《薄膜科學(xué)與技術(shù)》“課程思政”教學(xué)探索

江鳳仙 ，許小紅

（1.山西師范大學(xué)化學(xué)與材料科學(xué)學(xué)院，山西 太原 030006；2.山西師范大學(xué)材料科學(xué)研究院，山西 太原 030006）

2016年習(xí)近平總書記在全國高校思想政治工作會議上指出，“要把思想政治工作貫穿教育教學(xué)全過程，努力開創(chuàng)我國高等教育事業(yè)發(fā)展新局面”。中共中央辦公廳、國務(wù)院辦公廳和教育部先后于2019年和2020年印發(fā)了相關(guān)文件，要求全面推進高校課程思政建設(shè)，為實現(xiàn)“立德樹人”和全方位育人提出了指導(dǎo)意見和實施方案[1-2]。研究生教育是我國高等教育的重要組成部分，也是我國教育體系中的最高層次。當(dāng)前，我國研究生數(shù)量逐年增長，已成為高校學(xué)生群體的重要組成部分，因此研究生思想政治教育已成為高校思想政治教育至關(guān)重要的一部分。

在材料科學(xué)的發(fā)展中，薄膜材料的發(fā)展備受人們的關(guān)注，薄膜技術(shù)更是實現(xiàn)器件輕薄短小化和系統(tǒng)微型化最有效的技術(shù)手段[3-4]?！侗∧た茖W(xué)與技術(shù)》課程是我校材料專業(yè)研究生的一門專業(yè)基礎(chǔ)課程。通過學(xué)習(xí)使本專業(yè)的研究生掌握薄膜材料與技術(shù)的基礎(chǔ)知識和原理，掌握薄膜材料相關(guān)制備技術(shù)及其工藝，同時了解相關(guān)領(lǐng)域的研究進展和最新科研成果，為學(xué)生畢業(yè)后從事相關(guān)工作打基礎(chǔ)。也正因為如此，在《薄膜科學(xué)與技術(shù)》課程中開展課程思政建設(shè)，能夠引導(dǎo)學(xué)生樹立遠(yuǎn)大的理想，培養(yǎng)學(xué)生精益求精的大國工匠精神，激發(fā)學(xué)生科技報國的家國情懷，以及培養(yǎng)他們的社會責(zé)任感和社會使命感。

1 《薄膜科學(xué)與技術(shù)》課程思政目標(biāo)

研究生經(jīng)過大學(xué)四年的學(xué)習(xí)，思想已經(jīng)成熟獨立，如何通過課堂教學(xué)，一方面向?qū)W生傳授《薄膜科學(xué)與技術(shù)》課程基本的原理、制備方法、生長理論和實驗技能等，另一方面將思政元素融入課堂，是課程思政教學(xué)中的重點。為了深入貫徹落實全國教育大會和全國高校思想政治工作會議精神，發(fā)揮每門課程的育人作用[5]，我們以《薄膜科學(xué)與技術(shù)》課程為例，一方面向?qū)W生講授《薄膜科學(xué)與技術(shù)》課程基本的原理、制備方法、生長理論和實驗技能等，另一方面從提高教師思政素養(yǎng)，設(shè)計思政育人元素、豐富課堂教學(xué)組織形式等方面開展課程思政的教學(xué)與探索，將思政元素很好地地融入教學(xué)中，把“立德樹人”落到實處，培養(yǎng)出讓黨和人民滿意的德才兼?zhèn)涞膶I(yè)人才。

2 《薄膜科學(xué)與技術(shù)》課程思政探索

2.1 提高任課教師的思想政治素養(yǎng)

任課教師不僅是實施“課程思政”的主體，同時也是進行課堂教學(xué)的第一責(zé)任人。因此，教師必須具有良好的師德師風(fēng)。任課教師在提高專業(yè)知識的同時，不僅要學(xué)習(xí)黨的先進理論知識，不斷提升自身的思想政治素養(yǎng)，還要通過多種渠道和形式學(xué)習(xí)課程思政教學(xué)，例如，任課教師定期參加教育部和高校在線上和線下舉辦的“高校課程思政教學(xué)案例”等專題培訓(xùn)會議，提高對課程思政的理解和認(rèn)識，將社會主義核心價值觀、科技報國的家園情懷和使命以及精益求精的工匠精神等融入《薄膜科學(xué)與技術(shù)》課程教學(xué)中，引導(dǎo)學(xué)生在以后的學(xué)習(xí)和工作中樹立正確的世界觀、價值觀和人生觀。

2.2 深入挖掘思政育人元素融入課堂教學(xué)

《薄膜科學(xué)與技術(shù)》涉及薄膜材料的制備方法、制備技術(shù)、表征技術(shù)以及薄膜材料的應(yīng)用等，是一門與實際緊密聯(lián)系、動手操作性較強的專業(yè)課程。在有限的課時里，深入挖掘思政元素，將其有機地融入課堂教學(xué)中，是思政育人的關(guān)鍵。教師在知識的講授過程中可從不同角度“潤物細(xì)無聲”地融入思政元素。例如，在講授薄膜材料和技術(shù)在我們?nèi)粘Ｉ钪械膽?yīng)用時，通過介紹國產(chǎn)華為手機的有機發(fā)光二極管顯示屏，激發(fā)學(xué)生的愛國主義情懷、民族自豪感和自信心。在講授半導(dǎo)體薄膜材料及其制備技術(shù)時，以中美貿(mào)易摩擦，中興和華為芯片遭封鎖事件為例，激發(fā)學(xué)生的民族危機感和使命感，鼓勵他們在人生的黃金時期刻苦學(xué)習(xí)，為實現(xiàn)中華民族的偉大復(fù)興貢獻(xiàn)自己的力量。與此同時，任課教師向?qū)W生講述為我國半導(dǎo)體研究事業(yè)撐起一片天的“中國半導(dǎo)體之母”謝希德院士的故事。謝希德院士于20世紀(jì)50年代懷著“我愛中國”的愛國情懷沖破重重阻力學(xué)成歸國，投身我國半導(dǎo)體物理學(xué)的研究中。之后在謝希德院士和黃昆院士等人的共同努力下，出版了經(jīng)典教材《半導(dǎo)體物理學(xué)》，成功制備了我國第一塊單晶Si、第一塊半導(dǎo)體材料和第一支晶體管。與此同時，謝希德院士和黃昆院士為我國的半導(dǎo)體事業(yè)培養(yǎng)了許許多多優(yōu)秀的人才，他們傳承了兩位院士優(yōu)良的品德，多年來奮斗在我國的半導(dǎo)體事業(yè)。謝希德院士等老一輩科學(xué)家胸懷祖國的事例不僅對于培養(yǎng)學(xué)生的愛國熱情有著非常重要的作用，還可以激勵青年學(xué)生畢業(yè)后積極投入到國家的科研事業(yè)工作中，培養(yǎng)他們立志為祖國獻(xiàn)身的遠(yuǎn)大理想。

2.3 構(gòu)建“以學(xué)生為中心”的多元化思政課堂

課堂教學(xué)是開展課程思政的主要途徑，在教師授課過程中采取多元化及多樣化的教學(xué)手段和方法巧妙地將思政元素融入課堂教學(xué)中顯得非常重要。隨著現(xiàn)代教育技術(shù)的發(fā)展，教師可以借助多媒體和互聯(lián)網(wǎng)等手段，精心組織課堂，形象生動地將思政元素滲透到課堂。與此同時，課堂教學(xué)的主體是學(xué)生，任課教師只有通過合適的教學(xué)方法讓學(xué)生主動參與到課堂教學(xué)中。教師自主設(shè)計一個小課題，讓每個學(xué)生都積極參與到課題中，進而在課題的實施過程中體現(xiàn)課程思政。例如，教師設(shè)計一個“采用脈沖激光沉積技術(shù)制備立方結(jié)構(gòu)HfO2薄膜”的課題。學(xué)生拿到課題，需要在高真空下用激光熔蝕HfO2靶材制備高質(zhì)量HfO2薄膜，需要用到所學(xué)的真空獲得和真空測量的基礎(chǔ)知識和原理，需要用到薄膜物理氣相沉積技術(shù)中的脈沖激光沉積技術(shù)。根據(jù)《薄膜科學(xué)與技術(shù)》真空獲得的基礎(chǔ)知識，單獨使用前級泵只能將真空室抽到約為10-1Pa的真空狀態(tài)，分子泵和油擴散泵等二級泵不能單獨使用，只能和前級泵串聯(lián)方可使用，從低真空抽到更低的真空；如果將真空室從105Pa抽到10-4Pa，必須將前級泵和二級泵串聯(lián)起來使用。HfO2薄膜制備好之后，學(xué)生需對HfO2薄膜進行測試。完成以上課題需要學(xué)生之間相互配合，團結(jié)合作，發(fā)揮每個人的特長：分管脈沖激光沉積設(shè)備的學(xué)生負(fù)責(zé)制備HfO2薄膜，分管結(jié)構(gòu)和形貌測試設(shè)備的學(xué)生負(fù)責(zé)測試。這正如前級泵和二級泵各自有各自的抽氣范圍，只有將二者結(jié)合起來使用才能將真空室的氣體壓強從大氣狀態(tài)抽到高真空狀態(tài)。通過以上案例，每個學(xué)生不僅能發(fā)揮自己的優(yōu)勢，同時也能發(fā)現(xiàn)其他同學(xué)的優(yōu)點，進而也能深刻體會到團隊協(xié)作的重要性，培養(yǎng)他們團結(jié)、有愛、互助的優(yōu)良品質(zhì)，培養(yǎng)他們與他人積極合作的意識、團隊精神以及大局意識。在《薄膜科學(xué)與技術(shù)》課程思政建設(shè)中，教師也可以根據(jù)近年來薄膜材料和薄膜技術(shù)領(lǐng)域的前沿?zé)狳c問題進行歸納總結(jié)，引導(dǎo)學(xué)生進行分工協(xié)作查閱相關(guān)資料、書籍和文獻(xiàn)并進一步討論，小組成員也可以利用新媒介，充分發(fā)揮公眾號、QQ群以及微信群等的作用，進行分組討論與交流。這一過程可以讓學(xué)生在合作學(xué)習(xí)中提高對《薄膜科學(xué)與技術(shù)》的學(xué)習(xí)主動性和自信心，還可以培養(yǎng)學(xué)生自主探究科學(xué)問題的能力、團結(jié)互助的意識以及團結(jié)協(xié)作的精神。

2.4 將最新科研成果融入課堂，培養(yǎng)研究生的創(chuàng)新意識和創(chuàng)新能力

培養(yǎng)具有一定創(chuàng)新意識和創(chuàng)新能力的專業(yè)人才也是《薄膜科學(xué)與技術(shù)》課程思政建設(shè)的重點。隨著薄膜材料與薄膜技術(shù)的飛速發(fā)展，許多創(chuàng)新性的成果大量涌現(xiàn)，任課教師應(yīng)時刻將科學(xué)研究的最新成果和動態(tài)融入課堂教學(xué)中，這樣才能緊跟科學(xué)研究的步伐。例如，在講授薄膜材料的應(yīng)用時，可以介紹我們課題組的最新科研成果。透明導(dǎo)電氧化物薄膜因其在可見光區(qū)具有很高的透光性和良好的導(dǎo)電性，因而廣泛應(yīng)用于平面顯示器、太陽能電池以及光學(xué)和光電等器件。傳統(tǒng)的透明導(dǎo)電氧化物薄膜如Sn摻雜In2O3（ITO）和Ga摻雜ZnO（GZO）薄膜的導(dǎo)電性主要來源于主族元素Sn和Ga提供的s電子。眾所周知，3d過渡金屬的d電子具有局域磁矩，如果能在基于d電子的透明導(dǎo)電氧化物薄膜中獲得室溫鐵磁性，就可以將其應(yīng)用在多功能器件中?；谶@一問題，我們課題組采用適合氧化物薄膜生長的脈沖激光沉積技術(shù)在Al2O3(0001)襯底上沉積了不同濃度的V摻雜ZnO薄膜[6]。結(jié)構(gòu)測量表明，薄膜為均相六角纖鋅礦結(jié)構(gòu)，V在ZnO中的溶解度可達(dá)6%，V取代了ZnO晶格中Zn的位置，主要以4價態(tài)的V離子存在。薄膜在可見光區(qū)有透光性高達(dá)85%，與純ZnO薄膜相比，V摻雜后薄膜的載流子濃度增大了約2個數(shù)量級，表現(xiàn)出良好的導(dǎo)電性，薄膜還表現(xiàn)出明顯的室溫鐵磁性。理論計算和實驗結(jié)果都證明V的d電子對薄膜的導(dǎo)電性起著重要作用，這一結(jié)果將為ZnO薄膜在多功能器件中的應(yīng)用奠定一定基礎(chǔ)。例如，任課教師在介紹薄膜物理氣相沉積（PVD）技術(shù)的時候，可以介紹我們課題組采用PVD中的脈沖激光沉積技術(shù)制備的Ga0.6Fe1.4O3多鐵薄膜磁電耦合效應(yīng)的最新研究成果。多鐵材料是一種同時具有鐵電性、鐵磁性以及鐵彈性等性質(zhì)的材料，這一材料在其多種性質(zhì)之間存在耦合作用。人們可以利用其鐵磁性與鐵電性之間的磁電耦合效應(yīng)，通過電場翻轉(zhuǎn)磁化，或者磁場翻轉(zhuǎn)電極化，可以設(shè)計出全新的多功能器件[7]。GaFeO3是一種具有類鈣鈦礦結(jié)構(gòu)的化合物，是一種良好的多鐵材料，同時具有亞鐵磁性質(zhì)和壓電性質(zhì)，其居里溫度約為200 K，可以通過改變化合物中Fe的濃度來改變Ga2-xFexO3的居里溫度的高低，其中，當(dāng)x=1.4時，即Ga0.6Fe1.4O3的居里溫度高于室溫，約為380 K左右。最近，我們課題組使用脈沖激光沉積技術(shù)在Nb摻雜的SrTiO3(111)基片上成功制備了沿著(00)方向外延生長的正交晶系結(jié)構(gòu)的Ga0.6Fe1.4O3薄膜，且薄膜具有明顯的室溫亞鐵磁和鐵電性，利用Ga0.6Fe1.4O3本征具有的磁電耦合效應(yīng)，首次實現(xiàn)了對其鐵磁疇的磁化取向進行可逆和非易失的調(diào)控[8]。通過將科研成果融入課堂，不僅能培養(yǎng)學(xué)生實事求是、探索未知的科學(xué)研究精神，還可以明顯增強學(xué)生對科學(xué)研究的興趣，培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)創(chuàng)新思維以及創(chuàng)新能力，進而增強學(xué)生的社會責(zé)任感和使命感。

3 結(jié)語

在《薄膜科學(xué)與技術(shù)》課程中融入思政元素的教學(xué)探索具有一定的現(xiàn)實意義。授課教師團隊從提高任課教師的思想政治素養(yǎng)、深入挖掘思政育人元素、構(gòu)建“以學(xué)生為中心”的多元化思政課堂和將最新科研成果融入課堂四個方面，將思政元素“潤物細(xì)無聲”地融入課堂教學(xué)中，培養(yǎng)學(xué)生正確的世界觀、人生觀和價值觀，以及民族自豪感和愛國主義情懷。