《材料與能源
——從基礎到應用》課程思政創(chuàng)新與實踐

□劉艷霞 趙 麟 張亞剛

[電子科技大學 成都 611731]

引言

高等教育肩負著培養(yǎng)德智體美全面發(fā)展的社會主義事業(yè)建設者和接班人的重大任務。高校立身之本在于立德樹人[1～2]。高等教育的目標是培養(yǎng)具有社會責任感、創(chuàng)新精神和實踐能力的高級專門人才，發(fā)展科學技術(shù)文化，促進社會主義現(xiàn)代化建設[3]。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，“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”[4]，“其他各門課都要守好一段渠、種好責任田，使各類課程與思想政治理論課同向同行，形成協(xié)同效應”[5]。我國的教育工作通過加強思想政治教育，實現(xiàn)價值引領(lǐng)；通過踐行課程思政，培養(yǎng)社會主義的建設者和接班人[6～7]。

電子科技大學材料與能源學院開設的《材料與能源—從基礎到應用》課程是多元化教育課程中的素質(zhì)教育選修課，屬于通識教育課程，也是專業(yè)教育課程。課程目標是通過對材料組成、結(jié)構(gòu)、性質(zhì)，及其在特定場景下具體應用生動的實例再現(xiàn)，培養(yǎng)寬口徑、厚基礎、具有國際視野和全局戰(zhàn)略的復合型領(lǐng)軍人才，培養(yǎng)德智體美勞全面發(fā)展的社會主義建設者和接班人。本文基于《材料與能源—從基礎到應用》課程的教學實踐，對理工科課程思政教學的思路與模式創(chuàng)新，與實踐策略、教學成效等方面進行探討，為理工科課程思政建設提供參考案例。

一、《材料與能源—從基礎到應用》課程思政教學思路

（一）課程思政教學理念和思路

材料與能源是人類社會發(fā)展和文明進步的基石，萬事萬物離不開能源，而能源需要依靠材料獲取[8]。在理工、人文高度交叉融合的背景下，不論是科研和產(chǎn)業(yè)的領(lǐng)軍人才，還是管理、人文領(lǐng)域的精英人才，對材料和能源領(lǐng)域系統(tǒng)性、全局性的知識結(jié)構(gòu)是未來大勢所趨。《材料與能源—從基礎到應用》課程涵蓋材料和能源領(lǐng)域的32個專題，幫助同學們系統(tǒng)地構(gòu)建材料與能源領(lǐng)域的宏觀知識體系[9]。在教學實踐中，將課程內(nèi)容和思政元素有機融合。通過與同學們分享從古至今，以及國內(nèi)外，中國科學家和華裔科學家在人類科學、技術(shù)發(fā)展史上做出的卓越貢獻，以及新中國成立以來我國在科技和產(chǎn)業(yè)發(fā)展領(lǐng)域所取得的偉大成就，幫助同學們進一步增強民族自尊心、自信心、自豪感，使同學們堅定中國的道路自信、理論自信、制度自信、文化自信[10]。在給同學們講授科學和技術(shù)發(fā)展中專業(yè)知識的同時，與同學們分享不同歷史時期中國科學家們胸懷祖國，為中華民族救亡圖存，偉大復興，百折不撓，科學和產(chǎn)業(yè)報國的故事，啟迪同學們的精神追求和人生追求，形成為中華民族偉大復興奮勇前進的精神力量。

（二）課程思政教學元素庫的構(gòu)建

通過潛心凝練專業(yè)知識點中的思政元素，梳理構(gòu)建教學素材庫。緊扣中國科學家和華裔科學家在材料與能源領(lǐng)域中具有里程碑意義的科學發(fā)現(xiàn)和技術(shù)發(fā)明；在人類科學、技術(shù)發(fā)展史上做出的卓越貢獻；為國家救亡圖存，實現(xiàn)中華民族偉大復興，做出的偉大成就。在21個教學節(jié)段中，有機融入課程思政元素45處，建立了課程思政教學元素庫如表1所示。

表1 《材料與能源——從基礎到應用》教學節(jié)段和課程思政元素

（三）課程思政教學模式

《材料與能源—從基礎到應用》課程思政教學模式如圖1所示。以教學理念、教學內(nèi)容和教學方法為出發(fā)點，精心進行課程思政教學設計，達到專業(yè)知識和思政教育同向同行的目的。采用與知識點自然融入、同步導入、逐級深入的方式，利用課堂互動、研討，挑戰(zhàn)性任務環(huán)節(jié)的思辨總結(jié)，通過層層切入、引申、拓展、分享、共情的教學方法提升學生的參與度、融入度和接受度，提升課程思政實效。

圖1 《材料與能源——從基礎到應用》課程思政教學模式

二、《材料與能源—從基礎到應用》課程思政創(chuàng)新與實踐策略

（一）課程思政創(chuàng)新與實踐策略

1.守正創(chuàng)新，突出主線

《材料與能源—從基礎到應用》課程涉及的知識體系龐大，歷史跨度長[11]。課程凝練出三條主線如圖2所示：（1）人類科學與技術(shù)的發(fā)展史，以及科技發(fā)展史中奠基性的工作—諾貝爾獎級的工作；（2）材料與能源領(lǐng)域最新的研究進展和成果；（3）從古至今，中國科學家和華裔科學家在人類科學、技術(shù)發(fā)展史上做出的卓越貢獻，以及新中國成立以來我國在科技和產(chǎn)業(yè)發(fā)展領(lǐng)域所取得的偉大成就。

圖2 《材料與能源——從基礎到應用》課程三條主線

2.以情感人，形成共鳴

文化自信是一個國家、一個民族發(fā)展中更基本、更深沉、更持久的力量。沒有高度的文化自信，沒有文化的繁榮興盛，就沒有中華民族偉大復興[12]。《材料與能源—從基礎到應用》課程在給同學們講授科學和技術(shù)發(fā)展中專業(yè)知識的同時，與同學們分享不同歷史時期中國科學家胸懷祖國，為中華民族救亡圖存，偉大復興，百折不撓，科學和產(chǎn)業(yè)報國的故事，啟迪同學們的精神追求和人生追求，形成為中華民族偉大復興奮勇前進的精神力量。鼓勵同學們堅守中華文化立場，立足當代中國現(xiàn)實，結(jié)合當今時代條件，發(fā)展面向現(xiàn)代化、面向世界、面向未來的科學技術(shù)。

3.無聲潤物，講好中國故事

在給同學們講授《材料與能源—從基礎到應用》課程所涉及的科學知識和專業(yè)知識的同時，講好人類科技發(fā)展史中的中國故事，是本門課程的一大特色和核心目標。從中國踐行低碳經(jīng)濟綠色發(fā)展理念，展現(xiàn)大國擔當，應對全球氣候變化，制定碳達峰和碳中和目標；到改革開放以來，中國實現(xiàn)7.7億農(nóng)村貧困人口擺脫貧困，提前10年實現(xiàn)《聯(lián)合國2030年可持續(xù)發(fā)展議程》減貧目標，顯著縮小了世界貧困人口的“版圖”，為全球減貧事業(yè)發(fā)展和人類發(fā)展進步作出了重大貢獻。從距今2000多年前的越王勾踐劍，到4 500米級載人潛水器“深海勇士”號、中國“蛟龍”號載人潛水器，“奮斗者”號創(chuàng)造中國載人深潛新紀錄，中國天問一號探測器登陸火星，中國空間站—天和核心艙順利送入太空。從華為、京東方在技術(shù)上攻堅克難，結(jié)束了我國電子信息產(chǎn)業(yè)“缺芯少屏”的歷史，到中國刻蝕技術(shù)工藝和封裝測試在全球半導體產(chǎn)業(yè)鏈上成為重要一環(huán)；從清華大學自主設計建造的10 MW高溫氣冷實驗第四代核電技術(shù)，到中國環(huán)流器二號M裝置主機線圈系統(tǒng)成功交付；從華人科學家林本堅開發(fā)出浸沒式光刻機，幫助荷蘭光刻機企業(yè)阿斯麥爾（ASML）在激烈的市場競爭中勝出，到被稱為“波音之父”的中國人王助，幫助美國波音公司渡過難關(guān)，發(fā)展壯大；從中國科學家吳茂坤、趙忠賢等制備出Y-Ba-Cu-O超導體，到薛其坤等報道了臨界溫度超過100 K的鐵基超導材料；從手性催化領(lǐng)域的諾貝爾獎，到中國手性催化領(lǐng)域的大師馮小明院士；從王淦昌、鄧稼先、錢學森、郭永懷等兩彈一星功勛科學家，到與《材料與能源—從基礎到應用》課程密切相關(guān)的7位國家最高科技獎得主：閔恩澤、徐光憲、師昌緒、張存浩、趙忠賢、屠呦呦、王澤山；從中國“塑料之父”徐僖院士，建成我國第一個塑料廠，建設我國高等學校第一個高分子材料專業(yè)—塑料工學專業(yè)，撰寫我國第一本高分子專業(yè)教科書《高分子化學原理》，到張俐娜院士開創(chuàng)了一系列嶄新的無毒、低成本的“綠色”天然高分子溶解技術(shù)，獲得國際可再生資源領(lǐng)域最高獎—美國化學會安塞姆?佩恩獎。在專業(yè)知識點的講授中，通過一個個鮮活的人物，把歷史事件、故事，自然而然地和中國共產(chǎn)黨黨史、新中國史、中國改革開放史、中國社會主義發(fā)展史結(jié)合起來，使同學們領(lǐng)悟到中國共產(chǎn)黨是為人民謀幸福、為民族謀復興、為世界謀大同的政黨，是帶領(lǐng)中國人民實現(xiàn)中華民族偉大復興的領(lǐng)路人。

4.互動、實踐、思辨，養(yǎng)成科學精神和家國情懷

根據(jù)戴爾教學之塔、布魯姆學習分類法理論，《材料與能源—從基礎到應用》課程以課堂教學為抓手，結(jié)合互動式教學、啟發(fā)式教學、課堂辯論、專題研討等方式（見圖3），使學生從傳統(tǒng)的被動接收，變?yōu)橹鲃訁⑴c，獨立思考，爭論思辨，開放包容、形成立場和判斷，培養(yǎng)學生的科學精神和家國情懷。

圖3 《材料與能源——從基礎到應用》課程思政教學方法

課程設置了挑戰(zhàn)性任務，包括小組專題匯報環(huán)節(jié)和課堂辯論。小組專題匯報由每個小組經(jīng)討論選定材料和能源領(lǐng)域的熱點領(lǐng)域或熱點材料，制作PPT（8分鐘）進行總結(jié)概述，并提出一種新材料設計的構(gòu)想并論證其可行性；課堂辯論采用預先選定材料和能源領(lǐng)域的熱點問題為題目，每次兩個小組按照規(guī)則，在課堂上進行10分鐘的學術(shù)辯論。通過挑戰(zhàn)性任務，進一步加強研討式教學、互動式教學、體驗式教學、翻轉(zhuǎn)課堂的效果[13～14]，通過挑戰(zhàn)性任務中的分析、思考、研討、辯論和分享，幫助同學們養(yǎng)成更加自信的心態(tài)、更加開闊的視野、更加寬廣的胸懷，鼓勵同學們將來廣泛參與同世界文明對話，大膽借鑒吸收人類文明成果，推進中華優(yōu)秀傳統(tǒng)文化的創(chuàng)造性轉(zhuǎn)化、創(chuàng)新性發(fā)展，更好構(gòu)筑中國精神、中國價值、中國力量。

（二）課程思政教學設計舉例—“核能和兩彈一星精神”

1.學情分析

核能是新能源中非常重要的專題[15]，核能被公認是能大規(guī)模取代常規(guī)能源的替代能源之一[16]。日本福島核電站泄露事故加劇了人們對核能安全性的擔憂。加之德國計劃在2022年關(guān)停所有核電站[17]，使得有人“談核色變”。這些熱點新聞和社會輿論一定程度上引起了同學們對核能這個專題的興趣，但對核能是否是清潔能源，核能是否安全，以及在我國發(fā)展核電事業(yè)有何重要意義等，同學們還有待進一步深入了解和學習。

我國核能的發(fā)展是源于抗美援朝時期美帝國主義的核訛詐和核威脅的特定歷史條件，鄧稼先、王淦昌、錢學森、郭永懷等老一輩科學家在原子彈、氫彈和人造衛(wèi)星的研制過程中孕育了偉大的“兩彈一星”精神[18]。通過具體的人物實例：三次與諾貝爾獎離得很近，在離諾獎最近的時刻毅然放棄，隱居荒漠十七年的王淦昌院士，在同學們中引起共鳴，引發(fā)他們對人生價值和社會責任的思考。核能這個專題涉及核物理、放射化學相關(guān)的一些專業(yè)知識，如何講述的生動，如何通過深入淺出的語言，讓同學們聽明白，是課程講授的難點。

2.教學目標

通過這個專題，使同學們系統(tǒng)地了解核能的原理和特點，核能的分類，核裂變反應，核聚變反應，核能對實現(xiàn)碳減排和碳中和的重要作用，以及在我國發(fā)展核電事業(yè)具有重要意義。從我國發(fā)展核能的歷史、背景和發(fā)展歷程，以及取得的偉大成就，深刻體會踐行愛國主義、家國情懷、國家至上、人民至上的偉大的“兩彈一星”精神。

3.教學思想

通過核能這個專題的學習，讓同學們明白我國核能和核電技術(shù)是一部新中國走向富強的奮斗史，更是中國科學家的愛國史[19]。在20世紀50年代末，一批在物理、化學、力學、數(shù)學領(lǐng)域世界著名科學家突然“神秘消失”，他們大都處在學術(shù)生涯的黃金時期，是冉冉升起的學術(shù)新星，時隔多年，人們才知道他們是隱姓埋名投身于我國的核武器研制的“兩彈一星”元勛[20]。在給同學們講授核能科學和技術(shù)發(fā)展中專業(yè)知識的同時，和同學們一起學習“兩彈一星”功勛科學家淡泊名利，胸懷祖國的崇高品格，啟迪同學們的精神追求和人生追求。

4.教學方法與工具

針對專業(yè)知識的重點和難點，解決的辦法是從同學們比較熟悉的質(zhì)能方程進行導入和過渡，然后再通過分析世界和我國能源稟賦和能源結(jié)構(gòu)，闡述發(fā)展核能的必要性和重要性。然后從核電站結(jié)構(gòu)和核能安全入手，自然而然、循序漸進地一層一層地把課程的主要內(nèi)容呈現(xiàn)給學生，讓同學們既見到樹木也見到森林。

課堂多媒體課件講授，結(jié)合板書和Challenging Tasks-Presentations in groups小組匯報，Class discussion and debate課堂研討兩個挑戰(zhàn)性任務環(huán)節(jié)，將研討式教學、互動式教學、體驗式教學、翻轉(zhuǎn)課堂的理念和方法運用到教學當中，通過挑戰(zhàn)性任務中的分析、思考、研討、辯論和分享，幫助同學們養(yǎng)成在獲取知識的基礎上思考、分析、判斷和解決問題的能力[21]。

通過生動鮮活的照片、圖像，精心制作引人入勝的PPT課件，再現(xiàn)歷史場景和人物，讓課堂講授活起來；通過課堂提問和互動，讓同學們的積極性、參與度調(diào)動起來；通過挑戰(zhàn)性任務環(huán)節(jié)，讓同學們邊學邊練，邊學邊總結(jié)，邊學邊思考。把課程思政和立德樹人融入到課程學習的全過程當中，培養(yǎng)學生的愛國主義精神、家國情懷、民族自信心和自豪感。

5.課程思政元素設計與凝練

（1）從楊政寧先生百歲誕辰感言：“稼先，我懂你的‘共同途’的意思”引出我國“兩彈一星”元勛鄧稼先，從熱映影片《長津湖》切入到我國核武器和核能的研究歷史和背景。

（2）通過自己在位于中國綿陽梓潼的“兩彈城”實地研學的照片和感悟，和同學們一起分享三次與諾貝爾獎離得很近，卻毅然放棄，以身許國，隱居荒漠十七年的王淦昌院士的故事；學習老一輩“兩彈一星”元勛科學家們淡泊名利，胸懷祖國，為中華民族救亡圖存，偉大復興，百折不撓，科學報國的崇高品格。

（3）大國重器：CPR1000核電站，第三代中國大型商用壓水堆技術(shù)；建設中的山東榮成石島灣核電站—中國自主研制的第四代高溫氣冷堆技術(shù)；我國自主研發(fā)的海上核動力平臺；中國環(huán)流器二號M裝置主機線圈系統(tǒng)在成都成功實現(xiàn)交付。

6.課程思政教學成效

核能這個專題，同學們學習的興趣和熱情很高，充分說明學以致用，在應用中賦予知識活力與靈動，讓學生在生動活潑的學習中感受到所學的知識與現(xiàn)實生產(chǎn)和生活的緊密聯(lián)系的重要性。同時通過重溫偉大的“兩彈一星”，厚植愛國主義和家國情懷。

三、《材料與能源—從基礎到應用》課程思政教學成效

《材料與能源—從基礎到應用》課程的核心目標是培養(yǎng)胸懷祖國和人民，理想信念堅定，以實現(xiàn)中華民族偉大復興為己任，善良正直、理性平和，具有高尚品德和扎實學識的新時代青年人才。同學們對《材料與能源—從基礎到應用》課程學習的興趣和熱情很高，因為課程思政的教學元素和專業(yè)知識點自然地融合，得到了同學們的接受和認同，在課程挑戰(zhàn)性任務的互動環(huán)節(jié)，同學們分享自己的感受時，真情流露，情真意切。在挑戰(zhàn)性任務環(huán)節(jié)，不論是在課堂辯論環(huán)節(jié)，還是在小組主題分享環(huán)節(jié)，面對諸如：四大發(fā)明—論科學和技術(shù)的關(guān)系，世界科學的中心轉(zhuǎn)移，過去、現(xiàn)在和未來，世界一流大學，中國還有哪些核心技術(shù)有待攻克等社會熱點、難點問題，同學們都展現(xiàn)出難能可貴的開放包容、客觀的態(tài)度、理性的思辨和濃厚的愛國主義情感，說明本課程對培養(yǎng)家國情懷起到了較好的效果。圖4是《材料與能源—從基礎到應用》課程思政教學育人實效。通過知識傳授、價值塑造、能力養(yǎng)成過程，在培養(yǎng)學生的專業(yè)知識的同時，塑造社會主義核心價值觀，把課程思政的內(nèi)容內(nèi)化于心、外化于行，知行合一，培養(yǎng)德智體美勞全面發(fā)展的社會主義建設者和接班人。

圖4 《材料與能源—從基礎到應用》課程思政教學育人實效

（一）學生學習興趣和自主學習能力增強

《材料與能源—從基礎到應用》課程采用“互動型”和“分享型”課堂，通過研討、辯論提高學生的課堂參與度，促進學生之間的交流與合作。將課程思政融入日常教學，將家國情懷融入專業(yè)知識，激發(fā)學生的學習興趣，使學生從被動接收，向求知欲、好奇心驅(qū)動轉(zhuǎn)變[22]。挑戰(zhàn)性任務小組專題匯報環(huán)節(jié)，學生通過組成團隊，分工協(xié)作，查閱文獻資料，制作精美課件進行演講匯報，鍛煉了團隊協(xié)作精神，提高了學生的學習主動性，增強了學生的自主學習能力。

（二）學生專業(yè)知識和綜合能力提高

本門課程的目標不僅是知識的傳授，更注重綜合能力的培養(yǎng)和對學生進行價值塑造[23]。《材料與能源—從基礎到應用》課程通過挑戰(zhàn)性任務的課堂辯論環(huán)節(jié)，讓每個學生都參與到教學過程中，同學之間互相幫助，分工協(xié)作，通過挑戰(zhàn)性任務中的分析、思考、研討、辯論和分享，不僅獲取了專業(yè)知識，還提升了思考、分析、判斷和解決問題的能力，也培養(yǎng)了學生的合作精神、團隊意識和集體觀念。

（三）學生專業(yè)認同感和使命感增強

課程通過幫助同學們構(gòu)建材料與能源領(lǐng)域宏觀知識體系，開闊的視野和格局[24]，將專業(yè)知識點與應用場景和實例相結(jié)合，使同學們認識到材料與能源深刻影響著人類社會發(fā)展的進程，增強了學生自身的專業(yè)認同感和使命感。通過將專業(yè)知識和思政元素有機融合，引導學生志存高遠，樹立報國為民的人生追求，更多的同學開始關(guān)注材料與能源領(lǐng)域的前沿成果，有志于投身材料與能源領(lǐng)域科技創(chuàng)新，為實現(xiàn)中華民族偉大復興貢獻自身的一份力量。

四、結(jié)語

緊密圍繞為黨育人、為國育才的目標，《材料與能源—從基礎到應用》課程把立德樹人作為根本任務，通過精心構(gòu)思，把課程思政元素有機融入專業(yè)知識學習，提出“守正創(chuàng)新，突出主線”“以情感人，形成共鳴”“無聲潤物，講好中國故事”“互動、實踐、思辨，養(yǎng)成科學精神和家國情懷”的課程思政創(chuàng)新與實踐策略。通過知識傳授、價值塑造、能力培養(yǎng)，增強學生的學習興趣和自主學習能力、分析和解決問題的能力、構(gòu)建宏觀知識體系的戰(zhàn)略思維能力。通過知識傳授、價值塑造、能力培養(yǎng)過程使愛國主義、國際視野、家國情懷、科學精神內(nèi)化于心、外化于行、知行合一，培養(yǎng)德智體美勞全面發(fā)展的社會主義建設者和接班人。