《薄膜科学与技术》“课程思政”教学探索

江凤仙 ，许小红

（1.山西师范大学化学与材料科学学院，山西 太原 030006；2.山西师范大学材料科学研究院，山西 太原 030006）

2016年习近平总书记在全国高校思想政治工作会议上指出，“要把思想政治工作贯穿教育教学全过程，努力开创我国高等教育事业发展新局面”。中共中央办公厅、国务院办公厅和教育部先后于2019年和2020年印发了相关文件，要求全面推进高校课程思政建设，为实现“立德树人”和全方位育人提出了指导意见和实施方案[1-2]。研究生教育是我国高等教育的重要组成部分，也是我国教育体系中的最高层次。当前，我国研究生数量逐年增长，已成为高校学生群体的重要组成部分，因此研究生思想政治教育已成为高校思想政治教育至关重要的一部分。

在材料科学的发展中，薄膜材料的发展备受人们的关注，薄膜技术更是实现器件轻薄短小化和系统微型化最有效的技术手段[3-4]。《薄膜科学与技术》课程是我校材料专业研究生的一门专业基础课程。通过学习使本专业的研究生掌握薄膜材料与技术的基础知识和原理，掌握薄膜材料相关制备技术及其工艺，同时了解相关领域的研究进展和最新科研成果，为学生毕业后从事相关工作打基础。也正因为如此，在《薄膜科学与技术》课程中开展课程思政建设，能够引导学生树立远大的理想，培养学生精益求精的大国工匠精神，激发学生科技报国的家国情怀，以及培养他们的社会责任感和社会使命感。

1 《薄膜科学与技术》课程思政目标

研究生经过大学四年的学习，思想已经成熟独立，如何通过课堂教学，一方面向学生传授《薄膜科学与技术》课程基本的原理、制备方法、生长理论和实验技能等，另一方面将思政元素融入课堂，是课程思政教学中的重点。为了深入贯彻落实全国教育大会和全国高校思想政治工作会议精神，发挥每门课程的育人作用[5]，我们以《薄膜科学与技术》课程为例，一方面向学生讲授《薄膜科学与技术》课程基本的原理、制备方法、生长理论和实验技能等，另一方面从提高教师思政素养，设计思政育人元素、丰富课堂教学组织形式等方面开展课程思政的教学与探索，将思政元素很好地地融入教学中，把“立德树人”落到实处，培养出让党和人民满意的德才兼备的专业人才。

2 《薄膜科学与技术》课程思政探索

2.1 提高任课教师的思想政治素养

任课教师不仅是实施“课程思政”的主体，同时也是进行课堂教学的第一责任人。因此，教师必须具有良好的师德师风。任课教师在提高专业知识的同时，不仅要学习党的先进理论知识，不断提升自身的思想政治素养，还要通过多种渠道和形式学习课程思政教学，例如，任课教师定期参加教育部和高校在线上和线下举办的“高校课程思政教学案例”等专题培训会议，提高对课程思政的理解和认识，将社会主义核心价值观、科技报国的家园情怀和使命以及精益求精的工匠精神等融入《薄膜科学与技术》课程教学中，引导学生在以后的学习和工作中树立正确的世界观、价值观和人生观。

2.2 深入挖掘思政育人元素融入课堂教学

《薄膜科学与技术》涉及薄膜材料的制备方法、制备技术、表征技术以及薄膜材料的应用等，是一门与实际紧密联系、动手操作性较强的专业课程。在有限的课时里，深入挖掘思政元素，将其有机地融入课堂教学中，是思政育人的关键。教师在知识的讲授过程中可从不同角度“润物细无声”地融入思政元素。例如，在讲授薄膜材料和技术在我们日常生活中的应用时，通过介绍国产华为手机的有机发光二极管显示屏，激发学生的爱国主义情怀、民族自豪感和自信心。在讲授半导体薄膜材料及其制备技术时，以中美贸易摩擦，中兴和华为芯片遭封锁事件为例，激发学生的民族危机感和使命感，鼓励他们在人生的黄金时期刻苦学习，为实现中华民族的伟大复兴贡献自己的力量。与此同时，任课教师向学生讲述为我国半导体研究事业撑起一片天的“中国半导体之母”谢希德院士的故事。谢希德院士于20世纪50年代怀着“我爱中国”的爱国情怀冲破重重阻力学成归国，投身我国半导体物理学的研究中。之后在谢希德院士和黄昆院士等人的共同努力下，出版了经典教材《半导体物理学》，成功制备了我国第一块单晶Si、第一块半导体材料和第一支晶体管。与此同时，谢希德院士和黄昆院士为我国的半导体事业培养了许许多多优秀的人才，他们传承了两位院士优良的品德，多年来奋斗在我国的半导体事业。谢希德院士等老一辈科学家胸怀祖国的事例不仅对于培养学生的爱国热情有着非常重要的作用，还可以激励青年学生毕业后积极投入到国家的科研事业工作中，培养他们立志为祖国献身的远大理想。

2.3 构建“以学生为中心”的多元化思政课堂

课堂教学是开展课程思政的主要途径，在教师授课过程中采取多元化及多样化的教学手段和方法巧妙地将思政元素融入课堂教学中显得非常重要。随着现代教育技术的发展，教师可以借助多媒体和互联网等手段，精心组织课堂，形象生动地将思政元素渗透到课堂。与此同时，课堂教学的主体是学生，任课教师只有通过合适的教学方法让学生主动参与到课堂教学中。教师自主设计一个小课题，让每个学生都积极参与到课题中，进而在课题的实施过程中体现课程思政。例如，教师设计一个“采用脉冲激光沉积技术制备立方结构HfO2薄膜”的课题。学生拿到课题，需要在高真空下用激光熔蚀HfO2靶材制备高质量HfO2薄膜，需要用到所学的真空获得和真空测量的基础知识和原理，需要用到薄膜物理气相沉积技术中的脉冲激光沉积技术。根据《薄膜科学与技术》真空获得的基础知识，单独使用前级泵只能将真空室抽到约为10-1Pa的真空状态，分子泵和油扩散泵等二级泵不能单独使用，只能和前级泵串联方可使用，从低真空抽到更低的真空；如果将真空室从105Pa抽到10-4Pa，必须将前级泵和二级泵串联起来使用。HfO2薄膜制备好之后，学生需对HfO2薄膜进行测试。完成以上课题需要学生之间相互配合，团结合作，发挥每个人的特长：分管脉冲激光沉积设备的学生负责制备HfO2薄膜，分管结构和形貌测试设备的学生负责测试。这正如前级泵和二级泵各自有各自的抽气范围，只有将二者结合起来使用才能将真空室的气体压强从大气状态抽到高真空状态。通过以上案例，每个学生不仅能发挥自己的优势，同时也能发现其他同学的优点，进而也能深刻体会到团队协作的重要性，培养他们团结、有爱、互助的优良品质，培养他们与他人积极合作的意识、团队精神以及大局意识。在《薄膜科学与技术》课程思政建设中，教师也可以根据近年来薄膜材料和薄膜技术领域的前沿热点问题进行归纳总结，引导学生进行分工协作查阅相关资料、书籍和文献并进一步讨论，小组成员也可以利用新媒介，充分发挥公众号、QQ群以及微信群等的作用，进行分组讨论与交流。这一过程可以让学生在合作学习中提高对《薄膜科学与技术》的学习主动性和自信心，还可以培养学生自主探究科学问题的能力、团结互助的意识以及团结协作的精神。

2.4 将最新科研成果融入课堂，培养研究生的创新意识和创新能力

培养具有一定创新意识和创新能力的专业人才也是《薄膜科学与技术》课程思政建设的重点。随着薄膜材料与薄膜技术的飞速发展，许多创新性的成果大量涌现，任课教师应时刻将科学研究的最新成果和动态融入课堂教学中，这样才能紧跟科学研究的步伐。例如，在讲授薄膜材料的应用时，可以介绍我们课题组的最新科研成果。透明导电氧化物薄膜因其在可见光区具有很高的透光性和良好的导电性，因而广泛应用于平面显示器、太阳能电池以及光学和光电等器件。传统的透明导电氧化物薄膜如Sn掺杂In2O3（ITO）和Ga掺杂ZnO（GZO）薄膜的导电性主要来源于主族元素Sn和Ga提供的s电子。众所周知，3d过渡金属的d电子具有局域磁矩，如果能在基于d电子的透明导电氧化物薄膜中获得室温铁磁性，就可以将其应用在多功能器件中。基于这一问题，我们课题组采用适合氧化物薄膜生长的脉冲激光沉积技术在Al2O3(0001)衬底上沉积了不同浓度的V掺杂ZnO薄膜[6]。结构测量表明，薄膜为均相六角纤锌矿结构，V在ZnO中的溶解度可达6%，V取代了ZnO晶格中Zn的位置，主要以4价态的V离子存在。薄膜在可见光区有透光性高达85%，与纯ZnO薄膜相比，V掺杂后薄膜的载流子浓度增大了约2个数量级，表现出良好的导电性，薄膜还表现出明显的室温铁磁性。理论计算和实验结果都证明V的d电子对薄膜的导电性起着重要作用，这一结果将为ZnO薄膜在多功能器件中的应用奠定一定基础。例如，任课教师在介绍薄膜物理气相沉积（PVD）技术的时候，可以介绍我们课题组采用PVD中的脉冲激光沉积技术制备的Ga0.6Fe1.4O3多铁薄膜磁电耦合效应的最新研究成果。多铁材料是一种同时具有铁电性、铁磁性以及铁弹性等性质的材料，这一材料在其多种性质之间存在耦合作用。人们可以利用其铁磁性与铁电性之间的磁电耦合效应，通过电场翻转磁化，或者磁场翻转电极化，可以设计出全新的多功能器件[7]。GaFeO3是一种具有类钙钛矿结构的化合物，是一种良好的多铁材料，同时具有亚铁磁性质和压电性质，其居里温度约为200 K，可以通过改变化合物中Fe的浓度来改变Ga2-xFexO3的居里温度的高低，其中，当x=1.4时，即Ga0.6Fe1.4O3的居里温度高于室温，约为380 K左右。最近，我们课题组使用脉冲激光沉积技术在Nb掺杂的SrTiO3(111)基片上成功制备了沿着(00)方向外延生长的正交晶系结构的Ga0.6Fe1.4O3薄膜，且薄膜具有明显的室温亚铁磁和铁电性，利用Ga0.6Fe1.4O3本征具有的磁电耦合效应，首次实现了对其铁磁畴的磁化取向进行可逆和非易失的调控[8]。通过将科研成果融入课堂，不仅能培养学生实事求是、探索未知的科学研究精神，还可以明显增强学生对科学研究的兴趣，培养学生的科学创新思维以及创新能力，进而增强学生的社会责任感和使命感。

3 结语

在《薄膜科学与技术》课程中融入思政元素的教学探索具有一定的现实意义。授课教师团队从提高任课教师的思想政治素养、深入挖掘思政育人元素、构建“以学生为中心”的多元化思政课堂和将最新科研成果融入课堂四个方面，将思政元素“润物细无声”地融入课堂教学中，培养学生正确的世界观、人生观和价值观，以及民族自豪感和爱国主义情怀。