《材料专业基础实验》实施课程思政的必然及路径研究

2022-03-16李发国岳慧君

教育现代化 2022年2期

李发国，岳慧君

（1.湘潭大学材料科学与工程学院，湖南湘潭；2.湘潭大学教务处，湖南湘潭）

一引言

党的十八大以来，习近平总书记对培养社会主义建设者和接班人工作高度重视，强调“高校立身之本在于立德树人”“要把立德树人融入思想道德教育、文化知识教育、社会实践教育各环节”，深挖其他各门课程蕴含的思政资源，根据不同课程特色，合理嵌入育人要素，进行主流价值引领，让其守好一段渠、种好责任田，着力形成从思政课程到课程思政的圈层效应[1]。近几年，全国各教育部门、学校、教育机构等从课程思政基本理论[2-5]、实施路径[6-9]以及支持体系[10-13]等方面都广泛开展改革与实践。特别是针对一门课程的具体实施方面，不少教育研究者和一线教师从教师培养[14]、思政元素挖掘[15]、教学方法改革[16]以及教学评价[17]等方面进行了一系列的探索和实践。但教学改革随时代的进步是不断推进的，特别是近几年来，工程教育专业认证、“新工科”建设、打造“金课”“一流课程”建设等教学改革及项目的实施，课程体系以及课程结构都在发生巨大变化，从而使得“课程思政”的具体实施也要因时因地制宜。而在学时少、学分少、容易“走马观花”的实验课程改革中，如何发挥“课程思政”激发学生兴趣、培养学生实操能力、树立学生正确实践观，需要从课程特点、师资力量、学生学情的分析出发，站在课程体系的高度，审视《材料专业基础实验》课程实施“课程思政”的必要性以及实施路径。

二《材料专业基础实验》实施“课程思政”的必要性

《材料专业基础实验》的授课对象主要为材料类专业大二、大三学生，他们毕业后通过工作或者升学，从事生产、研发、科研、管理、销售等工作。这些岗位要求学生在大学不但要培养出理论联系实际的动手能力，还要具备创新创业精神和高尚的思想品德。但是扩招以及高招政策的改革，材料类专业受“冷门”专业思想的影响，生源相对较差。部分学生在中学阶段的学习是靠老师家长的督促而被动学习，进入大学后，讲究的是自主学习能力，从而产生不适应感；加之现在手游诱惑，许多自制能力差的学生容易沉迷手游而荒废学业；部分学生家庭条件优越，缺少吃苦耐劳、奋发向上的精神；再有就是独生子女普遍存在的“自我中心”意识，缺少团队合作精神；另外，绝大部分同学对今后的发展缺少规划，非常迷茫。

《材料专业基础实验》课程与相关理论课程开课学期不一致，本身也存在实验教学与理论教学脱节的问题；再有就是个别学生在实验操作上存在“走马观花”的现象；还有就是考核方式，多数停留在“实验报告”上，缺少对实验全过程考核，无法真正发挥实验课的作用。

这些问题表象是“客观环境”，实则是学生、老师在实验课上的思想认识偏差造成的，因为实验课教学大纲、实验室管理规定以及本科人才培养方案上都有明确操作规范。我们所要做的，首先是如何做出趣味性，引起学生的“兴趣”，这也需要“课程思政”；其次是“化枯燥为神奇”，将纯体力实验内容变成有内涵的“发现之旅”，需要“课程思政”作为媒介激发学生对实操能力的向往；最后通过实验课培养学生正确的实践观依然需要“课程思政”。鉴于此，在《材料专业基础实验》课程教学过程中，任课教师应当“以学生为中心”“以产出为导向”的工程教育理念，结合学生的特点以及课程的特点，将“课程思政”融入到实验教学过程中，加深学生对理论知识的理解，掌握必要的实验技能，提升学生的动手能力，培养学生创新、探索、坚强、团结的精神。

（一）激发学生兴趣

我国古代道家学派创始人老子有这样一句名言：“授之于鱼，不如授之于渔。”这一教育共识的实现需要先令学生身心“愉悦”，然后激发学生“兴趣”，沉迷于学习之中，最终达到主动学习的目的。激发学生兴趣的关键是满足学生的好奇心，好奇心是人有生俱来的，也是人自主学习的驱动力。“兴趣”的培养还有待于“获得感”的满足，实验的过程是艰辛和枯燥的，如何化枯燥为乐趣，把体力活升华为精神享受，这就需要结合“课程思政”将专业基础实验项目中最能提起学生好奇心的内容挖掘出来，与科学故事、科技前沿、科技新闻相结合，升华为“课程思政”元素分享给学生，激发学生操作实验的兴趣，并最终在实验的发现之旅中获得满足。

（二）培养学生实操能力

开设《材料专业基础实验》课程的重要目标就是培养学生的实操能力，为后续的《专业实验》《专业综合实验》《毕业论文》以及毕业后从事科研、生产等工作打好基础。《材料专业基础实验》所设置的实验项目牵涉到金相制备与相、组织表征，力学性能测试，光、电、磁微纳米材料制备与表征等，这些实验项目中的试样制备过程是一个重复、细致而又枯燥的工作。把实操能力培养与大国“工匠精神”结合，升华实操能力的意义，自然而然获得学生的认同感。

（三）树立学生正确实践观

马克思主义实践观认为：“实践是认识的来源，是认识发展的根本动力，是检验认识正确与否的唯一标准。实践与认识是辩证统一的关系，实践决定认识，认识对实践有巨大的反作用。正确的科学的认识促进实践的发展，错误的认识阻碍实践的发展。认识要随着实践的发展而不断进步。”材料是人类生存与发展的基石，伴随人类的发展而不断发展，但是材料科学则是一门年轻的学科，20世纪60年代由美国学者提出。2011年美国奥巴马总统提出“材料基因组计划”；2012年，《材料科学系统工程发展战略研究——中国版材料基因组计划》重大项目启动，材料研究方式从“试错式、炒菜式、炼金化学”到“预测式”，材料研究也从“实验观测、理论推演、计算仿真”的范式进入“数据科学”的范式，四种范式的协同工作是实现新材料研发双减半战略目标的基础。从材料科学的发展来看，就是以实践为基础，以理论为先导，最终回归实践的发展模式。《材料专业基础实验》课程是对理论课程知识的再认识，培养学生正确的实践观就必须融入材料科学发展历程以及国内外战略方针等“思政元素”。

三《材料专业基础实验》实施“课程思政”的可行性

（一）《材料专业基础实验》课程特点

专业基础实验是材料专业基础课程的实验部分，一般是随理论课同学期开设，与理论课相关内容形成前后相继的关系，帮助学生更好地理解和掌握理论知识，并具备基本实验技能，为更复杂的实验设计及操作打下基础。而《专业基础实验》课程是在教学改革过程中，某些高校将所有专业基础课程的实验部分“抽出来”组成的一门独立的实验课程，其开设学期一般设置在大部分专业基础课程的结束学期，因此与某一门专业基础课程的内容不存在严格的前后相继关系。对于先修专业基础课程，《专业基础实验》帮助学生熟悉材料制备及表征所需要的基础材料科学知识，从整体上把握每种技术的基本原理；了解材料制备与表征过程中所涉及的各种物理、化学和力学问题，懂得对比各种技术的优势与局限性。对于后续专业基础课程，《专业基础实验》帮助学生掌握材料领域常见的制备和表征方法，能够按照研究需要设计实验制备步骤，能正确观察实验现象、记录实验数据并进行数据处理，学会使用相关的网络、数据库等信息技术工具，查询分析解决制备和表征问题所需的相关研究资料。

《专业基础实验》课程的优点在于：能集中时间段开展实验教学；方便实验室安排实验项目；实验项目从简单到复杂，避免重复的实验内容。该课程的缺点也是非常明显的：与理论课脱节，学生通过实验加深理论认识的实效性大打折扣。因此如何上好《专业基础实验》课程成为改革实践过程中的难点问题。

湘潭大学材料科学与工程学院自2017年以来，开展了《专业基础实验》课程改革，将原来分散到各个专业基础课程中的实验通过整合，凝练出具有14个实验项目和1个实验安全教育的《专业基础实验》课程。该课程要求学生掌握不同材料体系的制备方法，如零维发光材料、一维纳米纤维、二维薄膜和金属块体等，并熟悉基本的材料微结构表征方法。引导学生了解实验基本原理，熟悉实验设备，能够运用所学原理对制备样品的表面特性和微观形貌进行分析。通过本课程的学习，有助于学生理解材料科学基础的实质，培养学生的动手能力，为进一步的专业实验做基础。

《专业基础实验》课程教学老师们通过3年的教学实践，总结出“理论课教师主导实验，实验人员配合实验”的实验教学经验，即：抽调相关联实验项目的理论课教师负责实验的安排、理论教学、操作讲解、实验报告批改和实验评价，实验人员协调实验安排、准备实验器材、协助实验操作。在上好《专业基础实验》课程的基础上，注重与教学改革以及科研平台优势相结合，但如何融入“课程思政”教育依然需要理论探索和实践检验。

（二）《材料专业基础实验》课程师资力量

在高校，实验课时教学的通行做法是由专门的实验人员负责实验原理讲解和实验操作指导为主，理论课教师则负责相关理论问题的解答为辅。这种做法的好处：一是实验人员对实验原理非常熟悉，能够使学生很好地理解整个实验知识；二是实验人员的试验操作熟悉，能够使学生获得较好的实操技能；三是实验人员对实验室的设施非常熟悉，在实际操作过程中能够迅速解决设备问题。

湘潭大学材料科学与工程学院的《材料专业基础实验》课程实行的是理论课教师负责每个实验项目原理讲解和实验操作指导为主；实验人员负责实验材料和设备的准备、收拾以及维护工作，维持实验秩序工作。担任实验项目的指导教师都是相关课程教学团队的骨干教师，中青年教师为主，乐于从事理论教学与实验教学改革的教师，并且组成《材料专业基础实验》课程团队，由教学经验丰富、德高望重的教授担任课程团队负责人。这些教师不但善于在理论教学中实施“课程思政”，而且也乐于把“课程思政”融入到实验教学之中来，并且通过“课程思政”来丰富各种教学活动，提升学生的知识、技能、精神上的获得感。这种做法的好处在于：一是理论课教师会结合理论知识来分析实验原理，将理论与实践相结合来传授给学生；二是方便教师将“课程思政”从理论课堂延伸至实验课堂，并从实验课堂再次引入理论课堂的“无缝衔接”，形成“润物细无声”的效果；三是多门理论课教师共同参与实验课教学，形成“传道授业解惑”的合力作用，让整个知识网络结合更加紧密，也有利于“课程思政”融入到整个“知识网”上。

（三）《材料专业基础实验》课程学情状况

《材料专业基础实验》是学生继公共基础课实验（《大学物理实验》《大学化学实验》）后最先接触的专业课程实验。如果说公共基础课程实验是中学物理、化学实验的延续与拔高，那么《材料专业基础实验》则是学生验证专业理论知识、掌握专业科研工具与方法，为今后工作做好实操技能准备的课程。

首先，学生刚结束公共基础课程实验，学习了大部分专业基础课程，有一定的实验技能和专业理论知识储备。其次，在专业理论课上，教师在介绍材料理论发展史方面，会介绍相关实验背景。再次，在专业理论课上，教师会通过文字、图片、视频高端前沿的材料制备方法、实验设备和实验方法。最后，参加科研创新项目的学生已经进入到实验室，接触到部分试验设备。这些都为“课程思政”在《材料专业基础实验》课程的实施提供了基础条件。

四《材料专业基础实验》实施“课程思政”的路径

目前，针对实验课程实施“课程思政”的路径研究主要立足于本课程内的“思政元素”挖掘、教学方法和评估方式来探讨的。《材料专业基础实验》课程中的实验项目作为各自专业基础课程的实验部分，首先应当明确相关联的理论部分，其次是实验目的，再次是实验对后续课程的作用，最后是实验在学生职业发展中的作用。因此，我们在具体的某一门课程中实施“课程思政”时，必须站在课程体系的高度，以“学生最终获得感”为教学目标来层层推进，做到各类课程、各门课程“同向而行”。

（一）将“课程思政”从理论课堂延伸至实验课堂

材料学科是理论与实验结合紧密的一门学科。让理论课教师来主导实验课，更加顺畅地将“课程思政”从理论课堂延伸至实验课堂。作为《材料专业基础实验》课程相关联的理论课程，在实施“课程思政”的过程中，都会挖掘理论发展史中的“思政元素”，这就必然会与科学实验相关联。科学实验故事中又包含对实验仪器、实验操作、实验结论、科学家精神等的介绍，而这些正好与实验课堂所要讲解的实验仪器、实验操作和实验分析等相关。甚至，可以将实验项目中的每一个步骤所蕴含的“思政元素”与理论课堂上的“思政元素”串联起来讲解和分析。比如实验目的与理论知识之间的关联，一个经典理论的建立也许要多个实验来支撑，一个实验也可能为多个经典理论的建立提供依据，这其中就蕴含了事物是普遍联系的、事实（理论）需要多方面求证。理论课上所讲授的材料与环境发展，功能材料的作用等等都在实验过程中可以得到具体的体现。理论课上关于量化结果，用事实说话，正好对应实验课程中测量的准确性以及实验记录的完整性，也体现了一个人对科学精益求精的态度。

从课程体系上看，《材料专业基础实验》课程与相关理论课程是一对多的关系，实验课程的运行过程牵涉到多个教师的参与。每个教师可能只关注本实验项目的“课程思政”实施，但从一门课程的来说，实验项目之间存在联系，“课程思政”元素之间也必然存在一定的联系。因此，防止重复和相悖思想元素的出现，一是要实施教师集体备课，共同探讨“课程思政”的实施方案，二是与理论课程的“课程思政”元素保持同向而行，三是直接从理论课程的“课程思政”元素中延伸出，更能形成完整的课程体系、知识体系以及思想体系。

（二）将“课程思政”从实验课堂回归理论课堂

《材料专业基础实验》课程实验项目的目的就是要加深学生对理论知识的理解，并且在实验的过程中体会从现象到本质，再从本质解释现象的完整科学逻辑。实验课堂所挖掘出来的工匠精神、诚信严谨、创新意识、科研精神，是学生亲身经历，印象深刻，这比理论课堂“说教”的效果要好得多。把实验课堂上培养起来的精神成果，带回到理论课堂，在理论课堂上通过回顾实验项目的过程，然后再联系理论知识展开讲解，学生便于理解理论知识，又能引导学生展开思维，从实验验证的角度去探索科学前沿的问题。

这种从实验课堂回归理论课堂的关键路径是“启发式实验教学”。尽管实验项目的目的是明确的，但是实验的结果可能是千差万别的，鼓励无效实验结果，鼓励重复性实验，从千差万别的实验结果中抛出问题，启发学生去回溯实验中的问题，而这种回溯的过程又需要学生自主学习，从书本、文献中去寻找理论指导，然后重复试验，获得创新性的结果。

（三）将“课程思政”从实验课堂延伸至社会实践

《材料专业基础实验》课程实验项目是材料专业学生今后从事材料相关科研、生产等最基本的一些理念、实验方法和材料制备技术。这些技能就好比是“积木”，当学生今后遇到复杂科学工程问题时，能够很好地组合这些“积木”来设计出解决问题的方法。因此，在各项实验的学习和操作过程中，有必要将如何分解复杂问题的技能教授给学生。可以是科研工程实例讲解，也可以设置复杂实验项目，要求学生在实验报告中提出实验路线图，还可以通过分组讨论和团队合作来解决实际的问题。

这种与社会实践相结合的能力培养的关键是在《材料专业基础实验》课程中发掘“职业精神”。实验项目内容虽少，但是却包含了一个科研工作项目必需的所有要素：目的、原理、方法、设备、材料、分析、总结。通过模拟科研项目实施步骤来分解实验项目工作，让学生体会到不仅仅是一个基础实验的乐趣，而是在挑战一项工作，培养自身实战技能。目标的放大和延伸必然激发学生的兴趣和专注度。

（四）建立实验课程“课程思政”实施效果评价体系

《材料专业基础实验》课程实施“课程思政”的效果是该课程持续发展、学生持续获益的重要一环。包括课程教学大纲的完善性、教学安排的合理性、“课程思政”元素的可执行性以及执行的全过程评估与反馈改进，从而形成闭环。将“课程思政”实施效果评价与工程教育专业认证的评价体系相结合，以“学生为中心、成果导向、持续改进”来评价实施效果。

1.“以学生为中心”进行评价

一切教学改革都要以“学生为中心”，一切教学实施都是围绕学生进行，最终是立德树人。《材料专业基础实验》课程实施“课程思政”效果的评价也要“以学生为中心”进行评价。通过调查问卷、访谈、座谈等形式，学生评价“课程思政”实施的效果；通过教学资料调查、教学成绩考核、现场考查等形式，专家评价课程是否按照“学生为中心”实施了具体的“课程思政”以及实施效果；教师则通过教学反思、教学日历、教学改革等确认是否“以学生为中心”进行课程思政。

2.“成果导向”进行评价

“课程思政”实施的最终成果就是学生的思想政治素养“增值”[17]。学生通过《材料专业基础实验》课程的学生，是否获得了“增值”成果，是通过对学生能力以及学生毕业后发展来印证的。通过课程达成情况、学生毕业达成情况以及调查学生毕业后的发展情况来评价“课程思政”的“增值”成果。

3.“持续改进”的评价体系

“课程思政”在《材料专业基础实验》课程中育人效果不断体现的关键在于“持续改进”。首先，课程教学大纲明确“课程思政”教学的持续改进；其次，教学安排的持续改进，找到与理论课的最优组合；再次，“课程思政”元素要经常更新，不断适应新的学情；最后，在建立各种评估制度、反馈机制、改进措施中，纳入“课程思政”要素，确保课程思政教学的不断革新。