“電路”基礎(chǔ)課程思政教學(xué)內(nèi)容改革

汪 玲 陳客松 鐘洪聲

(電子科技大學(xué) 信息與通信工程學(xué)院， 成都 611731)

2020年5月，教育部發(fā)布了《高等學(xué)校課程思政建設(shè)指導(dǎo)綱要》，要求將思想政治教育貫穿人才培養(yǎng)全過程，全面推進高校課程思政建設(shè)，發(fā)揮好每門課程的育人作用，提高高校人才培養(yǎng)質(zhì)量[1]。在每門課程實施過程中，將正確的世界觀、人生觀、價值觀以顯性和隱性教育方式傳遞給學(xué)生，構(gòu)建全員、全方位協(xié)同育人大格局。

專業(yè)課程具有典型的工程性、應(yīng)用性和實踐性，與國民經(jīng)濟的發(fā)展和人民生活水平的提高密切相關(guān)。而在以往的教學(xué)中，大部分教學(xué)內(nèi)容專注于專業(yè)知識的傳授和技能的培養(yǎng)，忽略了思想道德、人文素養(yǎng)、法治、國家安全等思想政治領(lǐng)域的培養(yǎng)，導(dǎo)致了學(xué)生對學(xué)習(xí)目的不明確、人格不健全、價值觀不正確等問題。

目前，國內(nèi)許多高校針對專業(yè)性課程的思政建設(shè)，紛紛展開了探索[2-7]。這里以“電路”基礎(chǔ)課程[8-9]為例，分別從思想道德修養(yǎng)和人文素質(zhì)、科學(xué)精神和認知能力、憲法法治意識和國家安全意識等方面的培養(yǎng)，探討專業(yè)課程中，課程思政的教學(xué)內(nèi)容的設(shè)計和改革。通過深化課程學(xué)習(xí)目標(biāo)、調(diào)整授課內(nèi)容與方式，將思政因素有機融入專業(yè)知識的學(xué)習(xí)中，從工程科學(xué)的本質(zhì)出發(fā)，培養(yǎng)學(xué)生正確的人生價值觀、嚴謹?shù)目茖W(xué)態(tài)度、積極的職業(yè)發(fā)展規(guī)劃。

1 思想道德修養(yǎng)和人文素質(zhì)培養(yǎng)

新時代的教育要求著力培養(yǎng)德智體美全面發(fā)展的社會主義建設(shè)者和接班人，將 “立德樹人” 確立為教育的根本任務(wù)。要求以學(xué)生為中心，以“價值塑造、啟迪思想”為原則，推進課程改革建設(shè)。思想道德修養(yǎng)作為公民道德教育的基本內(nèi)容，需要與社會主義政治和經(jīng)濟的發(fā)展同步。其主體內(nèi)容包括：信念、人格、敬業(yè)等多個精神層面。

信念的培養(yǎng)，在社會主義發(fā)展的新時代，需要年輕人具有堅定的馬克思主義科學(xué)信仰、中國特色社會主義共同理想、共產(chǎn)主義遠大理想和強烈的愛國主義精神，需要把個人理想與社會理想統(tǒng)一。

人格的培養(yǎng)，需要年輕人的行為動機和人際交互等理念，與新時代社會主義發(fā)展目標(biāo)相契合。

敬業(yè)精神的培養(yǎng)，需要年輕人樹立職業(yè)責(zé)任感，具有恪盡職守的工作態(tài)度和艱苦奮斗的務(wù)實精神。

人文素質(zhì)培養(yǎng)，要求年輕人在歷史、文學(xué)、藝術(shù)、哲學(xué)等知識領(lǐng)域具備與時代發(fā)展一致的素養(yǎng)。與科學(xué)思想相比，人文素養(yǎng)具體強烈的民族特色和個性色彩。

“電路”課程的初始學(xué)習(xí)階段，涉及電路元件模型的工作原理和特性的理解。為了加深學(xué)生對半導(dǎo)體器件基本概念的理解，同時培養(yǎng)愛國主義精神和建設(shè)中國特色社會主義理想，我們組織學(xué)生調(diào)研我國近現(xiàn)代電子器件的代表性成果、人物與事件，并在課堂分享。

學(xué)生分別對我國半導(dǎo)體學(xué)科的形成與發(fā)展、器件材料的設(shè)計與研發(fā)進行了深入的調(diào)研，調(diào)研后，學(xué)生便進行匯報。匯報了半導(dǎo)體創(chuàng)始人，如湯定元、王守武、林蘭英院士等，從少年勵志鉆研學(xué)習(xí)、中青年回國報效、直至晚年仍堅持培養(yǎng)行業(yè)優(yōu)秀人才等感人事跡；也匯報了諸如新型碳基、氮基半導(dǎo)體材料研發(fā)及產(chǎn)業(yè)化在我國的開展?fàn)顩r。通過學(xué)習(xí)前輩的奮斗精神和分析我國科技發(fā)展面臨的挑戰(zhàn)，在激發(fā)學(xué)生愛國主義情懷的同時，也對鉆研、敬業(yè)精神的樹立起到了促進作用；又將時代特色與民族特色融合，把人文素養(yǎng)的提高融入到科學(xué)研究中去。

與此類似，在其后的基本放大電路、集成電路的基本原理學(xué)習(xí)過程中，也分別引入了調(diào)研或科學(xué)家故事分享環(huán)節(jié)，讓學(xué)生了解更多微電子奠基人，如林為干、黃敞、許居衍院士等，為我國集成電路事業(yè)的發(fā)展所做的貢獻。此外，還介紹和展示了芯片和電路設(shè)計中包含的藝術(shù)理念，如圖1所示。讓學(xué)生在了解各類電磁現(xiàn)象、集總假設(shè)適用范圍、規(guī)范電路作圖的同時，學(xué)習(xí)電路設(shè)計中的人文藝術(shù)，提升精神素養(yǎng)。

(a)1958年第一塊集成電路

(b)2009年45nm工藝

(c)普通PCB電路板

(d)帶藝術(shù)設(shè)計的PCB電路板圖1 電路設(shè)計中的人文藝術(shù)

2 科學(xué)精神和認知能力培養(yǎng)

新時代的教育要求培養(yǎng)富有創(chuàng)新精神和實踐能力的各類創(chuàng)新型、應(yīng)用型、復(fù)合型的優(yōu)秀人才。要求以學(xué)生為中心，以“喚起好奇、探究知識”為原則，推進課程改革建設(shè)。

科學(xué)精神是自然科學(xué)發(fā)展所形成的、認知方式和行為規(guī)范，強調(diào)理性與實證性。要求學(xué)生具有批判和懷疑、創(chuàng)新和探索的能力。

認知能力培養(yǎng)是培養(yǎng)學(xué)生對事物的構(gòu)成、性能與其他事物的關(guān)系、發(fā)展的方向以及發(fā)展的基本規(guī)律的掌握能力，包括觀察、思維和創(chuàng)造力，是教育培養(yǎng)中的主要環(huán)節(jié)。

“電路”課程是電子專業(yè)的入門課程，包含了豐富的原理性基礎(chǔ)知識，在電子技術(shù)高度發(fā)展的今天，具有舉足輕重的作用。該課程的學(xué)習(xí)，旨在幫助學(xué)生在了解電子電路基本理論的同時，建立工程概念，為深入學(xué)習(xí)電子技術(shù)及其分析應(yīng)用奠定良好的基礎(chǔ)。因此，知識的傳授方式由傳統(tǒng)的內(nèi)容講解，轉(zhuǎn)換為學(xué)生的主動學(xué)習(xí)、辯證理解與積極探索。在考核形式上由傳統(tǒng)的計算考查，轉(zhuǎn)換為知識的綜合應(yīng)用能力考查。

在基本定理，如基爾霍夫定理、疊加定理、戴維南定理、最大平均功率傳輸定理等的講解過程中，強調(diào)定理產(chǎn)生的過程、來源、應(yīng)用場景，而不是簡單的數(shù)學(xué)計算。例如，在基爾霍夫定理的講解中，從法拉第發(fā)現(xiàn)電磁感應(yīng)現(xiàn)象、總結(jié)電磁感應(yīng)定律，到感應(yīng)電流、電動勢(電壓)的產(chǎn)生，再到復(fù)雜電路網(wǎng)絡(luò)中電流、電壓遵循的規(guī)律的總結(jié)與發(fā)現(xiàn)，將電路現(xiàn)象的全過程連貫介紹，使得學(xué)生在學(xué)習(xí)的過程中建立全局觀念和嚴謹?shù)目茖W(xué)態(tài)度。在直流一階動態(tài)電路的分析中，除了方法的介紹，更重要的是需要學(xué)生理解電容電感的元件特性。因此，搭建了如圖2所示電路，已知圖2(a)中的元件參數(shù)和零狀態(tài)輸出響應(yīng)u，要求學(xué)生在僅更換電容元件為電感元件后，分析圖2(b)電路的輸出。該電路的分析，涉及到了兩類動態(tài)元件的狀態(tài)變量在零狀態(tài)響應(yīng)下的特性，以及非連續(xù)變量的響應(yīng)特性，需要學(xué)生融會貫通多個知識點，辯證理解元件特性與電路特性。

(a)已知電路及參數(shù)

(b)帶求解電路圖2 三要素分析方法中的元件特性

又如，在最大平均功率的講解中，首先從廣播系統(tǒng)的接收機調(diào)臺現(xiàn)象，解釋最大平均功率對應(yīng)的物理現(xiàn)象；再從系統(tǒng)的簡化模型抽象過程，加深學(xué)生對電阻、電容、電感、電源基本模型元件特性的理解；然后通過最大平均功率的數(shù)學(xué)求解，使學(xué)生理解數(shù)學(xué)方法在電路分析中的應(yīng)用；在總結(jié)出最大平均功率定理后，列舉工程案例，說明定理的實際應(yīng)用方式。如圖3所示，在課堂中首先分析圖3(a)的初級電路設(shè)計思想；然后，調(diào)整電路參數(shù)，要求學(xué)生分析圖3(b)的電路設(shè)計原則，從而總結(jié)兩個電路設(shè)計的差異；最后，針對圖3(c)實際語音信號的輸入，要求學(xué)生分析討論電路的可能構(gòu)成，主動建立濾波、帶寬的概念。這樣，通過一個定理的學(xué)習(xí)，讓學(xué)生從工程現(xiàn)象，到元件特性、模型抽象、問題分析，再到應(yīng)用基礎(chǔ)理論創(chuàng)造性設(shè)計，建立一個完整的系統(tǒng)概念，鍛煉分析問題、解決問題的基本能力，提升認知能力。

(a)初級電路分析

(b)提升版電路分析

(c)高級電路分析圖3 最大平均功率案例分析

3 法治意識和國家安全意識培養(yǎng)

新時代的教育要求著力培養(yǎng)具有國家使命感和社會責(zé)任心，要求以學(xué)生為中心，以“激發(fā)潛質(zhì)、個性發(fā)展”為原則，推進課程改革建設(shè)。

法治意識是人們對國家憲法和法律發(fā)自內(nèi)心的認可、崇尚、遵守和服從。國家安全是安邦定國的重要基石，是人民幸福安康的基本要求。堅持總體國家安全觀，必須以人民安全為宗旨，維護國家經(jīng)濟安全、文化安全，堅持推動構(gòu)建人類命運共同體。

“電路”課程最終面向的是實際電子電路工程應(yīng)用，與電子技術(shù)安全、法律和國家安全密切相關(guān)。從基本的電路加密技術(shù)、電路設(shè)計中的法治安全意識到學(xué)習(xí)過程中的家國情懷渲溢，在課程內(nèi)容的講授中，都以潤物無聲的方式傳遞給學(xué)生。例如，在學(xué)習(xí)電阻元件時，介紹了新型描述磁通與電荷關(guān)系的憶阻器。區(qū)別于傳統(tǒng)遵循歐姆定理的電阻，憶阻器的阻值由流經(jīng)它的電荷確定，從而可以通過測定憶阻值，得到流經(jīng)的電荷量。利用這個特性，科學(xué)家將它應(yīng)用于數(shù)據(jù)加密，實現(xiàn)硬件加密技術(shù)；在學(xué)習(xí)電感元件的過程中，根據(jù)電磁感應(yīng)現(xiàn)象，介紹了新型無線電能傳輸系統(tǒng)，其中涉及到傳輸?shù)乃接行院捅Ｃ苄詥栴}。通過新型材料和技術(shù)的了解，在拓展學(xué)生知識面的同時，引入知識產(chǎn)權(quán)保護意識、電路設(shè)計安全意識和法律安全意識，促進工程思維與社會思維相結(jié)合。在反饋電路的講解過程中，將正反饋的概念與社會行為影響因素相類比，列舉諸如“中國式過馬路”“阿希實驗”等從眾現(xiàn)象，分析正反饋可能的危害，強調(diào)個人安全意識對社會安全的總體影響。又如，在匹配網(wǎng)絡(luò)的設(shè)計中，首先介紹電路基礎(chǔ)中匹配的概念，然后拓展到數(shù)字通信系統(tǒng)、數(shù)學(xué)圖論中包含的匹配思想，再引伸到行為準(zhǔn)則與個人身份的匹配。學(xué)生的學(xué)習(xí)方式要與最終學(xué)習(xí)目標(biāo)匹配，學(xué)生作為公民，學(xué)習(xí)目標(biāo)、基本行為、意識形態(tài)也要與公民身份匹配，需要遵守憲法、法律、法規(guī)，維護國家安全。

4 結(jié)語

新時代的高等工程教育，為課程建設(shè)、教學(xué)方式、教學(xué)內(nèi)容提出了新要求。需要將思想政治教育與傳統(tǒng)工程理念深入結(jié)合，潛移默化地對學(xué)生的思想意識、行為舉止產(chǎn)生影響，實現(xiàn)協(xié)同育人。中國特色社會主義事業(yè)的建設(shè)，需要身心合格健康的接班人，國家的發(fā)展與進步，取決于一代代青年人的核心價值觀。本課程的教學(xué)內(nèi)容改革，將專業(yè)知識傳授、價值塑造和能力培養(yǎng)統(tǒng)一，在多個知識環(huán)節(jié)引入思政因素，既增加學(xué)習(xí)的趣味性、多元性，又深入思想根源，貼切日常生活，把政治認同、國家意識、文化自信、人格養(yǎng)成等思想政治教育導(dǎo)向與課程內(nèi)容有機融合，實現(xiàn)顯性與隱性教育的有機結(jié)合，旨在促進學(xué)生的自由全面發(fā)展，充分發(fā)揮教育教書育人的作用。