以塑性加工工艺及设备课程为例的课程思政教学探索

［摘要］为落实立德树人根本任务，基于理论与工程实际紧密联系的特点，文章挖掘了塑性加工工艺及设备课程中蕴含的思政元素。在完成课程内容教学的同时，以国之重器的制备、身边熟悉工件的工艺设计及工艺由简单到复杂的演变等实例为切入点，实现家国情怀、社会责任、创新意识等方面思政教育的育人目标，以提升教学效果，实现课程教学与思政教学的有机融合，为课程思政的建设提供参考。

［关键词］思政元素；塑性加工工艺及设备；家国情怀；社会责任；创新意识

［中图分类号］G642 ［文献标识码］A ［文章编号］2095-3437（2024）09-0075-04

立德树人是教育的根本任务，也是思想政治教育工作开展的根基与本质[1]。立德，就是坚持德育为先，通过正面教育来引导人、感化人、激励人；树人，就是坚持以人为本，通过合适的教育来塑造人、改变人、发展人[2]。2016年12月，习近平总书记在全国高校思想政治工作会议上指出，要坚持把立德树人作为中心环节，把思想政治工作贯穿教育教学全过程，实现全员育人、全过程育人、全方位育人，努力开创我国高等教育事业发展新局面 [3]。而课堂教学过程本身就是育人最主要的过程，也是教书育人最重要的途径[4]。课程思政作为一种全新的教育理念，是新时代高校落实立德树人根本任务、强化人才培养的重要举措和关键环节[5]。

塑性加工工艺及设备课程是材料科学与工程学科的重要专业课程，以该课程为例进行课程思政教学探索，具有很好的代表性。该课程的主要内容包括金属塑性变形原理、塑性加工典型工艺及主要设备，其主要特点是理论与工程实际紧密联系，具有较强的专业性和实践性。如何以课堂知识为中心，深入挖掘塑性加工工艺及设备课程所蕴含的思想政治教育元素，并有机融入课程教学中，实现价值引领、知识教育和能力培养的有机统一，达到润物无声的育人效果，具有非常重要的实际意义。因此，本文将以塑性加工工艺及设备课程的教学目标为核心，将家国情怀、社会责任、文化素养、职业理想和道德、创新精神等作为塑性加工工艺及设备课程的思政元素，以期引导学生成为德才兼备的人，从而实现立德树人根本目标。

一、融合思政元素的课程教学总体规划

融合思政元素的塑性加工工艺及设备课程的根本教学目标是紧紧围绕育人的根本宗旨，以塑性加工工艺及设备课程的专业知识为载体，实现专业知识传授，并将思想政治教育贯穿其中。为此，课程教学团队制定了总体实施规划（见图1）。

首先，组建一支由课程负责人全面布局、以团队成员为骨干的课程教学团队。根据团队人员的教学技能、知识结构、组织协调能力等进行明确分工，充分发挥团队成员的作用，并相互补充，实现教师团队能力的提升。其次，结合北京工业大学材料科学与工程学科办学的特色、材料类专业的教学目标要求、授课学生的学业安排和学生特点等，挖掘塑性加工工艺及设备课程所蕴含的思政元素，并凝练出具有代表性的课程思政教育单元；针对凝练的课程思政教育单元，找准课程思政切入点，精心设计，使思政元素的融入具备合理性、可行性，设计和探索出合适的教学手段和表现形式，实现“教师领跑、学生主跑”的教学效果。如，在前期教学中充分运用多媒体教学、视频、教学模具、线上线下等多元化学习模式的基础上，改进教学方法，如增加案例教学、探究式教学的内容，多采用问题教学法、启发式教学法；形成电子课件、录制微课等，并通过线上线下教学提升教学质量。再次，引导学生主动思考、主动学习，培养学生分析问题、解决问题的能力，激发学生的思想碰撞和情感体验，实现对学生的价值引领。最后，在考试内容和考试方法上进行改革，如增加讨论性和开放性的考试内容，采用灵活的考试方式等。通过分析学生考卷、听取学生反馈意见和专家意见等方式，形成以塑性加工工艺及设备课程的专业知识为载体的思政课程评价体系，以期实现“三全育人”的目标。

二、思政元素的挖掘和融入

思政元素的挖掘、凝练和融入是思政课程建设的关键。基于课程注重技术的先进性与经济的合理性相结合、课程涉及知识面宽且与工程实践结合紧密的特点，教学团队从实例具体化的思路出发，实现课程思政元素的融入。

（一）以国之重器制备为例，增强学生的家国情怀和社会责任感

在讲授塑性加工设备发展趋势部分，明确设备的大型化是决定国家发展和安全的重要环节。如围绕C919国产大飞机制造使用设备的发展史，介绍设备的发展趋势。C919大飞机是中国首款按照国际通行适航标准自行研制的、具有自主知识产权的喷气式中程干线客机[6]，使中国人实现了自己的“大飞机梦”。从2016年开始论证，至2022年5月14日首架C919大飞机首次飞行试验圆满完成，整个过程历时6年，期间，研究者们付出了大量心血和精力，创造了多项奇迹。以C919大飞机最大、最复杂的关键承力锻件——主起落架的国产化为例，飞机起落架材料合金化程度高、强度高，锻件尺寸大，且呈中间小、两头大的不规则状，综合考虑飞机起落架材料的特性和锻件的几何特性，使得飞机起落架的锻造工艺与其他材料和锻件的锻造工艺呈现出明显区别，对设备吨位和精度的要求也非常高。我国研究者克服其与原有进口起落架制造国标准不一、无经验可循等难题，最终采用目前国内外最大的80000吨级的模锻液压机完成[7]。具体过程引用CCTV2“动力澎湃”的相关视频，说明我国具有大型化设备发展能力。高端设备的发展要靠一代代人的努力，今天的学生有可能就是明天国家技术发展的主力军，只有增强学生的家国情怀、社会责任感，才能使其成为有担当的时代新人。

（二）以熟悉产品为例，提升学生的职业素养和理论联系实际的意识

以学生常见的、熟悉的齿轮产品为切入点，通过提出问题、分析问题、最终解决问题的方式进行。以某轿车变速齿轮毛坯为例，设定齿轮的如下两种应用需求：第一种，厂商进行汽车变速箱生产，齿轮的年需求量达到80万件；第二种，小型汽车维修厂用于齿轮的维修和更换，年需求仅50件。如果我们负责齿轮的制造，选择哪种加工方法能够满足产品的使用要求，且具有更好的经济效益？待学生进行一定的思考后，针对问题提出可能的方案，并分析方案的可行性，进而针对该方案的经济效益、优缺点进行分析，最终得到齿轮制备的制备工艺方案，包括选材、选择锻造方法、制定锻造工艺流程和后续加工流程。通过该部分内容的学习，学生懂得了生产联系实际、相互协作的重要性，激发了学习兴趣和动力；在增强学生学习效果的同时，强化了学生具体问题具体分析的能力和理论联系实际的意识。相比于教师充分设计和准备的理论知识，有着“润物无声”作用的思政教育能让学生的学习效果更好，也得到了专家的好评。

（三）以塑性加工工艺演变为例，激发学生的科学创新精神

轧制是板料加工的重要方法之一，主要目的是让学生掌握轧制过程的塑性流动规律、轧辊设计及应用等内容。以最简单的板材轧制过程为例，介绍轧制过程中板材在上下轧辊作用下，材料在厚度方向尺寸减小，在长度和宽度方向尺寸增大，得到制备板材（见图2a）；进一步分析金属塑性流动过程遵循塑性变形的重要基础理论——最小阻力定律，讲述合金变形过程中，物体各质点将向着阻力最小的方向移动，即做最少的功，走最短的路。由此得出材料的塑性流动与轧辊的设计、轧辊的运动密切相关的结论。基于金属流动规律，教师提出：改变轧辊的形状、转动方向、上下轧辊的相对位置，利用轧制的方法制备能实现哪些工件的制备？学生经过思考后列出几种工件，如连杆、槽钢、钢球等，并进一步思考能采用哪些方法进行加工，是否可采用轧制方法加工。如果可以采用轧制方法制备工件，在最简单的横轧、纵轧的基础上，要改变哪些参数，才能实现上述目的？学生经过思考、相互讨论、相互补充，充分发挥想象，调动学习积极性，得出结果。最后，教师采用图片、视频的方式，展示工业中的“精巧”设计（见图2b），并通过现场视频的展示，让学生了解轧制制备过程的环境条件、效率、现场排布等。让学生进一步发挥想象：改变轧制过程的哪些参数，可以通过调控材料塑性变形过程中的流动规律，获得不同形状的轧制工件？再以麻花钻的轧制加工为例，进一步强化设计的作用，从而实现工件的高效加工。

通过提出问题—学生思考—举出实例—进一步发挥学生想象—再次举例的引导性学习方法，结合工件图片、视频、动画等手段进行轧制部分内容的教学，课堂气氛非常活跃，学生积极参与讨论，有的学生主动到黑板上画出自己得到的结果，并接受同学的点评。学生表示，相较于被动接受知识，他们更喜欢能够“参与”的课堂，在学习知识的同时，通过自己和其他同学的发言，不仅能发现哪些知识已经掌握，哪些知识似懂非懂，哪些方面还有欠缺，还能更全面地认识自己。学生积极参与课堂学习，不仅能学习基础理论和工艺过程，而且可以学会分析实际工件，提出解决实际问题的思路及方法，从而提高自己的工程实践能力。更为重要的是，学生能充分感受到创新离自己并不遥远，只要认真思考，充分发挥想象，就有可能实现技术的创新，从而激发创新意识和创新精神。

（四）以实际实验为依托，培养学生的责任心和团队合作精神

冲裁和拉深是重要的板材加工方式，也是课程讲解的重要工艺。在对冲裁、拉深工艺进行讲解后，通过实际工件的设计可增加和巩固学生的知识。具体过程如下：教师先给出不同尺寸和要求的无凸缘拉深件产品图及现有的实验条件，要求学生结合拉深件的经济性和工艺性，设计出无凸缘拉深件的制备工艺流程。再将学生分成两队，每队负责一种工件的设计。每队又分为两组，第一组学生需要针对产品图的结构工艺性和现有条件，分析工件结构是否适合采用拉深工艺进行加工。如果可以，直接得到拉深件零件图；如果工件的拉深结构工艺性不好，需要进行工件结构的改进，制绘出拉深件零件图，并指出与哪些工艺配合可得到产品；在此基础上，进行落料件尺寸的计算、拉深次数及拉深模具刃口尺寸的设计，形成工件的拉深工艺。第二组学生根据第一组学生计算得到的落料件尺寸和形状要求，考虑材料的利用率，进行排样、板材下料尺寸、选择板材等的计算；在此基础上，设计板料冲裁的工艺过程和计算所需模具的刃口设计。将两组学生的设计融合，结合现有模具板块和设备情况，最后形成拉深件的成形工序和对该工艺的经济性评估结果。两队学生分别派代表讲解本队完成工件的特点、设计、计算过程，由另一队学生进行询问、质疑，最后在教师和学生的共同努力下，完成工件的设计。课程结束时，学生意犹未尽，仍在讨论方案的成功、不足及可改进之处。该部分内容在使学生巩固课堂所学知识的同时，让每名学生都参与到设计中，体现自身价值，激发学生的学生自主性和团队合作精神。

三、结语

课程思政是实现专业教育与思政教育共同育人、实现人的全面发展、塑造新时代大学生精神面貌的有益探索[8]。教学过程中，基于思政元素的挖掘和课程讲授过程设计，可在知识传授的同时，将其与国之重器制备、塑性加工设备的发展趋势相联系，强化学生的家国情怀和社会责任感；让学生从熟悉产品的锻造工艺出发，培养脚踏实地、实事求是、理论联系实际的品质；基于简单的基础理论，启发学生深入思考，培养学生的创新意识、创新思维和创新能力。课程教学探索表明，塑性加工工艺及设备课程教学与思政教学的有机融合，能提高教学效果，实现“三全育人”的目标。

［参考文献］

[1］中华人民共和国教育部.教育部关于印发《高等学校课程思政建设指导纲要》的通知[EB/OL].（2020-05-28）[2022-12-18].http：//www.moe.gov.cn/srcsite/A08/s7056/202006/t20200603_462437.html.

[2］如何理解“立德树人”的含义[EB/OL].（2023-04-07）[2023-10-07].https：//baike.baidu.com/item/%E7%AB%8B%E5%BE%B7%E6%A0%91%E4%B⁃

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[3］立德树人，为民族复兴提供人才支撑：学习贯彻习近平总书记在全国高校思想政治工作会议重要讲话[EB/OL].（2016-12-08）[2023-10-08].http：//news.cctv.com/2016/12/08/ARTIDajATUy6TXqJPWq19Fj6161208.shtml.

[4］高德毅，宗爱东.从思政课程到课程思政：从战略高度构建高校思想政治教育课程体系[J].中国高等教育，2017（1）：43-46.

[5］唐伟峰，王朋朋，茅乐.航空材料与工艺课程思政的思考与探索[J].大学教育，2023（2）：113-115.

[6] 百度百科.中国商飞C919机［EB/OL］.[2023-10-08].https：//baike.baidu.com/item/%E4%B8%AD%E5%9B%BD%E5%95%86%E9%A3%9EC919/496⁃

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[7] 《动力澎湃》第五集聚力天地间[EB/OL].（2021-05-21）[2023-10-08].https：//tv.cctv.com/2021/05/21/VIDECdvgYERmul9xYrmigKnZ210521.shtml？spm⁃

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[8] 张超，赵延喜，姜景山.新工科背景下专业核心课程思想政治教学实践与探索[J].教育教学论坛，2023（10）：101-104.

［责任编辑：刘凤华］