业人才，真正实现为党育人、为国育才。

1 材料类专业实验课程开展思政教育的必要性

2020年5月，教育部印发《高等学校课程思政建设指导纲要》指出，全面推进高校课程思政建设是深入贯彻习近平总书记关于教育的重要论述和全国教育大会精神、落实立德树人根本任务的战略举措，高校要深化教育教学改革，充分挖掘各类课程思想政治资源，发挥好每门课程的育人作用，全面提高人才培养质量。与物理、化学等基础课程实验不同，材料类专业课程实验大多为面向无机非金属材料工程、冶金工程、金属材料工程、材料化学等专业高年级本科生所开设的系列实验课程。依据具体专业学科的方向设置，实验课程内容涵盖范围各有侧重。以无机非金属材料工程专业为例，专业实验课程内容包括无机材料合成与制备、物相组成分析、显微结构观察与分析、烧结反应计算与验证、物理化学性能测试以及综合性设计实验等[3]。在人类社会发展与进步过程中，材料是人类时代和文明标志的基础，这是其他专业领域难以相比的。人类文明的发展史，是学习和利用材料、制造材料、创新材料的历史。材料及其学科的发展，也反映了人类认识、利用和改造外部客观世界的水平。以此为依托，通过材料类专业实验课程教学活动的开展，加强学生理论联系实际、强化理解和检验知识，是提升学生对所学专业理论知识深刻认识的通道。作为专业教学必不可少的重要环节，充分发挥实验课程在专业人才培养过程中重要作用的同时，深入挖掘材料发展、专业知识及教育教学所蕴含的思政元素，是新世纪专业人才素质教育和创新性教育的重要途径。因此，作为专业教育教学活动的主导，教师应该在教学环节加强理论联系实际、深挖课程思政元素，并将专业知识传授与思政育人有机融合，在培养学生开拓实践、求索创新综合素质，提升专业工程素养的同时，多方位引导学生形成正确的世界观、价值观和人生观，将传道受业与思政教育同向并行，切实实现立德树人这一新时期教育的根本任务[4]。

2 材料类专业实验课程开展思政教育的探索

材料类专业实验是相关专业高年级学生必修的实验性专业课程。以材料类专业基本技能及综合实验为基础，突显典型体系材料的组成与结构、结构形成与变化规律、性能及相互之间的内在关联。通过实验课程教学活动的开展，学习和掌握材料合成与制备、实验设计与操作、基本性能测试方法、数据归纳与结果分析评价，着重培养学生理论联系实际能力、创新能力、分析问题以及解决复杂工程问题的能力。课程涉及的专业知识面相对较宽泛、内容丰富，学生在学习、观摩与实际操作过程中，接受专业知识的交叉、复杂程度高，更易引起学生在专业学习过程中的重视，也为开展思政教育提供了基础。教学活动过程中，可以从家国情怀、学习动力、工程师责任意识、团队协作等不同方面开展思政教育教学。

2.1 家国一体情怀，树立社会责任感

众多前辈科学家与祖国同呼吸共命运，现身国家科学事业发展。人们敬仰前辈科学家，不仅因为他们年迈之际依然奋斗在祖国的科研战线，更是因为他们把最美的青春投身于充满艰险、前途未卜的奋斗之路。在材料类专业实验课程教学中，授课教师可以将课程知识教学与科学家的优秀事迹相融合，有助于培养广大学生的爱国情怀、增强工程师意识和社会责任感。例如，20世纪50年代，作为重点工程领域的高温合金方面，我国面临缺镍无铬的局面，又受到国际技术封锁。师昌绪院士从实际出发，提出大力发展铁基高温合金的战略方针，带领团队先后开发了铁基高温合金、耐蚀钢、不锈钢等特殊金属产品。正是这些科研经历，使他被国外同行称为“中国高温合金之父”。随后，为了制造战斗机大推力发动机叶片，师昌绪带领团队埋头苦干，仅仅一年时间就完成国外公司花费八年才制作出的空心叶片。他指出，作为一个中国人，要对中国做贡献，这是人生第一要义。再比如，1975年，我国从日本引进的大型低温乙烯球罐，经组装和焊接后发现有大量裂纹。若不能按时交工投产运行，造成的经济损失和后续事故将不堪设想。当时，日方试验报告认为球罐出现的裂纹是安全的。我国断裂力学专家王仁东教授从理论计算、资料分析、现场考察多方面进行分析，指出球罐裂纹存在的问题，要求修复后再用，并增加相应的安全设施。日方技术专家在事实面前不得不接受中国方面的合理要求，并给予赔偿。这次国际性较量的胜利，为国家赢得了声誉。王仁东总结认为，要从中国的实际情况出发，吸收外国先进的东西，但不要迷信洋人，要走自己的路。

当下虽然已经告别了前辈科学家们曾经筚路蓝缕的创业环境，但国际局势依然严峻。在实现中国梦、建设中国特色社会主义的伟大征程中，爱国和奋斗是永不褪色的时代旋律。随着社会和经济的高速发展，作为科学技术发展的物质基础和技术先导，材料在国民经济发展中的地位和作用越来越重要。在材料类专业实验课程教学过程中，将爱国科学家们的优秀事迹融入课程教学，学习科学家们的爱国情怀和强国精神，培养学生的思想政治素养，激发学生的爱国热情，提升其情操，为提高人才培养的质量和层次、培养高素质专业工程技术人才应具备的家国情怀和社会责任感奠定坚实基础。

2.2 领悟先贤事迹，激发学习动力

爱因斯坦认为，学习过程中产生的乐趣，可以启发和加强学生的心理力量。启发这种创造性的心理能力，关键在于发展学生意愿，并把学生引向社会的重要领域。这种教育主要建立在希望得到有成效的活动能力和社会认可意愿之上。如果学校从这样的观点出发，社会将受到年轻一代的高度尊敬；学校为学生所规定的作业就会被当作一种礼物来领受。学习过程中有认知、记忆、情绪的发生，大脑的杏仁体、海马体、前额叶都具有重要作用[5]。而多巴胺，是一个表达“奖励”和愉悦的重要物质，可以让我们在学习过程中获得“奖励”而产生愉悦感，因为我们在学习新知识的时候，大脑会自然产生奖励并反馈到大脑。除了多巴胺，学习和快乐之间还有一个重要的机制。学习过程中如果有超出期待的认知或者发现，大脑会产生更强烈的愉悦感。因而在学习过程中，对于重复、死记硬背的东西不感兴趣，而对于探索的、想象的、有创造力的学习活动更感兴趣。

王国栋院士认为，核心技术买不来，必须靠智慧和双手。兴趣是学生研究世界的基础原动力，但是，无论什么工作，只要深入进去，都可以看到纷繁多彩的世界、体验无穷奥妙。20世纪70年代，为了解决轧件成材率低、原料浪费大的问题，王国栋连续笔译多部俄文专注，深入车间与工人组成技术革新组开展攻关。反复设计修改草图，最终设计制造出轧机用连锁装置和夹持装置，实现了轧件装置与轧机传动系统的联动，保证了成材率。多年在钢铁企业一线现场探讨、解决问题的经历，使得他像老工人一样，对车间的生产设备如数家珍。他们在工艺革新方面取得的突出成就，被誉为鞍钢“企业领导干部、技术人员、工人三结合”的重大成果。

作为与人类生产、生活及未来发展紧密相关的材料学科，与工程技术同样密不可分。对材料专业知识的教育、学习与应用，只有在学习理论知识的基础上，通过动手实验/实践操作，才能领悟其中的原理奥妙、推进工程实践应用。众多专业先贤们身先示范、开拓创新的科研事迹与奉献精神，是材料类专业实验课程开展教学活动的典型案例，也是激发专业学子们勤奋学习、勇于实践的动力。

2.3 可持续发展教学，培养环保意识

2005年，时任浙江省委书记的习近平在安吉县余村调研时，首次提出“绿水青山就是金山银山”的重要论述。党的十八大以来，习近平总书记多次强调“绿水青山就是金山银山”，“两山理论”已成为引领我国走向绿色发展之路的基本国策。这一指导思想在材料类学科中的具体体现即为材料科学与工程可持续发展理念，是学科发展的方向，也是材料类专业工程技术人才教育教学的方向和目标。

材料类专业涉及工业领域众多，能耗高、碳排放量大。例如，钢铁工业能耗占全国总能耗20%左右，建材行业碳排放约占全国工业排放30%，化工行业排放废水、废气、固废数量分别占全国工业“三废”排放总量16%、7%和5%。随着我国社会、工业和经济的高速发展，尾矿、冶炼炉渣、粉煤灰等固体废弃物的产生量逐年增加，给一些地区和城市的环境带来严重污染。为此，工信部、国家发改委等八部门联合印发《关于加快推动工业资源综合利用的实施方案》，提出要在2025年，实现大宗工业固废综合利用率达到57%，主要再生资源品种利用量超过4.8亿吨的总体目标。在资源循环利用方面，广大科研工作者和生产企业针对矿渣的种类与特性，采用不同处理工序，开发了胶凝材料、建筑材料、土壤改良剂等产品。针对这一方面，实际教学过程中，可以与原有的实验课程环节有机融合，如设计固废性质分析、固废原料结构调整与转化、合成试样的结构与性能评价等关联实验，也可以由此设计为综合性实验。通过相关实验的设计与教学活动的开展，使学生了解相关领域工业、经济发展状态的同时，培养专业工程技术人才应具备的环保意识与可持续发展理念。

2.4 团队协作教学，开拓创新精神

团队协作不仅是一种解决问题的方法，更是一种道德品质，也是事业成功的基础和有效完成工作的重要保证[6]。科学研究与工程实践都是复杂的群体劳动，科研与实践开展过程中人际相互作用所营造的工作氛围，直接影响既定计划的实施与完成。随着现代科技的不断发展，团队协作已成为攻克科研难题、取得技术进步的重要形式。

传统的实验课程教学，通常为几名学生一组，包括查阅文献、小组讨论、开展实验、实验结果分析、总结等流程。这种教学方法，已无法满足当前材料类专业科研与工程实践高速发展对高素质专业技术人才培养的要求。我们根据具体材料体系所涉及的化学组成、结构及其对材料性能的影响，对实验原料、合成/反应/制备条件、性能等建立实验参数库，在确定分组后，指导教师引导小组讨论、实验方案设计、实验流程安全保障、小组实验结果讨论与总评。实验原料、实验条件的不同选择，对试样最终性能将产生不同影响，实验结果是实验过程的客观体系，没有成功或失败，教学过程注重的是实验设计及学生在实验过程中得到的历练。因而实验过程与结果分析，需要发挥小组各分工成员的主动性与协作能力，培养学生独立思考、分析问题和解决问题的能力，以及教学过程中形成的团队协作与开拓创新精神。

3 结语

材料学科及相关工业领域的发展与持续更新，推动着我国工业、经济及社会不断进步，这与党领导下的高校专业工程技术人才的培养密不可分。作为材料类专业学生开展专业知识学习重要环节的专业实验课程，授课教师应该积极响应国家与社会经济发展形势，结合社会和行业对专业技术人才的需求，通过专业知识与思政教育的有机融合，使专业思政教育理念落到实处，在潜移默化中引导学生形成正确的世界观、价值观、人生观。使知识传授与思政教育同向并行，切实实现立德树人这一教育的根本任务。