课程思政视阈下固体物理教学与评价模式改革探索及思考

摘  要：从固体物理的学科特点及在材料类各专业的重要性出发，结合学科和学情特点，分析讨论如何通过改变教学和评价方式，培养学生的学习积极性和自信心，提高学生的课堂效率，从而提高教学效果;并在整个教学过程中贯穿思政元素，激发学生的学习兴趣和动力，进一步增强学生的爱国热情和民族自尊心，培养具有家国情怀、德才兼备的人才。

关键词：课程思政;固体物理;教学模式;课程评价方式;改革

中图分类号：G642      文献标志码：A          文章编号：2096-000X（2022）25-0136-04

Abstract： Based on the characteristics of Solid State Physics and the importance of all majors in materials， combined with the characteristics of subjects and learning conditions， this paper analyzes and discusses how to improve students' learning enthusiasm and confidence by changing teaching and evaluation methods， improve students' classroom efficiency， and thus improve the teaching effect. And in the whole teaching process throughout the ideological and political elements， we stimulate students' interest in learning and motivation， further enhance students' patriotic enthusiasm and national self-esteem， cultivate people with national feelings， moral integrity and ability.

Keywords： curriculum ideology and politics; Solid State Physics; teaching mode; course evaluation method; reform

习近平总书记在2016年举办的全国高校思想政治工作会议上强调：“高校思想政治工作关系高校培养什么样的人、如何培养人以及为谁培养人这个根本问题。要坚持把立德树人作为中心环节，把思想政治工作贯穿教育教学全过程，实现全程育人、全方位育人，努力开创我国高等教育事业发展新局面。[1]”中共教育部党组在2017年印发的《高校思想政治工作质量提升工程实施纲要》中提出了课程育人质量提升体系。大力推动以“课程思政”为目标的课堂教学改革，优化课程设置，修订专业教材，完善教学设计，加强教学管理，梳理各门专业课程所蕴含的思想政治教育元素和所承载的思想政治教育功能，融入课堂教学各环节，实现思想政治教育与知识体系教育的有机统一[2]。

北方民族大学是国家民委直属的一所建立在民族自治区省会城市的综合性民族类普通高等院校，多数学生来自我国少数民族和边疆地区，经济落后，人才紧缺，对北方民族大学这样的高等院校而言，为少数民族和边疆地区培养高素质创新型人才，并对这部分学生适时进行课程思政，加强爱国主义教育，将学生培养成具有家国情怀、专业素质过硬的经济和社会主义建设者就显得尤为重要。

固体物理作为材料类专业学生的一门专业核心课程，起着连接基础理论知识与实际应用技术的桥梁作用[3-4]。学习固体物理往往需要前期系统学习高等数学、热力学与统计物理、量子力学和电动力学。根据北方民族大学19版培养方案的要求，材料类专业的学生往往只学习一年的高等数学和普通物理，热力学统计物理和电动力学在普通物理只讲了很少的一部分，量子力学根本没有接触。加之民族院校学生大多数来自少数民族和边疆地区，学生基础差，学习固体物理课程时感觉很困难，尤其是遇到理论推导时，学生难以理解，从而造成部分学生产生厌学情绪。为了改变北方民族大学材料类各专业固体物理教学过程中教师难教、学生畏学的现状，必须对固体物理的教学模式进行改革，采取一系列措施提高学生的参与度，提高课堂效率。结合多年固体物理教学经验，将从教学大纲修订、调整教学内容、改变教学模式和课程评价方式等方面进行思考和探索;结合固体物理课程的学科背景和特点，在教学中适时切入思政素材，将爱国主义、民族责任感和家国情怀融入到固体物理教学中，激发学习兴趣，培养正确的世界观、人生观和价值观，达到思政育人的目的。下面就课程思政视阈下民族院校固体物理教学模式改革谈几点看法。

一、制定科学的固体物理课程思政的教学大纲

根据课程思政育人目标、北方民族大学学情、课程特征和时代发展的要求，适当删减和调整部分重点难点内容和讲授次序，并在固体物理讲授中融入思政素材，把社会主义核心价值观和大国工匠精神等爱国主义教育融入到教学大纲，重新修订教学大纲，依据教学大纲确定教学目标。彰显教师要树立“课程思政”育人的主体意识，从根本上保证思政元素进入课堂。

二、教学内容和教学模式改革

目前多数高校使用的固体物理教材，内容基本包括晶体的结构、晶体的结合、晶格振动与晶体的热学性质、晶体中的衍射、金属电子轮和周期场中的电子态等内容。作为一个学期的专业核心课程，大部分的高校计划64学时，而北方民族大学材料类专业的学时数只有48学时，只能讲授固体物理基础的部分内容。加之缺少热力学统计物理与量子力学方面的知识，全面讲授固体物理有很大的困难。为了解决这个矛盾，将对授课内容做以下调整。

（1）有选择性地讲授。对固体物理各章节讲授要有主次之分，重点内容精讲，在其他课程中涉及的内容可以略讲或不讲[5]。例如，固体物理中关于什么是晶体、晶体结构和晶体结合等内容学生已经在材料科学基础里学过了，所以在讲授这部分内容时只选择性地讲解重点和难点，对基本概念和术语一带而过[5]。

（2）重思想轻推导。对于有些章节的难点，不追求烦琐的数学推导，更多地突出物理思想的表达[5];比如应用量子力学的微扰理论求解准自由电子模型和紧束缚模型时，力求讲清量子力学的处理思路，对于求解复杂的薛定谔方程的过程可以一带而过，不要陷入复杂的公式推导和繁杂的方程求解过程中。对于某一个具体理论要重点讲述其建立过程与物理模型。物理模型尽量简单，深入浅出，让学生学会用固体物理学的方法思考和处理问题。

（3）适时增加固体物理学科前沿内容的讲授，合理补充与固体物理学科联系紧密的半导体物理学科最新的学术成果与进展[5]。引导学生积极参与老师的科研实验，鼓励学生多听学校邀请的国内专家的学术报告，了解最新的学术动态，培养对科学研究的兴趣，为学生继续深造和从事科研工作奠定基础。

三、找准思政教育在固体物理课堂的切入点，让爱国主义家国情怀进入课堂

课程思政并非“思政课”，在讲授固体物理时千万不可牵强地大讲思政。只讲大道理和强拉硬拽式的课程思政就全方位育人而言效果甚微，把握不好反而会使学生对固体物理课程失去兴趣甚至产生反感，要深刻领会隐性教育的理念和原则，在不经意中达到 “润物细无声”的育人目标。经过广泛搜集和慎重考虑，选取和固体物理高度关联的思政素材，适时切入课堂，以期达到课程思政全方位育人的目的，学生在学习固体物理知识的同时形成正确的世界观、人生观和价值观，成为德才兼备，具有家国情怀的优秀人才。

（1）固体物理的学科背景是建立在量子力学之上的一门学科[4]，以此为切入点，讲述量子力学的发展简史。量子力学是在世人的反对和质疑声中诞生和逐步发展起来的，是一部曲折且充满传奇色彩的发展史，在此过程中，尤以普朗克、爱因斯坦和波尔等伟大科学家的付出和努力最大。早在1894年普朗克受其导师——基尔霍夫的重托，开始研究长期困扰经典物理理论的黑体辐射问题，大约花了6年的时间，提出叫作“基础无序原理”的解决方法，在此基础上最终成功地推衍出著名的普朗克黑体辐射定律，并于1900年在德国物理学会上首次公布。之后不久，由于普朗克提出的量子思想和经典物理理论格格不入，遭到当时几乎所有科学家的反对，这其中也包括其导师——基尔霍夫，于是普朗克在一片质疑和反对声中抛弃了量子思想，“量子”便成为一个弃婴，流浪在荒野之中。流浪了5年之久，时间来到了1905年，偶遇了当时还比较落魄的爱因斯坦，据说爱因斯坦在大学期间一直思考那个追光实验，没有引起老师们的注意，毕业时没有老师愿意推荐其到大学和研究所工作，使得他毕业后很长一段时间没有工作。经过多番努力，最后在瑞士的一个专利局谋到了一名小职员的职位，专门为科技工作者整理专利资料，工作之余继续思考他的追光实验，当时困扰经典物理学的又一问题——光电效应长期得不到理论解释，这一问题引起了爱因斯坦的注意，其经常深夜把自己关在一个小房间，潜心研究光电效应问题，不经意间读到了普朗克在6年前发表的论文，其中的量子思想引起了爱因斯坦的注意，把当年被普朗克抛弃的量子思想应用到光电效应实验中，提出了著名的光量子假设，成功解释了光电效应。但是量子思想还是得不到物理学界的承认，因为一份不连续的思想和经典物理连续的思想始终格格不入，于是“量子”在被爱因斯坦领养之后不久又被抛弃了，继续过着流浪的生活。“量子”又流浪了7年之久，时间来到了1913年，丹麦物理学家玻尔为了解释导师卢瑟福提出的原子核式结构模型中电子绕原子核运动问题，当时的经典电磁理论解释不了核外电子的运动问题，波尔苦思冥想，突然间想起了曾经被普朗克和爱因斯坦两度抛弃荒野的“量子”，应用量子思想提出了有名的核外电子运动的定态假设，成功解释了原子核外电子运动问题，从此打开了人们通向微观世界的大门，揭开了微观世界神秘的面纱。自此，流浪的“量子”终于得到世人的承认，此后得到薛定谔和海森堡等科学家的发展，最终发展为一门学科，名曰量子力学。从量子力学曲折且充满传奇色彩的发展史来看，三位科学家在寻求科学真理的道路上经受了全世界的质疑和反对，义无反顾地提出和应用量子思想，成功地解决了长期困扰经典物理理论的世界性难题：黑体辐射、光电效应和原子的核式结构。这就是宝贵的科学精神，在追求真理的道路上敢于质疑和挑战，实现了自己的人生价值，由此启发学生要树立实事求是、崇尚科学和追求真理的世界观、价值观和人生观。

（2）固体物理中能带理论是半导体物理与器件的主要理论基础，在讲完这部分内容时，适时切入思政素材，讲述自新中国成立以来，居民家用电器从无到有，产品不断升级、更新换代的发展历程，戏说我国在这一领域取得的伟大成果，让同学们了解我国半导体行业的发展概况。在新中国成立之际，中华大地千疮百孔，满目疮痍，百废待兴;人民生活条件极其艰苦，在党和国家的坚强和正确领导下，全国人民奋勇前行，不向困难低头，加班加点，积极投入到劳动和工作中来，艰苦的生活条件较新中国成立之前有很大改善，但是全国人民的生活水平依然很低，仅仅在吃穿上有所改善，直到20世纪70—80年代，条件好的百姓家里有了唯一的家用电器——手电筒，收音机只有条件更好的家庭才能买得起，甚至有的一个村才有一台收音机或者广播，这是唯一和外界联系的设备;那时很多人都没有见过固定电话，打电话更是一种奢望，只能在电影的场景里看到，遇到急事迫不得已只能去邮局发电报。现如今，我国在经济和科技等方面取得了巨大的发展，基于“互联网+”的生活方式彻底改变了传统的生活方式，“一机在手，出门无忧”已成为现代社会生活的主旋律;网上购物、购票、排队，线上就医挂号，线上教学，线上点餐等，将20世纪80年代中国农村和城市的生活方式和条件与现在相比较，让同学们在惊讶和不可思议中感受中国改革开放40多年以来在经济建设和科技等方面所取得的巨大成就，中国在微电子领域发展得太快太好，尤其在通信领域，引领全世界5G网络的构建和发展，触动了以美国为代表的西方国家的利益，由于我国的设备用的芯片还要国外公司代工，美国抓住这一弱点实施制裁;结合美国断供我国华为、中兴事件，适时讲解中国航空航天和量子科技领域的发展历程。想当初我国开始涉足航天领域时是零基础，去和别人谈合作的条件都没有，怎么办？只能自己干，没人愿意帮助，必须从零开始，经过我国几代航天人的努力付出，中国航天人努力实现载人航天和登月两大历史性任务，2003 年中国神舟五号飞船搭载一名航天员绕地在轨运行14圈，历时21小时23分;表明中国掌握载人航天技术，成为中国航天事业在21世纪的一座新的里程碑。此后神舟六号的多人多天的绕地飞行;神州七号飞船满载3名宇航员在轨飞行，实现了宇航员在轨出舱任务;神州八号飞船组合体在轨飞行，实现了和天宫一号的刚性连接;神舟九号首次完成与天宫一号载人交会对接任务;神舟十号实现了与天宫一号目标飞行器实现手控交会对接;神舟十一号载人飞船是中国第六次载人飞行任务，也是创造中国载人航天在轨飞行时间的新纪录的重要里程碑[6];神舟十二号载人飞船是空间站关键技术验证阶段第四次飞行任务，也是空间站阶段首次载人飞行任务。目前各项任务都已圆满完成，可喜可贺。