齊錦剛，趙作福，劉偉東，王 冰，胡 昕，于文雯

(遼寧工業(yè)大學 材料科學與工程學院，遼寧 錦州 121001)

2016 年12 月，習近平總書記在全國高校思想政治工作會議上強調指出：“要用好課程教學這個主渠道，思想政治理論課要堅持在改進中加強，提升思想政治教育親和力和針對性，滿足學生成長發(fā)展需求和期待，其他各門課都要守好一段渠、種好責任田，使各類課程與思想政治理論課同向同行，形成協(xié)同效應?！盵1]在當今的時代背景條件下，思政教育是為了學生的全面發(fā)展而進行的價值選擇和追求，在課程教學中有著舉足輕重的地位。就我校材料學、材料物理與化學專業(yè)的研究生教學而言，深入挖掘“材料物理”課程中的思政元素，一方面，可以幫助學生將枯燥的理論與實際材料研究有效聯(lián)系起來，為今后的科研工作打下扎實的基礎；另一方面，本課程可以體現(xiàn)出課程育人的重要作用，對青年學生的未來發(fā)展具有重要意義。

一、課程簡介

“材料物理”課程將物理理論與材料科學緊密結合，是材料學、材料物理與化學專業(yè)研究生的重要學位課。本課程總計40 學時，年均授課學生人數(shù)為30 人。其主要內容為對不同尺度的材料物理現(xiàn)象和模型進行研究，如微觀層面的自由電子理論、能帶理論和宏觀尺度的材料制備技術等[2]。該課程在為碩士研究生提供必備的基礎理論知識的同時，也培養(yǎng)學生從物理角度思考問題的方式，深受學生的喜愛。

二、課程中的思政元素

將“材料物理”這門課程的教學內容和思政教育相結合，使思政元素潛移默化地融入學生的課程學習中，使學生既能熟練掌握課程知識，又能將政治教育熟記于心，在未來的學習、工作和生活中能夠充分運用自己所學知識來思考問題、解決問題。本文主要講述了金屬自由電子理論從Drude 模型到Sommerfeld 模型的發(fā)展符合恩格斯在《自然辯證法》中提到的“否定之否定”規(guī)律，量子力學中薛定諤方程求解過程引出的邊界條件限定問題體現(xiàn)了物質與意識的辯證關系，以及材料制備技術中體現(xiàn)出來的工匠精神。在“材料物理”課程中，諸如此類的思政元素在材料的各個方面上比比皆是，這充分體現(xiàn)了課程思政教學改革與實踐的全面性。

（一）從金屬自由電子理論引出否定之否定規(guī)律

金屬自由電子理論從Drude 模型發(fā)展到量子力學中的Sommerfeld 模型，符合恩格斯在《自然辯證法》中提到的“由矛盾引起的發(fā)展或否定之否定——發(fā)展的螺旋式上升”規(guī)律。否定之否定規(guī)律[3]是哲學的基本規(guī)律之一，它揭示了事物發(fā)展所體現(xiàn)的前進性和曲折性的統(tǒng)一。事物發(fā)展過程中所體現(xiàn)的對于否定的轉化是為了實現(xiàn)創(chuàng)新和發(fā)展。曲折性體現(xiàn)在事物發(fā)展的暫時停頓或后退，但經(jīng)過重重困難，最終會為事物的發(fā)展開辟新的道路?？梢钥吹剑挛锏陌l(fā)展趨勢是波浪式前行或螺旋式上升。否定之否定的規(guī)律中所蘊含的哲學讓人們對事物發(fā)展的前進和曲折有更深刻的認識。

Sommerfeld模型是對Drude模型所存在的某些否定部分進行優(yōu)化而得到的。具體來說，整個理論模型的發(fā)展經(jīng)歷了肯定、否定、否定之否定的過程，與否定之否定自身具有的規(guī)律性恰好保持一致。Drude 在提出假說之初對其充滿了肯定想法，但科學家們經(jīng)過一系列的公式推導與驗證后，發(fā)現(xiàn)Drude 模型存在缺陷，從而對其產(chǎn)生懷疑和否定，促進了Sommerfeld 模型的提出，完善并改進了Drude 模型假說，對量子力學的發(fā)展歷程作出了巨大貢獻。這個事例說明，事物的發(fā)展是螺旋式上升的，同時也教育學生從事物發(fā)展的全過程出發(fā)，正確地對待發(fā)展過程中的艱難險阻，堅持事物的發(fā)展過程是始終前進的。正確對待學習工作中的順逆，順境中仍應保持一顆平常心，預判背后可能存在的困難和曲折；在逆境中，我們要學會克服消極的態(tài)度，時刻保持積極向上的精神狀態(tài)，同時，要充滿自信不怕困難，勇攀高峰，向往美好的未來。

（二）從薛定諤方程的求解過程引出邊界條件限定問題

電子運動的薛定諤方程為：

其中：V（r）表示勢能函數(shù)，若周圍存在一個勢場，即存在電子間相互作用，那么就會對電子的行為產(chǎn)生影響。若要使電子能夠自由運動就必須打破勢場的束縛，使得電子的運動不被周圍的邊界條件限制，從而獲得“自由”。

人們無論是在意識層面還是在物質層面想要追求“自由”，都要打破對于自身的束縛，正如電子在運動的過程中獲得電子能級從而打破束縛，獲得“自由”。又如，“無我”境界就是要去掉自身邊界，不在意自身利益的得失，樹立責任意識優(yōu)先，權利意識靠后的習慣性思維。如果所有人都只考慮個人利益的得失，那么人就像電子一樣，行為會受到限制，周圍的“勢能函數(shù)”會發(fā)生改變，即從表面上看個人在物質層面得到更多，但從邊界條件限定問題的角度出發(fā)，這就是在對自身設定邊界，反而人們會變得更加不“自由”。所以自己的“能級更加廣泛”，擁有一顆利他的心，無私奉獻不計回報，使自己變得更“自由”，這便是做人的意義，做學問亦是如此。同時這對于學生形成正確的“三觀”有著重要的影響，教育學生始終堅持為人民群眾謀福利，集體利益高于個人利益，引領學生找尋正確的發(fā)展道路，將個人價值與社會發(fā)展相結合，為國家繁榮和社會發(fā)展作出貢獻[4]。

（三）從Sommerfeld 模型引出辯證法的對立統(tǒng)一規(guī)律

單電子波粒二象性的Sommerfeld 模型符合唯物辯證法的對立統(tǒng)一規(guī)律，即自由電子的粒子性和波動性同時存在。從波動方面來描述粒子的運動需要用到波動方程，這就是薛定諤方程的由來。Sommerfeld 模型能夠利用能級的不連續(xù)性和費米-狄拉克統(tǒng)計的結果來證實“費米面附近少量電子才是真正自由的電子”。費米能級亦存在著對立統(tǒng)一規(guī)律，其揭示了事物普遍聯(lián)系的根本內容和變化發(fā)展的內在動力。

凡事沒有絕對的好與壞，在人們日常生活中好與壞是相對存在，具備一體兩面性。隨著社會的進步與發(fā)展，人們在不同歷史時期、不同情況下對待事物發(fā)展的評價也會各不相同。正如《老子·五十八章》中的“禍兮福之所倚，福兮禍之所伏”，意思是禍與?；ハ嘁来妫梢曰ハ噢D化。禍事的背后也會孕育新的希望，善事的另一面也會存在風險。這體現(xiàn)了辯證法的思想——矛盾的對立統(tǒng)一與相互轉化。又如人們所熟知的那則“塞翁失馬”的故事，塞翁丟失了一匹強壯的馬，鄰居們得知消息后過來安慰他，但他不以為意地說道：“這或許也是一種好的結果?！边^了一段時間，馬兒自己回到了家中并一同返回了多匹駿馬，鄰居們都來祝賀他，這時他對大家說道：“這并不一定帶來好的結果?！惫辉谒膬鹤域T馬時跌跌撞撞地摔斷了腿。鄰居們又來安慰他不要難過，塞翁說道：“怎么知道這不是一種好的結果呢？”一年后，國家來強制招募青壯年征兵入伍，參軍的許多年輕人都因此喪生，只有他的兒子因傷無法入伍，保住了一條性命。所以，人們在生活中遇到的每一個問題，都要學會一分為二地分析，不僅要看到事物好的一面，也要看到事物不好的一面，了解事物的內在含義，不要因眼前的得失而改變心境，用平常心來面對生活中的各種問題。

（四）從材料性能引出現(xiàn)象與本質規(guī)律

材料的性能涉及各種物理、力學、化學、工藝及工程現(xiàn)象，正如肖紀美先生《材料學的方法論》中所述，從現(xiàn)象的本質來看，同一材料的不同的性能只是相同的內部結構，在不同外界條件下所表現(xiàn)出的不同行為[5]。

因此，我們一方面要善于發(fā)現(xiàn)個體表現(xiàn)出來的性能中所體現(xiàn)的特殊規(guī)律，另一方面也要從材料的內部結構以及內因和外因的辯證關系中歸納總結出材料為何具備這些特性。前者強調特殊性，后者強調一般性。例如，我們既要探索材料中塑性、韌性、強度、硬度等各種性能的特殊規(guī)律，又要研究晶體缺陷理論在材料形變到斷裂過程中所體現(xiàn)出的一般規(guī)律；既要歸納出與性能有關的各種現(xiàn)象規(guī)律，又要探索現(xiàn)象中所蘊含的機理。通過對本課程的學習，使學生們用透過現(xiàn)象看本質的方式來認真地對待遇到的問題。在進行實驗時，要仔細觀察實驗現(xiàn)象，認真思考，通過實驗現(xiàn)象了解其本質。我們學習知識時，只有通過事物的現(xiàn)象看清其本質，才能夠真正理解其中的含義。

（五）從材料制備技術引出大國工匠精神

由于材料的結構不同，它們的制備方法也不同，但它們也有許多相似之處。通過本課程的學習，使學生們能夠在了解材料制備工藝和性能測試方法以及相關大型設備的使用等方面，恰當?shù)匾肽壳皣鴥茸钕冗M的科研進展，使得同學們感觸頗深。每個人都應對國家的興衰負責，努力豐富自己的知識，為國家的發(fā)展貢獻自己的力量。讓學生明白，真正掌握核心技術，離不開勤奮的研究和扎實的工匠精神，以此來增加學生們學習的動力。

例如，位于我國研究前沿的“FAST 工程”，其500 m 口徑球面射電望遠鏡（FAST）是目前世界上最大、最靈敏的單口徑射電望遠鏡，未來將會應用在中性氫巡視、脈沖星搜索、國際VLBI 網(wǎng)聯(lián)測及地外生命搜尋等重要前沿領域[6]。引入這樣一個偉大的工程，不僅可以增加學生的民族自豪感和愛國主義情懷，也可以激勵學生為中華民族的偉大復興繼續(xù)努力奮斗。另一個是胡雙錢的案例。35 年來，他親自處理了數(shù)十萬件精密零件，并創(chuàng)造了100%經(jīng)認證的磨料零件的驚人紀錄。中國新一代大型飛機C919 的首架原型機中有許多由胡雙錢親自打磨的新零部件。這種精益求精、踏實肯干的大國工匠精神，在材料制備、測試表征和設備研發(fā)中同樣至關重要，非常值得學生們用心學習。工匠精神是當代學生必須具備的一種職業(yè)素養(yǎng)和觀念，在教授學生們理論基礎知識的同時合理地滲透大國工匠精神，能夠促使學生更加全面地發(fā)展。

三、結束語

“材料物理”作為一門將物理理論與材料科學緊密結合的專業(yè)課程，在日常教學過程中，教師絕不能簡單地拘泥于書本的表面知識，而是要將書本知識與思政內容相結合,深入挖掘課程內容中的思政元素，使得學生在學習專業(yè)課程的同時，也深刻了解到當今時代背景下的政治思想，從而引發(fā)學習興趣和深入思考，積極主動學習課堂知識，并為以后的學習和科研工作打下基礎。