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研究生材料课程案例教学思政要素融入设计与实践

2024-02-07王焕春贾瑛杜耀赵蒙薛超王煊军

高教学刊 2024年3期
关键词:融入案例教学课程思政

王焕春 贾瑛 杜耀 赵蒙 薛超 王煊军

摘  要:课程思政是适应新时代高等教育发展新要求的一种教学模式,研究生课程思政是高等学校课程思政建设的重要板块之一。该文以兵器科学与技术学科研究生材料课程教学为背景,针对案例教学法,讨论对课程教学设计过程中思政要素的思考和融入设计,通过教学实践探讨研究生课程思政的教学方法和教学思考,为提高研究生教育和课程教学质量提供参考。

关键词:材料课程;研究生;案例教学;课程思政;融入

中图分类号:G642        文献标志码:A           文章编号:2096-000X(2024)03-0171-04

Abstract: Ideological and political education in curriculum is a new kind of teaching mode for higher education in new era. The curriculum ideological and political for postgraduate students is one of the most important plates for higher education construction. Based on the background of Material Course teaching for graduate students in weapon science and technology, this paper discusses the thinking and integration of ideological and political elements in the course teaching design. Through teaching practice, this study probes into the teaching methods and teaching thinking of ideological and political education in postgraduate courses. This study provides reference for improving the quality of postgraduate education and course teaching.

Keywords: Material course; postgraduate student; case-based teaching; ideological and political education; integration

高等教育的根本問题是“培养什么人、怎样培养人、为谁培养人”,而“立德树人”成效是检验高等教育一切工作的根本标准。坚持“立德树人”,要求高校在人才培养过程中找准专业课程与“课程思政”的结合点,始终将“立德树人”育人理念贯穿于高等教育,特别是研究生教育的主线中。落实“立德树人”根本任务,要求将价值塑造、知识传授和能力培养三者融为一体、不可割裂。相比本科教育过程中课程思政,研究生教育课程思政具有不同的特点规律。研究生更加注重专业知识的理论深度与应用,更加注重课堂知识与课题研究、专业发展方向的贴合;研究生教学更加注重学生自我学习能力培养、科学问题凝练与总结能力锻炼以及学科创新意识塑造,教学方法更加灵活,教学手段与教学设计更加多样化,如案例教学、情景再现、分组综合课题设计等[1-3]。案例教学法采用经典案例、科研实例等作为分析对象,通过引导学生参与辨析、研讨、归纳与总结,剖析案例中蕴含的学术价值,无形中完成对相应知识点背景、内涵、应用的系统分析,是研究生教学过程中较为普遍采用的教学方法[4-6]。利用经典案例开展课程思政,能够将价值塑造、知识传授和能力培养三者融为一体,将课程思政工作体系、教学体系和内容体系有机融合,是值得尝试和研究的思政教学方法。本文以兵器科学与技术学科专业研究生材料课程为例,分析课程教学培养目标、教学对象特点、课程内容特色、案例教学方法和课程思政要点,通过案例教学过程中教学思路设计、思政要素挖掘的探索与实践,探讨研究生专业课程教学过程中如何通过系统的教学设计,将课程思政与案例教学方法有机融合,为同类研究生课程教学提供参考。

一  研究生课程思政的教学准备

(一)  研究生教学培养目标分析

兵器科学与技术学科研究生的培养目标,是使学生掌握本学科坚实宽广的基础理论和系统深入的专门知识,具有独立从事科学研究工作的能力,能够立足学科和武器装备发展前沿开展创新研究,解决装备建设与运用实际问题的高水平科技创新人才。要求掌握兵器科学与技术学科坚实宽广的基础理论、系统深入的专门知识,能够准确把握本学科最新研究成果和发展动态。与普通高校研究生培养面向有所差别,兵器科学与技术学科研究生的培养,更注重与武器装备相结合,军事特色和应用背景更加明显,是一种需求侧牵引的人才培养模式。由此引申出对人才思想政治素质的要求也更为严格,除了科学精神、工匠精神等高等教育中必须贯穿的精神陪塑以外,还需要结合岗位特点,突出责任担当、家国情怀、团队意识、使命意识和备战打仗意识。

(二)  研究生课程教学对象分析

随着军队院校研究生招生规模的调整,军民融合研究生比例逐渐扩大,军校毕业生与地方高校毕业生同上一门课已经成为常态。一是两者在政治理解力、使命意识上存在明显差异。军校毕业生经历了四年及以上教育与训练,已经形成了鲜明的军队学员特色,更容易将个人诉求与岗位需求、个人规划与职业特点乃至部队建设发展结合起来,服从意识、团队意识、大局意识更强;地方高校毕业生个性突出、思维灵活,尽管职业规划路线清晰,但更加注重的是从个体需求的角度出发,与国家、社会发展需求贴合不紧密。二是两者都具有较强的学习能力和团队合作意愿,思想政治素质基础良好。高等教育已经在培养团队意识、合作精神和道德品质方面取得了良好的成果,学生具有较好的思想观念、政治观点、道德规范,能自发理解团队合作、使命担当的重要性,愿意接受正面思想政治教育。教学对象思政基础的差异点和共同点,为课程思政教学思路“包容-深化”的设计提供了依据。

(三)  案例选择的思考

在兵器科学与技术学科领域,经典案例不胜枚举。如何选择教学案例,达到知识融入与思政融入、兼顾理论深度与能力培养,是案例选择首先需要思考的问题。

在材料课程教学中,首先考虑选择具有鲜明专业特色、贴合课程教学要求、尤其是突出材料科学核心概念与研究方法的案例。在军事与武器装备发展中,材料是形成制约装备设计开发、甚至形成代差的关键因素和瓶颈问题之一,往往是材料的发展引领一代装备的发展。与导弹推进剂相关的材料包括金属、非金属材料两类,重点研究材料的耐腐蚀性能与应用。以“耐腐蚀性”为关键词,在金属材料结构与性能章节中,选择“推进剂贮箱钛合金材料应力腐蚀问题的发现与解决”这一案例。该案例为美国阿波罗登月计划中实际遇到的科学问题,也是重大工程问题,对世界范围内推进剂相关材料研究和推进剂的发展都具有深远影响。通过该案例抽丝剥茧的分析,使学生理解科学技术与国家事业之间的深刻联系,深刻领会大团队合作与使命担当的精神内涵。

二  案例教学实践

(一)  案例教学思路设计

合理的教学设计是保证教学目标实现的前提条件。对于“推进剂中钛合金材料应力腐蚀问题的发现与解决”案例的设计,主要针对金属材料结构、性能和研究方法相关章节内容,将主要知识点在案例分析过程中通过研讨逐渐展开和深入(图1)。完成整个案例的分析后,对相关知识点进行总结梳理,通过案例启示的讨论,将学生带入案例背后的思政维度,在研讨过程中逐渐感受到技术和专业知识中蕴含的科学精神与思想教育意义。

(二)  案例内容与教学设计

1  教学理念设计

由历史重大事件的发展脉络中,设置研究背景和应用情景,引申出材料研究的基本方法和基本思路,针对教学内容要点逐点展开;从历史事件的成功解决方案中总结材料研究的经验做法,从案例研讨中反思和启迪,结合国家需求、材料学科以及武器装备发展,进一步升华到合作精神、使命担当和历史紧迫感的思政内涵。

2  教学内容设计

引出:中国航天技术发展的历史承建与长远规划——天宫实验舱与空间站、载人登月。

思政设计:逐渐烘托民族自豪感,营造思政氛围。

材料失效现象发现与分析:人类载人航天的里程碑——阿波羅登月计划。美国航空航天局(NASA)在早期阿波罗计划(Apollo Project)中,使用与“双子座和勘测者计划”、美国泰坦III级助推系统的中间级相同的四氧化二氮作为主推进系统和姿态控制系统推进剂。

阿波罗计划主要承包商北美航空公司(NAA)开展了一系列针对四氧化二氮介质中Ti-6Al-4V的研究,表明钛合金和四氧化二氮几乎没有相容性问题,并被批准用于阿波罗计划项目。早期地面试验中钛合金贮箱在低于最高工作压力的情况下发生贮存失效,二级承包商贝尔航空公司和NAA的失效分析认为失效模式是应力腐蚀,原因是由于热处理过程中可能存在的氯污染引起的。

思政设计:围绕合金、腐蚀等核心概念,展开金属材料结构与性能、应力腐蚀等知识点的讲解,并扩展到材料相容性试验与应力腐蚀试验方法。教学过程以教师主导、学生为中心的研讨式方法开展,结合案例实际对分析方法、试验方法以及新材料表征方法进行教学的同时,逐渐对试验验证中的科学精神、大团队合作开展讨论,将学生带入案例的情景设置中,形成课堂思政的大背景氛围。

试验确认与改进计划:美国航空航天局组织贝尔公司、NAA、布法罗碳化物联合公司、美国钛金属公司(原料供应商)和俄亥俄大学、加州大学等众多科研单位开展了验证性试验,试验因素考虑了贮箱制造的每一道工序、试验程序,甚至包括试验区域附件化工工业、空气中氯含量。结果表明贮箱材料与试验介质之间存在不明原因的不相容性。由此,应力腐蚀技术问题变成至关重要的航天系统问题。之后贝尔航空公司、NAA、NASA Langley研究中心等在高压测试仓和其他设备中进行数以百计的样品试验,对贮箱壁厚、操作植入的压力、介质中痕量的元素污染(氯、铁)和温度等因素的影响进行了系统分析。试验结果发现,在低温状态下,并不会出现材料失效;而即使是高纯度的介质,也会在稍高的温度下导致材料失效。整个研究计划在无意中发现:通过添加硝酸银水溶液或水,到四氧化二氮介质中,可以抑制应力腐蚀反应的发生,其原理是反应生成了NO。而根据当时的技术,对于NO含量还无法测量。NASA安排其他研究者确认测试数据与NO含量的关系,发现在四氧化二氮中存在NO时,能很好地抑制腐蚀问题。而之前实验采用的四氧化二氮介质,是通过额外工艺纯化NO的。

思政设计:结合工程应用实际背景,围绕“材料失效现象如何进行验证、表征与机理分析,并提出改进措施”,分析当时科技条件下如何有效开展工作,对案例进行分析、评价。教学要点是材料表征方法、失效机理的理论分析和大科研工程中材料研究的方法论,进而对大科研工作中团队合作、科学精神等进行凝练,结合学科专业特点、军校人才培养目标,升华形成科学思想与工匠精神,无形中完成课程思政教学过程。

验证试验计划、结论与影响:NASA及其供应商计划采用三种途径对介质中应力腐蚀进行抑制。来自NASA、NAA、贝尔公司、格鲁曼航空发动机公司和通用汽车公司等的研究发现,完全隔绝介质与铝合金材料的接触几乎不可能,而贮箱制造过程中局部变形区域形成环向应力又不可避免;数百个添加不同NO含量的四氧化二氮样品表明NO含量超过0.25%之后应力腐蚀得到抑制。考虑到当时微量NO分析方法的不确定度和安全裕度,最终结果是NASA接受了对四氧化二氮介质组分改进的建议,阿波罗飞行计划中采用抑制型四氧化二氮推进剂(含NO 0.4%~0.8%)。在当时腐蚀抑制的确切机理没有被真正理解的条件下,采用四氧化二氮系统中添加少量NO的方法有效抑制钛合金应力腐蚀。四氧化二氮中添加NO直接导致了另一种推进剂——绿色四氧化二氮(MON-1、MON-3)的出现和使用(成为我国某型推进剂的历史渊源)。相关测试试验程序的规范性欠缺引起对测试技术标准化的重新重视。

思政设计:对案例结论进行辩证性分析,教师主导、学生完成案例的总结作为章节知识点的小结。结合材料科学过程和武器型号发展对材料需求,進一步探讨材料设计、表征、性能研究思路,最终提升到大国科技竞争、使命责任感的思政高度,完成课程思政要点的提炼与升华。

(三)  课程思政融入案例教学方法

以专业课程为基本载体的课程思政教育,要求根据不同学科专业的特色和优势,在研究不同专业的育人目标前提下,深度挖掘提炼专业知识体系中所蕴含的思想价值和精神内涵,增加课程的知识性、人文性;针对兵器科学与技术学科研究生教育,不仅要将科学思维方法的训练和科学伦理的教育相结合,也要培养学生精益求精的大国工匠精神,更在于注重激发学生科技报国的家国情怀和使命担当。

研究生阶段的学生在专业知识、认知能力和价值观方面已经逐渐成熟,单纯的说教、课堂灌输往往南辕北辙甚至适得其反。设计合理的思政载体,科学挖掘思政元素,通过合理的教学环节设计,将思政过程潜化为学生自觉思考与领悟的过程,是落实立德树人根本任务、真正实现教学育人效果的重要途径。

本案例教学中,能够作为思政元素的要素很多,比如透过现象看本质的辩证思维、勇于探索的实践精神以及实践检验理论的科学观点等。同时也应该看到,不同的思政元素权重不尽相同,挖掘最核心的思政元素,既能避免牵强附会的“贴标签”现象,也能增加学生对思政教学的接受程度。同时,思政元素也需要通过研讨和教师的引导进行深化和升华,由外化的语言内化为精神追求和思想领悟。在“推进剂贮箱钛合金材料应力腐蚀问题的发现与解决”案例中,团队精神、工匠精神是显而易见的,通过对应力腐蚀现象、腐蚀规律的验证等过程的分析,容易使学生完成对团队精神和工匠精神的一次体验,学生能自觉接受与感悟。而更深层次的思政教育,则需要教师有意引导学生思考。如本案例中,绿色四氧化二氮推进剂的出现和在我国导弹武器中的应用,引申到当前国际背景下对我国武器装备发展中的关键技术、瓶颈问题的思考,则能进一步引导学生建立大国竞争中科技强国的使命感、责任感和紧迫感。

同理,在其他章节、课程教学过程中,不同素材可以挖掘出不同的思政元素,而同一个素材也可以从不同侧面进行解读,形成不同的思政教学设计。我们应该看到,无论来自同一个素材或不同素材的不同思政元素,在课程思政教学中的效果存在客观的差异,这也是“贴标签、两张皮”的原因之一,生硬的思政说教并不等于课程思政。研究生课程思政不仅需要围绕学生理想信念、思想政治陪塑的主线,更重要的是需要结合专业背景,合理挖掘思政元素,科学搭配思政教学设计,因材施教,突出以学生为中心的教学理念,关注学生在课程思政过程中的体验感和代入感,才能达到人才培养和课程思政的教学目的。

三  结束语

研究生课程教学中思政融入是研究生教学改革与创新的重要内容。本文以兵器科学与技术学科研究生材料课程教学实践为例,探讨 “推进剂贮箱钛合金材料应力腐蚀问题的发现与解决”这一典型历史案例教学过程中教学内容与思政元素的设计思路和理念,通过教学准备中教学对象分析、教学目标分析,以及案例中不同阶段材料研究方法的探讨和思考,引导学生体验、领悟并加深对团队精神、工匠精神的理解;最终通过教师引导进一步深化,形成大国竞争中科技强国的使命感、责任感和紧迫感,完成逐渐递进的思政教育过程。通过案例分析,探讨研究生案例教学过程中思政元素的挖掘和设计思路,促进研究生教育和课程教学持续发展。

参考文献:

[1] 徐鹏,陈难难.“功能材料”课程思政建设的探索与实践[J].化工时刊,2022,36(3):32-33.

[2] 杨振国,龚嶷,徐珂.课程思政建设的内涵与实践——以“材料失效分析”为例[J].中国大学教学,2021(11):39-45.

[3] 张爱梅.研究生专业课融入式课程思政初探——以材料科学基础课为例[J].淮阴师范学院学报(自然科学版),2022,21(1):80-82.

[4] 陈晓宇.《材料科学与工程基础》课程案例式教学探索[J].广州化工,2021,49(23):156-157.

[5] 董智贤,雷彩红,洪浩群,等.案例教学法在聚合物基复合材料课程中的设计与实施[J].高分子通报,2021(12):100-103.

[6] 王天国,谭群.基于研究生创新能力培养的材料专业研究生课程体系改革[J].课程教育研究,2020(46):13-14.

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