课程思政视域下“电磁场理论”课程建设与实践

摘要：在“大思政”教育理念的指导下，思政课程和课程思政同向同行，是高校人才培养的关键举措。专业课教师作为高校教学的中流砥柱，对课程思政的实施有着不可推卸的责任。文章基于“电磁场理论”课程的特点，从教师教学理念的转变、课程思政素材的挖掘和课堂教学方法的创新三个方面，总结了在课程思政建设方面进行的探索和实践。进行课程思政的建设，不仅能有效提升专业课教师教育教学能力，同时又能最大限度地发挥课堂教学的育人主渠道作用，达到立德树人的根本目的。关键词：课程思政；电磁场理论；教学理念；思政素材；教学方法新时代党的教育方针为“教育必须为社会主义现代化建设服务、为人民服务，必须与生产劳动和社会实践相结合，培养德智体美劳全面发展的社会主义建设者和接班人”。推进思政课程与课程思政同向同行，构建“大思政课”培根铸魂是全面贯彻落实党的教育方针，解决好“培养什么人、怎样培养人、为谁培养人”问题的关键举措。课程思政作为一种新的综合教育理念，需要将思想政治教育的理论知识、价值理念及其精神追求融入到各门专业课程中，潜移默化地从学生的思想意识、行为举止、道德品质等方面产生积极影响，从而达到立德树人的根本目的[1]。相较于传统的教学，课程思政的全过程育人模式要求课程授课的重点不再是专业知识的简单传授，而应包括学生在具体的教学实践活动中个人价值观的塑造和思想观念的形成。作为工程应用类学科的基礎理论课程之一，“电磁场理论”课程以宏观电磁场基础理论为主线，介绍了电磁场理论的基本问题和分析方法，以及电磁波辐射、传播等技术及应用。这些基础理论涉及电子信息、光电子、遥感遥测、电气电工等诸多领域，而相关技术更是在经济、国防、文化、社会、民生各个领域应用广泛、影响深远[2]。因此，本课程的教学目标，不仅要培养具备扎实专业电磁理论的从业人员，更要培养具备国际视野、创新意识与终身学习能力的高级专业技术人才和研究学者。为了实现这一教学目标，“电磁场理论”课程建设不应将关注点仅仅放在理论教学本身，而应通过广泛结合本领域的最新科技成就，实现对学生能力的培养和价值观的塑造。而课程建设内涵的扩大则对专业课教师、课程内容以及教学方法提出了新的挑战和要求。一、教师教学理念的转变大学不仅是追求真理的殿堂，还是塑造灵魂的场所。在当前高校课程思政教学改革不断深入的大环境下，作为人才培养主力军的专业课教师，更需要积极转变传统的教学理念，做到教书与育人相统一。首先，专业课教师应积极提升自身的政治素养，坚持教育者先受教育。教师需要转变诸如“专业课与思政教育毫无关系”的传统错误思想，在教学活动中始终秉持价值塑造、能力培养、知识传授“三位一体”的教书育人理念[3]。为此，教师既需要在政治理论素养和思政育人方面努力提升自我修养，通过阅读政治理论著作以强化理论知识，也要广泛关心国家的科技发展、政策形势以提高思政敏感性，实现专业知识讲授和思想政治教育的有机融合。例如，针对“中国天眼”向全世界科研工作者开放合作的这一典型思政案例，教师一方面要能够结合天线辐射电阻的概念向学生阐明使用大口径射电望远镜探索宇宙的必要性，另一方面也要利用此类全球视野下的科技合作事例培养学生团队合作的科研精神和职业素养。在专业领域方面，专业课教师还需要不断丰富专业知识，成为大学生专业精进的引路人。“电磁场理论”的授课不仅要注重讲授知识的专与精，对电磁相关概念和理论讲深讲透，还要专注于学科的价值内涵[4]。在人才培养方面，教师要注重言传身教，通过渊博的学识和严谨的科研作风潜移默化地影响学生。以电磁理论和技术为桥梁，拓展学生的视野，引领学生投身到社会发展、科技进步的主战场，将电磁场理论知识的传授和对人才德行素质的培养紧密结合起来。通过这样的内修和外练，专业课教师才能有效开展电磁场课程的思政教育工作，使课程思政打上“电磁场”烙印，达到思政育人的根本目的。二、课堂教学内容的更新“电磁场理论”作为一门专业基础课程，其授课对象是基本适应大学生活、自我发展愿望逐渐强烈的大学二年级学生。他们不仅具有强烈的求知欲和对现实社会旺盛的探索欲，而且也正处于个人世界观、人生观、价值观形成的重要时期。因此，在授课时，只是单纯地去推导、讲解课程中各种理论公式，会使学生产生理论和现实的脱节感，出现畏难情绪，削弱学生的学习热情。而随着现代科技的进步，电磁技术和电磁信号的应用已经渗透到国民经济的方方面面，因此“电磁场理论”课程的课堂教学不应该是枯燥无味的电磁场专业理论，而需要根据时代的发展不断更新其教学内容，挖掘其中蕴含着的丰富现实案例和思政元素，并将其巧妙地融入课程教学的各个环节。“如盐入水，有味无痕”，要在潜移默化之中，激发学生学习的积极性和主动性，引导其树立起正确的人生观和价值观，达到思想政治教育与专业知识教学的有机结合。（一）发掘思政案例的能力培养和价值引领作用将思政案例融入“电磁场理论”课程课堂授课，首先需要关注和发掘其所蕴含的能力培养和价值引领作用。例如，教师在讲解“梯度”这一基本概念时，可以将梯度对应标量场空间变化率这一基本特征，将之和静电场的电场、电位函数之间的关系联系起来，让学生能够明确此类基本概念在电场分析过程中起到的积极作用，同时还可将其进一步扩展延伸到机器学习领域的梯度下降算法甚至一些AI智能技术运用中。通过这种知识点的迁移培养学生举一反三的能力，激发其学习的兴趣。再如，教师在讲解电离层的电波传播模式时，可以结合“北斗卫星导航技术的研发”这一典型的思政案例，分析讨论电磁波在电离层中的传播对卫星导航定位的影响及其在导航遥感领域的应用。作为我国重大科技成就之一，北斗系统从跟跑到引领，为国家经济社会发展提供了重要的时空信息保障，在汶川地震抢险救灾、武汉抗疫、北京冬奥等多个重大事件中都扮演了举足轻重的角色。这些科技成就和现实案例，不仅能够让学生体会到理论和实践之间的紧密联系，增强课程学习的信心，还能让其深刻感受到“大国重器一定要掌握在自己手里”的重要意义，增强民族自豪感、自信心。同样，在讲解良导体介质中的均匀平面波特性时，教师可以结合对潜通信技术发展历程这一典型思政案例，增强学生对这一问题的感性认识。利用视频和图片，让学生清晰认识到无线电波、无线激光以及声波对潜通信方式的不同之处，引导学生利用所学的专业知识分析与探讨不同通信技术的优势和劣势。这样的教学方式，不仅能加深学生对知识点的理解和认识，增强理论和实践之间的联系应用，同时也能让学生深切感受到国家军事技术力量的进步和科研人员敢于创新追求卓越的实践精神。（二）讲好科学家故事，弘扬科学家精神当然，在电磁场理论和技术的发展过程中，众多国内外科学家为此付出了常人难以想象的努力，讲好这些科学家故事能让学生在学习专业知识的同时，感受科学家的人格魅力，培养科学思维和辩证唯物主义精神。在电磁场理论建立的一百年中，曾涌现出一大批优秀科学家，如奥斯特、法拉第、安培、麦克斯韦等科学家因其在该理论发展历程中的卓越贡献被后人永远铭记，而如科拉顿、阿拉戈、亨利等人则因各种原因很少被提及，但不能轻易否认他们在理论建立过程中的巨大推动作用。这些科学家始终秉持着辩证唯物主义精神，坚持不懈，只为追求真理而不断奋斗。他们的故事和故事中所蕴含的精神，有助于培养学生辩证地看待问题，激励起他们敢于质疑、勇于挑战的勇气和力量。进入21世纪，我们的党和国家也取得了一系列举世瞩目的科学成就和工程奇迹，这其中同样离不开默默无闻的中国科学家团体。如FAST射电望远镜的首席科学家南仁东先生“不为名利遮望眼”的故事，中国核潜艇之父黄旭华先生“创新敢为天下先”的事迹等，讲好他们的故事也能使学生受到崇高科学精神的洗礼。这种耳濡目染的思想政治教育方式，能够让学生逐渐树立起正确的世界观、人生观和价值观。三、课堂教学方法的创新为了达成立德树人这一教育根本任务，“电磁场理论”课程的建设除了要深入挖掘电磁场课程教学内容中思政元素，还需要对传统教学方式予以创新，通过多元化教学手段的融合，打破电磁场传统课堂的枯燥授课模式，为学生提供更多的课堂参与感和情感认同，进而实现课堂思政教学活动的全面创新，提升教学效果。（一）讲好第一次课在教学方法的创新方面，首先应充分利用好课程的第一次课[5]。作为整个电磁场课程的第一次课，绪论课的成功与否，对能否激发学生的学习兴趣至关重要。为此，从电磁研究的中西方对比以及古今对比出发介绍电磁技术的发展演变，能解决学生“为什么学”“学什么”和“怎么学”这三个基本问题，树立学习信心，激发学习热情，使他们能顺利进入专业知识学习的正常轨道。除此之外，对指南车、东汉王充的《论衡》、西晋张华的《博物志》等众多中国古代科技成就和著作的介绍，也能让学生深刻感受到中国历史上不仅有极其辉煌的文化成就还有如繁星般的科技成果，增强学生的民族自豪感和爱国热情。利用好课程的第一次课，不仅是指整门课程的第一次课，也同样指每个章节的第一次课。结合单元章节的核心知识点，以某个具体技术实例或技术发展历程作引子进入相应章节的授课，让学生带着问题进行学习，能够激发其思考，提升其学习的主动性和积极性。例如，对于均匀平面波章节的第一次课，可以将近半个世纪以来通信传输线路的演变向学生娓娓道来。随着通信容量的不断增大，通信线路经历了从20世纪七八十年代的有线电话线、电视闭路线，到当今主干网络中激光通信线路的巨变。这一变化能够提醒和启发学生思考“信号传输线路的演变与通信容量、电磁波信号特性之间存在何种联系”，激起学生对电磁波信号的探索兴趣，从而顺利进入本章节的学习。同样，在正式讲授电磁波辐射章节前，也可以让学生观看《手机天线进化史》视频，引领学生从专业视角重新看待生活中触手可及的事物，学生会自然而然地带着“天线尺寸和电磁波频率有着何种联系”的问题进入电磁辐射内容的学习。针对章节学习内容提出合适的问题，能够促使学生在专业知识的学习过程中去寻找解决实际问题的方法，让学生从被动地学习转为主动地思考。而这样一些实际生活中实实在在的案例，也能让学生更加深切地感受到所学电磁理论并非空中楼阁，而是与生活实践存在着紧密的联系，认识到课程学习的最终目的是要脚踏实地地利用先进理论去解决实际问题，增强学生的使命感和责任意识。（二）教学方法的多元融合教学方法的改革创新和多元融合是提升课程思政效果的有力保障。一是线上线下资源的融合。经过课程组教师的不懈努力，“电磁场理论”课程在2018年获批国家精品在线开放课程，并在2020年获批国家一流本科课程（线上一流课程）。因此，该课程已经具备了较为丰富的网络教学资源和成熟的发布渠道。教师可以利用慕课、雨课堂、微助教等线上学习平台发布预习任务，让学生提前观看学习MOOC视频。线下课堂则是对线上学习的补充和深入，通过对知识点的细化和迁移发散等方式，在强化专业知识学习的同时，拓展学生的思维，培养学生自主学习的能力。除了预习任务，线上学习平台也可以预先发布思考讨论任务。例如，提前发布讨论任务“麦克斯韦方程的重要性和局限性”，学生课前在学生端讨论区留言，教师在线下课堂总结讨论结果，并以引导者而非教导者身份带领学生利用所学去寻找解决问题的方法，进而引出广义麦克斯韦方程组这一核心知识点。这种线上线下相结合的讨论学习方式，让学习活动从课上延续到课下，能充分挖掘和培养学生发现问题并解决问题的能力，强化其批判性的科学思维和举一反三的能力。二是理论教学和虚拟仿真的融合。作为基础理论课程，“电磁场理论”课程的授课内容必然存在众多的理论公式和结论。利用理论教学和虚拟仿真相结合的方式，教师能将抽象的理论知识形象化、具体化。如利用Matlab软件仿真静态电场及电位分布或电磁波偏振变化，利用Comsol软件仿真电磁场反射、折射现象及各类天线辐射场分布等。这种教学方式，不仅可以为学生提供更加生动、直观的学习体验，还可以通过软件操作的教学吸引学生主动参与到学习中来，为学生提供更广阔的的视野。学生利用仿真软件能够自主尝试更多的设计思路和想法，也有助于培养学生的创新思维和创造力。（三）建立合理的评价机制合理的评价机制能够正确反映出“电磁场理论”课程思政的教学效果，并进一步指导教学的改进。根据知识、能力和价值观三个不同层次的教学目标，采用不同的评价方法进行考察。针对电磁场课程的知识目标，可以采用课后小测试的方式。根据课堂教学内容设计3至5道的课后测试题目，利用线上学习平台不定期地进行考核，及时掌握学生的学习情况，有针对性地调整课堂授课内容。针对能力目标的培养，则可根据各章节内容组织安排1至2次课后拓展思考或者讨论，也可通过期末考试综合题目的设置来评判学生是否具备相应能力。而针对价值观目标的培养，则在整个授课过程的不同阶段有针对性地发放调查问卷，对课程的主要价值观目标（如科学精神的培育、创新意识的培养等）进行调查分析，通过不同时期的问卷调查结果了解学生在德行素养方面的变化。这种多元评价相结合的方式能够对“电磁场理论”课程的建设进行完整的评价，根据评价调查的结果及时调整课程思政的教学过