“无机材料科学基础”课程思政探究与实践

［摘 要］ 材料、能源、信息共同构成生产制造系统的三大基础要素，材料工业是制造业的物质基础和保障。培养爱岗敬业、德才兼备的材料科研人员是发展我国材料产业的根本。以“无机材料科学基础”课程为例，从在无机材料科学基础学习中培养家国情怀、加强科学素养、提高个人素养和认识未来发展四个方面全面探讨了“无机材料科学基础”课程思政的具体实践思路，进而在提高学生专业技能的同时从多个维度来全面提高学生的政治素养和道德品质。

［关键词］ 课程思政；无机非金属材料；无机材料科学基础

［基金项目］ 2022年度天津大学第四批课程思政教改项目（TJU-JG-4-02）

［作者简介］ 郭安然（1987—），男，黑龙江牡丹江人，工学博士，天津大学材料科学与工程学院副教授，主要从事无机非金属材料研究。

［中图分类号］ G642.0 ［文献标识码］ A ［文章编号］ 1674-9324（2024）26-0033-04 ［收稿日期］ 2023-10-23

思想政治工作及思政相关知识教育不仅是中国共产党一贯固有的优良传统和执政优势，更是中国共产党百年以来在不断发展壮大的历程中积累的宝贵经验和重要理论成果。我国的高等院校始终将思想政治教育放在重点突出的位置，在日常学习工作中不断体现其重要性的同时，将其贯穿教育教学工作的全过程。作为一所教育、科研、德育等方面全方位发展的高等教育院校，更应该将思想政治工作作为立德树人、全面发展的重要抓手。

2016年12月，习近平总书记在全国高校思想政治工作会议上指出：“高校立身之本在于立德树人。只有培养出一流人才的高校，才能够成为世界一流大学。办好我国高校，办出世界一流大学，必须牢牢抓住全面提高人才培养能力这个核心点，并以此来带动高校其他工作”［1］。在这一会议中，习近平总书记强调了高校思想政治教育工作的重要性与必要性，并就该方面对我国各大高校领导人员、教职工及青年学生给出了重要指导与建议。随着2017年《关于加强和改进新形势下高校思想政治工作的意见》的出台，对我国高校思想政治教育给出了进一步的指导性意见，也进一步体现出我国建设与推动高校思想政治教育工作的重要性与战略性作用［2］。在这一背景下，各大高校教育致力于将课程思政融入专业课教学，从课程教学的过程中不断挖掘与强调思政元素与德育知识，并在日常学习中潜移默化，在以课程思政教育为目标的课程教学改革中促进科学知识学习与思想品德教育的共同发展，这也是实现思政教育工作贯穿育人全过程的重要途径［3］。2020年5月，教育部印发的《高等学校课程思政建设指导纲要》（以下简称《纲要》）进一步地响应了将思想政治教育贯穿人才培养体系，全面推进高校课程思政建设这一目标。《纲要》指出，要紧紧抓住教师队伍“主力军”、课程建设“主战场”、课堂教学“主渠道”，让所有高校、所有教师、所有课程都承担好育人责任，守好一段渠、种好责任田［4］，进一步体现了日常课程教授中思想政治教育的重要性与可行性。

天津大学材料科学与工程专业是“双一流”本科专业，并顺利通过工程教育专业认证。“无机材料科学基础”课程是材料科学与工程专业的必修专业课，授课对象为大学三年级的本科生。本文根据“无机材料科学基础”课程的具体讲授内容，将思政元素融入平时的专业知识讲授，进而在提高学生专业技能的同时培养其政治素养，提高学生的认识，使其思想获得升华［5］，为我国培养出德智体美劳全面发展的社会主义建设者和接班人。

一、“无机材料科学基础”的课程思政目标

“无机材料科学基础”的课程目标是使学生掌握无机非金属材料的基础知识，并能对无机非金属材料的结构、性能等及其之间的关联做出正确的解释和判断；能够运用所学的晶体结构、结构缺陷、相变规律、高温动力学等专业知识分析无机非金属材料“组成—工艺—结构—性能”的相互关系与制约规律，培养学生的科学思维能力。引入思政元素后，本课程的课程目标将培养学生的思想政治素质、爱国主义精神和社会责任感，引导学生形成正确的世界观、人生观和价值观以增强学生的爱国情怀，树立行业自信，坚定学生为中国梦奋斗的理想，灌输科学精神、工匠精神，促进学生成长成才作为新的课程目标。

二、“无机材料科学基础”的课程思政建设

（一）从“无机材料科学基础”学习中培养家国情怀

我国是历史上最早使用陶瓷材料的国家之一，自宋代至明清以来，我国的工艺陶瓷以精湛的技术与美丽的造型远销海外。但由于清政府“闭关锁国”的政策，以及海外的陶瓷材料技术迅猛发展，无机非金属材料的发展中心也逐渐从中国转向了西方。直到新中国成立以后，随着党和国家对我国材料方面重视的程度不断提升，一代又一代的材料科研工作者将大量时间、资金、精力投入无机非金属材料的研发与使用中。时至今日，在党和国家的正确指导与亲切关怀下，我国的无机非金属材料研究也逐渐与国际接轨，越来越多的新型陶瓷材料被投入使用，越来越多的陶瓷材料产业蓬勃发展。

我国的无机非金属材料发展历史，能够在一定程度上映射出我国的科学发展史。从古代的辉煌到近代的衰落，再到新中国成立以来的逐渐复兴和新时代的高歌猛进，这是与一代又一代的科学工作者呕心沥血、废寝忘食的努力与奉献分不开的。例如，在讲解无机材料中的相图时，就不得不提到中国科学院院士、我国著名相图与热力学专家、“金氏相图测定法”发明人金展鹏先生。金先生在全身瘫痪之后，以超出常人想象的毅力，在“轮椅”上继续着他的科研、教育事业。在患病的20余年中，他以惊人的毅力先后撰写了17份关于中国材料科学发展战略的建议书，主持5项我国材料科学领域重要的科学研究与国际合作课题，指导培养了20多位优秀的博士、硕士研究生，被誉为“中国霍金”。他领导的相图计算与材料设计研究所成为国际相图和材料设计的研究中心之一，受到国内外同行的钦佩和赞叹。

在无机材料学科，乃至整个材料学科的前辈艰苦奋斗、突破一个又一个技术难关与学术壁垒的同时，也为当代材料人留下了宝贵的精神财富。或是安贫乐道的高尚情操，或是开放求实的科学精神，其中，矢志不渝、为国为民的家国情怀是最重要的。在课程教学的过程中，将家国情怀融入专业知识的讲授中，有利于学生汲取榜样的力量，培养家国情怀，也有利于养成学生在未来的学习与科研中的科学素养与科研道德，让学生能够以开放、包容、交流、求实的思想对待科学问题，也能够使学生认识到我国无机材料目前存在的落后与不足，用所学知识在无机材料领域攻坚克难，为国家发展和民族复兴而努力。

（二）从“无机材料科学基础”学习中加强科学素养

“无机材料科学基础”课程的根本任务是为我国培养未来的材料科研工作者，而作为国家所需要的材料科学工作者，首先需要具备强大的科学素养，即能从科学的、逻辑性的角度看问题的能力。学生在思考问题与解决问题的过程中，应当始终注重将其与理论相联系，不能生搬硬套，而是需要做到将科学知识与专业知识合理地、有机地融入现实问题中去。因此，在对学生进行培养的过程中，应当将专业知识与现实案例相结合，使学生在理解所学知识的同时，能够理解专业知识与科学理论在现实中的实际体现，从而加强其理论与实践相结合的能力，也有利于从科学的角度思考与看待问题。实践不只是理论认识的升华，更是将理论转化为成果的必要过程，若是只注重理论的学习，而缺乏将理论运用于实践的能力，同样是不利于科研的。在固相反应相关教学中，通过分析固相反应的一般动力学关系可发现，体系的固相反应最终速率约等于所有过程反应速率（扩散速率、化学反应速率、结晶速率等）中的最小值。这一思想正符合管理学中的“木桶效应”，即短板效应，在科研与学习过程中的效率与成果也是取决于自身的“短板”，如果只注重于学习而忽视实践，那么它就会成为影响效率的最大影响因素，在教学过程中，应当引导学生注重均衡、全面的发展，注重扬长补短。

将所学知识运用于现实的重要性不言而喻，但如何从实际现象或现实事件中汲取科学灵感与科学思想也是重要的一环。例如中华优秀传统文化中“聚沙成塔”“积少成多”的思想，以及中国共产党始终秉持的群众路线中，我们都能从中体会到科学的思想。在有关晶体知识的讲解中，学生了解到晶体是质点——原子、离子或分子等在三维空间内有序排列形成的结构，而质点之间以各种类型的化学键连接。而正是由于组成晶体的千千万万个质点及其内部复杂而多样的键合结构，才形成了独特性能，进而构筑出丰富多彩的材料世界。晶体结构组成规律就体现出“合则能成”的道理，只有每一分子都凝心聚力，以一定的导向共同努力，才能成就一番事业，其不只适用于微观的晶体结构中，还能体现于未来的科研与实践中。因此，无论是在课程的学习中，还是日常的生活中，再到未来从事相关的工作时，让学生能够以科学的角度看待问题，将所学知识科学有机地融入现实中，或是从已有案例或是事件中提取科学思想，进而达到“知行合一”是非常重要的。在教学中应当始终注重联系理论与实际，加强学生的科学素养，提高其独立与主动思考的能力，进而成为对国家、社会、人民有用的材料工作者。

（三）从“无机材料科学基础”学习中提高个人素养

随着我国科学技术、无机材料科学的不断发展，以及我国高等教育事业的不断进步，如何使学生更好地全面发展，知识的学习与主动思考能力共同进步，培养德才兼备、乐学善思、“三观”正确的学生就成为主要的教育方向。因此，在“无机材料科学基础”的教学中，可以有意识地在课程中融入先进的思想，如中华优秀传统文化、先进的创新意识及为人处世的正确方法等。在课程的讲授中，加强学生品德修养，树立正确的世界观、人生观和价值观。例如，在“无机材料科学基础”中的“烧结”这一模块的教学中，有关于二次再结晶现象的讨论与剖析。一般而言，升高烧结温度是有利于烧结的致密化过程的，但是若是烧结温度过高，则会引起晶粒的二次再结晶，从而导致样品的性能恶化，影响整体质量。这一现象与我国的中庸思想是不谋而合的，即所谓“月满则亏、水满则溢、盛极必衰、物极必反”。在教学过程中应当始终注意引导学生，无论是科研还是未来的生活、处事时，切莫急于求成，凡事注意留足余地，形成一种有机的和谐状态。又例如，在对结构缺陷与固溶体的讲授中，介绍无机材料学科中独特的“缺陷”定义，使学生正确认识缺陷，在了解专业知识的同时对自身产生思考。“缺陷”一词常为贬义，而在功能陶瓷材料中却成了其独特的优势与特点，如常见的太阳能电池，就是人为地在单晶硅中引入磷或硼元素形成“缺陷”，通过形成P-N结进行发电。也正因此，在教学过程中应当引导学生正确地看待“缺陷”这一概念，从多个方面让学生理解“缺点正是一个人的特点，劣势的另一面是优势”，正如晶体中某处缺陷破坏完美结构的同时，却能带来许多无法替代的优秀性能。

总而言之，在教学过程中应当注重学习与培养素养并重，注重学生学术素养与个人素质的共同发展，运用润物无声的方法体现价值引领，在相关知识的学习中，不断引导学生用不同的、变换的观点和方法看待事物与分析问题，认识社会的同时认识与悦纳自我，培养正确“三观”。

（四）从“无机材料科学基础”学习中认识未来发展

时代在不断进步，我国未来人才的发展方向也是与时俱进的，在培养学生专业知识与综合素质的同时，要让学生能够认识到未来无机材料学科的发展方向，也能够在课程的学习中认识到我国乃至全球的综合发展趋势。对于学生而言，要想正确地认识未来发展方向，能够跟得上时代步伐，重点在于在学习中正确地认识与掌握新的发展理念，以及科学的、创新的发展思想。尤其是无机材料科学这种传统学科，更应注重于此。

在关于固相反应的教学中，我们认识到自然界的万事万物都存在着运动现象，即使是看上去静止的事物中也无时无刻不存在着运动。这一观点与马克思主义哲学的唯物论是不谋而合的，这提示我们要站在运动的角度看问题，而并非一成不变地看待事物，也正是所谓变通、创新的思想，事物是不存在绝对静止的，对事物的认识与研究也是需要变化的。因此，我们需要不断地学习与思考，同时以创新的思想认识事物，这也是科学的发展方向。同时，这一部分教学也介绍了固相反应的相关知识，尤其是杨德尔方程与金斯特林格方程，通过建立数学模型将抽象的动力学过程化为具体图形，同时将其运用于解决现实问题。这提示我们应该以现实的角度看问题，科学的大厦不是一日建成的，技术的发展没有科学的研究基础也只能是空中楼阁，在这部分教学中，可引导学生从现实、应用的角度看问题。

谈到新发展理念，就不得不提到可持续发展的理念。习近平总书记指出：“绿水青山就是金山银山”，而无机材料科学从传统工科走向可持续绿色发展的新工科的路程，也必须重视环保的问题。为了保证样品致密化，陶瓷的烧结温度一般要达到1 500摄氏度，是极其耗能的过程，也会产生大量的碳排放，在这一过程中合理控制燃料的选择和燃烧过程，减少对环境的影响是重要的考量因素。可持续发展观是目光长远的发展理念，要做到可持续发展就要做到兼顾人类社会、经济和环境三者的平衡，在使经济增长的同时，减少对环境和生态的破坏，维持人类社会长治久安。因此，在这一部分的讲授中，应引导学生将环保和可持续发展观融入工程实践，培养学生绿色发展的理念，认识到人与自然和谐相处的观念，在日后的学习、实验、工作中始终注意社会、环境、经济的有机平衡。真正地增强自身综合素养与时代意识、未来意识，成为有利于自身未来成长、国家未来发展的新时代材料工作者。