“电磁场与电磁波”协同育人双螺旋模式的课程思政改革

【摘要】    目前我国的教育是以培养社会主义建设者和接班人作为根本任务。因此对于高等教育人才培养而言，引导大学生立的“德”、树的“人”的目标导向必定具备鲜明的时代特征，并与社会和国家的发展进步紧密关联。而专业课程作为隐性思政的载体，应具备“德育性和思政性”。本文通过探索电磁场与电磁波发展演变进化史与电磁革命和电磁大国崛起史两条历史主线，建立德育目标，同时构建了“（1+1）<2”的课程体系改革优化模式和 “1+1>2”思政教育的协同培育的双螺旋模式，最后通过构建“显形”“隐形”“无形”的教学平台将课程思政元素融入到专业教学中。教学成果表明该模式的课程思政可以有效的提高学生的专业素养并实现新时代高校生的价值引领，最终实现学生思政素养的自我内化。

【关键词】    混合式教学    协同育人    翻转课堂

引言：

我国是中国共产党领导的社会主义国家，这就决定了我们的教育必须把培养社会主义建设者和接班人作为根本任务，培养一代又一代拥护中国共产党领导和我国社会主义制度，立志成为中国特色社会主义奋斗终生的有用人才。因此对于高等教育人才培养而言，引导大学生立的“德”、树的“人”的目标导向必定具备鲜明的时代特征，并与社会和国家的发展进步紧密关联。而课程思政建设作为德育的重要载体，发挥着重要的价值引领与导向作用：包括崇高的家国情怀，坚定的社会主义理想、信念，艰苦奋斗的精神、高尚的品德与情怀。其建设过程应与“协同育人”建设相辅相成，共同推动新时代“新工科”的建设[1]。

《电磁场与电磁波》是研究物质电磁属性存在的性质及电磁波运动形式及其规律的课程[4]，它不仅仅是射频与微波技术，天线，电磁兼容及电磁辐射理论的基础，也是雷达、光纤通信、卫星通信等现代通信技术均采用电磁波装载信息并辐射进行实现，因此它是电子信息工程 、通信工程和电气工程等学科的基础课程。

《电磁场与电磁波》课程作为电子信息类工科课程，其德育目标应着眼于家国情怀的树立，辩证唯物主义思想的确立，科学素养的建立，社会主义价值观的确立等[2]。 本文并结合“协同育人”思想，确立了电磁场与电磁波课程思政的德育目标，同时探索了课程思政的融入点，研究了课程思政的实施方法。同时在教学设计上，采用了“智慧教学+混合式教学”相结合的模式，实现了多媒体技术与虚拟仿真技术和理论教学的融合，线上线下相融合以及基于课程思政的多学科交叉融合的课程设计思路。

一、《电磁场与电磁波》课程思政德育目标的确立

专业课程作为隐性思政的载体，应具备“德育性和思政性”。故在电磁场与电磁波发展历程讲解与讨论中，课程体系构建与优化中，知识的实践与应用中建立具有思政性质的德育目标：

（一）通过探索电磁场与电磁波发展演变进化史与电磁革命和电磁大国崛起史两条历史主线，建立德育目标。专业体系的构建史即是专业演变的进化史。电磁发展史的学习有助于学生从更加宏大的纵向和横向的时空脉络中深刻地理解电磁理论知识体系形成的历史根源和社会价值。而电磁革命和电磁大国崛起史有助于学生更加清晰的了解科技革命、國家命运与社会使命三者之间的关系，也能够让学生更加清晰地了解个体与社会之间的关联，激发学生将个人的前途与时代使命紧密地结合，促进学生建立“四个自信”。从而发扬爱国主义精神，培养学生的爱国主义情怀和民族自豪感等德育目标。在电磁场与电磁波的发展史中，采用总分的方式，在绪论中，会讲解整个电磁波的发展历程，然后将各典型事件，典型性任务及典型事件结合到相关章节中进行讲解。

（二）在探索课程体系改革双螺旋模式中，即 “（1+1）<2”的课程体系改革优化模式和 “1+1>2”思政教育的协同培育模式，建立德育目标。通过研究分析大学物理、通信原理、高频电路等相关课程的教学内容及思政元素融合点，精简化重复内容，特性化思政融合点，避免专业及思政内容二次学习，形成（1+1）<2”的课程体系改革优化模式。与此同时，跨学科资源融合，与马克思主义学院建立课程合作课题，通过合作，共同研究课程思政要素，协同挖掘思政教育元素和思政融合点，实现该课程的思政要素挖掘和开发，从而进一步实现“1+1>2” 的思政教育协同培育模式，从而形成系统的完善的课程思政体系。通过多方位，多视角，潜移默化的方式，实现引导学生确定人生观、世界观和价值观的德育目标。

（三）在理论、实践教学过程中，以重大科技成果，科学事件，历史人物为突破口，将价值导向与知识传授相融合，建立德育目标。将真理与价值有机地结合，价值是建立在真理基础上的导向性融入，真理是建立在以社会、群体、人民利益以及国家需要基础上的知识传递。因此，在知识传授和能力培养中，以价值引导与专业知识为基础，让学生能够真切感受到科学研究的严谨性，技术使用的价值和伦理关系，科学研究背后的人文关怀和社会责任，从而培养兼备科学精神与工匠精神的有素养、有情怀的社会主义建设者和接班人。

二、课程思政教育融入点的挖掘

课程思政建设是为了提高课堂教学质量和育人效果，从专业课程挖掘思政元素，结合专业谈思想说素养讲故事，更需要有机联系，找好融入视角。有了思政元素，从哪里入手“融入”到专业教学中去呢？

（一）利用“显形”的固有教学平台

即每个教师平时教学环节中固有的教学设计、签到点名、专业讲授、章节讲解等等，例如，绪论中电磁场理论的发展式和中国电磁领域的发展史，章节讲授中，变革性的历史事件和历史人物。在章节讲授中，这些科技素养，爱国情怀等许多的思政元素自然而然的融入进来。学生的个人素养和职业素养也会在教学环节的讨论、互动和辩论中潜移默化中形成。

（二）利用“隐形”的专业平台

即思政元素与教学要求存在联系，与教学环节可以贯通但以往教学没有显现的“隐形”的平台。比如静态电磁场是时变电磁场的特殊形式，反映了运动与静止的客观规律。电场和磁场随时间的变化导致了电磁场能量的流动，反映了运动的普遍性。

电磁超材料的出现证明电磁波可以具有负速度，丰富和发展了电磁场理论，这是符合实践论的，实践、认识、再实践、再认识，循环往复以至无穷。

被誉为“中国天眼”的500米口径球面射点望远镜FAST，射电天文观测主要通过接收来自宇宙的电波信号来开展研究，这些信号有的是连续波有的是短脉冲形式，在太空中传播有太空损耗，信号强度非常微弱，所以对周围的电磁环境要求非常严格。这些思政素材里里有不少的专业术语都是《电磁场与电磁波》课程中的基本概念或者其后续课程中所涉及到的内容。实践环节中新型 MIMO 天线的仿真与当前助力于网络强国战略5G 技术紧密关联。授课教师可以将这些思政元素通过精心的教学设计“润物细无声”地融入到授课过程中去。

（三）利用“无形”的育人载体和方法

即专业教师从个人阅历、知识结构、育人思考实际出发，创造性地推出新的育人载体和方法。教师主动营造氛围创新教学环节，力行榜样引领。比如新冠病毒的前疫情时期，中国制造，中国速度，中国经验，都将引导学生建立家国情怀，制度自信，民族自信，担当精神、奉献精神、社会责任……，后疫情时期更是验证了实践是检验真理的唯一标准。验证了社会主义制度的优越性。这里有太多的思政元素可以融入到课堂之中。

共和国勋章获得者钟南山、“中国电磁弹射之父 ”马伟明，“中国天眼之父”南仁东，切身感受他们身上所折射的时代精神、爱国情怀、人格魅力和职业素养，同时教师又在潜移默化的的影响这学生，学生能够在课堂中真实的感受到教师对于课堂的重视和对学生的爱护以及教师的个人魅力。教师授课的热情程度，科学性、谈吐、仪表、对学生个性发展的建议等都将贯穿于立德树人的过程中。每一个课程和课堂的背后都有一种观察世界的方法，在教授专业知识的同时 ，潜移默化地传授给学生分析和看待世界、思考问题的方式。 每一门课都应该求真、务实、触情，并传递价值。 课程思政是润物无声的过程，不能因为“课程思政”而去专业化、去知识化。

三、《电磁场与电磁波》课程思政的实施方法

（一）综合应用启发式、讨论式、翻转课堂等新型教学方式，充分运用现代信息技术提升课堂教学效果。

1.案例研讨法

选取课程中的典型案例为研讨题目，对案例蕴含的思政内涵进行提炼，让学生带着案例创设的问题（情境）去自主探究、分析、讨论。教师评价和总结，使授课内容得到深化，例如在讲授电磁波的极化时，我们首先由学生讲解轨迹问题，圆的方程及椭圆的方程。引导学生根据已有的知识体系去讨论，分析现在所要学的圆极化波和椭圆极化波的问题。同时以北斗导航系统为具体范例，强调北斗导航系统在汶川地震和北京奥运会中所起的重要作用，同时讲解因美国中断GPS信号对中国造成的影响，从而理解北斗系统的对于我国发展的重要意义。

2.引入“翻转课堂”模式的混合教学法

借助“MOOC+泛雅超星平台+多媒体技术+虚拟仿真技术”进行混合式教学，实现“翻转课堂+虚实结合”。引导学生带着问题线上观看视频、学习知识点，自主预习，感知重点，列出难点及疑问点。然后师生互动、线下研讨、互动合作式学习，为融入思政内容创造条件，同时利用虚拟仿真技术如HFSS仿真软件，仿真天线辐射的动态效果，并引导学生去仿真多种射频器件，如矩形波导等，不仅可以使教學内容形象化，具体化，而且可以培养学生分析解决实际工程问题的能力。

3.合作、竞争学习法及多元化的考核评价机制

设计具有相同性质不同形式的课题，分组讨论，分组实验，采用师生互动，小组互动，小组竞赛的方法完成课题的讨论，实验的仿真与设计。提升课程的趣味性，调动学生的积极性，培养学生的团队意识和竞争意识。而在考核评价中，采用多种考核方式：预习阶段的考核，即预习视频，预习笔记的完成度，作业以及阶段性测试，独立设计成果环节及合作完成阶段性任务环节等都将成为考核的一部分。

4.思政元素融入教学方法

学生的个人素养和职业素养如责任担当意识、团队合作意识、竞争意识、工匠精神在合作竞争法中潜移默化的形成，实现隐性思政教育。学生对核心价值观的形成也会在生生互动，师生互动，讨论，合作学习和自我学习中，慢慢形成。总之在多种教学方法的融合下，鼓励学生感悟，探索与发现，培养学生勇于探索的科研精神和科技报国的担当精神。挖掘课程内涵，融入思政元素。

5.多学科交叉融合的教学方法

（1）电磁场与电磁波可以与马克思主义哲学相结合。在麦克斯韦方程的讲解中，变化的磁场可以产生电场，变化的电场又可以产生磁场，电磁场既是一个统一的有机的整体，同时电和磁又相互激发，呈现对立的关系，因此电和磁是对立与统一的关系，于此同时，在麦克斯韦微分方程中，磁场对空间的变化可以转化为电场对时间的变化，这是用时间换取空间。

（2）电磁场与电磁波可以与高频电子线路相结合。如在讲解时变电磁场时，可以引入“隔空电灯实验”，采用场的分析方法，将电容，电感以及感应线圈里的电磁能的变化进行讲解，让学生理解电磁能的变化，然后进行拓展，引导学生采用路的方法，分析隔空电灯实验的原理，即采用高频电子线路中的相关知识分析特斯拉线圈。从而实现课程之间的交叉融合。

（3）可以大学物理相结合，如在分析静电场和恒定磁场的折射定律时，可以与大学物理中光的折射定律相结合。完成概念上的统一和求解分析问题的多元化，让学生们理解学科之间的关联性以及不同。

6.科研项目带动课堂教学

综合科研项目，以项目推动教学内容和教学案例的改进。首先积极引导学生查阅文献，提取信息，提高完成文献综述的能力，了解科技前沿与现有知识的关系。其次结合科研项目，将项目的部分内容作为案例教学的主题，可以培养学生工程实践能力，能够培养学生严谨的科学态度和刻苦专研的科学精神，如设计的项目教学案例：对数周期天线的设计，在该案例中，首先引导学生查阅相关资料，了解天线的发展，种类及使用的范围，然后在学生有偶极子天线仿真的基础上，进行对数周期天线的设计，该天线为江苏省教育厅项目，学生在对数周期天线的学习，仿真，优化中，可以更深刻的了解天线的参数，性能及等效电路，可以对场的分析思想和路的分析思想的了解更加深入。同时在查阅资料，共同协作，讨论设计中，也培养了学生的团队精神和协作意识。

（二）挖掘专业技术课程中的思政元素

1.深挖专业课程中的哲学元素

如电磁场分为电场和磁场两个部分两部分既互相矛盾又互相依存， 在一定条件下又互相转化， 这是唯物辩证法逻辑思想的一种表现。又比如利用麦克斯韦方程，可以从不同的角度来理解，电场和磁场是有机的整体，构成电磁场，于此同时电可以生磁，磁可以生电，他们之间存在在这对立统一的关系。而从时间和空间的角度来观看，电场沿空间的变化可以转化为磁场沿空间的变化，简言之就是以时间换空间，这里充满了唯物辩证法元素和政治元素，学生可以通过从不同的角度学习麦克斯韦方程，这也体现了中国古代的辩证主义元素：横看成岭侧成峰的哲学思想。从而使学生仅以不了解科学的世界观和方法论以及辩证唯物主义思想。

2.挖掘专业技术课程中“课程思政”价值引领作用

如结合中国精神、工匠精神，“弯道超车”模式进行课程思政。马伟明领导的电磁弹射技术领先世界， 被誉为“中国电磁弹射之父 ”[3]， 美国的电磁弹射技术落后中国一代。中国首次拍摄了月球背面图像， 这些都体现了中国科学家和科技工作者的智慧，体现了电磁场与微波技术在现代科学技术中的应用。在这些先进科技技术的背后，有无数的科研工作者在为其默默付出，为了科研而奋斗终身，而这些精神都是值得学生们去学习的。 由此，培养学生的爱国主义情怀和民族自豪感，树立正确的世界观、人生观和价值观，增强学生的“四个自信”和民族自豪感。

3.挖掘专业课程中的杰出歷史人物和历史事件

如当代中国物理学家、 诺贝尔奖获得者杨振宁统一了自然界四种力中的三种力：强作用力+弱作用力+电磁力。这是民族的骄傲，也是民族的自豪，从而让学生们具备坚定的理想信念，顽强的奋斗和敬业精神以及崇高的爱国主义情怀。在讲解隔空点灯及特斯拉线圈时，可以讲解尼古拉斯.特斯拉的生平事迹，讲解其在电磁场发展中做出的杰出贡献，他的700多项专利发明以及这700多项发明所涉及的领域，包括雷达，无线通信，无线电能传输，航天等。让学生们理解科研精神，同时再结合特斯拉让贤九次诺贝尔物理学奖提名奖的事迹，向学生传达“德才兼备，以德为先”的思想。而历史事件的挖掘如GPS导航系统就非常典型，1993年银河号在所在的公海漂泊33天之久，因为当时的GPS导航系统的使用决定权在别人手中，这引发了中国航天人的反思，因此为了挽回这种局面，避免再次被人扼住脖颈，我国行航天人奋发图强，完成了北斗导航系统的设计，与之对应的还有中国的华为事件，芯片事件都给了我们上了沉重的一课，但也是有意义的一课，这些典型的历史事件都可以归结到“不忘初心，牢记使命”的主题教育课中，激发学生的历史使命感和爱国热情。同时也要让学生们了解少年强则国强，少年智则国智，少年自由则国自由，引导学生积极投身与社会主义建设中，为祖国的发展添砖加瓦。

四、结束语

本文通过对电磁场电磁波课程德育目标的确立，思政教育融入点的挖掘及思政教育实施方式的研究，深入探讨了如何将课程思政教育内化到教学的各个过程，各个方面，实现协同育人模式下，课程思政与专业课程的紧密融合。提出了多元化的混合式教学：线上线下的混合式教学，基于课程思政的多学科交叉融合式的混合式教学，多种形式融合的考核方式以及多媒体技术与虚拟仿真技术和理论教学相融合的现代教学模式。本文提出的双螺旋课程思政模式以及混合式教学模式可以有效的提升学生专业知识和强化政治思想建设。

作者单位：李敏    宿迁学院

参  考  文  献

[1]张洪欣，电磁场与电磁波课程思政实施方法探索[J]，创新创业理论研究与实践，2021[6] 30-32

[2]张洪欣.电磁场理论与实践中的唯物辩证法思想[J].高教学刊2020（7）：191-193.

[3] 李月琴，张俊玲，张争珍，等.基于电磁场与电磁波的“课程思政 ”有效实施方案研究[J].北京联合大学学报，2020，34（3）：40-44.

[4]  谢处方，饶克谨.电磁场与电磁波[M].北京：高等教育出版社，2006