廖杨芳 韩淼

[摘 要] 课程思政指将各类课程与思想政治理论课同向同行，形成协同效应，把“立德树人”作为教育的根本任务的一种综合教育理念。结合高等学校物理类专业“电磁学”课程相关教学内容、教学要求及物理类专业人才培养目标，在教学过程中，以基础理论知识为主线，融入物理学发展史、物理学家的主要贡献、物理学科与生产生活的紧密联系及当代科学研究前沿等内容，构建“电磁学”课程思政教学体系。以“霍尔效应”的教学设计为例，指出在教学设计中润物细无声地融入思想政治元素，充分发挥教师教书育人的核心作用，在教学设计中应把握学情分析、教学目标设定、课程思政素材的挖掘及教学方式的选取。

[关键词] 课程思政;电磁学;课程改革

[基金项目] 2019年度贵州省科技厅贵州省科学技术基金项目“Mg2Si基稀磁半导体的电子结构和磁性研究”（2019〔1225〕号）;2020年度贵州师范大学校级一流本科课程“电磁学”（2020XJKC11号）

[作者简介] 廖杨芳（1977—），女，湖南衡阳人，博士，贵州师范大学物理与电子科学学院副教授，主要从事凝聚态物理相关研究。

[中图分类号] G641   [文献标识码] A    [文章编号] 1674-9324（2021）25-0177-04   [收稿日期] 2021-04-25

习近平总书记在全国高校思想政治工作会议上强调，高校思想政治工作關系高校培养什么样的人、如何培养人以及为谁培养人这个根本问题。要坚持把立德树人作为中心环节，把思想政治工作贯穿教育教学全过程，实现全程育人、全方位育人，努力开创我国高等教育事业发展新局面[1]。具体到课程改革上，应大力推动以课程思政为目标的课堂教学改革，使各类课程与思想政治理论课同向同行，形成协同效应。本文旨在梳理“电磁学”课程中所蕴含的思想政治元素和所承载的思想政治教育功能，分析探索“电磁学”课程中所蕴含的思想政治内容，坚持理论教育与实践养成相结合，为发挥“电磁学”课程思政的德育作用打下坚实的基础。电磁学是研究电磁现象的规律和应用的物理学分支学科，是高等师范院校物理学专业的一门重要的专业核心课程。电磁学主要涉及电磁场、电磁波及有关电荷、带电物体的动力学等内容，是学好其他课程，如“电动力学”“固体物理学”及“量子力学”等的前提和基础，也与中学物理教学联系非常紧密。“电磁学”课程在物理学专业课的学习中起着承前启后的作用。同时，学科研究发展过程中所出现的人物和典故都具有很大的思想启蒙意义，用形象生动和简单易懂的方式传授给学生，可以更好地培养学生认真求学、自主研究、创新思维的能力。将课程思政融入“电磁学”教学过程，可以充分发挥“电磁学”课程思政的德育作用[2]。

诺贝尔物理学奖是课程思政的重要素材之一。在众多的诺贝尔物理学奖中，霍尔家族波澜壮阔的发展史占有非常重要的一席之地。1897年，物理学家霍尔发现，将载流导体板（或半导体板）置于与其垂直的磁场，板内会出现与电流方向垂直的电场，相应地，板的两侧之间出现一个横向电压，此即霍尔效应[3] （P42）。随后，霍尔发现在磁性体系中不加外磁场，也可以观测到霍尔效应，这种零磁场中的霍尔效应即反常霍尔效应[4]。虽然霍尔效应和反常霍尔效应未获得诺贝尔物理学奖，但其为科学家研究相关霍尔效应打开了一扇大门。冯克利青因发现量子霍尔效应，获得了1985年度诺贝尔物理学奖[5]。崔琦等因发现电子在强磁场中的分数量子霍尔效应，获得了1998年度诺贝尔物理学奖[6]。2007年，张首晟等发现量子自旋霍尔效应[7]。2013年4月，清华大学教授薛其坤等宣布首次发现量子反常霍尔效应[8]。随后，美国赛翁希克在2013年4月12日出版的《科学》杂志刊登的《完整的量子霍尔家族三重奏》一文[9]中指出，中国科学家“证实了期待已久的量子反常霍尔效应的存在，这是量子霍尔家族的最后一位成员”，它和此前发现的量子霍尔效应、量子自旋霍尔效应“组成了量子霍尔家族的三重奏”。

本文选取“电磁学”课程中的“霍尔效应”作为教学案例。首先介绍霍尔效应的发现过程和霍尔的生平事迹，从而引出霍尔效应的本质和解释，再推及霍尔效应目前所应用的范围和场合，引发学生的学习兴趣。本文重点介绍如何在课程教学设计中将专业课程与思想政治教育巧妙融合，达到既能准确传授知识，还能培养学生的学习兴趣、促进思想进步的目的。旨在用更加生动形象的课程案例和研究发现故事，进一步提高学生对物理学乃至“电磁学”课程的兴趣和学习热情，培养学生的学习能力和创新能力，在传授基础知识、培养学生的专业素养的同时，开阔学生的国际视野、树立文化自信，激发学生的民族自豪感，增强学生的时代责任感，使学生不仅有继续努力学习的动力，更有为祖国贡献自己力量的强大思想政治觉悟。

一、“霍尔效应”内容简介

本文选用的教材是梁灿彬、秦光戎、梁竹健原著，梁灿彬修订的普通物理学教程《电磁学》（第三版），霍尔效应是教材的第五章（恒定电流的磁场）第五节（带电粒子在电磁场中的运动）第五小节的内容。本小节主要内容包括：（1）霍尔效应的定义;（2）霍尔系数的理论推导;（3）测量霍尔系数的意义;（4）霍尔效应的简单应用。计划授课学时为1学时。

二、课程思政教学设计思路

本节内容看似简单，但其中包含着丰富的思想政治元素。把“立德树人”作为中心环节和根本目的，在教学设计中润物细无声地融入思想政治元素，充分发挥教师教书育人的核心作用，在教学设计中把握好学情分析、教学目标设定、课程思政素材的挖掘及教学方式的选取四个方面。

（一）学情分析

学生通过前四章（静电场的基本规律、有导体时的静电场、静电场中的电介质、恒定电流和电路）和第五章前四节的学习，已经基本掌握了电磁学相关的主要概念和基础知识，形成了一定的思维逻辑和研究思想（如微积分思想），能够合理运用方法对新知识进行预习和学习，这将十分有利于本节课的学习。虽然本节课的内容难度不大，但有部分学生由于基础相对薄弱而导致学习兴趣不高，需要在保证教学内容不遗漏且突出重难点的前提下，思考如何进一步调动学生的学习积极性。

（二）教学目标的设定

依据我校物理学专业人才培养目标及“电磁学”课程目标，结合本节教学内容，从知识目标、能力目标及思政目标三个维度设定了本节课的教学目标。

知识目标：（1）掌握霍尔效应的定义;（2）掌握霍尔系数的理论推导。

能力目标：（1）培养学生分析问题的能力;（2）能够从霍尔系数的正负解释材料的载流子类型，培养学生解决问题的能力;（3）了解霍尔效应相关的科学发展史，学会文献查阅，培养学生的归纳总结、分类整理能力。

思政目标：（1）激发学生学习“电磁学”的兴趣，开阔学生的国际视野;（2）引导学生坚定专业理想信念;（3）培养学生独立思考与协同合作的能力，增强民族自豪感，强化青年一代的责任与担当。

（三）课程思政素材

1.科学家霍尔的生平事迹。霍尔效应的发现过程和霍尔在研究过程中废寝忘食、认真研究、积极进取、反复推敲的求知探索精神，让学生切实感受到做任何事情，都需要不懈努力，才会迎来巨大的成功，只有经过不懈努力才有可能创造人生的价值。

2.反常霍尔效应的发现并非偶然，而是霍尔经过长期的思考，经过多次实验发现磁性体系在非零磁场中也能观测到载流子偏转。这一素材的介绍，生动阐述了思考对于学习研究的重要性，只有不断地思考，才可能创造更加崭新的生活，充分带动学生在日常学习生活中深度思考，起到思想政治教育的作用。

3.1980年，馮·克利青等发现了极端条件下的量子霍尔效应，获得了1985年诺贝尔物理学奖。量子霍尔效应是整个凝聚态物理领域最重要、最基本的量子效应之一。随着科学技术的不断发展，日新月异的变化要求学生时刻学习，去感受科技进步的力量。

4.1982年，崔琦等发现在更强磁场下的分数量子霍尔效应，于1998年获得诺贝尔物理学奖，这为霍尔家族添上了浓墨重彩的一笔，让学生感受到创新思维的重要性。

5.“量子自旋霍尔效应”最先由张首晟教授预言，之后被实验证实，这一成果被美国《科学》杂志评为2007年十大科学进展之一。这一素材的介绍，着重突出科学的纵深发展，展示了一个成功的研究发现是如何从最先的猜想，到一步步实践得到实验数据，再到反复论证得出结果的，让学生切实感受做学问的方法和魅力所在。

6.1988年，美国物理学家Haldane提出可能存在不需要外磁场的量子霍尔效应，但是一直未能找到能实现这一特殊量子效应的材料体系和具体物理途径。2010年，我国科学家团队从理论与材料设计上取得了突破，2013年，他们在极低温输运测量装置上成功地观测到了“量子反常霍尔效应”。该成果的获得是我国科学家长期积累、协同创新、集体攻关的一个成功典范。这一素材的介绍，不仅能够让学生感受到扎实推进、协同合作、创新发展的重要性，更能激发学生的民族自豪感，从而使其立志为国家的进一步发展而不懈努力。

（四）教学方式的选取

本课程构建了指向深度学习的混合式教学模式。该模式包括课前初步掌握、课上深度加工、课后巩固反思三个阶段，旨在引导学生通过学习掌握核心的学科知识，在深度加工和巩固反思的过程中锻炼批判性思维和解决复杂问题的能力。具体的教学流程为：首先，课前在学习通上发布任务，学生预习本节课内容，并查阅资料，对庞大的“霍尔家族”有初步了解。其次，课中运用多媒体课件等手段将知识传授、能力培养和思想引领运用到教学中，采用小组合作法完成各种霍尔效应的科普。最后，让学生写一篇关于霍尔效应的综述小论文或科技小创作，让学生进一步了解霍尔效应在生活中的应用。

上述教学过程的设计如图1所示。

三、结语

文章以“霍尔效应”为例，以学情分析、教学目标设定、课程思政素材的挖掘及教学方式的选取为视角，以三段式教学模式（课前初步掌握、课中深度加工、课后巩固反思）为载体，构建“电磁学”课程思政教学体系。笔者通过充分挖掘物理学史和学科研究前沿、拓宽教学内容及创新教学理念，在知识传授的过程中，润物细无声地融入思想政治元素，实现“课以载道”，实现思想政治教育和文化教育同步发展，使学生坚定专业理想信念、拓宽国际视野、增强文化自信和民族自豪感，增强青年一代的责任与担当意识，真正做到授课以育人。

参考文献

[1]习近平出席全国高校思想政治工作会议并发表重要讲话[EB/OL].（2016-12-08）[2021-04-11].http：//www.mod.gov.cn/leaders/2016-12/08/content_4766073.htm.

[2]宋亚菊，刘延，唐世清.电磁学课程思政初探[J].湖北第二师范学院学报，2020（8）：82-85.

[3]梁灿彬，秦光戎，梁竹健.电磁学[M].3版.北京：高等教育出版社，2012.

[4]梁拥成，张英，郭万林，等.反常霍尔效应理论的研究进展[J].物理，2007，36（5）：385-390.

[5]江丕桓.量子霍耳效应的发现[J].物理，1986，15（7）：

393-399.

[6]郑厚植.分数量子霍尔效应——1998年诺贝尔物理学奖介绍[J].物理，1999，28（3）：131-142.

[7]孙再吉.量子自旋霍尔效应——半导体的新状态[J].半导体信息，2007，（5）：35.

[8]Chang C Z， Zhang J，Feng X， Xue Q K. Experimental Observation of the Quantum Anomalous Hall Effect in a Magnetic Topological Insulator[J].Science， 2013， 340 （6129）： 167-170.

[9]Oh S.The Complete Quantum Hall Trio[J].Science，2013，340（6129）：153-154.

Exploration on “Curriculum Ideology and Politics” in the Electromagnetism Course

LIAO Yang-fang， HAN Miao

（School of Physics and Electronic Science， Guizhou Normal University， Guiyang， Guizhou 550025， China）

Abstract： “Curriculum Ideology and Politics” refers to the combination of various courses and ideological and political theory courses to form a synergistic effect and to regard “building morality and cultivating talents” as a comprehensive educational concept. Combining with the teaching contents and requirements of Electromagnetism course of physics majors in colleges and universities and the training goal of physics majors， basic theoretical knowledge is taken as the main line in the teaching process. With the integration of the development of physics， the main contribution of physicists， the close relationship between physics and production and life， and the frontier of contemporary science and technology research， the teaching system of “Curriculum Ideology and Politics” in Electromagnetism course is constructed. Taking the Hall effect teaching design as an example， this paper points out that the ideological and political elements should be smoothly and silently incorporated in the teaching design to give full play to the core role of teachers in teaching and educating people， and the analysis of academic conditions and the design of teaching goals， the excavation of ideological and political materials and the selection of teaching methods should be grasped in the teaching design.

Key words： “curriculum ideology and politics”; Electromagnetism; curriculum reform