項目式學習在新工科課程思政建設中的實踐

耿慧遠　孫湛　秦少華　何鵬

摘? 要：新工科建設與課程思政展現出密切的內在一致性，新工科為課程思政提供全新的平臺，而課程思政則為新工科提供具有戰略性指導意義的方針。然而，新工科的蓬勃發展也對課程思政提出嶄新的挑戰，尤其是在如何實現跨學科整合、統一知識傳授和價值觀引領等方面，成為當前新工科背景下高校教師迫切需要解決的問題。以金屬非平衡凝固新工科課程為例，該文引入項目式學習方法，通過思政案例的開發和話語表達兩個方面，論證如何以思政案例為媒介，確保課程思政更好地融入新工科建設。設計個人和小組項目案例，涵蓋課程核心知識點與思政要素，旨在通過案例引導學生深度思考。同時，進行跨學科整合，將工程和人文社科內容有機融入項目中。強調團隊協作，通過項目的討論和考核引導學生形成積極的價值觀。通過這一互動式、富有趣味性的課堂實踐，使得原本晦澀難懂的課程知識煥發生機，同時激發學生對專業知識以及“為誰學、怎么學”等問題的自主思考。這樣的教學方法旨在切實貫徹立德樹人的根本任務，使學生在學習專業學科的同時培養出更為全面的素養。

關鍵詞：課程思政；語話表達；新工科；項目式學習；金屬非平衡凝固

中圖分類號：G641? ? ? 文獻標志碼：A? ? ? ? ? 文章編號：2096-000X（2024）13-0032-05

Abstract： The construction of emerging engineering education and ideological and political education in courses exhibit a close inherent consistency. The emerging engineering education provides a fresh platform for ideological and political education， while ideological and political education， in turn， offers strategic guidance for the development of emerging engineering education. However， the vigorous development of emerging engineering education also poses novel challenges for ideological and political education， especially in areas such as achieving interdisciplinary integration， unifying knowledge impartation， and guiding values. These challenges are urgent issues that university teachers need to address in the current context of emerging engineering education. Taking the example of the course Non-Equilibrium Solidification of Metals， this paper introduces a project-based learning approach. Through the development of ideological and political cases and discourse expression， it argues how ideological and political cases can serve as a medium to ensure the better integration of ideological and political education into the construction of emerging engineering education. The design of individual and group project cases encompasses core course knowledge points and ideological and political elements， with the aim of guiding students in deep thinking through these cases. Simultaneously， interdisciplinary integration is pursued by organically incorporating engineering and humanities and social science content into the projects. Emphasis is placed on teamwork， and through project discussions and assessments， students are guided to form positive values. This interactive and engaging classroom practice revitalizes the originally complex and obscure course knowledge， while also inspiring students to engage in independent reflection on professional knowledge and questions related to "why learn" and "how to learn". This teaching method aims to effectively implement the fundamental task of moral education and character development， fostering students with more comprehensive qualities while pursuing their professional disciplines.

Keywords： ideological and political education; discourse expression; emerging engineering education; project-based learning; Non-Equilibrium solidification of Metals

新工科和課程思政建設是近年來我國高等教育領域備受關注的兩個重要舉措。2017年《教育部高等教育司關于開展新工科研究與實踐的通知》吹響了新工科建設的號角，強調以立德樹人為引領，培養未來多元化、創新型的卓越人才。2020年教育部印發的《高等學校課程思政建設指導綱要》強調將價值觀塑造、知識傳授和能力培養融為一體，以幫助學生樹立正確的世界觀、人生觀和價值觀。而2020年教育部辦公廳制定的《未來技術學院建設指南（試行）》將未來技術學院定義為新工科建設的“再深化、再拓展、再突破、再出發”，并指出創新人才的培養應該“堅持知識傳授與價值引領相統一，培養學生追求真理、勇攀高峰的科學精神，堅定服務國家、造福人類的責任感、使命感。”我們可以清晰看出新工科建設和課程思政在一致性和邏輯契合性方面呈現高度的統一。以“新的工科專業、工科的新要求”為內涵的新工科建設為課程思政提供了創新的平臺[1]，而課程思政為新工科指出了戰略性的指導方針。同時也應該看到，新工科建設的發展也對課程思政提出了新的挑戰，如何整合課程資源以涵蓋工程、技術和人文元素，如何提高教師素質要求以及評價體系的不完善等都成為新工科背景下高校教師們亟需解決的問題[2-4]。

當前，新工科的課程思政研究主要聚焦于兩個主要方向。首先，理論研究更注重宏觀層面，如天津大學的賈啟君研究員[5]從新工科課程思政建設的角度出發，對課程思政建設的重點內容、實施體系、評價機制等進行了深入探討。南京工業大學王軼卿、張翔[6]認為在新工科建設框架下實施課程思政改革需要構建新工科建設的中國理論體系，賦予新工科建設“中國特色”。而河海大學的吳寶海等[7]學者提出高校工科院系應以課程思政為起點，從人才培養模式創新、標準化教學引領、黨建引領的師德師風建設等多個層面入手，大力培養具備思想、情懷和專業實力的新工科人才。其次，更多的研究關注于具體某門課程的思政建設，側重于思政案例的詳細梳理。例如，北京林業大學的段瑞楓等[4]學者針對新工科建設，探索了數字通信課程中的思政教育融入方法。他們從教學內容、實驗課程、教學模式以及學術前沿介紹等方面提出了“4個思政融合”的理念，并在實施過程中采用“3個思政帶入”的方法，詳細介紹了思政教育在整個教學過程中的實施方案。另外，哈爾濱工業大學的黃永江等[3]學者結合新工科教育理念，通過深度挖掘非晶合金課程中蘊含的思政元素，將課程思政貫穿于教學全過程。通過不斷優化教學方法、教學內容和教學設計，提高了該課程的授課效果，加強了學生的科研素養，真實地實現了立德樹人的根本任務。這些研究為新工科的課程思政建設提供了有益的經驗和借鑒。

本文以金屬非平衡凝固新工科課程為范例，引入項目式學習方法，從思政案例的開發和話語表達兩個方面，系統論證如何以思政案例為媒介，確保課程思政更為深入融入新工科建設。在具體實施中，我們分別設計了面向個人和小組的項目案例，以確保項目涵蓋課程的核心知識點，并巧妙地貫穿其中思政要素的線索。項目設計的關鍵在于跨學科的整合，我們在項目中引入了工程和人文社科的內容，以激發學生全面思考問題的能力。在實施過程中，我們強調了團隊合作的重要性。通過讓學生參與項目的討論和考核，我們不僅培養了團隊協作精神，還在項目中注入了價值觀的引領。

一? 金屬非平衡凝固課程概況

金屬非平衡凝固課程聚焦于金屬在非平衡狀態下的凝固行為，是材料科學與工程領域的基礎課程。該課程在金屬3D打印、表面加工以及高性能材料制備等技術領域具有廣泛應用，涉及的產品包括分布式輸電系統中使用的非晶電機、大規模數據存儲設備中的硬盤存儲器，以及電動車中大量使用的非晶電動機等[8-13]。金屬非平衡凝固在多個領域中展現出重要用途，因此，金屬非平衡凝固課程在新工科課程建設中扮演著重要的基礎角色，為機械、電子、材料和能源等學科提供有力支撐。

作為材料加工工程領域的基礎課，金屬非平衡凝固課程涵蓋了多個學科領域。例如，課程介紹了近平衡條件下溶質在溶液和固相中分布的夏爾公式，以及成分過冷對凝固時結晶形態的影響等。這些內容涉及數學、物理、化學、熱力學和動力學等多學科知識。因此，學生在學習過程中不僅獲取了關于金屬非平衡凝固的理論知識，還培養了在多學科交叉領域中思考問題的能力，為未來在相關領域的研究和實踐奠定堅實基礎。

然而，傳統的金屬非平衡凝固課程大綱和教學設計中思政元素分散，缺乏系統性的設計。因此，在新工科建設框架下，以金屬非平衡凝固課程為例，實施課程思政改革，并實現思政元素與學科知識的有機結合，產生一加一大于二的加成效應具有重要的意義。我們認為，在這樣的課程中，既要引入課程思政，又要實現新工科課程理念的建設，激發學生對該課程的濃厚興趣。基于項目式學習的方式顯然是一個具有前景的解決方案，實踐的結果證實了這一設想。

二? 項目式學習中的思政融入

（一）? 項目式學習的流程設計

項目式學習（Project-based Learning）是一種以學生為中心的教學方法，教師在提供關鍵知識的基礎上，通過構建初步的學習框架和開展討論，引導學生通過團隊合作解決開放性問題的經歷來學習。在金屬非平衡凝固課程中，采用項目式學習的方式有助于將思政元素融入教學過程中，同時培養學生的創新能力和思政意識。

首先，通過設計具體的項目，確保項目具有一定的復雜性和真實性，涵蓋金屬非平衡凝固課程的核心概念和知識點。這樣，學生可以將理論和知識應用到實際問題中，促使他們在解決問題的過程中主動思考與發現。其次，進行跨學科的整合，確保項目設計涉及多學科知識領域，包括工程和人文社科等，培養學生的綜合思維能力。在項目中引入思政要素的線索，鼓勵學生在解決問題的過程中主動發現并思考與思政相關的議題，從而實現對思政元素的有機引入。再次，強調團隊合作，鼓勵學生組成小組進行合作。通過項目式學習，培養學生的團隊協作、溝通和領導能力，強調了集體協作的重要性，進一步促進學生的全面發展。最后，在項目進行中設立明確的評價標準，及時給予學生反饋。通過對項目過程和最終成果的評價，不僅關注學生的學術表現，還注重評估學生在團隊協作、創新思維和思政方面的發展。這樣的評價機制有助于全面了解學生的學習和成長情況，為他們在未來的學術和職業生涯中提供有力支持。

（二）? 課程思政融入的理念與原則

一個重要的問題是：我們希望向學生傳遞什么樣的理念呢？我們認為這些理念應該包括以下四個方面。

首先，弘揚愛國精神，喚起學生內心深處的愛國之情。引導學生將個人的“小我”融入到祖國的“大我”、人民的“大我”之中，增強學生的民族自豪感，從而弘揚愛國主義精神，激發學生的愛國熱情。其次，崇尚專業精神，讓學生認識到專業所能貢獻的獨特價值。通過了解與國外整體方向的差距，我們旨在激發學生為服務國家戰略而奮發向前的雄心壯志，加強關鍵核心技術攻關的骨氣和志氣。再次，培養學生的科學精神，同時賦予他們更具創新思維的能力。這不僅僅是關于知識的傳授，更是為了引導學生在思考和解決問題時保持科學、開放的態度。最后，培養學生的實踐精神，并且在團隊合作中表現出色。在面對新的工作和挑戰時，學生需要能夠融入團隊，共同努力，達成更為遠大的目標。

通過對這四個方面理念的引導，我們相信可以培養學生追求真理、勇攀高峰的科學精神，樹立服務國家、造福人類的使命感和革命感。

三? 課程思政建設的實踐

（一）? 課程思政案例的開發與構建

思政案例是課程思政的教育教學載體，從內容上看，應包含思政元素和專業知識兩個耦合共進的要素，共同完成知識傳授和價值引導的目標。其中，思政元素是蘊含于專業知識體系中的思想價值和精神內涵，一般而言，思政元素從專業、國家、文化等多個角度進行深度的挖掘和提煉。

在介紹凝固科學的發展史時，我們回顧了殷商時代的大方鼎，三星堆的青銅面具以及戰國編鐘等歷史文物。這些文物不僅是中華文明的杰出代表，更突顯了我國勞動人民在3 000多年前就已經掌握了精湛的金屬凝固技術。通過對這些古代金屬凝固工藝的深入了解，我們可以激發學生對中華文化的自信，讓他們認識到我們擁有源遠流長的技術傳統。同時，我們將目光轉向當代，強調我國為金屬凝固方面的大國。比如我們制造的世界上最大的液壓機、最大的鑄鋼件、最大的風力發電機輪轂等。這些先進技術的成功應用展示了我國在當代工業領域的卓越成就。通過這些案例，激發學生的愛國熱情，宣揚文化自信與制度自信。這種歷史與現實的結合為學生提供了更加全面深刻的認識，讓他們更有信心面對未來的挑戰。

通過介紹冬奧會火炬的3D打印技術，我們深入了解了由哈爾濱工業大學材料學院蘇彥慶教授團隊開發的創新過程，為學生提供了一個鮮活的案例，引導他們發揚科學精神，培養創新思維。另一方面，我們結合稀土永磁材料的發明過程，引導學生深入了解科學創新的歷程。通過這個案例，學生可以了解科學家在解決實際問題中所面臨的困難和挑戰，同時感受到科學研究對社會的積極影響，從而激發他們對科學的濃厚興趣。同時，我們在涉及中美貿易戰時，通過探討被“卡脖子”的先進發動機技術，向學生解釋我們為何會陷入這一困境，具體“卡脖子”的原因等。這不僅引導學生發揚專業精神，更讓他們認識到技術創新在國家安全和國家戰略中的關鍵作用。學生在服務于國家戰略的過程中，既能找到專業的發展方向，也能為國家解決現實問題貢獻力量。

（二）? 課程思政案例的語話表達

專業課程的教學實踐和思想政治教育從根本上而言是一種價值傳播和勸導行為，因此，思政案例的話語表達將直接影響到學生對專業知識的接受程度和對教師傳導價值觀的認同程度。在課程思政的實踐中，語話表達方式的選擇至關重要，不同的表達風格能夠傳達截然不同的信息和態度。在新工科課程思政建設中，將政治話語轉變為學術話語，采用敘事語匯，是一個行之有效的方法，有助于更好地引導學生理解和認同思政內容。

在介紹快速凝固的應用過程中，我們選取了稀土永磁材料這一具體例子，突顯了快速凝固技術在稀土永磁材料的發明過程中的重要作用。在拓展內容時，我們注重事實本身，強調我國在這一領域所取得的顯著成就。通過講述我國在20世紀90年代統籌布局，引進當時國際最新技術等，經過政府、產業界和科研人員30年來的努力，使我國的稀土永磁產銷量達到了全球的80%。這種學術話語的敘事方式不僅突顯了事實的客觀性，同時將焦點轉向了技術和創新，使學生更容易理解和接受。通過這樣的敘事方式，學生能夠清晰地了解我國社會主義制度的優越性、人民的勤勞智慧以及科學家的創新精神等方面的信息。

（三）? 項目式學習中的思政融入

在金屬非平衡凝固課程教學中項目式學習分為兩種。

第一種是以單個學生為單位的項目式學習。在這一項目式學習中，我們設定了主題為“金屬凝固與社會”。這個主題的設定旨在激發學生對金屬凝固技術及其與社會的關系的深入思考。首先，關注金屬凝固的技術方面，學生可以選擇某一具體的金屬非平衡凝固方式，如動力學的快速凝固、深過冷快速凝固或大溫度梯度定向凝固等。在這一階段，學生需要深入了解所選擇技術的來龍去脈、技術原理等方面的知識，為他們的項目提供技術基礎。其次，關注與社會的關系，學生需要深入分析所選技術在社會中的具體影響，重點關注這項技術對中國社會所帶來的成就等方面。這樣的設計使得學生在調研和匯報項目時，自然而然地引入了國家在這方面的成就，從而達到了讓學生自發挖掘思政元素的目的。這樣的項目化學習不僅使學生更深入地了解技術原理，還通過關注社會影響，引導學生將所學知識與國家成就相聯系，達到了思政教育的目標。

第二種是以小組為單位的項目式學習，主題為“我要穿越——從石器時代到青銅時代”（如圖1所示）。這個主題將學生們帶入了一個充滿創造性和挑戰性的歷險之旅，激發他們的團隊協作和競爭意識。

首先，學生們“穿越”到石器時代，成為一個部落的領導者，需要帶領這個部落以最快速度進化到青銅時代。穿越的地點是個性化的選擇，這為學生提供了更多的創造空間，使整個項目更具有趣味性。

在技術進化的路線選擇上，學生們需要精心策劃，考慮到各個時期的資源、環境以及部落的需求。這要求他們不僅了解不同時代的技術發展，還需要綜合考慮各種因素，做出最為合理和可行的決策。

最后，通過所有同學的投票方式決定哪一組的進化方式最為優秀，這為整個項目增加了一層競爭的元素。同學們將不僅僅關注自己小組的表現，還會在其他小組的方案中找靈感，促使更多地思考和深入研究。

這里我們舉兩個具體的例子，其中一組同學在“穿越”過程中有一個思考，他們認為“穿越者最重要的不是直接發展技術，而是帶去發展技術的種子。穿越者首先應該解決的是科學方法論，否則再多的技術能夠得到結果也不過是另外一種形式的陷入停滯的科技。最重要的是體系和科學的研究精神，即使從初級技術發展，只要有科學研究精神，時間可以彌補一切的技術差距”。這樣的感悟不就是科學精神的萌芽嗎！另外一組同學對穿越地點進行了深入的考察，最終選擇決定在遼西地區進行他們的穿越，為此他們去查閱了大量的文獻以及考古的發現。通過這樣的方式，使學生們得以了解我國古代這么璀璨的文明是怎么來的，對于我們的文化自信、制度自信，也就同時植入了意識當中。

（四）? 課程考核中的思政融入

除了學習的環節之外，課程的考核結果也是學生比較重視的環節之一，也是課程思政應當融入也可以融入一個重要的環節。我們鼓勵學生將自己的學習心得、對專業的感悟以及金屬凝固技術對國家產業發展的影響等在項目式學習和課程的最終報告中進行總結。最終報告的撰寫，既是對學術成果的總結，也是對思政元素的應用。學生通過總結學習經驗、專業感悟以及對國家產業發展的思考，自然而然地將課程思政的核心觀念融入到自己的思考中。這種方式不僅能夠提高學生對課程的深度理解，也有助于培養他們的綜合素養和社會責任感。

綜上所述，金屬非平衡凝固課程中的項目式學習及相應的課程思政建設的流程可以歸納為圖2所示。

四? 課程思政建設的初步成效

將項目式學習與課程思政有機融合取得了顯著的效果。從學生的反饋和發展方向來看，這種改革帶來的積極影響是顯而易見的。我們分別對課程思政改革前哈爾濱工業大學材料科學與工程學院2019級、2020級學生（共25人），以及課程思政改革后2021級、2022級學生（共36人）進行了問卷調查，問題是：你是否認為本門課程對于培養自己的科學素養和人文素養有幫助？共發出61份問卷，收回有效問卷61份。

圖3給出了問卷調查的結果。由圖3可知，課程思政的融入極大地提升了學生對于金屬非平衡凝固的課程認可程度，認為課程對自己有幫助的學生占比提高了約50%，而認為課程對自己幫助不大的學生占比僅為之前的1/2。

學生對課程的認同感和學習體驗明顯提升。調查結果顯示，學生認為這門課程對自己非常有幫助的比例從課程思政改革前的20%多提升到了將近40%。這表明學生更深刻地體驗到課程的實際價值，提高了他們對課程的認同度。通過項目式學習，學生對金屬非平衡凝固學科產生了濃厚的興趣，并有更多的學生選擇在課題組深造，部分同學取得了碩士學位，并有同學繼續攻讀博士學位。這表明項目式學習和課程思政的融合激發了學生的學術熱情和進取心。總體而言，項目式學習和課程思政的結合為金屬非平衡凝固課程注入了新鮮的活力，激發了學生的學術興趣和對課程的參與度。

五? 結束語

本文以金屬非平衡凝固這一典型新工科課程為例，基于理工科教育教學實踐，將項目式學習引入課程思政建設。主要從思政案例的開發和話語表達兩個方面論證了如何通過不同形式的項目式學習手段，更好地將課程思政融入新工科建設中。在設計個人和小組項目案例時，全面涵蓋了課程核心知識點與思政要素，旨在通過案例引導學生進行深度思考。同時，進行了跨學科整合，將工程和人文社科內容有機融入項目中。強調了團隊協作，通過項目的討論和考核，引導學生形成積極的價值觀。本文確立了一個具體、可操作、具有輻射推廣價值的新工科課程思政建設途徑，具備較強的可行性。對于教師而言，該途徑不僅能夠結合個人授課特點進行拓展和豐富，還能夠通過學生反饋直觀地檢驗教學改革效果。

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基金項目：黑龍江省高等教育教學改革項目“新工科背景下《金屬非平衡凝固》課程思政建設研究與實踐”（SJGY20210264）

第一作者簡介：耿慧遠（1978-），男，漢族，河南許昌人，博士，副研究員，博士研究生導師。研究方向為熱電材料及器件。

*通信作者：何鵬（1974-），男，漢族，黑龍江哈爾濱人，博士，教授，博士研究生導師。研究方向為釬焊、微連接及可靠性基礎理論與實際應用技術。