“表面工程技术及应用”课程思政教学设计与探索

［摘 要］ 在中华民族伟大复兴的战略全局和世界百年未有之大变局相互交识的大背景下，做好高校的课程思政对于培育当代大学生正确的国家观、民族观、历史观具有重要的意义。以表面工程专业知识为载体，把思政元素有效融入课程教学实践中，科学设置教学目标，丰富教学方法，创新课程考核模式，构建表面工程技术及应用课程思政知识体系，最终实现专业教学和课程育人的有机结合，为社会主义建设培养爱党爱国、专业扎实的创新应用型专业人才。

［关键词］ 表面工程；课程思政；教学设计；应用实践

［基金项目］ 2023年度上海高校青年教师培养资助计划“课程思政背景下‘表面工程技术及应用’课程的教学设计”（ZZ202312047）；2023年度上海应用技术大学课程建设——机械制造基础（英）（10110M230061-A22）

［作者简介］ 梁丹丹（1987—），女，山东菏泽人，博士，上海应用技术大学上海物理气相沉积（PVD）超硬涂层及装备工程技术研究中心讲师，主要从事物理气相沉积涂层、表面防护研究；张而耕（1973—），男，安徽六安人，博士，上海应用技术大学上海物理气相沉积（PVD）超硬涂层及装备工程技术研究中心教授（通信作者），主要从事物理气相沉积涂层、机械制造研究；周 琼（1984—），女，江西南昌人，博士，上海应用技术大学上海物理气相沉积（PVD）超硬涂层及装备工程技术研究中心讲师，主要从事表面摩擦学、表界面行为研究。

［中图分类号］ G641 ［文献标识码］ A ［文章编号］ 1674-9324（2024）22-0117-04 ［收稿日期］ 2023-09-27

党的十八大以来，以习近平同志为核心的党中央着眼于党和国家事业发展全局，从社会主义现代化建设和中华民族伟大复兴的全局和战略高度，科学回答了高校培养什么样的人、如何培养人以及为谁培养人的一系列重要问题，丰富和发展了党的教育方针，为做好新时代下高校思想政治工作、发展高等教育事业指明了行动方向［1］。在中华民族伟大复兴的战略全局和世界百年未有之大变局交织的大背景下，做好高校的课程思政是落实立德树人根本任务的一项重要举措，是培育当代大学生正确的国家观、民族观、历史观、文化观、价值观的客观要求，是培养社会主义事业建设者和接班人的必然选择［2-4］。

作为上海市重点建设的高水平地方大学，上海应用技术大学在教育、科技、人才“三位一体”的高水平创新体系中积极推进创新发展、特色发展和高质量发展，致力于建设具有国际影响力的高水平应用创新型大学。依托上海物理气相沉积（PVD）超硬涂层及装备工程技术研究中心，我校开设的“表面工程技术及应用”专业课程，主要研究表面工程技术原理与特点、应用现状与发展趋势。该课程涉及的知识面广，并且多学科交叉，是一门新兴的边缘学科［4］。本课程通过向学生全面阐述表面技术的一些基本概念和理论，围绕金属材料表面性能（如力学性能、耐腐蚀性能、耐磨损性能、物理和化学特性等），集中论述物理气相沉积、化学气相沉积、热喷涂、表面改性等多种技术，为学生将来从事这方面的工作或研究奠定扎实的基础。本课程内容章节之间关联度较小，需要增加实践课程，加深学生的理解认知。为此，本文通过科学合理的教学设计，将课程思政元素潜移默化地与理论知识相结合；结合院校实际开展针对性的实践课程辅助理论学习，引入表面工程科研前沿动态，培养学生的家国情怀和创新意识［5］。

一、科学设置教学目标

结合院校定位和培养目标，本课程通过专业教育和思想政治教育，将专业知识和思政元素融合在一起，实现协同育人的教学效果。本课程的教学目标主要有：（1）知识目标：通过向学生传输表面工程的相关理论基础知识，掌握多种表面技术的相关原理和相关工艺，技术路线和制备工艺规程的设计以及PVD设备的工作原理和应用，进行表面工程问题的工艺流程设计。（2）能力目标：培养学生设计/开发解决方案的能力，可以针对复杂表面工程问题，设计全周期、全流程的技术方案。能够针对特定需求，设计具有特殊成分、性能、结构、工艺等的材料，并能够在设计环节中体现创新意识，考虑社会、安全、法律以及环境等因素。（3）思政目标：结合我国科学家在表面工程研究领域做出的突出贡献和前沿科技成果等课程思政教学案例，增强学生的民族自豪感和自信心，培养学生勇于创新的科学精神、勇于克服困难的钻研精神，引导学生树立正确的世界观、人生观和价值观。本课程结合上海应用技术大学“明德、明学、明事”的校训，将一丝不苟、严谨负责的“大国工匠”精神主线贯穿于“表面工程技术及应用”课程教学的全过程，实现课程知识目标、专业能力培养目标和思政目标的全方位融合，使学生在学习专业理论知识的同时，初步成为具有家国情怀的社会主义建设者和接班人。

本课程的教学对象是机械工程和材料工程专业的大二学生，该类学生已经学习了一些专业基础课程，如“材料力学”“金属热处理”“机械工程基础”等，初步具备了一定的专业基础。针对本课程的教学对象特点，教师应在创新精神、理性思维、家国情怀等方面通过教学活动、教学案例、教学视频等多方位加以引导，达成三重课程目标的统一。譬如，“表面工程技术及应用”课程的大部分内容讲授不同的表面处理技术，章节之间相对较为独立。通过在教学过程中，给学生观看不同表面技术的实际生产过程的视频，加深学生对课本理论知识的理解和认知，培养他们发现问题和解决问题的能力。通过一系列的教学改革和探索，让学生可以客观评估表面工程技术对当代经济和社会发展的重要性，并初步具备表面工程行业工程师的职业素养，培养其爱岗敬业、保护环境、勇于创新的精神。

二、结合教学内容，深入挖掘思政元素

“表面工程技术及应用”是材料科学、物理化学、机械等多个学科相互交叉融合而形成的一门对理论性、实践性要求均很高的课程，因此可挖掘的思政元素较多。本课程从理论和应用实践角度出发，系统地讲授不同表面工程技术的原理基础、工艺过程、检测方法、应用案例和发展前景。以物理气相沉积为例，该技术制备的薄膜具有硬度高、摩擦系数低、耐磨性高和化学稳定性高等优点，不仅可用在刀具、模具和摩擦磨损件表面的加硬、润滑和耐磨处理，未来还可用于汽车零部件、机械零件及航空航天等零件的表面处理，并且对零部件的表面耐磨损、抗腐蚀、自润滑具有无可替代的作用，是减少汽车污染、降低能耗的主要环保技术。根据本课程不同章节的教学内容，结合表面工程技术的发展史和表面工程技术的专家、科技工作者、技术人员所创造的价值，有针对性地融入思政元素，实现立德育人、协同育人的教学效果。针对“表面工程技术及应用”这门课程的特点，本文主要从以下几个方面进行思政教育实践。

1.结合古今的表面技术及发展历程，培养青年大学生的民族自信和大国工匠精神。在课程引入时，重点介绍表面科学研究的重要性以及在我国的发展历程。以20世纪60年代出土的越王勾践剑为例［6］，历经2 000多年，剑面仍光滑明亮，不腐不锈，寒气逼人，锋利无比。经过科学家的分析发现，勾践剑的表面镀有一层钝性的铬金属层，可以有效隔绝氧气，防止腐蚀和氧化。而现代镀铬技术发明于20世纪30年代的德国，我国要领先2 000多年。此外，我国古代金属器皿上采用的线雕、镶嵌、镂空、鎏金等表面处理技术也非常先进，极大地丰富了当时人们的物质和精神生活。在讲授热喷涂技术时，介绍我国著名的表面修复专家徐滨士院士，他率先在中国将等离子喷涂技术用于解决车辆薄壁磨损零件修复的重大难题；且发明的高速电弧喷涂技术，在海军舰船防腐领域也取得了重大进展等等［7］。通过我国古代工匠和现代科学家的先进事迹，激发学生的爱国强国意识，帮助学生制定正确的学习目标。

2.以国家科技领域重大需求为切入点，激发学生爱国主义情怀和奋斗精神。经过几十年的发展，表面工程技术已成为我国航空大飞机、航空发动机与燃气轮机、重型直升机、载人航天与探月工程、半导体、轨道交通、可控核聚变、高端海洋工程装备、先进装备制造和基础制造技术等国家重大工程及战略性新兴产业必不可少的基础技术之一［8］。在教学过程中举例说明我国科技发展过程中遇到的难题和解决方案，不仅可以激发学生的国家使命感，而且可以培养他们的创新意识，提高创新能力，鼓励他们用知识更好地武装自己，积极参与到社会主义建设中。

3.以“中国制造2025”为切入点，结合表面工程在环境保护和改造中的应用，培养青年大学生的环保意识。随着科学技术和人类需求的不断发展，我国提出了中国制造2025制造业创新中心、智能制造、工业强基、绿色制造、高端装备创新等“五大工程”。而表面工程技术作为新材料产业体系中的一项关键核心技术，逐渐面向智能制造、绿色制造，并应用在清洁环境、绿色能源、绿色再制造等领域。譬如，我国目前大力发展的光伏产业，就是利用表面薄膜将太阳能转化为电能的光伏电池，其厚度一般在几微米到几百微米之间，远小于晶硅太阳能电池的厚度。而且相较于传统晶硅太阳能电池，光伏电池还具有光吸收能力强、发电稳定性好、能源回收周期短等优势。培养学生以经济社会需求为向导，开拓创新，树立正确的大局观和发展观，用所学到的专业知识服务于社会经济的可持续发展、节约能源资源、改善人们的物质和精神生活。

4.以学术前沿动态为切入点，培养学生的科研创新意识。为了更好地扩展课本知识，在教学过程中注意引入结合表面工程的研究现状和发展历程。以中国科学院院士卢柯院士为例，他提出的表面纳米化技术将铁表层的晶粒细化到纳米尺度，其氮化温度显著降低，并成功应用到了宝钢集团冷轧厂的拉矫辊上，大幅提高了拉矫辊的使用周期。此外，以近期高水平科研论文作为扩展阅读，让学生查阅相关文献资料，掌握表面工程不同技术的前沿内容，并要求学生独立完成一篇前沿报告，作为课程考核内容。通过学生的自主学习，提高他们基本的科研能力和素养，培养学生严谨的科研探索精神。

5.结合学校工程中心，锻炼学生的实践能力和专业认知。在教学过程中，根据学校和学院设备的实际情况，带领学生分批次参观学习相关设备的操作使用过程。譬如，在讲授物理气相沉积技术时，带领学生来工程中心实地考察在不同基体上磁控溅射制备TiN金属陶瓷薄膜的过程；在讲授涂层的质量控制时，让学生学习操作维度硬度计、显微镜、摩擦磨损机等检测设备评估薄膜的硬度、结合力、耐磨性等性能；在讲授物理气相沉积涂层的前处理工艺时，带领学生参观不同抛光方法和设备，并讲解前处理的工艺流程和目的。通过理论教学和实践课程相结合的方式让学生更深刻更具象地掌握课本知识，并且有助于提高学生在未来工作学习中解决问题的能力。

三、丰富教学方法，完善课程考核方式

在建设系统的课程思政体系时，不仅需要将相关内容包括在内，而且还要包括与之相配套的教学方法和考核机制。本课程采用多种形式的教学方法，充分发挥信息技术的作用，充分利用丰富的网络资源，制作多媒体课件，播放教学视频文件、譬如让学生观看国际一流水平的表面工程工艺、表面检测技术等；结合实践教学条件，企业案例库等将理论知识点与实践相结合，分批次带领学生到学校的工程中心参观学习，加深对课堂知识的理解，并掌握基本操作技能。

此外，“表面工程技术及应用”课程考核分为平时考核和期末考核。总成绩=平时成绩（50%）+期末成绩（70%）。平时成绩=作业（20%）+随堂测试（20%）+前沿报告（10%）。通过精心设计随堂测试试题和作业，及时批改和反馈，随时掌握学生的学习效果；让学生通过查阅相关文献资料，分享本课程相关的学术前沿，延伸课本内容，让学生充分了解课堂上所学的技术手段在当前科学研究领域和经济社会发展中的重要作用。这一综合性的考核评价机制不仅可对学生所学的课堂理论知识进行考查，而且还有助于激发学生不断探索新知识的兴趣，取得较好的教学效果。

结语

“表面工程技术及应用”是上海应用技术大学机械工程和材料工程的一门应用性较强的专业课程。结合院校的培养目标，科学设置教学目标，并讨论了专业理论知识与思政元素相结合的不同实施策略，最后通过教学方法和考核方式的完善，使学生在全面深入地掌握课本知识的同时，进一步提高分析问题、解决问题的实践能力，培养出符合社会主义核心价值观的高素质应用型人才。

参考文献

［1］郑松.“康复医学概论”课程思政课堂教学设计与实施［J］.现代职业教育，2022（40）：93-96.

［2］李晓文，熊云峰，朱兆一，等.船舶设计原理课程思政教学改革［J］.高教学刊，2023，9（7）：141-144.

［3］章翰堂，董静，徐静，等.新时代背景下大学化学课程思政建设探究：以高分子化学课程为例［J］.中国现代教育装备，2021（19）：81-82+88.

［4］张而耕，黄彪，周琼，等.“机械制造基础”课程思政的探索与实践［J］.科教导刊-电子版（上旬），2022（5）：195-196.

［5］蔡会生，郭锋，白朴存，等.材料表面工程课程教学改革探索与实践［J］.创新创业理论研究与实践， 2022，5（18）：21-23.

［6］杨慧，宋春梅.工程教育认证背景下课程思政教学改革：以《现代表面技术》课程为例［J］.中外交流，2021，28（11）：357.

［7］王荣艳，郭策安，霸书红，等.《现代表面技术》课程思政教学改革探讨［J］.产业与科技论坛，2021，20（13）：153-155.

［8］陈司悦，王泽琦，何雅柔.周克崧院士：科技创新驱动高质量发展 持续推进材料表面工程技术研究［J］.表面工程与再制造，2019，19（3）：55-57.