《電磁場與電磁波》協同育人雙螺旋模式的課程思政改革

【摘要】? ? 目前我國的教育是以培養社會主義建設者和接班人作為根本任務。因此對于高等教育人才培養而言，引導大學生立的“德”、樹的“人”的目標導向必定具備鮮明的時代特征，并與社會和國家的發展進步緊密關聯。而專業課程作為隱性思政的載體，應具備“德育性和思政性”。本文通過探索電磁場與電磁波發展演變進化史與電磁革命和電磁大國崛起史兩條歷史主線，建立德育目標，同時構建了“（1+1）<2”的課程體系改革優化模式和 “1+1>2”思政教育的協同培育的雙螺旋模式，最后通過構建“顯形”“隱形”“無形”的教學平臺將課程思政元素融入到專業教學中。教學成果表明該模式的課程思政可以有效地提高學生的專業素養并實現新時代高校生的價值引領，最終實現學生思政素養的自我內化。

【關鍵詞】? ? 混合式教學? ? 協同育人? ? 翻轉課堂

引言：

我國是中國共產黨領導的社會主義國家，這就決定了我們的教育必須把培養社會主義建設者和接班人作為根本任務，培養一代又一代擁護中國共產黨領導和我國社會主義制度，立志成為中國特色社會主義奮斗終生的有用人才。因此對于高等教育人才培養而言，引導大學生立的“德”、樹的“人”的目標導向必定具備鮮明的時代特征，并與社會和國家的發展進步緊密關聯。而課程思政建設作為德育的重要載體，發揮著重要的價值引領與導向作用：包括崇高的家國情懷，堅定的社會主義理想、信念，艱苦奮斗的精神、高尚的品德與情懷。其建設過程應與“協同育人”建設相輔相成，共同推動新時代“新工科”的建設[1]。《電磁場與電磁波》是研究物質電磁屬性存在的性質及電磁波運動形式及其規律的課程[4]，它不僅僅是射頻與微波技術，天線，電磁兼容及電磁輻射理論的基礎，也是雷達、光纖通信、衛星通信等現代通信技術均采用電磁波裝載信息并輻射進行實現，因此它是電子信息工程 、通信工程和電氣工程等學科的基礎課程。

《電磁場與電磁波》課程作為電子信息類工科課程，其德育目標應著眼于家國情懷的樹立，辯證唯物主義思想的確立，科學素養的建立，社會主義核心價值觀的確立等[2]。 本文并結合“協同育人”思想，確立了電磁場與電磁波課程思政的德育目標，同時探索了課程思政的融入點，研究了課程思政的實施方法。同時在教學設計上，采用了“智慧教學+混合式教學”相結合的模式，實現了多媒體技術與虛擬仿真技術和理論教學的融合，線上線下相融合以及基于課程思政的多學科交叉融合的課程設計思路。

一、《電磁場與電磁波》課程思政德育目標的確立

專業課程作為隱性思政的載體，應具備“德育性和思政性”。故在電磁場與電磁波發展歷程講解與討論中，課程體系構建與優化中，知識的實踐與應用中建立具有思政性質的德育目標：

（一）通過探索電磁場與電磁波發展演變進化史與電磁革命和電磁大國崛起史兩條歷史主線，建立德育目標。

專業體系的構建史即是專業演變的進化史。電磁發展史的學習有助于學生從更加宏大的縱向和橫向的時空脈絡中深刻地理解電磁理論知識體系形成的歷史根源和社會價值。而電磁革命和電磁大國崛起史有助于學生更加清晰的了解科技革命、國家命運與社會使命三者之間的關系，也能夠讓學生更加清晰地了解個體與社會之間的關聯，激發學生將個人的前途與時代使命緊密地結合，促進學生建立“四個自信”。從而發揚愛國主義精神，培養學生的愛國主義情懷和民族自豪感等德育目標。在電磁場與電磁波的發展史中，采用總分的方式，在緒論中，會講解整個電磁波的發展歷程，然后將各典型事件，典型性任務及典型事件結合到相關章節中進行講解。

（二）在探索課程體系改革雙螺旋模式中，即 “（1+1）<2”的課程體系改革優化模式和 “1+1>2”思政教育的協同培育模式，建立德育目標。

通過研究分析大學物理、通信原理、高頻電路等相關課程的教學內容及思政元素融合點，精簡化重復內容，特性化思政融合點，避免專業及思政內容二次學習，形成“（1+1）<2”的課程體系改革優化模式。與此同時，跨學科資源融合，與馬克思主義學院建立課程合作課題，通過合作，共同研究課程思政要素，協同挖掘思政教育元素和思政融合點，實現該課程的思政要素挖掘和開發，從而進一步實現“1+1>2” 的思政教育協同培育模式，從而形成系統的完善的課程思政體系。通過多方位，多視角，潛移默化的方式，實現引導學生確定人生觀、世界觀和價值觀的德育目標。

（三）在理論、實踐教學過程中，以重大科技成果，科學事件，歷史人物為突破口，將價值導向與知識傳授相融合，建立德育目標。

將真理與價值有機地結合，價值是建立在真理基礎上的導向性融入，真理是建立在以社會、群體、人民利益以及國家需要基礎上的知識傳遞。因此在知識傳授和能力培養中，以價值引導與專業知識為基礎，讓學生能夠真切感受到科學研究的嚴謹性，技術使用的價值和倫理關系，科學研究背后的人文關懷和社會責任，從而培養兼備科學精神與工匠精神的有素養、有情懷的社會主義建設者和接班人。

二、課程思政教育融入點的挖掘

課程思政建設是為了提高課堂教學質量和育人效果，從專業課程挖掘思政元素，結合專業談思想說素養講故事，更需要有機聯系，找好融入視角。有了思政元素，從哪里入手“融入”到專業教學中去呢？

（一）利用“顯形”的固有教學平臺。

即每個教師平時教學環節中固有的教學設計、簽到點名、專業講授、章節講解等等，例如，緒論中電磁場理論的發展式和中國電磁領域的發展史，章節講授中，變革性的歷史事件和歷史人物。在章節講授中，這些科技素養，愛國情懷等許多的思政元素自然而然地融入進來。學生的個人素養和職業素養也會在教學環節的討論、互動和辯論中潛移默化中形成。

（二）利用“隱形”的專業平臺。

即思政元素與教學要求存在聯系，與教學環節可以貫通但以往教學沒有顯現的“隱形”的平臺。比如靜態電磁場是時變電磁場的特殊形式，反映了運動與靜止的客觀規律。電場和磁場隨時間的變化導致了電磁場能量的流動，反映了運動的普遍性。電磁超材料的出現證明電磁波可以具有負速度，豐富和發展了電磁場理論，這是符合實踐論的，實踐、認識、再實踐、再認識，循環往復以至無窮。被譽為“中國天眼”的500米口徑球面射點望遠鏡FAST，射電天文觀測主要通過接收來自宇宙的電波信號來開展研究，這些信號有的是連續波有的是短脈沖形式，在太空中傳播有太空損耗，信號強度非常微弱，所以對周圍的電磁環境要求非常嚴格。這些思政素材里有不少的專業術語都是《電磁場與電磁波》課程中的基本概念或者其后續課程中所涉及的內容。實踐環節中新型 MIMO 天線的仿真與當前助力于網絡強國戰略5G 技術緊密關聯。授課教師可以將這些思政元素通過精心的教學設計“潤物細無聲”地融入到授課過程中去。

（三）利用“無形”的育人載體和方法。

即專業教師從個人閱歷、知識結構、育人思考實際出發，創造性地推出新的育人載體和方法。教師主動營造氛圍創新教學環節，力行榜樣引領。比如新冠病毒的前疫情時期，中國制造，中國速度，中國經驗，都將引導學生建立家國情懷，制度自信，民族自信，擔當精神、奉獻精神、社會責任……，后疫情時期更是驗證了實踐是檢驗真理的唯一標準，驗證了社會主義制度的優越性。這里有太多的思政元素可以融入到課堂之中。共和國勛章獲得者鐘南山、“中國電磁彈射之父 ”馬偉明、“中國天眼之父”南仁東，切身感受他們身上所折射的時代精神、愛國情懷、人格魅力和職業素養，同時教師又在潛移默化的影響這學生，學生能夠在課堂中真實地感受到教師對于課堂的重視和對學生的愛護以及教師的個人魅力。教師授課的熱情程度，科學性、談吐、儀表、對學生個性發展的建議等都將貫穿于立德樹人的過程中。每一個課程和課堂的背后都有一種觀察世界的方法，在教授專業知識的同時 ，潛移默化地傳授給學生分析和看待世界、思考問題的方式。 每一門課都應該求真、務實、觸情，并傳遞價值。 課程思政是潤物無聲的過程，不能因為“課程思政”而去專業化、去知識化。

三、《電磁場與電磁波》課程思政的實施方法

（一）綜合應用啟發式、討論式、翻轉課堂等新型教學方式，充分運用現代信息技術提升課堂教學效果。

1.案例研討法

選取課程中的典型案例為研討題目，對案例蘊含的思政內涵進行提煉，讓學生帶著案例創設的問題（情境）去自主探究、分析、討論。教師評價和總結，使授課內容得到深化，例如在講授電磁波的極化時，我們首先由學生講解軌跡問題，圓的方程及橢圓的方程。引導學生根據已有的知識體系去討論，分析現在所要學的圓極化波和橢圓極化波的問題。同時以北斗導航系統為具體范例，強調北斗導航系統在汶川地震和北京奧運會中所起的重要作用，同時講解因美國中斷GPS信號對中國造成的影響，從而理解北斗系統的對于我國發展的重要意義。

2.引入“翻轉課堂”模式的混合教學法

借助“MOOC+泛雅超星平臺+多媒體技術+虛擬仿真技術”進行混合式教學，實現“翻轉課堂+虛實結合”。引導學生帶著問題線上觀看視頻、學習知識點，自主預習，感知重點，列出難點及疑問點。然后師生互動、線下研討、互動合作式學習，為融入思政內容創造條件，同時利用虛擬仿真技術如HFSS仿真軟件，仿真天線輻射的動態效果，并引導學生去仿真多種射頻器件，如矩形波導等，不僅可以使教學內容形象化，具體化，而且可以培養學生分析解決實際工程問題的能力。

3.合作、競爭學習法及多元化的考核評價機制

設計具有相同性質不同形式的課題，分組討論，分組實驗，采用師生互動，小組互動，小組競賽的方法完成課題的討論，實驗的仿真與設計。提升課程的趣味性，調動學生的積極性，培養學生的團隊意識和競爭意識。而在考核評價中，采用多種考核方式：預習階段的考核，即預習視頻，預習筆記的完成度，作業以及階段性測試，獨立設計成果環節及合作完成階段性任務環節等都將成為考核的一部分。

4.思政元素融入教學方法

學生的個人素養和職業素養如責任擔當意識、團隊合作意識、競爭意識、工匠精神在合作競爭法中潛移默化地形成，實現隱性思政教育。學生對核心價值觀的形成也會在生生互動，師生互動，討論，合作學習和自我學習中，慢慢形成。總之在多種教學方法的融合下，鼓勵學生感悟，探索與發現，培養學生勇于探索的科研精神和科技報國的擔當精神。

（二）挖掘課程內涵，融入思政元素。

多學科交叉融合的教學方法：

1.電磁場與電磁波可以與馬克思主義哲學相結合。在麥克斯韋方程的講解中，變化的磁場可以產生電場，變化的電場又可以產生磁場，電磁場既是一個統一的有機的整體，同時電和磁又相互激發，呈現對立的關系，因此電和磁是對立與統一的關系，與此同時，在麥克斯韋微分方程中，磁場對空間的變化可以轉化為電場對時間的變化，這是用時間換取空間。

2.電磁場與電磁波可以與高頻電子線路相結合。如在講解時變電磁場時，可以引入“隔空電燈實驗”，采用場的分析方法，將電容，電感以及感應線圈里的電磁能的變化進行講解，讓學生理解電磁能的變化，然后進行拓展，引導學生采用路的方法，分析隔空電燈實驗的原理，即采用高頻電子線路中的相關知識分析特斯拉線圈。從而實現課程之間的交叉融合。

3.可以大學物理相結合，如在分析靜電場和恒定磁場的折射定律時，可以與大學物理中光的折射定律相結合。完成概念上的統一和求解分析問題的多元化，讓學生們理解學科之間的關聯性以及不同。

4.科研項目帶動課堂教學：綜合科研項目，以項目推動教學內容和教學案例的改進。首先積極引導學生查閱文獻，提取信息，提高完成文獻綜述的能力，了解科技前沿與現有知識的關系。其次結合科研項目，將項目的部分內容作為案例教學的主題，可以培養學生工程實踐能力，能夠培養學生嚴謹的科學態度和刻苦鉆研的科學精神，如設計的項目教學案例：對數周期天線的設計，在該案例中，首先引導學生查閱相關資料，了解天線的發展，種類及使用的范圍，然后在學生有偶極子天線仿真的基礎上，進行對數周期天線的設計，該天線為江蘇省教育廳項目，學生在對數周期天線的學習，仿真，優化中，可以更深刻的了解天線的參數，性能及等效電路，可以對場的分析思想和路的分析思想的了解更加深入。同時在查閱資料，共同協作，討論設計中，也培養了學生的團隊精神和協作意識。

（三）挖掘專業技術課程中的思政元素。

1.深挖專業課程中的哲學元素，如電磁場分為電場和磁場兩個部分兩部分既互相矛盾又互相依存， 在一定條件下又互相轉化， 這是唯物辯證法邏輯思想的一種表現。又比如利用麥克斯韋方程，可以從不同的角度來理解，電場和磁場是有機的整體，構成電磁場，與此同時，電可以生磁，磁可以生電，他們之間存在在這對立統一的關系。而從時間和空間的角度來觀看，電場沿空間的變化可以轉化為磁場沿空間的變化，簡言之就是以時間換空間，這里充滿了唯物辯證法元素和政治元素，學生可以通過從不同的角度學習麥克斯韋方程，這也體現了中國古代的辯證主義元素：橫看成嶺側成峰的哲學思想。從而使學生僅以不了解科學的世界觀和方法論以及辯證唯物主義思想。

2.挖掘專業技術課程中“課程思政”價值引領作用。如結合中國精神、工匠精神，“彎道超車”模式進行課程思政。馬偉明領導的電磁彈射技術領先世界， 被譽為“中國電磁彈射之父 ”[3]， 美國的電磁彈射技術落后中國一代。中國首次拍攝了月球背面圖像， 這些都體現了中國科學家和科技工作者的智慧，體現了電磁場與微波技術在現代科學技術中的應用。在這些先進科技技術的背后，有無數的科研工作者在為其默默付出，為了科研而奮斗終身，而這些精神都是值得學生們去學習的。 由此，培養學生的愛國主義情懷和民族自豪感，樹立正確的世界觀、人生觀和價值觀，增強學生的“四個自信”和民族自豪感。

3.挖掘專業課程中的杰出歷史人物和歷史事件。如當代中國物理學家、 諾貝爾獎獲得者楊振寧統一了自然界四種力中的三種力：強作用力+弱作用力+電磁力。這是民族的驕傲，也是民族的自豪，從而讓學生們具備堅定的理想信念，頑強的奮斗和敬業精神以及崇高的愛國主義情懷。在講解隔空點燈及特斯拉線圈時，可以講解尼古拉斯.特斯拉的生平事跡，講解其在電磁場發展中做出的杰出貢獻，他的700多項專利發明以及這700多項發明所涉及的領域，包括雷達，無線通信，無線電能傳輸，航天等。讓學生們理解科研精神，同時再結合特斯拉讓賢九次諾貝爾物理學獎提名獎的事跡，向學生傳達“德才兼備，以德為先”的思想。而歷史事件的挖掘如GPS導航系統就非常典型，1993年銀河號在所在的公海漂泊33天之久，因為當時的GPS導航系統的使用決定權在別人手中，這引發了中國航天人的反思，因此為了挽回這種局面，避免再次被人扼住脖頸，我國行航天人奮發圖強，完成了北斗導航系統的設計，與之對應的還有中國的華為事件，芯片事件都給了我們上了沉重的一課，但也是有意義的一課，這些典型的歷史事件都可以歸結到“不忘初心，牢記使命”的主題教育課中，激發學生的歷史使命感和愛國熱情。同時也要讓學生們了解少年強則國強，少年智則國智，少年自由則國自由，引導學生積極投身到社會主義建設中，為祖國的發展添磚加瓦。

四、結束語

本文通過對電磁場電磁波課程德育目標的確立，思政教育融入點的挖掘及思政教育實施方式的研究，深入探討了如何將課程思政教育內化到教學的各個過程，各個方面，實現協同育人模式下，課程思政與專業課程的緊密融合。

本文提出了多元化的混合式教學：線上線下的混合式教學，基于課程思政的多學科交叉融合式的混合式教學，多種形式融合的考核方式以及多媒體技術與虛擬仿真技術和理論教學相融合的現代教學模式。本文提出的雙螺旋課程思政模式以及混合式教學模式可以有效地提升學生專業知識和強化政治思想建設。

作者單位：李敏? ? 宿遷學院

參? 考? 文? 獻

[1]張洪欣，電磁場與電磁波課程思政實施方法探索[J]，創新創業理論研究與實踐，2021[6] 30-32

[2]張洪欣.電磁場理論與實踐中的唯物辯證法思想[J].高教學刊2020（7）：191-193.

[3] 李月琴，張俊玲，張爭珍，等.基于電磁場與電磁波的“課程思政 ”有效實施方案研究[J].北京聯合大學學報，2020，34（3）：40-44.

[4]? 謝處方，饒克謹.電磁場與電磁波[M].北京：高等教育出版社，2006