電磁學(xué)課程思政初探

宋亞菊,劉 延,唐世清

(衡陽師范學(xué)院 物理與電子工程學(xué)院，湖南 衡陽 421002)

1 引言

隨著全國高校思想政治工作會議和全國教育大會的召開，課程思政成為新時(shí)代思想政治教育發(fā)展的重要方向。習(xí)近平總書記在會上強(qiáng)調(diào)，堅(jiān)持把立德樹人作為中心環(huán)節(jié)，把思想政治工作貫穿教育教學(xué)全過程，實(shí)現(xiàn)全程育人、全方位育人，努力開創(chuàng)我國高等教育事業(yè)發(fā)展新局面[1]。電磁學(xué)是研究電磁場的產(chǎn)生、傳播及其與物質(zhì)相互作用規(guī)律的課程，是物理學(xué)專業(yè)本科生的核心專業(yè)必修基礎(chǔ)課，也是其它理工科交叉學(xué)科的必修課程。作為經(jīng)典物理學(xué)的核心分支，電磁學(xué)不僅是后續(xù)電動力學(xué)、理論力學(xué)、電工學(xué)、量子力學(xué)等課程的基礎(chǔ)，在通信、醫(yī)學(xué)、交通等諸多領(lǐng)域也具有廣泛的應(yīng)用。電磁學(xué)課程蘊(yùn)含豐富的思政育人素材，將課程思政融入電磁學(xué)教學(xué)過程，充分發(fā)揮電磁學(xué)課程思政的德育作用。

2 電磁學(xué)課程思政的具體途徑

2.1 修訂課程目標(biāo)，強(qiáng)化立德樹人

在課程目標(biāo)中納入并強(qiáng)化德育目標(biāo)，可以從制度上保證課程思政的實(shí)施[2]?！八臑椤笔俏覈叩冉逃l(fā)展方向的政治定位，把思想政治工作貫穿教育教學(xué)全過程已成必然趨勢。在制定電磁學(xué)課程目標(biāo)時(shí)，不僅要求學(xué)生系統(tǒng)掌握電磁理論的基本原理和基礎(chǔ)知識，能借助高等數(shù)學(xué)、矢量分析等數(shù)學(xué)工具解決物理問題，還要引導(dǎo)學(xué)生熟悉類比、構(gòu)建物理模型、提出物理假設(shè)等創(chuàng)造性思維方法，深入體會馬克思主義哲學(xué)中的歷史唯物主義和辯證唯物主義思想，在潛移默化中培養(yǎng)學(xué)生的愛國精神、敬業(yè)精神、科學(xué)精神，加強(qiáng)學(xué)生的品德修養(yǎng)，逐步提升學(xué)生的創(chuàng)新意識和實(shí)踐能力，促進(jìn)學(xué)生全面、健康、協(xié)調(diào)發(fā)展。通過在課程目標(biāo)中強(qiáng)化德育目標(biāo)，可以提高全員對課程思政重要性和必要性的認(rèn)識，激勵學(xué)生自覺參與課程思政，促進(jìn)教師在教育教學(xué)過程中切實(shí)做到教書和育人，言傳和身教，潛心問道和關(guān)注社會，學(xué)術(shù)自由和學(xué)術(shù)規(guī)范四個(gè)相統(tǒng)一，做好學(xué)生錘煉品格、學(xué)習(xí)知識、創(chuàng)新思維、奉獻(xiàn)祖國的四個(gè)引路人，真正做到四個(gè)堅(jiān)持不懈[3]。

2.2 重構(gòu)教學(xué)過程，融入思政元素

深入挖掘電磁學(xué)課程中蘊(yùn)含的思政育人素材，以教學(xué)為載體，將電磁學(xué)專業(yè)知識和相關(guān)思政元素有機(jī)融合，是實(shí)施電磁學(xué)課程思政的主要途徑。電磁學(xué)是理論與實(shí)驗(yàn)相結(jié)合的學(xué)科，接下來，分別從理論教學(xué)和實(shí)驗(yàn)教學(xué)兩方面闡述如何在教學(xué)過程中融入思政元素。

在理論教學(xué)中，電磁學(xué)作為一門自然科學(xué)蘊(yùn)含豐富的馬克思主義哲學(xué)思想，而電磁學(xué)的發(fā)展史和眾多科學(xué)家追求真理的真實(shí)事跡是培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)精神、愛國精神、奮斗精神的生動思政資源[4]。在講解點(diǎn)電荷、電偶極子、磁偶極子等理想模型時(shí)，可以滲透辯證唯物主義中化繁為簡的方法論，引導(dǎo)學(xué)生觀察和處理復(fù)雜問題時(shí)要善于抓住主要矛盾，厘清事物的本質(zhì)；在介紹庫侖定律時(shí)，結(jié)合場的概念的提出和發(fā)展歷程揭示電荷與電荷相互作用的本質(zhì)，激勵學(xué)生要敢于推陳出新，打破常規(guī)思維，增強(qiáng)創(chuàng)新意識，培養(yǎng)學(xué)生實(shí)事求是、堅(jiān)持真理、勇于探索的科學(xué)精神；在講解磁荷和位移電流時(shí)，向?qū)W生滲透實(shí)踐是檢驗(yàn)認(rèn)識真理性的唯一標(biāo)準(zhǔn)這一辯證唯物主義思想；在講解電場和磁場的差異和聯(lián)系時(shí)，以電荷的正負(fù)性、磁生電和電生磁說明事物是對立與統(tǒng)一的；在介紹庫侖定律、高斯定理、環(huán)路定理等電磁場基本規(guī)律時(shí)，強(qiáng)調(diào)真理的條件性和具體性，提醒學(xué)生在學(xué)習(xí)生活中要避免斷章取義和照搬主義；在由機(jī)械波傳播需要媒介提出以太概念時(shí)，說明把適用于一定條件下的科學(xué)認(rèn)識不切實(shí)際地運(yùn)用于另一條件中，真理有可能變成謬誤；在介紹電磁學(xué)的發(fā)展歷程時(shí)，向前可以追溯到中國四大發(fā)明之一的指南針，往后可以介紹我國的北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)和500米口徑球面射電望遠(yuǎn)鏡FAST，以此增強(qiáng)學(xué)生的文化自信和愛國情懷；通過富蘭克林、奧斯特、法拉第、麥克斯韋、安培等科學(xué)家堅(jiān)持不懈追求真理的事跡，讓學(xué)生明白認(rèn)識過程的反復(fù)性和無限性，追求真理是一個(gè)永無止境的過程，需要不迷信權(quán)威、敢于質(zhì)疑和挑戰(zhàn)傳統(tǒng)的科學(xué)精神。在理論教學(xué)過程中用馬克思主義哲學(xué)的觀點(diǎn)和方法來講解電磁學(xué)知識，可以潛移默化地向?qū)W生滲透辯證唯物主義思想和方法論，使學(xué)生在學(xué)習(xí)電磁學(xué)相關(guān)專業(yè)知識的同時(shí)，提高自身的辯證思維能力，用發(fā)展的眼光看到問題，形成正確的價(jià)值觀和人生觀。

將思政教育融入實(shí)驗(yàn)教學(xué)的各個(gè)環(huán)節(jié)是強(qiáng)化電磁學(xué)課程思政效果的主要手段。在制定實(shí)驗(yàn)方案階段，采取以學(xué)生分組討論為主，教師引導(dǎo)為輔的方式，調(diào)動學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情和主動精神，啟發(fā)學(xué)生積極思維，培養(yǎng)學(xué)生團(tuán)隊(duì)協(xié)作、友愛互助的優(yōu)良品德；在實(shí)驗(yàn)觀察過程中，引導(dǎo)學(xué)生去偽存真，透過現(xiàn)象看本質(zhì)，由表及里，歸納總結(jié)電磁學(xué)的基本原理和基本規(guī)律；在實(shí)驗(yàn)操作過程中，要求學(xué)生嚴(yán)格遵守操作規(guī)范，培養(yǎng)學(xué)生愛護(hù)集體財(cái)產(chǎn)、注意整潔、遵紀(jì)守法的優(yōu)良品德，并且支持學(xué)生反復(fù)實(shí)驗(yàn)，進(jìn)行探索性實(shí)驗(yàn)，增強(qiáng)學(xué)生不畏艱難、善于發(fā)現(xiàn)問題的科學(xué)素質(zhì)；在數(shù)據(jù)處理和撰寫實(shí)驗(yàn)報(bào)告階段，鼓勵學(xué)生分工協(xié)作，嚴(yán)肅認(rèn)真地進(jìn)行實(shí)驗(yàn)誤差分析，并利用matlab、mathematics等計(jì)算軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)擬合，幫助學(xué)生更深刻理解電磁學(xué)相關(guān)規(guī)律，培養(yǎng)嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目茖W(xué)實(shí)驗(yàn)，提高綜合實(shí)踐能力。此外，在實(shí)驗(yàn)教學(xué)過程中，通過不留痕跡地介紹相關(guān)電磁技術(shù)，如法國皮?？烁鶕?jù)法拉第電磁感應(yīng)定律發(fā)明了第一臺永磁式發(fā)電機(jī)，德國雅可比根據(jù)安培定理發(fā)明了第一臺直流電動機(jī)，以及變壓器、電報(bào)、電話、無線電通信等電磁技術(shù)在社會發(fā)展中的應(yīng)用，引導(dǎo)學(xué)生體會實(shí)踐和認(rèn)識的辯證關(guān)系，鼓勵學(xué)生將所學(xué)的電磁學(xué)理論知識運(yùn)用于實(shí)踐，通過課外小制作、家電維修、教具制作等課外實(shí)驗(yàn)實(shí)踐檢驗(yàn)、豐富和發(fā)展相關(guān)電磁學(xué)知識，充分發(fā)揮科學(xué)理論對實(shí)踐的巨大指導(dǎo)作用。

2.3 改革教學(xué)方法，促進(jìn)課程思政

與時(shí)俱進(jìn)改革教學(xué)方法有助于保障課程思政的效果，提高人才培養(yǎng)質(zhì)量。隨著現(xiàn)代化信息技術(shù)的發(fā)展，教育信息化已成為必然趨勢。網(wǎng)絡(luò)教學(xué)資源和教學(xué)渠道豐富，不受教學(xué)時(shí)間和空間的限制，更契合21世紀(jì)新時(shí)代學(xué)生群體的需求[5]，是對傳統(tǒng)課堂教學(xué)的有效補(bǔ)充。但網(wǎng)絡(luò)資源繁雜，有科學(xué)的，也有非科學(xué)的，甚至還存在有錯誤導(dǎo)向的信息。因此，在教師的正確引導(dǎo)下進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)教學(xué)顯得尤為重要，有助于學(xué)生更高效地完成學(xué)習(xí)任務(wù)和德育目標(biāo)。

在教學(xué)過程中，堅(jiān)持理論和實(shí)踐相結(jié)合的原則，切實(shí)做到理論和實(shí)驗(yàn)教學(xué)協(xié)調(diào)統(tǒng)籌安排。在理論教學(xué)過程中，嵌入科學(xué)前沿知識和教師科研成果，開展專題講座、利用各大高校精品課程或者網(wǎng)絡(luò)課程教學(xué)平臺、MOOC等進(jìn)行線上線下混合式教學(xué)，可以在強(qiáng)化知識學(xué)習(xí)的同時(shí)，激發(fā)學(xué)生的求知欲和探索欲，進(jìn)一步培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新意識和科學(xué)探索精神。鼓勵學(xué)生利用寇享學(xué)術(shù)、官方科研微信公眾號、學(xué)習(xí)強(qiáng)國等網(wǎng)絡(luò)平臺聆聽學(xué)術(shù)報(bào)告，查閱相關(guān)文獻(xiàn)，并創(chuàng)建學(xué)習(xí)小組討論，嘗試協(xié)作完成科研或教研論文，提升學(xué)生的思辨、歸納、邏輯推導(dǎo)等科研能力，激發(fā)學(xué)生的個(gè)性和自主性，為學(xué)生提供創(chuàng)新環(huán)境。利用微信、QQ等社交軟件增加師生互動，推送相關(guān)學(xué)習(xí)資料和思政案例，留意學(xué)生在社交平臺的言論，針對學(xué)生關(guān)注的敏感和熱點(diǎn)話題，有策略地進(jìn)行正面引導(dǎo)，潤物細(xì)無聲地厚植學(xué)生愛國主義，加強(qiáng)學(xué)生對社會主義核心價(jià)值觀的認(rèn)同和和理解，潛移默化影響學(xué)生的世界觀、人生觀和價(jià)值觀，做到網(wǎng)絡(luò)育人。在實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，開展教師演示實(shí)驗(yàn)、學(xué)生課內(nèi)和課外實(shí)驗(yàn)等多種教學(xué)形式，并結(jié)合理論課程向?qū)W生開放基礎(chǔ)驗(yàn)證性、綜合設(shè)計(jì)性、研究創(chuàng)新性三層次的實(shí)驗(yàn)課程[3]，提倡師范類學(xué)生自制教具進(jìn)行演示，充分挖掘?qū)W生的協(xié)作性、自主性與潛能，因材施教，使每個(gè)學(xué)生的個(gè)性和創(chuàng)造性得以發(fā)揮。

2.4 優(yōu)化課程評價(jià)，凸顯品德價(jià)值

課程評價(jià)不僅是對教師的教學(xué)態(tài)度、能力和效果做出價(jià)值判斷，也是對學(xué)生的學(xué)習(xí)態(tài)度、能力和成績上的變化做出價(jià)值判斷[6]。在制定電磁學(xué)課程評價(jià)指標(biāo)體系中，除了專業(yè)知識的考核標(biāo)準(zhǔn)之外，要凸顯思想品德、科學(xué)精神、邏輯思維、創(chuàng)新意識等的評價(jià)地位，將是否“立德樹人”，是否促進(jìn)學(xué)生身心全面發(fā)展納入評價(jià)標(biāo)準(zhǔn)。在教師評價(jià)方面，將師德師風(fēng)作為首要標(biāo)準(zhǔn)。在學(xué)生評價(jià)方面，應(yīng)在電磁學(xué)課堂教學(xué)管理中，從考勤、課堂紀(jì)律、考風(fēng)考紀(jì)宣傳中，對學(xué)生進(jìn)行誠信教育和遵紀(jì)守法的教育，滲透并踐行社會主義核心價(jià)值觀教育，將學(xué)習(xí)態(tài)度、遵守紀(jì)律、學(xué)習(xí)互助的情況記入課程平時(shí)成績。教師可在課程教學(xué)過程中，布置難度適中的、具有一定科學(xué)意義的電磁學(xué)小論文題目，將學(xué)生在論文完成過程中所表現(xiàn)出來的協(xié)同合作、互幫互助、堅(jiān)持不懈、創(chuàng)新意識等納入電磁學(xué)課程的成績評定。教師還可適當(dāng)開展專題講座，讓學(xué)生討論后撰寫科學(xué)家在科學(xué)研究以及做人做事道理方面的收獲和體會，作為課程平時(shí)成績考核的依據(jù)。

3 電磁學(xué)課程思政教學(xué)案例

下面以《麥克斯韋方程組》為例探究電磁學(xué)課程思政教學(xué)。

3.1 課前預(yù)習(xí)

教師課前布置預(yù)習(xí)內(nèi)容，要求學(xué)生走進(jìn)圖書館或是利用互聯(lián)網(wǎng)查閱相關(guān)文獻(xiàn)資料，并對相關(guān)內(nèi)容進(jìn)行梳理、分析和總結(jié)。學(xué)生在預(yù)習(xí)的過程中，能了解法拉第、湯姆孫、麥克斯韋等科學(xué)家發(fā)現(xiàn)問題、分析問題、解決問題的科學(xué)方法；體會科學(xué)家遇到困難，迎難而上，不懈奮斗的科學(xué)精神；感受科學(xué)技術(shù)作為第一生產(chǎn)力，影響并改造世界的巨大威力。

預(yù)習(xí)內(nèi)容包括：(1)麥克斯韋方程組的建立過程；(2)位移電流和傳導(dǎo)電流的異同；(3)電磁波在現(xiàn)代科學(xué)中的應(yīng)用。

3.2 教學(xué)過程

新課導(dǎo)入：從安培環(huán)路定理對非穩(wěn)恒電路的不自洽性，引出科學(xué)研究問題，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣。

思政融入點(diǎn)：(1)安培環(huán)路定理只適用于穩(wěn)恒電路，揭示了真理的條件性原理，任何真理都有一定的使用條件和范圍。(2)科學(xué)問題的發(fā)現(xiàn)離不開扎實(shí)的理論基礎(chǔ)和敏銳的洞察力，而科學(xué)問題的解決則依靠創(chuàng)造性的思維和堅(jiān)持不懈的努力。

講授新課

首先，利用電荷守恒定律，引出位移電流假說，創(chuàng)造性地解決了安培環(huán)路定理對非穩(wěn)恒電路的不自洽性，從而揭示了一般情況下電磁場的科學(xué)規(guī)律。同時(shí)讓學(xué)生根據(jù)所學(xué)知識和預(yù)習(xí)成果，分組討論，對比分析位移電流和傳導(dǎo)電流的異同。

思政融入點(diǎn)：(1)麥克斯韋從法拉第電磁感應(yīng)那里找到靈感，既然磁能生電，為何電不能生磁。因此，位移電流假說的提出離不開大膽的創(chuàng)新思維。(2)強(qiáng)調(diào)位移電流并不是電流，而是變化的電場。在認(rèn)識的過程中，我們不能僅僅理解字面意思，要透過現(xiàn)象看到事物的本質(zhì)。(3)學(xué)生根據(jù)預(yù)習(xí)情況分組討論的教學(xué)方法，能培養(yǎng)學(xué)生嚴(yán)肅認(rèn)真、實(shí)事求是的科學(xué)態(tài)度，養(yǎng)成團(tuán)結(jié)協(xié)作、與人為善的優(yōu)良品德。

接著，回顧已學(xué)電磁場規(guī)律，總結(jié)得到麥克斯韋方程組，并分析其中蘊(yùn)含的物理意義和科學(xué)之美。

思政融入點(diǎn)：(1)麥克斯韋創(chuàng)建電磁理論的奮斗歷程達(dá)十余年，使學(xué)生領(lǐng)會科學(xué)家不畏艱險(xiǎn)，追求真理，勇于創(chuàng)新，嚴(yán)謹(jǐn)治學(xué)的科學(xué)精神。(2)麥克斯韋方程組提出后一直不被認(rèn)可，只有當(dāng)赫茲實(shí)驗(yàn)證實(shí)了電磁波后，才被世人所接受。鼓勵學(xué)生站在哲學(xué)高度正確應(yīng)對問題，不要盲從所謂的“真理”，要堅(jiān)持實(shí)踐是真理的檢驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)，積極投身實(shí)踐，在實(shí)踐中堅(jiān)持和發(fā)展真理。(3)揭示了“變化的磁場產(chǎn)生電場，變化的電場產(chǎn)生磁場”。表明事物是普遍聯(lián)系的。(4)經(jīng)典電磁場的統(tǒng)一理論，一組簡單的方程揭示經(jīng)典電磁學(xué)規(guī)律，正所謂“大道至簡”。(5)麥克斯韋方程組具有賞心悅目的對稱美，可以提高學(xué)生對美的鑒賞水平，促進(jìn)學(xué)生德智體美勞全面發(fā)展[7]。同時(shí)，方程的對稱美中也包含不對稱。因?yàn)樽匀唤缰兄淮嬖陔姾珊碗娏?，而沒有磁荷和磁流，因此磁現(xiàn)象具有電本質(zhì)。實(shí)際上，對稱性破缺何嘗不是一種美，讓學(xué)生對美的認(rèn)識得到了升華。(6)預(yù)言了電磁波，并在現(xiàn)代科學(xué)中廣泛應(yīng)用，產(chǎn)生巨大影響，推動社會進(jìn)步發(fā)展。引導(dǎo)學(xué)生知道，認(rèn)識對實(shí)踐具有反作用，并且只有在實(shí)踐中才能發(fā)揮強(qiáng)大的生命力。以我國在5G無線電技術(shù)領(lǐng)先世界為例，增強(qiáng)學(xué)生的民族自豪感和愛國主義情懷。

3.3 課后作業(yè)

從麥克斯韋方程組的建立過程中，我們獲得的啟示可從以下幾方面展開：(1)介紹麥克斯韋的生平事跡，以及科學(xué)家的精神；(2)偉大人物和科學(xué)發(fā)展的關(guān)系；(3)科學(xué)認(rèn)識和實(shí)踐的關(guān)系。

思政融入點(diǎn)：通過課前的預(yù)習(xí)和課堂的學(xué)習(xí)，學(xué)生不論在電磁學(xué)物理知識上，還是在情感態(tài)度與價(jià)值觀上，都得到了一定的提高。在此基礎(chǔ)上鼓勵學(xué)生課后總結(jié)，可加深學(xué)生對電磁場規(guī)律的知識結(jié)構(gòu)、歷史邏輯、應(yīng)用發(fā)展等方面的認(rèn)識，增強(qiáng)學(xué)生對馬克思主義哲學(xué)中的歷史唯物主義和辯證唯物主義思想的深入體會，培養(yǎng)學(xué)生的愛國精神、敬業(yè)精神、科學(xué)精神，促進(jìn)學(xué)生的全面、健康、協(xié)調(diào)發(fā)展。

4 結(jié)語

本文基于電磁學(xué)課程理論與實(shí)驗(yàn)相結(jié)合的特點(diǎn)，從課程目標(biāo)、教學(xué)過程、教學(xué)方法和課程評價(jià)四個(gè)維度與時(shí)俱進(jìn)地提出了電磁學(xué)思政課程的實(shí)施方案，具體包含修訂課程目標(biāo)，強(qiáng)化立德樹人；重構(gòu)教學(xué)過程，融入思政元素；改革教學(xué)方法，促進(jìn)課程思政；優(yōu)化課程評價(jià)，凸顯品德價(jià)值。這些措施在我校物理學(xué)專業(yè)已得到部分實(shí)踐，通過利用辯證唯物主義的思想和方法講解電磁學(xué)專業(yè)知識，將思政教育融入教學(xué)過程，培養(yǎng)了學(xué)生的愛國精神、奮斗精神，逐步提升了學(xué)生的創(chuàng)新意識、協(xié)作能力和實(shí)踐能力，促進(jìn)了學(xué)生全面、健康、協(xié)調(diào)發(fā)展，這為電磁學(xué)課程思政的實(shí)施提供了新思路，對提高課程思政教學(xué)效果具有一定的參考價(jià)值和指導(dǎo)意義。