“電磁學”課程思政探索

廖楊芳 韓淼

[摘 要] 課程思政指將各類課程與思想政治理論課同向同行，形成協同效應，把“立德樹人”作為教育的根本任務的一種綜合教育理念。結合高等學校物理類專業“電磁學”課程相關教學內容、教學要求及物理類專業人才培養目標，在教學過程中，以基礎理論知識為主線，融入物理學發展史、物理學家的主要貢獻、物理學科與生產生活的緊密聯系及當代科學研究前沿等內容，構建“電磁學”課程思政教學體系。以“霍爾效應”的教學設計為例，指出在教學設計中潤物細無聲地融入思想政治元素，充分發揮教師教書育人的核心作用，在教學設計中應把握學情分析、教學目標設定、課程思政素材的挖掘及教學方式的選取。

[關鍵詞] 課程思政;電磁學;課程改革

[基金項目] 2019年度貴州省科技廳貴州省科學技術基金項目“Mg2Si基稀磁半導體的電子結構和磁性研究”（2019〔1225〕號）;2020年度貴州師范大學校級一流本科課程“電磁學”（2020XJKC11號）

[作者簡介] 廖楊芳（1977—），女，湖南衡陽人，博士，貴州師范大學物理與電子科學學院副教授，主要從事凝聚態物理相關研究。

[中圖分類號] G641? ?[文獻標識碼] A? ? [文章編號] 1674-9324（2021）25-0177-04? ?[收稿日期] 2021-04-25

習近平總書記在全國高校思想政治工作會議上強調，高校思想政治工作關系高校培養什么樣的人、如何培養人以及為誰培養人這個根本問題。要堅持把立德樹人作為中心環節，把思想政治工作貫穿教育教學全過程，實現全程育人、全方位育人，努力開創我國高等教育事業發展新局面[1]。具體到課程改革上，應大力推動以課程思政為目標的課堂教學改革，使各類課程與思想政治理論課同向同行，形成協同效應。本文旨在梳理“電磁學”課程中所蘊含的思想政治元素和所承載的思想政治教育功能，分析探索“電磁學”課程中所蘊含的思想政治內容，堅持理論教育與實踐養成相結合，為發揮“電磁學”課程思政的德育作用打下堅實的基礎。電磁學是研究電磁現象的規律和應用的物理學分支學科，是高等師范院校物理學專業的一門重要的專業核心課程。電磁學主要涉及電磁場、電磁波及有關電荷、帶電物體的動力學等內容，是學好其他課程，如“電動力學”“固體物理學”及“量子力學”等的前提和基礎，也與中學物理教學聯系非常緊密。“電磁學”課程在物理學專業課的學習中起著承前啟后的作用。同時，學科研究發展過程中所出現的人物和典故都具有很大的思想啟蒙意義，用形象生動和簡單易懂的方式傳授給學生，可以更好地培養學生認真求學、自主研究、創新思維的能力。將課程思政融入“電磁學”教學過程，可以充分發揮“電磁學”課程思政的德育作用[2]。

諾貝爾物理學獎是課程思政的重要素材之一。在眾多的諾貝爾物理學獎中，霍爾家族波瀾壯闊的發展史占有非常重要的一席之地。1897年，物理學家霍爾發現，將載流導體板（或半導體板）置于與其垂直的磁場，板內會出現與電流方向垂直的電場，相應地，板的兩側之間出現一個橫向電壓，此即霍爾效應[3] （P42）。隨后，霍爾發現在磁性體系中不加外磁場，也可以觀測到霍爾效應，這種零磁場中的霍爾效應即反常霍爾效應[4]。雖然霍爾效應和反常霍爾效應未獲得諾貝爾物理學獎，但其為科學家研究相關霍爾效應打開了一扇大門。馮克利青因發現量子霍爾效應，獲得了1985年度諾貝爾物理學獎[5]。崔琦等因發現電子在強磁場中的分數量子霍爾效應，獲得了1998年度諾貝爾物理學獎[6]。2007年，張首晟等發現量子自旋霍爾效應[7]。2013年4月，清華大學教授薛其坤等宣布首次發現量子反常霍爾效應[8]。隨后，美國賽翁希克在2013年4月12日出版的《科學》雜志刊登的《完整的量子霍爾家族三重奏》一文[9]中指出，中國科學家“證實了期待已久的量子反常霍爾效應的存在，這是量子霍爾家族的最后一位成員”，它和此前發現的量子霍爾效應、量子自旋霍爾效應“組成了量子霍爾家族的三重奏”。

本文選取“電磁學”課程中的“霍爾效應”作為教學案例。首先介紹霍爾效應的發現過程和霍爾的生平事跡，從而引出霍爾效應的本質和解釋，再推及霍爾效應目前所應用的范圍和場合，引發學生的學習興趣。本文重點介紹如何在課程教學設計中將專業課程與思想政治教育巧妙融合，達到既能準確傳授知識，還能培養學生的學習興趣、促進思想進步的目的。旨在用更加生動形象的課程案例和研究發現故事，進一步提高學生對物理學乃至“電磁學”課程的興趣和學習熱情，培養學生的學習能力和創新能力，在傳授基礎知識、培養學生的專業素養的同時，開闊學生的國際視野、樹立文化自信，激發學生的民族自豪感，增強學生的時代責任感，使學生不僅有繼續努力學習的動力，更有為祖國貢獻自己力量的強大思想政治覺悟。

一、“霍爾效應”內容簡介

本文選用的教材是梁燦彬、秦光戎、梁竹健原著，梁燦彬修訂的普通物理學教程《電磁學》（第三版），霍爾效應是教材的第五章（恒定電流的磁場）第五節（帶電粒子在電磁場中的運動）第五小節的內容。本小節主要內容包括：（1）霍爾效應的定義;（2）霍爾系數的理論推導;（3）測量霍爾系數的意義;（4）霍爾效應的簡單應用。計劃授課學時為1學時。

二、課程思政教學設計思路

本節內容看似簡單，但其中包含著豐富的思想政治元素。把“立德樹人”作為中心環節和根本目的，在教學設計中潤物細無聲地融入思想政治元素，充分發揮教師教書育人的核心作用，在教學設計中把握好學情分析、教學目標設定、課程思政素材的挖掘及教學方式的選取四個方面。

（一）學情分析

學生通過前四章（靜電場的基本規律、有導體時的靜電場、靜電場中的電介質、恒定電流和電路）和第五章前四節的學習，已經基本掌握了電磁學相關的主要概念和基礎知識，形成了一定的思維邏輯和研究思想（如微積分思想），能夠合理運用方法對新知識進行預習和學習，這將十分有利于本節課的學習。雖然本節課的內容難度不大，但有部分學生由于基礎相對薄弱而導致學習興趣不高，需要在保證教學內容不遺漏且突出重難點的前提下，思考如何進一步調動學生的學習積極性。