材料物理課程思政建設(shè)的探索與研究*

王軍梅，張雪嶺，安海鋒， 劉應(yīng)敏

(1 商丘師范學(xué)院化學(xué)化工學(xué)院，河南 商丘 476000；2 商丘技師學(xué)院教學(xué)科研室，河南 商丘 476000；3 商丘師范學(xué)院電子電氣工程學(xué)院，河南 商丘 476000)

2016年12月，在全國(guó)高校思想政治工作會(huì)議上，習(xí)近平總書記發(fā)表的重要講話中明確提出，“要用好課堂教學(xué)這個(gè)主渠道，使各類課程與思想政治理論課同向同行，形成協(xié)同效應(yīng)[1]。”

材料物理作為一門理工類專業(yè)課程，涵蓋了材料物理學(xué)基礎(chǔ)中的量子力學(xué)、固體物理和材料物理性能及材料測(cè)試表征方面的內(nèi)容，其中的量子自由電子理論和能帶理論等理論性知識(shí)和馬克思主義哲學(xué)思想等思政元素可進(jìn)行有效融合。材料的性能介紹和功能應(yīng)用又和實(shí)際生產(chǎn)過(guò)程中的材料加工制造、經(jīng)濟(jì)發(fā)展、生產(chǎn)管理等領(lǐng)域緊密聯(lián)系，這部分內(nèi)容和毛澤東思想、鄧小平理論和中國(guó)特色社會(huì)主義發(fā)展等思想政治元素不可分割。具體到材料物理課程授課過(guò)程中，貫穿引入思想道德修養(yǎng)和法律基礎(chǔ)，重點(diǎn)培養(yǎng)一批遵紀(jì)守法，愛(ài)崗敬業(yè)，履行社會(huì)責(zé)任和擔(dān)當(dāng)?shù)膭?chuàng)新型復(fù)合人才。

因此，在材料物理專業(yè)課程教學(xué)中融入思政元素，對(duì)改變傳統(tǒng)理工科課程在教學(xué)內(nèi)容和教學(xué)模式上與思政課程之間的斷層問(wèn)題具有重要的意義[2]。另一方面，推進(jìn)課程思政的教學(xué)改革與創(chuàng)新，實(shí)現(xiàn)不同課程性質(zhì)之間的有效統(tǒng)一、融合和貫通，正在成為高校工作者的根本任務(wù)。

1 材料物理課程思政的目標(biāo)

(1)“立德樹人”教育

具有良好的身心素質(zhì)、社會(huì)責(zé)任感、人文素養(yǎng)、創(chuàng)新精神和工程職業(yè)道德，在材料設(shè)計(jì)、制備、加工、生產(chǎn)、應(yīng)用等工作中能夠結(jié)合客觀實(shí)際進(jìn)行資源綜合利用。同時(shí)，摒棄人定勝天的錯(cuò)誤理念，遵循老子提出的人與自然的和諧相處，做好生態(tài)環(huán)境保護(hù)和可持續(xù)發(fā)展及社會(huì)、道德、安全、法律、文化等因素，培養(yǎng)一批遵紀(jì)守法，愛(ài)崗敬業(yè)，履行社會(huì)責(zé)任和擔(dān)當(dāng)?shù)膭?chuàng)新型復(fù)合人才。

(2)課程思政要點(diǎn)與專業(yè)知識(shí)點(diǎn)融合

運(yùn)用波粒二象性、測(cè)不準(zhǔn)原理和薛定諤方程了解微觀粒子的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)和量子物理性能。在經(jīng)典力學(xué)和人的意識(shí)范圍認(rèn)為實(shí)物粒子不具有波動(dòng)的性質(zhì)，但電子的衍射實(shí)驗(yàn)證明了粒子的波動(dòng)性，說(shuō)明一切要從實(shí)際出發(fā)，理論聯(lián)系實(shí)際，當(dāng)理論不能解釋實(shí)際的現(xiàn)象的時(shí)候，就需要發(fā)展理論。強(qiáng)調(diào)實(shí)事求是的科學(xué)精神，遵守學(xué)術(shù)道德，杜絕學(xué)術(shù)不端行為，形成良好的職業(yè)道德和專業(yè)素養(yǎng)。通過(guò)科學(xué)家人物成長(zhǎng)經(jīng)歷的介紹，激發(fā)學(xué)生對(duì)自然學(xué)科知識(shí)的興趣。德布羅意父母早逝，但他從小就酷愛(ài)讀書，一生生活簡(jiǎn)樸，平易近人，把畢生獻(xiàn)給了科學(xué)事業(yè)，在攻讀博士學(xué)位期間，認(rèn)真鉆研思考科學(xué)問(wèn)題，二十多歲年紀(jì)輕輕，在博士學(xué)位論文答辯過(guò)程中，面對(duì)權(quán)威的質(zhì)疑大膽提出自己的觀點(diǎn)，首次提出波粒二象性學(xué)說(shuō)，獲得了1929年諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)，這也激發(fā)了我們年輕的大學(xué)生一代，在平時(shí)的學(xué)習(xí)實(shí)驗(yàn)過(guò)程中，善于思考，在科學(xué)和真理面前敢于提出大膽的猜想。習(xí)近平主席強(qiáng)調(diào)，各級(jí)黨委和政府要高度重視技能人才工作，大力弘揚(yáng)勞模精神、勞動(dòng)精神、工匠精神，激勵(lì)更多勞動(dòng)者特別是青年一代走技能成才、技能報(bào)國(guó)之路，培養(yǎng)更多高技能人才和大國(guó)工匠，為全面建設(shè)社會(huì)主義現(xiàn)代化國(guó)家提供有力人才保障。這對(duì)以后的高校教師的教學(xué)和育人方面指明了方向，重視培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)精神和社會(huì)責(zé)任擔(dān)當(dāng)。

(3)“思想意識(shí)”教育

以辯證唯物主義出發(fā)，通過(guò)理論與實(shí)踐的結(jié)合，能夠應(yīng)用材料物理相關(guān)理論知識(shí)發(fā)現(xiàn)和分析材料研發(fā)和生產(chǎn)過(guò)程中的問(wèn)題，具備產(chǎn)品設(shè)計(jì)、工藝優(yōu)化和性能檢測(cè)等方面的能力，實(shí)事求是的提出新技術(shù)、新理論和新方法；運(yùn)用矛盾的對(duì)立和統(tǒng)一的觀點(diǎn)，圍繞材料的微觀結(jié)構(gòu)特征，通過(guò)研究和學(xué)習(xí)材料的本征物化性質(zhì)來(lái)挖掘潛在應(yīng)用價(jià)值，從而開發(fā)和制備新型的高科技功能材料。

(4)課程思政要點(diǎn)與專業(yè)知識(shí)點(diǎn)融合

量子自由電子論相對(duì)經(jīng)典自由電子論有巨大的進(jìn)步，但由于模型簡(jiǎn)單，做了很多的假設(shè)和近似，不適合于多體的固體物質(zhì)。量子自由電子論只能適用于理想的單個(gè)電子的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的描述，對(duì)于實(shí)際的多子體系的固體材料，需要新的理論解釋。能帶理論用準(zhǔn)自由電子近似法處理晶體中電子運(yùn)動(dòng)的理論。薛定諤方程的求解按照標(biāo)準(zhǔn)的量子力學(xué)解題步驟，可得到波數(shù)和能量的函數(shù)關(guān)系曲線不連續(xù)，出現(xiàn)缺口的地方就是禁帶的產(chǎn)生原理，有一系列解的地方解釋了電子能帶的形成。能帶理論考慮了晶體周期性勢(shì)場(chǎng)對(duì)電子的運(yùn)動(dòng)的影響，更接近實(shí)際固體材料中電子的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，解釋了固體材料導(dǎo)電性的差異以及材料的光學(xué)、熱學(xué)和發(fā)光及光吸收等物理現(xiàn)象。真理具有客觀性、絕對(duì)性、相對(duì)性、具體性和歷史性。量子自由電子論是在幾個(gè)假設(shè)的前提條件下提出的，受限于客觀條件的約束，當(dāng)滿足假設(shè)條件的時(shí)候，即認(rèn)為電子是自由的電子，理論是成立的。但具體問(wèn)題具體分析，科學(xué)研究作為一種認(rèn)識(shí)活動(dòng)，人類對(duì)客觀事物的認(rèn)識(shí)是持續(xù)向前的，隨著實(shí)驗(yàn)水平的提高，需要與時(shí)俱進(jìn)進(jìn)一步完善科學(xué)理論。對(duì)于固體材料，電子要受到周期性勢(shì)場(chǎng)的約束，量子自由電子論就無(wú)法解釋材料的物化性質(zhì)，需要提出新的理論解釋實(shí)際現(xiàn)象。理論是發(fā)展的，這就要求對(duì)待事物要用發(fā)展的眼光看待，培養(yǎng)學(xué)生時(shí)俱進(jìn)的學(xué)習(xí)精神。

(5)“愛(ài)國(guó)情懷”教育

培養(yǎng)學(xué)生的綜合素質(zhì)，培養(yǎng)創(chuàng)新意識(shí)、全球化意識(shí)、團(tuán)隊(duì)協(xié)作能力、國(guó)際視野和跨文化交流的能力，引導(dǎo)學(xué)生系統(tǒng)地學(xué)習(xí)并與時(shí)俱進(jìn)更新知識(shí)體系，培養(yǎng)其對(duì)高科技新材料的興趣和關(guān)注，以后能勝任在光電信息、能源催化和生物功能材料等領(lǐng)域的技術(shù)研發(fā)和生產(chǎn)管理等方面的工作，為我國(guó)科技和經(jīng)濟(jì)的發(fā)展做出貢獻(xiàn)[3]。

(6)課程思政要點(diǎn)與專業(yè)知識(shí)點(diǎn)融合

我國(guó)在芯片及半導(dǎo)體行業(yè)存在的問(wèn)題，激發(fā)學(xué)生愛(ài)國(guó)情懷立志投身于解決我國(guó)技術(shù)發(fā)展的難題。隨著我國(guó)先進(jìn)表征設(shè)備的發(fā)展，特別是電子顯微鏡在各大科研機(jī)構(gòu)和高校的普及化，也對(duì)儀器設(shè)備的維護(hù)和后期保養(yǎng)提出了要求，比如電子顯微鏡定期更換燈絲，電壓電流調(diào)試等。因此，對(duì)這方面的專業(yè)技術(shù)人才的要求也越來(lái)越多。過(guò)去，大多數(shù)進(jìn)口的設(shè)備出現(xiàn)問(wèn)題要經(jīng)過(guò)繁瑣的手續(xù)，才能從國(guó)外請(qǐng)來(lái)專家維修，不僅耗費(fèi)了大量的時(shí)間成本和經(jīng)濟(jì)財(cái)力，也制約了我國(guó)在這方面的發(fā)展。近幾年，國(guó)家提出了大力發(fā)揚(yáng)工匠精神，要注重培養(yǎng)技術(shù)型人才，通過(guò)這部分講解引導(dǎo)學(xué)生對(duì)專業(yè)技術(shù)的重視。通過(guò)努力學(xué)習(xí)和深造，積累個(gè)人能力，才能做一個(gè)有用于國(guó)家的人。國(guó)家強(qiáng)大了，個(gè)人才能有好的發(fā)展。培養(yǎng)學(xué)生的愛(ài)國(guó)主義精神及家國(guó)情懷。

2 材料物理課程思政教學(xué)實(shí)踐

思想政治教育內(nèi)容與專業(yè)知識(shí)技能教育內(nèi)容的有機(jī)融合。

2.1 馬列主義思想意識(shí)形態(tài)的培養(yǎng)

材料的物理學(xué)基礎(chǔ)：在發(fā)展中認(rèn)識(shí)物質(zhì)的結(jié)構(gòu)。比如原子模型的建立，從盧瑟福到玻爾原子結(jié)構(gòu)再到量子理論建立的原子結(jié)構(gòu)模型，對(duì)于原子結(jié)構(gòu)的認(rèn)識(shí)是逐步發(fā)展的。一切從實(shí)際出發(fā)，在實(shí)踐中檢驗(yàn)真理和發(fā)展真理。課程思政教學(xué)案例如下：

原子光譜是線狀光譜而不是連續(xù)光譜，側(cè)面證明了光譜的不連續(xù)，說(shuō)明能量的不連續(xù)和能級(jí)的分裂。在經(jīng)典力學(xué)和人的意識(shí)范圍認(rèn)為實(shí)物粒子不具有波動(dòng)的性質(zhì)，但電子的衍射實(shí)驗(yàn)證明了粒子的波動(dòng)性，說(shuō)明真理的絕對(duì)性和相對(duì)性是辯證統(tǒng)一的，辯證唯物主義去認(rèn)識(shí)事物的發(fā)展。經(jīng)典電子理論推導(dǎo)出的歐姆定律和焦耳楞次定律，可很好的解釋金屬材料的導(dǎo)熱和導(dǎo)電性與溫度、電壓的關(guān)系，但解釋不了金屬電子熱容的問(wèn)題，需要利用費(fèi)米狄拉克統(tǒng)計(jì)函數(shù)和量子自由電子模型來(lái)補(bǔ)充和完善經(jīng)典理論的不足之處。真理具有客觀性、絕對(duì)性、相對(duì)性、具體性和歷史性。量子自由電子論是在幾個(gè)假設(shè)的前提條件下提出的，受限于客觀條件的約束，當(dāng)滿足假設(shè)條件的時(shí)候，即認(rèn)為電子是自由的電子，理論是成立的。但具體問(wèn)題具體分析，科學(xué)研究作為一種認(rèn)識(shí)活動(dòng)，人類對(duì)客觀事物的認(rèn)識(shí)是持續(xù)向前的，隨著實(shí)驗(yàn)水平的提高，需要與時(shí)俱進(jìn)進(jìn)一步完善科學(xué)理論。對(duì)于固體材料，電子要受到周期性勢(shì)場(chǎng)的約束，新的理論和舊的理論是對(duì)立統(tǒng)一發(fā)展的，理論的發(fā)展是曲折的坎坷的，培養(yǎng)學(xué)生的辯證唯物主義思想、堅(jiān)忍不拔的科學(xué)精神與責(zé)任擔(dān)當(dāng)意識(shí)。

2.2 愛(ài)國(guó)主義情懷教育和大國(guó)工匠精神的培養(yǎng)

材料的物理性能和材料的測(cè)試分析：傳統(tǒng)的單純的材料的物理性能的學(xué)習(xí)，內(nèi)容相對(duì)比較單一枯燥，教學(xué)過(guò)程中，引入思政元素，穿插引入匠人精神和時(shí)代楷模，進(jìn)行愛(ài)國(guó)主義情懷的教育。課程思政教學(xué)案例如下：

榮獲“共和國(guó)勛章”和中國(guó)經(jīng)濟(jì)新聞人物的中國(guó)雜交水稻之父的袁隆平院士，熱愛(ài)祖國(guó)，一心為民，一生致力于水稻研究。生前兩個(gè)夢(mèng)，一個(gè)是禾下乘涼夢(mèng)，一個(gè)是雜交水稻覆蓋全球夢(mèng)。袁老在談及成功的‘秘訣’體會(huì)時(shí)，用八個(gè)字概括是‘知識(shí)、汗水、靈感、機(jī)遇’。告誡青年學(xué)生，知識(shí)就是力量，是創(chuàng)新的基礎(chǔ)；汗水是要能吃苦，任何一個(gè)科研成果都來(lái)自于深入細(xì)致的實(shí)干和苦干；靈感就是思想火花，是知識(shí)、經(jīng)驗(yàn)、思索和追求綜合在一起升華的產(chǎn)物；機(jī)遇就是要做一名“有心人”，要學(xué)會(huì)用哲學(xué)的思維看問(wèn)題，透過(guò)偶然性的表面現(xiàn)象，找出隱藏在其背后的必然性。堅(jiān)持做到這幾點(diǎn)，才能突破障礙，實(shí)現(xiàn)夢(mèng)想[4]。袁隆平院士在剛剛過(guò)去的2021年5月因病逝世，舉國(guó)上下哀悼，國(guó)士千古，吾輩銘記。媒體高度評(píng)價(jià)其為一位偉大的人，也是新中國(guó)成立以來(lái)感動(dòng)中國(guó)人物之一。中國(guó)之所以擁有如今的繁榮，離不開先輩們的奮斗和奉獻(xiàn)。通過(guò)先進(jìn)人物的生平事跡介紹，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，引導(dǎo)學(xué)生投身專業(yè)技術(shù)領(lǐng)域的研究熱情，培養(yǎng)學(xué)生的愛(ài)國(guó)主義情懷和民族自豪感。

2.3 習(xí)近平新時(shí)代科學(xué)發(fā)展觀的學(xué)習(xí)

光電信息材料、能源材料、生物材料等功能材料的開發(fā)和應(yīng)用對(duì)實(shí)現(xiàn)我國(guó)社會(huì)主義現(xiàn)代化經(jīng)濟(jì)發(fā)展戰(zhàn)略目標(biāo)，起到重要的保障和支撐作用。課程思政教學(xué)案例如下：

(1)對(duì)于光電信息材料：研究新型光電功能材料和光電技術(shù)領(lǐng)域的應(yīng)用，是近年來(lái)我國(guó)在技術(shù)發(fā)展中的重點(diǎn)領(lǐng)域，特別是有機(jī)光電子產(chǎn)業(yè)的發(fā)展為我國(guó)的經(jīng)濟(jì)和社會(huì)發(fā)展帶來(lái)極大的效益。

(2)對(duì)于能源材料：我國(guó)是一個(gè)能源大國(guó)，煤炭資源豐富，隨著世界經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展和全球人口的不斷增長(zhǎng)，世界能源消耗大幅上升，而且隨著全球環(huán)境狀況的日益惡化和各國(guó)人民環(huán)境保護(hù)意識(shí)的不斷增強(qiáng)，傳統(tǒng)能源的工業(yè)發(fā)展模式越來(lái)越難以滿足人類社會(huì)的發(fā)展需求。

(3)對(duì)于生物材料：隨著生物技術(shù)的蓬勃發(fā)展和重大突破，生物材料已成為各國(guó)科學(xué)家進(jìn)行研究和開發(fā)的熱點(diǎn)。不同學(xué)科的科學(xué)家通過(guò)廣泛的科研合作，使制造具有完全生物功能的人工器官展示出美好的前景，生物材料比如種植牙齒、人工血管、人工心臟和人工骨骼等與人類的日常生活息息相。生物材料的發(fā)展對(duì)人類的生命健康具有重要的意義[5]。

習(xí)近平總書記關(guān)于經(jīng)濟(jì)發(fā)展新常態(tài)的思想指出，新時(shí)代我國(guó)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的基本特征，已由高速增長(zhǎng)階段轉(zhuǎn)向高質(zhì)量發(fā)展階段。新常態(tài)就是增長(zhǎng)速度換擋、發(fā)展方式轉(zhuǎn)變、經(jīng)濟(jì)結(jié)構(gòu)優(yōu)化、增長(zhǎng)動(dòng)力轉(zhuǎn)換，其中，增長(zhǎng)速度換擋就是高增長(zhǎng)階段已經(jīng)結(jié)束，發(fā)展方式轉(zhuǎn)變、經(jīng)濟(jì)結(jié)構(gòu)優(yōu)化、增長(zhǎng)動(dòng)力轉(zhuǎn)換可以集中概括為高質(zhì)量發(fā)展。社會(huì)和經(jīng)濟(jì)的高質(zhì)量發(fā)展離不開生產(chǎn)方式的變革和經(jīng)濟(jì)發(fā)展的創(chuàng)新。在經(jīng)濟(jì)發(fā)展的同時(shí)，新形勢(shì)下，習(xí)近平總書記強(qiáng)調(diào)， 堅(jiān)持科學(xué)發(fā)展觀，同時(shí)我們要像保護(hù)眼睛一樣保護(hù)自然和生態(tài)環(huán)境，推動(dòng)形成人與自然和諧共生新格局[6]。打贏藍(lán)天保衛(wèi)戰(zhàn)，要調(diào)整產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)，淘汰落后產(chǎn)能；調(diào)整能源結(jié)構(gòu)，要更多使用可再生能源。

教學(xué)過(guò)程中對(duì)比舉例我國(guó)東北老工業(yè)城市的經(jīng)濟(jì)發(fā)展的衰退、新生代沿海科技創(chuàng)新型城市迅速崛起，引導(dǎo)學(xué)生學(xué)習(xí)科學(xué)發(fā)展觀的重要性。同時(shí)激發(fā)其肩負(fù)起中華民族偉大復(fù)興的歷史重任感，在學(xué)習(xí)了有關(guān)材料的物理學(xué)基礎(chǔ)和物理性能之后，投入到工作中，最終和實(shí)際生產(chǎn)結(jié)合，把科學(xué)轉(zhuǎn)化為生產(chǎn)力，投身于社會(huì)主義經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，成為一名合格的社會(huì)主義建設(shè)的接班人。

3 結(jié) 語(yǔ)

千里之行始于足下，通過(guò)在傳統(tǒng)理工科課程中有機(jī)融入思政元素，不僅對(duì)教師的教學(xué)環(huán)節(jié)和教學(xué)方式提出新的要求，同時(shí)也對(duì)非思政專業(yè)背景的教師的思想是一次新的洗禮和成長(zhǎng)，進(jìn)一步提高了教師的自身素質(zhì)。通過(guò)新形勢(shì)下高等教育思政教育的育人實(shí)踐，在提高學(xué)生專業(yè)技能的同時(shí)，同時(shí)更好的保障了教師在教學(xué)過(guò)程中對(duì)學(xué)生思想意識(shí)、價(jià)值觀念、愛(ài)國(guó)情懷和職業(yè)素養(yǎng)與職業(yè)道德的引領(lǐng)作用。