以“電磁學(xué)”為例談專業(yè)課程思政成為滋潤學(xué)生成長沃土

吳小山,孫 亮,張海軍,劉俊明,忻 蓓

(1. 南京大學(xué) 物理學(xué)院，江蘇 南京 210093；2. 高等教育出版社，北京 100029)

黨的十八大以來，習(xí)近平總書記多次發(fā)表重要講話，引航中國教育前進(jìn)方向，把“立德樹人”作為中國教育的根本任務(wù).習(xí)近平總書記關(guān)于教育的重要論述，是習(xí)近平新時(shí)代中國特色社會(huì)主義思想的重要組成部分，是中國特色社會(huì)主義教育理論發(fā)展的最新成果，形成了科學(xué)、系統(tǒng)的新時(shí)代中國特色社會(huì)主義教育理論體系，開辟了馬克思主義教育理論和實(shí)踐發(fā)展的新境界.教育部課題組匯集了《深入學(xué)習(xí)習(xí)近平關(guān)于教育的重要論述》，由人民出版社出版發(fā)行[1].習(xí)近平總書記在黨的十九大報(bào)告中要求：“全面貫徹黨的教育方針，落實(shí)立德樹人根本任務(wù)，發(fā)展素質(zhì)教育，推進(jìn)教育公平，培養(yǎng)德智體美全面發(fā)展的社會(huì)主義建設(shè)者和接班人.”[2]

這里對為誰培養(yǎng)人，如何培養(yǎng)人，以及培養(yǎng)什么人都作了闡述，是新時(shí)代中國特色社會(huì)主義教育理論的精髓，已經(jīng)成為推進(jìn)我國教育現(xiàn)代化的指導(dǎo)思想和行動(dòng)指南.社會(huì)主義事業(yè)需要一大批從事各個(gè)專業(yè)的專門人才，需要他們忠誠黨的事業(yè)，投身社會(huì)主義建設(shè)，全心全意為中國社會(huì)主義事業(yè)服務(wù)，為中國人民謀幸福，為實(shí)現(xiàn)中華民族偉大復(fù)興的中國夢貢獻(xiàn)聰明才智.這就需要學(xué)校在培養(yǎng)年輕人時(shí)，注重在專業(yè)教學(xué)中落實(shí)習(xí)近平總書記關(guān)于立德樹人、培養(yǎng)德智體美勞全面發(fā)展的社會(huì)主義建設(shè)者和接班人等相關(guān)指示，就需要在加強(qiáng)專業(yè)培養(yǎng)的同時(shí),加強(qiáng)對學(xué)生世界觀、人生觀和價(jià)值觀的塑造，也就是專業(yè)思政，將正確的三觀融入專業(yè)培養(yǎng)全過程.專業(yè)培養(yǎng)的落腳點(diǎn)是專業(yè)課程，因此專業(yè)育人的落腳點(diǎn)是課程育人.如何落實(shí)課程育人，把準(zhǔn)專業(yè)教育的高度、深度和方向，而不是將育人元素生硬地添加到專業(yè)課程中.

中國高等教育學(xué)會(huì)教學(xué)研究分會(huì)楊祥理事長等在《中國高等教育》期刊上撰文指出[3]：課程思政不是教學(xué)內(nèi)容的增減或課程體系的調(diào)整，它是一種方法，是高校在落實(shí)立德樹人根本任務(wù)的過程中體現(xiàn)馬克思主義指導(dǎo)地位、踐行社會(huì)主義核心價(jià)值觀的方法；是堅(jiān)持用習(xí)近平新時(shí)代中國特色社會(huì)主義思想鑄魂育人，實(shí)現(xiàn)習(xí)近平新時(shí)代中國特色社會(huì)主義思想進(jìn)教材、進(jìn)課堂、進(jìn)頭腦的方法.

唐朝詩人杜甫在《春夜喜雨》中的詩句“隨風(fēng)潛入夜、潤物細(xì)無聲”[4]，就是課程育人的思路.萬物依靠雨露滋潤，但不是生硬的把雨水灌進(jìn)去，而是潤物無聲，自然吸收，通過與陽光、空氣、土壤發(fā)生化合作用，化為萬物新的組成部分.課程育人就是要把馬克思主義唯物主義思想、正確的認(rèn)識(shí)論、思想品德、家國情懷、勇攀科學(xué)高峰的精神等如雨露潤物般被學(xué)生有機(jī)吸收，和學(xué)生的專業(yè)知識(shí)、興趣、愛好融合，成為學(xué)生新專業(yè)知識(shí)的組成部分，讓知識(shí)有方向性、服務(wù)性，提高學(xué)生科學(xué)素養(yǎng).通過老師的傳授把知識(shí)的內(nèi)涵、專業(yè)的內(nèi)涵融入學(xué)生成長過程，猶如“德之鹽”融入“專業(yè)之水”，甚至如光合作用一般，把專業(yè)知識(shí)、育人元素通過教師融為學(xué)生成長的重要組成部分.這樣培養(yǎng)的專業(yè)人才就可以成為中國未來社會(huì)的接班人，以中華民族的偉大復(fù)興為己任，去學(xué)習(xí)，去奮斗.

1 “電磁學(xué)”課程特點(diǎn)

電磁學(xué)是一門起源于總結(jié)自然界中電、磁現(xiàn)象規(guī)律的物理課程.課程中每個(gè)規(guī)律的提出總是從實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象出發(fā)，探索歸納形成本源的物理規(guī)律.“電磁學(xué)”課程理論性很強(qiáng)，對想象力要求較高的“場”是一個(gè)重要的概念，它與“力學(xué)”課程中的理想模型——“質(zhì)點(diǎn)”、“剛體”——是不同的，“場”在空間連續(xù)分布，它是一種特殊的存在，是一種物質(zhì)，它的規(guī)律須從整體上把握；因此對“場”的描述與力學(xué)中大不相同.

“電磁學(xué)”課程是第一次系統(tǒng)學(xué)習(xí)和處理“場”.課程中電磁場的規(guī)律是建立在數(shù)學(xué)應(yīng)用的基礎(chǔ)上，并通過嚴(yán)格推導(dǎo)獲得的.課程描繪了一個(gè)從實(shí)踐到理論再到實(shí)踐的認(rèn)識(shí)過程.從身邊的現(xiàn)象抽絲剝繭留下描述物理本源規(guī)律的數(shù)學(xué)描述，再通過數(shù)學(xué)推導(dǎo)預(yù)言新的物理現(xiàn)象并被實(shí)踐所證實(shí).因此電磁學(xué)是一門理論與實(shí)踐高度融合的課程，也是與生活結(jié)合得最緊密的課程，我們身邊幾乎所有現(xiàn)象、重大科學(xué)發(fā)現(xiàn)、國家重大需求等都與電磁學(xué)規(guī)律的應(yīng)用密不可分.如何融合實(shí)踐和理論、前沿和基礎(chǔ)、國家需求和知識(shí)應(yīng)用，建設(shè)具有高階性、創(chuàng)新性和挑戰(zhàn)度(兩性一度)的優(yōu)質(zhì)課程，是提高課程質(zhì)量、培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)素養(yǎng)、提升學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)造能力的關(guān)鍵.

另外，“電磁學(xué)”是一門介紹人類對自然界中電和磁現(xiàn)象的認(rèn)識(shí)以及電磁相互作用規(guī)律的課程.該課程的內(nèi)容緊密聯(lián)系前沿重大科技進(jìn)展、國民經(jīng)濟(jì)發(fā)展重大需求；課程學(xué)習(xí)對專業(yè)內(nèi)涵的理解，對知識(shí)的實(shí)踐應(yīng)用，以及實(shí)現(xiàn)知識(shí)的創(chuàng)新具有重要意義.“電磁學(xué)”是一門典型的自然科學(xué)課程，該課程的基本框架是基于人類對自然現(xiàn)象的長期觀測和歸納總結(jié)，并在此基礎(chǔ)上提煉出漂亮的物理規(guī)律.這充分體現(xiàn)了人類長期認(rèn)識(shí)自然、改造自然，并利用自然規(guī)律推進(jìn)人類文明演化的歷史過程.課程內(nèi)涵既包括馬克思主義唯物主義觀點(diǎn)，也包含了“從實(shí)踐中來到實(shí)踐中去”的正確認(rèn)識(shí)論，同時(shí)，電磁規(guī)律的建立又充分展現(xiàn)了科學(xué)家“實(shí)事求是”追求真理的科學(xué)精神.

對電磁規(guī)律的認(rèn)知，以及對電磁相互作用規(guī)律的應(yīng)用和創(chuàng)新，促進(jìn)創(chuàng)生了以電力和信息為基石的現(xiàn)代社會(huì)高度文明，也將在即將來臨的科學(xué)技術(shù)革命(如信息革命、量子革命)中發(fā)揮更重要的作用.“電磁學(xué)”更是后續(xù)物理學(xué)專業(yè)課程、選修課程的基礎(chǔ)課程，如“電動(dòng)力學(xué)”、“統(tǒng)計(jì)物理”、“量子力學(xué)”“固體物理”、“鐵磁學(xué)”、“電介質(zhì)物理”等，如何通過課程教學(xué)引導(dǎo)學(xué)生學(xué)好“電磁學(xué)”，激發(fā)學(xué)生報(bào)效祖國的熱情，是“電磁學(xué)”課程育人的重要任務(wù).

2 南京大學(xué)“電磁學(xué)”課程教學(xué)簡介

南京大學(xué)物理學(xué)專業(yè)(物理學(xué)院)“電磁學(xué)”課程教學(xué)團(tuán)隊(duì)由4位教授領(lǐng)銜，包括2位資深教授，即教育部長江獎(jiǎng)勵(lì)計(jì)劃特聘教授1人、教育部新世紀(jì)人才計(jì)劃入選者1人，以及2名年輕骨干教師，包括一名中組部青年千人計(jì)劃教授和一名具有博士學(xué)位的年輕副教授，每年課程組還設(shè)置多名助教，確保課程的順利進(jìn)行和各項(xiàng)教學(xué)改革方案的實(shí)施.

南京大學(xué)“電磁學(xué)”課程教學(xué)團(tuán)隊(duì)采用以下措施進(jìn)行教學(xué).

首先，體現(xiàn)電磁學(xué)規(guī)律來源于實(shí)踐，又應(yīng)用于推動(dòng)人類文明進(jìn)步.當(dāng)代科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，特別是電力技術(shù)、信息技術(shù)的進(jìn)步，有賴于人類長期對自然界中電磁現(xiàn)象的研究，并得益于研究成果在人類改造自然過程的應(yīng)用.知識(shí)的積累和應(yīng)用可以助力人類文明提升，可以推動(dòng)國家、社會(huì)發(fā)展.電力驅(qū)動(dòng)改變了牛拉人推的原始社會(huì)，將人類帶入一個(gè)嶄新時(shí)代.電磁波的產(chǎn)生是電磁現(xiàn)象耦合的結(jié)果，也是當(dāng)今信息社會(huì)發(fā)展的基礎(chǔ)，從電磁波到可見光，從電燈到激光，都是人們認(rèn)識(shí)自然并反作用于人類社會(huì)的結(jié)果.

中國古代科學(xué)家在電磁學(xué)研究領(lǐng)域有著不可磨滅的貢獻(xiàn)[5]：西方航海的發(fā)展來源于中國指南針的發(fā)明；3000多年前我國就發(fā)明了代表電的甲骨文，2000多年前我們的祖先發(fā)明了類似現(xiàn)代避雷針的“茲吻”；戰(zhàn)國時(shí)期齊國丞相管仲對磁有研究，將磁鐵礦稱為“慈石”，并紀(jì)錄在《管子地?cái)?shù)篇》中.明代名醫(yī)李時(shí)珍也進(jìn)行過琥珀吸引輕小物體的記載.近代中國科學(xué)家在電磁學(xué)方面的貢獻(xiàn)就更多了，諸如拓?fù)浣^緣體、鐵電、巨磁電阻效應(yīng)等，都凝聚著中國科學(xué)家的成就.

電磁規(guī)律的建立，凝聚著大批科學(xué)家的心血，來源于他們長期孜孜不倦、實(shí)事求是的求索.卡文迪什十分認(rèn)真執(zhí)著，出于對科學(xué)負(fù)責(zé)的態(tài)度，即使將已經(jīng)獲得的電荷平方反比相互作用規(guī)律的研究論文擱置近百年也在所不惜；科學(xué)家為了追求科學(xué)真理，建立一個(gè)正確的科學(xué)規(guī)律，常常在幾百年的時(shí)間里不斷“較真”.如前所述，銓釋電荷相互作用規(guī)律的庫倫定律，就經(jīng)過了從17世紀(jì)到18世紀(jì)，卡文迪什、庫倫、麥克斯韋等科學(xué)家不斷的驗(yàn)證.即使時(shí)至今日，仍有科學(xué)家在設(shè)計(jì)更精確的實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證它[6,7]，科學(xué)就是需要這種“實(shí)事求是”的科學(xué)精神.

其次，鼓勵(lì)學(xué)生運(yùn)用知識(shí)創(chuàng)新，并投身科學(xué)前沿.通過課外設(shè)置創(chuàng)新課題，引導(dǎo)學(xué)生參加相關(guān)科研課題，或若干前沿演示過程，帶動(dòng)學(xué)生運(yùn)用課堂知識(shí)圍繞選定的課題開展調(diào)研和創(chuàng)新.教學(xué)團(tuán)隊(duì)發(fā)布了若干課題，比如運(yùn)動(dòng)多偶極子電場分布、各種磁行為的伊辛模型的蒙特卡洛模擬、霍爾效應(yīng)(從普通霍爾效應(yīng)到量子霍爾效應(yīng)、分?jǐn)?shù)量子霍爾效應(yīng)、整數(shù)量子霍爾效應(yīng)等)、制作場發(fā)射顯微鏡、制作范德格拉夫起電機(jī)、制作滴水起電機(jī)，或其它可實(shí)用化起電機(jī)、制作特斯拉線圈、制作電磁炮等等；還有組織學(xué)生調(diào)研凝聚態(tài)物理學(xué)前沿相關(guān)的一些重要領(lǐng)域，比如超薄鈣鈦礦氧化物多層結(jié)構(gòu)器件，引導(dǎo)學(xué)生分析異質(zhì)結(jié)構(gòu)材料界面的電荷分布，設(shè)計(jì)可能的相關(guān)器件(二維電子氣、低溫磁電阻、電勢災(zāi)難等)[8].學(xué)生分成若干小組，在選定課題中進(jìn)行分工協(xié)作、交流和創(chuàng)作，利用課外時(shí)間完成相關(guān)工作，最后撰寫報(bào)告，在課堂進(jìn)行匯報(bào).教學(xué)團(tuán)隊(duì)教師參與學(xué)生創(chuàng)新指導(dǎo)，并用四分之一課程時(shí)間讓學(xué)生介紹課外創(chuàng)新進(jìn)展和成果，及其與電磁學(xué)知識(shí)和所掌握的其它知識(shí)的關(guān)聯(lián)，同學(xué)、老師則提供質(zhì)疑和評價(jià)，同時(shí)教師或助教給予評點(diǎn)，這個(gè)過程使所有學(xué)生獲益.這既是一種翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)，也是學(xué)生創(chuàng)新活動(dòng).

再次，增強(qiáng)學(xué)生服務(wù)國家的意識(shí).鼓勵(lì)學(xué)生利用課外時(shí)間自制一些發(fā)電裝置，不僅切身體會(huì)知識(shí)的應(yīng)用，而且提升了學(xué)生創(chuàng)業(yè)意識(shí)和服務(wù)國家的意識(shí).知識(shí)來源于前人的總結(jié)，又回到社會(huì)實(shí)踐中改造自然、造福人類.每屆學(xué)生都有成功作品，比如用易拉罐、塑料瓶蓋等制成滴水起電機(jī)；用簡易顯像管搭建場發(fā)射顯微鏡觀察金屬針尖結(jié)構(gòu)；等等，實(shí)現(xiàn)從基本原理理解到實(shí)踐創(chuàng)作，并逐步理解所學(xué)知識(shí)如何應(yīng)用到國家重大需求中.結(jié)合課程內(nèi)容，通過專家講解、視頻展示等形式介紹當(dāng)代大科學(xué)裝置，包括強(qiáng)磁場裝置、同步輻射裝置、強(qiáng)激光裝置等，展示電磁學(xué)理論促進(jìn)我國高科技發(fā)展的成果，潛移默化引導(dǎo)學(xué)生產(chǎn)生學(xué)習(xí)電磁學(xué)課程可以服務(wù)國家前沿科技事業(yè)，并推動(dòng)國家科技發(fā)展、推動(dòng)國民經(jīng)濟(jì)發(fā)展的理念.

課程曾聘請中國科學(xué)院合肥大科學(xué)中心田明亮研究員介紹強(qiáng)磁場裝置及其應(yīng)用[9]，聘請上海光源邰仁忠研究員、高興宇研究員等介紹上海同步輻射裝置[10]，聘請合肥同步輻射實(shí)驗(yàn)室陸亞林教授介紹合肥同步輻射裝置[11].這些裝置大部分是中國科學(xué)家自己設(shè)計(jì)、自己建造，但對全世界開放的大型裝置，其核心部分就是電磁學(xué)理論的實(shí)際運(yùn)用.組織學(xué)生實(shí)地參觀托克馬克裝置、強(qiáng)磁場裝置、同步輻射裝置等，不僅開拓學(xué)生視野，也展示了我國在應(yīng)用電磁學(xué)理論方面發(fā)展科技的成就.

最后，通過科學(xué)前沿拓寬學(xué)生國際化視野.課程教學(xué)過程中，課程團(tuán)隊(duì)會(huì)把一些前沿進(jìn)展、前沿課題等引入教學(xué)過程，促進(jìn)學(xué)生了解基礎(chǔ)知識(shí)與前沿的銜接，提升他們探索前沿的興趣，例如引力波的探測[12]、CCD技術(shù)[13]、拓?fù)涑瑢?dǎo)[14]、自旋流[15]等等.通過專題學(xué)術(shù)報(bào)告、學(xué)生調(diào)研、“物理講壇”、翻轉(zhuǎn)課堂等形式，多緯度、多層面展示電磁學(xué)相關(guān)的前沿科學(xué)發(fā)展，增強(qiáng)學(xué)生學(xué)好電磁學(xué)、探索前沿科學(xué)發(fā)展的信心和決心.課程組還鼓勵(lì)學(xué)生把圍繞前沿進(jìn)行創(chuàng)新的成果推薦到國內(nèi)、國際專業(yè)學(xué)術(shù)會(huì)議去交流[16]，增強(qiáng)學(xué)生科研自信，也幫助學(xué)生通過與專家交流開拓視野.

當(dāng)然，課程育人是一個(gè)長期、全過程的工作.習(xí)近平總書記指示：立德樹人是人才培養(yǎng)的根本任務(wù)，這是一個(gè)全員、全方位、全過程的人才培養(yǎng)任務(wù)，從孩子出生到孩子走向社會(huì)，各個(gè)環(huán)節(jié)、各個(gè)階段都要融育人于人才培養(yǎng)，體現(xiàn)“潤物細(xì)無聲”的培養(yǎng)過程，“電磁學(xué)”的課程思政僅是其中的一程、一個(gè)階段，課程育人建設(shè)的效果還有待檢驗(yàn).畢業(yè)學(xué)生對南京大學(xué)“電磁學(xué)”課程教學(xué)有較高認(rèn)同感.從南京大學(xué)物理學(xué)院近年來培養(yǎng)成果來看，優(yōu)秀學(xué)生留在國內(nèi)發(fā)展的比例得到了提高.2016年，出國人數(shù)達(dá)到約40%，2019年，出國繼續(xù)深造比例低于20%，這里也有課程育人的一點(diǎn)貢獻(xiàn).

3 結(jié)語

“電磁學(xué)”是一門典型的自然科學(xué)課程，包含馬克思主義唯物主義觀點(diǎn)，對電磁學(xué)規(guī)律的認(rèn)知體現(xiàn)了馬克思主義“從實(shí)踐中來到實(shí)踐中去”的認(rèn)識(shí)論，電磁相互作用規(guī)律的認(rèn)識(shí)過程是漫長的，體現(xiàn)了科學(xué)家堅(jiān)持“實(shí)事求是”追求真理的科學(xué)精神；電磁學(xué)知識(shí)的掌握、創(chuàng)新能力的提升，可以很好的服務(wù)科學(xué)發(fā)展、服務(wù)國家重大需求，也是未來國家科技走向世界前沿的基礎(chǔ).思政是一個(gè)長期的過程，需要堅(jiān)持不懈，只要全社會(huì)都堅(jiān)持立德樹人的人才培養(yǎng)理念，課程思政就能發(fā)揮最大作用.用偉大詩人屈原的話來表達(dá)對課程思政的漫長追求[17]：“路漫漫兮而修遠(yuǎn)，吾將上下求索”.課程思政永遠(yuǎn)在路上.