《材料科学新进展》课程思政案例设计*

刘旭坡，吴呈珂，陈 野，刘 洋，高书燕

(河南师范大学材料科学与工程学院，河南 新乡 453007)

2020年5月教育部印发的《高等学校课程思政建设指导纲要》指出：建设高水平人才培养体系，必须将思想政治工作体系贯通其中，必须抓好课程思政建设，解决好专业教育和思政教育“两张皮”问题[1]。2020年9月教育部、国家发展改革委、财政部发布的《关于加快新时代研究生教育改革发展的意见》提出：完善思想政治教育体系，提升研究生思想政治教育水平[2]。上述政策文件指出了课程思政建设的重要性和迫切性，全面推进课程思政建设不仅能够显著提高课堂教学质量，而且在潜移默化中帮助学生塑造正确的世界观、人生观、价值观，有助于全面提高研究生培养质量[3-4]。

当前，我国研究生课程思政建设取得了重大发展，但仍存在专业知识与思政元素“两张皮”的问题，直接影响了课程思政教学质量[5]。我们教学团队针对该问题进行了积极思考和探索，在《材料科学新进展》讲授中全面开展了课程思政建设，结合材料科学与工程专业的鲜明工科特色，将材料科学发展中的先进人物、经典故事、最新前沿等融入到专业知识讲授中，构建了丰富、贴合实际、实时更新的思政案例库，实现了专业知识与思政元素的有机融合，推动了本课程的课程思政建设，取得了良好的教学效果。

1 课程体系构建

1.1 课程内容简介

《材料科学新进展》是我校材料科学与工程专业学术学位、专业学位硕士研究生的必修课程，该课程在硕士一年级上学期开展，课程目标是开拓学生的学术视野，使学生对材料研究前沿领域具有初步理解。本课程紧扣国家高新技术发展战略和河南省地方经济建设对本专业人才的需求，在研究材料制备和设计的新理论、新方法的同时，注重学生家国情怀、德育培养，为社会主义现代化建设培养研究型、创新型人才。目前，依据材料学发展的最新成果，课程设有“合金材料”“纳米世界”“光学材料”“燃料电池关键材料”“陶瓷基复合材料”“石墨烯”“3D打印和增材制造”“基于摩擦纳米发电机的自驱动电化学系统”等前沿内容。通过本课程的学习，不仅可以塑造学生的爱国主义情怀，又能培养学生务实求真、解决群众关切痛点问题的责任感和使命感，更能激励学生在国家重大突发事件中勇担社会责任，攻坚克难。将各种新材料、新工艺、新技术和新理论充分融入到教学中，挖掘所蕴含的家国情怀、辩证唯物主义思想、社会主义核心价值观、大国工匠精神和创新创业精神，坚持立德树人，坚持科学的教育发展观与人才培养观。

1.2 课程思政特色分析

课程思政把“立德树人”作为教育的根本任务，将思想观念、政治观点、道德规范等思想政治教育潜移默化地融入到专业知识教学中，实现专业课与思想政治理论课同向同行[6]。本课程在课程思政建设方面的特色可以归纳为以下三点：(1)结合材料领域研究前沿，培养学生精益求精的大国工匠精神，激发学生的爱国主义与科技报国情怀；(2)引导学生关注与解决现实问题，反哺国家和社会；(3)通过材料科学研究的典型故事，培养研究生的创新热情。上述特点赋予了《材料科学新进展》课程丰富的课程思政元素，所以在该课程教学过程中进行课程思政教学实践案例设计，可以实现材料科学与工程专业研究生的知识传授、价值塑造和能力培养的多元统一。

2 课程思政教学实践案例设计

2.1 爱国主义与科技报国情怀

近几年，美国对我国实施蛮横、苛刻的贸易战，封杀华为、中兴、烽火和哈尔滨工程大学等企业高校，凸显了自主解决“卡脖子”技术的重要性和迫切性。我国当前面临的35项“卡脖子”技术中，有多项技术与材料科学紧密相关，比如芯片、光刻胶、燃料电池关键材料、锂电池隔膜、高强度不锈钢、高端电容电阻、ITO靶材等[7]。通过将“卡脖子”材料问题引入课程教学中，使学生了解我国材料科技发展现状，使学生意识到“科学虽没有国界，但科学家却有自己的祖国”，激发学生科技报国的家国情怀和使命担当，勇攀科技高峰。许多材料科学领域前辈用亲身经历诠释了科技报国的理想信念。

《材料科学新进展》课程涉及“合金材料”的教学内容，在讲好合金材料的概念、特性和应用的基础上，为了进一步激发学生的学习兴趣，我们通过讲述师昌绪先生的人生经历来鼓舞学生。师先生是我国高温合金研究先驱，在新中国成立初期，美国司法部严禁理工科中国留学生离美回国，师先生克服美国的种种阻挠，毅然回国为新中国的建设贡献力量，为我国高温合金发展做出了卓越贡献[8]。他常说：“人生在世，要对人类有所贡献。作为一个中国人，就要对中国做贡献，这是人生的第一要义。”师先生的爱国主义与科技报国情怀值得我们材料人认真学习。我们采用课堂讨论的方式，引导学生深入理解师先生的高尚品质，在学好专业知识、接受思政教育的同时，锻炼学生的逻辑思维和语言表达能力。当讲述“光学材料”内容时，我们向学生介绍我国光学晶体材料的研究先驱陈创天院士，陈院士课题组首次合成了氟代硼铍酸钾晶体(KBBF晶体)，奠定了我国现代高能激光的研究基础。KBBF晶体的发明与应用是我国具有自主知识产权、国际领先水平的核心技术之一，特别是在光电子能谱仪上的应用。正是因为有陈创天院士的科技报国情怀，我国的激光晶体技术才能领先美国[9]。陈创天院士默默献身于祖国、献身于科研事业，是我们国家的骄傲，更是当代大学生的楷模。在教学过程中，我们采用“教师引导、学生主体”的方式，讨论学习我国材料领域先驱的高尚品质，加深研究生对爱国主义与科技报国情怀的理解，并把这种精神转化为刻苦学习、奋斗拼搏的动力。通过上述课程思政案例的应用，帮助学生树立了远大理想抱负，激发了自主学习热情，学生能够更加积极投入本课程的学习过程。

2.2 关注与解决现实问题

材料科学在生产生活中具有广泛应用，材料进步是人类社会发展历程的重要标志，从旧石器时代到信息时代，人类文明的进步离不开作为物质基础的材料[10]。材料科学在航空航天、环境、能源、生物、医疗等领域都有应用，通过加强与高新材料企业的合作关系，引导学生思考企业生产中面临的关键技术难题，有助于培养研究生攻坚克难的信念。

《材料科学新进展》课程涉及“燃料电池关键材料”的教学内容，我国的燃料电池技术研究晚于西方国家，作为我国燃料电池技术的奠基者和开拓者之一，衣宝廉院士经过近十年的不断探索制造出我国首台自主设计的碱性燃料电池。衣院士坚定不移始终投身于我国燃料电池事业，为发展航天碱性燃料电池系统、拓宽燃料电池技术应用领域、解决质子交换膜燃料电池技术等做出了卓越贡献，并成立了我国第一家燃料电池产业化股份制企业—新源动力，研制了北京奥运会用燃料电池示范汽车，为我国燃料电池技术的发展做出了巨大贡献[11]。在课程讲授过程中，我们将燃料电池的基础理论与名人典故、实际应用案例结合起来，增强课程内容的新颖性和趣味性，引导学生关注我国的燃料电池发展现状及存在的科技瓶颈，帮助学生培养解决实际问题的勇气和信念。在讲述“陶瓷基复合材料”时，我们通过讲述张立同先生的先进事迹来引导学生关注现实问题。张先生是我国国防科技工业领域的女院士，几十年来从事航空航天高温材料技术及其应用研究，她和她的团队用8年时间完成了法国人20年的攻关历程，使我们国家成为继美国和法国之后具有SiC陶瓷基复合材料制备技术的国家，突破了发达国家对我国的核心技术和设备封锁，解决了国家面临的一系列重大关键技术[12]。张院士关注与解决我国面临的关键技术难题，以勇于探索的精神在材料科学领域创造了令人瞩目的业绩，这些可贵的精神易于引起学生的共鸣，从而激发学生的学习兴趣。在讲述“锂电池材料”时，我们讲述“锂电池之父”约翰·古迪纳夫的经典事迹，古迪纳夫是公认的现代电池化学领域的奠基人，荣获2019年诺贝尔化学奖。1970年，锂电池存在严重安全隐患，限制了它的应用发展。古迪纳夫教授采用钴酸锂替换锂金属作为锂电池的正极材料，极大改善了锂电池的枝晶问题，促进了锂电池的商业化应用。但钴酸锂存在层状结构容易崩塌的问题，1997年古迪纳夫又发明了磷酸铁锂正极材料，对低成本、稳定性要求高的电池发展具有重大推动作用[13]。古迪纳夫教授关注现实技术问题，孜孜不倦，奋斗不已，提出了先进而巧妙的解决方案，对人类科学技术的发展具有重要意义。通过将这些思政案例融入到教学过程中，实现了理论与实践的有效结合，显著提升了研究生关注实际问题、解决实际问题的品质，对学生的综合素质发展具有重要意义。

2.3 培养创新精神

以新材料为物质基础，新技术、新产品与新工艺的重要突破促进了当代材料科学技术的飞速发展。作为引领时代发展前沿的材料科学与工程专业，应结合材料领域的经典创新案例，引导学生开展课堂讨论，深入思考，提高学生创新意识，培养学生创新实践精神。

《材料科学新进展》课程涉及“催化剂”的教学内容，在讲述好催化剂的研究现状的同时，我们向学生介绍催化领域的研究热点“单原子催化剂”。2011年大连化物所张涛院士团队首次获得了单原子催化剂的实用化构筑，并与美国亚利桑那大学刘景月教授、清华大学李隽教授合作，在国际上创新性提出了“单原子催化”的研究概念[14]。该观点一经提出就受到催化领域研究者的普遍认可与广泛关注，现已成为催化领域的研究热门，这个概念的提出与这几位教授的潜心研究与创新精神是密不可分的。我们通过介绍张院士团队制备的铂单原子催化剂实例，引导学生思考“单原子催化”领域存在的优势与不足，积极讨论解决策略，培养学生的勇于创新精神。在讲述“石墨烯”课程内容时，我们向学生介绍石墨烯的发现历程，引导学生开展创新性思考。2004年英国曼彻斯特大学的安德烈·海姆和康斯坦丁·诺沃肖洛夫发现，可以采用一种简单方法制备石墨薄片。首先从石墨块中剥离出石墨片，然后将薄片的两面粘在一种特殊胶带上，撕开胶带，就能把石墨片一分为二；重复上述操作，薄片就会变得越来越薄，最后得到由一层碳原子构成的薄片，即为石墨烯。石墨烯自发现以来，迅速成为材料科学领域的研究热门，两位科学家因为石墨烯的发现而获得2010年诺贝尔物理学奖[15]。单层石墨烯新材料的意外获得，与两位科学家敏锐的观察力、深入的潜心研究以及可贵的创新精神密不可分。在课堂教学中引导学生思考“哪些材料制备方法可以制备石墨烯”“石墨烯存在哪些特殊物理特性”等问题，促使学生开展创新性思考，并采用小组讨论方式使学生交流思考结果，培养学生的创新精神。将材料领域的典型事迹融入课程教学中，实现润物无声、贴近实际的课程思政教学，培养研究生的创新精神，显著提升了本课程教学效果。

3 结 语

研究生教育肩负着高层次人才培养的重要使命，是国家发展、社会进步的重要基石。课程思政的本质是立德树人，将积极向上的思想观念巧妙融入到《材料科学新进展》课程教学中，潜移默化帮助研究生树立正确的价值观与远大的报国理想，培养研究生的自主学习、终身学习理念，激发学生攻坚克难的信念。国家杰出青年、天津理工大学丁轶教授评价该课程理论与国家实际需求相结合，明确了学生的研究方向，激发了学生勇于实践、不断探索、执着追求的精神。校2019级研究生杨天芳同学评价通过该课程学习了新材料在疫情期间如何发挥有效的保护作用，树立了材料技术为国为民的思想理念，激发了科技报国的家国情怀和使命担当，培养了研究生关注与解决现实问题的品质以及创新精神。教学团队将紧追材料科学发展前沿，深入挖掘《材料科学新进展》课程中蕴含的思政元素，继续丰富和完善本课程的思政案例库，为其他同类课程的课程思政改革提供了新思路。教学团队以高度的责任感和使命感做好研究生教育工作，为党和国家事业发展培养合格的、德才兼备的高层次人才。