材料物理課程思政建設的探索與研究*

王軍梅，張雪嶺，安海鋒， 劉應敏

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

2016年12月，在全國高校思想政治工作會議上，習近平總書記發表的重要講話中明確提出，“要用好課堂教學這個主渠道，使各類課程與思想政治理論課同向同行，形成協同效應[1]。”

材料物理作為一門理工類專業課程，涵蓋了材料物理學基礎中的量子力學、固體物理和材料物理性能及材料測試表征方面的內容，其中的量子自由電子理論和能帶理論等理論性知識和馬克思主義哲學思想等思政元素可進行有效融合。材料的性能介紹和功能應用又和實際生產過程中的材料加工制造、經濟發展、生產管理等領域緊密聯系，這部分內容和毛澤東思想、鄧小平理論和中國特色社會主義發展等思想政治元素不可分割。具體到材料物理課程授課過程中，貫穿引入思想道德修養和法律基礎，重點培養一批遵紀守法，愛崗敬業，履行社會責任和擔當的創新型復合人才。

因此，在材料物理專業課程教學中融入思政元素，對改變傳統理工科課程在教學內容和教學模式上與思政課程之間的斷層問題具有重要的意義[2]。另一方面，推進課程思政的教學改革與創新，實現不同課程性質之間的有效統一、融合和貫通，正在成為高校工作者的根本任務。

1 材料物理課程思政的目標

(1)“立德樹人”教育

具有良好的身心素質、社會責任感、人文素養、創新精神和工程職業道德，在材料設計、制備、加工、生產、應用等工作中能夠結合客觀實際進行資源綜合利用。同時，摒棄人定勝天的錯誤理念，遵循老子提出的人與自然的和諧相處，做好生態環境保護和可持續發展及社會、道德、安全、法律、文化等因素，培養一批遵紀守法，愛崗敬業，履行社會責任和擔當的創新型復合人才。

(2)課程思政要點與專業知識點融合

運用波粒二象性、測不準原理和薛定諤方程了解微觀粒子的運動狀態和量子物理性能。在經典力學和人的意識范圍認為實物粒子不具有波動的性質，但電子的衍射實驗證明了粒子的波動性，說明一切要從實際出發，理論聯系實際，當理論不能解釋實際的現象的時候，就需要發展理論。強調實事求是的科學精神，遵守學術道德，杜絕學術不端行為，形成良好的職業道德和專業素養。通過科學家人物成長經歷的介紹，激發學生對自然學科知識的興趣。德布羅意父母早逝，但他從小就酷愛讀書，一生生活簡樸，平易近人，把畢生獻給了科學事業，在攻讀博士學位期間，認真鉆研思考科學問題，二十多歲年紀輕輕，在博士學位論文答辯過程中，面對權威的質疑大膽提出自己的觀點，首次提出波粒二象性學說，獲得了1929年諾貝爾物理學獎，這也激發了我們年輕的大學生一代，在平時的學習實驗過程中，善于思考，在科學和真理面前敢于提出大膽的猜想。習近平主席強調，各級黨委和政府要高度重視技能人才工作，大力弘揚勞模精神、勞動精神、工匠精神，激勵更多勞動者特別是青年一代走技能成才、技能報國之路，培養更多高技能人才和大國工匠，為全面建設社會主義現代化國家提供有力人才保障。這對以后的高校教師的教學和育人方面指明了方向，重視培養學生的科學精神和社會責任擔當。

(3)“思想意識”教育

以辯證唯物主義出發，通過理論與實踐的結合，能夠應用材料物理相關理論知識發現和分析材料研發和生產過程中的問題，具備產品設計、工藝優化和性能檢測等方面的能力，實事求是的提出新技術、新理論和新方法；運用矛盾的對立和統一的觀點，圍繞材料的微觀結構特征，通過研究和學習材料的本征物化性質來挖掘潛在應用價值，從而開發和制備新型的高科技功能材料。

(4)課程思政要點與專業知識點融合

量子自由電子論相對經典自由電子論有巨大的進步，但由于模型簡單，做了很多的假設和近似，不適合于多體的固體物質。量子自由電子論只能適用于理想的單個電子的運動狀態的描述，對于實際的多子體系的固體材料，需要新的理論解釋。能帶理論用準自由電子近似法處理晶體中電子運動的理論。薛定諤方程的求解按照標準的量子力學解題步驟，可得到波數和能量的函數關系曲線不連續，出現缺口的地方就是禁帶的產生原理，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場對電子的運動的影響，更接近實際固體材料中電子的運動狀態，解釋了固體材料導電性的差異以及材料的光學、熱學和發光及光吸收等物理現象。真理具有客觀性、絕對性、相對性、具體性和歷史性。量子自由電子論是在幾個假設的前提條件下提出的，受限于客觀條件的約束，當滿足假設條件的時候，即認為電子是自由的電子，理論是成立的。但具體問題具體分析，科學研究作為一種認識活動，人類對客觀事物的認識是持續向前的，隨著實驗水平的提高，需要與時俱進進一步完善科學理論。對于固體材料，電子要受到周期性勢場的約束，量子自由電子論就無法解釋材料的物化性質，需要提出新的理論解釋實際現象。理論是發展的，這就要求對待事物要用發展的眼光看待，培養學生時俱進的學習精神。

(5)“愛國情懷”教育

培養學生的綜合素質，培養創新意識、全球化意識、團隊協作能力、國際視野和跨文化交流的能力，引導學生系統地學習并與時俱進更新知識體系，培養其對高科技新材料的興趣和關注，以后能勝任在光電信息、能源催化和生物功能材料等領域的技術研發和生產管理等方面的工作，為我國科技和經濟的發展做出貢獻[3]。

(6)課程思政要點與專業知識點融合

我國在芯片及半導體行業存在的問題，激發學生愛國情懷立志投身于解決我國技術發展的難題。隨著我國先進表征設備的發展，特別是電子顯微鏡在各大科研機構和高校的普及化，也對儀器設備的維護和后期保養提出了要求，比如電子顯微鏡定期更換燈絲，電壓電流調試等。因此，對這方面的專業技術人才的要求也越來越多。過去，大多數進口的設備出現問題要經過繁瑣的手續，才能從國外請來專家維修，不僅耗費了大量的時間成本和經濟財力，也制約了我國在這方面的發展。近幾年，國家提出了大力發揚工匠精神，要注重培養技術型人才，通過這部分講解引導學生對專業技術的重視。通過努力學習和深造，積累個人能力，才能做一個有用于國家的人。國家強大了，個人才能有好的發展。培養學生的愛國主義精神及家國情懷。

2 材料物理課程思政教學實踐

思想政治教育內容與專業知識技能教育內容的有機融合。

2.1 馬列主義思想意識形態的培養

材料的物理學基礎：在發展中認識物質的結構。比如原子模型的建立，從盧瑟福到玻爾原子結構再到量子理論建立的原子結構模型，對于原子結構的認識是逐步發展的。一切從實際出發，在實踐中檢驗真理和發展真理。課程思政教學案例如下：

原子光譜是線狀光譜而不是連續光譜，側面證明了光譜的不連續，說明能量的不連續和能級的分裂。在經典力學和人的意識范圍認為實物粒子不具有波動的性質，但電子的衍射實驗證明了粒子的波動性，說明真理的絕對性和相對性是辯證統一的，辯證唯物主義去認識事物的發展。經典電子理論推導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熱和導電性與溫度、電壓的關系，但解釋不了金屬電子熱容的問題，需要利用費米狄拉克統計函數和量子自由電子模型來補充和完善經典理論的不足之處。真理具有客觀性、絕對性、相對性、具體性和歷史性。量子自由電子論是在幾個假設的前提條件下提出的，受限于客觀條件的約束，當滿足假設條件的時候，即認為電子是自由的電子，理論是成立的。但具體問題具體分析，科學研究作為一種認識活動，人類對客觀事物的認識是持續向前的，隨著實驗水平的提高，需要與時俱進進一步完善科學理論。對于固體材料，電子要受到周期性勢場的約束，新的理論和舊的理論是對立統一發展的，理論的發展是曲折的坎坷的，培養學生的辯證唯物主義思想、堅忍不拔的科學精神與責任擔當意識。

2.2 愛國主義情懷教育和大國工匠精神的培養

材料的物理性能和材料的測試分析：傳統的單純的材料的物理性能的學習，內容相對比較單一枯燥，教學過程中，引入思政元素，穿插引入匠人精神和時代楷模，進行愛國主義情懷的教育。課程思政教學案例如下：

榮獲“共和國勛章”和中國經濟新聞人物的中國雜交水稻之父的袁隆平院士，熱愛祖國，一心為民，一生致力于水稻研究。生前兩個夢，一個是禾下乘涼夢，一個是雜交水稻覆蓋全球夢。袁老在談及成功的‘秘訣’體會時，用八個字概括是‘知識、汗水、靈感、機遇’。告誡青年學生，知識就是力量，是創新的基礎；汗水是要能吃苦，任何一個科研成果都來自于深入細致的實干和苦干；靈感就是思想火花，是知識、經驗、思索和追求綜合在一起升華的產物；機遇就是要做一名“有心人”，要學會用哲學的思維看問題，透過偶然性的表面現象，找出隱藏在其背后的必然性。堅持做到這幾點，才能突破障礙，實現夢想[4]。袁隆平院士在剛剛過去的2021年5月因病逝世，舉國上下哀悼，國士千古，吾輩銘記。媒體高度評價其為一位偉大的人，也是新中國成立以來感動中國人物之一。中國之所以擁有如今的繁榮，離不開先輩們的奮斗和奉獻。通過先進人物的生平事跡介紹，激發學生的學習興趣，引導學生投身專業技術領域的研究熱情，培養學生的愛國主義情懷和民族自豪感。

2.3 習近平新時代科學發展觀的學習

光電信息材料、能源材料、生物材料等功能材料的開發和應用對實現我國社會主義現代化經濟發展戰略目標，起到重要的保障和支撐作用。課程思政教學案例如下：

(1)對于光電信息材料：研究新型光電功能材料和光電技術領域的應用，是近年來我國在技術發展中的重點領域，特別是有機光電子產業的發展為我國的經濟和社會發展帶來極大的效益。

(2)對于能源材料：我國是一個能源大國，煤炭資源豐富，隨著世界經濟的快速發展和全球人口的不斷增長，世界能源消耗大幅上升，而且隨著全球環境狀況的日益惡化和各國人民環境保護意識的不斷增強，傳統能源的工業發展模式越來越難以滿足人類社會的發展需求。

(3)對于生物材料：隨著生物技術的蓬勃發展和重大突破，生物材料已成為各國科學家進行研究和開發的熱點。不同學科的科學家通過廣泛的科研合作，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。生物材料的發展對人類的生命健康具有重要的意義[5]。

習近平總書記關于經濟發展新常態的思想指出，新時代我國經濟發展的基本特征，已由高速增長階段轉向高質量發展階段。新常態就是增長速度換擋、發展方式轉變、經濟結構優化、增長動力轉換，其中，增長速度換擋就是高增長階段已經結束，發展方式轉變、經濟結構優化、增長動力轉換可以集中概括為高質量發展。社會和經濟的高質量發展離不開生產方式的變革和經濟發展的創新。在經濟發展的同時，新形勢下，習近平總書記強調， 堅持科學發展觀，同時我們要像保護眼睛一樣保護自然和生態環境，推動形成人與自然和諧共生新格局[6]。打贏藍天保衛戰，要調整產業結構，淘汰落后產能；調整能源結構，要更多使用可再生能源。

教學過程中對比舉例我國東北老工業城市的經濟發展的衰退、新生代沿海科技創新型城市迅速崛起，引導學生學習科學發展觀的重要性。同時激發其肩負起中華民族偉大復興的歷史重任感，在學習了有關材料的物理學基礎和物理性能之后，投入到工作中，最終和實際生產結合，把科學轉化為生產力，投身于社會主義經濟的發展，成為一名合格的社會主義建設的接班人。

3 結 語

千里之行始于足下，通過在傳統理工科課程中有機融入思政元素，不僅對教師的教學環節和教學方式提出新的要求，同時也對非思政專業背景的教師的思想是一次新的洗禮和成長，進一步提高了教師的自身素質。通過新形勢下高等教育思政教育的育人實踐，在提高學生專業技能的同時，同時更好的保障了教師在教學過程中對學生思想意識、價值觀念、愛國情懷和職業素養與職業道德的引領作用。