淺談固體物理學課程思政建設
——以導體、絕緣體和半導體的能帶論為例

宋春燕，廖輝，唐光輝，楊寧選，王銳

（石河子大學 理學院低維材料物性及器件物理實驗室，新疆 石河子）

一 實踐背景

教高[2018]2號文件指出專業是人才培養的基本單元，是建設高水平本科教育，培養一流人才的“四梁八柱”。教高[2019]8號文件指出課程是人才培養的核心要素，課程質量直接決定人才培養質量。教育部辦公廳在教高[2021]11號文件[1]，在開展課程思政示范項目建設工作通知中，提出指導思想和建設目標如下：（1）指導思想。堅持立德樹人，發揮教師隊伍“主力軍”、課程建設“主陣地”、課堂教學“主渠道”作用，強化示范引領，強化資源共享，全面推進課程思政高質量建設，將思政工作體系貫通人才培養體系全過程，構建全員全程全方位育人大格局。（2）建設目標。全面推進不同類型學校的課程思政建設理論研究和教學實踐，探索創新課程思政建設方法路徑，構建全面覆蓋、類型豐富、層次遞進、相互支撐的課程思政體系，加快形成“校校有精品、門門有思政、課課有特色、人人重育人”的良好局面。

為了落實教育部開展課程思政示范項目建設工作，體現高校對于大學生社會主義核心價值觀的引領作用，全國高校逐步開展了課程思政項目的建設。其中石河子大學2020年立項校級課程思政建設項目30項，2021年立項200項。理學院響應學校號召，多項專業課程參與建設，其中《固體物理學》作為一門必修課加入了課程思政建設的行列。

隨著科技的進步和時代的發展，人們的生活、學習方式比傳統發生了很大變化，對于剛入高校的大學生來說，有以下特征：獨立生活，失去升學目標，遠離家長；游戲、網購等自由活動增加；學習方式增多，微視頻、慕課等。對于老師來說，講課模式比較傳統，沒有太大改變；教學環境、和學生相處關系產生了變化；工作事務變廣，深度時間變少。整體來說，學習資源豐富，學生思想易被網絡等無形的力量影響，學生的成長教育將持續影響學生的未來及他們的下一代。要想往正常的思想方向邁進，一方面需要學生自己高度自律，另一方面需要大學授課老師思想教育的引導。在此背景下，固體物理學專業課的教學目標相對傳統目標發生了很大變化。目前，固體物理學正在進行課程思政的建設，教學目標主要體現在：（1）價值目標。通過學習，促使學生樹立正確的社會主義核心價值觀，實現民族復興的理想和責任；（2）知識目標。通過學習，使學生掌握滿帶不導電原因，理解導體、絕緣體和半導體的能帶，了解近滿帶和空穴；（3）能力目標。通過學習，能夠提高學生的“創新”素質，養成和學會思考問題、解決問題的習慣。下面從固體物理學課程思政建設思路出發，使用固體物理學中導體、絕緣體和半導體的能帶論小節案例，進行說明固體物理學在課程思政及OBE[2]教育教學改革中的主要做法。

二 主要做法

（一）固體物理學課程思政建設思路

對于固體物理學思政課程建設來說，主要使用課程思政與成果導向教育結合的教學設計與實施進行開展。如圖1所示。整體課程中引入思政教育實現綜合素質提高，使用問題導向教學實現過程訓練，科研問題提出實現科研創新，走向講臺實踐實現能力提升，使用科研論文設計實現系統實踐，然后根據結果進行課程評價，最后根據評價結果持續改進。

圖1 課程思政與成果導向教育結合的教學設計與實施

（二）以導體、絕緣體和半導體的能帶論教學內容為例

（1）課堂設計思路

將班級分為20個小組，通常3人一小組，鍛煉協作能力，加強團隊合作的能力。在教學中每個小組提前準備走上講臺，編寫及講解例題，提交科研論文等。

（a）在授課全過程中，引入思政教育內容，提升綜合素質；

（b）問題導向教學。提出以下問題：絕緣體可以導電嗎，為什么；半導體怎么向金屬轉變。通過問題導向教學加強思辨能力，進行過程性訓練；

（c）小組學生走上講臺。講解導體、絕緣體和半導體的能帶理論課程，鍛煉講課能力，幫助掌握學習內容，提升實踐及掌握知識的能力；

（d）小組學生提出科研問題。準備編制一道例題，走上講臺分享，鍛煉找問題，思考問題的能力，提升科研創新的能力；

（e）小組學生設計科研論文。交出總結性內容，提升系統實踐的能力；

（f）在課程評價環節。除了出勤、期末考試外，課堂表現占很大一部分，分為同學評價和教師評價。同學評價根據小組走上講臺講課表現，編制例題課堂表現；教師評價根據在雨課堂過程性考核環節回答問題的表現，學生團隊協作表現及科研論文評價；

（g）根據評價及學生課程教學反饋與感悟調查問卷結果，做出固體物理學課程思政及OBE理念結合的總結，找到持續改進的方案。

（2）課程思政教育內容具體展現

晶體中的電子能帶講解孤立原子能級和能帶，能帶被占據情況的幾個概念過程中，融入兵團精神，學習做人做學問之道。在滿帶不導電講解滿帶電子不導電原因，不滿帶電子可以導電內容中，融入活力及非活力，學習兵團精神[3]中熱愛祖國突顯活力的精神。在導體、絕緣體和半導體的能帶模型講解加電場情形，不加電場情形過程中，融入臺階越高，越不易超越，若加適當外力可以超越，學習兵團精神中艱苦奮斗精神。在近滿帶和空穴的概念中融入角色替換，為國家、兵團做的貢獻不同，發揮兵團精神中開拓進取。最后在總結中突出能帶的重要性，引入前沿，擴展到學生的成長成才需要，發揮兵團精神無私奉獻做社會的公仆，將個人夢想與國家、兵團發展連接起來。如表1所示。

表1 教學方法及教學活動設計

（3）板書內容及探索內容

板書內容：導體、絕緣體和半導體的能帶模型

（a）兵團精神：熱愛祖國、無私奉獻、艱苦創業、開拓進取；

（c）導體、絕緣體和半導體的能帶；近滿帶和空穴。階梯式遞進；不同禁帶，不同力量；

（d）中國芯片，為國家發展獻力；

課外推薦資源：查詢關于芯片工藝研發文獻；查看劉恩科《半導體物理》中半導體摻雜部分。探索問題：小組討論及匯報。

（a）你想當金屬、絕緣體還是半導體呢；

（b）你對芯片的了解，目前想為此做些什么；

（c）你將來為國家獻力方面有何打算。

三 經驗啟示

根據課程思政建設與成果導向教育相結合，在固體物理學課程思政教學中，將專業教育與兵團精神有機結合起來，已經發揮了一定積極作用，在課程思政建設過程中有以下啟示：（1）把握住教學重點，通過專業教育+兵團精神，提升學生的專業素養，培養學生的社會主義核心價值觀；（2）將板書、PPT、雨課堂和視頻等多媒體結合，進一步拓展與提高，將該領域的前沿熱點、思政元素及專業教學內容緊密聯系起來；（3）指導學生對感興趣的問題進行文獻查閱，深入思考，加深對固體物理的理解并培養科研興趣，啟發歸納并重；（4）將思政作為一條主線，貫穿其中，注重把專業內容與學生的成長成才需要結合起來。然在思政課程建設中仍需要深入和靈活處理，比如思政元素與專業知識的潤物細無聲融合，與成果導向的有機結合，任重而道遠。