材料科学基础实验中思政教育的探索与实践_黄鹏.pdf

实 验 技 术 与 管 理 第 40 卷 增刊 1 2023 年 7 月 Experimental Technology and Management Vol.40 No.S1 Jul.2023 收稿日期:2023-04-27 基金项目:北京科技大学“课程思政特色示范课程”建设项目（KC2021SZ06，KC2021SZ19，KC2021SZ21）；北京科技大学本科教育教学改革与研究重点项目（JG2018Z04）作者简介:黄鹏（1980），男，河北保定，硕士，工程师，国家级实验教学示范中心副主任，主要从事材料学科实验教学和虚拟仿真实验设计与应用研究，。引文格式:黄鹏，孙建林，王浩，等.材料科学基础实验中思政教育的探索与实践J.实验技术与管理,2023,40（增刊 1）:38-42.Cite this article:HUANG P,SUN J L,WANG H,et al.Exploration and practice of ideological and political education in basic experiments of materials scienceJ.Experimental Technology and Management,2023,40(S1):38-42.(in Chinese)ISSN 1002-4956 CN11-2034/T DOI:10.16791/ki.sjg.2023.S1.009 材料科学基础实验中思政教育的探索与实践 黄 鹏1，孙建林1,2，王 浩1,2，黄 瑛1，毛璟红1（1.北京科技大学 材料国家级虚拟仿真实验教学中心，北京 100083；2.北京科技大学 材料科学与工程学院，北京 100083）摘 要：该文通过发掘思政教育元素，并寻找实验教学与思政教育的切合点，将思政教育与专业实验教学有机融合，设计了材料科学基础实验的思政教育方案，在实验原理、实验设备发展和实验操作等环节加入了爱国科学家事迹宣传和我国科技发展史讲授等。专业教学与思政教育二者相互促进：一方面增加了课程的生动性，有助于学生对专业知识的更好理解，获得了良好的实验教学效果；另一方面有助于学生培养爱国主义情感、民族自信心以及不畏磨难积极进取的人生观。关键词：实验教学；课程思政；材料科学基础实验 中图分类号：G642.0 文献标识码：A 文章编号：1002-4956(2023)S1-0038-05 Exploration and practice of ideological and political education in basic experiments of materials science HUANG Peng1,SUN Jianlin1,2,WANG Hao1,2,HUANG Ying1,MAO Jinghong1(1.Material National Experimental Teaching Demonstration Center,University of Science and Technology Beijing,Beijing 100083,China;2.School of Materials Science and Engineering,University of Science and Technology Beijing,Beijing 100083,China)Abstract:This article explores the elements of ideological and political education,and seeks intersection points between experimental teaching and ideological and political education.It organically integrates ideological and political education with professional experimental teaching,and designs an ideological and political education scheme for basic experiments of materials science.Specifically,the teaching of patriotic scientists deeds publicity and the history of Chinese science and technology development are added in the aspects of experimental principle,experimental equipment development and experimental operations.The professional teaching and ideological and political education promote each other:on the one hand,it increases the vividness of the curriculum,helps student to understand professional knowledge better,and achieves good experimental teaching effect;on the other hand,it contributes to cultivate students patriotism,national self-confidence and a positive and aggressive outlook on life.Key words:experimental teaching;curriculum ideology and politics;basic experiments of materials science 习近平总书记在全国高校思想政治工作会议上指出，对高校教育教学“要坚持把立德树人作为中心环节，把思想政治工作贯穿教育教学全过程”1。高等教育不仅要传授专业科学文化知识，还肩负着立德树人的重要任务。2017 年 2 月 27 日，中共中央、国务院印发关于加强和改进新形势下高校思想政治工作的意见，强调坚持全员全过程全方位育人（简称“三全育人”），2020 年教育部高等学校课程思政建设指 黄 鹏，等：材料科学基础实验中思政教育的探索与实践 39 导纲要指出，“必须抓好课程思政建设，解决好专业教育和思政教育两张皮的问题”2。实验室不仅是培养实验技能、传授专业知识的重要场所，也是思政教育的天然课堂。我校材料国家级实验教学示范中心（以下简称“中心”）秉承“三全育人”方针，以为新时代中国特色社会主义建设育才育人为目标，以思政教育与专业教育有机融合为途径，对材料科学基础实验教学中的思政切合点与思政教育元素进行了发掘，探索设计了融合思政教育和专业教学的实验教学方案，并应用于本科教学实践。在实验教学中通过以事实说话、以真人实物为例的方式，给予学生深刻印象和直接感受，全面培养学生正确的人生观、世界观、价值观。精心设计加入思政教育元素的课程，因人文科学元素的融入而变得生动，达到专业知识与思政元素的深度融合，形成课程、思政一体化的新教学模式，有助于学生理解、学习专业知识，同时使思政教育以潜移默化、润物无声的方式对学生产生教育作用3-7。1 材料科学基础实验教学概况 1.1 材料科学基础实验专业教学现状 材料科学基础实验8是材料科学与工程、材料成型与控制、材料物理、材料化学等多个专业极为重要的独立实验教学课程。该课程从基本实验技能培养开始，学习专业知识与实验技能的综合设计与运用，最终完成综合性设计性实验（见图 1）。整个实验教学纵贯材料相关专业从大二到大四学习阶段。学生要学习金相显微镜、水磨机、洛氏硬度计、高温加热炉等仪器设备的构造和使用；学习马氏体转变、珠光体转变等基本原理；掌握金相制样、组织辨识、定量分析等实验技能；学习 Fe-Fe3C 相图或其他二元三元相图理论知识和材料性能测试；学习淬火、回火等金属材料热处理工艺的操作和原理。该课程集中优质教学资源建成了“金属材料成分工艺组织和性能一体化设计虚拟仿真实验”项目，使用自身开发研制的金相标准试样，实行线上线下结合、虚实并行的实验教学方式，取得了良好的教学效果9-11。1.2 材料科学基础实验中思政教育建设现状 材料科学基础实验结合材料科学特点和实验特点以及虚拟仿真实验中“科研创新”模块内容，注重培养学生追求完美、精益求精的工匠精神和爱国主义情操，注重学生人生观的磨砺。（1）金相制样实验过程中，“抛光”步骤类似于古代工匠金属制镜过程，教学中要求学生将金相试样表面抛光如镜面，在后续步骤中方可清晰显现组织形态。在此过程中，要引导学生这样思考，人的思想也要进行抛光，只有去除划痕污渍，才能使人生“垢尽明现”。（2）虚实结合教学中，在学生使用“金属材料成分、工艺、组织和性能一体化设计虚拟仿真实验”第4 模块“科研创新”时，要让学生了解我国相关专业领域的科研进步状况与技术需求状况，模拟为国家急需的航空发动机用高温合金进行实验设计来提高合金高温性能，引导学生想国家之所想，培养学生爱党爱国情怀（见图 2）。虽然在教学中一定程度上融入了思政教育内容，但仍存在以下问题：（1）思政教育元素略显单薄，有待进一步发掘和充实。（2）应继续发掘专业教学与思政教育的切合点，进一步强化思政教育，如发掘实验原理讲解、实验设备介绍等阶段专业教学与思政教育的切合点。（3）对专业实验教学与思政教育的有机融合需要进行更精心、更全面的设计，以达到育才育人潜移默化、润物无声的效果。图 1 材料科学基础实验虚实结合教学 40 实 验 技 术 与 管 理 图 2 虚拟仿真实验教学“科研创新”模块中融入思政教育 2 材料科学基础实验思政教育切合点和思政元素发掘 2.1 抓住相通性，融入思政教育元素 马克思主义认为，事物是普遍联系和变化发展的，而事物的发展是前进性和曲折性的统一。这一论断既适用于专业教学研究的具体物质对象，也适用于人类社会的发展历程。由此切合点，可以在专业教学中有机融入思政教育，厚植爱党爱国情怀，培养正确的人生观。材料科学基础实验中，为提高材料性能需对 45钢等材料采取淬火工艺热处理。经历 860 高温保温后急速冷却，促使马氏体相变发生，得到马氏体组织，极大提高了材料的硬度。也就是说，材料经过高温极冷的“折磨”“锻炼”，内在发生了变化，提高了自身性能。我党的发展历程与此具有相通性。长征是我党经历挫折后的淬火之旅，长征中确立了我党以毛泽东同志为核心的有力领导，党的人员队伍得到艰苦甚至残酷的锻炼，增强了组织性、战斗力。为今后党从小到大、由弱到强不断发展壮大打下了人员基础和组织 基础。人的发展与此也具有相通性。人生之路并不是一直平坦，就像实验中的材料，有承受“压力”“高温”“急速冷却”的时候。在淬火实验中，可提醒学生要对人生中的“淬火”做好思想准备，要提高“逆商”，百折不挠，只有承受住“淬火”，才能提升自身能力，方有“一剑霜寒十四州”的锋锐。2.2 发掘校史中爱国科学家的事迹，进行爱国爱校教育 我校原为北京钢铁学院，是由北洋大学、清华大学、唐山铁道学院等高校中与冶金、材料研究相关的系科组建而成，受到国家重视且具有悠久校史。校史中记载了许多爱国科学家的闪光事迹。建国前期毅然放弃优厚待遇、归国投入新中国建设的留美教授章守华就是一个例子。他是我校金属材料系和金相热处理专业的主要创建人和开拓者，他长期坚持在教学科研第一线，为院、系、学科的筹建和发展而辛勤劳动。再如归国爱国科学家、中国科学院院士柯俊、肖纪美，新中国成立后他们冲破阻挠毅然回国，投入国家科技发展和高等教育建设中，除为国家科学发展做出突出贡献外，也为我校建校初期即完成材料物理、金属材料专业建设以及与国际接轨的高水平教学课程建设做出了不可磨灭的贡献。通过讲述这些不计代价、为国家科学事业发展而奉献的专业开拓者、建设者的事迹，能够引发学生思考国家兴衰与个人得失、民族强弱与个人荣辱的关系，厚植热爱国家、热爱民族的情感，加深对本专业的兴趣。2.3 讲述我国科技发展成就，培养民族自豪感 专业教学中涉及中国冶金、材料加工相关科技史发展介绍。作为拥有 5 000 多年文明史、四大文明古国之一的我国，在科学技术的诸多方面曾位居世界前列。通过对这些科技发展成就的讲述，能够使学生从专业角度领会中华民族是勤劳智慧的民族，树立作为中华民族一员的骄傲与自豪。世界上最大、最重的青铜器是我国商朝后期所铸司母戊方鼎，所需原料在 1 吨以上，同期没有任何一个国家完成同级别的青铜器制造。2 000 多年前战国及西汉时期，我国在白口铁基础上通过热处理生产出可锻铸铁12（展性铁，见图 3），领先世界 2 000 多年。而法国人和美国人分别于公元1722 和 1826 年才发明了可锻铸铁。黄 鹏，等：材料科学基础实验中思政教育的探索与实践 41 图 3 武安出土的战国时期的铁锹金相组织形貌：铁素体+珠光体+团絮状石墨 中国在历史上率先发展出“百炼钢”“炒钢法”“灌钢法”“双液淬火”等先进工艺13-14，在 1740 年世界发明坩埚制钢法前，我国南北朝时期发明的“灌钢法”冶炼技术一直是世界上最先进的制钢技术。公元 1 世纪时罗马博物学家普林尼15名著自然史中说：虽然铁的种类很多，但没有一种能与中国来的钢相媲美。结合课程内容讲述我国的科技发展成就，能够培养和增强学生的民族自豪感和爱国主义情怀。2.4 讲述国产实验设备的发展，培养民族自信心 实验设备是课程思政的良好载体16。材料科学基础实验中要用到金相显微镜、硬度计、高温加热设备等诸多科研设备。学生需了解这些设备的构造和安全使用方法。我校材料国家级虚拟仿真实验教学中心建有金相科技展室，展品包括显微镜、硬度计、加热设备等，设备产地包括民主德国、奥地利、苏联、日本和我国。在实验设备介绍中要告诉学生，实验室教学设备从建国初期从国外进口整台设备，发展到 20 世纪九十年代部分仪表部件进口，再到目前教学设备基本全部国产。通过这些讲述，能够使学生从客观上认识我国整体国力的发展进步，并通过苏东剧变中民主德国、苏联的消逝让学生认识“家国一体”，认识个人与国家的发展前途相一致，培养民族自信心和爱国情怀。3 专业实验教学与思政教育融合的教学设计 3.1 以专业实验教学进程为主线，有机融合相关思政教育元素 思政教育元素发掘后需要加以梳理整合，与专业教学相融合，以专业实验教学进程为主线，形成教学体系。以结构钢的成分、工艺、组织和性能综合热处理实验课程为例，可以融入的思政教育元素如表 1 所示。3.2 思政教育为教学增加人文因素，有效提升教学效果 与工科专业教学相比，思政教育作为人文科学教育，能够调动学生情感，促进学生产生更大的学习动力。通过思政教育中的爱国主义教育，可以培养学生的家国情怀，使学生意识到自己的使命感与责任感，意识到自己的学习与研究不仅与自身相关，而且与国家、民族的兴盛相关，从而使学生受到精神洗礼，从主观上产生更大的学习动力。思政教育还能使整体教学更为生动，从而能够在教师的正确引导下，使学生更好地理解抽象的专业理论。如在讲述材料强化中固溶强化教学内容时，讲述人民军队中设立政委的意义。在固溶强化中，将合金元素融入基体材料，增大了位错运动阻力，使滑移难以进行，从而提高材料的强度和硬度。在钢中加入合金元素可提高淬透性，降低临界冷速，在淬火时可使用冷速较低的油淬代替水淬，这样可使淬火后合金内部缺陷减少、应力降低、韧性提高。人民军队中普遍设有政委，政委的职责是掌握战士思想动态，对战士 表 1 专业教学与思政教育融合课程设计 教学内容 专业切合点 思政教育元素 课堂教学概论 专业发展介绍（青铜冶炼加工、百炼钢、炒钢法、灌钢法、双液淬火等专业技术）我国科技史中与本专业相关的内容简介：中国青铜器制造、钢铁生产技术长期居于世界前列，培养民族自豪感和自信心 实验原理 淬火：将钢加热到临界温度 Ac3（亚共析钢）或 Ac1（过共析钢）以上温度，保温一段时间，使之全部或部分奥氏体化，然后以大于临界冷却速度的冷速快冷到 Ms 以下（或 Ms 附近等温）进行马氏体（或贝氏体）转变的热处理工艺，使组织硬度提高 党史教育：长征是我党的淬火之旅，我党经受住了“淬火”的历史考验，提高了组织性和战斗力 人生观教育：人总有经受“高温”“压力”“急速冷却”的时候，只有提高“逆商”，经受“淬火”，才能迎来人生的新阶段 实验设备介绍 金相显微镜等设备从进口到国产 从实验室科研设备从进口到国产，看我国科研设备自主生产取得的快速进步，培养爱国主义情怀 金相展室介绍 讲述建国初期爱国科学家放弃国外优厚生活，归国投入建设的人生经历，培养爱国主义情怀 实验操作 手磨、抛光等 人生观教育：从试样抛光联想到人生的打磨，只有去掉自身缺点，才能不断完善自我 实验结果：组织辨识 正火组织：铁素体、珠光体 我国生产可锻铸铁金相组织（铁素体+珠光体+团絮状石墨）的历史早于欧洲两千多年，培养民族自豪感和自信心42 实 验 技 术 与 管 理 进行全方位帮助和思想教育，团结每一位战士，进行思想动员，为提高战斗力、保证党对人民军队的领导发挥了重要作用。在整个社会里，共产党员同样起到团结人民、组织人民的作用。4 结语 我校材料国家级实验教学示范中心充分利用自身教学资源，采用虚实结合模式进行材料科学基础实验教学，并在此基础上开展思政教育。通过发掘思政教育元素，寻找专业教学与思政教育切合点，并精心设计课程体系，强化了专业教学与思政教育的有机融合，取得了良好的实验教学效果，提升了教学的生动性，培养了学生爱国爱党情感、民族自信心以及不畏磨难积极进取的人生观。今后将着重提高教师人文素养与思政水平，加强课程思政元素的发掘，加强专业教学与思政教育无缝接入的课程教学设计，从而更好地达到全员、全程、全方位育人的目的。参考文献(References)1 佚名.习近平在全国高校思想政治工作会议上强调：把思想政治工作贯穿教育教学全过程 开创我国高等教育事业发展新局面N.人民日报，2016-12-9(1).2 教育部.教育部关于印发 高等学校课程思政建设指导纲要的通知：教高20203 号Z.2020.3 曾颖，陈仲巍，黄秀梅，等.“课程思政”视域下高校本科四阶段实验室安全教育及评价体系的构建J.实验技术与管理，2022,39(4):218223.4 霍应鹏，刘锋，陈燕舞，等.化学类课程融入课程思政的现状与路径分析研究J.教育教学论坛，2022(32):169172.5 张敏.价值共创视角下“实训+思政”深度融合的组态研究J.实验技术与管理，2022,39(2):254258.6 强根荣，施仁信，王海滨，等.有机化学实验教学中融入思政教育的研究与实践J.实验技术与管理，2021,38(11):243246.7 房川琳，熊庆，苏燕.融合思政元素的无机化学实验课程建设J.实验技术与管理，2021,38(1):2832.8 叶荣昌，龙毅，黄鹏.材料科学与工程基础实验教学中大学生综合素质培养J.中国冶金教育，2016,174(3):4951,54.9 黄鹏，孙建林，刘国权，等.综合热处理虚拟实验的设计与应用J.实验技术与管理，2015,32(11):132135.10 黄鹏，孙建林，毛璟红，等.点面结合虚实并行:通过金相大赛提高大学生综合素质J.实验室研究与探索，2022,41(2):151154.11 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