課程思政融入材料化學(xué)虛擬仿真實驗教學(xué)的探索與實踐

課程思政融入材料化學(xué)虛擬仿真實驗教學(xué)的探索與實踐

摘要在材料化學(xué)專業(yè)虛擬仿真實驗教學(xué)中融入課程思政，構(gòu)建自主靈活、形式多樣的混合式教學(xué)模式，可以突破傳統(tǒng)的實驗教學(xué)模式，有效激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣，增強(qiáng)學(xué)生的社會責(zé)任感，樹立文化自信，增強(qiáng)民族自豪感，并培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新意識、實驗安全意識、科學(xué)辯證思維、科學(xué)嚴(yán)謹(jǐn)?shù)膽B(tài)度以及匠人精神等，共同實現(xiàn)專業(yè)教育和思政教育，培養(yǎng)具有扎實專業(yè)基礎(chǔ)、創(chuàng)新意識、德才兼?zhèn)涞母咚刭|(zhì)材料化學(xué)領(lǐng)域人才，全面提升人才培養(yǎng)質(zhì)量。Keys課程思政，虛擬仿真，材料化學(xué)實驗1.引言教育部印發(fā)的《高等學(xué)校課程思政建設(shè)指導(dǎo)綱要》指出：“全面推進(jìn)課程思政建設(shè)，就是要寓價值觀引導(dǎo)于知識傳授和能力培養(yǎng)之中，幫助學(xué)生塑造正確的世界觀、人生觀、價值觀，這是人才培養(yǎng)的應(yīng)有之義，更是必備內(nèi)容?！焙邶埥髮W(xué)化學(xué)化工與材料學(xué)院材料化學(xué)專業(yè)深入學(xué)習(xí)相關(guān)政策，不斷整合學(xué)科專業(yè)資源優(yōu)勢，深入挖掘教學(xué)過程中的思政資源。材料化學(xué)是集材料科學(xué)與現(xiàn)代化學(xué)等多學(xué)科相互滲透發(fā)展起來的一門交叉學(xué)科，目標(biāo)旨在培養(yǎng)一批有較強(qiáng)的化學(xué)與材料方面專業(yè)技能、德才兼?zhèn)涞膹?fù)合型人才。材料化學(xué)專業(yè)實驗是連接理論與實踐的重要橋梁，對于提升學(xué)生的專業(yè)技能和創(chuàng)新能力具有重要作用[1]。黑龍江大學(xué)材料化學(xué)專業(yè)教師針對上述材料化學(xué)實驗及學(xué)科發(fā)展的新特點(diǎn)和新規(guī)律，積極開展教學(xué)改革，課程中引入大型儀器設(shè)備的虛擬仿真實驗教學(xué)，實現(xiàn)虛實結(jié)合、線上線下相互補(bǔ)充。通過大型儀器的虛擬仿真材料化學(xué)實驗學(xué)習(xí)，充分開拓學(xué)生思路，深化學(xué)生對材料化學(xué)研究的認(rèn)識，培養(yǎng)學(xué)生的分析問題能力、邏輯思維能力，促進(jìn)其對知識的消化理解，加強(qiáng)對材料化學(xué)所學(xué)知識的鞏固，激發(fā)學(xué)習(xí)材料化學(xué)前沿科研課題的積極性[2]。在此基礎(chǔ)上，任課教師深挖專業(yè)實驗中的“課程思政”并引入課堂教學(xué)中[3-4]，努力培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新意識、實驗安全意識、科學(xué)辯證思維、科學(xué)嚴(yán)謹(jǐn)?shù)膽B(tài)度以及匠人精神等，同時，培養(yǎng)學(xué)生社會責(zé)任感，樹立文化自信，增強(qiáng)民族自豪感，努力打造全方位課程思政體系，為培養(yǎng)材料科學(xué)領(lǐng)域具有扎實專業(yè)基礎(chǔ)、較強(qiáng)創(chuàng)新能力、德才兼?zhèn)涞膹?fù)合人才奠定基礎(chǔ)。2.課程思政融入的材料化學(xué)虛擬仿真實驗教學(xué)探索材料化學(xué)虛擬仿真實驗是黑龍江大學(xué)化學(xué)學(xué)科特色高水平前沿科研成果向教學(xué)的轉(zhuǎn)化。課程內(nèi)容選取黑龍江大學(xué)材料化學(xué)學(xué)科代表性科研成果：二氧化鈦納米光催化劑作為實驗體系。材料化學(xué)專業(yè)教師數(shù)十年來在二氧化鈦光催化領(lǐng)域科研攻堅，在光催化材料的研發(fā)及其光生電荷性質(zhì)分析及應(yīng)用等方面已經(jīng)積累了扎實的理論基礎(chǔ)和豐富實踐經(jīng)驗。取得的系列高水平代表性科研成果，得到了國內(nèi)外同行的廣泛認(rèn)可，具有較強(qiáng)的學(xué)術(shù)影響力。課程內(nèi)容以材料化學(xué)學(xué)科特色高水平前沿科研成果為依托，具有豐富的前期實驗數(shù)據(jù)作為理論基礎(chǔ)，實驗參數(shù)及實驗結(jié)果與實體實驗保持一致。在材料化學(xué)“雙萬”專業(yè)特色研究背景的牽引下，教學(xué)團(tuán)隊深挖學(xué)科前沿科研成果，引入本科專業(yè)課程教學(xué)，充分發(fā)揮學(xué)科對于本科專業(yè)人才培養(yǎng)的引領(lǐng)帶動作用，有助于本科生夯實科研基礎(chǔ)、吸納本科生參與科研內(nèi)容、加強(qiáng)對本科生進(jìn)一步碩博研究生深造的科研指導(dǎo)。同時，對學(xué)生進(jìn)行科技興國教育，激發(fā)學(xué)生的愛國之情，強(qiáng)化學(xué)生的科技興國信念，培養(yǎng)學(xué)生的時代責(zé)任感和使命感。課程將思想政治教育與學(xué)科專業(yè)課程進(jìn)行融合，建立思政課程案例庫，積極推進(jìn)課程思政改革，“潤物細(xì)無聲”地實現(xiàn)思政內(nèi)容的教學(xué)。材料化學(xué)專業(yè)實驗是應(yīng)用性、實踐性很強(qiáng)的學(xué)科，它對于學(xué)生獲取新知識、實現(xiàn)知識和能力的轉(zhuǎn)化、理論與實踐的結(jié)合起著舉足輕重的作用。材料化學(xué)專業(yè)注重材料科學(xué)、化學(xué)和化工等學(xué)科的交叉融合，在新材料的制備、加工、材料分析、材料應(yīng)用領(lǐng)域具有優(yōu)勢。課程思政的有機(jī)融入可以提升教學(xué)質(zhì)量，促進(jìn)培養(yǎng)一批具備扎實的化學(xué)和材料化學(xué)理論基礎(chǔ)、擁有良好英語綜合能力和計算機(jī)技術(shù)水平，同時具有學(xué)科交叉思維、合作與創(chuàng)新意識和人文情懷的高素質(zhì)人才，活躍于能源環(huán)境相關(guān)的知名企業(yè)、高校、科研院所，為經(jīng)濟(jì)和社會發(fā)展服務(wù)。3.課程思政融入的材料化學(xué)虛擬仿真實驗教學(xué)實踐課程采取層層遞進(jìn)式的啟發(fā)式教學(xué)模式，以研究性學(xué)習(xí)為導(dǎo)向，具有探究性、新穎性、前沿性和應(yīng)用性的特點(diǎn)，可激發(fā)學(xué)生的研學(xué)興趣，全面培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)作風(fēng)、實驗技能以及分析、發(fā)現(xiàn)和解決問題的綜合能力。在教學(xué)環(huán)節(jié)設(shè)計方面，課程引入虛擬仿真實驗教學(xué)模式，創(chuàng)新教學(xué)方式，培養(yǎng)學(xué)生邏輯思維能力與研究性學(xué)習(xí)能力，全面提升課程思政教學(xué)效果。課程以四種二氧化鈦材料為研究對象，材料結(jié)構(gòu)與性能間兩兩關(guān)聯(lián)，實驗內(nèi)容圍繞材料的物相分析、超微形貌表征、微區(qū)晶體結(jié)構(gòu)分析、表面結(jié)構(gòu)分析四個模塊展開，利用3D虛擬仿真技術(shù)，突破傳統(tǒng)的實驗方法，實現(xiàn)大型儀器分析學(xué)習(xí)、實訓(xùn)、培訓(xùn)的綜合能力培養(yǎng)。教學(xué)團(tuán)隊梳理了課程思政元素，并有機(jī)地結(jié)合到專業(yè)知識中，潛移默化之間做到人格塑造與知識傳授和能力培養(yǎng)的統(tǒng)一。課程內(nèi)容引導(dǎo)學(xué)生關(guān)注國家重大科研需求，增強(qiáng)社會責(zé)任感；介紹我國前沿科研成果，增強(qiáng)民族自豪感；帶入科學(xué)家事跡，培養(yǎng)創(chuàng)新意識；結(jié)合課程知識內(nèi)容，培養(yǎng)科學(xué)辯證思維；介紹發(fā)展進(jìn)展，激勵匠人精神；遵循實驗標(biāo)準(zhǔn)流程，文明實驗，培養(yǎng)實驗安全意識；嚴(yán)守學(xué)術(shù)道德，科學(xué)嚴(yán)謹(jǐn)；問題牽引，培養(yǎng)邏輯思維能力。同時，利用信息技術(shù)交流工具討論、資源學(xué)習(xí)練等方式開展形成性評價，利用虛擬仿真平臺測試題、學(xué)生在線操作跟蹤、實時記錄學(xué)生學(xué)習(xí)及使用情況等過程性評價和線上/線下實驗操作、數(shù)據(jù)分析實驗報告進(jìn)行終結(jié)性評價。有效激勵學(xué)生自主學(xué)習(xí)，使其深入理解、鞏固升華儀器分析設(shè)備知識、使用和應(yīng)用，有效提升學(xué)生的學(xué)習(xí)效果，實現(xiàn)效果可視、評價多元的考核評價。4.結(jié)語“高等學(xué)校人才培養(yǎng)是育人和育才相統(tǒng)一的過程。”深入挖掘?qū)I(yè)教育中的課程思政元素，將思想政治教育貫通其中，對于全面建設(shè)高水平人才培養(yǎng)體系具有重要意義。在材料化學(xué)專業(yè)虛擬仿真實驗教學(xué)過程中，整合專業(yè)教育中的優(yōu)勢資源、充分利用虛擬仿真實驗等新型的教學(xué)模式，采用線上線下混合模式完成教學(xué)內(nèi)容。在完成知識目標(biāo)的同時，有效融入思政案例，全面培養(yǎng)學(xué)生的社會責(zé)任感、民族自豪感、文化自信、創(chuàng)新意識、實驗安全意識、科學(xué)辯證思維、科學(xué)嚴(yán)謹(jǐn)?shù)膽B(tài)度以及匠人精神等，做到知識目標(biāo)與育人目標(biāo)相輔相成，為德智體美勞全面發(fā)展的材料化學(xué)人才培養(yǎng)的做出貢獻(xiàn)?；痦椖亢邶埥髮W(xué)新世紀(jì)教育教學(xué)改革工程項目“大型儀器設(shè)備虛擬仿真實驗在材料化學(xué)專業(yè)實驗教學(xué)中的應(yīng)用”(2020C83)；黑龍江省高等教育教學(xué)改革項目“材料化學(xué)專業(yè)建設(shè)的新思路探索與實踐”(SJGY20190492)。Reference[1]任志宇,陳志敏,李明霞.材料化學(xué)“自主開放”實驗教學(xué)模式的構(gòu)建[J].黑龍江教育（高教研究與評估）,2015,1:1-2.[2]王成毓，李煜東，王砥．虛擬仿真技術(shù)在《材料合成技術(shù)與方法》課程教學(xué)中的應(yīng)用研究[J].廣東化工,2021,48(6):242.[3]馬玉林，霍華，黎德育，等．電化學(xué)專業(yè)實驗課程思政的探