電子科技大學(xué)【研究生精品課程】探索鐵磁奧秘激發(fā)創(chuàng)新“磁”場

　　1820年，丹麥物理學(xué)家奧斯特發(fā)現(xiàn)了通過電流的導(dǎo)線周圍存在磁場，即“電生磁”的物理現(xiàn)象;

　　1831年，英國物理學(xué)家法拉第發(fā)現(xiàn)了閉合回路中磁通量變化可產(chǎn)生感應(yīng)電流，即“磁生電”的物理現(xiàn)象;

　　1865年，英國物理學(xué)家麥克斯韋在研究中總結(jié)出了“麥克斯韋方程組”，通過“場”的概念將電學(xué)與磁學(xué)二者緊密結(jié)合。

　　這些理工科大學(xué)生耳熟能詳?shù)目茖W(xué)發(fā)展史，揭示著電學(xué)與磁學(xué)之間密不可分的聯(lián)系。然而，大部分人往往將注意力聚焦于生活中無處不在的“電”，而對看不見摸不著的“磁”鮮有關(guān)注。

　　為了增強材料科學(xué)相關(guān)專業(yè)研究生對磁學(xué)理論的了解，2002年，蘭中文教授牽頭開設(shè)了“鐵磁學(xué)”這門課程。20多年來，課程始終立足于鐵磁學(xué)理論基礎(chǔ)，在課程建設(shè)上屢次優(yōu)化改革，并成功入選學(xué)校第一批“研究生精品課程”建設(shè)名單。

　　返璞歸真：突出“知識型學(xué)科”本質(zhì)

　　“使學(xué)生能從微觀物理本質(zhì)來看待材料宏觀性能變化的規(guī)律和機理，提高分析問題和解決問題的能力，增強思辨能力和集成創(chuàng)新能力，為研究新型材料和提高材料性能打好基礎(chǔ)，是課程開設(shè)初衷之所在。”課程的首任主講教師，蘭中文教授感慨地說道。

　　作為材料科學(xué)與工程、材料與化工、電子信息材料與元器件等專業(yè)的基礎(chǔ)課，“鐵磁學(xué)”致力于讓同學(xué)們從磁的角度認識和理解物質(zhì)的屬性，為材料的設(shè)計、合成、加工、分析、表征以及應(yīng)用打好基礎(chǔ)。

　　怎樣更好地幫助同學(xué)們理解抽象的理論知識?如何讓不同基礎(chǔ)的學(xué)生在課上真正學(xué)有所獲?課程組提出了“因材施教、優(yōu)化課件、案例描述”三大舉措，基礎(chǔ)薄弱學(xué)生先通過自學(xué)、個別輔導(dǎo)等強化基礎(chǔ)，理論基礎(chǔ)扎實的學(xué)生，則側(cè)重于拓展其知識視野，深化專業(yè)理解，并使用動畫等教學(xué)輔助手段，通過生活中常見的事例將抽象的物理概念和理論形象化，深化學(xué)生的理解。

　　生動形象的舉例常常出現(xiàn)在課程的講述中，講到自旋波時，老師舉了“兩人三足”的例子：“如奔跑中有同學(xué)因某種原因跌倒，就相當(dāng)于磁矩受外界影響產(chǎn)生了自旋翻轉(zhuǎn)，一個自旋的翻轉(zhuǎn)會導(dǎo)致相鄰自旋的翻轉(zhuǎn)，形成此起彼伏的波動。如果把他們看成是電子自旋，就形成了自旋波?！?/p>

　　為了進一步提高課程教學(xué)質(zhì)量，課程組還精心組織了一系列的教師交流討論會，經(jīng)常開展隨堂聽課，洞察教學(xué)的每一個細節(jié)，并精心制作了一系列的典型教學(xué)微視頻和引導(dǎo)課，幫助學(xué)生更加直觀和深入地理解課程知識。此外，課程組還廣泛收集學(xué)生的聽課反饋，不斷調(diào)整和優(yōu)化教學(xué)方式，并力求使教學(xué)內(nèi)容更加貼近學(xué)生的實際需求。

　　“課程組老師認真嚴謹，幫助同學(xué)們克服了從宏觀世界到微觀世界認知轉(zhuǎn)變中的種種困難?！辈牧蠈W(xué)院2021級博士研究生吳濤說。從原理性的磁性分類、磁性來源，到較為深奧的分子場理論、超交換作用，“鐵磁學(xué)”由淺入深，為學(xué)子打開了磁性世界的大門。

　　鐵磁學(xué)作為重要的物理學(xué)分支，其課程教材的更新與完善對于培養(yǎng)新一代科研創(chuàng)新人才至關(guān)重要。為了確保課程內(nèi)容緊跟學(xué)科發(fā)展前沿，蘭中文親自手寫了三本課程講義，字里行間都透露著對知識的尊重和對教育事業(yè)的熱愛。如今，課程負責(zé)人的交接棒已然傳到四川省學(xué)術(shù)和技術(shù)帶頭人、材料與能源學(xué)院副院長孫科教授手中，并組成了精干的課程組，“鐵磁學(xué)”在傳承中行穩(wěn)致遠。

　　雙管齊下：形成“教學(xué)互促”機制

　　課程組在多年的教學(xué)工作實踐中總結(jié)出了一套行之有效的經(jīng)驗。首先，對課程的六章內(nèi)容根據(jù)難易程度進行學(xué)時劃分，在此基礎(chǔ)上進行啟發(fā)式教學(xué)，讓學(xué)生提出問題，引入教學(xué)內(nèi)容，圍繞本學(xué)時重點和難點，深入分析，互動交流，把學(xué)生的注意力牢牢吸引在中心內(nèi)容上，然后歸納總結(jié)，提煉結(jié)論，總體做到“深入淺出”。

　　從2023年開始，在已有教學(xué)積累的基礎(chǔ)上，課程組進行了“大班授課、小班研討”的教學(xué)改革，即在大班講授的基礎(chǔ)上，課程從教學(xué)實際需求出發(fā)，將80人左右的大班分為40人左右的兩個小班，圍繞課程內(nèi)容開展小班研討。學(xué)生通過查閱文獻、梳理歸納、小組研究、答疑總結(jié)的前期準(zhǔn)備，在課上進行小組交流、碰撞思辨、教師點評、相互啟發(fā)。

　　這一課程改革加深了學(xué)生對課程知識的掌握，取得了良好的教學(xué)效果。“大班授課、小班研討”這種方式激發(fā)了同學(xué)們的學(xué)習(xí)熱情和創(chuàng)新精神。同學(xué)們也更愿意上臺展示自我，并在其他同學(xué)的分享中獲取更多樣的思路，不僅擴充了眼界，也在同輩互助學(xué)習(xí)中提升了能力?！闭n程助教、材料與能源學(xué)院2021級博士研究生馬澤南對此深有體會。

　　此外，課程組充分依托高水平教師隊伍，持續(xù)加強與科研團隊的交流合作及科研項目的深度融合，共同完成相關(guān)課題攻關(guān)，鼓勵學(xué)生依托課程資源，積極參與科學(xué)研究，構(gòu)建了“教學(xué)-實驗-科研”三位一體協(xié)同機制?！斑@樣可以有效加深學(xué)生對教學(xué)內(nèi)容的理解，認識到課程內(nèi)容不是虛無縹緲的，而是觸手可及的?！闭n程組認為，課程與項目二者在融合中相輔相成、相得益彰。

　　為了進一步引導(dǎo)學(xué)生從解決實際問題出發(fā)，課程組注重加強與兄弟高校和研究院所資源共享和優(yōu)勢互補，尤其是推動材料與理工醫(yī)等各學(xué)科的密切合作與互動，形成互為適應(yīng)的教育資源管理和應(yīng)用服務(wù)新機制，充分發(fā)揮學(xué)校特色學(xué)科建設(shè)與科學(xué)研究的強有力支撐作用。

　　截至目前，課程組與中電科技集團重慶聲光電有限公司、中國電科第九研究所、廣東東陽光磁性材料有限公司、四川京都龍?zhí)┛萍加邢薰尽⑺缮胶牧蠈嶒炇业瓤蒲猩a(chǎn)單位構(gòu)建了持續(xù)性研究生校企聯(lián)合培養(yǎng)模式，建立了良好的合作關(guān)系，形成了大開放、大協(xié)作的教學(xué)-科研-人才合作共贏新格局。

　　課程思政：樹牢科技報國信念

　　“如何進一步提高我校研究生培養(yǎng)質(zhì)量，更好服務(wù)國家發(fā)展是我們必須認真深入思考的問題。”在22年的課程建設(shè)歷程中，課程組始終注重強化“課程思政”建設(shè)，突出求真務(wù)實、開拓創(chuàng)新、精益求精的工匠精神，將“中國制造2025”、“新材料產(chǎn)業(yè)‘十四五’發(fā)展規(guī)劃”等磁性領(lǐng)域中國家重大戰(zhàn)略編入課程。

　　蘭中文認為，歷史傳承在“鐵磁學(xué)”的課程思政建設(shè)中占有舉足輕重的地位?！耙驗闀胁糠秩瞬粡臍v史縱向的維度看待科技發(fā)展，所以我舉了‘中國古代四大發(fā)明’之一司南的例子，表明兩千多年前中國古人就會靈活地將磁現(xiàn)象運用于生產(chǎn)生活之中?！痹谡n堂上，課程組通過闡述我國近代科學(xué)技術(shù)的發(fā)展歷程，來增強同學(xué)們的文化自信。

　　在孫科看來，通過課程思政教育使同學(xué)們樹立正確的科研價值觀同樣不可或缺。任何一門課都有自己的內(nèi)在思想，課程思政最根本是要把這種專業(yè)內(nèi)容中所蘊含的思想性挖掘和展示給學(xué)生，從而喚醒、激活和促使學(xué)生形成自己的思想，自覺踐行社會主義核心價值觀?！昂喲灾n程思政就是用科學(xué)思想和價值觀塑造來引領(lǐng)我們的課程教學(xué)改革，就像鹽溶于水。”孫科說道。

　　在探討“原子的殼層結(jié)構(gòu)及其磁性”時，課程組提出材料的磁特性是原子磁矩的宏觀呈現(xiàn)，增強學(xué)生求真務(wù)實、開拓創(chuàng)新的科學(xué)素養(yǎng)，有機融入國家與個人概念，引導(dǎo)學(xué)生構(gòu)建國家-個人“命運共同體”;在講授“自發(fā)磁化唯象理論”、“自發(fā)磁化交換作用理論”時，課程組瞄準(zhǔn)當(dāng)今鐵磁、反鐵磁、亞鐵磁三種常見磁性材料領(lǐng)域世界前沿科技和國家重大需求，結(jié)合電子信息材料領(lǐng)域中的卡脖子技術(shù)等熱點話題，不僅點燃學(xué)生對科學(xué)創(chuàng)新探索的熱情，更能激發(fā)大家建設(shè)世界科技強國的使命感、責(zé)任感與緊迫感。

　　展望課程未來建設(shè)，孫科說，課程組正在著手編撰《鐵磁學(xué)》教材，計劃引入更多現(xiàn)代的實驗方法和理論模型，確保學(xué)生能夠掌握最前沿的鐵磁學(xué)知識。同時，教材還將增加對新興技術(shù)如磁存儲、磁傳感器等領(lǐng)域的介紹，以培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新思維和解決實際問題的能力。

　　“未來，課程組將以培養(yǎng)引領(lǐng)新材料發(fā)展與創(chuàng)新的學(xué)術(shù)精英、行業(yè)精英和創(chuàng)業(yè)精英作為目標(biāo)，助力我國磁性材料的生產(chǎn)領(lǐng)域由‘并跑’變?yōu)椤I(lǐng)跑’，為我國高水平科技自立自強貢獻成電力量?！崩蠋焸兒V定地說。