智慧教育背景下材料科学基础课程思政探索与实践

摘  要：材料科学基础课程将思政元素与线上线下混合式教学相融合，以知识点为依托挖掘并建立思政案例库，探索思政元素在混合式教学过程中的融入方式，丰富教学。通过课堂最后几分钟的交流、开放讨论、调查问卷等方式进行思政效果的交流反馈，全时间、全空间、多种教学手段开展思政融入教学实践，让学生在内化知识、能力提升的同时感悟思政内容，提升学生学习兴趣，激发专业认同感，培养学生求真务实、精益求精的科研精神，激发学生的爱国情怀，培养学生为国奉献的责任感和使命感，树立正确的世界观、人生观、价值观。

关键词：材料科学基础；智慧教育；课程思政；教学实践；课程目标

中图分类号：G642        文献标志码：A          文章编号：2096-000X（2024）05-0181-04

Abstract： The teaching of Fundamentals of Materials Science integrates ideological and political elements with online and offline blended teaching. Based on knowledge points， the course excavates and establishes an ideological and political case database. The course explores the integration of ideological and political elements in the blended teaching process to enrich teaching. Through the last few minutes of class exchanges， open discussions， questionnaires， etc.， the ideological and political effects are communicated and feedback. We use the whole time， the whole space， a variety of teaching means to carry out ideological and political integration into teaching practice， so that students can internalize knowledge and improve ability at the same time to understand the content of ideological and political， enhance students' learning interest， stimulate professional identity. At the same time， we cultivate students' scientific research spirit of seeking truth， pragmatism and excellence， stimulate students' patriotic feelings， cultivate students' sense of responsibility and mission to contribute to the country， and establish a correct world outlook， outlook on life， and values.

Keywords： Fundamentals of Materials Science; wisdom education; ideological and political teaching; eaching practice; course objective

习近平总书记在2018年的北京大学师生座谈会上指出：要把立德树人内化到大学建设和管理各领域、各方面、各环节，做到以树人为核心，以立德为根本[1]。教育部印发的《高等学校课程思政建设指导纲要》明确提出：全面推进课程思政建设是落实立德树人根本任务的战略举措，课程思政建设是全面提高人才培养质量的重要任务，将课程思政融入课堂教学建设全过程[2]。

随着现代信息技术的飞速发展，教育智能化、数字化、网络化和多媒体化的发展趋势愈加明显。教育信息化即智慧教育已经成为当前教育发展的主要方向。智慧教育的发展，带来了教育形式和学习方式的重大变革。智慧教育的主要载体形式之一是智能移动技术与教育相结合构建的平台（例如超星学习通、雨课堂等），可充分利用多样化的网络教育资源，有效激发学生学习的兴趣[3]。同时还可以利用智慧教育平台灵活进行教学资源重组、教学活动设计、教学方法实践和教学效果反馈，实现以学生为中心的教育形式探索。新时代的孩子被称为“数媒土著”，因为他们生活在各种数字信息技术、数字设备和数字环境之中，更喜欢灵活、便捷、个性的多媒介移动学习模式，这对传统的线下课堂教学形式提出了严峻的挑战[4]。

根据新形势的需要，课程实践中，有效推进现代信息技术在课程思政教学中的应用，激发学生学习兴趣，引导学生深入思考，德育智育并重，培养创新人才具有深远意义。

材料科学基础是一门科学、应用广泛、发展中的学科，也是材料类专业重要的学科基础课程，属于专业核心主干课程，该课程在培养材料科学研究与工程技术人才过程中至关重要。在国家发展战略大背景下，针对该课程进行智慧化思政研究，具有重要意义。该课程着重研究材料组成与结构、制备工艺、性质及其与环境的关系，是整个材料领域最基本的理论支撑，在大学二年级开课。目前，该课程已经渗透到材料科学的各个领域。大到航天航空材料，小到我们的衣食住行，新材料的诞生都会带来人类生活模式的改变和科技的变革[5]。材料科学基础课程具有“四多一抽象”的特点，即内容头绪多、原理规律多、概念定义多、相关学科多及微观结构抽象，教材难度相对较大，对于本科生理解有一定难度[6]。课程思政元素在有限的课时实现有机融入达到高阶目标有较大难度。

针对课程思政与智慧教学有机结合的难题，教学团队深入挖掘各章节内容蕴含的思政元素，提炼生动贴切的思政教学案例与专业课知识体系进行有机融合，采用基于超星智慧平台的线上线下混合式教学模式实施思政教学，使学生在学习的过程中不知不觉受到思政教育，努力做到如盐入水、润物无声。

一  课程目标

针对新材料领域人才需求现状，紧密结合许昌学院（以下简称“我校”）“地方性、应用型、服务性、国际化”办学定位及材料“系统化、前沿化、工程化”专业学科特征，坚持以学生为中心，课程建立了知识、能力、思想素质三位一体的教学目标。其中，知识目标为使学生掌握材料学理论与研究方法，能够理解材料的组成与结构—制备与加工技术—使役性能—材料用途之间的相互关系及制约规律；能力目标为初步具备合理分析、解决问题能力，培养工程思维，使学生具有较高的自主学习、团队协助及创新能力；思想素质目标为坚定材料科学创新强国信心和决心，激发学生爱国主义情怀，培养求真务实、精益求精的科研精神，树立正确的世界观、人生观、价值观，实现知识、能力与思想素质的共同提升，达到立德树人的根本任务。

二  课程思政元素的深入挖掘

在课程思政改革的探索中容易出现思政元素与课程知识点结合不紧密、彼此“两张皮”的现象，导致学生学习兴趣下降，产生抵触情绪[7]。本课程以知识点和专业知识能力培养为基础，确定了多层级的知识、能力、思政目标，深度挖掘知识点相关的工程案例、科技前沿、科学家的事迹、有趣的现象、古典文化和人生哲理等方面的思政元素，旨在建立比较完善的思政案例库，构建知识点与思政元素的多层次网络体系。

（一）  引入工程案例，提升专业信心

材料科学的重要性中，介绍了世界领先水平的中国高铁，新材料在光纤通信、人工关节、航天卫星、航空战机和新能源等领域的广泛应用；铝的晶体结构中，引入划时代突破的中国天眼工程，其反射面单元背架结构材料即为铝合金；腐蚀与防护中，融入港珠澳跨海大桥表面耐腐蚀性；高温氧化中，航天发动机涂层高温抗氧化性能提升；单元系统相图中，引入与日常生活密切相关的冷冻干燥技术；专业二元相图中，引入铝硅相图在耐火材料中的应用，钙硅相图在水泥中的应用；专业三元系统相图中，引入钠钙硅玻璃在日常生活中的大用途；菲克定律的应用中，引入菲克第一定律在航天贮箱气瓶中的应用；相变机制中，引入硬铝的相变在航空中的应用。

（二）  展示科技前沿，激发探索精神

同质多晶中列举金刚石和石墨烯，引入2010年诺贝尔物理学奖获得者关于石墨烯的发现过程；钙钛矿结构中，我国钙钛矿太阳能电池发展前沿及所处的领先地位；玻璃的形成及转变中，引入“敲不碎、砸不烂”的“玻璃之王”金属玻璃，激发学生的探索精神；扩散中，引入克肯达尔效应与新型功能纳米材料的制备；表面润湿与黏附中，引入荷叶疏水的秘密与超疏水材料的研究，激发学生创新意识和探索精神。

（三）  讲述科学家事迹，培养工匠精神

晶体的定义和特征中，导入中科院蒋民华院士的“晶体赋”和一片“晶”心无悔坚守的事迹，引导学生做人要表里如一、德才兼备，培养无私奉献的科学精神，激励学生为国奉献的责任感和使命感；ZnS晶体结构中，张福昌博士在“卡脖子”材料硫化锌/硒化锌方面的研究成果，激发学生知识探索的热情，培养学生做事不但要知其然更要知其所以然；钙钛矿结构中，引入“一辈子只做一件事的科学家”赵忠贤院士的事迹，培养学生工匠精神，树立专业自信；铁碳合金的教学中引入著名的金属学及材料科学家师昌绪院士的生平事迹，师昌绪院士作为我国材料科学与工程领域中功绩卓著、德高望重的一代宗师及学术领导人，冲破了美国政府的重重阻力回到祖国大地，增强学生的专业自信、爱国情怀和责任感；吉布斯相律中，引入发明人物理化学伟人——吉布斯对研究的执着与思考，引导学生培养热爱钻研、永不言弃的优良品质；互扩散中，克肯达尔博士发现克肯达尔效应的过程，增强学生的探究精神。

（四）  融入有趣的现象，激发学习热情

硅酸盐晶体结构中，通过分析李商隐《锦瑟》诗句：“沧海月明珠有泪，蓝田日暖玉生烟”中蓝田玉由透辉石组成，“地球上最软的石头滑石”“源于石头的良药蒙脱石”等，讨论结构与性能的关系，让学生体会硅酸盐材料之美，提升学生的人文素养和探究精神；固溶体中，引入古人“通过咬金子判断金子真假”，引导学生从生活经验思考背后蕴含的科学原理——固溶强化，提升学生创新意识；位错理论中，引入科学家受到爬虫蠕动的启发发明滑移理论的过程，进行位错理论教学，控制缺陷可以改善材料性能，培养学生善于观察，敢于创新；固态反应的一般动力学关系中，引入“木桶效应”说明速度最慢控制整体反应速度，激发学生的团队荣誉感和责任心；材料成核相变中，引入盐的获得、窗花的形成，激发学习热情。

（五）  介绍古典文化，增强文化自信

材料的重要性中，导入古典文化“百炼钢”，体会和感受中华民族的智慧；烧结中，引入被列为第一批国家级非物质文化遗产的中国传统制陶工艺，激发学生的学习热情和爱国情怀，感受陶瓷之美。

（六）  重视知识的迁移，提升思维品质

晶面间距与“人与人之间舒服的距离”；离子极化中“极化”与“被极化”的对立统一与辩证思想的关系；晶体缺陷中，引入“人无完人”“缺陷也是美”及辩证思想的人生哲理；二元相图表示法中的杠杆规则，引入“杠杆定律”帮助学生记忆；玻璃两大学说的发展与较量，培养学生利用辩证发展的思想看问题；固态反应的机理中，引入泰曼与金斯特林格理论发展历程，引导学生用发展中的眼光看问题，发展需要思辨。

三  基于超星泛雅平台的课程思政教学实践

课程以思政元素挖掘、课程内容整合优化为基础，不断构建合理的教学内容，融入家国情怀和使命担当元素、行业格局和创新元素、精益求精的大国工匠精神元素等，与智慧教学手段相结合，以学生为中心，采用多样化的教学方法，充分利用线上精品资源，实施线上线下混合式教学模式实践，利用分组任务、讨论等多种教学手段，引导学生了解材料领域前沿的技术及锻炼科学研究思维，激发学生兴趣，将所学知识应用到实验及参与的科学研究方向中，学以致用。通过不断完善考核机制，实现高阶目标的达成度。