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

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

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

　　1865年，英國物理學家麥克斯韋在研究中總結(jié)出了“麥克斯韋方程組”，通過“場”的概念將電學與磁學二者緊密結(jié)合。

　　這些理工科大學生耳熟能詳?shù)目茖W發(fā)展史，揭示著電學與磁學之間密不可分的聯(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。

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

　　返璞歸真：突出“知識型學科”本質(zhì)

　　“使學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，是課程開設初衷之所在?！闭n程的首任主講教師，蘭中文教授感慨地說道。

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

　　怎樣更好地幫助同學們理解抽象的理論知識?如何讓不同基礎的學生在課上真正學有所獲?課程組提出了“因材施教、優(yōu)化課件、案例描述”三大舉措，基礎薄弱學生先通過自學、個別輔導等強化基礎，理論基礎扎實的學生，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：“如奔跑中有同學因某種原因跌倒，就相當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。”

　　為了進一步提高課程教學質(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，洞察教學的每一個細節(jié)，并精心制作了一系列的典型教學微視頻和引導課，幫助學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生的聽課反饋，不斷調(diào)整和優(yōu)化教學方式，并力求使教學內(nèi)容更加貼近學生的實際需求。

　　“課程組老師認真嚴謹，幫助同學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。”材料學院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”由淺入深，為學子打開了磁性世界的大門。

　　鐵磁學作為重要的物理學分支，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，課程負責人的交接棒已然傳到四川省學術(shù)和技術(shù)帶頭人、材料與能源學院副院長孫科教授手中，并組成了精干的課程組，“鐵磁學”在傳承中行穩(wěn)致遠。

　　雙管齊下：形成“教學互促”機制

　　課程組在多年的教學工作實踐中總結(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)難易程度進行學時劃分，在此基礎上進行啟發(fā)式教學，讓學生提出問題，引入教學內(nèi)容，圍繞本學時重點和難點，深入分析，互動交流，把學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，在已有教學積累的基礎上，課程組進行了“大班授課、小班研討”的教學改革，即在大班講授的基礎上，課程從教學實際需求出發(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。學生通過查閱文獻、梳理歸納、小組研究、答疑總結(jié)的前期準備，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生對課程知識的掌握，取得了良好的教學效果?！按蟀嗍谡n、小班研討”這種方式激發(fā)了同學們的學習熱情和創(chuàng)新精神。同學們也更愿意上臺展示自我，并在其他同學的分享中獲取更多樣的思路，不僅擴充了眼界，也在同輩互助學習中提升了能力。”課程助教、材料與能源學院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)，鼓勵學生依托課程資源，積極參與科學研究，構(gòu)建了“教學-實驗-科研”三位一體協(xié)同機制。“這樣可以有效加深學生對教學內(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。

　　為了進一步引導學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)等各學科的密切合作與互動，形成互為適應的教育資源管理和應用服務新機制，充分發(fā)揮學校特色學科建設與科學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?、松山湖材料實驗室等科研生產(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-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年的課程建設歷程中，課程組始終注重強化“課程思政”建設，突出求真務實、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”的課程思政建設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技術(shù)的發(fā)展歷程，來增強同學們的文化自信。

　　在孫科看來，通過課程思政教育使同學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生，從而喚醒、激活和促使學生形成自己的思想，自覺踐行社會主義核心價值觀?！昂喲灾n程思政就是用科學思想和價值觀塑造來引領我們的課程教學改革，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)，增強學生求真務實、開拓創(chuàng)新的科學素養(yǎng)，有機融入國家與個人概念，引導學生構(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，課程組瞄準當今鐵磁、反鐵磁、亞鐵磁三種常見磁性材料領域世界前沿科技和國家重大需求，結(jié)合電子信息材料領域中的卡脖子技術(shù)等熱點話題，不僅點燃學生對科學創(chuàng)新探索的熱情，更能激發(fā)大家建設世界科技強國的使命感、責任感與緊迫感。

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

　　“未來，課程組將以培養(yǎng)引領新材料發(fā)展與創(chuàng)新的學術(shù)精英、行業(yè)精英和創(chuàng)業(yè)精英作為目標，助力我國磁性材料的生產(chǎn)領域由‘并跑’變?yōu)椤I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。