基于培养工匠精神的“无机非金属材料学”课程教学实践

张 浩 欧阳晓妍 罗穗莲

(华南师范大学 化学学院，广东 广州 510631)

工匠一般指从事器物制作的人，工匠精神狭义指凝结在工匠身上、广义指凝结在所有人身上的，制作或工作中精益求精的态度和品质[1]。工匠精神一直以来都是中华民族的优良传统，从古至今，我国涌现了一批又一批的能工巧匠，他们推动着时代的前进与发展。工匠精神作为新时代技术人才应具备的基本素质，如何在高校课程中融入相应培养内容成为目前思政教育的一个研究方向。

“无机非金属材料学”作为我校材料化学专业的专业必修课，是关于无机非金属材料的成分和组织结构、材料性质、制备工艺、使用性能以及他们之间相互关系的一门基础课程[2]。“无机非金属材料学”作为必修课程，在教学中对标“会创新、会创业、善应用”的专业培养目标，以“培养什么样的人”定位课程，结合无机非金属材料发展史实、科学家的故事、生产生活中的无机材料以及当代前沿研究等内容，通过课内教学和课外教学相结合的方式将课程思政融入课堂之中。工匠精神作为课程思政中的一个重要元素，同时也是材料化学专业学生所必须具备的专业精神。如何在无机非金属材料学课程中将实际生产生活与专业知识进行结合，进而融入对学生工匠精神的培养是一个值得思考的问题。

作者以“无机非金属材料学”中的“玻璃的成型”课堂教学设计为例，对基于工匠精神培养的课程教学进行初步探索。

1 “玻璃的成型”教学内容简介

“玻璃的成型”是“无机非金属材料学”中工艺设备模块的一节重要课程，学生将在这一节课中学习到玻璃成型的工艺以及相关知识，具有良好的实用性。该节课程选用的教材是姜建华主编、化学工业出版社出版的《无机非金属材料工艺原理》[3]。其中有关玻璃成型方面的教学内容主要包括：(1)日常玻璃的成型方法(人工成型、机械成型)；(2)平板玻璃的成型方法(浮法成型、垂直引上法成型、平拉法成型、延压法成型)；(3)基板玻璃的制备(浮法成型、溢流下拉法、狭缝下拉法)。该部分内容计划教学时数为2学时。

2 “玻璃的成型”课程设计

2.1 教学目标

(1) 知识目标：①掌握玻璃成型流程具体内容及原理；②把握材料的组成、结构、工艺和性能之间的联系，并能对其影响因素进行综合分析；③了解玻璃成型的新技术，了解基板玻璃组成和工艺。

(2) 能力目标：①具有自我完善能力及可持续发展的潜力；②增强认识自我、管理自我的能力，具有团队协作能力和包容他人的能力。

(3) 思政目标：①通过对玻璃成型工艺的学习，具有精益求精、追求创新的工匠精神；②通过对基板玻璃市场情况的分析，了解我们国家的技术发展情况，增强家国情怀。

2.2 教学设计

结合本节课的教学内容，为了实现教学目标，作者尝试使用“三段式”翻转课堂教学模式，从课前、课中以及课后的时间维度上设计该节课的教学过程。

图1 翻转课堂教学设计

第一阶段为课前导学阶段。课前教师在励儒云课堂平台上发布任务，上传PPT、教材、科研前沿内容、工艺流程等学习资源，学生根据小组分工在观看教学资源之后，合力完成教学任务并在小组间与同学和老师进行在线交流和评价。课堂平台上教师根据学生完成的情况及问题反馈，分析教学的重点和难点。这一阶段的目的在于让学生在课前了解玻璃成型和基板玻璃相关的知识，培养学生的自学能力，锻炼学生的自我完善能力以及可持续发展的潜力。

第二阶段为课中研学阶段。课堂教学分为3个步骤：首先教师对教学的重点和难点进行讲解，让学生结合课前自学的内容掌握材料的组成、结构和性能之间的联系，并对其影响因素进行综合分析；然后，教师根据讲解的内容引导学生发散思维，教师提出问题和案例，引导学生分组进行深入讨论，并听取各组的讨论结果，在小组讨论的过程中让学生感受团队的力量，相互交流，相互学习，培养学生团队协作以及包容他人的能力；教师在听取学生的讨论结果后进行分析总结，深化在玻璃成型工艺教学中渗透的工匠精神，加强对于学生精益求精、追求创新的工匠精神的培养。

第三阶段为课后练学阶段。学生在课后需要完成教师在励儒云课堂平台上发布的拓展型任务，通过对开放性问题的回答检验并加强学生对工匠精神的理解。

2.3 课程教学案例——我国基板玻璃技术的突破

教师在“玻璃的成型”这一节教学中使用关于我国基板玻璃技术的突破作为教学素材，在课前自学和课中研学的过程中都可作为工匠精神培养的载体。

21世纪最为主流的彩色平板显示技术即TFT-LCD(薄膜晶体管液晶显示器)，因其具有有效显示尺寸大、清晰度高、重量轻、环保性能好等优势而逐渐取代了传统的CRT(阴极射线管)型产品。而TFT-LCD基板玻璃是TFT-LCD显示器面板的前后两片关键玻璃材料，是TFT-LCD显示器面板的重要组成部分，也是TFT-LCD发展的重要制约因素[4]。

TFT-LCD基板玻璃作为新型高技术玻璃，与传统的钠钙硅玻璃不同，它具有尺寸精度高、热稳定性高、耐化学腐蚀性好、表面和内部缺陷少、热膨胀系数适宜、轻质高强度等特点，可以说是一项高技术集结的发明，其生产工艺的难度可想而知。

目前TFT基板玻璃领域市场头部企业有美国Corning、日本Asahi Glass和NEG。根据数据显示，2019年这3家公司分别占据TFT基板玻璃市场份额的50%、25.8%和19.6%，合计超过95%[5]。国际TFT基板玻璃的市场和先进的生产技术几乎都被美国公司和日本公司所垄断。

面对国外企业的垄断和技术封锁，在国家政策倾斜以及国内本土厂商的多年积累下，我国目前也具备了8.5代TFT-LCD基板玻璃核心生产技术，并已建成第一座8.5代TFT-LCD玻璃基板生产基地[6]。2020年因为疫情的影响，日本、韩国TFT-LCD生产厂家不断减产和关闭，全球平板显示行业生产及加工中心加速向我国转移。目前大陆建成投产及在建的高世代TFT-LCD/OLED(Organic Light-Emitting Diode)面板生产线达21条，另有3条生产线在规划建设，我国的产能将近达到全球产能的60%，面板生产的快速发展对上游TFT-LCD超薄基板玻璃的生产和发展起到极强的推动作用[7]。我国的基板玻璃生产还有非常广阔的市场和发展空间。

超薄玻璃基板定义为厚度≤1.1 mm且>0.1 mm的玻璃。而我国的超薄基板从1988年四川依安玻璃厂以平拉法产出0.5～1 mm的玻璃到2001年建立我国首条浮法玻璃生产线，再到2011年突破0.5 mm生产出0.45 mm STN级超薄玻璃，到2014年的0.33 mm、2015年的0.25 mm、2016年的0.15 mm，直到2018年4月，0.12 mm超薄浮法电子玻璃下线，创造了浮法技术工业化生产的世界最薄玻璃记录[8]。一代又一代超薄玻璃的发展历程让学生看到了身为材料行业的研究人员需要的精益求精的工匠精神，无论在学习、研究还是工作中，都应该有这种做到最好的追求，钻研技术，追求质量。

3 结语

“玻璃的成型”作为“无机非金属材料学”这门课程中工艺设备模块的一节重要内容，作者以我国基板玻璃发展历史作为教学载体，利用实际生产工艺的发展设计培养学生工匠精神的翻转课堂，让学生认识到学习生活中需要具有追求卓越、精益求精的精神，更让学生认识到自己所学的专业领域对社会生活的价值，建立忠诚的岗位意识，加强对行业的宏观认识，从而将工匠精神融入学生的个人素养发展之中。