“電磁學(xué)”課程思政探索

廖楊芳 韓淼

[摘 要] 課程思政指將各類課程與思想政治理論課同向同行，形成協(xié)同效應(yīng)，把“立德樹(shù)人”作為教育的根本任務(wù)的一種綜合教育理念。結(jié)合高等學(xué)校物理類專業(yè)“電磁學(xué)”課程相關(guān)教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)要求及物理類專業(yè)人才培養(yǎng)目標(biāo)，在教學(xué)過(guò)程中，以基礎(chǔ)理論知識(shí)為主線，融入物理學(xué)發(fā)展史、物理學(xué)家的主要貢獻(xiàn)、物理學(xué)科與生產(chǎn)生活的緊密聯(lián)系及當(dāng)代科學(xué)研究前沿等內(nèi)容，構(gòu)建“電磁學(xué)”課程思政教學(xué)體系。以“霍爾效應(yīng)”的教學(xué)設(shè)計(jì)為例，指出在教學(xué)設(shè)計(jì)中潤(rùn)物細(xì)無(wú)聲地融入思想政治元素，充分發(fā)揮教師教書(shū)育人的核心作用，在教學(xué)設(shè)計(jì)中應(yīng)把握學(xué)情分析、教學(xué)目標(biāo)設(shè)定、課程思政素材的挖掘及教學(xué)方式的選取。

[關(guān)鍵詞] 課程思政;電磁學(xué);課程改革

[基金項(xiàng)目] 2019年度貴州省科技廳貴州省科學(xué)技術(shù)基金項(xiàng)目“Mg2Si基稀磁半導(dǎo)體的電子結(jié)構(gòu)和磁性研究”（2019〔1225〕號(hào)）;2020年度貴州師范大學(xué)校級(jí)一流本科課程“電磁學(xué)”（2020XJKC11號(hào)）

[作者簡(jiǎn)介] 廖楊芳（1977—），女，湖南衡陽(yáng)人，博士，貴州師范大學(xué)物理與電子科學(xué)學(xué)院副教授，主要從事凝聚態(tài)物理相關(guān)研究。

[中圖分類號(hào)] G641? ?[文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼] A? ? [文章編號(hào)] 1674-9324（2021）25-0177-04? ?[收稿日期] 2021-04-25

習(xí)近平總書(shū)記在全國(guó)高校思想政治工作會(huì)議上強(qiáng)調(diào)，高校思想政治工作關(guān)系高校培養(yǎng)什么樣的人、如何培養(yǎng)人以及為誰(shuí)培養(yǎng)人這個(gè)根本問(wèn)題。要堅(jiān)持把立德樹(shù)人作為中心環(huán)節(jié)，把思想政治工作貫穿教育教學(xué)全過(guò)程，實(shí)現(xiàn)全程育人、全方位育人，努力開(kāi)創(chuàng)我國(guó)高等教育事業(yè)發(fā)展新局面[1]。具體到課程改革上，應(yīng)大力推動(dòng)以課程思政為目標(biāo)的課堂教學(xué)改革，使各類課程與思想政治理論課同向同行，形成協(xié)同效應(yīng)。本文旨在梳理“電磁學(xué)”課程中所蘊(yùn)含的思想政治元素和所承載的思想政治教育功能，分析探索“電磁學(xué)”課程中所蘊(yùn)含的思想政治內(nèi)容，堅(jiān)持理論教育與實(shí)踐養(yǎng)成相結(jié)合，為發(fā)揮“電磁學(xué)”課程思政的德育作用打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。電磁學(xué)是研究電磁現(xiàn)象的規(guī)律和應(yīng)用的物理學(xué)分支學(xué)科，是高等師范院校物理學(xué)專業(yè)的一門重要的專業(yè)核心課程。電磁學(xué)主要涉及電磁場(chǎng)、電磁波及有關(guān)電荷、帶電物體的動(dòng)力學(xué)等內(nèi)容，是學(xué)好其他課程，如“電動(dòng)力學(xué)”“固體物理學(xué)”及“量子力學(xué)”等的前提和基礎(chǔ)，也與中學(xué)物理教學(xué)聯(lián)系非常緊密?！半姶艑W(xué)”課程在物理學(xué)專業(yè)課的學(xué)習(xí)中起著承前啟后的作用。同時(shí)，學(xué)科研究發(fā)展過(guò)程中所出現(xiàn)的人物和典故都具有很大的思想啟蒙意義，用形象生動(dòng)和簡(jiǎn)單易懂的方式傳授給學(xué)生，可以更好地培養(yǎng)學(xué)生認(rèn)真求學(xué)、自主研究、創(chuàng)新思維的能力。將課程思政融入“電磁學(xué)”教學(xué)過(guò)程，可以充分發(fā)揮“電磁學(xué)”課程思政的德育作用[2]。

諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)是課程思政的重要素材之一。在眾多的諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)中，霍爾家族波瀾壯闊的發(fā)展史占有非常重要的一席之地。1897年，物理學(xué)家霍爾發(fā)現(xiàn)，將載流導(dǎo)體板（或半導(dǎo)體板）置于與其垂直的磁場(chǎng)，板內(nèi)會(huì)出現(xiàn)與電流方向垂直的電場(chǎng)，相應(yīng)地，板的兩側(cè)之間出現(xiàn)一個(gè)橫向電壓，此即霍爾效應(yīng)[3] （P42）。隨后，霍爾發(fā)現(xiàn)在磁性體系中不加外磁場(chǎng)，也可以觀測(cè)到霍爾效應(yīng)，這種零磁場(chǎng)中的霍爾效應(yīng)即反?；魻栃?yīng)[4]。雖然霍爾效應(yīng)和反常霍爾效應(yīng)未獲得諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)，但其為科學(xué)家研究相關(guān)霍爾效應(yīng)打開(kāi)了一扇大門。馮克利青因發(fā)現(xiàn)量子霍爾效應(yīng)，獲得了1985年度諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)[5]。崔琦等因發(fā)現(xiàn)電子在強(qiáng)磁場(chǎng)中的分?jǐn)?shù)量子霍爾效應(yīng)，獲得了1998年度諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)[6]。2007年，張首晟等發(fā)現(xiàn)量子自旋霍爾效應(yīng)[7]。2013年4月，清華大學(xué)教授薛其坤等宣布首次發(fā)現(xiàn)量子反?；魻栃?yīng)[8]。隨后，美國(guó)賽翁?？嗽?013年4月12日出版的《科學(xué)》雜志刊登的《完整的量子霍爾家族三重奏》一文[9]中指出，中國(guó)科學(xué)家“證實(shí)了期待已久的量子反?；魻栃?yīng)的存在，這是量子霍爾家族的最后一位成員”，它和此前發(fā)現(xiàn)的量子霍爾效應(yīng)、量子自旋霍爾效應(yīng)“組成了量子霍爾家族的三重奏”。

本文選取“電磁學(xué)”課程中的“霍爾效應(yīng)”作為教學(xué)案例。首先介紹霍爾效應(yīng)的發(fā)現(xiàn)過(guò)程和霍爾的生平事跡，從而引出霍爾效應(yīng)的本質(zhì)和解釋，再推及霍爾效應(yīng)目前所應(yīng)用的范圍和場(chǎng)合，引發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。本文重點(diǎn)介紹如何在課程教學(xué)設(shè)計(jì)中將專業(yè)課程與思想政治教育巧妙融合，達(dá)到既能準(zhǔn)確傳授知識(shí)，還能培養(yǎng)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣、促進(jìn)思想進(jìn)步的目的。旨在用更加生動(dòng)形象的課程案例和研究發(fā)現(xiàn)故事，進(jìn)一步提高學(xué)生對(duì)物理學(xué)乃至“電磁學(xué)”課程的興趣和學(xué)習(xí)熱情，培養(yǎng)學(xué)生的學(xué)習(xí)能力和創(chuàng)新能力，在傳授基礎(chǔ)知識(shí)、培養(yǎng)學(xué)生的專業(yè)素養(yǎng)的同時(shí)，開(kāi)闊學(xué)生的國(guó)際視野、樹(shù)立文化自信，激發(fā)學(xué)生的民族自豪感，增強(qiáng)學(xué)生的時(shí)代責(zé)任感，使學(xué)生不僅有繼續(xù)努力學(xué)習(xí)的動(dòng)力，更有為祖國(guó)貢獻(xiàn)自己力量的強(qiáng)大思想政治覺(jué)悟。

一、“霍爾效應(yīng)”內(nèi)容簡(jiǎn)介

本文選用的教材是梁燦彬、秦光戎、梁竹健原著，梁燦彬修訂的普通物理學(xué)教程《電磁學(xué)》（第三版），霍爾效應(yīng)是教材的第五章（恒定電流的磁場(chǎng)）第五節(jié)（帶電粒子在電磁場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)）第五小節(jié)的內(nèi)容。本小節(jié)主要內(nèi)容包括：（1）霍爾效應(yīng)的定義;（2）霍爾系數(shù)的理論推導(dǎo);（3）測(cè)量霍爾系數(shù)的意義;（4）霍爾效應(yīng)的簡(jiǎn)單應(yīng)用。計(jì)劃授課學(xué)時(shí)為1學(xué)時(shí)。

二、課程思政教學(xué)設(shè)計(jì)思路

本節(jié)內(nèi)容看似簡(jiǎn)單，但其中包含著豐富的思想政治元素。把“立德樹(shù)人”作為中心環(huán)節(jié)和根本目的，在教學(xué)設(shè)計(jì)中潤(rùn)物細(xì)無(wú)聲地融入思想政治元素，充分發(fā)揮教師教書(shū)育人的核心作用，在教學(xué)設(shè)計(jì)中把握好學(xué)情分析、教學(xué)目標(biāo)設(shè)定、課程思政素材的挖掘及教學(xué)方式的選取四個(gè)方面。

（一）學(xué)情分析

學(xué)生通過(guò)前四章（靜電場(chǎng)的基本規(guī)律、有導(dǎo)體時(shí)的靜電場(chǎng)、靜電場(chǎng)中的電介質(zhì)、恒定電流和電路）和第五章前四節(jié)的學(xué)習(xí)，已經(jīng)基本掌握了電磁學(xué)相關(guān)的主要概念和基礎(chǔ)知識(shí)，形成了一定的思維邏輯和研究思想（如微積分思想），能夠合理運(yùn)用方法對(duì)新知識(shí)進(jìn)行預(yù)習(xí)和學(xué)習(xí)，這將十分有利于本節(jié)課的學(xué)習(xí)。雖然本節(jié)課的內(nèi)容難度不大，但有部分學(xué)生由于基礎(chǔ)相對(duì)薄弱而導(dǎo)致學(xué)習(xí)興趣不高，需要在保證教學(xué)內(nèi)容不遺漏且突出重難點(diǎn)的前提下，思考如何進(jìn)一步調(diào)動(dòng)學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性。