摘要：课程思政对人才培养起着至关重要的作用，理工科实施课程思政需要特别关注思政元素的融入与专业知识传授的有机结合。以“增材制造技术”课程为例，针对专业课程思政教学存在的现实难题，立足课程育人目标，通过教学要点、实例等教学素材的设计运用，潜移默化地在课程的传授过程中，将正确的价值追求、创新的思维方法及当代青年的责任担当有效地传递给学生，将思想政治教育真正带入课堂之中，将知识传授、能力培养与价值引领有机统一，实现思政教育与专业教育的协同推进。

关键词：增材制造；课程思政；协同教育

推进课程思政建设是落实立德树人根本任务的战略举措，而在专业课程中进行课程思政教育，是理工科专业实现全方位育人的必要环节。增材制造，是材料成型及机械工程专业的重要学科方向之一，根据专业课程的具体内容，使学生掌握增材制造技术相关原理、特点及应用，从技术的特点出发，深入挖掘专业课程中的思政元素，以基于实际需求为导向的项目制教学方法为主体，采用课堂引导、课堂互动及课堂研讨的多元化教学模式，将课程思政教育与专业课教学进行有机结合，使学生在掌握专业知识的同时，树立正确的世界观、人生观、价值观，实现课程、专业思政的育人树德目的。

一、增材制造技术课程思政的意义

增材制造又称为3d打印技术，是基于一个与传统加工完全相反的原理——“离散—堆积”的成形过程，它采用的是材料逐点或逐层累积的方法制造实体零件或零件原型，即材料增量制造，其体现了一种全新的加工理念，同时增材制造技术是传统大批量制造技术的一个补充，任何技术都不是万能的，传统制造技术仍有强劲的生命力，增材制造应该与传统制造技术优选、集成，以形成新的发展增长点，以此培养学生从不同角度分析问题的科学精神，并以专业的态度解决实际工程技术问题，同时更要以动态的、辩证的观点看待技术发展，明确任何技术都不是万能的，是需要相互补充的。

二、增材制造技术课程思政的设计思路

基于习总书记对思想政治教育工作的要求，结合专业内容增材制造技术，在教学过程中导入“课程思政”元素的几点设计思路如下：

1.充分挖掘专业课程知识中的思政元素和德育功能，实现专业知识与思政内容的有机融合，将德育渗透、贯穿课堂教学的全过程，提升学生的素质发展。

2.思政内容结合教学实际，创建全教学活动过程：内容导引、展开研讨、总结分析，针对课堂教学设计思政元素。

基于以上两点设计思路，引导学生建立创新思维和科学探究精神，敢于打破原有的束缚，构建新的体系；结合各种增材制造工艺，推究事物的原理法则，强调对学生专业能力、实践能力、创新意识及精益求精、追求卓越的工匠精神的培养。通过教学要点、实例等教学素材的设计运用，潜移默化地在课程的传授过程中，将正确的价值追求、创新的思维方法及当代青年的责任担当有效地传递给学生，以培养具有“科学素养、家国情怀、工匠精神、创新思维”的专业人才。

三、增材制造技术在实例中融入社会主义核心价值观

1.增材制造技术在航空航天领域的应用

飞机、航空发动机等高端装备中的一些大型关键结构件，用传统方法制造是非常困难的，代价也十分巨大，而增材制造恰恰可以解决这一问题，其优势在于不需要开模、质量可靠、性能优异，尤为关键的是还可以大幅实现零件“减重”，降低能耗。如华中科技大学研发出世界首台具有自主知识产权的铸锻铣一体化三维打印数控机床，首次实现了连续铸锻同步工艺，将重点应用于航空发动机制造领域，近年来，相继成功打印出大型飞机航空发动机的高温合金机匣、铝合金机匣、钛合金叶轮等高端装备构件。这提升了相关领域对国产数控复合制造装备的信赖程度，促进了我国大型先进飞机发动机自主研制的跨越式发展，有望成为航空制造领域早日全面实现“中国心”的破题之术。

结合前不久嫦娥六号背“土”启程回家，中国探月工程又取得了一次阶段性胜利，距离中国载人登月和建立月球基地又近一步。

“月壤的成分主要是由硅酸盐、氧化铁、氧化铝和氧化钙等。在月球上采集月壤，过筛后打印。简单说，就相当于说打印出来空心、绝热的砖，再靠机器人一块块组装成月球基地。”根据中国探月工程的获批实施，由嫦娥四号、嫦娥六号、嫦娥七号和嫦娥八号4次任务组成，预计在2035年之前，我国将会在月球表面上，建造一个永久性的综合型月球基地，实现人类长期驻留，并完成全面、大规模的科学探测、技术试验与月球资源开发利用。随着嫦娥六号顺利完成任务，下一步将是嫦娥七号对月球的地形地貌、物质成份、空间环境进行一次综合探测任务，并寻找水迹，将在2026年前后发射。嫦娥八号除了继续进行科学探测试验以外，还要进行一些关键技术的月面试验，届时，嫦娥七号和嫦娥八号将组成我国月球南极的科研站基本型，这些都是中国开展月球探测“嫦娥工程”的一部分。在相继完成无人月球探测和载人登月后，最终目标是建立月球基地。

真空、低重力、强辐射、大温差，还不时会有月震，这些全都是月球表面复杂的环境情况，于是，在月面建设科研站成为了极具挑战的超级工程。通过3D打印在月球造房子，目前国内已经有一个相对成熟的解决方案并成功制备出国内首个模拟月壤真空烧结打印样品，并进一步设计了名为“月壶尊”的月面基地建筑物。“月壶尊”这种蛋壳的结构形状，它能够满足月面极端的这种环境挑战，设计的两层的中空加热的结构形式，也能够减少材料消耗，使它整个使用的强度和性能得到一个很好的平衡。此外，在“月壶尊”的内部，还设计了一种展开式的气囊，这层气囊既可以抵御月震，又具有很好的保温隔热性能，可以形成更适合航天员科研与居住的空间。

由于星际运输的高昂成本，科研人员会优先用月球上本地的一些材料来进行房子的建造，这个重要的材料就是月壤，通过3D打印的方式，能够在月面开展一些结构的快速建造，也是能够实现在月面进行大规模建造的方式。

在对典型案例的学习，激发学生的学习热情和民族自豪感，进一步鼓励鼓励学生不断探索、勇于创新，激励学生争做建设祖国、服务人民的奉献者。

2.增材制造技术在生物医疗的应用

利用生物3D打印技术，我们可以制造出仿真的皮肤、骨骼、血管甚至心脏瓣膜等。通过打印出这些组织和器官，医生可以帮助患者恢复功能，改善他们的生活质量。首先，生物材料是生物3D打印技术的重要组成部分。这些生物材料可以是细胞、蛋白质、基质等，它们能够模拟人体组织的特性并支持细胞的生长和分化。通过选择合适的生物材料，科学家和医生可以实现对不同类型组织和器官的精确打印和构建。其次，打印技术是实现生物3D打印的关键。目前有多种打印技术可供选择，包括光固化打印、喷墨打印和激光烧结等。这些技术具有高精度、高控制性和高效率的特点，能够精确地将生物材料按照设计要求进行层层打印和定位。同时，这些技术还能避免材料损伤和细胞死亡等问题，确保打印出的组织和器官具有良好的生物相容性和功能。最后，组织重建和体外器官功能化是生物3D打印技术的最终目标。通过打印出特定形状和结构的组织和器官原型，科学家和医生可以利用组织工程的方法对其进行进一步的培养和发育。这包括细胞培养、生长因子刺激和生物学处理等过程，使打印出的组织和器官逐渐表现出类似人体组织和器官的功能，如具备特定的生物学活性、生理功能和药物响应等。

生物3D打印技术可以用于构建人工组织和器官、进行医学研究和药物研发。其主要的应用领域如下。

组织工程：生物3D打印可以用于构建人工组织或器官，如皮肤、软骨和骨骼等。医学研究：生物3D打印可以制造出仿真人体组织或器官的模型，用于药物研发和疾病研究。移植医学：生物3D打印可以帮助解决器官移植的问题。由于器官移植的需求远大于供应，许多患者不得不等待多年才能获得合适的器官。而生物3D打印技术可以根据患者的需要打印出定制化的器官，从而缩短等待时间并提高手术成功率，可见科技进展更好的为人类服务，培养学生努力学习专业知识，服务社会。

3.不断发展的4d打印技术

四维打印技术最初被定义为“三维打印+时间”，即在三维打印的基础上，三维构件在一定的外界环境激励下，其结构在时间维度上产生变化。四维打印技术的出现使传统材料的制造发生了革命性的变化，不仅使宏观复杂的三维立体结构的成形成为可能，同时还赋予了这种结构先进的智能性。该技术在航空航天、生物医疗、柔性机器人等领域都具有广泛的应用前景。

在软体机器人领域，软体机器人也是4D打印技术的典型应用之一。软体机器人广泛采用仿生结构设计技术，模仿自然界中的软体动物，由可承受大应变的柔软材料成形，可以在大范围内任意地改变自身形状和尺寸，具有无限多自由度和连续变形能力。4D打印软体机器人不需要复杂的驱动机构，并具有多种功能属性，包括传感、自修复和自组装等功能。如采用高弹性硅胶材料成形的仿海星软体机器人，利用压缩空气提供软体机器人运动的驱动力；利用橡胶材料成形的气动肌肉可通过气泵对肌肉充气促使其发生形变。采用光固化成形的形状记忆光敏树脂，可通过加热至材料的玻璃化温度以上，具有形状记忆效应的高分子由于弹性势能的释放能从临时形状回复至初始形状，从而实现一个抓取的动作，实现了软体机器人的雏形。

在汽车领域，智能自修复材料可以大显身手。汽车凭借智能材料，可以“记住”自身原来的形状，甚至可以在汽车发生事故后实现“自我修复”的功能，还可以改变汽车的外观和颜色。4D打印构件组成的汽车会具有可变的外形，比如可调节的天窗和扰流板，汽车可以根据气流改进其空气动力学结构，提升操纵性能，如采用TiNi基形状记忆合金成形散热器面罩活门，当发动机的温度低于形状记忆合金的响应温度时，形状记忆合金弹簧处于压缩状态，则活门关闭；当发动机温度升高至响应温度以上时，弹簧则为伸长状态，从而活门打开，冷空气可以进入发动机室内。

4D打印这种极具颠覆性的新兴制造技术在航空航天、汽车、生物医疗和软体机器人等领域具备广阔的应用前景，由此可知4D打印不只是“能看”，而且要“能用”。对4D打印的深入研究必将推动材料、机械、力学、信息等学科的进步，为智能材料、非智能材料和智能结构的进一步发展提供新的契机。在实例中培养学生拓展思维，增加维度去分析考虑问题，为国家新技术，新质生产力做贡献。

以上是增材制造技术课程的思政元素的案例研究，还需进一步细化和提升，充分挖掘蕴含在教材专业知识中的社会主义核心价值观，实现思政教育与专业教育的协同推进，激发学生投身科技进步的创新意识和拼搏动力，传承奋斗精神，树立科技报国的宏伟志向。

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