热处理工艺及设备课程思政教学设计

王祎雪,杨燕平,唐丽娜

(1.上海工程技术大学 材料科学与工程学院,上海 201620; 2.上海航天设备制造总厂有限公司,上海 201100)

1 引言

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”,“要坚持把立德树人作为中心环节,把思想政治工作贯穿教育教学全过程,实现全程育人、全方位育人,努力开创我国高等教育事业发展新局面”,“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,不断提高工作能力和水平”[1]。教育部在《高等教育课程思想政治建设指导纲要》中指出[2],专业课是课程思想政治建设的重要载体,要对专业课的教学内容进行详细分析,结合不同课程的特点、思维方式和价值观,提炼出课程中个蕴含的思想政治元素,并将其有机地融入课程教学过程,从而实现“春风化雨,润物无声”的教育效果。教育部《高校思想整治工作质量提升工程实施纲要》指出:大力推动以课程思政为目标的教学改革,梳理专业课程蕴含的思政元素和育人功能,融入课堂教学各个环节,实现思政教育与知识传授的有机统一[3]。专业课程思政教学改革已是趋势,亦是明确了根本任务,如何进行课程建设既是工程实践问题也是科学问题。目前全国各高校围绕立德树人根本任务,在专业课思政建设方面进行了卓有成效的探索与实践[4-7]。

2 《热处理工艺及设备》课程思政建设必要性

热处理既是理论性极强的科学,也是操作性很强的技术。热处理可以赋予材料极限性能、给予高端装备基础零部件服役寿命,支撑我国新材料与高端装备制造。然而我国高端装备中关键基础零部件常年依赖进口,我国热处理技术水平与发达国家存在相当大的差距,根源在于核心热处理技术与创新型人才的匮乏[8]。

本专业自建校之初即为金属热加工专业,而后更名为热处理专业、金属材料工程,现为材料科学与工程。金属热处理与表面工程一直是传统方向与专业特色。依据本校高素质工程应用型人才的目标定位,专业着力培养金属材料热处理与表面工程技术人才,围绕金属材料成分、组织、工艺与性能,积极开展钢铁材料及有色金属材料的零部件冷热加工技术的教学与研究。

《热处理工艺及设备》专业课程是以热处理基本理论为基础,以金属材料的热处理工艺与设备为主要内容,面向材料科学与工程专业开设的专业选修课。课程内容基于热处理原理与固态相变理论,阐述钢的加热、退火、正火、淬火与回火等块体材料热处理、表面热处理与化学热处理等热处理工艺的原理与应用。并介绍常用热处理加热与冷却设备的工作原理与选用依据,培养学生根据服役条件合理选材,制订热处理工艺、选用合适热处理设备、进行有效的热处理质量鉴定的能力,同时介绍我国热处理的发展历程,现有的核心技术,使家国情怀、工匠精神、科学精神的培养与能力形成有机统一,满足国家战略发展新需求。

本校自建校起,经过四十余年的发展,专业已同知名热处理企业之间建立了九个产学研基地,在知识传授同时,培养学生实践能力,并紧随行业发展步伐,使理论与技术不断提高,但也形成了相对固化的教学模式与评价体系,逐渐无法满足课程目标的达成。首先,课程内容膨胀,课时捉襟见肘,完成课程内容压力逐渐增大;其次,学生学习模式多元化、个性化,对传统课堂授课的依赖程度逐渐降低;再次,专业课专注于对学生科学思维的培养与知识传授,很难将思政内容有机融入。因此进行教学创新与改革已势在必行。

工程教育与实践是培养创新型人才的重要手段,本门课程以OBE理念为导向,对照课程支撑的毕业要求的指标点、所占权重综合分析,结合教学效果对课程内容与教学文件进行重组与修订,并充分利用现代化教育手段与设备,改进了教学方法,初步完成了课程软硬件的建设。

3 《热处理工艺及设备》课程思政建设实践

针对上述问题,对《热处理工艺及设备》专业课课程思政进行深入探索,将立德树人与能力培养有机融合贯穿教学全过程。并针对问题,充分利用线上学习平台,提高学生学习的自主性与灵活性,锻炼学生自主学习能力,解决内容膨胀与课时不足的矛盾,进而更合理设计教学内容,建立知识点与思政元素之间的联系,促进思政内容与能力培养有机融合。

(1)为解决课程内容膨胀而学时不足,学生学习模式多样化的问题,进行教学内容重新规划,利用超星学习通创建线上教学资源,将部分知识点作为线上学生自主学习内容。课堂上以思维导图厘清知识点间的逻辑关系,侧重于知识点应用的讲解。深入挖掘思政元素,建立思政元素与知识点之间的联系。课程思政不是盐+水,是盐溶于水,浓则成说教,于学生难以共情;淡则寡淡无味,学生亦难共鸣。因此,针对每个知识点,从时事政治、热点问题、国家重大战略、名人事迹、历史上重大事故、前沿技术、学校发展历程和材料学科发展历程等角度,深入挖掘凝练课程思政案例。经过筛选,建立思政案例库,使课程思政合理、有效覆盖教学内容。例如,在绪论章节以科研前沿与时事热点讲明热处理是一门既古老又前沿的科学。热处理能够赋予材料极限性能,是新材料与新兴产业的基石,助力我国高端装备的飞速发展。我们上有“嫦娥”可去九天揽月,下有“蛟龙”可去五洋捉鳖,无一不是我国的核心竞争力的体现。又比如,介绍铁碳合金成分时讲到我国熟铁冶炼技术与“炒钢”技术相比于西方国家均早了1800年。在我们用超强的钢制兵器所向披靡的时候,同期的罗马帝国还在使用熟铁制兵器,战场上刺一次,用脚踩直一次(相比于钢,熟铁塑性好,质软),让学生充分了解铁和钢的区别以及我们的技术优势。此外我们更拥有超高的锻造工艺,通过碳火不断加热敲打,去除杂质,获得超高强韧的“百炼钢”。但是也发现当锻打超过一定次数时,钢的强度反而下降。引导学生从成分角度分析,锻打次数过多,钢中含碳量不断降低,钢就变成了熟铁,进而让学生理解“凡事适度,过犹不及”的道理。更可以引导学生深入思考,中国为全世界科技文化发展作出了巨大贡献,为什么在17世纪后中国的贡献由54%骤降到0.4%?为何近代工业革命没有首先诞生于我们这个拥有上下五千年的泱泱大国?从而理解社会制度对科技文化发展的重要性,体会中国特色社会主义制度的优越性。

(2)强化实践环节,提高课程“两性一度”。课程内容增设工程实践作业,学生分组进行,以解决实际工程项目为主线,查阅资料,合理选材,正确制定热处理工艺并能够进行热处理质量检测。各小组完成作业后,展示各自的设计思路、理论依据与成果。“项目式”的作业内容,给予学生更多学习自主的机会与学习积极性,更多个性化的学习形式,形成创新思维,并且在学习之后获得更高的成就感。充实的学习内容为备战国家级学科竞赛做好准备。学科竞赛是检验高校创新人才培养质量的重要标准之一,随着教育部将学科竞赛纳入实践教学与人才培养模式的改革,学科竞赛已成为高校人才培养的重要环节。通过组织参与各级别的学科竞赛,激发学生学习兴趣,调动学习积极性,培养创新思维、团队合作以及解决实际工程问题的能力,全力打造知识、能力、素质协调发展的创新型人才。近三年,基于课程内容,指导学生参加全国热处理创新创业大赛,全国大学生金相技能大赛,获得一、二、三等奖二十余项。参加学科竞赛既是学生的自我挑战,能力的认同,视野的开拓,成就的获得,于教师而言也是教学成果的检验。

(3)完善考核评价。为评价学生的学习成果,采用终结性评价与过程性评价结合的方式。三年授课中不断加强对工程实践能力的考核,占分逐年增加。新一轮授课学生的成绩构成:期末成绩占60%,平时成绩占40%。平时成绩中30%考核工程实践大作业的完成情况;10%考核阶段性知识掌握、线上课程完成度以及虚拟实验成绩。基础知识奠定了学生完成工程实践作业的理论基础;完成工程实践作业的过程是科研引导的创新能力培养;参加学科竞赛既是激励方式也是检验工程实践能力的试金石。全部的教学过程完成后,通过合理的评价,反馈教学,如此形成的闭环运行机制,保障培养目标的达成。

4 结语

全国高校以“课程思政”为抓手构建“三全育人”大思政格局,对材料科学与工程专业人才培养提出了更高的要求。本文以材料类专业课程《热处理工艺及设备》为例,针对如何将立德树人融入知识传授与能力培养进行了教学创新与实践。通过深入分析课程中教学与实践环节中存在的不足,重新梳理教学内容,创建线上教学平台,强化实践环节,合理进行教学设计,使课程思政合理覆盖教学内容,以适应培养具有家国情怀、基础扎实和技艺精湛的工程应用人才的需求。在授课的不同阶段,结合具体热处理工艺,建立起教学内容中的重点、难点与国家重大需求之间的联系,鼓励学生深入思考个人的发展与中华民族伟大复兴相结合,成为德才兼备的中国特色社会主义现代化建设的接班人。