《材料科学研究与测试方法》课程思政建设初探

崔亮,   ,颜文超   ,刘悦   ,袁真 

  临沂大学材料科学与工程学院   276000

引言

《材料科学研究与测试方法》是针对新能源材料与器件专业本科生的一门专业核心课程。担负着培养学生运用现代科学仪器进行科学研究及分析能力的重任，课程强调理论与实践的有机结合，在学习理论知识的同时，配套有仪器操作等实验安排，该课程可以为后续学生的毕业设计及进一步的科学研究打下基础。如何在工科类课程中挖掘并引入思政元素是制约工科课程思政建设的瓶颈所在。在该课程教学过程中，我们结合课程特点，发掘和凝练了其中大量的思政教育资源和素材，并将其融入到课堂教学过程中。在培养学生求真务实、踏实严谨的科学精神，吃苦耐劳、精益求精的优秀品质的同时，培养学生践行社会主义核心价值观，激发学生爱国主义情怀和民族自豪感。

一、立足课程内容，挖掘思政元素

图1课程思政设计思路

材料现代分析测试的基本原理是基于测量信号与材料成分、形貌和结构之间的特征关系，收集种不同的测量信号进行分析，从而反应材料的成分、形貌和结构。该课程主要内容包含四大模块，即X射线衍射分析、电子显微分析，热分析和光谱分析。这门课理论性和实践性都比较强，尤其是在理论课程讲述过程中，涉及大量物理及化学知识，比较枯燥，难以引起学生的学习兴趣。课程思政元素的引入在对学生进行思政教育，践行立德树人的同时，还能够激发学生的学习兴趣和学习热情。经过详细的调研之后，我们确立了以科学史为切入点，以我国在相关技术领域内做出的突出贡献为主要载体，以培养学生践行社会主义核心价值观，坚定“四个自信”，激发学生爱国主义情怀和民族自豪感为主要思路的课程思政建设思路（图1）。以下是我们挖掘的课程思政元素与课程内容的结合（表1）。

表1结合课程教学内容所融合的思政元素

章节	思政映射 与融入点	课程思政教学设计
绪论	材料分析测试技术的发展直接影响了材料学的发展，在材料学领域中具有不可忽视的作用。通过本次课的学习使学生了解材料分析测试技术的发展历史，通过向学生介绍国内分析测试技术的现状及发展历史激发学生爱国主义情怀。	本堂课采用提问教学法及案例教学法。问题如下：（1）你知道哪些材料分析测试方法？（2）这些材料分析测试方法的功能使什么？（3）他们的原理你指导多少？案例教学采用图片展示法，选取高铁列车、港珠澳大桥、神舟飞船等图片向学生介绍其中所用到的关键材料以及他们的分析测试方法，同时激发学生爱国主义情怀和民族自豪感。
X射线衍射分析	X射线分析技术在材料分析领域有着十分广泛的应用。通过本章节内容的学习，使学生了解X射线的起源、发展、原理及应用，结合国内X射线领域的技术突破引入思政元素，激发学生爱国主义情怀。	采用启发式及问题式教学法，使学生掌握本节的基础知识；采用案例教学法使学生掌握X射线仪器的操作及结果分析；设置小组讨论汇报，内容主要包括硬X射线调制望远镜卫星和国内首个光阴极X射线管，激发学生爱国主义情怀和民族自豪感和民族自豪感。
热分析技术	热分析技术在研究材料热分解和反应动力学领域起着十分重要的作用。通过本章节的学习，使学生了解热分析技术的起源、发展、原理及应用并结合实验操作，引导学生建立求真务实、踏实严谨、吃苦耐劳、精益求精的科学精神和优秀品质。	采用启发式及问题式教学法，使学生掌握本节的基础知识；采用案例教学法使学生掌握热分析仪的操作及结果分析；设置小组讨论汇报，内容主要包括国内热分析技术的发展、现状及问题，引导学生查阅相关资料，激发学生爱国主义情怀和民族自豪感。
电子显微分析	电子显微分析技术是材料科学与工程研究以及应用的重要手段和方法。通过本章节的学习，使学生了解透射电镜及扫描电镜的起源、发展、原理及应用并结合国内电子显微分析领域的技术突破引入思政元素，激发学生爱国主义情怀。。	采用启发式及问题式教学法，使学生掌握本节的基础知识；采用案例教学法使学生掌握扫描电子显微镜的操作及结果分析；设置小组讨论汇报，内容主要包括国内中科科仪生产的扫描电镜KYKY的发展，引导学生查阅相关资料，激发学生爱国主义情怀和民族自豪感。
光谱分析	光谱分析是根据物质的光谱来鉴别物质及确定它的化学组成和相对含量的方法，在材料分析领域用途广泛。通过本章节的学习，使学生了解光谱分析的起源、发展、原理及应用并结合国内红外技术领域的技术突破引入思政元素，激发学生爱国主义情怀。	采用启发式及问题式教学法，使学生掌握本节的基础知识；采用案例教学法使学生掌握扫红外光谱仪的操作及结果分析；设置小组讨论汇报，内容主要包括中国红外技术的应用于发展，尤其是国内第一台红外探测器及第一台红外热成像仪的发展过程，激发学生爱国主义情怀和民族自豪感。

二、典型案例解析

（一）X射线衍射

X线实际上是一种波长极短、能量很大的电磁波。X线具有穿透性,但人体组织间有密度和厚度的差异，当X线透过人体不同组织时，被吸收的程度不同，经过显像处理后即可得到不同的影像，该技术可以用于医学诊断；

X射线衍射学则利用材料结构、成分与衍射图像之间的特征关系来研究不同材料的结构及成分，在材料分析领域有着广泛的应用。我们首先引入科学史，向同学们介绍了X射线的发展历史遗迹X射线在医学诊断、材料分析、工业探伤等领域的应用，接下来向同学们介绍了两项我国在X射线领域的最新技术：硬X射线调制望远镜卫星和光阴极X射线管（图2）。前者是中科院李惕碚院士领衔研制耗时近二十年研制，用于探测外太空X射线及伽马暴，填补了我国在此项技术领域的空白，打破了国外技术垄断；后者为国科学院西安光学精密机械研究所光电子学研究室联合条纹相机工程中心研制的国内首个光阴极X射线管，有望实现通信速率Gbps量级的空间X射线通信应用，同时可应用在医学动态CT、辐射定标和闪烁体余辉测量等领域，对相关学科的交叉融合与持续发展产生推动作用。这些元素的不仅引起了同学们的学习兴趣，更能够激发学生爱国主义情怀和民族自豪感。

图2 硬X射线调制望远镜卫星（左）和光阴极X射线管（右）示意图

（二）扫描电子显微镜

在向同学们介绍完扫描电镜发展历史之后，我们就国内扫描电镜的现状做了介绍。我们以最近的“中兴事件”，“美国打压华为”为例，一旦国外再度实施技术封锁，不再对我国输出扫描电镜，那么国内无数科研工作只得停摆。虽然目前还没有这样的苗头，但是危机意识还是要有的。扫描电镜是迄今为止在物质结构研究中能给出的信息最多、分辨本领最高的大型分析仪器。正因如此，它在物理学、材料学、生命科学等领域拥有着广泛的应用，对于正在发展战略性产业的中国来说，更是有着重要意义和实用价值。重点介绍了国内唯一的扫描电镜生产厂商——中科科仪的发展历程以及国产扫面电镜KYKY型的研发历（图3）。然而，国产扫描电镜占据的市场份额很小（仅5%—10%），并且技术指标和国外主流有一定的差距，正是如此，我国每一年都需要从美日德等国进口上亿美元的扫描电镜。如果有一天美国以此大做文章，进行扫描电镜的制裁，那么将很大程度影响我国科研与工业领域的发展， 所以我们一定要努力逾越技术鸿沟，让国产扫描电镜登上更大的国际舞台！以此为契机，既从展示了我国电镜事业的从无到有、从小到大、从弱到强，经济社会发展取得举世瞩目的成就，充分证明我国发展道路的正确性，又激发了同学们的爱国主义情怀和为国奋斗的精神。

图3 国产KYKY型场发射扫描电子显微镜（中科科仪）

结语

《材料科学研究与测试方法》是一门工科材料专业基础平台课程，课程覆盖面广，学生人数众多，有利于实施思政教育。这门课程蕴含着大量丰富的思政元素，不仅起着培养学生专业知识和技能的作用，同时肩负着“立德育人”的重要使命，是教书育人的重要载体。我们在课堂中以科技史为切入点，以国内相关技术领域内的技术突破载体，注重对主流价值的积极引领，潜移默化培养学生的优良思想品质，引导学生树立正确的人生观和价值观，实现“立德树人”的根本任务。

【作者简介】崔亮（1989- ),男，汉，博士研究生，临沂大学，山东临沂人，副教授  

基金项目：临沂大学课程思政示范课程项目（K2020sz003）

参考文献

[1]刘锡建等，化工原理教学中的课程思政实践.广东化工, 47（8），2020.

[2]胡建文等，材料分析测试方法示范课程的建设与实践.中国现代教育装备,1，2020.

[3]彩珍等，“无机非金属材料工学”课程思政设计及案例分析. 教育教学论坛, 33，2020.

[4]艾建平，“三全育人”理念下材料类专业"课程思政"的理论认识与实践路径探讨.西部素质教育，6（12），2020.

[5]刘宗瑶 等，基于5W理论的高职工科课程思政——以新能源专业为例.西部素质教育, 6（1），2020.