地方院校《光电功能材料》课程思政的探索与实践*

杨为家 辛月 何鑫 白钰 范东华

（1.五邑大学应用物理与材料学院；2.五邑大学江门市柔性电极材料及其应用工程技术研究中心）

一、现状及背景分析

为了适应新的形式和发展要求，2020年5月28日，教育部印发了《高等学校课程思政建设指导纲要》（以下简称《纲要》）[1]。《纲要》指出，落实立德树人根本任务，必须将价值塑造、知识传授和能力培养三者融为一体。全面推进课程思政建设，就是要寓价值观引导于知识传授和能力培养之中，帮助学生树立正确的世界观、人生观、价值观，努力成为德智体美劳全面发展的社会主义建设者和接班人。此外，《纲要》还指出，专业课程是课程思政建设的基本载体，要深度挖掘提炼专业知识体系中所蕴含的思想价值和精神内涵，科学合理拓展专业课程的广度、深度和温度，从课程所涉专业、行业、国家、国际、文化、历史等角度，增加课程的知识性、人文性，提升引领性、时代性和开放性；课程思政元素应当有机融入课程教学，达到润物无声的育人效果[2]。

光电功能材料是五邑大学电子信息工程（半导体绿色光源、光电工程模块）、电子信息工程（新能源材料与器件）与材料科学工程专业一门重要的专业选修课。课程主要内容包括光电功能材料简介、光电功能的基本知识、光电功能的光学性质、光电功能材料的制备、光电功能材料的表征、光电功能器件的原理与设计等内容。该课程主要通过讲授、案例、讨论、实验等方法，使学生理解并掌握光电功能材料基础知识、光电性能及光电器件的基础原理和结构，理解并掌握光电功能材料的生长原理和主要制备技术及相关新技术，进而结合文献，分析光电功能材料与器件的设计与制造中的复杂工程问题。同时，培养学生综合考虑光电工程问题的思维意识，为进一步学习相关专业课打下扎实的基础。

根据《纲要》的精神，在借鉴前辈先进工作经验的基础上[3]，本文作者在专业选修课光电功能材料积极开展课程思政元素和案例设计思路以及考核方式的探索与实践。

二、课程思政教学目标设计

第一，引领学生确立对电子信息工程（绿色半导体光源、光电工程模块）、电子信息工程（新能源材料与器件）专业、材料科学与工程专业的正确认识。

第二，从学生所关注的名人案例、经典语录、时事热点、科研前沿成果、材料发展史、职业规划等方面深入挖掘思政元素，与知识点有机融合，激发学生对专业的认同感与自豪感，同时拓展学生未来的就业视野。

第三，培养学生从事科学研究或技术工作的情怀和环保意识。

三、课程思政融入设计

元素1：爱国情怀。

知识点：晶体材料——包括单晶材料、多晶材料、纳米晶材料等。单晶衬底材料是各种芯片的关键载体材料和外延关键材料，高品质的单晶衬底材料是制备高性能芯片/光电器件的一个关键基础，对于促进芯片产业和光电器件产业的发展具有重要的指导意义。

思政元素融入：硅、蓝宝石、碳化硅单晶材料，是制备各种芯片的关键基础材料。通过介绍我国硅、蓝宝石、碳化硅单晶材料产业的背景与发展现状，激发学生胸怀祖国、服务人民的爱国精神，鼓励学生学好专业知识，积极参与技术创新，为推动关键衬底材料产业大踏步向前发展，作出贡献而努力。

元素2：工程师的情怀（实业报国、科技兴国）和协同创新精神。

知识点：光电功能材料的应用：光电耦合器——光电耦合器是一种非常重要的关键电子元器件，它可以有效避免电磁干扰、实现小功率控制大功率器件、交流转直流、电平转换等多种功能。目前，光耦已经广泛应用于航空航天、电力电子、环境监控、工业控制、新能源汽车、智能家居（例如空调、冰箱）、5G系统等领域。

思政元素融入：我国南方某公司立足现有技术，集结精兵强将迅速进行科研攻关，对市场上非常重要的20种中高端光电耦合器进行对标替代，目前已经实现了16种产品的对标替代，有效保障了我国重要高新技术企业的生产需求，促进我国经济的稳定发展。以“卡脖子”技术对标替代的经典案例，凸显科技工作者实业报国、科技兴国的情怀，强化集智攻关、团结协作的协同创新精神。

元素3：创新、求实、奉献的科学家精神。

知识点：现代光电功能材料基本都是晶体材料的，晶体学是光电功能材料的一个关键基础，也是半导体物理学的重要组成部分。

思政元素融入：黄昆院士首次提出了黄昆方程、黄散射、关于多声子无辐射跃迁的理论，并获得了国际同行的高度认可。博恩、黄昆院士合著的《晶格动力学理论》被国际物理界奉为经典。黄昆院士获得2001年度中国国家最高科学技术奖。观看黄昆院士的视频报道，向学生传输勇攀高峰、敢为人先的创新精神，和追求真理、严谨治学的求实精神，及淡泊名利、潜心研究的奉献精神，鼓励学生要自信，相信自己，通过自己的不懈努力，是可以在光电产业领域做出一番事业的。

基于我们的实践经验，课程思政融入设计应当坚持以社会主义核心价值观为引领，找准课程思政的切入点，以学生为中心，围绕学生的成长、发展需求，积极向学生传输正能量。

四、典型教学案例

（一）教学模式

教无定法，但教学方法需要与时俱进，与课程相结合，适应时代的发展。在《光电功能材料》教学中，任课教师队伍在课程思政建设的背景下，积极探索教学模式。主要通过以下三种模式开展教学活动。

（1）导入材料——传授知识——应用知识去解决问题

（2）专题研讨——融入思政元素——培养综合能力

（3）抛出问题——传授知识——培养能力——融入思政元素

同时，注重启发式教学，积极引导学生主动思考问题，探索与课程知识点密切结合的思政元素，在培养能力的过程中，升华学生的思想和精神。

案例1：

思政元素作为导入材料：让学生观看2020年戍边英雄的报道视频。英雄的爱国主义精神值得我们学习，我们应当珍惜这来之不易的和平学习环境，好好学习，争取在自己平凡的岗位上为国贡献自己的一份努力。在保卫边境当中，解放军使用到了哪些先进装备？这些先进的装备当中应用到哪些光电功能材料？

传授知识：绪论——光电功能材料的定义，分类及其应用。光电器件的分类：电——光转换器件：电灯、手电筒、发光二极管、激光器、显示器等；光——电转换器件：光电探测器、太阳能电池、光催化降解/光催化分解装置、光催化合成装置、光电耦合器、光纤信号转化器、光驱等。

应用知识去解决问题：引导学生思考光电功能材料在边防中的应用，如激光测距仪（测定距离）、红外夜视仪（观察敌情）、太阳能电池板房（提供用电、保障供暖等）、实时监控摄像机（安全保卫、预警）、自动报警装置、导弹预警系统等。

案例2：

专题研讨：光电功能材料中晶体材料的分类及其应用。晶体材料分为单晶材料、多晶材料、微晶/纳米晶材料。单晶材料是制备高品质芯片或者器件的关键材料。多晶材料应用较为广泛。微晶/纳米晶材料性能独特，在特定的场合下使用。晶体材料的重要理论基础是晶体学。同时讨论：晶体学中有没有我们中国人作出的突出贡献呢？

融入思政元素：观看黄昆院士的报道视频。黄昆院士首次提出了黄昆方程、黄散射、关于多声子无辐射跃迁的理论，并获得了国际同行的高度认可。黄昆院士还提出了关于晶体超晶格的黄——朱模型。博恩、黄昆院士合著的《晶格动力学理论》被国际物理界奉为经典。

培养能力：引导学生深刻理解材料科学中微观组织结构、材料宏观性能、用途之间的内在联系；引导学生理解材料设计的基本思路。

案例3：

抛出问题：在光电器件中哪一个属于组合型器件？

传授知识：光电耦合器——由发射端（红外LED），接收端（光敏芯片：光电探测器）以及电路和支架构成。光电耦合器的特出优点是可以有效避免电磁干扰。

培养能力：引导学生充分认识光电耦合器的器件结构和类型，思考从结构改变去进行创新，发展新型光电耦合器。

融入思政元素：光电耦合器是关键电子元器件，也归属到芯片行列。2018年，美国禁止其国内企业向我国输出中高端光电耦合器及相关技术。我国高新技术企业受到了严重冲击。我国南方某企业挺身而出，在现有知识产权产品的基础上，及时填补了国内空白，有力保障了我国高新技术企业的日常生产所需，维护了我国经济的稳定发展，可见，只有坚持自力更生和自主创新才是唯一正确出路。

（二）考核方式

本课程的考核方式主要采用以下几种方式：（1）利用雨课堂和微信群平台，上传课程资料、思政元素案例以供学生参考，并布置了开放式的课后作业（创新题、创业题），学生分工合作，以团队的形式完成；（2）设置了开放性小论文，学生以分组的形式完成，通过综合文献，进行合理的阐述，选择恰当解决方案，并完成小组汇报；（3）简单综合训练：根据要求，自行设计实验方案，完成实验，并按照规范撰写实验报告。在各个考核环节中都融入了思政元素，其目的是培养学生的爱国主义、工程师视野和情怀，体现学生的环保意识，坚定四个自信。通过分工合作、小组协同创新，培养和考查学生的集体主义精神和荣誉感。

案例1：

小组汇报课题：利用结构创新去改进旋涂仪

展示内容节选：从加热原理、外加结构设计思路，去分析旋涂仪改进的优点。在设计中遇到了哪些困难，小组是如何解决的。

思政元素：展示在设计过程中小组是如何分工合作、共同完成结构创新的，践行执着专注、追求卓越的工程师情怀，培养团队精神与协同创新的精神，提升科学发现与技术发明能力，坚定文化自信和提高自信心。

案例2：

小组汇报课题：哪一种镀膜技术适合进行小作坊创业

展示内容节选：深入了解旋涂仪、化学镀、热蒸发等镀膜设备是否都具有小型化型号或者微型型号，技术难度如何，其价格如何，使用成本以及人工成本如何，是否需要雇佣工人等。其次，分析涂仪、化学镀、热蒸发等镀膜方法的使用领域，是否具有良好的应用前景。接着，分析是否符合政府的政策引导？环保是否达标[4]？

思政元素：通过模拟创业分析，培养学生的创业精神、实业报国精神，同时可以考查学生的环保意识、对党和国家政策的敏锐性。

案例3：

小组汇报课题：论如何选择恰当的PECVD技术工艺生产Si薄膜

展示内容节选：从网络资源中去寻找PECVD生产Si薄膜的技术路线。从生产成本、产品质量、环保、技术先进性、设备要求等多方面综合考虑，选择合适的工艺路线。

思政元素：了解我国太阳能硅电池产业的发展现状，及其在航空航天当中的应用。同时，通过国外对比，提升对传统文化的自信。通过对技术路线的优选，培养学生的工程师视野和精益求精的情怀；在点评过程中，通过我国太阳能硅电池产业在国外封锁的环境下的发展史，向学生灌输坚持自力更生和科技创新的理念。

五、总结

在前期的实践和探索过程中，本文作者作了如下反思：

第一，任课教师应当以身作则，为学生树立良好的榜样，带头践行社会主义核心价值观，坚持四个自信。

第二，课程思政应当是长期的、润物无声式的熏陶。

第三，课程思政应当坚持以学生为中心，契合学生的成长与发展需求。思政元素应当丰富多彩，以学生喜闻乐见的形式展开，避免学生的反感，激发学生主动学习思政元素的兴趣。