環境與能源材料課程的課程思政實現

李松 秦高梧

摘? 要：課程思政將思想政治與價值觀教育融入專業課程教學，回歸了教育立德樹人的初心。文章介紹對環境與能源材料課程通過頂層設計重構課程教學內容，挖掘課程中的思政教育資源，平衡知識目標、能力素質目標及價值觀目標，實現“立德”與“樹人”的有機統一。通過促成思考、開放討論的方式培養學生的批判精神、創新素質和終身學習意識。以結果導向模式實現知識與價值融合的課程育人，有力支撐“新工科”建設中的人才培養目標，為工科教育中的課程思政建設提供了一個樣本。

關鍵詞：課程思政;材料專業;課程設計;教學實施

中圖分類號：G641? ? ? ?文獻標志碼：A? ? ? ? ? 文章編號：2096-000X（2021）26-0177-04

Abstract： The curriculum ideology and politics line up with the original aspiration of education that is fostered and nurtured by integrating ideological， political， and value education into the major courses. In this paper， to interfuse the? fostering and nurturing seamlessly is exemplified in the course of Environment and Energy Materials course by the syllabus? reconstruction. Such a reform promotes a balanced development in theoretical knowledge， professional skills， and outlook on values. During the teaching-learning process， critical spirits， creative mind， and awareness of lifelong learning of the engaged students would be shaped by open discussions and independent thinking. In addition， the outcomes-based modelis utilized to improve the quality of the course structure. It is believed that the reform supports the goals set in the direction of "new engineering and technical disciplines" and provides an example for curriculum ideology and politics.

Keywords： ideological and political education in all courses; materials program; curriculum design; teaching practice

課程思政將教書與育人融為一體，目的是在知識傳授和能力培養的同時開展理論傳播、思想引領、價值引導、精神塑造和情感激發[1]，幫助學生養成正確的價值觀、塑造健全的人格，而這正是教育工作的本質。因此，在專業課程中融入思政教育是新時代高等教育回歸“立德樹人”的初心之舉。環境與能源材料課程是材料科學與工程專業重要的專業方向課，我們根據課程特點實施了課程思政教學，堅持學生中心、產出導向、持續改進，不斷提升學生的課程學習體驗，力求讓學生在思想和專業知識上都有所收獲。

一、課程簡介與思政教育實施必要性

作為當代中國和整個人類發展所面臨的重大問題，“環境、能源”在兩個層面上與材料科學發生交叉。狹義上，環境與能源材料指在環境或能源領域發揮相應功能的材料，如修復被污染環境所使用的吸附材料、降解污染物的催化劑材料及能源轉換中的太陽能電池材料、熱電材料等。由于新材料研發在為解決環境能源問題中發揮著關鍵作用，這類材料已成為當前多學科交叉領域中的熱點研究方向。從廣義角度，環境與能源材料包含所有材料及其相關過程的環境和能源屬性。以基礎材料鋼鐵為例，須考慮從礦石開采、冶煉、加工、使用到回收再生循環整個生命周期內各個環節上的環境資源效率和能源效率。相應的，以節約資源和能源、減少排放、易于循環為出發點的制造過程綠色化已經成為鋼鐵工業創新發展的重點[2]。

材料科學與工程專業重點培養材料及交叉高技術領域的一線工程技術人才。傳統上，人們對材料科學與工程學科的認知是研究材料的組分與結構、合成制備、性質與使役性能、測試與表征四個基本要素及其相互關系。這些以科學和工程原理為主的相應內容構成了專業教學的重點內容。隨著社會進步對工程師要求的提高，在本科教育階段就應該讓未來的材料工程師理解工程決策還受制于環境、法規等非技術因素，從而有助于其獲得從公共政策、社會價值的角度進行工程技術決策的能力。為此，《華盛頓協議》和《工程教育認證標準》規定培養的學生要了解工程解決方案對環境和社會背景的影響[3]，畢業要求中“工程與社會”“環境和可持續發展”兩個一級條目均與此相關[4]。

為有力支撐上述培養目標，東北大學開設了以材料科學與工程專業為主、面向廣泛理工科專業的環境與能源材料課程，主要從可持續發展角度講授材料制備過程、用途、能耗和其環境負荷之間的關系，同時介紹監測和修復環境、發展及建立各類能源系統所需要的關鍵材料。教學內容包括基礎理論、應用研究和評價系統。目標是使學生了解環境與能源材料的發展概況，掌握典型環境與能源材料的制備、技術特點。更為關鍵的是，課程培養學生建立材料全生命周期的設計理念和可持續發展思想，在從事新材料研發或材料工藝設計時能夠關注材料對環境的影響并注意節能減排技術的應用。使培養的未來工程技術人員不僅具備專業知識，還要有強烈的社會責任感、人文關懷意識和奮進精神。

該課程科技與人文兼具的特點決定了其中蘊含大量的思想政治教育元素。有必要對其進行系統梳理和提煉，進而通過合理有效的課程設計將其融入到專業知識教育中，有利于更好地實現價值引領與知識傳授并行，并提升教師的專業、政治素養，滿足“雙一流”建設對培養高素質人才的要求。

二、課程中思政內涵與元素分析

實現專業課程與思想政治教育有機融合的基礎在于將挖掘課程中的思想政治教育元素作為契合點，以無縫對接和有機互融的方式建立內成性契合關系[5]，釋放課程的思政教育功能。環境與能源材料課程具有科技與人文兼備的特點，蘊含了大量的思想政治教育元素。在正常的教學環節中實現思政教育，避免“插入段子”式的生搬硬套，使學生自然地認為思政教育內容是課程體系的一部分，實現了價值引領與知識傳授并行。綜合而論，該門課程的思政教育內涵主要體現在如圖1所示的六個方面。

（一）以史為鑒，謀定未來，塑造課程思政的靈魂

在人類社會的發展過程中，材料發展水平始終是社會文明和時代進步的標志。以唯物史觀分析能源和材料在文明發展中的作用。第一次和第二次工業革命表面上看是能源結構更替推動了工業體系生產組織方式的變革，實際上材料的進步發揮了更為基礎的作用。第二次工業革命時期英國是全球鋼鐵工業中心便是一個有力的證明。當下，以能源潔凈化和互聯網化為核心特征的新能源結構正在推動新的工業革命[6]，融合納米技術的新材料研發在這一進程中扮演關鍵的角色。結合歷史演變講授未來能源結構中的關鍵材料有助于青年學生理解自身所處的偉大時代浪潮，并激勵他們思考自己的人生定位。

（二）課程內容涵蓋了豐富的工程倫理問題

當代工程教育所培養的人才不僅要有深厚的專業積淀，還要對工程的生態環境、公眾健康等社會影響有足夠認識，尤其是要具備依照倫理標準對專業工作進行道德價值判斷的能力。作為未來的材料工程師，在進行材料選擇或工藝方案設定的時候，有大量的機會面臨忠誠于股東或是社會公眾利益的道德困境，只有遵循相關的倫理標準才能做出正確選擇。沒有正確的倫理指導，教育只不過是技能訓練的低級工具，培養出來的人只能是“精致的利己主義者”。而工程倫理教育正是工科教育解決“培養什么人”“為誰培養人”等教育根本問題的有效途徑之一。《中國工程教育認證通用標準》有12條畢業要求指標點，多處與此相關，如要求學生關注工程與社會的關系，在設計/開發解決方案時考慮社會、健康、安全、法律、文化及環境等因素，并能理解和評價專業工程實踐對上述內容及社會可持續發展的影響[4]。課程中設置了材料環境協調性的單獨章節，重點學習材料從制備、服役到循環全生命周期內的能量消耗與環境影響。

（三）課程中涉及的專業知識與社會主義核心價值觀有眾多契合之處，適合作為課程思政教育的切入點，實現潤物細無聲的價值觀自然滲透

首先，在介紹材料制造和使役周期內對環境影響時，將其置于“文明”建設、特別是生態文明建設的時代背景下，強調人類命運共同體與自然的“和諧”共生，把科學發展觀與材料的制造、服役、循環全生命周期結合起來。歷史上的材料進步主要由性能進步和成本降低驅動。在生態文明建設重要性凸顯的當下，材料科學的進步還要考慮資源消耗、環境影響。

其次，大量科研前沿的方向是在價值觀指引下確立的。以能源材料研究前沿之一的光電化學技術為例，將太陽能直接轉化為化學能的關鍵材料是光電極材料，其選用準則之一就是基于地球高豐度元素而非貴金屬，是因為唯有如此才能使其成為惠及大部分人的技術。通過闡釋這些研究方向的建立初衷，能體現科學精神中服務人民、造福社會的偉大情懷，培養學生運用科學技術造福人類的志向。

此外，課程在介紹環境評價和能源消耗時，依托相關的法律法規和國家標準如《中華人民共和國環境保護法》《大氣污染物綜合排放標準》等，使學生理解法治的重要性，培養學生的法律意識;在介紹新能源體系的材料開發時，將其與生產力的解放及“平等”等概念聯系起來。

（四）概念正本清源，維護國家利益

國家之間的競爭格局往往由話語權奠定基礎。由于科學發展過程中大量概念興起于西方，更多地體現了發達國家的利益。有必要在教學過程中加強此類概念的辨析，如可持續發展的概念。可持續發展思想是全人類的共同理念，在1987年聯合國世界環境與發展委員會的報告《我們共同的未來》中進行了定義，指既滿足當代人需求，又不損害后代人滿足其自身需求的能力。由于概念的模糊性，后續研究在此基礎上圍繞人類需求和價值觀演繹出各種其他定義，但主要依托時間序列強調對未來的影響。在教學實踐中，我們將時間維度上的可持續發展概念進一步疊加空間維度的內涵，引導學生思考代際公平之外的國際公平。從而為厘清發達國家和發展中國家所應承擔的環境責任、維護我國在國際上的正當發展權益提供理論基礎。

（五）教學內容中涉及許多可以被引申為人生哲理或方法論的科學概念

自然過程大部分都伴隨著自由能降低，包括燃料燃燒、金屬腐蝕退化;而材料制備則往往意味著注入能量以提升物質自由能狀態，如冶金過程使用大量能量將礦石變為金屬、光電化學將水或CO2轉變為燃料。這些過程與人生進退有很強的比照類似性，不作為就會退步，只有吸取知識不斷努力才能進步為品質更優秀的人;由此來激勵學生“在奮斗中釋放青春激情、追逐青春理想”[7]，產生學習內動力。在介紹能源傳輸材料時借助電阻、熱阻的概念說明人生會不可避免地遇到重重阻力，如懶惰、散漫、拖延等，靠強大的心智減小或消除這些阻力才能獲得提高[8]。在介紹人工光合作用時，借助光合作用原理中高能電子分兩步產生，闡述宏偉目標也要逐步實現的道理或方法。從能量視角觀察材料過程會因摩擦產生不可逆的熵產，使得系統的混亂度增加，由此啟發學生減少人與人之間的摩擦，建設和諧社會、和諧校園。

（六）課程包含大量有利于增強文化自信的材料案例

如我國特高壓輸變電在能源傳輸領域堪稱技術獨步全球，一方面是因為我國有集中力量辦大事的制度優勢;另一方面也離不開中國科研人員在電磁設計、高壓絕緣材料、高強度高導電材料等世界級難題上的突破。再如，鋼鐵工業是環境負荷較大的工業門類，以王國棟院士為代表的科技工作者在鋼鐵流程綠色化、智能化方面作出了卓越貢獻。同時，介紹中國科學家在知識創新和技術創新過程中的“實干、實效、實績”精神有助于鼓勵青年學生堅定信心、埋頭實干，以中國智慧貢獻世界發展。

必須指出的是，在專業課程的教學中實施課程思政并非簡單地挖掘思政教育元素并將其植入教學。更為關鍵的是以此為依托實施“立德樹人”，即追求育人與育才相統一。

三、課程思政教育的實施安排

為實現環境與能源材料課程的課程思政教育，教學團隊以畢業要求為根本依托，梳理課程內容及關鍵的知識點并進行取舍，挖掘課程中的自然哲學和辯證法等思政教育資源，結合科研進展更新教學內容。針對本課程知識性強、體系性弱的特點，深入挖掘學科邏輯，通過頂層設計重新架構系統化的邏輯體系，把控課程內容、教學組織、教學評價的具體內容，構建課程思政的實施路徑，重點體現在：

1. 在教學內容設計和課程實施上，以學生學習為中心、以學習效果為導向、以“立德”與“樹人”有機統一為目標。針對環境與能源材料課程知識點多的問題，大膽取舍，將大部分內容化為課外閱讀作業。教學實施上以深入淺出地闡釋基礎性概念理論和直觀性物理圖像為重點，拒絕以新鮮、實用、有趣作為選取教學內容的標準。從而實現平衡知識目標、能力素質目標及價值觀目標。

2. 在教學方式的組織上，打破過往單向講授、強力灌輸的模式，不但促進學生的知識獲得、能力發展、素質養成，提高了學生綜合素養的全面發展。課程是“一個情境化的社會過程”，由師生交互作用而產生“不斷生成的建構”[9]。為此，教學中采用促成思考、開放討論的研究小組形式，選擇鋼鐵、水泥、電池電極等典型的結構或功能材料，分析不同工藝方案在采冶、加工、使用、回收材料鏈上的資源、能源消耗與廢棄物排放，既培養學生的資源節約與綠色可持續發展意識，提高其工程倫理修養，又培養學生的批判精神、創新素質和終身學習意識。

3. 體現學校特色，適應學校定位。由于每個大學在發展路徑、資源稟賦、傳統風格方面的不同，本科生課程往往有自己的特點。而且越是優秀的大學，特點越是鮮明和突出。以東北大學為例，曾長期在前冶金部指導下辦學，人才培養和科學研究都重點圍繞在經濟建設中發揮基礎性作用的鋼鐵、有色金屬等材料，形成了工業生態學方面的研究優勢和特色[10]。學校章程中定位為“在中國新型工業化進程中起引領作用的高水平研究型大學”。在本課程的教學過程中注重反映這些特點，重點講述與新型工業化進程、新工業革命相關的材料體系。

4. 重視教學效果評價，設計合理的考核形式以助力課程實施。課程考核不但是評價學生學習效果的重要形式，更關鍵還是學習的重要環節。將學習成效評估與教學活動保持一致性是提高課程設計水平的重要保障[11]，本課程采用結果導向模式，利用閱讀報告、案例分析、方案設計、調研報告等形式體現學習產出，并將結果用于課程自身的持續性改進。

四、結束語

從目前的教學實踐看，在材料科學與工程專業開設的環境與能源材料課程實施課程思政，將專業知識與價值融合，有利于培養未來工程技術人員造福人類和服務社會的意識，也適用于環境、新能源、機械等相關專業的本科生，有力支撐了工程教育認證相關的畢業要求，全面落實專業育人目標。未來，我們將長期跟蹤評價學習效果，通過持續改進的方式不斷提升教學效果。

參考文獻：

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[11]朱征軍，李賽強.基于一致性原則創新課程思政教學設計[J].中國大學教學，2019（12）：24-28.