课程思政融入材料科学教学中的探索——以热处理为例

赵素，赵景荣，徐连仪，金敏

（上海电机学院，上海）

一 引言

我国正处于百年未有之大变局，对人才的需求极大地提升，对人才的要求也不再仅仅局限于只具有专业知识的人才，而是成为德才兼备的人才。自2014 年课程思政的提出到2020 年《高等学校课程思政建设指导纲要》（教高〔2020〕3 号）正式发布，专业课不再仅仅传授专业知识，将思政融入专业课已成为必然[1-3]。早在古代，我国唐代文学家韩愈就曾提出：“师者，所以传道、授业、解惑也”，教学始终肩负着教书、育人两项重任，进一步强调了将思政教育融入专业课的必要性。

在以往的教学中，专业课的教育更倾向于“术业有专攻”，专业课老师更专注于在专业邻域的研究，思政教育的内容涉及较浅，大多是通过讲解自己的经历来简单地为同学们传授自己在求学过程中的感悟。现今，将课程思政融入专业课是一个探讨的热点，如何将课程思政与专业课有机融合，在潜移默化中达到教书、育人的目的[4-6]。课堂不仅是老师教书育人的主渠道，也是学生学习的重要场所。通过调研发现热处理板块中所涉及的热处理原理及工艺贴近实际生产，实用性强，学生没有现场经历和实验课学习，不易掌握[1]。学生对于课程本身的掌握较为艰难，对于专业课知识以外的内容无暇分心。此外，学生的思想更偏向于“术业有专攻”。学生在专业课的学习中会不自主地将专业课知识与思政内容分门别类，对于老师在课程中的思政教育当成专业课知识学习过程中的一种课外话题，是老师为使学生专注于课堂拉回学生的一种手段，甚至认为是一种浪费时间的行为，因而学生对于老师在专业课教学中穿插的思政内容不重视，在老师进行思政教育时，学生仅当作课程中的一种消遣从而没有主动地去思索，以至于老师的思政教育事倍功半。

因此如何在保证学生掌握专业知识的前提下将课程思政有效融合，并让学生内化于心，外化于行值得思考探索。本文以热处理为例，围绕老师、学生与专业课本身三个方面探索课程思政与热处理相融合的方法。

二 老师学生同向而行，提高学生的思政意识和学习兴趣

学生是接受思政教育的主体，也是老师进行教学的目标人物，由于学生现存的惯有思维，以至于学生总是处于一种被动状态，被动地接受专业课知识，被动地接受思政教育。对此，需要对学生进行“思想频道”上的调频，接受新的“信号”，化被动为主动，让学生可以主动地去探索与学习。进行调频，是将“思想频道”从“高中频道”调为“大学频道”。学生刚升入大学，思维模式、学习方法等都还停留在高中。高中教育更多的是培养学生的应试能力，培养学生读题、解题的逻辑与能力，学生习惯于单纯地记住课本上的知识点以及将知识点应用于考试中；各科目之间区分明确，关联性较弱或不明显，从而导致学生习惯于“术业有专攻”。而大学教育则与高中教育有着极大的差别。专业课的主要任务是使学习者掌握所必需的学科理论、知识和专业技能并进一步掌握本专业的前沿科学技术和未来发展方向，以及培养解决实际问题的能力。例如热处理工艺中的正火、退火、淬火、回火，以及新型化学热处理、表面热处理等这些工艺不仅仅是理论知识，也是热处理行业人员所必须理解、掌握并应用于实际的工艺技能。此外，大学的教育不是“各自为政”而是“相辅相成”关联紧密。比如，热处理工艺只是材料加工中众多环节中的一环，一个工件形成的过程中是多种工艺环环相扣紧密联系，其中某一环节出现丁点错误影响都是巨大的，彼此之间是相互影响的。

学生了解了大学教育的特点，从一开始就要认真对待所学的专业知识，认识到它的重要性，跟上了老师讲课的步伐，以热情洋溢的学习状态参与课堂中，老师在讲授专业知识的同时又融入思政教育，学生更加容易接受，老师让学生知晓“课程思政”这一概念的存在，明白课程思政对自身发展起到的重要作用：思政教育对学生理想信念的树立，对学生在脱离学校走入社会，明确个人发展，拥有正确的价值观、人生观、职业观、世界观等，将个人发展与国家民族的发展相联系等。学生真正地重视思政教育，在老师教学过程中去当一个“捕捉手”，让老师想要为学生传达的内容恰好被学生捕捉住。

总而言之，将课程思政和热处理相融合，需要老师和学生的同向而行，共同努力。老师寻找适合的方法将课程思政与专业知识融合，做到你中有我，我中有你。学生重视思政的学习，将思政内容与自身相结合，自主地思索自身不足进而自我提升。从老师被动地给予到学生主动地接受，从老师单一努力到老师、同学同向而行，共同努力，老师的教书、育人两项任务方可事半功倍。

三 将课程思政与热处理工艺融合方法的探索

（一） 结构决定性能，基础决定高度

结构决定性能，热处理工艺是通过不同的加热温度和冷却方式改变金属的结构，进而达到具有不同的性能。热处理通常是由加热、保温和冷却三个过程组成，大多数是首先把钢加热到奥氏体状态，然后以适当的方式冷却以获得所期望的组织和性能。控制形核与长大过程，控制了奥氏体的形成速度，奥氏体的晶粒大小对后续珠光体、贝氏体、马氏体的组织、性能起到极其重要的作用。由此可引申到学生的学习生活中，庄子在《逍遥游》中说：“水之积也不厚，则其负大舟也无力；风之积也不厚，则其负大翼也无力”。基础决定高度，大学生在大学当中的学习可以类比“奥氏体转变”的进行，大学中的学生就好似正在进行形核与长大中的晶体，具有无限的可能，却也需要良好的基础，不论是在专业技能方面还是个人素养方面，良好的基础，适合自己正确的“热处理工艺”在向上攀爬时，才会有足够的驱动力。金属热处理工艺是机械制造业的关键工艺，通过不同的工艺来改变金属的结构从而获得不同性质的金属这对我国先进制造业的发展起到了重要作用。比如在航天飞船、长征系列运载火箭、北斗导航卫星、空间实验室、战略导弹和战争武器等许多高端领域中的许多关键产品进行的技术攻关都依托于热处理工艺的创新[8]。而这一切的创新却也基于基础的热处理工艺，基于基础的金属学与热处理知识。对于金属的过冷度、原子扩散、形核与长大、晶粒强化等基础金属学知识充分掌握，才会对具有不同成分、不同原始组织的金属在进行奥氏体转变时控制好影响因素，以便后续继续加工得到达到所需性能的金属材料。

（二） 借用历史，联系实际

热处理工艺中所涉及到的各种工艺的相关知识，专业术语晦涩难懂对学生的积极性有很大的打击，且热处理工艺纯理论的学习难免会让学生感到枯燥乏味。对此最简单的办法便是进行古代的热处理技术和现代的热处理技术的比较。王者荣耀此游戏中有一游戏英雄的名字为干将，老师可以以此为切入点，讲解干将这一名剑的锻造所涉及到的古代热处理技术，干将的背后还有一个古人以身殉剑的凄惨故事，而古人为何要以身殉剑，最后干将这样的名剑却为何消失于历史的长河中。这其中涉及到了许多的热处理的相关知识，这不仅可以让学生对于热处理技术有更为深刻的体会，让学生对热处理的相关知识与自己在课外所得拥有关联性，对知识的把握更为深刻，还可以让学生去进行思考与反思，尊重生命。

此外，博物馆作为反映人类历史的“百科全书”，对学生学习热处理专业知识是一个可以起到巨大作用的工具，鉴于当下疫情可以考虑将博物馆的线上虚拟展厅运用到课堂，在课堂上参观博物馆中文物的展览，区别与以往博物馆讲解员的讲解，通过专业课老师对文物的相关热处理工艺的讲解，学生对文物的探索，对于学生掌握热处理相关专业知识起到良好促进作用，此外通过博物馆的参观还可以激发学生的民族自豪感，拓展学生的眼界，培养创新精神。

（三） 培养绿色、节能、可持续发展意识

据统计，我国每年的热处理加工量约为5000 万吨，热处理消耗电能总量达200 亿KWh，天然气和液化气、淬火油加上其他工艺材料消耗，总计每年耗能约合超1000 万标准煤，排放二氧化碳超3000多万吨等[8]。此外，热处理生产过程包含加热、保温、冷却及热处理后的工件清理等多道工序，这些工序还会产生粉尘、噪声、电辐射等污染[9]，对环境和人类的身体健康造成极大的危害。

因此在进行热处理工艺教学中，一个教学重点便是强调绿色、节能、可持续发展的重要性，可以通过讲解实际的案例如先进的节能型燃气加热炉每吨能耗可降至27.9kg 标准煤[8]。此外通过技术与设备的创新与进步，如热处理行业的燃气加热热处理设备、振动时效热处理技术等对于热处理行业节能减排起到了很大的作用。即便许多新技术对环境问题的改善作出了许多的贡献，但热处理工艺需要做到完全的绿色还有很长远的道路，而这需要新时代的大学生不断地努力创新。绿色节能的热处理工艺是未来热处理行业一个发展的热点，因此培养学生绿色可持续发展的意识不仅仅只是在培养意识，还是在培养学生寻找创新的切入点，比如根据现如今新的技术的创新对于节能减排起到的作用、新的能源的运用对于热处理的工艺效率的提升，去引导学生思考：在热处理工艺中，前辈所找到的技术创新的方向进而思考学生自己在根据现有的知识中可以找到的达到节能减排目标的方向。在这个思考的过程中让学生将绿色、节能的意识不断地加深，顺便培养学生思考与反思的能力，提高学生的探知欲望，从被动转为主动进而去寻找、创新更多的绿色环保技术。

2020 年9 月中国正式向全球明确我国将于2030年实现碳达峰，2060 年实现碳中和，以及十四五规划中规划加快绿色低碳、绿色转型等，我国在不断地推进对于环境的保护，因而在教学中培养学生对于绿色发展的意识，不仅是为了热处理行业的人才的培养，也是让学生将绿色、节能、可持续发展的意识牢记于心，不论是在学习、生活还是未来的工作中都要方方面面做到绿色、节能，为实现“双碳”目标贡献自己的力量。

（四） 课外延伸，扩展眼界

在以往进行专业课的讲解中，更加注重讲解课本上的知识，要使热处理工艺和思想政治课同向而行的话，便不能局限于课本中的知识。在课程讲解时可以将现今有关热处理工艺最新的文献报道、科研成果、最新技术和新工艺及攻关过程为同学们进行简单地讲解，引出学生对热处理工艺的兴趣，提升学生对于难点攻关克难的信心。同时还能增强学生对于该行业的了解，拓宽学生的眼界和知识面。

虽然我国在热处理工艺技术上有了许多的突破，但还需认清目前存在的不足。相比于国外的热处理工艺技术，我国在一些领域还存在着一些短板。例如在航空航天领域，主要发展高强、高韧性和耐腐蚀性的铝合金材料以满足航空航天严苛的要求，不同的热处理方式在很大程度上影响着铝合金的综合性能。因此对于不同性能要求的铝合金，需要研发适宜的热处理技术。在我国，铝合金的热处理工艺仅有100 余种，距离国外的370 余种还有很大的距离，需要持续地研发，缩短铝合金基础热处理技术与发达国家的差距[10]。此外，热处理装备的设计与制造落后国际先进水平且严重依赖进口，热处理行业相关人才短缺问题严峻且热处理所产生的环境污染问题仍待解决。

这些不足阻碍着我国热处理行业的发展，而这些问题的解决正是当代大学生需要努力奋斗的目标。因此，授课中加强学生的危机感和责任感。让学生意识到这不再是简单的书本知识，而是我国热处理工艺未来的发展的重要一环，引导学生不断提升专业素养，使用掌握的知识，在热处理技术中攻坚克难，以新的技术、新的方法来突破国外的技术封锁。让学生意识到将个人的发展与国家和民族的命运结合起来，勇担时代重任。

四 结语

材料是人类赖以生存和发展的物质基础，材料与国民经济、国防建设和人民生活密切相关。大学生是国家发展的储备军，培养德才兼备的人才对国家的持续发展起到关键性作用。热处理作为材料类专业大学生所必须掌握的一个板块，将思政教育融入课程中，为中国特色社会主义建设道路上培养合格的建设者和接班人起到了重要作用。将课程思政和专业课相结合，让学生做到内化于心，外化于行，对学生个人在脱离学校进入社会拥有正确的、积极向上的世界观、价值观和人生观，善于发现问题、分析问题和解决问题，为热处理行业的创新发展贡献自己的力量，为国家的建设添砖加瓦。