找準切入點探索復合材料學課程思政教學設計

王 珂 余燈廣

（上海理工大學材料科學與工程學院 上海 200093）

習總書記在全國高校思想政治工作會議上，指出“要堅持把立德樹人作為中心環節，把思想政治工作貫穿教育教學全過程”。為了適應新時代高等教育全方位育人的使命，材料科學與工程學科的專業課程思政應該圍繞“知識目標”“能力目標”“素質目標”三位一體的課程目標，堅持以“知識傳授與價值引領”相結合的原則為基礎。讓學生不僅要掌握相關的專業知識，更要具有正確的科技創新價值觀，具備良好的職業操守、敬業精神、團結協作能力。目前，傳統材料類專業課程教學的普遍情況是，“理論”課程在教室和課堂上，“實驗”教學在實驗室，“實際應用”則常常是發生在大學畢業后的科研或其它社會工作中的事情。無論教學形式或是教學具體內容上，專業課程教學常常具有一定的過時、離散，內在聯系不足、不能與時俱進的情況。這樣專業教學不利于學生能力尤其是創新實踐能力的系統化培養，妨礙他們了解專業最前沿的狀態。

世界發達國家的高校很早就意識到創新實踐教育的重要性。美國自1947年哈佛大學開設第一門創業課程后，其高校創新創業教育體系日益成熟，表現出比較明顯的特征和導向，重點鼓勵跨學科和基于科技的創新教育，密切企業與大學之間的合作關系，集聚各類資源培養創新人才。伍斯特理工學院是美國歷史最為悠久的三大理工學院之一，其辦學理念認為高校應教會學生從事工程行業所需的創造性，必須要以項目為導向培養未來工程界的創新型人才。德國注重鼓勵大學生創新，其高校很早就開展了創新創業教育，在大學設立專門的創新創業機構，開設專門的創新創業課程，組織創新創意大賽，形成了創新創業教育的“德國模式”，催生出洪堡大學、慕尼黑大學、慕尼黑工業大學等一批創新創業型大學，引領經濟社會發展。

“復合材料學”是材料學科的一門專業重點課程。本課程的教學理念是使學生在了解復合材料的材料設計原理和性能控制因素的基礎上，形成根據實際使用需要設計復合材料的創新思維。該課程思政設計正是針對上述情況進行一定的課堂教學改革，在“復合材料學”專業課程中開展混合式、探究式的教學方式，融合先進技術與前沿研究于教學中，有機地將課堂理論、課程實踐和實際應用結合起來，以此為切入點不但能增進課堂互動效果、提高學生學習熱情，而且有利于培養學生從事工程科技領域工作的方法素質和實踐能力、樹立正確的科技創新價值、科學精神和工匠精神。

“復合材料學”課程思政教學設計在原有課程結構基礎上將課程分為五個教學模塊，包括原有的三個模塊：基礎概念模塊、結構特征與性能關系模塊、復合材料制備模塊，以及新增加的兩個模塊：案例分析模塊，理論綜合實踐模塊。每個模塊在重新設計時既遵循專業邏輯性的同時，又能與核心價值觀相結合，讓授課既專業實用又有生命力，通過專業課程思政使學生更加明確認識，從更高的高度看待專業課的學習，使其變被動學習為主動學習，即通過融合創新使學生的學習更全面，將會極大的提高學生的學習主動積極性，提高學習效果。下面詳細介紹一下五個新教學模塊：

1 基礎概念模塊

這個模塊的教學設計中，新加入了課程導入部分。通過對材料的演化歷史概述讓學生了解復合材料在整個材料體系中所處的位置。通過舉例傳統材料在一些領域的缺點，引入復合材料的發展，讓學生了解復合材料與傳統材料相比的主要優勢。通過復合材料發展過程、現狀與趨勢讓學生了解人們研究和推動復合材料發展的種種努力，通過介紹復合材料的各種應用之“最”，如復合材料已經應用到最先進的大飛機（A380、波音787等）、飛得最遠的航天器、最尖端的武器、最快的交通工具、最輕的自行車、最流行的體育用品等等讓學生打開眼界；同時要告訴學生，學習“復合材料”知識正當其時，選擇“復合材料”專業正逢其時，激發學生對“復合材料”課程的興趣，保持較高的學習積極性。

另外就是加強了復合材料主要應用領域介紹。隨著復合材料的發展和研究的深入，以及復合工藝、原材料生產的發展，復合材料越來越多地進入到國計民生的各個領域，如：航空航天、交通、建筑、電子信息、醫學、體育等，不斷出現令人耳目一新的產品，讓人感受到科技進步的魅力。在授課中，鼓勵同學們尋找和發現我國在該技術領域前人所做的一些嘗試和努力。我們國家有5000年的文明，應該是跟大自然打交道了很多年，很早就接觸了復合材料或者復合材料的思維，在復合材料制作方面也有很多有用的知識需要了解。比如，建筑中砌墻用到的稻草和泥土，就是一種形式的復合材料原料。現在國家正在大力在航空、航天領域創新，開發屬于我國民用的大飛機，如C919、C929，還有軍用的大飛機，如運20、運30等，這些先進系統上有各種復合材料，還有新概念汽車等等。并在課后給同學們一些重要提示，讓他們順著這些提示進行深入了解。

2 結構特征與性能關系模塊

這個模塊具有較強的理論性，特別是“復合材料力學性能與結構”部分，表現在抽象概念多、公式多、計算繁瑣。這部分課程對學生的數學功底、力學功底要求較高，對于學生來說，在知識的理解、消化上會存在一定的困難。一些學生看到這部分課程中較多數學推導和計算，就有一種發蒙的感覺，進而對這部分課程的學習產生畏難情緒。為了解決這部分課程難學、枯燥的問題，將啟發式教學方法引入到“復合材料力學與結構”課程的教學中，促成“以教為主”向“以學為主”的轉變，在課堂教學中增加一些師生、生生互動等，激發學生的興趣和學習主動性，從而加強學生對課程內容和知識體系的理解。例如由教師先給出前提條件或力學分析的模型，根據難易程度提出問題或設定目標，由學生嘗試分析、計算、推導、解答。即將起始條件和要達到的目標告訴學生，中間的探索過程由學生自己嘗試來完成。

3 復合材料制備模塊

這個板塊除了用最通俗易懂的語言，把復雜的復合材料成型工藝、設備和成型基本原理講清楚，同時通過對我國在復合材料領域突飛猛進的制備技術展示，進一步引發同學們對現實問題的思考，幫助學生深刻地理解和掌握復合材料制備工藝理論的內涵。更重要的要在課程中加入在實際應用中如何選擇成型工藝的思考環節。這個環節可以由教師，也可以由學生在各個思考環節上不斷地提出疑問，進行討論，最終得出正確的結論，促進學生對所學知識進行“意義建構”。除了得到正確的結論之外，教師還應該提醒學生體會在思維方法上得到的拓展，喚起同學們對專業知識探知的欲望。

4 案例分析模塊

這個新開設的模塊，將以一些復合材料的研究熱點和最新進展為案例,介紹復合材料的設計原理、結構分析與性能評價方式。例如授課中通過舉例航空航天領域所用樹脂基復合材料研制和制備過程中的典型事例，突出典型事例、典型人的創新精神和敬業精神。讓同學們領悟職業和愛崗敬業精神，在工作中應積極發揮主觀創新能動性。

5 理論綜合實踐模塊

這個新模塊加入了課程設計環節，設計內容主要針對現實生活中出現的材料工程問題，運用復合材料學原理、科學方法設計材料，制定實驗方法和生產方案，評估產品性能。設計題目由學生根據周圍觀察的產品/制品材料發現的問題提出想法，自己選擇。教學方式是讓學生自己組織材料，編排內容并上臺做報告，由其他同學進行質疑和討論，教師在臺下作點評并把握進度。學生上臺做演講是一個收集材料、分析、歸納、總結、獲得完整知識，并且還要將這些知識表達出來的過程。

在經過前面四個模塊的啟發式教學之后，學生已經逐漸地適應了自主學習，掌握了一定的思維方法和技巧。理論綜合實踐模塊的課程設計環節，雖然并不是在完全未知的領域里進行科學探索，但對學生而言是一個新的領域，同樣也具有探索未知的挑戰。在完成了這一求知過程后，學生會有一種表達的愿望，希望自己所采用的方法、經歷的過程和獲得的結果能夠得到他人的認可。而其他同學的疑問和討論，進一步加深了學生對知識的理解，拓寬了思維的廣度和深度。學生在設計中，可以進一步體會、消化、吸收課程內容，并加以整理完善。這種專題化課程設計教學模式貼近現實、關聯熱點問題，滿足學生的求知欲望，培養學生的創新能力；同時也喚起學生的學習興趣，能讓學生對于整個復合材料課程相關知識點進行融會貫通。

復合材料學課程設計在多個教學環節中采用多樣性的教學手段，主要包括：（1）情景導入法，通過對材料的演化歷史概述讓學生了解復合材料在整個材料體系中所處的位置，通過復合材料發展過程、現狀與趨勢讓學生了解人們研究和推動復合材料發展的種種努力，通過介紹復合材料的各種應用之“最”，讓學生打開眼界，激發學生對“復合材料”課程的興趣。（2）混合式教學方式，融合先進技術和前沿研究于教學中，有機地將課堂理論、課程實踐和實際應用結合起來。通過對我國在復合材料領域當前的技術展示，進一步引發同學們對現實問題的思考，幫助學生深刻地理解和掌握復合材料制備工藝理論的內涵，拓寬思政-專業課教學的深度和廣度。（3）啟發式教學，通過設定材料結構-性能-應用的情境、學生之間的協作、師生和生生之間的討論，促進學生對所學知識進行“意義建構”，促進學生不斷改善知識結構、提高思想認識和能力水平。