材料物理课程思政建设的探索与研究*

王军梅，张雪岭，安海锋， 刘应敏

(1 商丘师范学院化学化工学院，河南 商丘 476000；2 商丘技师学院教学科研室，河南 商丘 476000；3 商丘师范学院电子电气工程学院，河南 商丘 476000)

2016年12月，在全国高校思想政治工作会议上，习近平总书记发表的重要讲话中明确提出，“要用好课堂教学这个主渠道，使各类课程与思想政治理论课同向同行，形成协同效应[1]。”

材料物理作为一门理工类专业课程，涵盖了材料物理学基础中的量子力学、固体物理和材料物理性能及材料测试表征方面的内容，其中的量子自由电子理论和能带理论等理论性知识和马克思主义哲学思想等思政元素可进行有效融合。材料的性能介绍和功能应用又和实际生产过程中的材料加工制造、经济发展、生产管理等领域紧密联系，这部分内容和毛泽东思想、邓小平理论和中国特色社会主义发展等思想政治元素不可分割。具体到材料物理课程授课过程中，贯穿引入思想道德修养和法律基础，重点培养一批遵纪守法，爱岗敬业，履行社会责任和担当的创新型复合人才。

因此，在材料物理专业课程教学中融入思政元素，对改变传统理工科课程在教学内容和教学模式上与思政课程之间的断层问题具有重要的意义[2]。另一方面，推进课程思政的教学改革与创新，实现不同课程性质之间的有效统一、融合和贯通，正在成为高校工作者的根本任务。

1 材料物理课程思政的目标

(1)“立德树人”教育

具有良好的身心素质、社会责任感、人文素养、创新精神和工程职业道德，在材料设计、制备、加工、生产、应用等工作中能够结合客观实际进行资源综合利用。同时，摒弃人定胜天的错误理念，遵循老子提出的人与自然的和谐相处，做好生态环境保护和可持续发展及社会、道德、安全、法律、文化等因素，培养一批遵纪守法，爱岗敬业，履行社会责任和担当的创新型复合人才。

(2)课程思政要点与专业知识点融合

运用波粒二象性、测不准原理和薛定谔方程了解微观粒子的运动状态和量子物理性能。在经典力学和人的意识范围认为实物粒子不具有波动的性质，但电子的衍射实验证明了粒子的波动性，说明一切要从实际出发，理论联系实际，当理论不能解释实际的现象的时候，就需要发展理论。强调实事求是的科学精神，遵守学术道德，杜绝学术不端行为，形成良好的职业道德和专业素养。通过科学家人物成长经历的介绍，激发学生对自然学科知识的兴趣。德布罗意父母早逝，但他从小就酷爱读书，一生生活简朴，平易近人，把毕生献给了科学事业，在攻读博士学位期间，认真钻研思考科学问题，二十多岁年纪轻轻，在博士学位论文答辩过程中，面对权威的质疑大胆提出自己的观点，首次提出波粒二象性学说，获得了1929年诺贝尔物理学奖，这也激发了我们年轻的大学生一代，在平时的学习实验过程中，善于思考，在科学和真理面前敢于提出大胆的猜想。习近平主席强调，各级党委和政府要高度重视技能人才工作，大力弘扬劳模精神、劳动精神、工匠精神，激励更多劳动者特别是青年一代走技能成才、技能报国之路，培养更多高技能人才和大国工匠，为全面建设社会主义现代化国家提供有力人才保障。这对以后的高校教师的教学和育人方面指明了方向，重视培养学生的科学精神和社会责任担当。

(3)“思想意识”教育

以辩证唯物主义出发，通过理论与实践的结合，能够应用材料物理相关理论知识发现和分析材料研发和生产过程中的问题，具备产品设计、工艺优化和性能检测等方面的能力，实事求是的提出新技术、新理论和新方法；运用矛盾的对立和统一的观点，围绕材料的微观结构特征，通过研究和学习材料的本征物化性质来挖掘潜在应用价值，从而开发和制备新型的高科技功能材料。

(4)课程思政要点与专业知识点融合

量子自由电子论相对经典自由电子论有巨大的进步，但由于模型简单，做了很多的假设和近似，不适合于多体的固体物质。量子自由电子论只能适用于理想的单个电子的运动状态的描述，对于实际的多子体系的固体材料，需要新的理论解释。能带理论用准自由电子近似法处理晶体中电子运动的理论。薛定谔方程的求解按照标准的量子力学解题步骤，可得到波数和能量的函数关系曲线不连续，出现缺口的地方就是禁带的产生原理，有一系列解的地方解释了电子能带的形成。能带理论考虑了晶体周期性势场对电子的运动的影响，更接近实际固体材料中电子的运动状态，解释了固体材料导电性的差异以及材料的光学、热学和发光及光吸收等物理现象。真理具有客观性、绝对性、相对性、具体性和历史性。量子自由电子论是在几个假设的前提条件下提出的，受限于客观条件的约束，当满足假设条件的时候，即认为电子是自由的电子，理论是成立的。但具体问题具体分析，科学研究作为一种认识活动，人类对客观事物的认识是持续向前的，随着实验水平的提高，需要与时俱进进一步完善科学理论。对于固体材料，电子要受到周期性势场的约束，量子自由电子论就无法解释材料的物化性质，需要提出新的理论解释实际现象。理论是发展的，这就要求对待事物要用发展的眼光看待，培养学生时俱进的学习精神。

(5)“爱国情怀”教育

培养学生的综合素质，培养创新意识、全球化意识、团队协作能力、国际视野和跨文化交流的能力，引导学生系统地学习并与时俱进更新知识体系，培养其对高科技新材料的兴趣和关注，以后能胜任在光电信息、能源催化和生物功能材料等领域的技术研发和生产管理等方面的工作，为我国科技和经济的发展做出贡献[3]。

(6)课程思政要点与专业知识点融合

我国在芯片及半导体行业存在的问题，激发学生爱国情怀立志投身于解决我国技术发展的难题。随着我国先进表征设备的发展，特别是电子显微镜在各大科研机构和高校的普及化，也对仪器设备的维护和后期保养提出了要求，比如电子显微镜定期更换灯丝，电压电流调试等。因此，对这方面的专业技术人才的要求也越来越多。过去，大多数进口的设备出现问题要经过繁琐的手续，才能从国外请来专家维修，不仅耗费了大量的时间成本和经济财力，也制约了我国在这方面的发展。近几年，国家提出了大力发扬工匠精神，要注重培养技术型人才，通过这部分讲解引导学生对专业技术的重视。通过努力学习和深造，积累个人能力，才能做一个有用于国家的人。国家强大了，个人才能有好的发展。培养学生的爱国主义精神及家国情怀。

2 材料物理课程思政教学实践

思想政治教育内容与专业知识技能教育内容的有机融合。

2.1 马列主义思想意识形态的培养

材料的物理学基础：在发展中认识物质的结构。比如原子模型的建立，从卢瑟福到玻尔原子结构再到量子理论建立的原子结构模型，对于原子结构的认识是逐步发展的。一切从实际出发，在实践中检验真理和发展真理。课程思政教学案例如下：

原子光谱是线状光谱而不是连续光谱，侧面证明了光谱的不连续，说明能量的不连续和能级的分裂。在经典力学和人的意识范围认为实物粒子不具有波动的性质，但电子的衍射实验证明了粒子的波动性，说明真理的绝对性和相对性是辩证统一的，辩证唯物主义去认识事物的发展。经典电子理论推导出的欧姆定律和焦耳楞次定律，可很好的解释金属材料的导热和导电性与温度、电压的关系，但解释不了金属电子热容的问题，需要利用费米狄拉克统计函数和量子自由电子模型来补充和完善经典理论的不足之处。真理具有客观性、绝对性、相对性、具体性和历史性。量子自由电子论是在几个假设的前提条件下提出的，受限于客观条件的约束，当满足假设条件的时候，即认为电子是自由的电子，理论是成立的。但具体问题具体分析，科学研究作为一种认识活动，人类对客观事物的认识是持续向前的，随着实验水平的提高，需要与时俱进进一步完善科学理论。对于固体材料，电子要受到周期性势场的约束，新的理论和旧的理论是对立统一发展的，理论的发展是曲折的坎坷的，培养学生的辩证唯物主义思想、坚忍不拔的科学精神与责任担当意识。

2.2 爱国主义情怀教育和大国工匠精神的培养

材料的物理性能和材料的测试分析：传统的单纯的材料的物理性能的学习，内容相对比较单一枯燥，教学过程中，引入思政元素，穿插引入匠人精神和时代楷模，进行爱国主义情怀的教育。课程思政教学案例如下：

荣获“共和国勋章”和中国经济新闻人物的中国杂交水稻之父的袁隆平院士，热爱祖国，一心为民，一生致力于水稻研究。生前两个梦，一个是禾下乘凉梦，一个是杂交水稻覆盖全球梦。袁老在谈及成功的‘秘诀’体会时，用八个字概括是‘知识、汗水、灵感、机遇’。告诫青年学生，知识就是力量，是创新的基础；汗水是要能吃苦，任何一个科研成果都来自于深入细致的实干和苦干；灵感就是思想火花，是知识、经验、思索和追求综合在一起升华的产物；机遇就是要做一名“有心人”，要学会用哲学的思维看问题，透过偶然性的表面现象，找出隐藏在其背后的必然性。坚持做到这几点，才能突破障碍，实现梦想[4]。袁隆平院士在刚刚过去的2021年5月因病逝世，举国上下哀悼，国士千古，吾辈铭记。媒体高度评价其为一位伟大的人，也是新中国成立以来感动中国人物之一。中国之所以拥有如今的繁荣，离不开先辈们的奋斗和奉献。通过先进人物的生平事迹介绍，激发学生的学习兴趣，引导学生投身专业技术领域的研究热情，培养学生的爱国主义情怀和民族自豪感。

2.3 习近平新时代科学发展观的学习

光电信息材料、能源材料、生物材料等功能材料的开发和应用对实现我国社会主义现代化经济发展战略目标，起到重要的保障和支撑作用。课程思政教学案例如下：

(1)对于光电信息材料：研究新型光电功能材料和光电技术领域的应用，是近年来我国在技术发展中的重点领域，特别是有机光电子产业的发展为我国的经济和社会发展带来极大的效益。

(2)对于能源材料：我国是一个能源大国，煤炭资源丰富，随着世界经济的快速发展和全球人口的不断增长，世界能源消耗大幅上升，而且随着全球环境状况的日益恶化和各国人民环境保护意识的不断增强，传统能源的工业发展模式越来越难以满足人类社会的发展需求。

(3)对于生物材料：随着生物技术的蓬勃发展和重大突破，生物材料已成为各国科学家进行研究和开发的热点。不同学科的科学家通过广泛的科研合作，使制造具有完全生物功能的人工器官展示出美好的前景，生物材料比如种植牙齿、人工血管、人工心脏和人工骨骼等与人类的日常生活息息相。生物材料的发展对人类的生命健康具有重要的意义[5]。

习近平总书记关于经济发展新常态的思想指出，新时代我国经济发展的基本特征，已由高速增长阶段转向高质量发展阶段。新常态就是增长速度换挡、发展方式转变、经济结构优化、增长动力转换，其中，增长速度换挡就是高增长阶段已经结束，发展方式转变、经济结构优化、增长动力转换可以集中概括为高质量发展。社会和经济的高质量发展离不开生产方式的变革和经济发展的创新。在经济发展的同时，新形势下，习近平总书记强调， 坚持科学发展观，同时我们要像保护眼睛一样保护自然和生态环境，推动形成人与自然和谐共生新格局[6]。打赢蓝天保卫战，要调整产业结构，淘汰落后产能；调整能源结构，要更多使用可再生能源。

教学过程中对比举例我国东北老工业城市的经济发展的衰退、新生代沿海科技创新型城市迅速崛起，引导学生学习科学发展观的重要性。同时激发其肩负起中华民族伟大复兴的历史重任感，在学习了有关材料的物理学基础和物理性能之后，投入到工作中，最终和实际生产结合，把科学转化为生产力，投身于社会主义经济的发展，成为一名合格的社会主义建设的接班人。

3 结 语

千里之行始于足下，通过在传统理工科课程中有机融入思政元素，不仅对教师的教学环节和教学方式提出新的要求，同时也对非思政专业背景的教师的思想是一次新的洗礼和成长，进一步提高了教师的自身素质。通过新形势下高等教育思政教育的育人实践，在提高学生专业技能的同时，同时更好的保障了教师在教学过程中对学生思想意识、价值观念、爱国情怀和职业素养与职业道德的引领作用。