课程思政融入材料化学虚拟仿真实验教学的探索与实践

课程思政融入材料化学虚拟仿真实验教学的探索与实践

摘要在材料化学专业虚拟仿真实验教学中融入课程思政，构建自主灵活、形式多样的混合式教学模式，可以突破传统的实验教学模式，有效激发学生学习兴趣，增强学生的社会责任感，树立文化自信，增强民族自豪感，并培养学生的创新意识、实验安全意识、科学辩证思维、科学严谨的态度以及匠人精神等，共同实现专业教育和思政教育，培养具有扎实专业基础、创新意识、德才兼备的高素质材料化学领域人才，全面提升人才培养质量。Keys课程思政，虚拟仿真，材料化学实验1.引言教育部印发的《高等学校课程思政建设指导纲要》指出：“全面推进课程思政建设，就是要寓价值观引导于知识传授和能力培养之中，帮助学生塑造正确的世界观、人生观、价值观，这是人才培养的应有之义，更是必备内容。”黑龙江大学化学化工与材料学院材料化学专业深入学习相关政策，不断整合学科专业资源优势，深入挖掘教学过程中的思政资源。材料化学是集材料科学与现代化学等多学科相互渗透发展起来的一门交叉学科，目标旨在培养一批有较强的化学与材料方面专业技能、德才兼备的复合型人才。材料化学专业实验是连接理论与实践的重要桥梁，对于提升学生的专业技能和创新能力具有重要作用[1]。黑龙江大学材料化学专业教师针对上述材料化学实验及学科发展的新特点和新规律，积极开展教学改革，课程中引入大型仪器设备的虚拟仿真实验教学，实现虚实结合、线上线下相互补充。通过大型仪器的虚拟仿真材料化学实验学习，充分开拓学生思路，深化学生对材料化学研究的认识，培养学生的分析问题能力、逻辑思维能力，促进其对知识的消化理解，加强对材料化学所学知识的巩固，激发学习材料化学前沿科研课题的积极性[2]。在此基础上，任课教师深挖专业实验中的“课程思政”并引入课堂教学中[3-4]，努力培养学生的创新意识、实验安全意识、科学辩证思维、科学严谨的态度以及匠人精神等，同时，培养学生社会责任感，树立文化自信，增强民族自豪感，努力打造全方位课程思政体系，为培养材料科学领域具有扎实专业基础、较强创新能力、德才兼备的复合人才奠定基础。2.课程思政融入的材料化学虚拟仿真实验教学探索材料化学虚拟仿真实验是黑龙江大学化学学科特色高水平前沿科研成果向教学的转化。课程内容选取黑龙江大学材料化学学科代表性科研成果：二氧化钛纳米光催化剂作为实验体系。材料化学专业教师数十年来在二氧化钛光催化领域科研攻坚，在光催化材料的研发及其光生电荷性质分析及应用等方面已经积累了扎实的理论基础和丰富实践经验。取得的系列高水平代表性科研成果，得到了国内外同行的广泛认可，具有较强的学术影响力。课程内容以材料化学学科特色高水平前沿科研成果为依托，具有丰富的前期实验数据作为理论基础，实验参数及实验结果与实体实验保持一致。在材料化学“双万”专业特色研究背景的牵引下，教学团队深挖学科前沿科研成果，引入本科专业课程教学，充分发挥学科对于本科专业人才培养的引领带动作用，有助于本科生夯实科研基础、吸纳本科生参与科研内容、加强对本科生进一步硕博研究生深造的科研指导。同时，对学生进行科技兴国教育，激发学生的爱国之情，强化学生的科技兴国信念，培养学生的时代责任感和使命感。课程将思想政治教育与学科专业课程进行融合，建立思政课程案例库，积极推进课程思政改革，“润物细无声”地实现思政内容的教学。材料化学专业实验是应用性、实践性很强的学科，它对于学生获取新知识、实现知识和能力的转化、理论与实践的结合起着举足轻重的作用。材料化学专业注重材料科学、化学和化工等学科的交叉融合，在新材料的制备、加工、材料分析、材料应用领域具有优势。课程思政的有机融入可以提升教学质量，促进培养一批具备扎实的化学和材料化学理论基础、拥有良好英语综合能力和计算机技术水平，同时具有学科交叉思维、合作与创新意识和人文情怀的高素质人才，活跃于能源环境相关的知名企业、高校、科研院所，为经济和社会发展服务。3.课程思政融入的材料化学虚拟仿真实验教学实践课程采取层层递进式的启发式教学模式，以研究性学习为导向，具有探究性、新颖性、前沿性和应用性的特点，可激发学生的研学兴趣，全面培养学生的科学作风、实验技能以及分析、发现和解决问题的综合能力。在教学环节设计方面，课程引入虚拟仿真实验教学模式，创新教学方式，培养学生逻辑思维能力与研究性学习能力，全面提升课程思政教学效果。课程以四种二氧化钛材料为研究对象，材料结构与性能间两两关联，实验内容围绕材料的物相分析、超微形貌表征、微区晶体结构分析、表面结构分析四个模块展开，利用3D虚拟仿真技术，突破传统的实验方法，实现大型仪器分析学习、实训、培训的综合能力培养。教学团队梳理了课程思政元素，并有机地结合到专业知识中，潜移默化之间做到人格塑造与知识传授和能力培养的统一。课程内容引导学生关注国家重大科研需求，增强社会责任感；介绍我国前沿科研成果，增强民族自豪感；带入科学家事迹，培养创新意识；结合课程知识内容，培养科学辩证思维；介绍发展进展，激励匠人精神；遵循实验标准流程，文明实验，培养实验安全意识；严守学术道德，科学严谨；问题牵引，培养逻辑思维能力。同时，利用信息技术交流工具讨论、资源学习练等方式开展形成性评价，利用虚拟仿真平台测试题、学生在线操作跟踪、实时记录学生学习及使用情况等过程性评价和线上/线下实验操作、数据分析实验报告进行终结性评价。有效激励学生自主学习，使其深入理解、巩固升华仪器分析设备知识、使用和应用，有效提升学生的学习效果，实现效果可视、评价多元的考核评价。4.结语“高等学校人才培养是育人和育才相统一的过程。”深入挖掘专业教育中的课程思政元素，将思想政治教育贯通其中，对于全面建设高水平人才培养体系具有重要意义。在材料化学专业虚拟仿真实验教学过程中，整合专业教育中的优势资源、充分利用虚拟仿真实验等新型的教学模式，采用线上线下混合模式完成教学内容。在完成知识目标的同时，有效融入思政案例，全面培养学生的社会责任感、民族自豪感、文化自信、创新意识、实验安全意识、科学辩证思维、科学严谨的态度以及匠人精神等，做到知识目标与育人目标相辅相成，为德智体美劳全面发展的材料化学人才培养的做出贡献。基金项目黑龙江大学新世纪教育教学改革工程项目“大型仪器设备虚拟仿真实验在材料化学专业实验教学中的应用”(2020C83)；黑龙江省高等教育教学改革项目“材料化学专业建设的新思路探索与实践”(SJGY20190492)。Reference[1]任志宇,陈志敏,李明霞.材料化学“自主开放”实验教学模式的构建[J].黑龙江教育（高教研究与评估）,2015,1:1-2.[2]王成毓，李煜东，王砥．虚拟仿真技术在《材料合成技术与方法》课程教学中的应用研究[J].广东化工,2021,48(6):242.[3]马玉林，霍华，黎德育，等．电化学专业实验课程思政的探