当前我国基础教育的教学观已从传统的重视知识传授转变为重视学生学习能力的培养。物理学作为自然科学的一门基础学科,对其他理工科的学习有着重要的作用,因此培养学生物理思维能力对提高学生的科学素养是至关重要的。本论文研究内容主要如下:1.为了研究如何培养学生的物理思维能力,本文首先演示了以磁性超原子为构建单元利用自组装和表面支撑组装方法构建一类二维铁磁材料的过程,再以磁性超原子类比为一个具有个性特色学生个体,而构建的新型二维铁磁材料可类比为一个具有活力的集体,受磁性超原子从单体磁性到组装材料磁性的效应启发,我们体会到在教学过程中可以利用班级集体的协调效应和目标效应,发挥学生个性特色,去培养学生物理思维能力。2.利用自旋极化密度泛函理论（DFT）方法,首先系统研究了MnSr₉超原子的低维自组装结构的几何、电子结构和磁性质,然后进一步研究了VLi₈超原子在石墨烯表面的电子结构和磁性质。得出如下结论:（1）通过DFT,第一性原理分子动力学和蒙特卡罗模拟方法系统地研究了MnSr₉超原子自组装的三种不同二维（2D）结构（正方形,三角形和六边形）的稳定性、磁性和电子特性。结果表明我们组装的三个2D团簇片在室温下都是具有热力学稳定的本征铁磁材料,其中六角蜂窝结构具有接近室温的居里温度（Tc²73K）。（2）利用VLi₈超原子吸附在石墨烯表面构建了两种磁性增强的2D铁磁薄膜。文中考虑了VLi₈超原子与石墨烯表面接触的四种典型构型。结果表明,无论吸附构型如何,VLi₈超原子在石墨烯表面上均能保持其结构稳定性,与孤立VLi₈超原子（5μ_B）相比有一个增强的磁性（约6μ_B/cell）。并且Vli8超原子之间有非常强的铁磁耦合。