材料研究方法产教融合思政教育探索

(整期优先)网络出版时间:2023-07-29
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材料研究方法产教融合思政教育探索

陈勇强,宋博,方成

郑州大学材料科学与工程学院,河南 郑州 450001

摘要:高校课程思政建设是我国实施科教兴国战略的关键环节。材料现代研究方法作为一门面向材料科学与工程专业的必修课程,由于其教学与实践紧密结合的特点,其思政课程的实施缺乏全面性,仍停留在理论或实验教学,并未将产业领域的思政元素有效融入。本文提出“元素提炼-产教融合-课堂浸润”三位一体思政教育模式。以专业课程知识为抓手,培养学生的专业技能;以对应产业为依托,加强知识与产业的融合;并将课程内容涉及的思政元素,拓展至产业领域,形成有效衔接。通过“三位一体”教学模式,将思政理念春风化雨地融入材料现代研究方法中,增强学生的创新意识,行业认知,爱国情怀和民族自信心。

关键词:材料研究方法;课程思政;产教融合

1 引言

习近平总书记在全国教育大会上强调,要把立德树人融入思想道德,文化知识和社会实践的各个环节。学校要加强思想政治教育,就必须在各大中小学构建全员、全过程、全课程思政育人 [1]。将思政理念润物无声地根植于学生内心,从而提高学生的爱国情怀,增加学生的民族自信和文化自信、提高学习的自觉性和自律性,培养学生吃苦耐劳不怕困难的精神、培养学生用于挑战开拓创新的精神、进而提高学生的综合素质材料现代料研究方法课程是材料科学与工程专业的重要专业基础课和核心课程,其课程思政教学的重要性和紧迫性不言而喻。对我国本科生或研究生而言,材料研究方法课程思政教育的方式与其他课程截然不同。这是由于材料研究方法涉及X射线衍射分析、红外吸收光谱、激光拉曼光谱、核磁共振谱、紫外可见光谱、荧光光谱及各种电子显微镜等材料分析与测试仪器的基本原理,基本操作流程。研究方法所涉及的高端仪器,几乎涵盖了自然科学的所有领域,其中的思政元素极为丰富,如何提炼归纳,拓展素材,直接影响课程思政效果;此外,材料研究方法几乎在所有产业领域都有应用,如何将产业意识纳入思政教育中,也是课程思政面临的难题[2]因此,我们必须更加注重材料研究方法课程思政的建设与实践,将课程中思政育人的元素与课堂教学有效融合,持续完善教学方法,拓宽教学路径。鉴于此,相关材料研究法课程老师,做了大量探究工作,主要集中于以下三个方面:一,开发材料研究方法中的思政元素,塑造学生正确三观[3];二,结合传统文化和新时代精神,厚植爱国情怀、培养四个自信、增强创新意识[4];三,开展实验实践活动,渗透思政理念[5]。但材料研究方法课程思政教学的实效性并不高,仍停留于随机传授教材表层的思政理念,也未重注重材料研究方法中产业意识的培养。思政教育牵强附会,没有挖掘内涵,未形成整套思政体系。因此,必须从材料现代研究方法的全局、全流程出发,构建具有普适性材料研究方法思政教育模式。

本文提出,以材料现代研究方法教学为基础,广泛深入提炼教材中所涉及的思政内容,分类归纳不同思政元素,将各类型思政理念融入课堂教学,形成课程思政体系;由浅入深,由表及里地将不同思政理念贯穿于整个材料研究方法教学中;通过学生培养成效、同行听课和运用效果进行综合评价,针对存在问题,进行教学反思,不断完善材料研究方法课程思政全流程教育方案,建立“元素提炼-产教融合-课堂浸润”三位一体思政教育模式。

2 材料现代研究方法三位一体课程思政设计

整个流程包括三个环节:元素提炼-产教融合-课堂浸润。各个环节均围绕材料研究方法课程思政教学展开,各有侧重且相互支撑。元素挖掘是依托授课内容,归纳总结相关思政元素,设定课程所要达到的思政教育目标,有针对性的采用相关教学方法。在材料研究方法学习的过程中,将涉及大量外来科学元素。因此,对于思政内容所包含的外来文化属性,本文重点提炼,并作为思政设计的一个环节,让学生正视发达国家在自然科学领域价值,并坚定我国科技自信。思政元素能否与产业意识相结合,巧妙自然的融入课堂教学,是材料研究方法课程思政实施成败的关键,本文将课堂教学分为四个环节(预习-切入-升华-展望),以期让思政理念潜移默化地影响学生。通过学生培养成效和同行运用效果的评价,发现实施中存在的问题,同时获取有益经验,不断创新完善“元素提炼-产教融合-课堂浸润”三位一体思政教育模式。

2.1 思政元素提炼

本文以化学工业出版社出版的由张锐教授主编的《现代材料分析方法》为研究对象。《现代材料分析方法》15年间付梓 27600 册,不仅满足了各大开设相关课程并选用本书的院校的本科教学需要,相关专业的研究生和工程技术人员中自发购买本书作为科学研究及工程实践的常用参考书,也绝不在少数。全书涉及8大板块,共11章,相关授课内容,知识点,思政元素与教学方法如表1所示。

表1 材料研究方法课程思政内容分类明细表

授课章节

知识要点

思政映射点

教学方法

学习要求

绪论

材料现代测试方法课程特点:引入我国精密仪器制造业的发展历程、知名企业案例

爱国情怀

民族精神

时代精神

多媒体课件+视频资料+板书

了解材料现代研究方法

鼓励学生将材料分析测试方法与其他学科领域知识融合交叉

培养勇于探索的精神

多媒体课件

了解材料研究方法的应用领域

运载火箭、卫星等航空航天材料的研发,涉及数以万计材料和零部件的研制和测试需要无数个科研团队通力合作和协作

培养学生集体观念和团队协作意识

多媒体课件+视频资料

观看航天航空相关视频与讲解

X射线衍射分析原理

X射线的发现:以伦琴X射线发现过程为案例

坚持不懈的科学精神

多媒体课件+视频资料

了解诺贝尔奖相关知识

X射线学发展历程:以劳厄证明X射线具有衍射现象为案例;以我国科学家吴有训在X射线学发展过程中所作

出的贡献和其生平为案例

实践是检验真理的唯一标准家国情怀和社会责任感

多媒体课件+视频资料

了解吴有训生平

布拉格方程:以布拉格方程的建立及布拉格的研究思想为案例

科学的思维方法

多媒体课件+视频资料+板书

了解布拉格父子的相关故事

X射线多晶衍射法及应用

多晶衍射法:让学生自己动手绘制并演示德拜照相法的基本原理,并对德拜衍射法的原理进行讲解

工程认证理念

多媒体课件+视频资料+板书

学会手动绘图

X射线衍射的测定:以实际研究中因不重视样品正确处理或选择不适当测试模式而造成实验数据分析错误的事实为案例

严谨的科学态度

多媒体课件+实验

分析创新实验数据

X射线衍射分析的应用:以物相分析中X射线衍射在解析晶体结构、非金属矿物鉴定、出厂水泥

质量安全监控中的应用,高水平材料检测设备下,造假首饰、文物等被暴露无疑为案例

社会责任感安全意识培养学生正确的价值观、人生观

多媒体课件+视频资料+实验

学习珠宝鉴定相关视频

电子显微镜

课程导入:以人类对世界从宏观到微观的认知过程中所借助的科学方法和手段为案例

科学方法

多媒体课件

了解人类对事物认知的发展史

布拉格方程的不同表达形式:对比分析并讨论不同形式布拉格方程的物理意义、本质及相互之间的联系问题

哲学思想

多媒体课件+板书

总结布拉格方程在电子显微镜与X射线衍射中的异同点

中国正在进行越来越多的诸如对月壤、陨石、对出土文物、深海探测物等进行的各类材料检测

增加学生的爱国精神和民族自豪感

多媒体课件+视频资料

收集月球,陨石,出土文物等相关资料

TEM和SEM仪器结构、原理和性能:以一张1979年发行的有关我国自主研发TEM的邮票为案例

探索和创新精神

多媒体课件+视频资料+板书

总结分析TEM和SEM测试方法的异同点

我国南海深海海沟科考工作中发现了成片的塑料垃圾“海洋”,利用扫描电镜观察,发现海洋生物正依据这些塑料垃圾为“家”进行繁衍,并可能带来物种退化和变异问题。

引导学生树立绿色环保理念。

多媒体课件+视频资料

认识环境污染对人类所产生的重大影响

TEM和SEM的应用:以电子显微分析在解析晶体结构、观察材料微观结构、确定微区成分等方面的实际应用为案例,分析TEM和SEM测试分析方法的区别和联系;列举个别科研人员直接将他人的实验结果作为自己研究成果的学术不端行为案例;介绍个别论文中将SEM结果与TEM结果混淆的错误案例

辩证思维方式

学术诚信和专业素养

多媒体课件+视频资料+板书+实验

学习国家基金委对学术造假的通告

热分析技术

差热分析影响因素:分组讨论和总结升温速率、气体性质、试样用量、试样粒度、试样形状对差热曲线的影响及其原因

团队协作精神

认真严谨的工作态度

多媒体课件+视频资料+板书+课堂讨论

学习热分析技术在陶瓷材料的烧成过程中的影响

光谱分析

讨论海产品中的砷怎么检测时,同学们先从查阅文献着手,发现食品中砷的特殊性,形态多,含量低,易挥发,常见的有比色法、化学发光法、原子荧光法、原子吸收光谱法和质谱法。

开拓思维

培养创新意识

多媒体课件+视频资料+板书+实验

认识食品安全对人类健康的影响

天津港东公司研制开发的具有自主知识产权的FTIR-650型傅里叶变换红外光谱仪,具有性能稳定、操作简便、使用寿命长、维护成本低等特点

增加学生的爱国精神和民族自豪感

多媒体课件+视频资料

了解我国光谱分析方法的历史

2.2 产教融合实施策略

围绕先进制造及高端材料等领域的发展需求,大力促进产教融合,打造引领全省发展的双引擎。进行产教融合的教学模式探索,形成课程教学与创业实践并行的区域特色培养模式。具体实施方案如下:构建协同创新平台体系,促进产教融合,面向国家经济社会发展主战场和人民群众需求,瞄准科技前沿和关键领域,实施学科专业格局调整,提升与经济社会发展的匹配度;以协同创新平台为通道,推进人才培养、产学研合作、“双师双能型”师资队伍建设与行业企业、政府社会组织等的协同和对接。大力营造产学研合作的浓厚氛围,加强政策导向宣传,整合人才、学科、科研资源,积极推进校际、校企、校地的深度合作。积极探索“协同创新、产教融合”的育人模式,加强学生教育课程思政建设,将理想信念、家国情怀和社会责任感等思政理念融入研究生培养方案,紧贴工程专业实践进行课程改革,凸显特色人才培养。在应用型人才培养方面,行业企业工程师现场指导学生开展顶岗实习;通过协同创新、产教融合,形成深度融合的多赢机制,整合了校内外优质资源,积极探索和实践协同创新机制,以协同创新引领高层次应用创新型人才培养。探索跨学科导师团队协同指导模式,让学生接受具有不同工程背景、不同学科背景导师团队的指导,从而以学科交叉的方式开阔学生的视野、拓宽学生的能力结构、培养学生解决复杂问题的能力。

2.3 课堂教学实施

为改变理论知识的枯燥和呆板,提高学生主动学习的积极性及学习兴趣,课堂授课以多媒体课件+视频资料+实物演示+板书多元化方式进行。其中,理论知识以 PPT 课件讲解与板书相结合,并把抽象的相变过程通过视频演示具体化,帮助学生理解,加深学生记忆;讲解粉体样品准备过程的时候,随机抽出一位学生在课堂上展示粉末样品研磨前后,粉体粒度的变化,使学生直观感受到粉末样品的变化,并要求学生根据实物演示,自己总结出粉末样品的变化特点,提高学生自主学习能力。课堂最后,对本堂课内容做重点总结,并要求学生每堂课后自己手写总结提纲,有利于进一步加深理解,也便日后复习。理论内容讲解结束后,将课堂移至分析测试中心,进行实践操作。学生根据实验材料掌握制备粉末样品、块状样品与薄膜样品的制备方法,通过操作X射线衍射仪,分析粉末样品、块状样品、薄膜样品,提高学生实际动手操作的能力。理论课和实验课结束后,布置课堂讨论任务。全体学生分成小组,以小组为单位,根据课程内容,学生充分利用课后学习资料和图书馆数据库资源,结合Jade软件,每小组提前准备好自己的分析结果。课堂讨论过程中,以学生主持、教师点评、穿插问答方式进行,每小组将讨论题目以 PPT+板书结合方式进行讲解,小组代表讲解题目过程中和结束后,老师和学生都可进行提问,通过这一问一答,使学生对所学知识进行灵活运用。课堂讨论中,学生反被动为主动,教师释难解疑,极大提高学生自主学习能力。

3 结论

本文深入挖掘了由张锐教授主编的《现代材料分析方法》教材中思政元素,并进行了归纳分类,可为相关材料研究方法的思政教学提供有效参考。提出的“三位一体”材料研究方法思政教育模式,将元素提炼,产教融合,课堂教学有效融合,形成材料研究方法课程思政完整体系,对材料研究方法思政教育的发展具有重要意义。

参考文献

[1]张俊云,冯君.土力学“课程思政”示范课的教学实践[J].高等建筑教育,2021,30(06):61-66.

[2]王志远,李兴龙,何欢等.材料研究方法课课程思政建设与探索[J].高教学刊,2023,9(14):193-196.

[3]王国成,蔡芳昌,施德安.研究生现代材料测试方法课程教学实践[J].教育教学论坛,2017(12):138-140.

[4]金效齐,葛金龙,吴中等.材料现代测试方法课程思政教育的探索与实践[J].化工高等教育,2021,38(05):45-51.

[5]张小婷,王继娜,汪潇等.思政环节在“材料研究方法与测试技术”课程中的融合与探讨[J].广东化工,2021,48(17):301-302.

作者简介:陈勇强,1991.09,男,河南开封人,讲师,从事材料学研究,博士