“表面工程技術(shù)及應(yīng)用”課程思政教學(xué)設(shè)計(jì)與探索

［摘 要］ 在中華民族偉大復(fù)興的戰(zhàn)略全局和世界百年未有之大變局相互交識(shí)的大背景下，做好高校的課程思政對(duì)于培育當(dāng)代大學(xué)生正確的國(guó)家觀、民族觀、歷史觀具有重要的意義。以表面工程專業(yè)知識(shí)為載體，把思政元素有效融入課程教學(xué)實(shí)踐中，科學(xué)設(shè)置教學(xué)目標(biāo)，豐富教學(xué)方法，創(chuàng)新課程考核模式，構(gòu)建表面工程技術(shù)及應(yīng)用課程思政知識(shí)體系，最終實(shí)現(xiàn)專業(yè)教學(xué)和課程育人的有機(jī)結(jié)合，為社會(huì)主義建設(shè)培養(yǎng)愛(ài)黨愛(ài)國(guó)、專業(yè)扎實(shí)的創(chuàng)新應(yīng)用型專業(yè)人才。

［關(guān)鍵詞］ 表面工程；課程思政；教學(xué)設(shè)計(jì)；應(yīng)用實(shí)踐

［基金項(xiàng)目］ 2023年度上海高校青年教師培養(yǎng)資助計(jì)劃“課程思政背景下‘表面工程技術(shù)及應(yīng)用’課程的教學(xué)設(shè)計(jì)”（ZZ202312047）；2023年度上海應(yīng)用技術(shù)大學(xué)課程建設(shè)——機(jī)械制造基礎(chǔ)（英）（10110M230061-A22）

［作者簡(jiǎn)介］ 梁丹丹（1987—），女，山東菏澤人，博士，上海應(yīng)用技術(shù)大學(xué)上海物理氣相沉積（PVD）超硬涂層及裝備工程技術(shù)研究中心講師，主要從事物理氣相沉積涂層、表面防護(hù)研究；張而耕（1973—），男，安徽六安人，博士，上海應(yīng)用技術(shù)大學(xué)上海物理氣相沉積（PVD）超硬涂層及裝備工程技術(shù)研究中心教授（通信作者），主要從事物理氣相沉積涂層、機(jī)械制造研究；周 瓊（1984—），女，江西南昌人，博士，上海應(yīng)用技術(shù)大學(xué)上海物理氣相沉積（PVD）超硬涂層及裝備工程技術(shù)研究中心講師，主要從事表面摩擦學(xué)、表界面行為研究。

［中圖分類號(hào)］ G641 ［文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼］ A ［文章編號(hào)］ 1674-9324（2024）22-0117-04 ［收稿日期］ 2023-09-27

黨的十八大以來(lái)，以習(xí)近平同志為核心的黨中央著眼于黨和國(guó)家事業(yè)發(fā)展全局，從社會(huì)主義現(xiàn)代化建設(shè)和中華民族偉大復(fù)興的全局和戰(zhàn)略高度，科學(xué)回答了高校培養(yǎng)什么樣的人、如何培養(yǎng)人以及為誰(shuí)培養(yǎng)人的一系列重要問(wèn)題，豐富和發(fā)展了黨的教育方針，為做好新時(shí)代下高校思想政治工作、發(fā)展高等教育事業(yè)指明了行動(dòng)方向［1］。在中華民族偉大復(fù)興的戰(zhàn)略全局和世界百年未有之大變局交織的大背景下，做好高校的課程思政是落實(shí)立德樹(shù)人根本任務(wù)的一項(xiàng)重要舉措，是培育當(dāng)代大學(xué)生正確的國(guó)家觀、民族觀、歷史觀、文化觀、價(jià)值觀的客觀要求，是培養(yǎng)社會(huì)主義事業(yè)建設(shè)者和接班人的必然選擇［2-4］。

作為上海市重點(diǎn)建設(shè)的高水平地方大學(xué)，上海應(yīng)用技術(shù)大學(xué)在教育、科技、人才“三位一體”的高水平創(chuàng)新體系中積極推進(jìn)創(chuàng)新發(fā)展、特色發(fā)展和高質(zhì)量發(fā)展，致力于建設(shè)具有國(guó)際影響力的高水平應(yīng)用創(chuàng)新型大學(xué)。依托上海物理氣相沉積（PVD）超硬涂層及裝備工程技術(shù)研究中心，我校開(kāi)設(shè)的“表面工程技術(shù)及應(yīng)用”專業(yè)課程，主要研究表面工程技術(shù)原理與特點(diǎn)、應(yīng)用現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢(shì)。該課程涉及的知識(shí)面廣，并且多學(xué)科交叉，是一門(mén)新興的邊緣學(xué)科［4］。本課程通過(guò)向?qū)W生全面闡述表面技術(shù)的一些基本概念和理論，圍繞金屬材料表面性能（如力學(xué)性能、耐腐蝕性能、耐磨損性能、物理和化學(xué)特性等），集中論述物理氣相沉積、化學(xué)氣相沉積、熱噴涂、表面改性等多種技術(shù)，為學(xué)生將來(lái)從事這方面的工作或研究奠定扎實(shí)的基礎(chǔ)。本課程內(nèi)容章節(jié)之間關(guān)聯(lián)度較小，需要增加實(shí)踐課程，加深學(xué)生的理解認(rèn)知。為此，本文通過(guò)科學(xué)合理的教學(xué)設(shè)計(jì)，將課程思政元素潛移默化地與理論知識(shí)相結(jié)合；結(jié)合院校實(shí)際開(kāi)展針對(duì)性的實(shí)踐課程輔助理論學(xué)習(xí)，引入表面工程科研前沿動(dòng)態(tài)，培養(yǎng)學(xué)生的家國(guó)情懷和創(chuàng)新意識(shí)［5］。

一、科學(xué)設(shè)置教學(xué)目標(biāo)

結(jié)合院校定位和培養(yǎng)目標(biāo)，本課程通過(guò)專業(yè)教育和思想政治教育，將專業(yè)知識(shí)和思政元素融合在一起，實(shí)現(xiàn)協(xié)同育人的教學(xué)效果。本課程的教學(xué)目標(biāo)主要有：（1）知識(shí)目標(biāo)：通過(guò)向?qū)W生傳輸表面工程的相關(guān)理論基礎(chǔ)知識(shí)，掌握多種表面技術(shù)的相關(guān)原理和相關(guān)工藝，技術(shù)路線和制備工藝規(guī)程的設(shè)計(jì)以及PVD設(shè)備的工作原理和應(yīng)用，進(jìn)行表面工程問(wèn)題的工藝流程設(shè)計(jì)。（2）能力目標(biāo)：培養(yǎng)學(xué)生設(shè)計(jì)/開(kāi)發(fā)解決方案的能力，可以針對(duì)復(fù)雜表面工程問(wèn)題，設(shè)計(jì)全周期、全流程的技術(shù)方案。能夠針對(duì)特定需求，設(shè)計(jì)具有特殊成分、性能、結(jié)構(gòu)、工藝等的材料，并能夠在設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)中體現(xiàn)創(chuàng)新意識(shí)，考慮社會(huì)、安全、法律以及環(huán)境等因素。（3）思政目標(biāo)：結(jié)合我國(guó)科學(xué)家在表面工程研究領(lǐng)域做出的突出貢獻(xiàn)和前沿科技成果等課程思政教學(xué)案例，增強(qiáng)學(xué)生的民族自豪感和自信心，培養(yǎng)學(xué)生勇于創(chuàng)新的科學(xué)精神、勇于克服困難的鉆研精神，引導(dǎo)學(xué)生樹(shù)立正確的世界觀、人生觀和價(jià)值觀。本課程結(jié)合上海應(yīng)用技術(shù)大學(xué)“明德、明學(xué)、明事”的校訓(xùn)，將一絲不茍、嚴(yán)謹(jǐn)負(fù)責(zé)的“大國(guó)工匠”精神主線貫穿于“表面工程技術(shù)及應(yīng)用”課程教學(xué)的全過(guò)程，實(shí)現(xiàn)課程知識(shí)目標(biāo)、專業(yè)能力培養(yǎng)目標(biāo)和思政目標(biāo)的全方位融合，使學(xué)生在學(xué)習(xí)專業(yè)理論知識(shí)的同時(shí)，初步成為具有家國(guó)情懷的社會(huì)主義建設(shè)者和接班人。

本課程的教學(xué)對(duì)象是機(jī)械工程和材料工程專業(yè)的大二學(xué)生，該類學(xué)生已經(jīng)學(xué)習(xí)了一些專業(yè)基礎(chǔ)課程，如“材料力學(xué)”“金屬熱處理”“機(jī)械工程基礎(chǔ)”等，初步具備了一定的專業(yè)基礎(chǔ)。針對(duì)本課程的教學(xué)對(duì)象特點(diǎn)，教師應(yīng)在創(chuàng)新精神、理性思維、家國(guó)情懷等方面通過(guò)教學(xué)活動(dòng)、教學(xué)案例、教學(xué)視頻等多方位加以引導(dǎo)，達(dá)成三重課程目標(biāo)的統(tǒng)一。譬如，“表面工程技術(shù)及應(yīng)用”課程的大部分內(nèi)容講授不同的表面處理技術(shù)，章節(jié)之間相對(duì)較為獨(dú)立。通過(guò)在教學(xué)過(guò)程中，給學(xué)生觀看不同表面技術(shù)的實(shí)際生產(chǎn)過(guò)程的視頻，加深學(xué)生對(duì)課本理論知識(shí)的理解和認(rèn)知，培養(yǎng)他們發(fā)現(xiàn)問(wèn)題和解決問(wèn)題的能力。通過(guò)一系列的教學(xué)改革和探索，讓學(xué)生可以客觀評(píng)估表面工程技術(shù)對(duì)當(dāng)代經(jīng)濟(jì)和社會(huì)發(fā)展的重要性，并初步具備表面工程行業(yè)工程師的職業(yè)素養(yǎng)，培養(yǎng)其愛(ài)崗敬業(yè)、保護(hù)環(huán)境、勇于創(chuàng)新的精神。

二、結(jié)合教學(xué)內(nèi)容，深入挖掘思政元素

“表面工程技術(shù)及應(yīng)用”是材料科學(xué)、物理化學(xué)、機(jī)械等多個(gè)學(xué)科相互交叉融合而形成的一門(mén)對(duì)理論性、實(shí)踐性要求均很高的課程，因此可挖掘的思政元素較多。本課程從理論和應(yīng)用實(shí)踐角度出發(fā)，系統(tǒng)地講授不同表面工程技術(shù)的原理基礎(chǔ)、工藝過(guò)程、檢測(cè)方法、應(yīng)用案例和發(fā)展前景。以物理氣相沉積為例，該技術(shù)制備的薄膜具有硬度高、摩擦系數(shù)低、耐磨性高和化學(xué)穩(wěn)定性高等優(yōu)點(diǎn)，不僅可用在刀具、模具和摩擦磨損件表面的加硬、潤(rùn)滑和耐磨處理，未來(lái)還可用于汽車零部件、機(jī)械零件及航空航天等零件的表面處理，并且對(duì)零部件的表面耐磨損、抗腐蝕、自潤(rùn)滑具有無(wú)可替代的作用，是減少汽車污染、降低能耗的主要環(huán)保技術(shù)。根據(jù)本課程不同章節(jié)的教學(xué)內(nèi)容，結(jié)合表面工程技術(shù)的發(fā)展史和表面工程技術(shù)的專家、科技工作者、技術(shù)人員所創(chuàng)造的價(jià)值，有針對(duì)性地融入思政元素，實(shí)現(xiàn)立德育人、協(xié)同育人的教學(xué)效果。針對(duì)“表面工程技術(shù)及應(yīng)用”這門(mén)課程的特點(diǎn)，本文主要從以下幾個(gè)方面進(jìn)行思政教育實(shí)踐。

1.結(jié)合古今的表面技術(shù)及發(fā)展歷程，培養(yǎng)青年大學(xué)生的民族自信和大國(guó)工匠精神。在課程引入時(shí)，重點(diǎn)介紹表面科學(xué)研究的重要性以及在我國(guó)的發(fā)展歷程。以20世紀(jì)60年代出土的越王勾踐劍為例［6］，歷經(jīng)2 000多年，劍面仍光滑明亮，不腐不銹，寒氣逼人，鋒利無(wú)比。經(jīng)過(guò)科學(xué)家的分析發(fā)現(xiàn)，勾踐劍的表面鍍有一層鈍性的鉻金屬層，可以有效隔絕氧氣，防止腐蝕和氧化。而現(xiàn)代鍍鉻技術(shù)發(fā)明于20世紀(jì)30年代的德國(guó)，我國(guó)要領(lǐng)先2 000多年。此外，我國(guó)古代金屬器皿上采用的線雕、鑲嵌、鏤空、鎏金等表面處理技術(shù)也非常先進(jìn)，極大地豐富了當(dāng)時(shí)人們的物質(zhì)和精神生活。在講授熱噴涂技術(shù)時(shí)，介紹我國(guó)著名的表面修復(fù)專家徐濱士院士，他率先在中國(guó)將等離子噴涂技術(shù)用于解決車輛薄壁磨損零件修復(fù)的重大難題；且發(fā)明的高速電弧噴涂技術(shù)，在海軍艦船防腐領(lǐng)域也取得了重大進(jìn)展等等［7］。通過(guò)我國(guó)古代工匠和現(xiàn)代科學(xué)家的先進(jìn)事跡，激發(fā)學(xué)生的愛(ài)國(guó)強(qiáng)國(guó)意識(shí)，幫助學(xué)生制定正確的學(xué)習(xí)目標(biāo)。

2.以國(guó)家科技領(lǐng)域重大需求為切入點(diǎn)，激發(fā)學(xué)生愛(ài)國(guó)主義情懷和奮斗精神。經(jīng)過(guò)幾十年的發(fā)展，表面工程技術(shù)已成為我國(guó)航空大飛機(jī)、航空發(fā)動(dòng)機(jī)與燃?xì)廨啓C(jī)、重型直升機(jī)、載人航天與探月工程、半導(dǎo)體、軌道交通、可控核聚變、高端海洋工程裝備、先進(jìn)裝備制造和基礎(chǔ)制造技術(shù)等國(guó)家重大工程及戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)必不可少的基礎(chǔ)技術(shù)之一［8］。在教學(xué)過(guò)程中舉例說(shuō)明我國(guó)科技發(fā)展過(guò)程中遇到的難題和解決方案，不僅可以激發(fā)學(xué)生的國(guó)家使命感，而且可以培養(yǎng)他們的創(chuàng)新意識(shí)，提高創(chuàng)新能力，鼓勵(lì)他們用知識(shí)更好地武裝自己，積極參與到社會(huì)主義建設(shè)中。

3.以“中國(guó)制造2025”為切入點(diǎn)，結(jié)合表面工程在環(huán)境保護(hù)和改造中的應(yīng)用，培養(yǎng)青年大學(xué)生的環(huán)保意識(shí)。隨著科學(xué)技術(shù)和人類需求的不斷發(fā)展，我國(guó)提出了中國(guó)制造2025制造業(yè)創(chuàng)新中心、智能制造、工業(yè)強(qiáng)基、綠色制造、高端裝備創(chuàng)新等“五大工程”。而表面工程技術(shù)作為新材料產(chǎn)業(yè)體系中的一項(xiàng)關(guān)鍵核心技術(shù)，逐漸面向智能制造、綠色制造，并應(yīng)用在清潔環(huán)境、綠色能源、綠色再制造等領(lǐng)域。譬如，我國(guó)目前大力發(fā)展的光伏產(chǎn)業(yè)，就是利用表面薄膜將太陽(yáng)能轉(zhuǎn)化為電能的光伏電池，其厚度一般在幾微米到幾百微米之間，遠(yuǎn)小于晶硅太陽(yáng)能電池的厚度。而且相較于傳統(tǒng)晶硅太陽(yáng)能電池，光伏電池還具有光吸收能力強(qiáng)、發(fā)電穩(wěn)定性好、能源回收周期短等優(yōu)勢(shì)。培養(yǎng)學(xué)生以經(jīng)濟(jì)社會(huì)需求為向?qū)В_(kāi)拓創(chuàng)新，樹(shù)立正確的大局觀和發(fā)展觀，用所學(xué)到的專業(yè)知識(shí)服務(wù)于社會(huì)經(jīng)濟(jì)的可持續(xù)發(fā)展、節(jié)約能源資源、改善人們的物質(zhì)和精神生活。

4.以學(xué)術(shù)前沿動(dòng)態(tài)為切入點(diǎn)，培養(yǎng)學(xué)生的科研創(chuàng)新意識(shí)。為了更好地?cái)U(kuò)展課本知識(shí)，在教學(xué)過(guò)程中注意引入結(jié)合表面工程的研究現(xiàn)狀和發(fā)展歷程。以中國(guó)科學(xué)院院士盧柯院士為例，他提出的表面納米化技術(shù)將鐵表層的晶粒細(xì)化到納米尺度，其氮化溫度顯著降低，并成功應(yīng)用到了寶鋼集團(tuán)冷軋廠的拉矯輥上，大幅提高了拉矯輥的使用周期。此外，以近期高水平科研論文作為擴(kuò)展閱讀，讓學(xué)生查閱相關(guān)文獻(xiàn)資料，掌握表面工程不同技術(shù)的前沿內(nèi)容，并要求學(xué)生獨(dú)立完成一篇前沿報(bào)告，作為課程考核內(nèi)容。通過(guò)學(xué)生的自主學(xué)習(xí)，提高他們基本的科研能力和素養(yǎng)，培養(yǎng)學(xué)生嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目蒲刑剿骶瘛?/p>

5.結(jié)合學(xué)校工程中心，鍛煉學(xué)生的實(shí)踐能力和專業(yè)認(rèn)知。在教學(xué)過(guò)程中，根據(jù)學(xué)校和學(xué)院設(shè)備的實(shí)際情況，帶領(lǐng)學(xué)生分批次參觀學(xué)習(xí)相關(guān)設(shè)備的操作使用過(guò)程。譬如，在講授物理氣相沉積技術(shù)時(shí)，帶領(lǐng)學(xué)生來(lái)工程中心實(shí)地考察在不同基體上磁控濺射制備TiN金屬陶瓷薄膜的過(guò)程；在講授涂層的質(zhì)量控制時(shí)，讓學(xué)生學(xué)習(xí)操作維度硬度計(jì)、顯微鏡、摩擦磨損機(jī)等檢測(cè)設(shè)備評(píng)估薄膜的硬度、結(jié)合力、耐磨性等性能；在講授物理氣相沉積涂層的前處理工藝時(shí)，帶領(lǐng)學(xué)生參觀不同拋光方法和設(shè)備，并講解前處理的工藝流程和目的。通過(guò)理論教學(xué)和實(shí)踐課程相結(jié)合的方式讓學(xué)生更深刻更具象地掌握課本知識(shí)，并且有助于提高學(xué)生在未來(lái)工作學(xué)習(xí)中解決問(wèn)題的能力。

三、豐富教學(xué)方法，完善課程考核方式

在建設(shè)系統(tǒng)的課程思政體系時(shí)，不僅需要將相關(guān)內(nèi)容包括在內(nèi)，而且還要包括與之相配套的教學(xué)方法和考核機(jī)制。本課程采用多種形式的教學(xué)方法，充分發(fā)揮信息技術(shù)的作用，充分利用豐富的網(wǎng)絡(luò)資源，制作多媒體課件，播放教學(xué)視頻文件、譬如讓學(xué)生觀看國(guó)際一流水平的表面工程工藝、表面檢測(cè)技術(shù)等；結(jié)合實(shí)踐教學(xué)條件，企業(yè)案例庫(kù)等將理論知識(shí)點(diǎn)與實(shí)踐相結(jié)合，分批次帶領(lǐng)學(xué)生到學(xué)校的工程中心參觀學(xué)習(xí)，加深對(duì)課堂知識(shí)的理解，并掌握基本操作技能。

此外，“表面工程技術(shù)及應(yīng)用”課程考核分為平時(shí)考核和期末考核。總成績(jī)=平時(shí)成績(jī)（50%）+期末成績(jī)（70%）。平時(shí)成績(jī)=作業(yè)（20%）+隨堂測(cè)試（20%）+前沿報(bào)告（10%）。通過(guò)精心設(shè)計(jì)隨堂測(cè)試試題和作業(yè)，及時(shí)批改和反饋，隨時(shí)掌握學(xué)生的學(xué)習(xí)效果；讓學(xué)生通過(guò)查閱相關(guān)文獻(xiàn)資料，分享本課程相關(guān)的學(xué)術(shù)前沿，延伸課本內(nèi)容，讓學(xué)生充分了解課堂上所學(xué)的技術(shù)手段在當(dāng)前科學(xué)研究領(lǐng)域和經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展中的重要作用。這一綜合性的考核評(píng)價(jià)機(jī)制不僅可對(duì)學(xué)生所學(xué)的課堂理論知識(shí)進(jìn)行考查，而且還有助于激發(fā)學(xué)生不斷探索新知識(shí)的興趣，取得較好的教學(xué)效果。

結(jié)語(yǔ)

“表面工程技術(shù)及應(yīng)用”是上海應(yīng)用技術(shù)大學(xué)機(jī)械工程和材料工程的一門(mén)應(yīng)用性較強(qiáng)的專業(yè)課程。結(jié)合院校的培養(yǎng)目標(biāo)，科學(xué)設(shè)置教學(xué)目標(biāo)，并討論了專業(yè)理論知識(shí)與思政元素相結(jié)合的不同實(shí)施策略，最后通過(guò)教學(xué)方法和考核方式的完善，使學(xué)生在全面深入地掌握課本知識(shí)的同時(shí)，進(jìn)一步提高分析問(wèn)題、解決問(wèn)題的實(shí)踐能力，培養(yǎng)出符合社會(huì)主義核心價(jià)值觀的高素質(zhì)應(yīng)用型人才。

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