“电磁场与电磁波”的课程思政教学探究

王筠，李建明，胡森

（湖北第二师范学院a.物理与机电工程学院；b.光电材料与元器件研究所，武汉 430205）

1 课程思政教学探究

1.1 课程思政

教育部有关专家指出“课程思政”不是一门或一类特定的课程，而是一种教育教学理念。其基本涵义是：大学所有课程都具有传授知识培养能力及思想政治教育双重功能，承载着培养大学生世界观、人生观、价值观的作用。“课程思政”也是一种思维方式，教师在教学过程中要有意、有机、有效地对学生进行思想政治教育，并与专业发展教育相结合。充分发挥课程的德育功能，运用德育的学科思维，提炼专业课程中蕴含的文化基因和价值范式，在“润物细无声”的知识学习中融入理想信念层面的精神指引，唤醒、激活和促使学生形成自己的思想，建立起正确的世界观、人生观和价值观，进一步发展出做人做事的风格素养和德行。[2]-[3]

1.2 课程思政元素的挖掘

开展课程思政的目的是落实立德树人根本任务。课程思政不是给专业课程贴标签，课程思政的关键是在专业学术内容中有效地挖掘和凝练课程的思想性，使课程的学术性和思想性有机融合，将课程思政之“盐”不留痕迹融入专业知识之“汤”中。[1]-[2]电磁场与电磁波是电子信息类本科学生知识结构的重要基础之一，是光电信息科学与工程本科的专业基础课。电磁场与电磁波是能量与信息的载体，其理论与技术在现代科学技术的很多领域里得到了广泛的应用，同时它又是一些交叉学科生长点和新兴边缘学科发展的基础。因此，在本课程的第一节课绪论部分，可以通过介绍微波雷达、微波通信、微波遥感等微波技术及其应用，初步引导学生认识到高新科技（微波技术）在国家重要领域的应用，使学生对本课程涉及的专业知识和技能在国家发展中的重要作用有所了解、有所感悟，从而在学习动机、学习兴趣上得到切实的思政教育。

航空航天事业的发展一定离不开电磁波技术发展。2022年6月5日我国载人航天飞船神舟十四号成功发射，并于6月5日17时42分，成功对接中国空间站的天河核心舱。在绪论部分可以通过课上PPT和相关视频让学生了解和体会我国航空航天事业突飞猛进发展历程，见表1，开展爱国主义教育，增强民族自豪感。

表1 中国航空航天事业的发展历程回顾

图1 神舟十四号飞船航天员蔡旭哲、陈冬、刘洋进入天和核心舱

要做到课程思政不留痕迹融入专业知识之中，避免出现专业知识与课程思政内容割裂甚至完全不相干的所谓“两张皮”现象，教师在选择课程思政素材时必须紧密结合专业知识。[1]-[2]例如在讲授第7章导行电磁波这部分时，可以在推导完成7.2节矩形波导中的场分布表示式后介绍我国“微波之父”林为干院士的事迹。在课上教师可以作如下陈述。林为干院士是我国电磁场与微波技术学科的主要奠基人，他出版著作四部，发表重要学术论文300多篇，曾先后获得国家自然科学三等奖、何梁何利科技进步奖等多个奖项，被国内外同行尊称为“中国微波之父”。从教60余年，他严谨治学、诲人不倦，为我国电子学特别是电磁场与微波技术学科的发展培养了一批杰出人才。

再比如在讲授第8章电磁辐射第一节课开头可以让学生观看视频“中国天眼之父南仁东”，之后教师可以讲述：中国天眼，一个国家的骄傲，它有着超高的灵敏度和巡天速度。与美国寻找地外文明研究所的“凤凰”计划相比，中国天眼可将类太阳星巡视目标扩大至少5倍。南仁东先生作为500米口径球面射电望远镜工程的发起者和奠基人，无疑是我们最该铭记的人。南仁东先生说过：“人类之所以脱颖而出，就是因为有一种对未知的探索精神”，他矢志不渝筑造大国重器，克服重重困难，其中的艰辛岂是三言两语描述得出来。春风化雨，润物无声，这种工匠精神是我们后辈的必修课。

图2 南仁东在平塘县大窝凼中国天眼施工现场

图3 中国天眼

实际上课程思政形式可以多种多样，可以是课内或课外也可以是线上或者线下开展。例如针对美国等发达国家对我国的芯片制造的“卡脖子”，在第4章时变电磁场的最后一节课布置课后撰写小论文“《从“瓦森纳协定”到“中兴事件”看我国芯片技术发展》论文”，作为课后线下课程思政内容。在接下来的课堂上教师和同学们一起讨论，《瓦森纳协议》严重影响着我国从芯片设计、生产等多个领域都不能获取到国外的最新科技。通过本案例的思政学习，学生最大的收获是要加强国家安全、国家忧患意识，深刻体会到落后就要挨打，从而对自己所学习的专业知识和技能，充满热情。

课程思政中尤其要重视职业道德和学术规范教育，在章节习题课上，针对作业抄袭、考试作弊等现象，可以利用“汉芯”事件，中国芯片发展之殇（反例教学）。教师可以陈述如下。汉芯事件（Hanxin events）是指2003年2月上海交通大学微电子学院院长陈进教授发明的“汉芯一号”造假。中国有着全球最大的电子信息产业，年总产值已经超过了10万亿人民币，但行业利润却一直不超过4%。究其原因就是产业的价值中心，高精尖的芯片全靠进口，经济竞争力严重缺乏。其实，国家对大规模集成电路产业的扶持力度一向很大，“汉芯事件”对我国的芯片产业发展和布局是一个重大打击，被称为“中国芯片发展之殇”。

2 课程思政教学案例

课程思政教学案例由案例基本信息、案例教学目标、案例主要内容、教学设计、思政教学考核和教学反思等组成。

2.1 课程思政教学案例的基本信息

（1）案例命名：宇宙微波背景辐射的发现真的是被天上掉下的馅饼砸中？

（2）对应章节：第8章电磁辐射8.8口径场辐射。

2.2 课程思政教学案例的教学目标

（1）课程教学目标：理解惠更斯-菲涅尔原理是分析反射面天线的基本方法之一，了解惠更斯元辐射场的基本特点以及平面矩形口径和平面圆形口径辐射的分析方法。

（2）思政育人目标：坚定学生对国家科学发展、生态发展政策的认同，增强国际视野，满怀爱国热情，勇担民族复兴使命，发扬时代精神；对学生进行辩证唯物论的教育，帮助学生树立正确的人生观、世界观和价值观，以及深厚的家国情怀、严谨的科学态度、开拓的创新精神。

2.3 课程思政教学案例设计和主要内容

本节的思政教学，在章节讲述的最后10分钟，以PPT（其中穿插“宇宙微波背景辐射”的视频）结合讲述的形式进行思政教学。

宇宙背景辐射是来自宇宙空间背景上的各向同性的微波辐射，也称为微波背景辐射。20世纪60年代初，美国科学家彭齐亚斯和R.W.威尔逊为了改进卫星通信，建立了高灵敏度的号角式接收天线系统。为了降低杂波，他们甚至清除了天线上的鸟粪，但依然有消除不掉的厘米波背景噪声。经过反复检查核对测量数据，大胆提出这些消除不掉的厘米波背景噪声一定是来自宇宙的波长为7.35厘米的微波噪声相当于3.5K。1965年，他们又订正为3K，并将这一发现公诸于世，为此获1978年诺贝尔物理学奖。（对待工作一丝不苟的工匠精神和严谨的科学态度）

他们发现的“消除不掉的厘米波背景噪声”的特征和绝对温标2.725K的黑体辐射相同。频率属于微波中的厘米波范围。宇宙微波背景是宇宙背景辐射之一，为观测宇宙学的基础，因其为宇宙中最古老的光，可追溯至再复合时期。利用传统的光学望远镜，恒星和星系之间的空间（背景）是一片漆黑。然而，利用灵敏的辐射望远镜可发现微弱的背景辉光，且在各个方向上几乎一模一样，与任何恒星，星系或其他对象都毫无关系。这种光的电磁波谱在微波厘米波区域最强。宇宙微波背景很好地解释了宇宙早期发展所遗留下来的辐射，它的发现被认为是一个检测大爆炸宇宙模型的里程碑。（对学生进行辩证唯物论的教育，帮助学生树立正确的人生观、世界观和价值观，以及严谨的科学态度、开拓的创新精神。）

宇宙微波背景并不是宇宙的尽头，而是我们所看到的极限，无论是距离（尽可能远）还是时间（尽可能古老）。宇宙微波背景成为人类最早观察时间的窗口：大爆炸之后的三十八万年。因此，宇宙微波背景辐射又被称为“创世的第一缕曙光”，它为科学家研究宇宙的形成和发展提供了重要的线索和证据。

2.4 课程思政教学效果的考核评价方案

课程思政要达到有效的价值引领作用，通过必要的考核评价能够方便教师了解课程思政教学目标的达成度。[3]-[5]

可以采用以下多种方式进行考核（1）诊断性评价：通过开课前和开课后设计问卷和量表；（2）形成性评价：主要从学生参与、教学过程的记录、行为学观察等多方面开展定量或定性考核；（3）终结性评价：综合考查学生课堂回答问题、课下撰写小论文成绩，结合诊断性评价以及形成性评价的结果，给予学生定性或定量的评价。[3]-[5]

本节课程思政教学效果的考核评价一般是可以通过让学生课后撰写心得体会给予本节课的课程思政效果的评价。

课后作业：谈谈“宇宙微波背景辐射的发现真的是被天上掉下的馅饼砸中？”的心得体会。

2.5 教学反思

教师结束本讲课程授课任务，应对课程思政案例的教学情况进行合理性反思，总结教学内容与方法的优势与不足，总结学生的参与和接受程度，不断更新课程思政教学内容，为后续教学保留宝贵教学经验，不断总结提升课程思政教学效果。

总之，“课程思政”需要结合各门课程的特点，挖掘德育元素，进行非体系化、系统化的教育[2]-[4]。课程思政应遵循实事求是原则、创新思维原则、突出重点原则和注重实效原则，可以采用灌输与渗透相结合、理论与实际相结合、历史与现实相结合、显性教育与隐性教育相结合以及共性与个性相结合的方法[3]-[7]。课程思政的最终目的就是为了提高课堂教学效果、人才培养质量。

3 总结

本文在以学生为主体、学为主、学习效果为目标的“三学”理念指导下，细致考察课程思政元素与学科教学之间的契合性，深入挖掘《电磁场与电磁波》课程蕴含的思政元素，采用课堂讲授、课后小论文、课上观看视频后的讨论等不同方式的课程思政手段，尝试使课程学术性与思想性有机融合，力争塑造“有温度”“有思考张力”“有亲和力”的专业课程的课堂氛围。