电磁学课程思政教学探索

上海理工大学光电信息与计算机工程学院 梁青青 冯吉军 刘 一

2020年5月，教育部颁布了《高等学校课程思政建设指导纲要》。当代大学生的课程思政建设概念的提出是新时代中国教育教学理论的最新成果之一，课程思政进一步表明中国的高等教育进入全新时代。习近平总书记强调，学生所处的阶段是一个形成和确立价值观的至关重要阶段，在这个阶段的学生很容易被一些错误或者极端的思想所干扰和阻碍，思政教育就显得尤其重要。新时代的思政课堂建设要注重制度化、模式创新、适应新时代技术这三个关键点，要建立一系列系统且呈现方式灵活新颖的课程教学方法，使思政教育全面融入学生的各个方面，打通思想政治教育从认识到实践的整个认知过程。

一、解析电磁学课程蕴含的思政内容

大学物理电磁学作为一门重要的物理课程，为学生学习后续的专业知识以及从事相关的科研工作奠定了良好的物理基础。它是对大自然中的磁现象和电现象总结规律的一门学科，是从实验现象出发，进一步探索本源物理规律的一门学科。同时，电磁学也是理论与实践高度融合的学科。作为与生活结合得最紧密的学科之一，电磁学成为一门培养学生科学素养，提升学生创新创造能力的关键学科。

在理论教学的过程中，电磁学作为一门自然科学，包含了丰富的辩证唯物主义思想，其中，许多电磁相关科学家追求真理的故事以及电磁学的发展历程是培养学生在学习专业知识时应具有科学精神、在工作与生活中应具有爱国精神、奋斗精神的鲜活思政资源。在电磁场教学中讲解标量场、矢量场及电偶极子等众多的理论模型时，同时对学生进行思政教育，利用辩证唯物主义中化繁为简的方法，适时地引导学生在碰到和处理复杂问题的时候要能够分辨并抓住事物的主要矛盾；在讲解位移电流以及静磁场时，应结合具体概念和物理规律的发展历程，鼓励学生要敢于推陈创新，善于打破固有的思维，让学生能够深刻理解和体会实践是检验真理的唯一标准这一辩证唯物主义思想。

二、电磁学教学内容与课程思政的结合

以电磁学的发展史、突出人物和重大科学事件等相关方面为突破点，让学生能够真切感受到科学研究的踏实、严谨的态度。《电磁场》与其他学科不断交叉融合，一些新机理和关键技术不断突破，催生了电磁场领域的不断发展。

（一）电磁波与5G技术

《电磁场与电磁波》一书中指出，电磁波是信息的载体，其在5G天线设计、无线传输方面有着至关重要的作用，通信对我们国家来说至关重要，每一次代际跃迁，每一次技术进步，都极大地促进了产业升级和经济社会的发展。当前，移动网络已融入社会生活的方方面面，深刻改变了人们的沟通、交流乃至整个生活方式。而基于电磁场理论的MMIO技术又是5G的关键技术，应设计新型天线来推动我国5G技术的发展，在世界上争做网络强国。

（二）中国电磁弹射之父马伟明

电磁技术的一系列应用在21世纪的发展浪潮中起到了重要的作用，推动了科研重要领域的发展和进步。中国研制出世界上首辆载人高温超导磁悬浮试验车，这项技术领先世界，电磁发射是采用电磁作用原理产生的电磁推力使物体加速的。因电磁驱动力与电流平方成正比，所以只要保证足够的电流输入，便能在发射装冒内产生足够大的推力，使物体达到更高的速度。

我们以导轨式电磁发射为例，基本原理如图1所示：开关S接通时，电源G通过导轨A、电枢D和导轨C，构成了一电流回路；电流I产生磁场B，它对在磁场中流动的电荷产生了力F。

图1 导轨式电磁发射系统原理图

由于导轨固定于刚体上不能移动，而电枢是活动体，电枢会在力的作用下以速度V向右运动，这就是电磁发射的基本原理。中国已完成电磁弹射技术的系统研究和相关试验，中国新一代航母的起降技术可能将会运用弹射技术。中国在第一阶段打算到2015年建造两艘常规动力航母，而到2020年将建核动力航母，大约再过十年中国将能在太平洋与美国的海军实力相当。

图2 电磁弹射位置图

马伟明是中国工程院院士，他34岁晋升教授，41岁成为中国工程院最年轻的院士，长期致力于舰船能源与动力和军民通用新能源接入技术等领域的科研与教学工作，在舰船综合电力技术和新能源接入技术等领域取得了一批原创性重大成果。他是十八、十九届中央候补委员，九、十一、十二、十三届全国人大代表，专业技术少将。他敢于向最尖端技术挑战、向科研高地进取，先后完成了多项国家和军队重大科研项目，取得了让世界瞩目的创新成果，攻克了电磁弹射技术，因此中国成为世界上掌握此项技术的两个国家之一。他甘为人梯，培育英才，带头培树勇于担当、敢于超越的团队精神，积极营造崇尚科学、鼓励创新的学术氛围，为科研人员提供施展才华机会，倾力打造一支特别能战斗、特别能创新的科研团队，形成多学科融合、多团队协作、多技术集成的研发与创新平台。多次获国家和军队科技进步奖，荣立一等功2次。2015年，他领衔的科研团队被海军授予“创新强军马伟明模范团队”荣誉称号。2017年7月28日获得“八一勋章”。马伟明说：“要做就做最前沿的！为什么非要等外国人做成了，我们才开始跟着做？”

这些技术深层次地体现了中国科学家的智慧，展现了电磁场技术在现代科技中的应用，新时代的爱国主义应该更加明智，引导学生把朴素的情怀升华为理性的爱国行为，扎实勤奋，为国家的发展贡献自己的力量。

（三）中国杰出人物课程思政

杨振宁是华裔物理学家、诺贝尔奖获得者，他将自然界中的三种力统一了起来：电磁力+弱作用力+强作用力。高锟是光纤之父、教育家、华裔物理学家，在电磁理论方面做出的贡献举世闻名。企业界，华为技术有限公司董事长何庭波，在她的领导下，团队研制出了我们国家自己的芯片，传播红色正能量、发扬爱国精神。课程中相关内容教学时，通过适时介绍杰出人物的故事树立学生的民族自豪感，通过介绍当下相关知识的前沿技术发展现状，激发学生的爱国热情及甘为国家奉献的精神，通过与我国科技发展的实际情况结合，激发学生的使命感和责任感。同时课程教学注重方法论，每一个课程和课堂的背后都有一种观察世界的方法，通过前沿相关科学技术拓宽学生的视野，提高学生探索世界的乐趣。

电磁学是一门典型的物理基课程，课程描述了一个从实验到理论再到实验的认知过程，从我们的周围环境中得到物理本源，国家重大需求、重大发现等都离不开电磁学，融合前沿和基础、国家需求和知识的应用，建设“两性一度”的优质课程，是提高学生科学素养以及创造能力的关键。如果我们用伟大诗人屈原的话来表达对思政建设的探索，那就是“路漫漫其修远兮，吾将上下而求索”。