“表面工程技術及應用”課程思政教學設計與探索

［摘 要］ 在中華民族偉大復興的戰略全局和世界百年未有之大變局相互交識的大背景下，做好高校的課程思政對于培育當代大學生正確的國家觀、民族觀、歷史觀具有重要的意義。以表面工程專業知識為載體，把思政元素有效融入課程教學實踐中，科學設置教學目標，豐富教學方法，創新課程考核模式，構建表面工程技術及應用課程思政知識體系，最終實現專業教學和課程育人的有機結合，為社會主義建設培養愛黨愛國、專業扎實的創新應用型專業人才。

［關鍵詞］ 表面工程；課程思政；教學設計；應用實踐

［基金項目］ 2023年度上海高校青年教師培養資助計劃“課程思政背景下‘表面工程技術及應用’課程的教學設計”（ZZ202312047）；2023年度上海應用技術大學課程建設——機械制造基礎（英）（10110M230061-A22）

［作者簡介］ 梁丹丹（1987—），女，山東菏澤人，博士，上海應用技術大學上海物理氣相沉積（PVD）超硬涂層及裝備工程技術研究中心講師，主要從事物理氣相沉積涂層、表面防護研究；張而耕（1973—），男，安徽六安人，博士，上海應用技術大學上海物理氣相沉積（PVD）超硬涂層及裝備工程技術研究中心教授（通信作者），主要從事物理氣相沉積涂層、機械制造研究；周 瓊（1984—），女，江西南昌人，博士，上海應用技術大學上海物理氣相沉積（PVD）超硬涂層及裝備工程技術研究中心講師，主要從事表面摩擦學、表界面行為研究。

［中圖分類號］ G641 ［文獻標識碼］ A ［文章編號］ 1674-9324（2024）22-0117-04 ［收稿日期］ 2023-09-27

黨的十八大以來，以習近平同志為核心的黨中央著眼于黨和國家事業發展全局，從社會主義現代化建設和中華民族偉大復興的全局和戰略高度，科學回答了高校培養什么樣的人、如何培養人以及為誰培養人的一系列重要問題，豐富和發展了黨的教育方針，為做好新時代下高校思想政治工作、發展高等教育事業指明了行動方向［1］。在中華民族偉大復興的戰略全局和世界百年未有之大變局交織的大背景下，做好高校的課程思政是落實立德樹人根本任務的一項重要舉措，是培育當代大學生正確的國家觀、民族觀、歷史觀、文化觀、價值觀的客觀要求，是培養社會主義事業建設者和接班人的必然選擇［2-4］。

作為上海市重點建設的高水平地方大學，上海應用技術大學在教育、科技、人才“三位一體”的高水平創新體系中積極推進創新發展、特色發展和高質量發展，致力于建設具有國際影響力的高水平應用創新型大學。依托上海物理氣相沉積（PVD）超硬涂層及裝備工程技術研究中心，我校開設的“表面工程技術及應用”專業課程，主要研究表面工程技術原理與特點、應用現狀與發展趨勢。該課程涉及的知識面廣，并且多學科交叉，是一門新興的邊緣學科［4］。本課程通過向學生全面闡述表面技術的一些基本概念和理論，圍繞金屬材料表面性能（如力學性能、耐腐蝕性能、耐磨損性能、物理和化學特性等），集中論述物理氣相沉積、化學氣相沉積、熱噴涂、表面改性等多種技術，為學生將來從事這方面的工作或研究奠定扎實的基礎。本課程內容章節之間關聯度較小，需要增加實踐課程，加深學生的理解認知。為此，本文通過科學合理的教學設計，將課程思政元素潛移默化地與理論知識相結合；結合院校實際開展針對性的實踐課程輔助理論學習，引入表面工程科研前沿動態，培養學生的家國情懷和創新意識［5］。

一、科學設置教學目標

結合院校定位和培養目標，本課程通過專業教育和思想政治教育，將專業知識和思政元素融合在一起，實現協同育人的教學效果。本課程的教學目標主要有：（1）知識目標：通過向學生傳輸表面工程的相關理論基礎知識，掌握多種表面技術的相關原理和相關工藝，技術路線和制備工藝規程的設計以及PVD設備的工作原理和應用，進行表面工程問題的工藝流程設計。（2）能力目標：培養學生設計/開發解決方案的能力，可以針對復雜表面工程問題，設計全周期、全流程的技術方案。能夠針對特定需求，設計具有特殊成分、性能、結構、工藝等的材料，并能夠在設計環節中體現創新意識，考慮社會、安全、法律以及環境等因素。（3）思政目標：結合我國科學家在表面工程研究領域做出的突出貢獻和前沿科技成果等課程思政教學案例，增強學生的民族自豪感和自信心，培養學生勇于創新的科學精神、勇于克服困難的鉆研精神，引導學生樹立正確的世界觀、人生觀和價值觀。本課程結合上海應用技術大學“明德、明學、明事”的校訓，將一絲不茍、嚴謹負責的“大國工匠”精神主線貫穿于“表面工程技術及應用”課程教學的全過程，實現課程知識目標、專業能力培養目標和思政目標的全方位融合，使學生在學習專業理論知識的同時，初步成為具有家國情懷的社會主義建設者和接班人。

本課程的教學對象是機械工程和材料工程專業的大二學生，該類學生已經學習了一些專業基礎課程，如“材料力學”“金屬熱處理”“機械工程基礎”等，初步具備了一定的專業基礎。針對本課程的教學對象特點，教師應在創新精神、理性思維、家國情懷等方面通過教學活動、教學案例、教學視頻等多方位加以引導，達成三重課程目標的統一。譬如，“表面工程技術及應用”課程的大部分內容講授不同的表面處理技術，章節之間相對較為獨立。通過在教學過程中，給學生觀看不同表面技術的實際生產過程的視頻，加深學生對課本理論知識的理解和認知，培養他們發現問題和解決問題的能力。通過一系列的教學改革和探索，讓學生可以客觀評估表面工程技術對當代經濟和社會發展的重要性，并初步具備表面工程行業工程師的職業素養，培養其愛崗敬業、保護環境、勇于創新的精神。

二、結合教學內容，深入挖掘思政元素

“表面工程技術及應用”是材料科學、物理化學、機械等多個學科相互交叉融合而形成的一門對理論性、實踐性要求均很高的課程，因此可挖掘的思政元素較多。本課程從理論和應用實踐角度出發，系統地講授不同表面工程技術的原理基礎、工藝過程、檢測方法、應用案例和發展前景。以物理氣相沉積為例，該技術制備的薄膜具有硬度高、摩擦系數低、耐磨性高和化學穩定性高等優點，不僅可用在刀具、模具和摩擦磨損件表面的加硬、潤滑和耐磨處理，未來還可用于汽車零部件、機械零件及航空航天等零件的表面處理，并且對零部件的表面耐磨損、抗腐蝕、自潤滑具有無可替代的作用，是減少汽車污染、降低能耗的主要環保技術。根據本課程不同章節的教學內容，結合表面工程技術的發展史和表面工程技術的專家、科技工作者、技術人員所創造的價值，有針對性地融入思政元素，實現立德育人、協同育人的教學效果。針對“表面工程技術及應用”這門課程的特點，本文主要從以下幾個方面進行思政教育實踐。

1.結合古今的表面技術及發展歷程，培養青年大學生的民族自信和大國工匠精神。在課程引入時，重點介紹表面科學研究的重要性以及在我國的發展歷程。以20世紀60年代出土的越王勾踐劍為例［6］，歷經2 000多年，劍面仍光滑明亮，不腐不銹，寒氣逼人，鋒利無比。經過科學家的分析發現，勾踐劍的表面鍍有一層鈍性的鉻金屬層，可以有效隔絕氧氣，防止腐蝕和氧化。而現代鍍鉻技術發明于20世紀30年代的德國，我國要領先2 000多年。此外，我國古代金屬器皿上采用的線雕、鑲嵌、鏤空、鎏金等表面處理技術也非常先進，極大地豐富了當時人們的物質和精神生活。在講授熱噴涂技術時，介紹我國著名的表面修復專家徐濱士院士，他率先在中國將等離子噴涂技術用于解決車輛薄壁磨損零件修復的重大難題；且發明的高速電弧噴涂技術，在海軍艦船防腐領域也取得了重大進展等等［7］。通過我國古代工匠和現代科學家的先進事跡，激發學生的愛國強國意識，幫助學生制定正確的學習目標。

2.以國家科技領域重大需求為切入點，激發學生愛國主義情懷和奮斗精神。經過幾十年的發展，表面工程技術已成為我國航空大飛機、航空發動機與燃氣輪機、重型直升機、載人航天與探月工程、半導體、軌道交通、可控核聚變、高端海洋工程裝備、先進裝備制造和基礎制造技術等國家重大工程及戰略性新興產業必不可少的基礎技術之一［8］。在教學過程中舉例說明我國科技發展過程中遇到的難題和解決方案，不僅可以激發學生的國家使命感，而且可以培養他們的創新意識，提高創新能力，鼓勵他們用知識更好地武裝自己，積極參與到社會主義建設中。

3.以“中國制造2025”為切入點，結合表面工程在環境保護和改造中的應用，培養青年大學生的環保意識。隨著科學技術和人類需求的不斷發展，我國提出了中國制造2025制造業創新中心、智能制造、工業強基、綠色制造、高端裝備創新等“五大工程”。而表面工程技術作為新材料產業體系中的一項關鍵核心技術，逐漸面向智能制造、綠色制造，并應用在清潔環境、綠色能源、綠色再制造等領域。譬如，我國目前大力發展的光伏產業，就是利用表面薄膜將太陽能轉化為電能的光伏電池，其厚度一般在幾微米到幾百微米之間，遠小于晶硅太陽能電池的厚度。而且相較于傳統晶硅太陽能電池，光伏電池還具有光吸收能力強、發電穩定性好、能源回收周期短等優勢。培養學生以經濟社會需求為向導，開拓創新，樹立正確的大局觀和發展觀，用所學到的專業知識服務于社會經濟的可持續發展、節約能源資源、改善人們的物質和精神生活。

4.以學術前沿動態為切入點，培養學生的科研創新意識。為了更好地擴展課本知識，在教學過程中注意引入結合表面工程的研究現狀和發展歷程。以中國科學院院士盧柯院士為例，他提出的表面納米化技術將鐵表層的晶粒細化到納米尺度，其氮化溫度顯著降低，并成功應用到了寶鋼集團冷軋廠的拉矯輥上，大幅提高了拉矯輥的使用周期。此外，以近期高水平科研論文作為擴展閱讀，讓學生查閱相關文獻資料，掌握表面工程不同技術的前沿內容，并要求學生獨立完成一篇前沿報告，作為課程考核內容。通過學生的自主學習，提高他們基本的科研能力和素養，培養學生嚴謹的科研探索精神。

5.結合學校工程中心，鍛煉學生的實踐能力和專業認知。在教學過程中，根據學校和學院設備的實際情況，帶領學生分批次參觀學習相關設備的操作使用過程。譬如，在講授物理氣相沉積技術時，帶領學生來工程中心實地考察在不同基體上磁控濺射制備TiN金屬陶瓷薄膜的過程；在講授涂層的質量控制時，讓學生學習操作維度硬度計、顯微鏡、摩擦磨損機等檢測設備評估薄膜的硬度、結合力、耐磨性等性能；在講授物理氣相沉積涂層的前處理工藝時，帶領學生參觀不同拋光方法和設備，并講解前處理的工藝流程和目的。通過理論教學和實踐課程相結合的方式讓學生更深刻更具象地掌握課本知識，并且有助于提高學生在未來工作學習中解決問題的能力。

三、豐富教學方法，完善課程考核方式

在建設系統的課程思政體系時，不僅需要將相關內容包括在內，而且還要包括與之相配套的教學方法和考核機制。本課程采用多種形式的教學方法，充分發揮信息技術的作用，充分利用豐富的網絡資源，制作多媒體課件，播放教學視頻文件、譬如讓學生觀看國際一流水平的表面工程工藝、表面檢測技術等；結合實踐教學條件，企業案例庫等將理論知識點與實踐相結合，分批次帶領學生到學校的工程中心參觀學習，加深對課堂知識的理解，并掌握基本操作技能。

此外，“表面工程技術及應用”課程考核分為平時考核和期末考核。總成績=平時成績（50%）+期末成績（70%）。平時成績=作業（20%）+隨堂測試（20%）+前沿報告（10%）。通過精心設計隨堂測試試題和作業，及時批改和反饋，隨時掌握學生的學習效果；讓學生通過查閱相關文獻資料，分享本課程相關的學術前沿，延伸課本內容，讓學生充分了解課堂上所學的技術手段在當前科學研究領域和經濟社會發展中的重要作用。這一綜合性的考核評價機制不僅可對學生所學的課堂理論知識進行考查，而且還有助于激發學生不斷探索新知識的興趣，取得較好的教學效果。

結語

“表面工程技術及應用”是上海應用技術大學機械工程和材料工程的一門應用性較強的專業課程。結合院校的培養目標，科學設置教學目標，并討論了專業理論知識與思政元素相結合的不同實施策略，最后通過教學方法和考核方式的完善，使學生在全面深入地掌握課本知識的同時，進一步提高分析問題、解決問題的實踐能力，培養出符合社會主義核心價值觀的高素質應用型人才。

參考文獻

［1］鄭松.“康復醫學概論”課程思政課堂教學設計與實施［J］.現代職業教育，2022（40）：93-96.

［2］李曉文，熊云峰，朱兆一，等.船舶設計原理課程思政教學改革［J］.高教學刊，2023，9（7）：141-144.

［3］章翰堂，董靜，徐靜，等.新時代背景下大學化學課程思政建設探究：以高分子化學課程為例［J］.中國現代教育裝備，2021（19）：81-82+88.

［4］張而耕，黃彪，周瓊，等.“機械制造基礎”課程思政的探索與實踐［J］.科教導刊-電子版（上旬），2022（5）：195-196.

［5］蔡會生，郭鋒，白樸存，等.材料表面工程課程教學改革探索與實踐［J］.創新創業理論研究與實踐， 2022，5（18）：21-23.

［6］楊慧，宋春梅.工程教育認證背景下課程思政教學改革：以《現代表面技術》課程為例［J］.中外交流，2021，28（11）：357.

［7］王榮艷，郭策安，霸書紅，等.《現代表面技術》課程思政教學改革探討［J］.產業與科技論壇，2021，20（13）：153-155.

［8］陳司悅，王澤琦，何雅柔.周克崧院士：科技創新驅動高質量發展 持續推進材料表面工程技術研究［J］.表面工程與再制造，2019，19（3）：55-57.