“材料物理導論”課程思政的教學設計與實施

關 麗 路萬兵 郭穎楠

(河北大學物理科學與技術學院 河北 保定 071002)

1 引言

習近平總書記在2016年12月全國高校思想政治工作會議上指出：“要用好課堂教學這個主渠道，思想政治理論課要堅持在改進中加強”“其他各門課都要守好一段渠、種好責任田，使各類課程與思想政治理論課同向同行，形成協(xié)同效應.”[1]2020年5月，教育部頒布了《高等學校課程思政建設指導綱要》，對理學類專業(yè)課程思政的推進給出了明確的指導意見.“要在課程教學中把馬克思主義立場觀點方法的教育與科學精神的培養(yǎng)結(jié)合起來，提高學生正確認識問題、分析問題和解決問題的能力.理學類專業(yè)課程，要注重科學思維方法的訓練和科學倫理的教育，培養(yǎng)學生探索未知、追求真理、勇攀科學高峰的責任感和使命感.”[2]

目前專業(yè)課程思政建設主要存在的問題包括：思政內(nèi)容過于泛化，不能與專業(yè)課內(nèi)容有機結(jié)合，容易出現(xiàn)兩張皮現(xiàn)象；僅關注思政教學內(nèi)容的挖掘，實施過程中缺乏有效的教學手段和方法；思政教育易停留于表面，不夠深入；思政內(nèi)容片面化，不成體系.課程思政需要完整的教學設計，教學設計的每個組成部分都可落實和體現(xiàn)思政元素.

在建構(gòu)主義學習環(huán)境下的教學設計通常包含7個部分：明確教學目標、學情分析、教學內(nèi)容分析、教學準備、選擇教學策略(教學方法和教學活動過程設計)和教學評價[3].筆者在“材料物理導論”課程開展課程思政教學改革與實踐，通過思政教學目標設計，建立與課程知識點有機協(xié)同的課程思政目標體系；優(yōu)化課程思政教學內(nèi)容；采取與課程思政教學內(nèi)容適應的教學方法，做好教學過程的設計和管理，落實專業(yè)課的課程思政建設.

2 教學設計的實施

2.1 思政教學目標的設計

“材料物理導論”是面向材料學專業(yè)低年級本科生或物理學類及相關專業(yè)高年級本科生開設的一門專業(yè)課程，體現(xiàn)專業(yè)特色發(fā)展方向.使用的教材為《材料科學基礎》(胡賡祥、蔡珣主編，上海交通大學出版社).通過本課程的學習，學生將系統(tǒng)地掌握材料科學的基礎理論及其應用，具備材料科學領域基本的分析和解決實際問題的能力，為以后從事材料學相關領域工作和學習打下基礎.依據(jù)本課程的主要知識內(nèi)容，梳理出課程思政四大育人目標.

育人目標1：培養(yǎng)愛國主義情懷，激發(fā)學習熱情.培養(yǎng)學生擁有正確的價值追求，在學習和應用中實踐社會主義核心價值觀.

育人目標2：學會將馬克思主義的立場、觀點和方法運用到材料科學的學習和應用中，完善學生看待世界、思考問題的方式.

育人目標3：具備綜合應用知識和解決材料科學領域問題的基本能力，具備一定的創(chuàng)造性思維能力和創(chuàng)新能力，以及勇攀科學高峰的責任感和使命感.

育人目標4：樹立正確的職業(yè)道德觀念和科學倫理教育.

2.2 教學內(nèi)容中的思政元素是實施課程思政的根本

深入挖掘與專業(yè)知識內(nèi)在契合的思政元素，是實現(xiàn)專業(yè)課程思政的關鍵.“材料物理導論”主要教學內(nèi)容是研究材料共性規(guī)律，即研究材料的成分、組織結(jié)構(gòu)、制備工藝和性能之間的相互關系.圍繞著4個育人目標，挖掘與教學知識點有機互融的思政內(nèi)容.

(1)立足中國實踐，挖掘“材料”科學領域的思政素材，激發(fā)學生學習興趣和愛國情感，在學習和應用中踐行社會主義核心價值觀.例如，第一章“材料學基礎”中融入“中國制造2025”等國家重大發(fā)展戰(zhàn)略中對材料領域發(fā)展提出的新要求等；第二章“合金相”中融入關于《大國重器》《超級工程》等中國制造崛起的紀錄片，讓學生關注合金材料對物理科學發(fā)展及人類社會的深遠影響.這些典型案例激發(fā)學生的專業(yè)自豪感，引導學生樹立遠大的理想目標和深遠的家國情懷，以及肩負中華民族偉大復興的使命感.

(2)完善學生看待世界、思考問題的方式，培養(yǎng)學生批判性思維和嚴謹?shù)目茖W精神.“自然科學”課程反映自然界的發(fā)生與演化的客觀規(guī)律性，培養(yǎng)學生嚴謹?shù)目茖W精神.第三章“晶體缺陷”：結(jié)合空位、位錯和界面等晶體缺陷理論，引發(fā)學生關于 “小與大”的哲學思考.第四章“固體中的擴散”融入科學家柯肯達爾的故事.引導學生積極思考，培養(yǎng)嚴謹?shù)目茖W精神.第五章“材料的形變與再結(jié)晶”，對應滑移機制融入內(nèi)因和外因的哲學思想，讓學生體會哲學觀中的“矛盾觀”與材料的宏觀性能的內(nèi)在關聯(lián).第六章和第七章的“液固相變”對應量變與質(zhì)變的辯證唯物主義觀點.

(3)培養(yǎng)綜合應用知識和解決材料科學領域問題的基本能力，具備一定的創(chuàng)造性思維能力和創(chuàng)新能力.例如在第二章“晶體結(jié)構(gòu)”，從合金材料的晶體結(jié)構(gòu)知識點出發(fā)，分析新冠肺炎疫情期間使用的新型抗疫材料、“港珠澳大橋”建設過程中使用的先進材料等，提高學生綜合分析能力，激發(fā)創(chuàng)新意識，培養(yǎng)創(chuàng)新能力.

(4)樹立正確的職業(yè)道德觀念和科學倫理教育.例如第五章“材料的形變”，融入材料的微小形變引發(fā)安全事故的案例.例如日本福島核事故帶來的影響至今依然存在，關于核技術的安全問題再次引起重視，讓人們意識到納米尺度的核輻射材料形變也不可忽略.材料科學研究的最終目的是“為人所用”.“大用”是服務國家發(fā)展戰(zhàn)略需求，“小用”是解決具體技術問題.通過課程學習，讓學生發(fā)現(xiàn)材料科學知識背后的人性考量、價值關懷，重視在科學工作中的價值觀念、社會責任和行為規(guī)范.

2.3 教學方法和學習模式是實施課程思政的助推器

改變“以教為主”的傳統(tǒng)理念，變?yōu)椤耙詫W為主”.利用教學APP如“學習通”等信息技術工具和中國大學國家精品課MOOC資源，教師由中心講授者變?yōu)檠普T的引導者，帶領組織學生在課上課下進行知識體系構(gòu)建、能力訓練和素質(zhì)培養(yǎng).改變傳統(tǒng)單一的講授式課堂，根據(jù)不同的思政育人目標和教學目標選擇適合的教學方法和課堂學習模式.

采用探討式教學方法，構(gòu)建互動型課堂.針對每節(jié)課的重點和難點知識，設置3～5個合適難度的討論題目，引導學生積極參與討論，允許懷疑，鼓勵爭論，形成了良好的課堂氛圍，讓學生保持求知需求，把理工科“基因式”的邏輯思維方式和科學精神融入每個章節(jié)重要的知識點，讓思政教育“潤物無聲”.

“團隊合作學習”的學習模式有助于實施探討式教學方法，提高教學效果.每個團隊人數(shù)為3～5人.通過在課上課下建立合作學習模式，改善了課堂內(nèi)外的社會心理氣氛，大面積提高學生的學業(yè)成績，促進學生形成良好非認知品質(zhì)等方面實效顯著.通過團隊合作學習，提升學生與人溝通能力和團隊協(xié)作能力.合作學習增強了學生的主體性地位，同時將社會主義核心價值觀的精髓潛移默化地融入教學活動.

2.4 有設計的教學過程是實施課程思政的有效途徑

知識導入階段有“故事”引領，故事需要有沖擊力和吸引力.根據(jù)每章教學內(nèi)容的特點，選擇中外材料學史上關鍵的歷史故事.生動活潑的故事，讓學生對知識背景有更清晰的認識，保持強烈的好奇心和專注度.例如第二章“合金”的導入故事.2019年8月我國科學家測得的最精確G值被寫入人民教育出版社高中物理教材中.這是第一次我國關于萬有引力的研究成果寫入中學課本，引發(fā)了學生的情感共鳴，由此進一步引出關于合金材料在基礎科學研究中的作用.第三章“晶體缺陷”，由“小人物的大影響”的故事導入，引起學生對缺陷結(jié)構(gòu)的學習興趣.

整節(jié)課設計要有高潮迭起，設置有趣的討論題目，給出有效的實時評價.在教學過程中，借助“互聯(lián)網(wǎng)”技術，讓手機進課堂.課程借助“學習通”等教學APP，圍繞課程內(nèi)容，開展投票、主題討論、問卷調(diào)查等形式多樣的課堂教學活動，在整個教學過程中讓學生始終處于積極活躍的狀態(tài)，提高學生參與度，激發(fā)學習主動性.課堂結(jié)束前后呼應、提煉升華.結(jié)束部分要關注細節(jié)，體現(xiàn)人性關懷，能夠引發(fā)學生情感共鳴.特別是2020年疫情期間，布置思政實踐作業(yè)，如第一章“材料學基礎”，關注“抗疫材料”，調(diào)研疫情期間對抗疫起到關鍵作用的材料；第二章實踐作業(yè)“關愛家人從廚房開始”，調(diào)研廚房使用的鍋碗瓢勺使用的材料；第五章“材料的形變和再結(jié)晶”，結(jié)合塑性變形的知識，理解“千錘百煉始成鋼”的含義.

總之，要使課程思政真正落地生根，僅僅依靠思政內(nèi)容的挖掘是遠遠不夠的，需要通過完整而科學的教學設計來實現(xiàn).教學目標的凝練，優(yōu)化教學中的思政元素，信息化教學手段和方法的使用，教學過程的渾然一體，各個部分構(gòu)成有機整體，有效的實施專業(yè)課程思政建設.