“電磁場與電磁波”課程思政建設路徑探索

劉雯景 李依潼 王 驥 徐國保

(廣東海洋大學 電子與信息工程學院， 湛江 524088)

2020年5月，教育部印發(fā)《高等學校課程思政建設指導綱要》，提出“把思想政治教育貫穿人才培養(yǎng)體系，全面推進高校課程思政建設，發(fā)揮好每門課程的育人作用，提高高校人才培養(yǎng)質量”。明確當前高校教育的重要發(fā)展方向是將課程思政與專業(yè)課程有機融合，落實立德樹人這一根本任務。

“電磁場與電磁波”課程是通信、電子及光電類等學科的一門重要專業(yè)基礎課，其基本的理論核心是麥克斯韋方程組，它是科學家們從自然界中的電、磁現(xiàn)象出發(fā)，通過數(shù)學公式的嚴密推導歸納總結得出，并融入了對新物理現(xiàn)象的假設和預言，最終該規(guī)律又被實驗證實。麥克斯韋方程組透露出豐富的哲學內涵，而圍繞著它的還有許多勵志和值得弘揚的科學家故事。此外，“電磁場與電磁波”是一門理論與實踐高度融合的課程，小到日常生活中手機通訊、廣播、電視、微波爐等，大到國家重大科技發(fā)明如磁懸浮列車、隱形飛機、深空防輻射服等都和電磁理論的運用息息相關。而隨著5G時代的到來，電磁輻射又引起了人們對電磁污染的關注和擔憂。由此可見，“電磁場與電磁波”課程中蘊含著豐富的思政育人素材，教師可以挖掘麥克斯韋方程組中的哲學要素來引導學生用哲學思考和學習專業(yè)課知識，達到批判性學習和辯證性思維的目的[1]；可以引入科學家的故事弘揚科學精神和工匠精神，鼓勵學生奮斗和創(chuàng)新；可以通過科技成果引導激起學生的四個自信和愛國情懷等[2]；還可以介紹電磁輻射帶來的電磁污染來啟發(fā)學生關注社會問題，培養(yǎng)其社會責任感和人文情懷，培養(yǎng)其運用自己的專業(yè)知識去解決問題，造福人類和社會的意識等。

響應教育部全面推進高校課程思政建設的號召，將思政元素融入電磁學專業(yè)知識的教學中，本著以學生為中心、以成果導向和持續(xù)改進的工程教育專業(yè)認證理念，從課程思政教學目標、教學內容、實施方式以及評價方式的設計進行了梳理和思考。

1 課程思政教學目標的設計

根據(jù)OBE教學理念，課程思政建設首先應結合學生需求、社會需要和學科知識這三個維度確定課程目標[3]，與思政相關的教學內容、實施方式和評價方式將圍繞該目標展開。思想政治教育遵循“思想認知、情感認同、實踐行動”逐層遞進發(fā)展，因此從這3個方面將該課程的思政教育目標細分如下：

(1)認知層面上的目標：理解在電磁理論的發(fā)展史和其本身蘊含的馬克思辯證唯物主義思想；深入了解更多的電磁理論領域的科學家故事；了解電磁領域中我國取得的突破性成績；了解電磁輻射及其危害和防護；

(2)情感層面上的目標：培養(yǎng)科學的世界觀和方法論；感悟科學家精神；增強四個自信和民族自豪感；培養(yǎng)社會責任感和人文情懷；

(3)行為方面上的目標：不遲到不早退，認真聽講，積極參與課堂談論；勤奮踏實，注重實踐，理性批判，敢于創(chuàng)新；積極關注社會問題，有自己的看法和見解。

2 課程思政教學內容的設計

思政教學內容的設計充分圍繞思政教學目標而展開，穿插于專業(yè)知識的授課過程，與專業(yè)知識同向同行。該課程的專業(yè)知識點主要包括緒論、矢量分析和場論基礎、電磁場的基本規(guī)律、靜態(tài)電磁場及時變電磁場。下面將以思政教學目標為導向，梳理專業(yè)知識和思政元素的融合點。

2.1 挖掘電磁理論中的辯證唯物主義思想

習近平總書記在紀念馬克思誕辰200周年大會的重要講話提出：“辯證唯物主義是中國共產黨人的世界觀和方法論”。作為馬克思主義哲學最根本的理論特征之一，辯證唯物主義指出，世界是普遍聯(lián)系并且永恒發(fā)展的，而導致事物發(fā)展的根本動力是矛盾規(guī)律即對立統(tǒng)一規(guī)律。

在“電磁場與電磁波”課程緒論的介紹中，關于電磁場理論的發(fā)展史便蘊含著豐富的辯證唯物主觀點。19世紀以前，電和磁作為兩個獨立的物理現(xiàn)象被研究，吉爾伯特、庫倫、安培和畢奧等物理學家均認為電和磁在本質上完全不同，它們之間不會有任何聯(lián)系。但奧斯特受康德批判哲學和謝林的“動力論”(力是運動狀態(tài)變化的原因，一切自然現(xiàn)象都要用力說明)自然哲學思想的影響，堅持自然辯證法的觀點，認為電、磁、熱、光等自然力之間是具有普遍聯(lián)系的，只是人們還沒有找到轉換條件。但謝林傾向于純粹的哲學思辨，重視自然哲學，忽略物理學現(xiàn)象分析和理論研究，奧斯特對此是不贊同的。他認為只有對于自然界的觀察和實驗才能最終證實關于力的統(tǒng)一性的觀點[4]。經過近20年無數(shù)次的失敗和再嘗試，奧斯特終于在1820年4月的一次給學生上課的演示實驗上發(fā)現(xiàn)了電流的磁效應現(xiàn)象，首次建立起了電場和磁場之間的關系，揭開了物理學史上的一個新紀元。這樣，在自然統(tǒng)一性哲學思想的引領下，人類對電磁現(xiàn)象的認識實現(xiàn)了第一次飛躍，體現(xiàn)了認識論中的漸進性。

此外，“電磁場與電磁波”課程矢量分析和場論基礎章節(jié)中也蘊含著豐富的辯證唯物主義觀點。譬如，電磁場由電場和磁場構成，看不見摸不著，但它是客觀存在的，可測量的，是典型的唯物主義。二者“對立統(tǒng)一”，有著各自的特點，電場是有散場，磁場為無散場，但又在一定條件下相互激勵，互為漩渦源。并且從產生的條件來看，電場和磁場的產生都離不開電荷。學習電和磁中矛盾和統(tǒng)一的辯證關系，有助于引導學生掌握觀察自然界的科學方法——唯物辯證法。

2.2 走近科學家的故事

著名科學家周海中先生曾經說過：“科學精神是推動社會進步的強大力量?！笨茖W精神培育應該成為課程思政建設中思政教育元素挖掘的基本價值遵循。在電磁場理論的發(fā)展和應用史上誕生了許多赫赫有名的科學家和學術領軍人物，教師在授課過程中可以巧妙用其成長故事或先進事跡作為理論闡釋與實踐育人的良好契合點，將科學家精神融入思政教育，增加思政課的感染力，培養(yǎng)學生細致嚴謹、求真務實、理性批判、敢于創(chuàng)新的科學精神。

電磁學史上的任何一個科學家，如庫倫、奧斯特、法拉第、安培、麥克斯韋、馬可尼等，他們的故事都值得學習和品味。法拉第出生于一個貧苦鐵匠家庭，沒受過正規(guī)的教育，但他從小充滿求知欲和探索欲，勤奮好學，不放過任何一個學習機會。因受到著名化學家戴維的賞識，20多歲時當上其實驗助手，才為自己獲得從事科學事業(yè)的機會。他雖然數(shù)學基礎差，但他非常重視實驗，尊重客觀事實，虛心學習，不自大，不盲從任何學派和大師。一生堅持探索真理，刻苦鉆研，不畏困難。在小有成就之后，他拒絕金錢誘惑、拒絕擔任皇家學會主席和會長，謝絕貴族稱號授予，淡泊名利，只愿做一個誠實正直、單純追求知識、平凡樸實的人。

2.3 展現(xiàn)科技成果

“電磁場與電磁波”是一門理論和實踐高度融合的課程，電磁波作為能量的一種形式，又是信息的載體和探測目標的手段，它廣泛應用國防、工業(yè)、農業(yè)、醫(yī)療、衛(wèi)生等領域，并深入到人們的日常生活中。此外還是新興科學的孕育點，如今電磁問題的研究及其成果的廣泛運用，已成為人類社會現(xiàn)代化的標志之一。教師在在專業(yè)課程教學過程中可以通過給學生介紹電磁領域重大科技成果，增強學生的四個自信以及民族自豪感。譬如，歷經20年的持續(xù)研究和技術積累，我國在基于電流磁效應的高速磁浮交通領域實現(xiàn)了重大突破，已從研發(fā)階段進入高速試驗階段，將逐步過渡到示范運營、產業(yè)化發(fā)展階段。2021年7月20日，實現(xiàn)完全自主知識產權、時速高達600公里的磁浮交通系統(tǒng)在青島的成功運行，標志著我國擁有了高速磁浮成套技術及工程轉化能力，是我國地面交通工具制造能力的一個新的里程碑。還有根植于電磁場理論的5G通信技術，相比4G而言，它所運用的電磁波的頻率更高，具有極高的速率、極大的容量以及極低的延時。《中國互聯(lián)網(wǎng)絡發(fā)展狀況統(tǒng)計報告》指出，中國5G商用發(fā)展現(xiàn)已實現(xiàn)標準數(shù)量、規(guī)模和應用創(chuàng)新三大領先。我國還建有世界單口徑最大、靈敏度最高的射電望遠鏡“天眼”，通過探測宇宙中的電磁波信號來探索宇宙起源和演化、星際物質結構、搜尋外星文明等。此外中國的電磁彈射技術也已達到世界頂尖水平。這些都是電磁領域中重大科研研究突破，是值得被每一個中國人引以為榮的事情。“電磁場與電磁場”的課程思政建設可以此為切入點，培養(yǎng)學生的愛國情懷、民族自信和文化自信[5]。

2.4 科普電磁輻射污染

電磁波又是一把雙刃劍，它給人類生活創(chuàng)造便利的同時也對人類健康制造了危害。電磁輻射成為大氣污染、水污染之后的第三大污染。隨著基于電磁理論的電子工業(yè)、電力工業(yè)和無線電工業(yè)的迅猛發(fā)展，使得人們時刻處于各種不同頻率和不同能量的電磁波的籠罩之中。其熱效應會影響到體內器官的正常工作；非熱效應會影響人體的神經系統(tǒng)、感覺系統(tǒng)、免疫系統(tǒng)、內分泌系統(tǒng)，甚至是遺傳基因。譬如，近年來出現(xiàn)不少居民因擔心基站帶來的電磁輻射污染而阻攔基站建設，亦或是將運營商告上法庭的案例。而到底生活中哪些電磁輻射是我們需要警惕和遠離的，哪些電磁輻射是沒有必要的恐慌，如何做可以避免電磁輻射，把這些作為思政素材可以引導學生關注人類及社會重大問題，激發(fā)社會責任感和人文情懷，此外還可以增加課堂的生動性和趣味性。

3 課程思政教學的實施方式設計

實現(xiàn)課程目標的中心環(huán)節(jié)在于教學實施，其關注焦點在于如何科學、有效地教學，幫助學生高效理解和接受學習內容，進而實現(xiàn)學習目標[3]。課程思政作為創(chuàng)新的教學理念，必然要求與之相適應的教學方法和教學手段，要從根本上改變傳統(tǒng)的填鴨式和說教式的“講聽式”教學模式，更多地讓學生積極參與其中，真正實現(xiàn)以教師為引導，以學生為主體，潛移默化地培養(yǎng)學生的思政素養(yǎng)。具體的思政教法如表1所示，可以依托以學生為主體、以教師為主導的線上線下混合式教學模式，從學生感興趣的點出發(fā)，結合案例分析、問題驅動、討論探究、課程報告這幾種形式，讓學生在分析、討論和解決問題的過程中，認識問題和知識背后所蘊含的理論思維、方法論和價值判斷，激發(fā)學生的思想碰撞和情感體驗，實現(xiàn)對學生的價值引領。

表1 課程思政內容的實施方式及評價方式設計

4 思政教學的評價方式

教師普遍反應課程思政效果難以評估，究其主要原因在于提升學生的思想政治素養(yǎng)，是一個潛移默化的、周期較長的過程，短期內難以評價，且評價指標難以量化。但這并不意味著不可以進行評價，專業(yè)課程思政的評價應該圍繞設定的教育內容，采取特色化的指標進行評價。第一，要系統(tǒng)的開展評價活動，注重過程性評價和發(fā)展性評價。這就要求教師多走進學生，觀察和了解學生，通過一些跟期待的思政育人效果有關系的指標，譬如學習態(tài)度、愛國情懷、思維方式等。來衡量學生的思政學習效果[3]。譬如與思政內容相關的課程報告成績、小組討論和課堂發(fā)言時的表現(xiàn)等。第二，要科學設定評價主體。教師評價主體除了專業(yè)課教師，還應包括學業(yè)導師以及輔導員等，結合多位教師的觀察角度，這樣能盡可能全面和合理地對該生思政素養(yǎng)的提升進行評價。此外，還要引入學生評價主體，包括學生互評和學生自評。學生互評的引入是因為畢竟老師對學生的觀察和了解還是遠不如與其朝夕相處的同學。而通過引入學生自評能促使學生進行自我反思和自我教育。針對“電磁場與電磁波”課程思政教育內容設計的評價方式如表1中所示，包括師評、自評和互評。

5 結語

“電磁場與電磁波”課程是一門理論與實踐高度融合的課程，理論的發(fā)展歷程和其在實踐中的運用都蘊含著豐富的思政元素，如辯證唯物主義思想、民族自豪感、四個自信、科學精神、社會責任感、環(huán)保意識等；作為教師應在教學過程中充分挖掘專業(yè)知識點中蘊含的思政元素，并積極探索將思政教育融入教學過程的思路與方法，將“傳道、授業(yè)、解惑”與“成人、育才”相統(tǒng)一，落實高等教育立德樹人的根本任務，為社會培養(yǎng)德才兼?zhèn)涞母咚刭|人才。