“航空材料学”课程思政教学设计与思考*

孙宇博,丁坤英,路学成

(中国民航大学航空工程学院,天津 300300)

“一代材料,一代飞机”是世界航空发展史的真实写照。中国民航大学作为航空院校在材料科学与工程专业开设《航空材料学》特色核心课程,秉承“以科技领航,靠专业起飞,按标准航行,为民航服务“的理念,培养符合民航发展需求的复合型人才。该课程系统讲述了民用航空飞机的主体材料,涉及铝合金、钛合金、合金钢、高温合金以及复合材料的性能与应用,突出强调材料迭代更新与飞机使役性能、安全稳定、经济高效的行业需求的相关性。《航空材料学》作为材料科学与工程专业本科生必修的专业基础课,授课覆盖面广,有利于实施思政教育。课程体系中包含了工程理论及工程应用,与学生就业的职场技能紧密结合,将思政元素融入到课堂教学活动中,对学生的基础知识学习和价值观塑造具有重要作用。

习近平总书记在全国高校思想政治工作会议上指出:“做好高校思想政治工作,要因事而化、因时而进、因势而新。要遵循思想政治工作规律,遵循教书育人规律,遵循学生成长规律,不断提高工作能力和水平”。特别提出“使各类课程与思想政治理论课同向同行,形成协同效应”[1]。因此在专业课程教学活动中要深度挖掘理论知识点与思政元素的有机结合,切实做到思政教育与课堂教学的协调性、一致性。同时,材料科学在国防安全、社会进步、经济发展等国家战略中起着举足轻重的作用,课程的教学内容与日常生活、科研活动、生产实践结合紧密,具备大量思政元素的“ 融入点”[2]。

2.1 绪论章节在教学中的课程思政教学设计

在《航空材料学》开篇绪论的讲授过程中,基于航空材料的发展历程,使学生了解材料科学对航空工业深远发展的重要影响,明确“一代材料,一代飞机”的发展理念,熟悉航空材料体系、性能以及分类;
深知我国航空材料发展现状以及存在的问题,特别强调材料科学是国家科技、军事、经济发展的奠基石,为学好本门功课奠定思政教育的基调。

我国航空材料体系存在“仿制、立项研制、获得奖励的材料多,而创新、改进、一材多用的材料少”的现实问题,充分反映了国内材料在创新与应用的不足。特别是军机核心材料的变革与发展,直接与国防军事力量紧密相关。我国最新战机歼20属于四代机行列,而美国5代战机F22早已投入运营使用并积极开展6代战机的研发。军事战机注重服役性能,而服役性能的优势离不开核心材料的支持与保障,例如吸收雷达电磁波的隐身材料、高性能发动机热端部件、矢量尾喷的高温材料,均是提高军用飞机服役性能的关键材料,而核心材料的创新及改良是国内从事材料研究的科技工作者潜心攻克的难关。

近年来,我国C919大飞机的首飞成功、航空母舰辽宁号的运营使用、东风导弹的运载能力及精确打击均全面提升国家的军事力量,国家军事力量的强盛有利于提高我国在世界的政治地位。在2021年的中美对话中,我国外交官王毅强调指出“中方过去、现在、将来都绝不会接受美国的无端指责,同时我们要求美方彻底放弃干涉中国内政的霸道行径。美国的这个老毛病要改一改了!”。

由此可见材料学科是国家稳定发展、繁荣富强的奠基石,作为材料专业的学生,有理由学好材料科学理论知识,以报效祖国为使命,积极投身于国家中流砥柱行业。

2.2 钛合金章节在教学过程中的课程思政教学设计

钛金属在航空材料中占据着举足轻重的地位,被誉为崛起的“第三金属”。1954年美国的普惠公司首次研制出的航空发动机钛合金叶片,并且钛合金在航空材料的使用率不断攀升,逐步成为了当代航空器不可或缺的材料。钛合金以比强度高、耐腐蚀性能强、工作环境温度较高的性能特点受到国家的重视,我国的曹春晓院士挂帅亲征,带领科研团队潜心研究50多年的时间,将国产钛合金的服役温度从400℃提升到600℃,达到世界先进水平。国产钛合金叶片的应用,极大地提升了航空发动机的推重比,为我国空军装备的提升做出了重要贡献。50多年的科研时间,将人的最宝贵一生奉献给了祖国,这种坚韧的毅力和高尚的情操是当代学生学习的楷模。做学问本身是一件苦差事,在当代社会快节奏的压力下,更高的学历和文凭被部分学生视为职场求职的敲门砖,违背了学术研究的初心。因此在课堂讲授过程中,注重案例式教学,强调知识与工程实践的结合,达成学以致用,敦促学生能将所学的知识应用到实践中去,享受知识解决工程问题的魅力,提升学生的学习兴趣,基于初心追求更高的学术造诣。

2.3 高温合金章节在教学过程中的课程思政教学设计

高温合金是航空发动机热端部件制造的主体材料,据测试统计数据可知,涡扇发动机涡轮前温度每提升100℃,发动机的最大推力可提升近20%,然而限制温度提升的关键在于涡轮端的制造材料—高温合金的热强性与热稳定性。

目前航空发动机的热端部件以镍基材料为主,而我国的镍、铬资源稀缺,又受到国际的严密封锁,不得不使我国开展以铁基替代镍基的高温合金课题研究。为了掌握高温合金的制备及加工技术,我国从1940年开始,历经近30多年的科研攻关,突破了金属材料冶金、以铸代锻、定向凝固、单晶制备等关键技术,实现了高温合金自主国产化生产,打破了国外高温合金的技术封锁。高温合金的自主创新及应用,保障了国产军机航空发动机核心零部件的国产自主化,避免战时发生国外对关键材料的进口限制。

新材料的研发、加工技术、性能检测一直是材料科学的三大核心课题,而新材料的研发一直是材料科学三大核心课题的热点及难点,主要表现在研发周期长,取得成果难,实践应用效果不明显等,导致很多研究材料学者过多的专注于材料加工技术。但从国家重大需求出发,新材料的研发才是解决材料问题的根本,没有材料的创新空有技术也是枉然,鼓励学生要坐得住板凳,潜心研究,避免急功近利,作为材料人就应该具备牺牲小我成全大我的精神,时刻心系祖国安危,只有国家的强大,人民才能安居乐业。

2.4 复合材料章节在教学过程中的课程思政教学设计

近年来复合材料在民用客机当中的使用率逐年升高,从初期的装饰部件发展到承力的结构件,复合材料以它独特的优异性能和成形方法越来越受到材料界的关注及认可。国产大飞机C919已完成首飞,CR929也进入开发设计阶段,其中复合材料的使用率由12%上升至51%。复合材料用量的提升极大地减轻了飞机的重量,高效地提升了航空发动机的推重比,节省燃油效率明显提升,产生了巨大的社会效益和经济效益,这与材料科技工作者的辛苦付出是分不开的。复合材料是当代材料界的宠儿,处于蓬勃发展的时期,应当使学生明白他们将是复合材料研发设计及应用的开拓者。

在课堂教学过程中,要赋予学生为复合材料潜心研究的使命感与责任感,激发学生成为复合材料的主人,为我国航空工业的兴起,民族振兴舔砖加瓦。

2.5 科研成果融入课堂教学及思政教学设计

近年来课程组的教师经过多年的潜心研究,在航空发动机热端部件的损伤维修领域取得重要成果,其中航空发动机燃烧室损伤焊接修复技术、热障涂层原位修复再制备技术等,已成功移植到国内飞机维修厂商,取得巨大的经济效益,民用航空发动机燃烧室损伤维修技术的开发及应用,打破了国外厂商对航空发动机热端部件维修技术的封锁与垄断。

将该研究成果融入到课堂教学过程中,可以更好地将材料科学理论知识与工程应用紧密结合,提升学生的认知能力,使学生感知自己所学的知识接地气,努力学好材料专业知识是可以有所为。将科研成果作为案例引入到课程教学中,可以提高学生的民族自豪感,激发学生的学习热情。使学生更容易接受理论知识,并且体会“学以致用”的可行性及重要性,更好的将课程思政以“润物细无声”的方式融入到课堂教学中。

材料学科是国家支柱行业发展的基础学科,材料科学的发展与国防、军工、航空航天领域的重大突破密不可分,大量的思政元素有迹可寻,例如名人轶事、工程上获得巨大成就、新材料的创新与改良、新技术的开发与应用等等都是思政元素的挖掘点。思政元素虽然题材多,但如何将课程教学与思政元素有机结合才是难点,不能让学生感觉到生硬地灌输课程思政教育,这样将引起学生的不适与反感,并且影响了教学质量,因此切实以“润物细无声”的方式,将思政元素巧妙地关联到教学过程中,还需要教师在备课的过程认真思考。

我国顶尖高等学府培养的尖端人才国外就业现象严重,频发“卡脖子”技术竟然是华人在国外研发的事件,人才流失不得不引起国家的重视,因此加强课程思政教育是必由之路,明确为党和国家培养人才的目标。课程思政教育运用的好,可以提升学生对祖国的认同感,提高学生的民族使命感,使学生意识到只有自己的祖国强大,自己才能生活的更好。

4.1 课堂育人原则

《航空材料学》是材料科学与工程专业的核心基础课程,该课程以当代民用客机关键部件构成材料为主线,本课程的思政教育应以国家基础学科发展、强调材料学科在国防、军工、航空航天等领域中流砥柱作用、培养学生大国工匠精神为导向,充分做到《航空材料学》课程思政有的放矢,达成“教书、育人”的教学目标。

4.2 全程育人原则

课程思政教育的最终目标是将学生培养成社会主义建设者和接班人,这是长期积累的结果。充分落实“三全育人”体制机制,教师要充分挖掘课程思政元素,有机融入到课堂教学中,力争获得有震撼力的思政教育效果,从而将课程思政效应延续到师生后续的工作生活中。

同时,思政教育要充分整合育人资源,结合党建工作发挥协同育人职责,使在校师生及工作岗位上的学生都能将思政教育贯穿终身、实现全程育人的效果。

4.3 师德师风建设

课程思政育人的工作者是教师,而该项工作的推动成效也取决于教师在思政育人方面的文化底蕴。要想实现思政育人、立德树人的最终目标,引领教育工作者建设优良的师德师风是必要的。师德师风建设是教育事业发展的根本要求,良好的师德师风,对推进“三全育人”,实现教书育人根本任务、树立教育形象有着重要的作用[3]。教师以教书育人为己任,时刻应以“学高为师,德高为范”为教师准则,深知教师个人的文化修养、政治素养、教学能力、思政内涵均无时无刻影响着学生的世界观、人生观、价值观的塑造,牢记“己不正,何以正人?”的育人观点,要重视学生的品德教育、价值体系的培养,明确“欲成才,先成人”的教育理念。打造优良师德师风的师资队伍是实现课程思政的重中之重。

高校是民族振兴的主战场,肩负着为国家培养、输送人才的责任。课程思政是培养高水平人才的关键环节,是贯穿人才培养体系的奠基石,将思政教育融入课堂是新形势下培养德才兼备高品质人才的必然趋势。

在“航空材料学”的课程教学过程中,融入材料领域中的伟人事迹、材料前沿研究、重大成就及工程案例等思政元素,可以树立学生以中华民族的伟大复兴为己任的爱国主义价值观,养成大国工匠精神、无私奉献精神,赋予学生民族使命感和责任感,引领学生正确的价值取向和发展方向,为国家培养材料科学人才打下坚实的基础。

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