課程思政與金屬凝固理論教學(xué)結(jié)合的探討

黃永江，孫劍飛，寧志良，王 亮，王東君，李 雋，劉 鋼

（哈爾濱工業(yè)大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院，哈爾濱 150001）

課程思政建設(shè)是新時期中國高校思政教育的一大重要方向，該工作將課程教學(xué)納入到高校思政育人的總體視域之中，從而能極大促進專業(yè)課教育工作與學(xué)校德育教育工作的相互促進、相互融合。習(xí)近平總書記在全國高校思想政治工作會議上強調(diào)，“高校思想政治工作關(guān)系高校培養(yǎng)什么樣的人、如何培養(yǎng)人以及為誰培養(yǎng)人這個根本問題。要堅持把立德樹人作為中心環(huán)節(jié)，把思想政治工作貫穿教育教學(xué)全過程，實現(xiàn)全程育人、全方位育人，努力開創(chuàng)我國高等教育事業(yè)發(fā)展新局面”[1]。因此，如何才能實現(xiàn)思政課程和專業(yè)課程的同向同行，做好專業(yè)課程思政建設(shè)具有極大的迫切性[2]。然而，如何處理好本科及研究生的專業(yè)課程教學(xué)與思政教育之間的相互關(guān)聯(lián)性，從而有效促進課程思政建設(shè)、提升專業(yè)課程教學(xué)效果，也已成為專業(yè)課程主講教師亟待解決的一個問題。

金屬凝固理論課程是高等院校材料科學(xué)與工程類一門十分重要的研究生基礎(chǔ)理論課。該課程全面介紹了金屬材料凝固過程中所涉及的傳熱與傳質(zhì)現(xiàn)象、凝固熱力學(xué)及動力學(xué)、固-液界面理論、單相及多相合金凝固、凝固過程中的流動現(xiàn)象及快速凝固新型金屬材料等內(nèi)容，將幫助研究生建立起一個系統(tǒng)的從熔體—凝固過程—固相組織之間有機聯(lián)系的凝固組織演變體系，并將加深凝固過程中出現(xiàn)的各種基本物理現(xiàn)象的理解，同時，也為凝固理論在高性能金屬材料的鑄造成形制備過程中的應(yīng)用奠定堅實的基礎(chǔ)。金屬凝固理論在凝固學(xué)科知識體系中具有承前啟后的核心地位，掌握了金屬凝固理論課程的核心內(nèi)容，對凝固方向碩士研究生一系列后續(xù)專業(yè)課程的學(xué)習(xí)及畢業(yè)課題的順利開展皆有重要作用，亦可促進學(xué)生完整凝固知識框架的搭建、分析并解決問題的能力提升和綜合素養(yǎng)的提高，如圖1 所示。因此，我國各高等院校，材料加工工程類和近機械類專業(yè)都開設(shè)了金屬凝固理論這門研究生課程[3]。

圖1 金屬凝固理論課程的地位

對于金屬凝固理論課程，在實際的課程思政建設(shè)中，我們主要圍繞下面幾個問題展開，具體是：如何在這一傳統(tǒng)的材料加工工程專業(yè)的碩士生課程教學(xué)中融入課程思政，增強學(xué)生服務(wù)國家戰(zhàn)略和產(chǎn)業(yè)發(fā)展需求的參與意識，增強使命擔(dān)當；如何改變當前學(xué)生被動式學(xué)習(xí)現(xiàn)狀，有利推動學(xué)生主動學(xué)習(xí)意識的養(yǎng)成，提高學(xué)習(xí)效果；如何在金屬凝固理論課程教學(xué)過程中，引入本學(xué)科前沿研究成果，融專業(yè)知識傳授、綜合能力培養(yǎng)及素質(zhì)教育于一體，在專業(yè)“所學(xué)”之上有“所獲”，既能“有所學(xué)”更能“用所學(xué)”，從而促進學(xué)生形成創(chuàng)造性思維并具備自主分析與解決問題的能力，實現(xiàn)“科教融合”。通過不斷改進課程思政的教育模式和方法，解決了上述問題，可有效提升教學(xué)效果，增強學(xué)生的使命感與榮譽感，從而切實落實立德樹人根本任務(wù)。

基于此，我們在金屬凝固理論課程授課過程中切實有效開展了如下課程思政建設(shè)。

一 落實立德樹人根本任務(wù)：積極引導(dǎo)學(xué)生投身于國家戰(zhàn)略的實施、參與產(chǎn)業(yè)發(fā)展，著力培育和弘揚“執(zhí)著專注、精益求精、一絲不茍、追求卓越”的工匠精神，從而為金屬凝固理論課程教學(xué)樹魂

授課教師秉承“規(guī)格嚴格，功夫到家”的哈爾濱工業(yè)大學(xué)（以下簡稱“哈工大”）校訓(xùn)精神，在金屬凝固理論課程授課環(huán)節(jié)及師生互動過程中，將講述哈工大在凝固領(lǐng)域的光輝歷史與現(xiàn)在的地位，講述哈工大“八百壯士”，例如李慶春、安閣英等老先生在凝固領(lǐng)域的卓越歷史地位，講述哈工大對于中國凝固理論及鑄造發(fā)展的特殊貢獻（建立了第一個鑄造教研室和鑄造專業(yè)，并為全國各大高校的鑄造專業(yè)培養(yǎng)骨干教師或領(lǐng)導(dǎo)）[4-5]，如圖2 所示。一百載春華秋實，桃李飄香，金屬凝固理論課程還講述近年來哈工大在金屬凝固領(lǐng)域涌現(xiàn)的杰出學(xué)者，例如陳玉勇、郭景杰、孫劍飛、魏尊杰、蘇彥慶、陳瑞潤等，也講述他們在先進材料特種凝固加工、反重力鑄造及復(fù)合材料成形、鈦及鈦鋁合金新材料及其精密熱成形、輕合金鑄造技術(shù)及亞穩(wěn)新材料等方面所取得的豐碩研究成果，從而提高學(xué)生的專業(yè)自豪感與使命感，增強使命擔(dān)當，引導(dǎo)他們主動把視線投向國家發(fā)展的航程，秉承“銘記責(zé)任、竭誠奉獻”的愛國精神，折射出銳意進取的時代精神，在艱苦創(chuàng)業(yè)的舞臺上播灑汗水，投身于國民經(jīng)濟重點行業(yè)、扎根于基層沃土，在國家最需要的地方貢獻智慧和力量，成長為一名杰出的人才。同時，還結(jié)合國家在金屬凝固領(lǐng)域典型工程案例，讓學(xué)生切實領(lǐng)略金屬凝固產(chǎn)業(yè)發(fā)展對國民經(jīng)濟支柱產(chǎn)業(yè)的強大支撐作用，著力培養(yǎng)學(xué)生服務(wù)于國家、服務(wù)于人民的使命感意識，使學(xué)生體會到探究知識的重要性，感受到投身于國民經(jīng)濟重要行業(yè)和關(guān)鍵領(lǐng)域建設(shè)的知識探究與能力培養(yǎng)對于未來投身國家建設(shè)的迫切性，認識到“執(zhí)著專注、精益求精、一絲不茍、追求卓越”的工匠精神對于個人發(fā)展和道德的引領(lǐng)作用，從而推動學(xué)生更好地實現(xiàn)自身價值、夯實內(nèi)功，形成追求極致的工作態(tài)度[6]。

圖2 哈爾濱工業(yè)大學(xué)凝固方向的地位及貢獻

二 變教為導(dǎo)，讓學(xué)有形：讓學(xué)生由被動式學(xué)習(xí)轉(zhuǎn)變?yōu)橹鲃邮綄W(xué)習(xí)，以挑戰(zhàn)性學(xué)習(xí)任務(wù)來不斷激發(fā)深度學(xué)習(xí)，強調(diào)學(xué)生對所學(xué)知識的主動建構(gòu)，促進學(xué)生形成自主學(xué)習(xí)意識

課程思政建設(shè)不僅僅是教師的事情，更是學(xué)生的事情。傳統(tǒng)教學(xué)模式依賴教師講授和教師控制，由教師主導(dǎo)教學(xué)進程，采用“一言堂”或“灌輸式”的教學(xué)模式，學(xué)生對于知識的接受常常處于被動狀態(tài)。上述模式易于使得教師的教學(xué)目標與學(xué)生的學(xué)習(xí)成效產(chǎn)生顯著偏差，也會極大地抑制學(xué)生學(xué)習(xí)的信心和積極性。針對于此，金屬凝固理論課程將努力貫徹“以學(xué)生為中心”的教學(xué)理念，針對該課程理論性強的主要特征，對教學(xué)方法和教學(xué)模式進行了探索與實踐，通過多媒體教學(xué)、課堂與演示實驗互動教學(xué)及翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)等多種形式（圖3），努力打造“變教師主導(dǎo)為學(xué)生主導(dǎo)，改被動式學(xué)習(xí)為研究性學(xué)習(xí)，以挑戰(zhàn)性內(nèi)容實現(xiàn)深度學(xué)習(xí)”的新型教學(xué)模式，創(chuàng)設(shè)師生“課堂協(xié)作共同體”，教師由主導(dǎo)者變?yōu)橐龑?dǎo)者，在整個教學(xué)過程中以調(diào)動學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性為主要目的。實現(xiàn)“知識獲取”向“參與學(xué)習(xí)”的根本轉(zhuǎn)變，以激發(fā)學(xué)生“參與式學(xué)習(xí)”的興趣為導(dǎo)向，持續(xù)改進和優(yōu)化課程教學(xué)設(shè)計。激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣和愛好，廣泛采取互動式、體驗式的教學(xué)模式，并讓學(xué)生走向講臺按照課程教學(xué)大綱的重點知識準備PPT 的講解內(nèi)容，完成關(guān)鍵知識點的講授，講解金屬凝固理論重要特點、快速凝固新型金屬材料的應(yīng)用前景及相關(guān)熱點問題，結(jié)合快速凝固新型金屬材料的性能及結(jié)構(gòu)特點，展望快速凝固新型金屬材料的未來發(fā)展趨勢，引導(dǎo)學(xué)生從學(xué)生時代就對自己的未來發(fā)展進行定位。學(xué)生將對相關(guān)知識點進行深入討論，教師主要根據(jù)學(xué)生講解知識點過程中存在的問題，尋找適合于學(xué)生理解該知識點的方法來幫助學(xué)生快速的解決問題，促進他們對于金屬凝固理論的理解。通過對教學(xué)方法和教學(xué)模式的探索與實踐，在課程學(xué)習(xí)過程中，學(xué)生需要通過充分的文獻調(diào)研、專業(yè)基礎(chǔ)知識的補充學(xué)習(xí)、多渠道師生互動交流等多種方式以保障系統(tǒng)專業(yè)知識的學(xué)習(xí)，這將充分提高學(xué)生對于學(xué)習(xí)活動的參與程度，并將促進學(xué)生主動式學(xué)習(xí)意識的養(yǎng)成，培養(yǎng)學(xué)生知識整合能力。

圖3 金屬凝固理論教學(xué)方法

三 在新工科背景下，針對目前金屬凝固理論的研究熱點，分析當前金屬凝固理論教學(xué)過程中存在的問題，進行教學(xué)內(nèi)容的優(yōu)化設(shè)計

隨著世界范圍產(chǎn)業(yè)革命的加速，以及中國制造2025、“互聯(lián)網(wǎng)+”等國家重大戰(zhàn)略計劃的相繼實施，對高校人才培養(yǎng)提出了更高要求，據(jù)此，教育部啟動了新工科建設(shè)[7-8]，這就需要堅持“OBE”（Outcome Based Education，成果導(dǎo)向教育）理念，基于產(chǎn)教融合模式實現(xiàn)學(xué)校與產(chǎn)業(yè)的有效連接，運用云平臺、人工智能和物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)等促進教學(xué)內(nèi)容的變革，提升教育內(nèi)涵建設(shè)，有效推動專業(yè)課程教學(xué)的跨越式發(fā)展。在新工科背景下，本課程在講授凝固內(nèi)涵、過程及工藝這些基礎(chǔ)知識的同時，針對當前金屬凝固理論的發(fā)展現(xiàn)狀，并結(jié)合國際發(fā)展前沿重新整合教學(xué)大綱和教學(xué)內(nèi)容，尤其是結(jié)合授課教師團隊正在從事的科研工作及研究熱點，例如3D 打印、超常凝固等，不斷充實金屬凝固理論課程的知識點（圖4）。新的教學(xué)大綱及教學(xué)內(nèi)容將著力于理論與實踐融合共進，始終體現(xiàn)出現(xiàn)代教育理念和時代要求，始終保持先進性，重視對學(xué)生基本概念和理論推導(dǎo)的實際應(yīng)用，針對典型的工程項目案例進行教學(xué)內(nèi)容調(diào)整，不斷提升學(xué)生提出問題、分析問題和解決實際問題的能力。在講解宏觀偏析產(chǎn)生的原因這一知識點時，以超大型鋼錠為研究對象，利用鑄造工藝仿真軟件ProCAST 模擬了其凝固過程中溫度場和應(yīng)力場，直觀、定量地給出了該鋼錠在凝固過程中溶質(zhì)元素再分配規(guī)律，對其宏觀偏析和負偏析沉積錐進行了預(yù)測，這不僅清晰明了講解了知識點，提升了學(xué)生的學(xué)習(xí)效果，而且極大地加強了學(xué)生獨立自主地解決工程實際問題的能力。金屬凝固理論課程不斷吸收本學(xué)科的最新科研成果，包括新型金屬材料3D 增材成形過程中的快速凝固、機器學(xué)習(xí)在金屬材料凝固理論研究中的應(yīng)用、金屬材料凝固行為的原位研究和金屬材料在極端條件下的凝固行為等，同時，教師結(jié)合自身多年的科研工作，持續(xù)充實和改進教學(xué)內(nèi)容，廣泛吸收先進的教學(xué)經(jīng)驗，體現(xiàn)新工科背景下社會、政治、經(jīng)濟和科技發(fā)展對人才培養(yǎng)的新要求，使教學(xué)內(nèi)容盡可能接近國際學(xué)術(shù)前沿。

圖4 金屬凝固理論課堂教學(xué)內(nèi)容拓展提高

通過課程思政建設(shè)，不斷創(chuàng)新教學(xué)方法，有效地增強了學(xué)生對于金屬凝固理論基礎(chǔ)知識的理解，同時增加了學(xué)生的課堂參與度，提高了課堂授課效果，并切實落實了立德樹人根本任務(wù)。金屬凝固理論課程連續(xù)四年學(xué)生評教為A 或A+，教師評教均為A，教學(xué)方法及教學(xué)內(nèi)容深受學(xué)生和教師的好評。學(xué)生評教時指出：“授課效果很好”“講課很詳細，拓展之事也很豐富，通過學(xué)習(xí)，獲得了很多知識”“講課非常清楚”。專家評教亦指出：“教學(xué)內(nèi)容充實，理論與實踐結(jié)合緊密。該教師備課充分，授課思路清晰，概念準確，注重啟發(fā)性教學(xué)，善于誘導(dǎo)學(xué)生積極思考，講解熟練，表達流暢生動，能吸引學(xué)生的聽課注意力。”需要指出的是，金屬凝固理論課程思政教育的實施方法和模式已經(jīng)推廣輻射到凝固學(xué)科其他課程，如非晶合金、非平衡凝固理論等，并取得了很好的示范效果。

四 結(jié)束語

將課程思政融入金屬凝固理論課程的教學(xué)各個環(huán)節(jié)，不斷優(yōu)化教學(xué)內(nèi)容、改進教學(xué)方法，這將有助于增強學(xué)生對于金屬凝固理論基礎(chǔ)知識的理解，增加學(xué)生的課堂參與度，從而不斷提升教學(xué)質(zhì)量，并將全面強化凝固學(xué)科研究生的人文素質(zhì)和道德修養(yǎng)，同時提高學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)和科研能力，這也是在實際教學(xué)工作中努力踐行習(xí)總書記在全國高校思想政治工作會議上的講話精神。