區(qū)域行業(yè)史和課程史融入課程思政的教學模式研究
——以電路原理課程為例

李墅娜, 焦楓媛, 宋小鵬, 楊 風

(1. 中北大學 創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)學院, 山西 太原 030051; 2. 中北大學 信息與通信工程學院, 山西 太原 030051)

課程思政是指將思想政治教育融入課程教學和改革的各個環(huán)節(jié), 實施全課程、 全方位、 全員育人的一種教學理念和教學模式, 是新時代高校反思教育意識形態(tài)屬性與挖掘課程德育功能的一種理念和實踐探索。[1]2020年5月28日, 教育部印發(fā)《高等學校課程思政建設指導綱要》指出:“落實立德樹人根本任務, 必須將價值塑造、 知識傳授和能力培養(yǎng)三者融為一體、 不可割裂。 全面推進課程思政建設, 就是要寓價值觀引導于知識傳授和能力培養(yǎng)之中, 幫助學生塑造正確的世界觀、 人生觀、 價值觀, 這是人才培養(yǎng)的應有之義, 更是必備內容。 ”[2]因此, 推進課程思政研究與實踐是黨和國家對高校實現(xiàn)“立德樹人”根本任務的必然要求, 也是高校提升教育質量、 實現(xiàn)內涵式發(fā)展, 落實為黨育人、 為國育才的必然要求。

本文以中北大學的電路原理課程為例, 研究課程思政教學新模式, 將區(qū)域行業(yè)史與課程史有機地結合, 融入課堂教學環(huán)節(jié)中, 借助山西地區(qū)區(qū)域行業(yè)發(fā)展歷程, 讓學生全方位的感受晉商是如何將山西電力工業(yè)從無到有、 逐漸走向輝煌的歷史過程, 體會三晉人甘于奉獻的敬業(yè)精神以及學習電路課程的重要性和必要性, 再結合整個課程的發(fā)展歷史, 讓學生們重溫科學家的科研路程, 激發(fā)同學們的好奇心和創(chuàng)造力, 一步步推動課堂知識教學, 實現(xiàn)全新的課程思政教學模式。

1 電路原理課程思政現(xiàn)狀

電路原理課程是理工科院校重要的學科基礎教育課程, 課程絕大多數(shù)的知識點都是在大約100年前由西方的科學家或工程師發(fā)現(xiàn)或發(fā)明的, 從20世紀70年代開始, 整個課程的理論體系基本成熟, 課程內容上側重邏輯, 偏重推理。[3]由于其課程知識點之間的邏輯關系嚴密, 需要投入相對較多的時間和精力才可以熟練掌握, 因此, 對于理工科專業(yè)學生來說學好電路課程并不容易。 類似電路原理這樣的理工科專業(yè)的課程還有很多, 由于課程的局限性, 使得開展課程思政教學成為難題。 作為理工科院校的技術基礎課, 為落實立德樹人的根本任務, 培養(yǎng)全方位人才, 尋找合適的教學模式對電路原理這樣的基礎課進行課程思政研究非常有必要。

目前, 電路原理課程思政教學的現(xiàn)狀是: 第一, 思政元素設計內容較少, 整個教學內容普遍注重具體知識點和例題的講解, 忽略科學家研究這些知識的背景及過程, 因此, 不能很好地激發(fā)學生學習電路知識的積極性。 第二, 課程知識點與思政元素結合不貼切, 如在知識講解過程中生硬加入一些哲學思想, 其涉及到的社會主義核心價值觀等德育部分不夠飽滿, 對學生的道德觀和世界觀的提升基本起不到任何作用。[4]

本文在將具有山西區(qū)域特點的電力發(fā)展史和電路課程史融入電路原理課程中, 聯(lián)系辯證唯物法系統(tǒng)教授電路理論知識, 培養(yǎng)科學方法論的思維方式、 學習工匠精神、 提升學生整體素養(yǎng)。 在教學中融入情感態(tài)度及價值觀目標, 體現(xiàn)在通過愛國主義教育等方面增強學生學習的源動力, 使得課程知識變得“有故事”。

2 融入?yún)^(qū)域行業(yè)史和課程史的電路原理課程思政方案

2.1 電路原理課程中融入山西電力行業(yè)史

中北大學坐落于山西省太原市, 結合山西省區(qū)域特色, 通過講好山西故事, 進行課程思政通識課程的研究與開發(fā)是落實立德樹人的具體化、 特色化實踐, 具有很強的可操作性和重要的現(xiàn)實意義。 以山西省地域特征為坐標中心, 以歷史沿革、 發(fā)展現(xiàn)狀、 前景規(guī)劃為經(jīng)線, 以政治、 經(jīng)濟、 文化、 人文、 地理等內容為緯線交織而成的區(qū)域信息, 是自然歷史與社會發(fā)展的有機融合。 以區(qū)域特色為教育內容, 引導學生全面掌握我省的歷史文化、 人文地理、 資源稟賦、 區(qū)域定位、 產(chǎn)業(yè)發(fā)展、 經(jīng)濟結構等社會經(jīng)濟現(xiàn)狀, 將知識教育、 價值觀念、 能力培養(yǎng)、 鄉(xiāng)土情懷、 文化自信等要素有力、 有效、 有機結合, 并將進一步滌蕩學生心靈, 增強區(qū)域自信, 提升綜合素養(yǎng), 激發(fā)熱愛家鄉(xiāng)、 報效家鄉(xiāng)的志向和情懷。

結合山西資源型經(jīng)濟轉型發(fā)展和中北大學的工科背景, 錨定高校立德樹人的根本任務, 堅持知識傳授和價值引領相結合, 以山西電力之路為時間縱貫, 既包括從1908年山西省點亮第一盞電燈到“點亮全國一半燈, 暖熱華北一半房”的輝煌歷史和從單一模式的火力發(fā)電到風、 火、 水、 氫能、 光伏發(fā)電并駕齊驅, 清潔能源方興未艾的偉大轉變, 也包括抗日戰(zhàn)爭和解放戰(zhàn)爭時期山西電力工人同日寇和國民黨反動派的頑強斗爭以及新時代山西電力砥礪前行、 服務能源革命的轉型改革等內容。[5]

讓同學們感悟山西作為全國重要的能源和原材料供應基地, 為全國經(jīng)濟社會可持續(xù)發(fā)展做出的突出貢獻, 以及由于支柱產(chǎn)業(yè)單一粗放、 生態(tài)環(huán)境破壞嚴重帶來的環(huán)境污染問題, 激發(fā)作為山西學子的自豪感以及實施環(huán)境保護和可持續(xù)發(fā)展的緊迫感和使命感。 熟知山西電力工業(yè)的發(fā)展歷程和重大歷史事件, 樹立正確的科學史觀, 堅定理想信念和政治方向, 強化工作作風, 端正科學態(tài)度。

19世紀末期, 在洋務運動的推動下, 西方發(fā)達資本主義的先進科學技術逐漸流入國內, 山西布政使胡聘之在1892年奏請清政府批準開發(fā)山西煤炭, 振興山西工業(yè)。 1897年至1898年間, 由于清政府的腐敗無能, 山西煤礦的開發(fā)權落入英商手中, 愛國晉商代表掀起歷史上著名的“護礦運動”, 山西各地的晉商受到“護礦運動”的影響, 紛紛走實業(yè)救國的路線。 在晉商劉篤敬的奏請之下, 清政府批準在山西太原南肖墻建立山西第一個公用電燈公司, 1908年, 電燈公司建設山西省第一座發(fā)電廠, 受到當時愛迪生直流電技術的影響, 第一臺60千瓦的直流發(fā)電機組開始建成發(fā)電。[6]在優(yōu)越的自然條件之下, 山西發(fā)電主要是靠煤炭進行火力發(fā)電。

太原電燈公司的成立, 標志著山西電力工業(yè)的創(chuàng)立。 由于清朝末年的腐朽統(tǒng)治、 民國初期的軍閥混戰(zhàn)、 日本侵略者的掠奪以及閻錫山官僚資本的統(tǒng)治, 山西電力工業(yè)發(fā)展緩慢。 該部分內容可引入電路原理課程的緒論部分, 在介紹電力工業(yè)從無到有的發(fā)展的基礎上, 將重點介紹山西電力工人維護民主權益和自身利益以及反日寇侵略和國民黨統(tǒng)治的艱苦卓絕的斗爭。

1949年4月24日太原解放后, 山西電力工業(yè)在中國共產(chǎn)黨和人民政府的領導下獲得了新生, 開始了輝煌的征程。 這一時期確定了50 Hz的統(tǒng)一頻率, 太原第一、 第二熱電廠等一批重大工程開啟, 太原電力學校應運而生。 文化大革命的爆發(fā), 山西電力工業(yè)受錯誤思潮的干擾也沒有停止腳步, 仍在艱難的發(fā)展, 電力建設由中心城市轉向邊遠地區(qū), 大容量火電機組增多, 220千伏線路出現(xiàn)。[7]此部分內容以山西電力事業(yè)從建國初期的高速發(fā)展到文革中的曲折前進為主要內容, 主要反映山西電力人堅韌不拔的積極進取精神。

改革開放后, 山西電力逐步走上了持續(xù)、 穩(wěn)定、 協(xié)調、 高速發(fā)展的道路, 全省形成了統(tǒng)一電網(wǎng)。 山西電力行業(yè)逐漸發(fā)展壯大, 1990年, 全省發(fā)電機容量已由建國初期的4.08萬千瓦提升到到589.14萬千瓦, 35千伏及以上輸電設備構成的輸電線路也由286公里增長到1.75萬公里, 發(fā)電量由建國初期的0.4億千瓦時增長到341.16億千瓦時, 增長了約490倍。[6]山西電力的發(fā)展也促進了機械、 化工、 紡織等工業(yè)的發(fā)展。 為了充分發(fā)揮山西煤炭資源和地理優(yōu)勢, 加快山西經(jīng)濟上新臺階, 山西從單一輸煤變成了輸煤輸電并重, 立足電力外送基地的戰(zhàn)略定位, 為華北乃至全國的經(jīng)濟發(fā)展做出了重要貢獻。 以煤為絕對主體的電力能源結構, 使得山西的污染問題日益突出。 此部分內容借助山西煤電輝煌歷史, 引導學生正視歷史局限性, 形成綠色協(xié)調的永續(xù)發(fā)展觀。

獲于2010年12月的山西省資源型經(jīng)濟轉型綜合配套改革試驗區(qū)在2017年6月習近平總書記視察山西后上升為國家戰(zhàn)略, 在山西省委省政府的堅強領導下, 山西駛入了資源型經(jīng)濟轉型發(fā)展、 打造能源革命排頭兵的快車道。[8]此部分內容可以融入三相交流電路部分, 給同學們展示山西省以風力、 水力、 氫能和光伏發(fā)電為主資源轉型的發(fā)展新路。 引導學生認識到創(chuàng)新是傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)轉型升級的必然要求, 能源技術創(chuàng)新是應對當前能源、 環(huán)境和氣候變化挑戰(zhàn)的重要途徑, 也是實現(xiàn)能源生產(chǎn)和消費革命的關鍵。

2.2 電路課程史與電路學科知識的有機結合

電路原理課程研究的內容是各種電路的基本分析方法, 包括直流、 交流、 時域、 頻域等。 整個課程在山西故事的脈絡基礎上, 融入具體科學家的人物故事及研究相應科學知識時的應用背景及研究過程, 可以讓學生了解科學知識的發(fā)展歷程, 激發(fā)學生的學習熱情和創(chuàng)造精神, 通過追溯名人事跡, 讓學生感受科學家嚴謹?shù)膶W術態(tài)度。

電路理論的發(fā)展最早是源于電力工程, 早在19世紀20年代初期, 電力工業(yè)和早期的通訊行業(yè)的興起推動和醞釀了電路學科的形成。 這一時期, 隨著電流磁效應和電磁感應現(xiàn)象的發(fā)現(xiàn), 電動機、 發(fā)電機、 電話、 電燈等一系列用電設備應運而生, 因此, 也打開了世界電氣世界的新篇章。 一些重要的定律也在解決實際問題的驅動下逐一被科學家提出, 例如, 著名的基爾霍夫定律。 19世紀40年代, 隨著電力工業(yè)的迅速發(fā)展, 電路變得愈來愈復雜, 單單借助歐姆定律已經(jīng)很難解決網(wǎng)格狀的電路問題。 1845年, 剛從大學畢業(yè)的基爾霍夫率先發(fā)表論文提出適合這種網(wǎng)格狀電路計算的兩個定律, 即著名的基爾霍夫電流定律和電壓定律, 該定律能夠迅速快捷的求解當時的復雜電路問題, 為電力工業(yè)的發(fā)展解決一大技術難題。

我們的生活中電能無處不在, 電的神奇和偉大成就了我們今天的世界。 這些研究成果的背后承載了許多的研究經(jīng)歷, 例如, 電能的遠距離傳輸?shù)某休d方式的爭論就長達半個世紀。 在介紹正弦交流電路部分時, 可以通過愛迪生與特斯拉的交直流之爭的故事, 讓學生對直流電和交流電的發(fā)電機制及其特點有更深刻、 更全面的認知和理解。 這樣不僅可以讓同學們學到相關知識, 還可以激發(fā)學生的學習熱情, 讓同學們感受到科學研究沒有捷徑, 需要不斷探索研究。 其間, 還可以借助重大學術失范和科技發(fā)展誤判的案例, 課堂上展開討論和講授交流電的發(fā)展過程, 引導學生樹立正確的價值觀、 人文素養(yǎng)、 學術典范, 形成正確觀念和道德評價能力。

在交直流之爭期間, 交流電逐漸被人們所認可, 因此, 交流電路的分析計算也成為有待解決的關鍵問題。 英國物理學家亥維塞1886年在英國《電學家》雜志發(fā)表文章首次提出“阻抗”的概念, 并將阻抗定義為外加電動勢振幅與電流振幅之比, 用符號Z進行表示。[9]當時的“阻抗”概念已經(jīng)基本等同于現(xiàn)在電路課本中的“阻抗”, 這一概念的提出有助于建立交流電路的歐姆定律, 對分析和計算交流電路起著重要的推動作用, 為了更好地運用和計算, 電氣工程師肯涅利進一步研究了阻抗運算問題, 于1893年在《美國電機工程學會會刊》中發(fā)表了關于“阻抗”的論文。[10]文中首次用復數(shù)表示正弦交流電路的阻抗, 率先將電路術語“阻抗”與數(shù)學術語“復數(shù)”建立起聯(lián)系, 說明它們存在一一對應的關系, 肯涅利的這些研究成果和交直流大戰(zhàn)密不可分。 由于“阻抗”概念的啟發(fā), 施泰因梅茨提出了相量法概念[10], 使用復數(shù)表示交流電流和電壓, 首次建立了復數(shù)形式的歐姆定理和基爾霍夫定律, 使得正弦交流電路的求解成為可能, 而且他成功地解決了三相系統(tǒng)難以對故障進行定位的問題, 這些都大大推動了電路理論的快速發(fā)展, 促使交流設備商品化。 相量法的提出, 解決了長期困擾人們的正弦交流電路的分析求解問題, 將正弦交流電用復數(shù)表示, 建立了復數(shù)形式的歐姆定律, 大大簡化了交流電路的分析計算, 降低了電力系統(tǒng)的建造成本, 對交流電的普及起到了決定性的作用。

通過科學家前輩們應用數(shù)學工具解決工程應用問題的實例, 修正學生頭腦中數(shù)學和工程實際問題之間割裂的狀態(tài), 幫助學生建立用數(shù)學思維模式來描述和解決工程問題的工程意識, 建立起數(shù)學是解決工程問題的工具, 工程問題要用數(shù)學語言來表述的概念, 將學習的知識體系做到前后貫通, 立體關聯(lián), 提升學生的科學素養(yǎng)。 從交直流的發(fā)展史我們可以看出, 科學的發(fā)現(xiàn)不是某個人的單獨行為, 而是多人研究的結果, 現(xiàn)代科學發(fā)展至今蘊含了許多科學家的智慧結晶。 工程技術的發(fā)展與理論科學知識是分不開的, 兩者之間相互制約, 相互促進。 通過科學家發(fā)明或發(fā)現(xiàn)這些定理的過程, 讓學生感受先賢嚴謹?shù)目茖W態(tài)度和知識的來之不易, 挖掘學生的創(chuàng)新能力。

3 結 語

高等教育不僅僅是學科教育, 更重要的是德育教育即能力培養(yǎng)和人格培養(yǎng), 因此, 高校課程學科教育可以成為思政教育的載體, 傳遞嚴謹?shù)目茖W態(tài)度及正確的人生觀價值觀, 《高等學校課程思政建設指導綱要》為課程思政建設指明了方向, 明確了建設目標和重點內容。 電路原理課程作為理工科院校電類專業(yè)的技術基礎課, 將思政元素與電路原理課程內容有機結合, 可以實現(xiàn)從知識教育到德育教育的引導, 為培養(yǎng)有知識、 有信仰、 有情懷的社會主義建設者和接班人奠定堅實的基礎。