理學(xué)專業(yè)課電磁學(xué)融入課程思政的探索

20206月，教育部印發(fā)《高等學(xué)校課程思政建設(shè)指導(dǎo)綱要（以下，明確要求全面推進(jìn)高校課程思政建設(shè)，深度挖掘高校各學(xué)科門類專業(yè)課程蘊(yùn)含的思想政治教育資源。此次出臺的《綱要》明確指出，要結(jié)合專業(yè)特點(diǎn)分類推進(jìn)課程思政建設(shè)。專業(yè)課程是課程思政建設(shè)的基本載體。要深入梳理專業(yè)課教學(xué)內(nèi)容，結(jié)合不同課程的特點(diǎn)、思維方法和價值理念，深入挖掘課程思政元素，有機(jī)融入課程教學(xué)，達(dá)到潤物無聲的育人效果1]。對于專業(yè)教育課程，要根據(jù)不同的學(xué)科專業(yè)特色和優(yōu)勢，深入研究不同專業(yè)的育人目標(biāo)，深度凝練與專業(yè)知識高度相關(guān)的思想價值和精神內(nèi)涵，科學(xué)合理地拓展專業(yè)課的廣度、深度及溫度，是實現(xiàn)專業(yè)課“課程思政”的必要基礎(chǔ)和必備條件。對于理學(xué)、工科類專業(yè)課程，課程思政有其共性--要在課程教學(xué)中把馬克思主義立場觀點(diǎn)方法的教育與科學(xué)精神的培養(yǎng)結(jié)合起來，提高學(xué)生正確認(rèn)識問題、分析問題和解決問題的能力。理、工課程思政思政元素各有側(cè)重--理學(xué)類專業(yè)課程，要注重科學(xué)思維方法的訓(xùn)練和科學(xué)倫理工科類專業(yè)課程注重強(qiáng)化學(xué)生工程倫理教育，培養(yǎng)學(xué)生精益求精的大國工匠精神，激發(fā)學(xué)生科技報國的家國情懷和使命擔(dān)當(dāng)。對于電磁學(xué)課程，課程內(nèi)容常常涉及涉及到工程應(yīng)用，思政元素可以挖掘工科課程中的價值引領(lǐng)，激發(fā)學(xué)生“以業(yè)興邦”的使命擔(dān)當(dāng)和家國情懷。在所有的課程中，承擔(dān)專業(yè)教育任務(wù)的理、工科教師對課程思政元素的挖掘、與專業(yè)知識的有機(jī)融合是落實課程思政的關(guān)鍵，也是關(guān)系一所高校課程思政能否全面落實的難點(diǎn)和短板。通過近幾年的實踐，我們在理學(xué)的專業(yè)課程--電磁學(xué)進(jìn)行了探索，下面進(jìn)行簡單的闡述。電磁學(xué)是普通物理系列中最重要的基礎(chǔ)課之一，是經(jīng)典物理的重要組成部分，也是近代物理和許多技術(shù)學(xué)科不可缺少的基礎(chǔ)。電磁學(xué)課程是物理學(xué)專業(yè)學(xué)生的一門重要的基礎(chǔ)理論課，是電學(xué)、光學(xué)等許多課程的基礎(chǔ)課程。作為哈爾濱工業(yè)大學(xué)物理專業(yè)的基礎(chǔ)課程，第一學(xué)年的第二學(xué)期開課，授課對象為大一的新生。這個時期的學(xué)生剛剛進(jìn)入大學(xué)，是思想引領(lǐng)的“黃金時期”2]。蘊(yùn)含了豐富思政素材的電磁學(xué)，在培養(yǎng)具有科學(xué)精神、社會主義核心價值觀的現(xiàn)代人才等方面具有獨(dú)特的優(yōu)勢。電磁學(xué)是一門揭示人類對自然界中電和磁現(xiàn)象的認(rèn)識以及電場、磁場“力學(xué)”課程中的理想模型“質(zhì)點(diǎn)”“剛體”不同?！皥觥痹诳臻g連續(xù)分布，彌散在空間中，看不見、摸不著，是一種特殊的物質(zhì)?！半姶艑W(xué)”是第一次系統(tǒng)學(xué)習(xí)和處理“場”的課程，描述和處理“場”所需的概念（如通量、環(huán)量和方法與力學(xué)大不相同，它的規(guī)律必須從整體上把握。學(xué)生的學(xué)習(xí)難度較大，每年的掛科率較高。如何提高學(xué)生對電磁學(xué)的興趣，克服畏難的情緒，提高專業(yè)的認(rèn)可度，是課程思政優(yōu)先解決的問題。電磁學(xué)是一門理論與實踐高度融合的課程，也是與生產(chǎn)、生活結(jié)合得最緊密的課程，我們身邊幾乎所有現(xiàn)象、重大科學(xué)發(fā)現(xiàn)、國家重大需求等都與電磁學(xué)規(guī)律的應(yīng)用密不可分。在各個教學(xué)環(huán)節(jié)中，將理論和實踐、基礎(chǔ)和前沿、知識應(yīng)用和國家需求進(jìn)行融合，是提高課程質(zhì)量、培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)素養(yǎng)、提升學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)造能力的關(guān)鍵3]。根據(jù)高素質(zhì)、創(chuàng)新人才的培養(yǎng)目標(biāo)，在保證對學(xué)生電磁知識傳授和基本技能培養(yǎng)、打好電磁基礎(chǔ)的同時，進(jìn)一步強(qiáng)化對學(xué)生的科學(xué)思維方法、應(yīng)用能力和創(chuàng)新意識的培養(yǎng)。適當(dāng)加入電磁學(xué)的發(fā)展歷史、近期進(jìn)展及科技前沿，一方面可以培養(yǎng)學(xué)生理論聯(lián)系實際的能力、獨(dú)立解決問題的能力和創(chuàng)新能力，提高學(xué)生的科學(xué)素質(zhì)；另一方面可以培養(yǎng)學(xué)生的社會責(zé)任、家國情懷，樹立正確的辯證唯物主義世界觀；這與思政教育目標(biāo)不謀而合。（一）“立德樹人”是我國高等教育的政治定位，把思想政治工作貫穿教育教學(xué)全過程已成必然趨勢。在課程目標(biāo)中納入并強(qiáng)化德育目標(biāo)，可以保證課程思政的有效實施。在制定電磁學(xué)課程目標(biāo)時，要實現(xiàn)知識傳遞、能力培養(yǎng)和價值引領(lǐng)的協(xié)調(diào)發(fā)展，詳情如下：了解電磁基本現(xiàn)象，系統(tǒng)掌握電磁學(xué)的基本概念和基本規(guī)律，了解電磁學(xué)的發(fā)展歷史、趨勢及前沿。圍繞具體電磁現(xiàn)象和問題，獨(dú)立查閱文獻(xiàn)、資料，提供合理的解決方案，具有綜合解決問題的能力。運(yùn)用數(shù)學(xué)工具的能力--利用恰當(dāng)?shù)臄?shù)據(jù)公式對電磁基本概念、基本規(guī)律進(jìn)行數(shù)學(xué)表述與論證；利用數(shù)學(xué)語言表達(dá)物理思想，以及對推理得到的數(shù)學(xué)結(jié)果進(jìn)行物理解釋等。熟悉類比研究，理培養(yǎng)學(xué)術(shù)素養(yǎng)、科學(xué)思維能力。依據(jù)“場”的特點(diǎn)（看不見、摸不著的，學(xué)習(xí)的難度較大；講述科學(xué)家的故事，體悟科學(xué)探索、創(chuàng)新、奮斗、堅持等精神。從身邊的電磁現(xiàn)象和應(yīng)用出發(fā)，結(jié)合電磁工程應(yīng)用和CUPT大一年度項目的實施，激發(fā)專業(yè)興趣，培養(yǎng)專業(yè)認(rèn)同感，培育創(chuàng)新意識。介紹我國電磁領(lǐng)域的科技前沿、民族企業(yè)，展望電磁的未來，激發(fā)同學(xué)們的使命感和家國情懷。通過課程思政的融入，在潛移默化中培養(yǎng)學(xué)生的愛國精神、敬業(yè)精神、科學(xué)精神，加強(qiáng)學(xué)生的品德修養(yǎng)，逐步提升學(xué)生的創(chuàng)新意識和實踐能力，促進(jìn)學(xué)生全面、健康、協(xié)調(diào)發(fā)展。（二）1、電磁規(guī)律的建立過程蘊(yùn)含著豐富的科學(xué)思想和邏輯思維方法，將其融入到課堂教學(xué)中，是培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)思想、訓(xùn)練科學(xué)思維方法的極佳思政載體。學(xué)習(xí)、掌握和運(yùn)用科學(xué)的思維方法和研究方法，擁有科學(xué)思想觀點(diǎn)，對于每一個處在科學(xué)活動中的人和將要走向科學(xué)研究領(lǐng)域的人都至關(guān)重要。對于這部分科學(xué)素養(yǎng)的培養(yǎng)，專業(yè)課一定是主戰(zhàn)場4]。在電磁學(xué)中為突出主要矛盾，忽略次要因素，得到本質(zhì)結(jié)論而引入了理想化的模型，諸如點(diǎn)電荷、電偶極子、分子環(huán)流、電流元等。為了研究“場”的性質(zhì)，麥克斯韋將流體力學(xué)中“源”與“旋”的分析方法類比到電磁場中；為了區(qū)分感應(yīng)電動勢的本質(zhì)，引入渦旋電場假說；為了解決非恒定電流情況下的安培環(huán)路定理的矛盾，引入位移電流；成功建立了電磁場理論，為電氣化和信息化時代奠定了理論基礎(chǔ)；并預(yù)言了電磁波的存在。二十多年后赫茲從實驗上第一次觀察到了電磁波，整個過程歷經(jīng)實踐-理論-再實踐，充分體現(xiàn)了辯證唯物主義原理和實踐觀、唯物論。在授課過程中，有意識地將這些傳遞給學(xué)生，使其受到辯證唯物主義觀點(diǎn)的熏陶，對提升學(xué)生辯證思維能力、批判精神和創(chuàng)新意識能夠起到很好的效果。通過課堂教學(xué)將類比、理想化模型、假說以及分析與綜合等多種思維方法和研究方法有機(jī)融合在專業(yè)知識中，并在課后的活動中加以訓(xùn)練，將起到增加專業(yè)知識的理解、增強(qiáng)科研能力、增強(qiáng)專業(yè)認(rèn)同等綜合素質(zhì)的思政目標(biāo)5]。2電磁學(xué)的發(fā)展歷史也是物理學(xué)家認(rèn)識自然、改造自然、創(chuàng)造發(fā)明的奮斗歷史。電磁規(guī)律的建立，凝聚著大批科學(xué)家的心血，來源于他們長期孜孜不倦、實事求是的求索。電磁學(xué)中庫侖、奧斯特、安培、法拉第、麥克斯韋等一大批偉大的物理學(xué)家向我們展現(xiàn)了實事求是、勇于創(chuàng)新、追求真理、堅忍不拔的探索精神。1820年\h奧斯特發(fā)現(xiàn)\h電流的磁效應(yīng)，揭示了電和磁的聯(lián)系，宣告電磁學(xué)作為一個統(tǒng)一學(xué)科誕生。法拉第仔細(xì)地分析了電流的磁效應(yīng)等現(xiàn)象，認(rèn)為既然電能夠產(chǎn)生磁，反過來，磁也應(yīng)該能產(chǎn)生電。于是，他企圖從靜止的磁力對導(dǎo)線或線圈的作用中產(chǎn)生電流，但是努力失敗了。經(jīng)過近10年的不斷探索，到1831年法拉第終于用實驗揭開了\h電磁感應(yīng)定律。1837年他引入了\h電場和\h磁場的概念，指出電和磁的周圍都有場的存在，這打破了\h牛\h頓力學(xué)“超距作用”的傳統(tǒng)觀念。1838年，他提出了電力線的新概念來解釋電、磁現(xiàn)象，這是物理學(xué)理論上的一次重大突破。1845年，在經(jīng)歷了無數(shù)次失敗之后，他終于發(fā)現(xiàn)了“\h磁光效應(yīng)”。他用實驗證實了光和磁的相互作用，為電、磁和光的統(tǒng)一理論奠定了基礎(chǔ)6]。隨著電磁知識的傳授把這些科學(xué)“大師”的故事講述給學(xué)生，讓學(xué)生感悟老一輩科學(xué)家為科學(xué)探索、奉獻(xiàn)、創(chuàng)新等精神，對于堅定理想信念、培養(yǎng)奮斗精神方面將起到很好的思政效果。3電磁學(xué)規(guī)律來源于實踐，又廣泛應(yīng)用于生產(chǎn)生活中，推動人類文明進(jìn)步。18311028日法拉第發(fā)明了\h圓盤發(fā)電機(jī)，這是人類創(chuàng)造出的第一個發(fā)電機(jī)，開啟了電氣時代。在課程教學(xué)中介紹電磁規(guī)律的應(yīng)用，比如：磁場對載流線圈磁力應(yīng)用的電動機(jī)、電磁感應(yīng)現(xiàn)象應(yīng)用的發(fā)電機(jī)、回旋加速器、渦電流應(yīng)用的電磁爐、通信技術(shù)廣泛應(yīng)用的電磁場與電磁波等等不勝枚舉。鼓勵學(xué)生利用課外時間自制一些電動和發(fā)電等裝置，實現(xiàn)從基本原理理解到實踐創(chuàng)作。不僅切身體會知識的應(yīng)用，激發(fā)學(xué)習(xí)熱情，助力專業(yè)知識的深層理解，同時培養(yǎng)學(xué)生熱愛科學(xué)、尊重科學(xué)的精神，持續(xù)探索的精神和對專業(yè)的認(rèn)同。適當(dāng)引入電磁學(xué)前沿進(jìn)展、前沿課題，促進(jìn)學(xué)生了解基礎(chǔ)知識與前沿的銜接，提升他們探索前沿的興趣。利用CUPT（ChinaUndergradu-atePhysicsTournament--中國大學(xué)生物理學(xué)術(shù)競）項目或者其他科研項目進(jìn)行科研引導(dǎo)，增強(qiáng)學(xué)生學(xué)好電磁學(xué)、探索前沿科學(xué)發(fā)展的信心、決心，培育創(chuàng)新意識。4當(dāng)代科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，特別是電力技術(shù)、信息技術(shù)的進(jìn)步，得益于人類將電磁規(guī)律應(yīng)用于改造自然的過程。結(jié)合課程內(nèi)容，展示電磁學(xué)理論促進(jìn)我國高科技發(fā)展的成果，諸如強(qiáng)磁場裝置、同步輻射裝置、強(qiáng)激光裝置、FAST等當(dāng)代大科學(xué)裝置。通過展示我國在應(yīng)用電磁學(xué)理論方面發(fā)展科技的成就，不僅開拓視野，而且潛移默化引導(dǎo)學(xué)生產(chǎn)生學(xué)習(xí)電磁學(xué)課程可以服務(wù)國家前沿科技事業(yè)，并推動國家科技發(fā)展、推動國民經(jīng)濟(jì)發(fā)展的理念。學(xué)習(xí)電磁場與電磁波的內(nèi)容時，引入華為企業(yè)在手機(jī)市場中從3G準(zhǔn)的跟跑、4G標(biāo)準(zhǔn)的并跑、5G標(biāo)準(zhǔn)的領(lǐng)跑；介紹我國電磁波的科研成果，劉永坦院士科研小組的新體制雷達(dá)系統(tǒng)、潘建偉小組的量子通信等，潛移默化地幫助學(xué)生樹立攀登科學(xué)技術(shù)高峰的信心，提升學(xué)生的使命感和責(zé)任感、培養(yǎng)家國情懷和民族自信。挖掘出課程知識蘊(yùn)含的課程思政素材，如何在教學(xué)實踐中將思政元素巧妙地嵌入到課程知識點(diǎn)中，使課程講授不再晦澀難懂、激發(fā)學(xué)生的求知欲與課程興趣，潛移默化地實現(xiàn)育人功能，做到潤物細(xì)無聲，是課程思政實施過程中的難點(diǎn)。哈爾濱工業(yè)大學(xué)教學(xué)團(tuán)隊經(jīng)過近三年的探索，進(jìn)行了如下的探索：（一）隨著互聯(lián)網(wǎng)和智能手機(jī)的普及，教育信息化已成為必然趨勢。與時俱進(jìn)改革教學(xué)方法有助于保障課程思政的效果，提高人才培養(yǎng)質(zhì)量。2019哈工大MOOC《電磁學(xué)》在中國大學(xué)MOOC上線運(yùn)行，目前正在運(yùn)行第六期，評價較好，達(dá)到4.92019年我們也建設(shè)自己授課平臺SPOC《電磁學(xué)》，為開展教學(xué)改革奠定基礎(chǔ)。在教學(xué)活動中，采用課前、課中和課后不同的教學(xué)方法，實現(xiàn)不同的教學(xué)目的。課前在MOOC、SPOC、QQ、微信、雨課堂等平臺和軟件推送短視頻，介紹電磁學(xué)中科學(xué)大師的光輝事跡，布置課前任務(wù)。在課堂講解電磁定律時，開展小組討論教學(xué)法，讓學(xué)生各抒己見，討論規(guī)律在生活中的具體應(yīng)用，提高學(xué)生的參與度。課堂講授物理思想和思維方法時，結(jié)合例題進(jìn)行分析、分解，使得學(xué)生能夠?qū)嶋H運(yùn)用。課后布置大一年度項目科研過程梳理，強(qiáng)化、訓(xùn)練和鞏固學(xué)生的物理思想和科學(xué)思維方法。課外通過專題學(xué)術(shù)報告、學(xué)生調(diào)研、“物理講壇”、課上課下的混合式教學(xué)等形式拓展活動，多緯度、多層面展示我國電磁領(lǐng)域的重大進(jìn)展，激發(fā)家國情懷；增強(qiáng)學(xué)生學(xué)好電磁學(xué)、探索前沿科學(xué)發(fā)展的信心和決心。將CUPT等項目研究進(jìn)展以比的形式分組進(jìn)行分享，通過辯論和探討，提高學(xué)生對電磁學(xué)專業(yè)知識的綜合運(yùn)用能力、思辨和表達(dá)能力，實現(xiàn)知識的創(chuàng)新。課后小制作和小論文以個人或者小組展示的形式分享，思辨、歸納、邏輯推理等高階思維能力得到發(fā)展，充分挖掘?qū)W生的協(xié)作性、自主性與潛能，因材施教，使每個學(xué)生的個性、自主性和創(chuàng)造性得以發(fā)揮。近年來，哈工大一校三區(qū)在CUPT競中喜報頻傳，哈工大本部連續(xù)多屆都是特等獎、威海和深圳校區(qū)2021年度拿到了全國二等獎的佳績。（二）在制定電磁學(xué)課程評價指標(biāo)體系中，除了傳統(tǒng)的專業(yè)知識的考核標(biāo)準(zhǔn)之外，對學(xué)生的學(xué)習(xí)態(tài)度、能力和成績上的變化做出價值判斷[7]，將是否“立德樹人是否促進(jìn)學(xué)生身心全面發(fā)展納入評價標(biāo)準(zhǔn)。在日常教學(xué)管理中，從考勤、課堂紀(jì)律、考風(fēng)考紀(jì)宣傳中，對學(xué)生進(jìn)行誠信教育和遵紀(jì)守法的教育，滲透并踐行社會主義核心價值觀教育，將學(xué)習(xí)態(tài)度、遵守紀(jì)律、學(xué)習(xí)互助的情況記入課程平時成績。在課程教學(xué)過程中，布置難度適中的、具有一定科學(xué)意義的電磁學(xué)小制作和小論文，將學(xué)生在作品和論文完成過程中所表現(xiàn)出來的協(xié)同合作、互幫互助、堅持不懈、創(chuàng)新意識等納入電磁學(xué)課程的成績評定。適當(dāng)開展科學(xué)專題講座，讓學(xué)生討論科學(xué)家的科學(xué)研究、做人做事，結(jié)合自己的大學(xué)生活、學(xué)習(xí)和思想，撰寫自己的收獲和體會，作為課程平時成績考核的依據(jù)。（三）2021春季學(xué)期我們在學(xué)校的教務(wù)系統(tǒng)中申請了“電磁學(xué)”的課程中期學(xué)生反饋，反饋報告顯示，學(xué)生對本門課程的興趣度達(dá)到了100%，對課程的滿意度達(dá)到了96.67%感覺收獲大的達(dá)到了63.33%收獲一般的為36.67%（期中16.67為--我的目標(biāo)就是花最少的力氣通過這門課程。期末調(diào)查報告顯示將課程思政與專業(yè)知識結(jié)合，認(rèn)為重要的占到87.28%；調(diào)查“幫助你未來成長”思政內(nèi)容中的排名從高到低依次為科學(xué)思想、科學(xué)思維方法、工程應(yīng)用、科學(xué)精神；將課程思政內(nèi)容與專業(yè)知識結(jié)合，調(diào)查結(jié)果如下圖，在每一項中，非常有用比例最高。電磁學(xué)的掛科的人數(shù)從2020屆的10人，減少到20215人（每屆60人；課程思政已經(jīng)初見成效。本文探討了理學(xué)專業(yè)電磁學(xué)課程思政的可行性、課程思政元素的挖掘、課