美育浸潤視角下材料科學與工程基礎課程改革實踐

摘要：文章分析當前美育目標與實施路徑、材料科學與工程基礎課程的教育教學現狀，闡述從教學目標，教學內容、特點、方法等方面進行美育浸潤的實踐舉措，旨在培養學生在材料科學學習的同時浸潤其審美感知、審美理解與審美創造能力，提升學生的綜合素質，為理工科課程美育教學提供有益參考。

關鍵詞：材料科學與工程基礎；教學實踐；案例式；美育

材料科學與工程基礎是材料學類專業的基礎課程，涵蓋了材料的組成、結構、性能、制備與加工等方面的知識，其中材料微觀組成、結構、性能、加工工藝等內容板塊與工藝美術具有天然的聯系，教師教授該課程可以幫助學生建立起全面的材料科學知識框架。

一、美育目標及實施路徑

高校的美育主要是依托于美育課程和美育實踐活動來開展，在課程與實踐中，學生的想象和情感充分參與其中，審美的欣賞與創造均可得到充分鍛煉。但美育不能簡單等同于知識教學或技能訓練，它是基于審美經驗的人文教育，潤心鑄魂是其主要目的。基于此，美育一般不能立竿見影，課程、實踐、環境等的“浸潤”是其主要實施路徑。

二、材料科學與工程基礎課程教學現狀

（一）課程教學目標

第一，知識與技能方面，要求學生熟悉金屬、無機非金屬、高分子、復合材料等各類主要材料的特性、加工工藝、制備方法及應用場景，構建“大材料”寬厚知識結構。扎實掌握材料科學與工程的基本概念、原理和方法，明晰材料組成、工藝、結構、性能與用途之間的關系。在實驗環節，學生需掌握基本實驗技能，學會正確操作設備，采集與分析數據，提升動手能力和科學實驗素養。

第二，能力與素質層面，著重培養學生運用知識分析和解決實際工程問題的能力，針對材料問題提出合理方案并優化。在課程教學中，教師注重激發創新意識，鼓勵學生在材料設計、制備等方面創新，同時引導學生掌握自主學習方法，培養自主學習能力，以適應行業快速發展。

第三，思政與職業素養方面，在課程中融入思政教育，培養學生的愛國主義情懷與社會責任感，有利于塑造學生嚴謹認真、精益求精、敬業奉獻的工匠精神。

第四，學科銜接與拓展方面，課程內容融入學科前沿研究成果，以此拓寬學生的學科視野，讓學生了解材料科學在多領域的作用，培養跨學科思考與解決問題的能力，以滿足復合型人才的需求。

（二）課程教學內容、特點與方法

材料科學與工程基礎課程教學以知識傳授為主，兼顧鍛煉學生的實驗實踐能力。課程內容涉及材料的定義與分類、發展歷史與現狀、材料的結構基礎、材料的組成、結構、性能與制備及成型加工等。課程涵蓋多學科知識點且相互關聯復雜，學生需要投入大量時間和精力去理解消化。材料科學領域發展迅猛，新理論、新技術、新材料不斷涌現，教師在教學中須補充前沿知識，讓學生了解行業最新發展熱點與趨勢。

當前，課堂講授依然是材料科學與工程基礎課程主要的教學方式，但問題導向、項目驅動等教學理念逐漸也被引入課程教學中。此外，材料科學與工程基礎為理工科基礎課程，因此各大高校在課程中增加了實驗實踐環節，增加了對學生實踐能力的培養。

三、材料科學與工程基礎課程美育融合的改革實施路徑

（一）構建新課程教學目標，培養全面發展的人

1.知識與技能維度

第一，材料美學認知。學生能夠識別并闡述不同材料在微觀結構、宏觀形態及色彩等方面所呈現出的獨特美學特征，舉例說明材料的美學特性如何影響其在各類產品與設計中的應用。如分析金屬材料因晶體結構規整而展現的光澤與質感，以及這種特性在高端電子產品外殼中的應用。

第二，工藝美學理解。要求學生能夠理解材料加工工藝過程中所蘊含的美學原理，如鑄造工藝形成的獨特紋理、鍛造工藝賦予的力量感，并解釋工藝如何塑造材料的美感，了解不同工藝的美學效果。

第三，設計美學應用。學生會運用材料美學知識，結合設計美學原則，對給定的設計項目進行材料選擇與搭配，以實現功能與美學的平衡。例如，在為一款新型家居用品進行設計時，學生要從美學角度選擇合適的材料，并闡述理由。

2.能力與素質維度

第一，美學分析方法。通過案例分析、實地觀察與實驗探究等活動，使學生掌握從美學角度分析材料性能、結構與應用的方法，能夠獨立撰寫材料美學分析報告。第二，審美素養提升。培養學生對材料美學的敏銳感知與欣賞能力，增強其對材料科學領域美的敏感性，提高審美情趣與審美判斷力，形成積極的審美態度。第三，社會責任意識。帶領學生認識材料美學在提升產品品質、改善生活環境、推動文化傳承與創新等方面的重要作用，培養學生作為材料科學工作者的社會責任感，關注材料應用的美學影響與可持續發展。

3.學科銜接與拓展維度

第一，跨學科融合方法。學生應學會將美學知識與材料科學專業知識相結合，運用跨學科思維解決材料設計與應用中的美學問題，如在材料改性研究中考慮美學需求。第二，創意實踐方法。引導學生參與材料美學創意實踐項目，如材料藝術作品創作、產品外觀設計等，在實踐中掌握將創意轉化為實際作品的方法與流程，提高動手能力與創新能力。

（二）挖掘課程中的美育富礦，將美學元素融入教學知識點

1.晶體學章節

晶體的對稱美是其重要的美學特征之一。立方晶系具有高度的對稱性，其晶胞的形狀與原子排列呈現出簡潔、規整的特點，教師可引導學生從幾何對稱、空間群對稱等方面欣賞晶體結構的美。講解晶胞參數、晶面指數等概念時，也可結合晶體結構的對稱美進行闡述。例如，教師通過展示不同晶系晶胞的精美圖片或動畫，讓學生直觀地感受晶胞的幾何形狀之美，同時理解晶胞參數如何決定晶體的對稱性與物理性質。在講解晶體缺陷時，教師可引導學生從缺陷對晶體結構局部對稱性的影響以及缺陷對材料性能的特殊作用等方面認識缺陷之美，如某些缺陷可以賦予材料特殊的光電性能，從而形成一種獨特的功能美。

2.材料性能章節

無機材料的性能如高強度、高韌性、光學性能（如絢麗的色彩、特殊的光學效應）、電學性能（如超導材料的神奇特性）等都具有獨特的美學價值。以陶瓷材料為例，其精美的外觀、良好的質感及在高溫下的穩定性，體現了材料性能與美學的融合。講解這些性能時，教師可引導學生從功能與形式的統一的角度去感受材料的美。在講解光學性能時，結合寶石材料的光學特性，如鉆石的璀璨光澤、藍寶石的深邃色彩等，深入分析其光學原理與美學效果之間的關系，讓學生明白材料的光學性能是如何創造出令人賞心悅目的視覺美感的。

3.材料制備章節

材料制備相關內容可以和工藝美術學充分結合。如金屬材料的鑄造、鍛造、熱處理等工藝過程中，材料的形態變化、表面紋理的形成等都蘊含著工藝美學。彩色光學薄膜制備環節，選擇具有特定光學性能的薄膜材料，通過物理氣相沉積、化學氣相沉積等技術，精確控制薄膜的厚度、層數與成分，以確保呈現出理想的色彩與光澤變化。

（三）美育浸潤的教學方法創新

1.多媒體教學

教師收集大量與無機材料科學相關的高清圖片、視頻資料，如電子顯微鏡下的晶體微觀結構圖像、材料制備過程的實時監控視頻、無機材料在實際應用中的精美案例視頻等，然后在課堂中實時展示這些資料，讓學生能夠直觀地感受無機材料科學中的美。同時教師可充分利用動畫演示，對于一些抽象的概念和復雜的過程，如晶體的生長機制、位錯的運動等，可制作動畫演示：動畫可以將微觀的、難以直接觀察的現象以生動形象的方式呈現出來，幫助學生更好地理解其原理的同時，也能讓學生領略到科學過程中的動態美與邏輯美。

2.案例教學法

教師要在課程教學中充分利用案例教學法，適當引入美學案例。在每一個教學章節開始時，教師引入一個與該章節內容相關且具有明顯美學特征的案例。如講解陶瓷材料時，教師以中國古代精美的陶瓷藝術品如青花瓷、唐三彩等作為案例導入，通過展示這些陶瓷作品的圖片或實物，可讓學生欣賞其精美的造型、絢麗的色彩以及細膩的質感，然后引導學生思考這些美學特征與陶瓷材料的組成、結構、制備工藝之間的關系，從而自然地引出本節課的教學內容，激發學生的探索欲。

案例分析與討論過程中，教師可結合具體的審美經濟需求，深入分析一些典型的材料案例。材料的結構設計和加工工藝不僅要滿足產品的性能要求，還需滿足產品的美學要求。如手機使用的復合材料外殼不僅材料力學等性能要優良（輕盈、良好的熱傳導性，高強度、高模量等），還要具有一定的美學性能（如華麗的外觀、良好的著色性能），材料設計中需充分考慮以上需求，再結合復合材料的微觀結構與加工工藝特點，才能設計出合適的材料。

（四）實驗教學中的美育滲透

在設計實驗項目時，學生應適當注重實驗的美學元素。如3D打印高分子飾品創作從材料的選擇、3D建模、工藝的控制及成品的后處理等均可與現代工藝美術結合，在材料與質感，表面處理與上色等方面，教師引導學生注重細節與美感，感受科學與審美的完美融合。

在評價學生的實驗結果時，除了關注實驗數據的準確性和實驗結論的正確性外，教師還要將實驗結果的審美價值納入評價指標。例如，對于制備的無機材料樣品，從樣品的外觀完整性、均勻性、色澤一致性等方面進行美學評價；對于具有獨特美學效果的實驗樣品，如制備出的具有特殊光學效應或微觀結構圖案的材料樣品，教師應額外表揚，鼓勵學生在實驗過程中追求美學與科學的雙重目標。

四、結語

綜上所述，教師在材料科學與工程基礎課程中進行美育浸潤的探究與實踐具有重要的教育價值與現實意義，通過合理設計教學內容、創新教學方法等措施，可以有效地將美育融入理工科課程教學中，促進學生全面發展。

課程改革還可進一步加強課程美育教學團隊建設，持續優化美育教學資源庫，豐富教學案例、多媒體素材等資源；教師深入探索美育與專業教育深度融合的長效機制，可以為培養具有較高審美素養和創新能力的理工科人才奠定堅實基礎，為其他課程與美育的融合，為學校大美育提供借鑒。

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基金項目：貴州省級教改項目“以美育人教育教學模式改革與創新”，項目編號：202292。

（作者單位：貴州民族大學教務處）