研究生专业课程中实施“课程思政”的探索

2021-01-04李晓光翟薇

科教导刊 2021年14期

李晓光翟薇

摘要研究生是我国未来事业的引领者，其政治素养、专业素养、人文素养应相辅相成，这也是新时期人才培养的基本导向。“课程思政”理应在研究生培养中发挥重要作用，然而这方面的探索还在起步阶段。本文基于“晶体物理学”的教学经验，首先针对研究生专业课教学中以学生为主的特点，探讨了将思政元素融入课堂教学的基本理念；然后以大量素材为基础，讨论了课程思政的实施策略。实践证明，在教学过程中恰当地引入思政元素可以得到研究生的普遍欢迎，是提高研究生培养质量的有效手段。

关键词研究生专业课课程思政晶体物理学

中图分类号：G643文献标识码：ADOI：10.16400/j.cnki.kjdk.2021.14.016

Exploration on the Implementation of "Curriculum Ideological and Political Education" in Postgraduate Professional Courses

——Take Crystal Physics as an example

LI Xiaoguang， ZHAI Wei

（SchoolofPhysicalSceicnceandTechnology，NorthwesternPolytechnicalUniversity，Xi’an，Shaanxi710129）

AbstractGraduate students are the leaders of China’s future career， and their political literacy， professional literacy and humanistic literacy should complement each other， which is also the basic orientation of talent training in the new era. "Curriculum Ideology and politics" should play an important role in graduate training， but the exploration in this aspect is still in the initial stage， First of all， according to the student-centered characteristics of graduate professional course teaching， this paper discusses the basic idea of Integrating Ideological and political elements into classroom teaching； Then， based on a large number of materials， this paper discusses the implementation strategies of Ideological and political education. Practice has proved that the appropriate introduction of Ideological and political elements in the teaching process can be widely welcomed by graduate students， and it is an effective means to improve the quality of graduate education.

Keywordsprofessional courses for postgraduates； Curriculum Ideology and politics； Crystal Physics

为谁培养人，培养什么样的人，怎样培养人，是教育工作的根本问题。研究生教育是最高学历教育，在很大程度上决定了我国高层次人才的底色和质量。因此，站在研究生教育的角度对这三个问题进行潜心探讨和努力践行具有重要意义。2020年7月，全国研究生教育大会指出，必须加强对研究生的思想政治教育，必须培养德智体美劳全面发展的社会主义建设者和接班人，必须培养德才兼备的高水平人才。自此，研究生教育的方向和任务已非常清晰。在执行层面，如何做到为党育人，为国育才，培养德才兼备全面发展的研究生，也就是“怎样培养人”，是当下各方力量需要共同探索的问题。对于站在育人第一线的教师而言，在专业课上引入可以强化理想信念，厚植爱国情怀，拓展知识体系的“课程思政”，毫无疑问是落实国家部署，提高研究生培养质量的有效途径。

早在2016年12月，全国高校思想政治工作会议中就明确指出，思政教育应融入所有课程：“要用好课堂教学这个主渠道，各类课程都要与思想政治理论课同向同行，形成协同效应。”自此，在理工类专业课程教学中把课程思政理念融入教学设计逐步成了共识。物理学是自然科学的基础，从其壮美的发展历程、感人的科学家精神、引人入胜的哲学思辨等角度可以挖掘出丰富的思政元素。[1]围绕本科物理学教育开设的大学物理、大学物理实验等公共基础课，以及力学、光学、电磁学等专业基础课，主要讲授几百年来物理学最重要、最基础的发现。这些课程涉及的学生和教师数量众多，相关课程思政的研究业已取得了一系列成果。[2-11]

相比之下，针对物理类研究生专业课程的思政建设尚未得到足够重视。与本科课程相比，研究生的专业课往往与开课院系的研究方向密切相关，在教学形式上更多地采用翻轉课堂、对分课堂、研讨式教学等以学生为主的模式。而与本科生相比，研究生群体的自主学习能力更强，对学以致用的渴求更高，对了解科技前沿以及当代科学家事迹更感兴趣。因此，探索与这些特点相契合的课程思政理念和策略具有重要意义。本文以“晶体物理学”为例，结合教学实践，对此进行探讨和经验分享。

“晶体物理学”是很多高校和研究所针对物理类研究生开设的专业课程，化学、材料类研究生也多有选修。在本校，这门课程采用教师讲授、学生报告、点评研讨相结合的方式进行教学。教师讲授内容主要包括晶体的力、热、光、电、磁等方面的基本性质，以及晶体结构、晶体生长、晶体表面特性，等等。学生报告内容主要以自选专题为主。这门课程与本科生/研究生的固体物理、半导体物理、表面物理等课程有很多关联，因此，本文探讨的理念、策略和素材对其他物理类课程也有借鉴意义。

1基本理念

作为物理学的分枝，晶体物理学的研究对象主要为晶体，而选修这门课程的学生其研究任务多多少少与晶体有关，他们对可以关联的点更感兴趣，也乐于聆听或分享自己领域内与晶体有关的内容。基于此，在教师讲授环节，可着重从国人成就、身边故事等角度进行思政融入和引导；在学生报告环节，事先指导学生在内容设计上引入思政元素，例如具体领域的科学家故事，并重视从我国相关科技发展的角度进行报告；在点评研讨环节，适当增加思辨层面、审美层面、历史文化层面的讨论。这样，师生共同进行思政建设，学生有很高的参与度，思政内容又能结合学生的研究方向，提高其综合素养，学生自然会产生学习的意愿和内化的动力。

2具体策略及素材

2.1讨论国人成就，点燃爱国情怀

在20世纪的激光系统中，磷酸钛氧钾晶体（KTP）是非常重要而稀缺的部件，被看作全能激光倍频材料。这种晶体生长难度大，体系复杂，制备技术长期被西方垄断。山东大学晶体材料研究所在这样的背景下承担了该晶体的研制任务，在20世纪80年代初期的艰苦环境下，迎难而上，争分夺秒，对KTP晶体的生长机制、生长条件、生长设备做了大量研究。经过两年的艰苦奋斗，不仅掌握了KTP晶体的生长规律，还生长出了具有实用价值的大尺寸晶体，从而打破了西方的垄断。此后，山东大学晶体材料研究所取得了一个又一个突破，例如，在“十一五”期间，成功生长了直径达190mm的高质量超大尺寸掺钕钆镓石榴石单晶（Nd：GGG），突破了国外的封锁，强力推进了我国激光工程的发展。

随着我国科研工作者在非线性光学晶体领域中不断砥砺前行，一些科技已经领先全球，让我们实现了从“突破封锁”到“封锁”的转变。在目前最先进的激光系统中，有一种核心部件氟硼磷酸钾（KBBF）晶体，曾是唯一可以直接产生极窄频宽深紫外激光的激光倍频材料，在战略级别固体激光武器的研制中具有决定成败的作用。这一宝贵材料是我国陈创天院士团队于1995年左右研制成功的，被西方称为“中国牌晶体”，并在2009年起禁止对外出口。2015年，中科院福建物质结构研究所研制出了无铍深紫外非线性光学晶体LSBO，该晶体具有比KBBF更强的非线性光学效应，还避免了KBBF的层状生长习性、加工困难等问题，是下一代深紫外非线性光学晶体的优秀候选材料。

除了在非线性光学晶体领域遥遥领先，我国还有很多涉及晶体学的成就令世界瞩目。例如，1965年，我国合成了结晶牛胰岛素，这是世界上第一个人工合成蛋白质，对人类认识生命、治疗疾病而言有着重要意义和深远影响；2019年，中科院金属所首次制备出以肖特基结作为发射结的垂直结构硅-石墨烯-锗晶体管，成功将石墨烯基区晶体管的延迟时间缩短了1000倍以上，为实现超高速晶体管奠定了基础；在商业方面，我国泰晶科技股份有限公司基于自主研发生产的用于数字电路系统的石英晶体谐振器，不仅打破了国外垄断，实现了国产替代，还于2017年冲到了全球销量的前十。凡此种种，都证明了中国人的伟大创造力和不屈不挠的奋斗精神。在教师讲授和课堂研讨环节，结合世界风云讨论这些或远或近的国人成就，可以强烈激发学生的民族自豪感和自信心，从而点燃爱国情怀。

2.2讲述身边故事，激发拼搏精神

将本单位代表性科研成果融入课程教学很容易使学生产生好奇心、亲切感和自豪感，进而激发科研热情和拼搏精神。以金属晶体的思政融入为例，我们会从科学问题和现实难题出发，讲授/讨论本校在金属凝固研究中取得的重要成果。

从高温液态凝结成低温固态是金属晶体材料制备的主要途径。对凝固过程的调控是高性能材料制备的重要环节。例如，在我国迫切需要取得突破的航空发动机领域，发动机的金属叶片是第一关键零件，通常需要通过定向凝固技术制成单晶组织。而在金属凝固研究方面，我校处于国内领先水平，拥有凝固技术国家重点实验室，在现代凝固理论、材料精确成形、航空航天先进材料这三个方向上取得了丰硕成果。此外，我们学院魏炳波院士团队在超常条件下金属凝固的研究方面做了很多开创性的工作。20世纪90年代初，魏院士放弃德国优厚的待遇，毅然回到母校，致力于我国空间材料科学的研究。他白手起家，从无到有创建了我国第一个空间材料科学与技术实验室。二十多年来，他的团队始终坚持科技创新，形成了“自主研发科研装备，引领空间材料国际前沿”的发展模式，打破了西方的技术封锁，建立了国际领先的静电悬浮、电磁悬浮和超声悬浮等多套完全拥有自主知识产权的空间环境地面模拟实验系统，并开展了超常条件下金属材料的深过冷与快速凝固机理研究。2020年，团队获批了我国金属材料领域首个“超常调制特种金属材料基础科学中心”。

讲述这些振奋人心的身边故事可以让学生深入、立体地了解所在单位的研究方向、奋斗历程和重要成果，这不仅能促进学生对自身科研的整体把握和对身边科研资源的了解，而且使学生真切意识到，为国奉献、为国争光的楷模就在身边，由此自然生发出高远志向和看齐意识。

除了本单位故事的讲述，对同龄人优秀事迹的介绍也容易触动学生，使其觉得这些同龄人就是近在身边的榜样。在研讨二维原子晶体时，可介绍曹原博士的事迹。生于1996年毕业于中科大少年班的曹原，于2018年被《Nature》评选为年度科学人物榜首，他的研究帮助中国在石墨烯超导领域处于世界领先地位。在研讨晶体生长时，可介绍马天琼博士的事迹。马天琼在兰州大学读博期间，为了生长出大尺寸共价有机框架单晶，突破该领域的核心瓶颈，花了7年时间专注在这一件事上。在这期间，她没有文章发表，没法按时毕业，与身边同学形成了鲜明的对比。很多人建議她放弃这块难啃的硬骨头，但她坚持梦想，不懈努力，并勇敢面对质疑和方方面面的压力，最终苦尽甘来。2018年，她以第一作者将其成果发表在《Science》上，用其经历生动诠释了“不经历风雨，怎么见彩虹，没有人能随随便便成功”。这些优秀同龄人的事迹很容易激发学生们的进取心，强化年轻人应有的坚定毅力和拼搏精神。

2.3介绍古代科技，增强文化自信

我国不仅拥有璀璨的历史文化，还拥有杰出的古代科技。其中，在晶体物质的开发和利用方面有很多领先世界的成果。在夏商时期，我们就已拥有成熟的青铜（铜锡/铅合金）冶炼技术，并为后世留下了大量精美的青铜器皿。在春秋时期，冶铁技术逐渐成熟，并领先欧洲1900年。战国时期的白口铁柔化术、秦朝时期的高炉炼铁术、汉朝时期的百炼钢术、南北朝时期的灌钢术都是领先世界的技术，为我国古代生产力和综合国力的发展提供了重要支撑。而现在，中国钢铁已成为领导者，产量在全球遥遥领先，为我国成为现代化强国提供了重要保障。此外，黄金的加工技术也是我国古代科技的亮点。在春秋战国时期，我们就掌握了利用金汞混合液在铜器上镀金的鎏金技术（加热使汞蒸发，铜表面便附着了金涂层），是世界上最早使用这一技术的国家。

除了金属晶体以外，很多复合物矿物晶体在中国古代也得到了广泛应用，尤其在医药中的应用，非常具有中国特色。我国最早的药物学著作《神农本草经》里记载了46种矿物类药材，包括石膏、代赭石、雄黄、云母、滑石、石英、磁石等。在中医理论指导下，这些矿物晶体在很多疾病的治疗中发挥着至关重要的作用，直到今天依然护佑着中华儿女。众所周知，在新冠肺炎疫情期间，中医药为我国迅速战胜疫情做出了巨大贡献。其中，广泛使用的清肺排毒汤方剂中最主要的药材就是石膏晶体，其临床使用依据至少可追溯到1800年前的《伤寒论》。

在课程讲授和讨论中穿插这些知识，不仅可以丰富学生的人文素养，拓展知识面，还可以潜移默化地增强民族自豪感，培养文化自信。

2.4重视知识迁移，提升思维品质

在课堂教学中，除了内容讲解，还应有意识地对学生的思维能力进行训练。对研究生而言，核心任务是从事以创新为灵魂的科学研究。具有既严谨又活泼的思维是从事科研工作的重要保障。在课堂问答环节、点评环节都可以围绕具体内容对研究生进行思维层面的训练。此外，还可以设置以知识迁移为特色的专题报告，让学生深刻体会不同科学概念/理论之间的关联，以及建立这些关联的内在逻辑和想象力，进而有力提升学生的思维品质。

通常意义上的晶体指的是粒子在空间中周期性排列形成的固体，组成粒子可以是原子、离子、分子，对应的晶体称为原子晶体、离子晶体、分子晶体。然而，无论是自然界的蛋白石还是人工合成的胶体阵列，也具有周期性有序结构，这些结构的组成粒子是微纳米级颗粒（胶体粒子），因此，在1957年，人们提出了“胶体晶体”的概念。这是从粒子尺度出发做出的概念迁移。将不同折射率的涂层周期性排列，可以产生光子带隙，使不同波长的光的传播行为产生显著差异。过去只是根据具体性能对这类材料进行命名，如减反膜、高反膜。1987年，人们提出了“光子晶体”的概念用于描述这类材料。这是从晶体的结构周期性出发做出的概念迁移。此外，很多胶体晶体，例如蛋白石，对光的反射行为调节具有波长选择性，因此也可称其为光子晶体。这是对同一种材料从不同角度进行命名的范例。类似于光子晶体，人们发现当弹性波在一些弹性常数/密度周期性分布的介质中传播时，也会产生带隙现象，只有特定频段的弹性波可以高比例通过。1993年，人们针对这些材料提出了“声子晶体”的概念。这是从光子晶体的功能出发做出的概念迁移。胶体晶体、光子晶体、声子晶体这些概念总的来说，所描述的对象与常规晶体一样都具有空间上的周期性。2012年，诺贝尔奖得主Frank Wilczek提出了“时间晶体”的概念，用于描述在不受外界作用下状态/性质随时间周期性变化的物体。2016年，马里兰大学的科学家首次制备出了时间晶体。很明显，时间晶体是通过类比常规晶体在空间上的周期性做出的概念迁移。

以上這些内容既可以由教师讲授，也可以让学生将其作为报告内容。从教学效果来看，学生通过对这些知识迁移的体验和揣摩，可以更深入地理解科学概念的创造和演变，并在一定程度上打破僵化的理解习惯，提高思维的灵活性。

2.5融入美学欣赏，提高人文素养

人们面对美的事物会本能地产生关注和热爱，因此，将美育融入课堂教学既可以丰富学生的知识结构，提高人文素养，也可以调动学生热情，营造活跃气氛。围绕晶体，可以挖掘出很多美学要素。首先是语言之美。“晶体”二字是基于物体光学特性的名词创造，字面意思是指亮晶晶、闪闪发光的物体。在甲骨文中，“晶”象形天上的星星，本义是指繁星，后引申为明亮、闪耀之意。这一词汇充分体现了汉语的生动、形象和简约之美。此外，汉字构词的简约和意蕴丰富等优点，为现代科技的概念创造带来了巨大便利，例如“激光”“衍射”“函数”“细胞”“电脑”等现代词汇，和“晶体”一样，都能既准确又简单高效地反映事物的核心特点。

在晶体学领域，还有大量优美的名称值得欣赏。二氧化硅的天然结晶体在地质学上称为“石英”，纯净透明的石英称为“水晶”。英者，美也，水者，透明也。硫酸钙水合物的天然结晶体称为“石膏”，膏者，脂油也。这些常见词汇，细细揣摩，皆具美感。晶体的微观结构和对称性也可作为审美对象，让学生体会结构之美、和谐之美。此外，种类繁多的宝石、玉石，更是可以通过视觉冲击来展示晶体的光学之美、自然之美。在欣赏画面的同时，讨论颜色产生的机制，及相关晶体性质等问题，文理互释，可以让学生的人文素养和科学素养同步提升。

3教学实践与效果分析

从2017年起，本校“晶体物理学”教学团队开始着力进行课程思政建设和实践，并通过课堂反馈、课下交流、问卷调查等途径对思政实施效果进行了分析。从2017到2020年，有四届学生共计88人选修了这门课程，学生课堂报告 61人次，其中大部分在老师指导下融入了思政元素。代表性报告有：2018级陈惠敏同学的《中国晶体》，讲述了陈创天院士和KBBF晶体的相关内容；2018级董行行同学的《宝石简介》，展示并分析了不同晶体的形态和色彩之美；2019级曹再翔同学的《超声场对结晶的作用》，介绍了我校在声场调控方面的重要成果；2019级蒋浩浩同学的《维格纳晶体》以及2020级席宇航同学的《时间晶体》，从知识迁移的角度进行了新概念、新事物的讨论；2020级孙铂涵同学的《中国古代钢铁技术》，介绍了我国古代在金属晶体领域的先进科技。从课堂效果来看，无论是做报告的同学还是听报告的同学，对这些内容都表现出了很大兴趣，课堂讨论也很热烈。

教师是实施课程思政的主体。近年来，本课程教学团队对思政元素进行了广泛搜集和整理，基本上在每一堂课的讲授和点评研讨环节都会融入一定的价值、人文和思辨元素。此外，为了将重要思政内容厚植学生心田，除了课上课下交流，在期末考试的试题中也设置了相关题目。在结课半年后对学生进行谈话式回访，发现学生普遍能记起很多思政内容。学生认为，这些内容与课程知识关联性强，因此印象深刻。立足专业课程自身特点，将内隐的价值理念外化为师生教与学的行为表现，是课程思政取得实效的关键。[12]本课程牢牢抓住“晶体”这一关键词进行思政素材的寻找和编织，是学生普遍乐于接受的重要原因。

为了深入了解课程思政实施的效果，我们针对不同思政策略的认可度/受欢迎程度，在往届学生的微信群中进行了匿名问卷调查。结果显示，学生对“讨论国人成就，点燃爱国情怀”的平均认可度为8.8分；对“讲述身边故事，激发拼搏精神”的平均认可度为9.2分；对“介绍古代科技，增强文化自信”的平均认可度为8.9分；对“重视知识迁移，提升思维品质”的平均认可度为9.6分；对“融入美学欣赏，提高人文素养”的平均认可度为9.3分（满分皆为10分）。这些高分数据说明学生对各个方向的思政内容普遍都很认可，但更加偏爱与自身能力提升有明显关联的内容。相对而言，对培养爱国情怀和文化自信的认可度略低（<9分），这在一定程度上反映了价值塑造是研究生育人体系中难度最大的环节，需要教师在这方面探索更好的方法和技巧。

4结语

研究生是我国科技队伍的生力军和储备力量，毕业后，他们会在各个领域扮演重要角色，在中国伟大复兴的历史道路上发挥引领者的作用。因此，培养热爱祖国、德才兼备、全面发展的研究生已成为新时期国家层面提出的明确任务。这意味着学校、导师、授课教师等各方力量必须强力贯彻“价值塑造、能力培养、知识传授”三位一体的育人理念。通常，研究生只在第一学年有课程学习任务，时间很短暂，而课堂上的交流对育人而言是非常重要且高效的方式。所以，授课教师必须要重视和践行课程思政，这样才能建立属于自己的三位一体的育人体系，才能在研究生培养中守好自己这段渠，种好责任田。本文认为，基于师生共建课程思政的理念，从国人成就、身边故事等多个角度出发，可以有效实施课程思政，从而能够增强研究生的爱国情怀、文化自信、拼搏精神、思维品质和人文素养。相信课程思政在专业课程中的广泛融入，必将提升我国研究生的培养质量，进而为我国的不断崛起提供可靠的高层次人才保障。

*通讯作者：翟薇

基金项目：西北工业大学2020年度校级教育教学改革研究项目（2020JGY29）

參考文献

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