新工科背景下“材料成形原理”课程思政的探索与实践

邵甄胰，喻红梅，魏燕红，刘海琼，林红英，王 静

(成都工业学院 材料与环境工程学院，成都 611730)

近年来，国家正在实施创新驱动发展战略，围绕“中国制造 2025”等重大发展战略培养应用型人才，以新技术、新业态、新产业、新模式为导向的“新工科”进入越来越多高校的建设视野，也是建设制造强国和创新型国家的重要前提[1]。高质量应用型本科的人才培养体系以思想政治教育为引领，旨在培养学科基础厚、实践能力强、综合素质高的工程复合型人才，以支撑具有中国特色的“新工科”人才培养内涵。

“新工科”人才培养体系以思想政治教育为引领，以课程思政为抓手，将专业课程教学目标和课程德育目标相结合，深入挖掘专业课程中的思政元素，将其自然融入专业基础课程的教学过程中，在专业课程的教学中融入价值塑造、能力培养、知识传授，贯穿“三位一体”育人理念，达成新工科背景下德育化人才、润物细无声的教学效果[2-3]。本研究以材料成型及控制工程专业基础课“材料成形原理”为例，探索此课程中的思政教育元素与课程设计思路，为培养高质量应用型专业科技人才提供支撑，以应对未来新技术和新产业的国际竞争与挑战。

1 “材料成形原理”课程教学与改革现状

“材料成形原理”是我校材料成型及控制工程专业专业基础课程，主要内容包括液态成形、金属塑性成形、连接成形、塑料成型等近代材料成形技术中共同的基本规律和理论基础；材料成形过程中缺陷形成机理及防止措施。通过本课程的学习，使学生掌握材料成形过程中的基本规律和基础理论；培养学生从本质上认识和分析材料成形过程中产生的实际问题并提出解决问题的途径的能力。该课程的专业性很强，课堂讲授要求原理清楚、概念明确、理论联系实际，所以采用单一的授课方式就显得枯燥无味。此外，一些数学公式涉及的参数较多，如果一味地灌输，就很难取得较好的效果。因此，课堂教学最好利用现代教学手段增加案例、图片、音频、视频及动画，有利于学生对知识的理解和掌握。由于课程容量有限，所以着重培养学生分析问题、解决问题的能力尤为重要，以便进一步培养学生的创新思维和创新能力。

1.1 注重课堂教学与课外活动的结合

“材料成形原理”课程与实际生产有着密切联系，也是本专业人才知识结构、能力结构的重要基石。我校“材料成形原理”的教学过程中，教师结合大纲要求，随着教学内容的开展逐步地、恰当地使用工程实例的教学图片、视频及三维模型等，将抽象的、不易理解的教学内容形象生动地进行演示讲解。有了形象的感性认识和初步的实践知识后再引入复杂的理论分析，使课程的学习难度大大降低。此外，教师还结合课程实际，开展了多种多样的教学改革活动，如学科竞赛等，极大地调动了学生的学习热情和学习兴趣。

1.2 课堂理论与现场实践的矛盾依然存在

在2020版大纲中“材料成形原理”的学时设置仅为40学时(包括实验4学时)，而实际“材料成形原理”讲授的内容包括铸造、焊接、塑性成形、塑料成型等模块的理论知识和实践知识，单靠老师课堂上的讲授难以满足目前材料成形原理新材料、新技术、新规范等的出现及应用对学生综合素质提出的新要求，很多学生在课堂学习过程中不能很好地融会贯通，难以把握知识要点，学习难免枯燥乏味；课程的学习资源相对松散，不够系统和集中，无法调动起学生的学习兴趣。

1.3 课程思政要点挖掘不够深入

在传统的专业基础课程教学模式中，大都存在重视专业知识技能，而忽视课程思政和优秀本土文化在专业课程中深层次的结合与渗透。“材料成形原理”课堂上的思政教育虽然在课程思政这一理念提出之前一直在进行，但讲授的内容很多是蜻蜓点水，不够系统，很多时候存在专业内容和思政教育两张皮的现象。课程思政的目标设置以及实现路径不够明确，课程思政的要点挖掘不够深入。亟需结合“材料成形原理”相关专业内容进行思政内容的深层次挖掘。

2 “材料成形原理”课程思政着力点探索

2.1 突出立德树人、培养创新意识

课程坚守“为党育人、为国育才”，积极引导学生坚持问题导向，遵循理论范畴上的中国原创和结构体系上的中国逻辑，发掘问题内涵原因并学会用创新思维提出解决方案。创新能力的培养是该课程教学的能力目标，为此，在教学主线中，贯穿理论课堂内外，充分挖掘实践教学资源，充分融入学科竞赛成果，将学科竞赛、专业教学及课程思政自然融入[4]。

2.1.1 以思政为引领的学科竞赛项目

为了培养学生的工匠精神、团队合作协作能力、自我荣誉与集体荣誉感，教学团队积极组织学生参加全国大学生金相大赛、全国大学生焊接创新大赛、中国大学生铸造工艺设计大赛、中国互联网大学生创新创业大赛、“挑战杯”中国大学生创业计划竞赛、四川省大学生材料设计大赛等材料类、材料加工类学科竞赛。通过学科竞赛过程的组织实施、实验方案设计、实验操作、数据分析整理、现场答辩、反思改进等多个环节，既巩固了所学的专业基础理论知识，又锻炼了学生综合知识的应用能力。将所学的基础理论知识用来解决竞赛项目中遇到的实际问题，在“思考—实践—表达”这一过程中综合能力得到了极大的提高，甚至学会了采用创新性思维来解决新问题，真正提高了学生运用理论知识联系工程实践的综合能力，同时使学生扩展思维、开拓视野。例如学生参加第十三届铸造工艺设计大赛过程中，需要设计正主轴箱铸造工艺，包括造型方法、选砂、熔炼、浇注系统设计、铸件清理、热处理等，每一个步骤都环环相扣，不仅需要对凝固成形基本知识有所了解，还需要熟练掌握CAD、UG、ProCAST等软件，最重要的是把这些知识整体性地理解和贯通，通过铸造工艺设计的全过程，学生真正把凝固成形原理、凝固工艺及凝固缺陷的控制升华到实际应用之中。

2.1.2 学科竞赛案例成果提炼思政元素

经过学生和教学团队的共同努力，学生在学科竞赛中取得了丰硕成果，获得多项省级、国家级竞赛项目奖励。学科竞赛中积累的素材与资源又反哺一线教学，既丰富了老师的教学资源库，又对学生起到了正面激励作用。部分学科竞赛作品见图1。

图1 学生学科竞赛作品-焊接结构设计示例

我校学子参加第四届全国大学生焊接创新大赛“Q345基高强复合板冲击韧性”获一等奖，“焊接结构设计”获二等奖。在焊接缺陷(裂纹、变形等)知识点教学过程中，融入学生参加学科竞赛的案例。以问题导入，情景导入，如果参加竞赛，遇到类似的问题，如何分析凝固裂纹、变形，以及控制在允许的范围内。课堂讨论热烈，学生结合所学的理论知识，提出了相应的解决方案。进一步引导学生，解决方案哪些措施是可行，哪些措施实施难度比较大。结合学生设计复杂空间焊接结构，为了保证装配精度，利用自制3D打印工装，解决定位和变形的问题。同时开展讨论，让学生积极参与解决实际工程问题。这种同龄人创新的模范，更具生动性，达到了学科竞赛、专业教学和课程思政“三位一体”协同育人的效果。

2.2 挖掘思政元素、坚定理想信念

课程通过材料成形相关的科学精神案例、大国工匠工程案例，融入家国情怀、文化自信与工匠精神，增强学生的道路自信、理论自信、制度自信、文化自信，坚定学生投身建设科学强国的信念。

2.2.1 弘扬科学精神，建设科学强国

液态金属的流动性及充型能力计算中提到铸造专家周尧和从事铸造的经历和成绩。课程教学中引入中国机械工程学会首届中国铸造终身成就奖周尧和的事迹，讲述中国科学家在推动铸造技术进步所做的贡献。周尧和在留苏期间，凭着超强的毅力勤奋学习，在完成理论课程学习之外，还利用假期到工厂进行实践实习。1957年，周尧和完成了学位论文“钢铸件的热裂研究”并通过答辩，圆满地结束了留学生涯。他婉拒了导师的挽留，毅然回国报效祖国，牵头建起了当时国内最先进的铸造实验室。周尧和长期从事凝固理论与凝固技术研究，揭示了铸件热裂产生机制，提出了造型材料退让性理论；发明了铸钢件保温冒口，开发了大型铸钢件凝固组织控制技术；揭示了薄壁铸件液态金属停止流动机理，发明了差压铸造新技术等，成为担任国际铸造学会主席的第一位中国人。他主持创建了凝固技术国家重点实验室，培养了一批卓越的铸造技术人才，对我国铸造技术的进步产生了深远影响。焊接熔池的凝固及控制的教学，结合大国工匠高凤林的案例，为了解决火箭发动机头部稳定装置的焊接，从焊接材料试制，严格控制铜合金焊接停止时间从0.10 s缩短到0.01 s，从控制熔池存在时间的角度，说明高凤林技术的高超。为“挖”走他，曾有企业送他2套北京房产，但他选择拒绝：“为国家做事的自豪感，金钱买不到！”结合具体知识点背后的人物故事，让思政内容更为生动。

2.2.2 秉持科学态度，遵循科学规律

在凝固缺陷讲授过程中，结合深圳某电厂燃气机叶片失效的案例进行启发式教学。该燃气轮机5号机组因燃气透平机组透平部分的热端振动突然增加，超过允许值保护而突然跳闸。现场检查发现，燃气透平的四片一级动叶片于叶身根部附近发生了横向断裂，经国内某权威机构进行失效分析发现，由国外某大公司生产的该叶片是高温合金铸造而成，在凝固过程中叶片某些部位出现了缩松。因缩松缺陷导致疲劳裂纹萌生，当疲劳断裂后叶片飞出，并引起其他相邻叶片相继断裂。后经过技术谈判，国外大公司为电厂进行了相应的赔偿，避免了损失。通过此案例，启发学生思考缩松产生的机理、防止措施等，同时也引申出遵循科学规律，学好专业知识，为企业、社会服务。

塑性成形理论应力、应变、本构关系、屈服准则等晦涩难懂，学生不好学，老师不好教。通过课程思政引入，让学生更容易接受。例如在讲授影响金属塑性的因素时，可从内因与外因的辩证关系角度，将其大致分为2种情况：一种是内在因素：金属材料(化学成分、晶体结构)；另一种是外在因素：变形条件(压力、变形速率等)。教师要引导学生运用辩证唯物主义的认识论认识事物的本质和客观规律，并指导实际生产。结合国产大飞机起落架300M钢主起外筒锻件锻造设备——8万t模锻液压机的研发背景，从金属塑性的影响因素分析研发大型模锻压力机的重要性[5]。

2.3 扎根中国大地、培养应用能力

材料成形过程中有很多实际问题，使学生切实了解我国当前和未来的问题，培养学生认识和解决实际问题的能力。讲解塑料成型章节时，分享身边校友企业宝利根精密模塑有限公司成功的案例，宝利根扎根东莞、南通、成都、遂宁等地，深耕汽车电子连接器、数据高速传输与存储模组、光电传感器零组件、健康医疗与智能穿戴的精密结构件的模具开发与产品制造，从模具结构设计及制造、自动化生产线等多维度保证模具的精度和质量，成功迈入高端制造的行列。如一个端子精密塑件，可能因为注塑压力而发生位移。为了解决难点，宝利根设计了端子压住定位机构，既避免了产品的外观缺陷，又保证了端子的位置精度。

课程中还蕴含了很多思政元素需要挖掘并进行案例设计，同时思政教育的教学方法和策略还需要进一步的探索和实践。

3 “材料成形原理”课程思政教育实践中的思考

3.1 专业课程中思政元素不在于多而在于精

专业课程中的课程思政元素是为了更好地为专业课程服务，重点是在让学生更好地理解、掌握专业基础知识的同时培养学生的家国情怀、工匠精神与创新思维，课程思政不是生搬硬套，不是越多越好。课程思政元素过多，会冲淡专业基础课程知识点的完整性与逻辑性，让学生混淆课程学习重点。因此，课程思政的融入要真正契合每章节知识要点，内容无缝衔接，做到润物细无声。对于“材料成形原理”课程而言，针对课程知识模块中涉及的主要知识点深入挖掘思政元素，引起学生对爱国精神、工匠精神、创新意识、民族荣誉感等某一方面或多方面的情感共鸣，从而加深学生对知识点的理解，并培养学生主动去学、去实践、去拓展的学习主观能动性。

3.2 引领学生做好职业规划

大学教育的目的不仅仅是灌输给学生各种知识，更重要的是帮助学生树立正确的人生观与价值观，激发学生的各种潜能。部分大学生离开了父母的管束，自我放纵且迷茫，对人生没有规划。本门课程的授课对象为大三学生，正面临人生的重要选择关口。老师在授课过程中，要实现价值引领与专业导师的作用，通过引入专业相关名人的优秀事迹与奋斗历程，激发学生实现自我价值的斗志。比如，对一部分学习上进的学生，思政教育要引领他们做好人生规划，树立明确的奋斗目标(考研、工作等)，并为实现这个目标而持续努力，引领学生的学术志向与就业规划，培养学生良好的科学素养与责任担当。而对一部分学习消极的学生，思政教育则要唤醒他们面对即将步入社会的现实，不抛弃不放弃，多关心、多给机会，晓之以情动之以理，督促他们改变学习状态，积极面对人生。

3.3 以身作则激励共勉

“师也者，教之以事而喻诸德者也。”[6]习近平总书记在同北京师范大学师生代表座谈时讲：“全国广大教师要做有理想信念，有道德情操，有扎实知识，有仁爱之心的好老师。”[7]教师应率先垂范、以身作则，引导和帮助学生把握好人生方向，激励学生共勉[8]。我校材料成型及控制工程专业，秉承模具专业60多年办学历史和优势，为模具行业培养了大批模具设计与制造行业的应用型工程技术人才，在模具行业具有较高的声誉。专业教学团队成员一贯秉持认真负责的职业态度，讲好每一堂课，潜心教书育人。每次毕业学生回母校看望老师们，总会带着自己设计制造的各类零配件等“特别的礼物”。老师们收到这些特殊的礼物之后，认真观察工艺特点，总结充实到教案当中、带到课堂上，或是陈列在学校的科技馆，以供师生学习使用。老师们用精心准备的每一堂课，激发学生向上向善、求真务实的精神，培养了一大批具有现代职业素养、适应地方社会经济发展和行业技术进步的优秀毕业生。这就是以身作则的课程思政元素。

4 结语

“材料成形原理”课程是材料成型及控制工程专业的基础核心课程，课程中所涉及的铸造、焊接、模具等成形方法，和我们的日常生活乃至国防军工息息相关，因此，在该课程中进行思政探索和实践具有可行性和重要的意义。从学科竞赛、案例教学、实践教学等多角度教学环节着手，实现思政价值引领和专业知识传授自然融合，从而为国家培养具有家国情怀、工匠精神、创新思维和责任担当的优秀“新工科”应用型人才。