《材料化學概論》課程思政探索

（中國民航大學理學院 天津 300300）

1 《材料化學概況》課程思政改革的背景

習近平總書記在全國高校思想政治工作會議上強調(diào)指出：“要堅持把立德樹人作為中心環(huán)節(jié)，把思想政治工作貫穿教育教學全過程，實現(xiàn)全程育人、全方位育人，要用好課堂教學這個主渠道，其他各門課都要受到一段渠、種好責任田，使各類課程與思想政治課同向同行，形成協(xié)同效應”。

理工科專業(yè)的部分教師認為思政教育僅是思想政治課的任務，在課堂上只需最大程度把專業(yè)知識技能傳授給學生即可，從而導致學生進入到專業(yè)基礎課程學習階段后，思政教育可能會出現(xiàn)“斷層現(xiàn)象”。在專業(yè)基礎課程中融入合適的思政元素，將思政教育有效貫穿于教學過程，對培養(yǎng)德才兼?zhèn)涞男聲r代優(yōu)秀大學生具有重要的實踐意義。

新冠病毒疫情特殊時期，既是加強線上課程建設和深化課程教學改革的一次機遇，也是開展課程思政建設的重要契機，通過充分挖掘疫情期間的育人案例和中國特色社會主義的優(yōu)秀事跡，將思政教育元素有機融入到各學科專業(yè)課教學過程，讓學生銘記肩上的使命與責任，引導他們將所學知識服務于國家需求和民族振興，借以此為機上好一堂非常時期的育人課程。

2 《材料化學概況》課程思政改革的思路

《材料化學概論》作為材料化學專業(yè)的一門專業(yè)基礎課，涉及到各類現(xiàn)代前沿材料的結(jié)構(gòu)、性能、合成和應用等方面的化學科學問題，在本專業(yè)教學培養(yǎng)體系中起著承上啟下的作用。本課程致力于使學生能夠了解和掌握材料化學熱點研究領域的基礎知識，拓展其學術(shù)視野和知識面，加強材料、化學等方面的基本理論知識，增強分析解決問題的能力，培養(yǎng)創(chuàng)新思維能力，完善思想品格。

《材料化學概論》線上教學內(nèi)容飽滿充實，既有傳統(tǒng)的金屬材料和功能材料，也有石墨烯、超導材料等新興材料，同時包含材料的設計應用等領域，教學案例具有豐富性、科學性、前沿性的典型特征，其中可挖掘眾多優(yōu)秀的教學思政元素，蘊含著重要的科學知識價值和可貴的精神道德價值，可以起到承載和負擔思想政治的教育功能。在具體教學過程中，可采用“滲透式教學法”，既講清知識點的豐富內(nèi)涵又適度地外延關聯(lián)具體思政案列（如圖1所示），使知識與思政有機結(jié)合并產(chǎn)生整體效應，運用恰當?shù)脑拰W生的德智全面發(fā)展大有裨益。因此，《材料化學概論》進行線上課程思政改革具有諸多優(yōu)勢，具有切實的可行性。

3 線上課程思政教育改革實踐

新冠病毒疫情期間，為了做好防控和救治措施，醫(yī)療器械用品的需求量急劇提升，其中保障生產(chǎn)的關鍵環(huán)節(jié)是化工原材料的生產(chǎn)供應。以此為切入點，融合材料化學的教學知識點，對學生進行疫情相關知識介紹，增強學生對材料化學專業(yè)的重視性和認同感，促進同學學好專業(yè)知識，并樹立戰(zhàn)勝疫情的信心。

在講授第四章功能高分子材料時，針對教學知識點“醫(yī)用高分子材料”，融合疫情防護口罩的核心材料-聚丙烯熔噴布，重點強調(diào)其防護原理、材料選擇及生產(chǎn)工藝（如圖2左圖所示），讓同學們在掌握知識點的同時，了解佩戴口罩的重要性，增強防護知識。在第七章材料化學研究的突出問題的教學過程中，將“新冠病毒的檢測”融入到教學知識點“納米材料的應用”，解放軍軍事科學院軍事醫(yī)學研究院創(chuàng)新性采用逐層組裝法制備雙層量子點納米熒光材料（如圖2右圖所示），研制成功新型冠狀病毒(2019-nCoV)IgM/IgG抗體檢測試劑盒，具有檢測靈敏度高、特異性強的特點，已于通過國家藥品監(jiān)督管理局應急審批，獲得國家醫(yī)療器械注冊證書。借此案例激發(fā)同學學好專業(yè)本領的熱情，并樹立面對國家需求、學以致用的責任意識。

科學無國界，科學家有國界。建設科技強國，需要大力弘揚科學家愛國主義精神，而愛國主義恰恰正是科學家精神的根本所在和重要內(nèi)容。錢學森、鄧稼先等老一輩科學家在國家物質(zhì)基礎薄弱，科研條件匱乏的情況下，成功研究“兩彈一星”提升我國國防科技實力。新時代科學家楷模黃大年學成歸國后，勇攀科學科峰，創(chuàng)造多項“中國第一”，用生命詮釋了科學家的愛國主義情懷。在教學中通過知識點與科學家先進事跡結(jié)合，讓學生了解我國優(yōu)秀科學家如何獻身于國家事業(yè)，從優(yōu)秀科學家身上汲取愛國精神營養(yǎng)，厚植愛國主義情懷，并將強國志、報國行付諸于學習行動中，為將來的工作和生活打下堅定的愛國主義信念。

在第四章功能材料章節(jié)中的超導材料，講授知識點“高溫超導體材料的概念及分類”時，將高溫超導材料的劃分與榮獲2016年度國家最高科學技術(shù)獎趙忠賢院士的先進事跡有機結(jié)合。在上個世紀70年代，趙忠賢院士把國家命運與個人研究緊密結(jié)合在一起，在沒有設備、沒有經(jīng)費、沒有團隊的三重困難下，克服苦難，廢寢忘食，打破國外技術(shù)壟斷，取得了Ba-La-Cu-O系列材料中有70K的超導跡象這一重大發(fā)現(xiàn)（圖3所示）。1988年，研究團隊又率先獲得轉(zhuǎn)變溫度在120K的鉍系和鉈系氧化物超導體，此后，趙忠賢院士又提出高壓合成結(jié)合輕稀土替代的方案，很快將鐵基超導臨界溫度又提高到50K以上，保持著世界紀錄水平。中國科學家在鐵基超導體研究方面的貢獻贏得了國際學術(shù)界的高度贊譽，并被《科學》雜志列入“2008年十大科技進展”，國際研究同行稱趙忠賢為“中國北京的趙”。

圖3：“高溫超導體”教學課件

在第三章氧化物材料化學的磁性材料，涉及教學知識點“磁性材料的稀土組成元素”，在此引入徐光憲院士的先進事跡。1972年，世界上一些國家把稀土生產(chǎn)技術(shù)作為高度機密對中國實行戰(zhàn)略封鎖，為響應國家的原子能研究事業(yè)，提供高純稀土元素鐠和釹，徐光憲院士臨危受命、艱難攻關，在世界上首次實現(xiàn)“稀土元素串級萃取”，從理論到實踐，打破國際稀土壟斷，使我國實現(xiàn)了從稀土“資源大國”到“生產(chǎn)大國”的優(yōu)質(zhì)飛躍，大幅提升了我國稀土工業(yè)的國際競爭力（圖4所示）。由于在稀土領域的卓越貢獻，徐光憲院士榮獲2008年國家最高科學技術(shù)獎，并被譽為“中國稀土之父”。

通過結(jié)合老一輩科學家的研究方向和先進事跡，可以讓學生在了解掌握課堂教學知識點的同時，深刻感受圍繞國家需求、潛心科研的深厚愛國主義情懷。

圖4：“稀土元素--磁性材料的重要添加物”教學課件

建國以來，我國眾多的科研工作者瞄準國家重大需求和國際前沿熱點領域，秉承著艱苦奮斗的優(yōu)良傳統(tǒng)，發(fā)揚篳路藍縷的創(chuàng)新精神，在化學和材料領域取得了一系列在國際上具有重大影響力的研究進展，比如人工合成結(jié)晶牛胰島素、高溫超導材料、納米科技創(chuàng)新等，使我國快速邁入世界科技強國之列。在課程教學中，將前沿科學進展與相關知識點進行融會貫通，以此為思政教育的優(yōu)良載體，增強學生對中國特色社會主義道路的“四個自信”，激發(fā)為中華民族偉大復興的宏遠目標。

在第二章單質(zhì)材料化學的碳材料如何制備與應用，講授“碳材料的高溫溶劑熱合成方法”知識點時，介紹中國科學技術(shù)大學錢逸泰院士通過簡易的制備方法，以廉價的四氯化碳為碳源，利用金屬鈉還原，在700℃下在高壓釜中成功合成了具有重要價值的金剛石碳材料。文章于1998年發(fā)表于世界頂級期刊《Science》雜志（圖5所示），并被美國化學會旗下的化學與工程新聞評價為“稻草變黃金”，讓中國在該研究領域處于世界領先地位。

圖5：“金剛石的催化熱解合成”教學課件

在第四章功能材料-仿生材料課堂教學過程中，引入中國科學院江雷院士在1999年赴日深造毅然回國，在國際上率先提出“二元協(xié)同納米界面材料”的設計理念（圖6所示），在仿生材料研究領域引領世界，并圍繞國家發(fā)展戰(zhàn)略布局，將一系列仿生材料包括超雙親自清潔玻璃、油水分離設備等，在國內(nèi)成功實現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化，給我國社會生產(chǎn)生活帶來了長足的進步。

圖6：“二元協(xié)同納米界面仿生材料”教學課件

生態(tài)文明建設是關系中華民族永續(xù)發(fā)展的根本大計。習近平生態(tài)文明思想強調(diào)指出，要重點著力在解決突出環(huán)境問題上下功夫，包括大氣、水、土壤、農(nóng)村環(huán)境污染等問題。提升大學生的生態(tài)文明理念，可以通過融入高等學校課程的滲透性教學思政教育，將生態(tài)文明理念通過各種教學途徑滲透到大學生的學習活動和具體生活中，潛移默化地提高大學生生態(tài)文明理念。

在第四章功能材料章節(jié)的環(huán)境功能材料，講授知識點“環(huán)境功能材料的分類與用途”，融合習近平生態(tài)文明思想（圖七左圖所示），針對當今環(huán)境常見的水污染、土壤污染、大氣污染和固廢污染，可以利用具有特定功能的典型材料進行環(huán)境治理，改善生態(tài)文明。例如，利用具有多級孔道結(jié)構(gòu)的高比表面積改性活性炭和分子篩，可以在城市供水處理、煙氣脫硫脫氮和空氣凈化處理等方面，得到廣泛的應用；通過光催化材料TiO2在太陽光的照射下，能夠大量產(chǎn)生具有強氧化性的物質(zhì)，遍可以有效氧化降解和凈化處理的方式，將土壤中的各種污染物清除，達到修復土壤的目的（圖7右圖所示）。

在教學過程中，讓同學們針對各類環(huán)境污染問題，查閱相關文獻資料，撰寫調(diào)研報告，根據(jù)污染消除原理，設計新型環(huán)境功能材料，并提出合成方案和應用范圍，以小組的形式進行課堂管理，課下教師可以針對報告進行點評。通過課上思政教育與課后調(diào)研，使同學深刻理解生態(tài)文明建設的重要性和必要性，激發(fā)學生利用所學知識參與生態(tài)文明建設的積極性和主動性。

隨著“大國工匠”的故事不斷出現(xiàn)在我們的視野中，國人或許可以再一次回到敬畏呼喚追求“工匠精神”的時代。民航業(yè)也可以借此時機，培養(yǎng)出屬于民航業(yè)自己的“工匠精神”?！肮そ尘瘛币矔屆窈綐I(yè)在逐漸競爭激烈的航空市場上，有一個屬于中國驕傲的品牌和口碑。通過在《材料化學概論》的教學中融入工匠精神思政教育，將民航材料研究領域的工匠精神貫穿于其中，講授民航業(yè)特有的工匠精神形成的歷史過程、具體內(nèi)涵、代表人物、經(jīng)典案例等，讓學生感受自己民航專業(yè)的魅力，使學生更加專注于專業(yè)知識學習和工匠精神的培養(yǎng)。

在第六章航空材料化學章節(jié)，講授“復合材料的加工及成型”知識點時，介紹中航工業(yè)西安飛機工業(yè)有限責任公司（與材料化學專業(yè)簽署實習基地協(xié)議，同學在大三上學期進行為期兩周的實踐）復材成型崗位工作的蘆彬工程師（圖8所示）。本著精益求精、服務民航的工匠精神，蘆彬工程師不斷在航空復合材料的零件技術(shù)質(zhì)量問題進行攻堅挑戰(zhàn)，數(shù)十年如一日，練就出一身精湛的技藝，多次創(chuàng)新性解決現(xiàn)場難題，波音公司復合材料專家也由衷稱贊他有一雙“神奇之手”。蘆彬工程師用自己的不懈努力和刻苦鉆研，完美的詮釋了民航“工匠精神”。

圖7：（左圖）習近平生態(tài)文明思想；（右圖）環(huán)境功能材料教學課件

圖8：復合材料的加工及成型教學課件

4 線上課程思政改革初步成效

線上課程思政教育對于學生的影響，既有學習方面的成效，也有思想方面的提升，既有短期的作用，也有長效的作用?！恫牧匣瘜W概論》線上課程引入不同形式及案例的思政教育，雖然不能以具體分數(shù)和成績等量化指標進行成效的衡量，課程組教師針對具體一些案例，以及與知識點的融合方式，經(jīng)常組織進行不定期的討論交流會，通過對學生精神面貌、學習態(tài)度、積極主動性和專業(yè)認同感等方面觀察，并進行課下師生座談，學生在思想方面發(fā)生了一些向好的改變。本課程的思政教育探索取得了初步的成效，并將長期堅持改進，為學生成長和專業(yè)發(fā)展提供良好的保障和堅實的基礎。