《薄膜科學與技術》“課程思政”教學探索

江鳳仙 ，許小紅

（1.山西師范大學化學與材料科學學院，山西 太原 030006；2.山西師范大學材料科學研究院，山西 太原 030006）

2016年習近平總書記在全國高校思想政治工作會議上指出，“要把思想政治工作貫穿教育教學全過程，努力開創我國高等教育事業發展新局面”。中共中央辦公廳、國務院辦公廳和教育部先后于2019年和2020年印發了相關文件，要求全面推進高校課程思政建設，為實現“立德樹人”和全方位育人提出了指導意見和實施方案[1-2]。研究生教育是我國高等教育的重要組成部分，也是我國教育體系中的最高層次。當前，我國研究生數量逐年增長，已成為高校學生群體的重要組成部分，因此研究生思想政治教育已成為高校思想政治教育至關重要的一部分。

在材料科學的發展中，薄膜材料的發展備受人們的關注，薄膜技術更是實現器件輕薄短小化和系統微型化最有效的技術手段[3-4]。《薄膜科學與技術》課程是我校材料專業研究生的一門專業基礎課程。通過學習使本專業的研究生掌握薄膜材料與技術的基礎知識和原理，掌握薄膜材料相關制備技術及其工藝，同時了解相關領域的研究進展和最新科研成果，為學生畢業后從事相關工作打基礎。也正因為如此，在《薄膜科學與技術》課程中開展課程思政建設，能夠引導學生樹立遠大的理想，培養學生精益求精的大國工匠精神，激發學生科技報國的家國情懷，以及培養他們的社會責任感和社會使命感。

1 《薄膜科學與技術》課程思政目標

研究生經過大學四年的學習，思想已經成熟獨立，如何通過課堂教學，一方面向學生傳授《薄膜科學與技術》課程基本的原理、制備方法、生長理論和實驗技能等，另一方面將思政元素融入課堂，是課程思政教學中的重點。為了深入貫徹落實全國教育大會和全國高校思想政治工作會議精神，發揮每門課程的育人作用[5]，我們以《薄膜科學與技術》課程為例，一方面向學生講授《薄膜科學與技術》課程基本的原理、制備方法、生長理論和實驗技能等，另一方面從提高教師思政素養，設計思政育人元素、豐富課堂教學組織形式等方面開展課程思政的教學與探索，將思政元素很好地地融入教學中，把“立德樹人”落到實處，培養出讓黨和人民滿意的德才兼備的專業人才。

2 《薄膜科學與技術》課程思政探索

2.1 提高任課教師的思想政治素養

任課教師不僅是實施“課程思政”的主體，同時也是進行課堂教學的第一責任人。因此，教師必須具有良好的師德師風。任課教師在提高專業知識的同時，不僅要學習黨的先進理論知識，不斷提升自身的思想政治素養，還要通過多種渠道和形式學習課程思政教學，例如，任課教師定期參加教育部和高校在線上和線下舉辦的“高校課程思政教學案例”等專題培訓會議，提高對課程思政的理解和認識，將社會主義核心價值觀、科技報國的家園情懷和使命以及精益求精的工匠精神等融入《薄膜科學與技術》課程教學中，引導學生在以后的學習和工作中樹立正確的世界觀、價值觀和人生觀。

2.2 深入挖掘思政育人元素融入課堂教學

《薄膜科學與技術》涉及薄膜材料的制備方法、制備技術、表征技術以及薄膜材料的應用等，是一門與實際緊密聯系、動手操作性較強的專業課程。在有限的課時里，深入挖掘思政元素，將其有機地融入課堂教學中，是思政育人的關鍵。教師在知識的講授過程中可從不同角度“潤物細無聲”地融入思政元素。例如，在講授薄膜材料和技術在我們日常生活中的應用時，通過介紹國產華為手機的有機發光二極管顯示屏，激發學生的愛國主義情懷、民族自豪感和自信心。在講授半導體薄膜材料及其制備技術時，以中美貿易摩擦，中興和華為芯片遭封鎖事件為例，激發學生的民族危機感和使命感，鼓勵他們在人生的黃金時期刻苦學習，為實現中華民族的偉大復興貢獻自己的力量。與此同時，任課教師向學生講述為我國半導體研究事業撐起一片天的“中國半導體之母”謝希德院士的故事。謝希德院士于20世紀50年代懷著“我愛中國”的愛國情懷沖破重重阻力學成歸國，投身我國半導體物理學的研究中。之后在謝希德院士和黃昆院士等人的共同努力下，出版了經典教材《半導體物理學》，成功制備了我國第一塊單晶Si、第一塊半導體材料和第一支晶體管。與此同時，謝希德院士和黃昆院士為我國的半導體事業培養了許許多多優秀的人才，他們傳承了兩位院士優良的品德，多年來奮斗在我國的半導體事業。謝希德院士等老一輩科學家胸懷祖國的事例不僅對于培養學生的愛國熱情有著非常重要的作用，還可以激勵青年學生畢業后積極投入到國家的科研事業工作中，培養他們立志為祖國獻身的遠大理想。

2.3 構建“以學生為中心”的多元化思政課堂

課堂教學是開展課程思政的主要途徑，在教師授課過程中采取多元化及多樣化的教學手段和方法巧妙地將思政元素融入課堂教學中顯得非常重要。隨著現代教育技術的發展，教師可以借助多媒體和互聯網等手段，精心組織課堂，形象生動地將思政元素滲透到課堂。與此同時，課堂教學的主體是學生，任課教師只有通過合適的教學方法讓學生主動參與到課堂教學中。教師自主設計一個小課題，讓每個學生都積極參與到課題中，進而在課題的實施過程中體現課程思政。例如，教師設計一個“采用脈沖激光沉積技術制備立方結構HfO2薄膜”的課題。學生拿到課題，需要在高真空下用激光熔蝕HfO2靶材制備高質量HfO2薄膜，需要用到所學的真空獲得和真空測量的基礎知識和原理，需要用到薄膜物理氣相沉積技術中的脈沖激光沉積技術。根據《薄膜科學與技術》真空獲得的基礎知識，單獨使用前級泵只能將真空室抽到約為10-1Pa的真空狀態，分子泵和油擴散泵等二級泵不能單獨使用，只能和前級泵串聯方可使用，從低真空抽到更低的真空；如果將真空室從105Pa抽到10-4Pa，必須將前級泵和二級泵串聯起來使用。HfO2薄膜制備好之后，學生需對HfO2薄膜進行測試。完成以上課題需要學生之間相互配合，團結合作，發揮每個人的特長：分管脈沖激光沉積設備的學生負責制備HfO2薄膜，分管結構和形貌測試設備的學生負責測試。這正如前級泵和二級泵各自有各自的抽氣范圍，只有將二者結合起來使用才能將真空室的氣體壓強從大氣狀態抽到高真空狀態。通過以上案例，每個學生不僅能發揮自己的優勢，同時也能發現其他同學的優點，進而也能深刻體會到團隊協作的重要性，培養他們團結、有愛、互助的優良品質，培養他們與他人積極合作的意識、團隊精神以及大局意識。在《薄膜科學與技術》課程思政建設中，教師也可以根據近年來薄膜材料和薄膜技術領域的前沿熱點問題進行歸納總結，引導學生進行分工協作查閱相關資料、書籍和文獻并進一步討論，小組成員也可以利用新媒介，充分發揮公眾號、QQ群以及微信群等的作用，進行分組討論與交流。這一過程可以讓學生在合作學習中提高對《薄膜科學與技術》的學習主動性和自信心，還可以培養學生自主探究科學問題的能力、團結互助的意識以及團結協作的精神。

2.4 將最新科研成果融入課堂，培養研究生的創新意識和創新能力

培養具有一定創新意識和創新能力的專業人才也是《薄膜科學與技術》課程思政建設的重點。隨著薄膜材料與薄膜技術的飛速發展，許多創新性的成果大量涌現，任課教師應時刻將科學研究的最新成果和動態融入課堂教學中，這樣才能緊跟科學研究的步伐。例如，在講授薄膜材料的應用時，可以介紹我們課題組的最新科研成果。透明導電氧化物薄膜因其在可見光區具有很高的透光性和良好的導電性，因而廣泛應用于平面顯示器、太陽能電池以及光學和光電等器件。傳統的透明導電氧化物薄膜如Sn摻雜In2O3（ITO）和Ga摻雜ZnO（GZO）薄膜的導電性主要來源于主族元素Sn和Ga提供的s電子。眾所周知，3d過渡金屬的d電子具有局域磁矩，如果能在基于d電子的透明導電氧化物薄膜中獲得室溫鐵磁性，就可以將其應用在多功能器件中。基于這一問題，我們課題組采用適合氧化物薄膜生長的脈沖激光沉積技術在Al2O3(0001)襯底上沉積了不同濃度的V摻雜ZnO薄膜[6]。結構測量表明，薄膜為均相六角纖鋅礦結構，V在ZnO中的溶解度可達6%，V取代了ZnO晶格中Zn的位置，主要以4價態的V離子存在。薄膜在可見光區有透光性高達85%，與純ZnO薄膜相比，V摻雜后薄膜的載流子濃度增大了約2個數量級，表現出良好的導電性，薄膜還表現出明顯的室溫鐵磁性。理論計算和實驗結果都證明V的d電子對薄膜的導電性起著重要作用，這一結果將為ZnO薄膜在多功能器件中的應用奠定一定基礎。例如，任課教師在介紹薄膜物理氣相沉積（PVD）技術的時候，可以介紹我們課題組采用PVD中的脈沖激光沉積技術制備的Ga0.6Fe1.4O3多鐵薄膜磁電耦合效應的最新研究成果。多鐵材料是一種同時具有鐵電性、鐵磁性以及鐵彈性等性質的材料，這一材料在其多種性質之間存在耦合作用。人們可以利用其鐵磁性與鐵電性之間的磁電耦合效應，通過電場翻轉磁化，或者磁場翻轉電極化，可以設計出全新的多功能器件[7]。GaFeO3是一種具有類鈣鈦礦結構的化合物，是一種良好的多鐵材料，同時具有亞鐵磁性質和壓電性質，其居里溫度約為200 K，可以通過改變化合物中Fe的濃度來改變Ga2-xFexO3的居里溫度的高低，其中，當x=1.4時，即Ga0.6Fe1.4O3的居里溫度高于室溫，約為380 K左右。最近，我們課題組使用脈沖激光沉積技術在Nb摻雜的SrTiO3(111)基片上成功制備了沿著(00)方向外延生長的正交晶系結構的Ga0.6Fe1.4O3薄膜，且薄膜具有明顯的室溫亞鐵磁和鐵電性，利用Ga0.6Fe1.4O3本征具有的磁電耦合效應，首次實現了對其鐵磁疇的磁化取向進行可逆和非易失的調控[8]。通過將科研成果融入課堂，不僅能培養學生實事求是、探索未知的科學研究精神，還可以明顯增強學生對科學研究的興趣，培養學生的科學創新思維以及創新能力，進而增強學生的社會責任感和使命感。

3 結語

在《薄膜科學與技術》課程中融入思政元素的教學探索具有一定的現實意義。授課教師團隊從提高任課教師的思想政治素養、深入挖掘思政育人元素、構建“以學生為中心”的多元化思政課堂和將最新科研成果融入課堂四個方面，將思政元素“潤物細無聲”地融入課堂教學中，培養學生正確的世界觀、人生觀和價值觀，以及民族自豪感和愛國主義情懷。