材料類專業實驗課程思政教育探索

王洪紅，李 君，許聚良，倪月娥，范麗霞

（武漢科技大學材料與冶金學院，湖北 武漢 430081）

0 引言

材料是人類生產和生活活動的物質基礎，是人類生產力的標志、人類社會進步的里程碑，材料領域的發展與持續更新，推動著人類社會不斷進步[1]。材料科學是與工程技術密不可分的應用科學，主要研究材料的組成、結構、性質、制備/生產工藝和工作效能以及相互關系，是集物理、化學、冶金學等多方面于一體的交叉科學。材料類專業實驗，主要以材料科學基礎、材料合成與制備、材料物理性能、材料分析測試方法、材料生產工藝等專業主干課程為基礎，結合大學生開展專業基礎課和專業課程學習的同時，在專業理論知識應用、實驗與實踐技能方面得到進一步培養與訓練。通過實驗課程教學活動的開展，培養大學生觀察、分析和解決問題的能力，最終能夠獨立解決與材料學科相關的實際工程問題，并能夠對所提出的解決方案開展可行性評估。同時，培養學生實事求是、不斷探索、勇于創新的科學精神，理論聯系實際的科學態度和獨立開展工作的能力。

2016年12月，習近平總書記在全國高校思想政治工作會議上強調，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。要遵循思想政治工作規律，遵循教書育人規律，遵循學生成長規律，不斷提高教育教學工作能力和水平。要用好課堂教學這個主渠道，思想政治理論課要堅持在改進中加強，提升思想政治教育親和力和針對性，滿足學生成長發展需求和期待，其他各門課都要守好一段渠、種好責任田，在人才培養過程中，各類課程都要與思想政治理論課同向同行，形成協同效應。

材料科學是一門與人類社會工程應用和科學技術發展緊密相連的學科，作為專業工程技術人才培養重要環節的專業實驗課程，應該將思想政治教育作為專業實驗課程的重要教學任務之一[2]。與其他專業課程相互配合，在傳播專業知識的同時，潛移默化地提高學生的綜合素養，為學生的思想政治教育開辟一個新的途徑。將專業知識、實驗技能、科研素養等教育教學工作與思想政治理論學習有機融合，將課程教學中的專業知識點與思想政治元素合理融入理想信念教育中，發揮專業教學在人才培養與成長過程中的德育功能，使大學生在學習專業知識的同時，接受積極向上的思想政治素質教育，最終將學生培養成為德智體美勞全面發展，擁有強烈的愛國情懷、人文精神、職業素養和社會責任感，能夠把握大勢、敢于擔當、善于作為的高素質專業人才，真正實現為黨育人、為國育才。

1 材料類專業實驗課程開展思政教育的必要性

2020年5月，教育部印發《高等學校課程思政建設指導綱要》指出，全面推進高校課程思政建設是深入貫徹習近平總書記關于教育的重要論述和全國教育大會精神、落實立德樹人根本任務的戰略舉措，高校要深化教育教學改革，充分挖掘各類課程思想政治資源，發揮好每門課程的育人作用，全面提高人才培養質量。與物理、化學等基礎課程實驗不同，材料類專業課程實驗大多為面向無機非金屬材料工程、冶金工程、金屬材料工程、材料化學等專業高年級本科生所開設的系列實驗課程。依據具體專業學科的方向設置，實驗課程內容涵蓋范圍各有側重。以無機非金屬材料工程專業為例，專業實驗課程內容包括無機材料合成與制備、物相組成分析、顯微結構觀察與分析、燒結反應計算與驗證、物理化學性能測試以及綜合性設計實驗等[3]。在人類社會發展與進步過程中，材料是人類時代和文明標志的基礎，這是其他專業領域難以相比的。人類文明的發展史，是學習和利用材料、制造材料、創新材料的歷史。材料及其學科的發展，也反映了人類認識、利用和改造外部客觀世界的水平。以此為依托，通過材料類專業實驗課程教學活動的開展，加強學生理論聯系實際、強化理解和檢驗知識，是提升學生對所學專業理論知識深刻認識的通道。作為專業教學必不可少的重要環節，充分發揮實驗課程在專業人才培養過程中重要作用的同時，深入挖掘材料發展、專業知識及教育教學所蘊含的思政元素，是新世紀專業人才素質教育和創新性教育的重要途徑。因此，作為專業教育教學活動的主導，教師應該在教學環節加強理論聯系實際、深挖課程思政元素，并將專業知識傳授與思政育人有機融合，在培養學生開拓實踐、求索創新綜合素質，提升專業工程素養的同時，多方位引導學生形成正確的世界觀、價值觀和人生觀，將傳道受業與思政教育同向并行，切實實現立德樹人這一新時期教育的根本任務[4]。

2 材料類專業實驗課程開展思政教育的探索

材料類專業實驗是相關專業高年級學生必修的實驗性專業課程。以材料類專業基本技能及綜合實驗為基礎，突顯典型體系材料的組成與結構、結構形成與變化規律、性能及相互之間的內在關聯。通過實驗課程教學活動的開展，學習和掌握材料合成與制備、實驗設計與操作、基本性能測試方法、數據歸納與結果分析評價，著重培養學生理論聯系實際能力、創新能力、分析問題以及解決復雜工程問題的能力。課程涉及的專業知識面相對較寬泛、內容豐富，學生在學習、觀摩與實際操作過程中，接受專業知識的交叉、復雜程度高，更易引起學生在專業學習過程中的重視，也為開展思政教育提供了基礎。教學活動過程中，可以從家國情懷、學習動力、工程師責任意識、團隊協作等不同方面開展思政教育教學。

2.1 家國一體情懷，樹立社會責任感

眾多前輩科學家與祖國同呼吸共命運，現身國家科學事業發展。人們敬仰前輩科學家，不僅因為他們年邁之際依然奮斗在祖國的科研戰線，更是因為他們把最美的青春投身于充滿艱險、前途未卜的奮斗之路。在材料類專業實驗課程教學中，授課教師可以將課程知識教學與科學家的優秀事跡相融合，有助于培養廣大學生的愛國情懷、增強工程師意識和社會責任感。例如，20世紀50年代，作為重點工程領域的高溫合金方面，我國面臨缺鎳無鉻的局面，又受到國際技術封鎖。師昌緒院士從實際出發，提出大力發展鐵基高溫合金的戰略方針，帶領團隊先后開發了鐵基高溫合金、耐蝕鋼、不銹鋼等特殊金屬產品。正是這些科研經歷，使他被國外同行稱為“中國高溫合金之父”。隨后，為了制造戰斗機大推力發動機葉片，師昌緒帶領團隊埋頭苦干，僅僅一年時間就完成國外公司花費八年才制作出的空心葉片。他指出，作為一個中國人，要對中國做貢獻，這是人生第一要義。再比如，1975年，我國從日本引進的大型低溫乙烯球罐，經組裝和焊接后發現有大量裂紋。若不能按時交工投產運行，造成的經濟損失和后續事故將不堪設想。當時，日方試驗報告認為球罐出現的裂紋是安全的。我國斷裂力學專家王仁東教授從理論計算、資料分析、現場考察多方面進行分析，指出球罐裂紋存在的問題，要求修復后再用，并增加相應的安全設施。日方技術專家在事實面前不得不接受中國方面的合理要求，并給予賠償。這次國際性較量的勝利，為國家贏得了聲譽。王仁東總結認為，要從中國的實際情況出發，吸收外國先進的東西，但不要迷信洋人，要走自己的路。

當下雖然已經告別了前輩科學家們曾經篳路藍縷的創業環境，但國際局勢依然嚴峻。在實現中國夢、建設中國特色社會主義的偉大征程中，愛國和奮斗是永不褪色的時代旋律。隨著社會和經濟的高速發展，作為科學技術發展的物質基礎和技術先導，材料在國民經濟發展中的地位和作用越來越重要。在材料類專業實驗課程教學過程中，將愛國科學家們的優秀事跡融入課程教學，學習科學家們的愛國情懷和強國精神，培養學生的思想政治素養，激發學生的愛國熱情，提升其情操，為提高人才培養的質量和層次、培養高素質專業工程技術人才應具備的家國情懷和社會責任感奠定堅實基礎。

2.2 領悟先賢事跡，激發學習動力

愛因斯坦認為，學習過程中產生的樂趣，可以啟發和加強學生的心理力量。啟發這種創造性的心理能力，關鍵在于發展學生意愿，并把學生引向社會的重要領域。這種教育主要建立在希望得到有成效的活動能力和社會認可意愿之上。如果學校從這樣的觀點出發，社會將受到年輕一代的高度尊敬；學校為學生所規定的作業就會被當作一種禮物來領受。學習過程中有認知、記憶、情緒的發生，大腦的杏仁體、海馬體、前額葉都具有重要作用[5]。而多巴胺，是一個表達“獎勵”和愉悅的重要物質，可以讓我們在學習過程中獲得“獎勵”而產生愉悅感，因為我們在學習新知識的時候，大腦會自然產生獎勵并反饋到大腦。除了多巴胺，學習和快樂之間還有一個重要的機制。學習過程中如果有超出期待的認知或者發現，大腦會產生更強烈的愉悅感。因而在學習過程中，對于重復、死記硬背的東西不感興趣，而對于探索的、想象的、有創造力的學習活動更感興趣。

王國棟院士認為，核心技術買不來，必須靠智慧和雙手。興趣是學生研究世界的基礎原動力，但是，無論什么工作，只要深入進去，都可以看到紛繁多彩的世界、體驗無窮奧妙。20世紀70年代，為了解決軋件成材率低、原料浪費大的問題，王國棟連續筆譯多部俄文專注，深入車間與工人組成技術革新組開展攻關。反復設計修改草圖，最終設計制造出軋機用連鎖裝置和夾持裝置，實現了軋件裝置與軋機傳動系統的聯動，保證了成材率。多年在鋼鐵企業一線現場探討、解決問題的經歷，使得他像老工人一樣，對車間的生產設備如數家珍。他們在工藝革新方面取得的突出成就，被譽為鞍鋼“企業領導干部、技術人員、工人三結合”的重大成果。

作為與人類生產、生活及未來發展緊密相關的材料學科，與工程技術同樣密不可分。對材料專業知識的教育、學習與應用，只有在學習理論知識的基礎上，通過動手實驗/實踐操作，才能領悟其中的原理奧妙、推進工程實踐應用。眾多專業先賢們身先示范、開拓創新的科研事跡與奉獻精神，是材料類專業實驗課程開展教學活動的典型案例，也是激發專業學子們勤奮學習、勇于實踐的動力。

2.3 可持續發展教學，培養環保意識

2005年，時任浙江省委書記的習近平在安吉縣余村調研時，首次提出“綠水青山就是金山銀山”的重要論述。黨的十八大以來，習近平總書記多次強調“綠水青山就是金山銀山”，“兩山理論”已成為引領我國走向綠色發展之路的基本國策。這一指導思想在材料類學科中的具體體現即為材料科學與工程可持續發展理念，是學科發展的方向，也是材料類專業工程技術人才教育教學的方向和目標。

材料類專業涉及工業領域眾多，能耗高、碳排放量大。例如，鋼鐵工業能耗占全國總能耗20%左右，建材行業碳排放約占全國工業排放30%，化工行業排放廢水、廢氣、固廢數量分別占全國工業“三廢”排放總量16%、7%和5%。隨著我國社會、工業和經濟的高速發展，尾礦、冶煉爐渣、粉煤灰等固體廢棄物的產生量逐年增加，給一些地區和城市的環境帶來嚴重污染。為此，工信部、國家發改委等八部門聯合印發《關于加快推動工業資源綜合利用的實施方案》，提出要在2025年，實現大宗工業固廢綜合利用率達到57%，主要再生資源品種利用量超過4.8億噸的總體目標。在資源循環利用方面，廣大科研工作者和生產企業針對礦渣的種類與特性，采用不同處理工序，開發了膠凝材料、建筑材料、土壤改良劑等產品。針對這一方面，實際教學過程中，可以與原有的實驗課程環節有機融合，如設計固廢性質分析、固廢原料結構調整與轉化、合成試樣的結構與性能評價等關聯實驗，也可以由此設計為綜合性實驗。通過相關實驗的設計與教學活動的開展，使學生了解相關領域工業、經濟發展狀態的同時，培養專業工程技術人才應具備的環保意識與可持續發展理念。

2.4 團隊協作教學，開拓創新精神

團隊協作不僅是一種解決問題的方法，更是一種道德品質，也是事業成功的基礎和有效完成工作的重要保證[6]?？茖W研究與工程實踐都是復雜的群體勞動，科研與實踐開展過程中人際相互作用所營造的工作氛圍，直接影響既定計劃的實施與完成。隨著現代科技的不斷發展，團隊協作已成為攻克科研難題、取得技術進步的重要形式。

傳統的實驗課程教學，通常為幾名學生一組，包括查閱文獻、小組討論、開展實驗、實驗結果分析、總結等流程。這種教學方法，已無法滿足當前材料類專業科研與工程實踐高速發展對高素質專業技術人才培養的要求。我們根據具體材料體系所涉及的化學組成、結構及其對材料性能的影響，對實驗原料、合成/反應/制備條件、性能等建立實驗參數庫，在確定分組后，指導教師引導小組討論、實驗方案設計、實驗流程安全保障、小組實驗結果討論與總評。實驗原料、實驗條件的不同選擇，對試樣最終性能將產生不同影響，實驗結果是實驗過程的客觀體系，沒有成功或失敗，教學過程注重的是實驗設計及學生在實驗過程中得到的歷練。因而實驗過程與結果分析，需要發揮小組各分工成員的主動性與協作能力，培養學生獨立思考、分析問題和解決問題的能力，以及教學過程中形成的團隊協作與開拓創新精神。

3 結語

材料學科及相關工業領域的發展與持續更新，推動著我國工業、經濟及社會不斷進步，這與黨領導下的高校專業工程技術人才的培養密不可分。作為材料類專業學生開展專業知識學習重要環節的專業實驗課程，授課教師應該積極響應國家與社會經濟發展形勢，結合社會和行業對專業技術人才的需求，通過專業知識與思政教育的有機融合，使專業思政教育理念落到實處，在潛移默化中引導學生形成正確的世界觀、價值觀、人生觀。使知識傳授與思政教育同向并行，切實實現立德樹人這一教育的根本任務。