“電磁場與電磁波”的課程思政教學(xué)探究

王筠，李建明，胡森

（湖北第二師范學(xué)院a.物理與機電工程學(xué)院；b.光電材料與元器件研究所，武漢 430205）

1 課程思政教學(xué)探究

1.1 課程思政

教育部有關(guān)專家指出“課程思政”不是一門或一類特定的課程，而是一種教育教學(xué)理念。其基本涵義是：大學(xué)所有課程都具有傳授知識培養(yǎng)能力及思想政治教育雙重功能，承載著培養(yǎng)大學(xué)生世界觀、人生觀、價值觀的作用?！罢n程思政”也是一種思維方式，教師在教學(xué)過程中要有意、有機、有效地對學(xué)生進行思想政治教育，并與專業(yè)發(fā)展教育相結(jié)合。充分發(fā)揮課程的德育功能，運用德育的學(xué)科思維，提煉專業(yè)課程中蘊含的文化基因和價值范式，在“潤物細無聲”的知識學(xué)習(xí)中融入理想信念層面的精神指引，喚醒、激活和促使學(xué)生形成自己的思想，建立起正確的世界觀、人生觀和價值觀，進一步發(fā)展出做人做事的風(fēng)格素養(yǎng)和德行。[2]-[3]

1.2 課程思政元素的挖掘

開展課程思政的目的是落實立德樹人根本任務(wù)。課程思政不是給專業(yè)課程貼標簽，課程思政的關(guān)鍵是在專業(yè)學(xué)術(shù)內(nèi)容中有效地挖掘和凝練課程的思想性，使課程的學(xué)術(shù)性和思想性有機融合，將課程思政之“鹽”不留痕跡融入專業(yè)知識之“湯”中。[1]-[2]電磁場與電磁波是電子信息類本科學(xué)生知識結(jié)構(gòu)的重要基礎(chǔ)之一，是光電信息科學(xué)與工程本科的專業(yè)基礎(chǔ)課。電磁場與電磁波是能量與信息的載體，其理論與技術(shù)在現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的很多領(lǐng)域里得到了廣泛的應(yīng)用，同時它又是一些交叉學(xué)科生長點和新興邊緣學(xué)科發(fā)展的基礎(chǔ)。因此，在本課程的第一節(jié)課緒論部分，可以通過介紹微波雷達、微波通信、微波遙感等微波技術(shù)及其應(yīng)用，初步引導(dǎo)學(xué)生認識到高新科技（微波技術(shù)）在國家重要領(lǐng)域的應(yīng)用，使學(xué)生對本課程涉及的專業(yè)知識和技能在國家發(fā)展中的重要作用有所了解、有所感悟，從而在學(xué)習(xí)動機、學(xué)習(xí)興趣上得到切實的思政教育。

航空航天事業(yè)的發(fā)展一定離不開電磁波技術(shù)發(fā)展。2022年6月5日我國載人航天飛船神舟十四號成功發(fā)射，并于6月5日17時42分，成功對接中國空間站的天河核心艙。在緒論部分可以通過課上PPT和相關(guān)視頻讓學(xué)生了解和體會我國航空航天事業(yè)突飛猛進發(fā)展歷程，見表1，開展愛國主義教育，增強民族自豪感。

表1 中國航空航天事業(yè)的發(fā)展歷程回顧

圖1 神舟十四號飛船航天員蔡旭哲、陳冬、劉洋進入天和核心艙

要做到課程思政不留痕跡融入專業(yè)知識之中，避免出現(xiàn)專業(yè)知識與課程思政內(nèi)容割裂甚至完全不相干的所謂“兩張皮”現(xiàn)象，教師在選擇課程思政素材時必須緊密結(jié)合專業(yè)知識。[1]-[2]例如在講授第7章導(dǎo)行電磁波這部分時，可以在推導(dǎo)完成7.2節(jié)矩形波導(dǎo)中的場分布表示式后介紹我國“微波之父”林為干院士的事跡。在課上教師可以作如下陳述。林為干院士是我國電磁場與微波技術(shù)學(xué)科的主要奠基人，他出版著作四部，發(fā)表重要學(xué)術(shù)論文300多篇，曾先后獲得國家自然科學(xué)三等獎、何梁何利科技進步獎等多個獎項，被國內(nèi)外同行尊稱為“中國微波之父”。從教60余年，他嚴謹治學(xué)、誨人不倦，為我國電子學(xué)特別是電磁場與微波技術(shù)學(xué)科的發(fā)展培養(yǎng)了一批杰出人才。

再比如在講授第8章電磁輻射第一節(jié)課開頭可以讓學(xué)生觀看視頻“中國天眼之父南仁東”，之后教師可以講述：中國天眼，一個國家的驕傲，它有著超高的靈敏度和巡天速度。與美國尋找地外文明研究所的“鳳凰”計劃相比，中國天眼可將類太陽星巡視目標擴大至少5倍。南仁東先生作為500米口徑球面射電望遠鏡工程的發(fā)起者和奠基人，無疑是我們最該銘記的人。南仁東先生說過：“人類之所以脫穎而出，就是因為有一種對未知的探索精神”，他矢志不渝筑造大國重器，克服重重困難，其中的艱辛豈是三言兩語描述得出來。春風(fēng)化雨，潤物無聲，這種工匠精神是我們后輩的必修課。

圖2 南仁東在平塘縣大窩凼中國天眼施工現(xiàn)場

圖3 中國天眼

實際上課程思政形式可以多種多樣，可以是課內(nèi)或課外也可以是線上或者線下開展。例如針對美國等發(fā)達國家對我國的芯片制造的“卡脖子”，在第4章時變電磁場的最后一節(jié)課布置課后撰寫小論文“《從“瓦森納協(xié)定”到“中興事件”看我國芯片技術(shù)發(fā)展》論文”，作為課后線下課程思政內(nèi)容。在接下來的課堂上教師和同學(xué)們一起討論，《瓦森納協(xié)議》嚴重影響著我國從芯片設(shè)計、生產(chǎn)等多個領(lǐng)域都不能獲取到國外的最新科技。通過本案例的思政學(xué)習(xí)，學(xué)生最大的收獲是要加強國家安全、國家憂患意識，深刻體會到落后就要挨打，從而對自己所學(xué)習(xí)的專業(yè)知識和技能，充滿熱情。

課程思政中尤其要重視職業(yè)道德和學(xué)術(shù)規(guī)范教育，在章節(jié)習(xí)題課上，針對作業(yè)抄襲、考試作弊等現(xiàn)象，可以利用“漢芯”事件，中國芯片發(fā)展之殤（反例教學(xué)）。教師可以陳述如下。漢芯事件（Hanxin events）是指2003年2月上海交通大學(xué)微電子學(xué)院院長陳進教授發(fā)明的“漢芯一號”造假。中國有著全球最大的電子信息產(chǎn)業(yè)，年總產(chǎn)值已經(jīng)超過了10萬億人民幣，但行業(yè)利潤卻一直不超過4%。究其原因就是產(chǎn)業(yè)的價值中心，高精尖的芯片全靠進口，經(jīng)濟競爭力嚴重缺乏。其實，國家對大規(guī)模集成電路產(chǎn)業(yè)的扶持力度一向很大，“漢芯事件”對我國的芯片產(chǎn)業(yè)發(fā)展和布局是一個重大打擊，被稱為“中國芯片發(fā)展之殤”。

2 課程思政教學(xué)案例

課程思政教學(xué)案例由案例基本信息、案例教學(xué)目標、案例主要內(nèi)容、教學(xué)設(shè)計、思政教學(xué)考核和教學(xué)反思等組成。

2.1 課程思政教學(xué)案例的基本信息

（1）案例命名：宇宙微波背景輻射的發(fā)現(xiàn)真的是被天上掉下的餡餅砸中？

（2）對應(yīng)章節(jié)：第8章電磁輻射8.8口徑場輻射。

2.2 課程思政教學(xué)案例的教學(xué)目標

（1）課程教學(xué)目標：理解惠更斯-菲涅爾原理是分析反射面天線的基本方法之一，了解惠更斯元輻射場的基本特點以及平面矩形口徑和平面圓形口徑輻射的分析方法。

（2）思政育人目標：堅定學(xué)生對國家科學(xué)發(fā)展、生態(tài)發(fā)展政策的認同，增強國際視野，滿懷愛國熱情，勇?lián)褡鍙?fù)興使命，發(fā)揚時代精神；對學(xué)生進行辯證唯物論的教育，幫助學(xué)生樹立正確的人生觀、世界觀和價值觀，以及深厚的家國情懷、嚴謹?shù)目茖W(xué)態(tài)度、開拓的創(chuàng)新精神。

2.3 課程思政教學(xué)案例設(shè)計和主要內(nèi)容

本節(jié)的思政教學(xué)，在章節(jié)講述的最后10分鐘，以PPT（其中穿插“宇宙微波背景輻射”的視頻）結(jié)合講述的形式進行思政教學(xué)。

宇宙背景輻射是來自宇宙空間背景上的各向同性的微波輻射，也稱為微波背景輻射。20世紀60年代初，美國科學(xué)家彭齊亞斯和R.W.威爾遜為了改進衛(wèi)星通信，建立了高靈敏度的號角式接收天線系統(tǒng)。為了降低雜波，他們甚至清除了天線上的鳥糞，但依然有消除不掉的厘米波背景噪聲。經(jīng)過反復(fù)檢查核對測量數(shù)據(jù)，大膽提出這些消除不掉的厘米波背景噪聲一定是來自宇宙的波長為7.35厘米的微波噪聲相當(dāng)于3.5K。1965年，他們又訂正為3K，并將這一發(fā)現(xiàn)公諸于世，為此獲1978年諾貝爾物理學(xué)獎。（對待工作一絲不茍的工匠精神和嚴謹?shù)目茖W(xué)態(tài)度）

他們發(fā)現(xiàn)的“消除不掉的厘米波背景噪聲”的特征和絕對溫標2.725K的黑體輻射相同。頻率屬于微波中的厘米波范圍。宇宙微波背景是宇宙背景輻射之一，為觀測宇宙學(xué)的基礎(chǔ)，因其為宇宙中最古老的光，可追溯至再復(fù)合時期。利用傳統(tǒng)的光學(xué)望遠鏡，恒星和星系之間的空間（背景）是一片漆黑。然而，利用靈敏的輻射望遠鏡可發(fā)現(xiàn)微弱的背景輝光，且在各個方向上幾乎一模一樣，與任何恒星，星系或其他對象都毫無關(guān)系。這種光的電磁波譜在微波厘米波區(qū)域最強。宇宙微波背景很好地解釋了宇宙早期發(fā)展所遺留下來的輻射，它的發(fā)現(xiàn)被認為是一個檢測大爆炸宇宙模型的里程碑。（對學(xué)生進行辯證唯物論的教育，幫助學(xué)生樹立正確的人生觀、世界觀和價值觀，以及嚴謹?shù)目茖W(xué)態(tài)度、開拓的創(chuàng)新精神。）

宇宙微波背景并不是宇宙的盡頭，而是我們所看到的極限，無論是距離（盡可能遠）還是時間（盡可能古老）。宇宙微波背景成為人類最早觀察時間的窗口：大爆炸之后的三十八萬年。因此，宇宙微波背景輻射又被稱為“創(chuàng)世的第一縷曙光”，它為科學(xué)家研究宇宙的形成和發(fā)展提供了重要的線索和證據(jù)。

2.4 課程思政教學(xué)效果的考核評價方案

課程思政要達到有效的價值引領(lǐng)作用，通過必要的考核評價能夠方便教師了解課程思政教學(xué)目標的達成度。[3]-[5]

可以采用以下多種方式進行考核（1）診斷性評價：通過開課前和開課后設(shè)計問卷和量表；（2）形成性評價：主要從學(xué)生參與、教學(xué)過程的記錄、行為學(xué)觀察等多方面開展定量或定性考核；（3）終結(jié)性評價：綜合考查學(xué)生課堂回答問題、課下撰寫小論文成績，結(jié)合診斷性評價以及形成性評價的結(jié)果，給予學(xué)生定性或定量的評價。[3]-[5]

本節(jié)課程思政教學(xué)效果的考核評價一般是可以通過讓學(xué)生課后撰寫心得體會給予本節(jié)課的課程思政效果的評價。

課后作業(yè)：談?wù)劇坝钪嫖⒉ū尘拜椛涞陌l(fā)現(xiàn)真的是被天上掉下的餡餅砸中？”的心得體會。

2.5 教學(xué)反思

教師結(jié)束本講課程授課任務(wù)，應(yīng)對課程思政案例的教學(xué)情況進行合理性反思，總結(jié)教學(xué)內(nèi)容與方法的優(yōu)勢與不足，總結(jié)學(xué)生的參與和接受程度，不斷更新課程思政教學(xué)內(nèi)容，為后續(xù)教學(xué)保留寶貴教學(xué)經(jīng)驗，不斷總結(jié)提升課程思政教學(xué)效果。

總之，“課程思政”需要結(jié)合各門課程的特點，挖掘德育元素，進行非體系化、系統(tǒng)化的教育[2]-[4]。課程思政應(yīng)遵循實事求是原則、創(chuàng)新思維原則、突出重點原則和注重實效原則，可以采用灌輸與滲透相結(jié)合、理論與實際相結(jié)合、歷史與現(xiàn)實相結(jié)合、顯性教育與隱性教育相結(jié)合以及共性與個性相結(jié)合的方法[3]-[7]。課程思政的最終目的就是為了提高課堂教學(xué)效果、人才培養(yǎng)質(zhì)量。

3 總結(jié)

本文在以學(xué)生為主體、學(xué)為主、學(xué)習(xí)效果為目標的“三學(xué)”理念指導(dǎo)下，細致考察課程思政元素與學(xué)科教學(xué)之間的契合性，深入挖掘《電磁場與電磁波》課程蘊含的思政元素，采用課堂講授、課后小論文、課上觀看視頻后的討論等不同方式的課程思政手段，嘗試使課程學(xué)術(shù)性與思想性有機融合，力爭塑造“有溫度”“有思考張力”“有親和力”的專業(yè)課程的課堂氛圍。