課程思政建設的內涵與實踐

楊振國　龔嶷　徐珂

摘 要：為適應教育部提出的高校課程思政建設要求，落實立德樹人根本任務，本文基于復旦大學材料科學系本科生專業選修課“材料失效分析”多年授課經驗，針對課程思政建設中普遍存在的“兩張皮”問題展開深入討論以求破解之道。創新地歸納出“四有四求”的思政理念和基于“三大教育”的思政元素，即以有人、有料、有情、有果的“四有”教學案例為載體，以求真、求新、求深、求用的“四求”教學理念為目標，以科學精神教育、工程倫理教育、實踐能力教育的“三大教育”為思政元素。經多年實踐，課程取得了預期的育人成效，達到了課程思政集價值塑造、知識傳授、能力培養三位一體的育人目標，希望對高校理工科專業開展課程思政建設具有借鑒意義和參考價值。

關鍵詞：立德樹人;課程思政;材料失效分析;科學精神;工程倫理;實踐育人

一、課程思政建設的背景和現狀

教書育人是教師的基本職責，也是應盡的義務。黨中央歷來十分重視高等院校的人才培養和教育，在新時代又提出了全新的要求。

2016年12月，習近平總書記在全國高校思想政治工作會議上指出，高校思想政治工作關系高校培養什么樣的人、如何培養人以及為誰培養人這個根本問題。2017年10月，他在黨的十九大報告中又再次強調，要全面貫徹黨的教育方針，落實立德樹人根本任務，發展素質教育，推進教育公平，培養德智體美全面發展的社會主義建設者和接班人。一個“根本問題”、一個“根本任務”，總書記用兩個“根本”歸納了中國特色社會主義高校立德樹人的辦學初心和為黨育人、為國育才的辦學使命。

國與國之間的競爭歸根結底是教育和人才的競爭。當今世界正經歷百年未有之大變局，新一輪科技革命和產業變革方興未艾，故孕育符合當下時代需求的高素質人才顯然是對“培養人”這一根本問題的最佳詮釋，也可視為高校人才培養的最終目標。對于綜合性高校的理工科專業而言，則是要面向世界科技前沿、面向經濟主戰場、面向國家重大需求、面向人民生命健康，培養科學基礎厚、工程能力強、綜合素質高的“新工科”人才[1]。簡而言之，就是要加強學生專業知識、技術能力和綜合素質的培養。然而，目前采用的方法主要是專業課這一傳統形式。

司馬光在《資治通鑒》里所述“才勝德謂之小人”，這是指有才無德是危險的，只有“才德全盡謂之圣人”。可見僅有專業知識是不夠的，還要加強思想政治教育，以幫助學生塑造正確的世界觀、人生觀和價值觀。所以高校在瞄準人才培養“終點線”的同時，更要抓牢思想政治工作的生命線[2]，即立德樹人。通常情況下，這項工作由各高校的馬克思主義學院等負責思想政治教育的院系以思政課的形式實現。但思政課教師一般不懂理工科專業知識，而理工科專業教師又不擅長思政教育，于是長久以來一直存在著思政課和專業課相互割裂的問題[3]。

為解決上述問題，2014年起上海市在教育部指導下，在國內率先開展了課程思政的試點工作，復旦大學也成為首批建設高校。目的就是要促使知識傳授與價值觀教育同頻共振[4]，在詮釋好培養人的根本問題的同時，也要落實好立德樹人根本任務。隨著課程思政建設的持續深入和在其他省市的不斷推廣，教育部在2020年5月正式印發了《高等學校課程思政建設指導綱要》（簡稱《綱要》）[5]，進一步闡明了“課程思政建設是落實立德樹人根本任務的戰略舉措”，明確了“必須將價值塑造、知識傳授和能力培養三者融為一體、不可割裂”，也就是“要寓價值觀引導于知識傳授和能力培養之中”，并提出了“要緊緊抓住教師隊伍‘主力軍’、課程建設‘主戰場’、課堂教學‘主渠道’”，從而“解決好專業教育和思政教育‘兩張皮’問題”。

所謂“兩張皮”問題，用材料科學與工程專業術語來說，就是專業教育和思政教育這“兩張皮”因界面結合差而無法起到協同增效的作用，也就是上文提到的思政課和專業課的相互割裂問題。雖然近幾年對課程思政開展了大量的宣傳、培訓和實踐，然而“兩張皮”問題目前仍是困擾理工科專業課教師開展課程思政建設最大的“攔路虎”。通常為了完成課程思政建設任務，要么生搬硬套自己一知半解的政治理論，要么不斷重復學生從小就耳熟能詳的歷史人物，讓原本就枯燥復雜的專業知識更加晦澀難懂和興味索然，導致學生提不起學習的興趣。由此不但無法起到價值引領作用，實現“1+1>2”的目標，反而使正常的知識傳授和能力培養也受到影響，產生“1+1<1”的副作用，違背了課程思政建設的初衷。

為此，本文將基于復旦大學材料科學系開設的“材料失效分析”本科生專業選修課及其課程思政建設的經驗，針對目前我國高校在開展課程思政建設時普遍存在的“兩張皮”問題，提煉并歸納出一套獨具特色的破解之道——以有人、有料、有情、有果的“四有”教學案例為載體，以求真、求新、求深、求用的“四求”教學理念為目標，以科學精神教育、工程倫理教育、實踐能力教育的“三大教育”為思政元素，通過精心挑選和設計案例，使思政教育和專業教育實現“界面相容、協同增效”的效果。本文旨在拋磚引玉，幫助我國高校理工科專業更好更快地適應課程思政建設的要求，進而為培養德智體美勞全面發展的社會主義建設者和接班人做出應有的貢獻。

二、“材料失效分析”課程思政建設的內涵

眾所周知，失效事故遍及各行各業，經濟損失和人員傷亡巨大，典型案例包括英國“泰坦尼克號”郵輪與冰山相撞后不到3小時就沉沒于北大西洋的特大海事事故、美國“挑戰者號”航天飛機因O形橡膠密封圈泄漏導致升空爆炸的特大航天事故等。這些特大事故與社會安全、公共安全密切相關，故失效問題一直受到各國政府的廣泛關注和技術人員的深入研究。當今國際學術界存在共識，失效引起的經濟損失每年占各國GDP的2%～4%。我國近兩年的GDP分別是98.7萬億元（2019年）和101.6萬億元（2020年），若以4%估算，這兩年由各種失效引起的損失達到3.9萬億元和4.1萬億元，均超過了上海市2020年全年的GDP（3.8萬億元），經濟損失巨大。因此失效分析意義重大，不僅被賦予重要的社會責任，而且能產生很大的經濟效益。

材料失效分析是以材料為載體，通過綜合分析找到產品失效的根本原因，并提出有效措施以防止同類事故的重復發生。它的主要作用有四項：（1）查明事故的根本原因，確定事故的主要責任;（2）防止同類事故重復發生，保障人員財產安全;（3）吸取經驗教訓，提高人員素質和管理水平;（4）促進材料的技術進步，從理論上指明方向。因此，材料失效分析的目的是明確失效模式、失效形式、失效缺陷、失效機理與失效原因的相互關系及其解決對策，具體內容包括明確失效模式、辨認失效形式、確定失效缺陷、鑒別失效機理、判定失效原因、提出解決方案六個方面。其中，失效模式屬于宏觀尺度范疇，指構件失效后的外觀形貌，即可觀察且可測量的失效宏觀特征，比如脆性斷裂、疲勞開裂、接觸磨損、超載變形等;失效形式屬于細觀尺度范疇，指構件失效后保留的具體形態特征，比如以齒輪失效為例，包括齒根左側裂開、齒輪節圓凹陷、齒輪表面磨損、齒輪頂部脫落等;失效缺陷則涉及多種尺度，指引起構件局部開裂或損傷的初始缺陷或原始缺陷，比如夾雜物、大氣孔、表面劃痕、腐蝕坑等;失效機理屬于微觀尺度范疇，指構件失效所經歷的物理與化學的變化過程，即失效的微觀機制，比如腐蝕失效模式下的電偶腐蝕、縫隙腐蝕、點腐蝕、晶間腐蝕等;失效原因指導致構件失效的根本原因，比如超載、疲勞載荷、電化學腐蝕、沖刷磨損等;解決對策指提出具體的解決方案以防止同類失效事故的重復發生，不僅解決方案要簡單，而且實施后結果要有效。材料失效分析既是一門綜合性學科，涉及材料、機械、物理、化學、腐蝕等多種學科，又是一項系統性工程，涵蓋設計、選材、制造、安裝、檢驗等多個方面，所以對開展失效分析工作的從業人員也提出了極高的要求。一方面要技術水平高超，分析時不僅能夠宏微觀相結合，綜合運用各種知識，而且整個過程系統、完整、嚴謹，提出的解決對策快速、正確、有效。另一方面更要道德品質高尚，既能夠秉持品德高于技術的理念，做到客觀公正、實事求是、敢于擔當;又能夠堅持調查重于理論的方法，做到深入現場、觀察跡象、尋找旁證;還要有產學研合作的團隊協作能力，因為個人能力有限，集體智慧無限。可見，材料失效分析的學科特點與《綱要》里對課程思政建設的要求不謀而合，具有開展課程思政建設的先天條件和優勢。

“材料失效分析”是復旦大學材料科學系2011年起開設的一門本科生專業選修課，2013年被評為復旦大學精品課程，2016年獲評為上海市精品課程，2018年起開始進行課程思政建設，2021年獲評為復旦大學課程思政優秀示范課程、金課、金例和標桿課。課程針對理工科專業開展課程思政建設時普遍存在的“兩張皮”問題，創新地提出了“四有四求”的思政理念和基于“三大教育”的思政元素，從而實現集價值塑造、知識傳授和能力培養三位一體的課程思政育人目標。下面對其內涵進行詳細的論述。

1.以“四有”教學案例為載體

“四有”指的是課程選取的教學案例要有人、有料、有情、有果。其中，“有人”是指教師自身的專業素養過硬，能做到為人師表、率先垂范，從而在案例教學中能對學生進行全方位指導，事實上這不僅是課程思政，更是所有課程的基本要求;“有料”是指課程選取的案例復雜多樣且具有前沿性、新穎性、現代性，切忌泛泛而談已知結果復現過程的簡單案例，或是“炒冷飯”大家耳熟能詳的歷史人物和經典案例;“有情”是指課程選取的案例中師生配合默契，樣品取樣和分析過程有趣，整個過程絕非教師個人的獨角戲，也非學生機械地重復勞動，而是兩者間師生情深、團結協作、共克難題的感人故事;“有果”是指課程選取的案例中，取得的研究結果有用，解決的實際問題有效，而非空洞地照本宣科。

2.以“四求”教學理念為目標

“四求”指的是課程以求真、求新、求深、求用為教學理念。其中，“求真”是指引導學生追求真理、客觀公正、品行端正，在學習與研究過程中能保持初心，不受外界干擾，而是用事實說話、用數據說話;“求新”是指激發學生探索未知領域的創新意識和研究熱情，能學會思考如何進行技術創新，并將新技術和新工藝應用到工程實踐中去;“求深”是指加強對學生獨立思考能力的培養，能夠發現問題和提出問題，鼓勵學生批判質疑，不盲從書本和權威，而是在理解的基礎上有自己獨立的見解和觀點;“求用”是指授課時經常把科研中剛完成的真實案例向學生及時講解，使學生感到新鮮、實用，直觀地認識到所學專業知識并非空洞乏味的理論，而是能用來切實解決工程實際問題，由此訓練和培養學生理論結合實際的實踐能力。

3.以“三大教育”為思政元素

“三大教育”指的是科學精神教育、工程倫理教育和實踐能力教育。

科學精神教育的內涵是引導學生追求真理和真實、敢于質疑和探究、善于分析和創新，達到《綱要》里提出的“要注重科學思維方法的訓練和科學倫理的教育，培養學生探索未知、追求真理、勇攀科學高峰的責任感和使命感”的目的。首先教師自身須對基本概念和基礎理論有自己的看法，陳述不同的觀點，并對不完善的概念和理論提出修正和改進，從不同視角對一些概念進行詮釋和糾正。而在授課時，須針對實際案例進行批判性講授，切忌泛泛而談，并且必須結合實際進行科學詮釋，以及采用新穎的思維和方式。

具體來說，“材料失效分析”課程對現有的材料失效分析知識體系進行了重新梳理[6]，并得到了國內外學術界廣泛認可。包括批判性地詮釋了材料失效的新定義[7]，將其精煉為“失效是產品因微觀結構或外觀形態發生變化而不能滿意地達到設計規定的功能”;創造性地提出了失效模式的新分類，將現有教材里表述不完整的機械構件的四種失效模式“斷裂、腐蝕、磨損、變形”拓展為“斷裂、腐蝕、磨損、畸變、衰減”五種失效模式;系統性地歸納了材料失效分析的一般方法——失效模式的判定、失效形式的界定、失效缺陷的認定、失效機理的鑒定、失效起因的確定;創新性地提出了安全設計模式的新理念，論述了安全設計模式與設計安全模式的相互關系[8];概括性地總結了材料失效分析與預防內在關系的新穎表述法[9]，即“六品（制品、成品、半成品、物品、次品、廢品）”，“五件（零件、部件、組件、元件、器件）”，“四化（劣化、退化、脆化、老化）”，“三P”（Prevention預防、Protection防護、Prediction預測）;完整地建立了失效原因的魚骨圖綜合分析法，即材料失效分析必須考慮設計、材料、制造、安裝、檢驗、運行、維護、環境、運輸、貯存等至少十個方面的因素。由此通過科學精神教育，可加強對學生獨立思考和批判質疑能力的培養，讓學生自我評判、比較和分析，不盲從書本和權威，養成凡事必躬行的科研思維習慣。

工程倫理教育的內涵是培養學生具有良好的品德行為、敢于擔當的責任和科技報國的使命感，以達到《綱要》里提出的“要注重強化學生工程倫理教育，培養學生精益求精的大國工匠精神，激發學生科技報國的家國情懷和使命擔當”的目的。具體將選用學生熟悉的人和事進行深入闡釋，也就是在講好經典勵志故事和歷史人物的同時，還要講述學生身邊發生的真人真事，讓他們更有代入感和效仿感，從而樹立知行合一的處世之道和遵紀守規的行為準則[10]。

具體來說，“材料失效分析”課程基于主講人負責的團隊最近十多年在核電、火電、風電、石化、化工、冶金、交通、電子電路、城市管網九個行業完成的一百多項重大失效案例，從中遴選近三十個典型案例進行深入講解和討論。例如，通過講解新材料研發案例，介紹采用反應加工工藝制備耐磨耐蝕三元復合管以適應復雜工況下工藝管道的長壽命使用問題，以及采用加成制備工藝制備柔性電子以解決環境污染和材料浪費問題，促進學生學會思考將技術創新應用于工程結構件的失效預防，激發學生探索未知領域的創新意識。通過講解多起不合規的工藝處理方式導致一些熱交換器異常泄漏的失效案例，表明結構件在使用中發生失效并非完全是材料、介質、環境等所引起，有時是由于操作不當等人為因素所造成，告誡學生做事必須合規合法、時刻樹立行為規范意識。針對多起重大工程設備突發性失效案例，講述團隊如何克服困難，在規定時間內快速找到失效的根本原因，提出的解決方案簡單有效，為企業保護了人身和財產安全，培養和提高了學生為人處事的責任意識。通過講解工程實踐中遇到的復雜失效案例，讓學生切身感受到我國重大工程領域仍存在一些“卡脖子”技術問題，鼓勵學生樹立為我國在新一輪科技革命和產業變革中做出貢獻的使命意識。由此通過工程倫理教育，可加強對學生創新意識、規范意識、責任意識、使命意識等思想品質和職業操守的培養，為今后所從事的事業筑牢思想底線。

實踐能力教育的內涵是培養學生的動手能力和實踐能力，以及能干事、干成事的綜合素養，以達到《綱要》里提出的“要注重學思結合、知行統一，增強學生勇于探索的創新精神、善于解決問題的實踐能力”的目的。主講教師采用項目制形式讓學生參與課程，避免傳統教學模式下將實踐能力培養僅局限于課程實驗、參觀學習或企業實習的不足。

具體來說，“材料失效分析”課程從第一課堂和第二課堂兩個方面進行實踐[11]。第一課堂里，每位學生期末前都會被分派一篇國際期刊上最新發表的失效分析英文論文，要求學生先譯成中文，撰寫讀書報告，檢驗對所學知識的掌握程度;然后按材料失效分析的一般分析流程，用幻燈片的形式將論文作為一個真實案例向全班同學演講并答辯。并且分析案例時不能僅就事論事，而是需要對檢測手段的合理性、分析方法的正確性、所得結果的可信性、預防對策的有效性等進行評判，發表自己的看法和見解，并在演講過程中接受教師和同學的提問，從而在互動中搞清楚案例的特點和存在的問題，進而培養獨立思考能力和批判質疑精神。第二課堂里，鼓勵有志于從事材料失效分析工作的學生提前進入課題組參與相關的實際科研項目，并從中選拔優秀學生代表復旦大學參加每年舉行一次的“全國失效分析大獎賽”。2016年至今，選修過“材料失效分析”課程的學生和擔任過課程助教的學生中，共有12人次在大獎賽中獲獎，復旦大學學生更是連續4屆獲得同一組別的唯一特等獎。由此通過實踐能力教育，有效訓練了學生的動手能力、團隊協作、演講表達、臨場應變、人際交往等綜合能力，并通過真實課題的參與，引導學生樹立服務國家和社會的科技報國意識。

三、經典案例和育人成效

“材料失效分析”課程開設10年來，尤其是開展課程思政建設以來，已建立一系列的經典案例。通過采用案例教學的模式，既向學生呈現了所學知識在實際工程中的重要性和實用性，又能鼓勵學生今后開展相關的前沿研究以更好地為失效預防服務。由此可使學生同時感受到正向教學（理論指導實踐）和逆向教學（實踐促進理論發展）的樂趣，提高學生對理論知識和工程實踐間相互促進、協同發展的辯證關系的認知和覺悟。

其中，最具特色的無疑是前文提到的“泰坦尼克號”豪華郵輪因冰山撞擊發生沉沒的經典案例。眾所周知，“泰坦尼克號”是20世紀初世界上最大的豪華游輪。它全長260米、寬28米、高51米、噸位46 328噸，設計航速24節，載客量3000余人，耗資7500萬英鎊建造。船體采用雙殼層結構設計以防止撞擊，并在船體前緣兩側布置了16個互相隔開的水密艙。憑借這些安全措施，當時被認為是一艘“永不沉沒的”的巨輪。它的首航于1912年4月10日，從英國南安普頓出發前往紐約，航速22節（約40.7km/h）。但4月14日23時40分，它在北大西洋與漂浮的大冰山意外相撞。由于船體右側6個前艙殼體發生裂開，2h 47min后沉沒于海中。船上共有2208人，僅705人獲救，1503人葬身海底，這也是迄今為止世界上發生的特大海事事故。

對于這起廣為人知的失效案例的產生原因，國際上一直存在著許多說法。除冰山撞擊這一直接因素外，有的認為船體焊接不良是主要原因，也有的認為建造過程質量不佳是主要原因，更多的則認為船板材料脆性是主要原因，此外還有認為航行速度過快是主要原因。為此，我們在課堂上向學生提出了這一事故的溯源問題，引導學生自己去查閱文獻開展深入研究，分析事故發生的真相，不要輕易迷信權威，而要獨立思考和探究。

通過課堂上的系統分析和授課教師的實地考察，最終給出了“泰坦尼克號”快速沉沒的根本原因，從而糾正或否定了以往一些片面的結論。據考證，在對“泰坦尼克號”船體材料的備用件進行性能復檢后，發現船板和鉚釘中均含有大量超標的硫化錳（MnS）夾雜物及磷元素，使得船板的韌脆轉變溫度大于32℃，而當時的海水溫度則是?2℃。因此可以推定，由于航速過快（接近設計上限），“泰坦尼克號”與冰山相撞時的失效特征是脆性斷裂（失效模式）。于是在冰山撞擊力的作用下，船板的一些固定鉚釘發生斷裂、鉚釘孔邊緣開裂以及撞擊處船板裂開（失效形式）。隨后，在冰山的持續碰撞下，鉚釘孔處的夾雜物、孔邊緣的機加工缺陷和冰山撞擊處的裂口（失效缺陷），因船體材料的脆性特征而發生快速擴展，形成了幾十米長的大裂口和更多的裂縫。結果船體右側的1—6號水密艙先后灌水，而裂縫間又連體形成更多、更大的裂縫，從而導致六個水密艙大量進水、偏心受載，由此引發了整體傾斜（失效機理），“泰坦尼克號”最終也斷裂成多段并快速沉沒于海中。綜上，“泰坦尼克號”的失效是在冰山撞擊力、鉚釘及船板的斷裂韌性低和航速過快三種因素相互作用下發生的低應力脆性斷裂（失效原因）。

通過對這起經典案例的深入闡釋，幫助學生構建了失效模式、失效形式、失效缺陷、失效機理和失效原因的相互關系，培養和訓練了學生的嚴謹科學態度。同時，通過指出他人的片面分析，培養了學生敢于探究和質疑的科學精神。此外，通過講述生死抉擇時船上官員及男性乘客舍己為人的犧牲態度，培養學生樂于奉獻的崇高品德和敢于擔當的職業精神。

在育人成效方面，本課程取得了令人滿意的效果。2016年至今，選修“材料失效分析”課程的5屆學生共有140人，除仍本科在讀的57人外，其余83人中本科畢業后選擇繼續深造攻讀研究生的有58人，占70%;進入國家重點單位從事材料相關技術工作的有14人，占17%。以上數據充分說明，有理想的學生是自愿從事材料研發工作的，愿為國民經濟建設和發展做貢獻。而通過本課程學習，也為他們今后開展本學科的理論研究和實際工作打下了堅實基礎。此外，學生中還涌現出自主創新創業的成功范例。2018屆博士畢業生唐曉峰，初期帶領幾名研究生自主創業，創辦了上海朗億功能材料有限公司，以開拓創新的精神開展新材料研發和市場應用，踐行“科技中國”的使命擔當。

四、結語

課程思政是落實立德樹人和價值引領根本任務的戰略舉措，通過精心設計案例，可以解決思政教育與專業教育“兩張皮”的問題，達到界面相容、協同增效的教學效果。“材料失效分析”課程以“四求”教學理念為目標、以“四有”教學案例為載體，把科學精神教育、工程倫理教育、實踐能力教育的思政元素有機融合于課程中，把價值引領自然貫穿于教學過程中，起到“鹽溶于水”“潤物細無聲”的育人成效。同時，采用批判性講授，給出材料失效分析的一系列創新概念和理念，從而引導學生崇尚科學精神，培養和提高批判質疑、科學探究、技術創新等原創能力。最后，通過典型案例和實際案例的深入分析，展現“材料失效分析”課程思政建設的內涵和實踐，促進學生踐行工程倫理和報國奉獻的使命與擔當，取得了明顯的育人效果。

參考文獻：

[1]龔嶷. 面向“新工科”的研究生輔導員“六化”工作理念[J]. 教育現代化，2018，5（11）：282-284.

[2]習近平. 堅持中國特色社會主義教育發展道路 培養德智體美勞全面發展的社會主義建設者和接班人[N]. 人民日報，2018-09-11（1）.

[3]孔翔，吳棟.以混合式教學改革服務課程思政建設的路徑初探[J].中國大學教學，2021（1/2）：59-62.

[4]虞麗娟. 從“思政課程”走向“課程思政”[N]. 光明日報，2017-07-20（14）.

[5]教育部. 高等學校課程思政建設指導綱要[Z]. 2020.

[6]畢彤彤，楊振國. 批判性教學——《材料失效分析》新詮釋 [J]. 中國高校科技，2017（S1）：86-87.

[7]楊振國. 論失效分析的本質及其內在關系[C]// 2013年全國失效分析學術會議.理化檢驗-物理分冊，2013，49（S1）：3.

[8]楊振國. 論設計安全模式與安全設計模式的相互關系[C]//2019年全國失效分析學術會議. 金屬熱處理，2019，44（S1）：1.

[9]楊振國. 材料失效分析新詮釋及其工程應用[C]. 第25屆國際熱處理及表面工程聯合會大會，2018.

[10]楊曉蕾，楊振國. 培養創新復合型人才——材料失效分析課程教學探索與實踐[J]. 大學教育，2017（10）：39-41.

[11]楊振國，畢彤彤. 《材料失效分析》課程互動式教學的實踐與拓展[J]. 教育教學論壇，2017（45）：142-145.

[責任編輯：余大品]