1. 前言
专创融合教学是指在专业教学中，融合创新创业教育，将学生的创新思维与方法、创业意识与能力培养放在重要地位的创新教学方法[1] [2]。围绕专创融合教学改革，在体系建设方面，盛晓娟等设计了多维度、多层次的专创融合课程体系与实践训练载体[1]；在发展路径方面，卢卓等提出高等职业教育向“创业型大学”建设方向转型的发展路径[2]；在教学模式方面，彭华涛等构建了师生同创、开放式模式以及“孵化器+”模式[3]；在政策推进方面，胡天佑提出重构创新创业教育观念、提升教师创新创业能力、注重课程教材的二次开发以及构建内外结合的政策支持体系等推进策略[4]。
电磁场与微波技术归属电子信息类专业课程，所属行业为国家和地方大力发展的下一代信息与通信技术、无线电与雷达、深空探测与卫星导航等重要产业领域。课程教学内容包括宏观电磁现象及规律的理论研究，以及微波技术的工程应用研究，基础理论和工程实践高度融合，专创融合课程建设潜力足。课程知识不仅涉及我国信息与通信的基础建设(三网融合、5G新基建、北斗新时空、空天一体化等)，而且对我国新一代信息技术、航空航天、国防战备等国家重点产业领域，密切相关，专创融合前景广阔。在课程的“产教融合”建设中，注重将课程知识与产业需求紧密挂钩，注重科创能力的培养；在课程的“课程思政”建设中，注重将课程知识与应用，与社会主义职业道德规范、国家和地方的高新发展所需紧密联系[3] [4]。因此，在电磁场与微波技术课程专创融合建设的“创新、创业与企业家精神”的培养内容中，新时期的爱岗敬业精神、服务社会的理念、企业家精神、创新意识与思维、领导与创业能力等，具有良好的教学实践意义。
2. 课程内容
2.1. 课程教学目标
电磁场与微波技术课程主要讲述电磁场理论、微波工程设计与微波系统应用知识。
课程知识目标：研究宏观电磁现象，电磁过程的基本规律及其分析方法；掌握静态电磁场、时变场的分析方法，导波、辐射波的机理；掌握电磁场基本规律，深刻理解麦克斯韦方程组；掌握微波元器件、组件的工作机理，微波系统的工作机理。
课程能力目标：具备对基于微波、无线通信工程应用中的工程性问题，使用数学理论推导、电磁场与微波仿真与设计工具进行优化设计的能力；具备对基于微波、无线通信工程的总体工程分析、链路预算、信道建模与系统仿真与设计能力；具备对基于微波、无线通信工程实践活动中涉及的工程管理、项目预算与经济决策方法。
课程素质目标：全面了解电磁场中电与磁的统一理论，加深辩证与唯物理论的理解；深刻体会数学理论与数学方法在电磁场理论、微波工程计算中的应用，进行科学思维与方法，创新与创业能力的训练；从前辈们建国初期立志报国，自主创新、砥砺前行的行动中，助力学生建立报国初心；把社会主义核心价值观教育融入课程教学内容和教学全过程各环节，突出价值引领、知识传授和能力培养。
2.2. 创新创业内容
在具体的课程教学中，根据课程及其所属电子信息学科特点，将创新、创业精神作为一条主线贯穿、融入到课堂内外的理论与实践教学中。如图1所示，课程“电磁场理论”部分，主要以创新思维训练内容融入为主，课程“微波工程设计”部分，主要以创新、创业能力训练内容的融入为主，课程“微波系统应用”部分，则综合性融入创新、创业能力训练和企业家精神培养的内容[5]-[8]。
Figure 1. Integrating innovation and entrepreneurship into the curriculum
图1. 课程融入创新创业内容
(1) 课程融入创新思维的训练内容
在电磁与微波技术课程中，融入下述创新思维训练内容。
从不同的角度和方向去思考问题，探索多种可能的理论和工程解决方案，培养学生发散思维意识与能力；将不同领域，特别是数学、计算机等的知识和经验联系起来，寻找新的创意和解决方案，培养学生联想思维意识与能力；从问题的相反方向或对立面进行思考，寻找新的解决方案，培养学生反向思维意识与能力；对现有的观点和方法进行质疑和评估，鼓励存疑，寻找改进和创新的可能性，培养学生批判思维的意识与能力；以用户为中心，通过设计过程来解决实际问题，培养学生设计思维意识与能力；考虑实施方案的实际可行性和操作性，确保创新方案的顺利执行，培养学生执行思维的意识与能力；勇于接受和推动变革，适应不断变化的市场环境和技术进步，培养学生变革思维的意识与能力。
(2) 课程融入创业技能的训练内容
在上述创新思维训练内容融入的基础上，课程融入下述创业技能训练内容。
提升创新意识，培养广泛的兴趣爱好、多学科的思维，勇于接受新思想和挑战，注重观察、思考，创造性地解决问题；培养决策能力，通过在学校社团、志愿者组织等场合积极参与，担任重要角色，锻炼自己的决策能力和抉择的准确性；锻炼市场洞察力，多关注社会热点、经济发展、行业动态等，了解市场需求和趋势，培养洞察力，从而找到商机；发展团队合作精神，多参与团队项目，学会倾听、合作、领导，培养沟通和团队合作能力；培养风险意识，接受挑战、承担责任，从小事做起，逐渐培养承担风险的勇气和能力；增强执行力，通过参与实习、学生会等组织，锻炼自己的执行力和问题解决能力，提升自己的执行力。
(3) 融入企业家精神的培养内容
根据课程性质与内容，将下述企业家精神的培养内容融入课程。
“价值观”——树立社会主义核心价值观，培养创造利润、奉献爱心、回报社会的高尚道德情操。
“工匠精神”——与专业培养标准相适应，围绕专业的预期学习产出，设计课程专创融合矩阵，最终落实到工匠精神培养内容。
“创新精神”——将新思路、新策略、新产品、新市场、新模式和新发展内容，融入教学内容。
“领导、团结与合作”——融入团队攻关项目、团队攻关活动、团队领导力培训和自我锻炼、管理能力等内容。
“爱岗与敬业”——结合学科专业特点，融入分类推进敬业精神培育内容，在课堂教学内容中渗透职业道德教育内容，帮助学生树立职业理想、端正职业态度。
2.3. 专创融合训练
如表1所示，课程主要教学内容按章节主要分为“电磁场理论”(表中1~4部分)、“微波工程设计”(表中4~8部分)和“微波系统应用”(表中第9部分)，每部分设计响应的专创融合资源融入教学内容中。
Table 1. Course teaching content and its corresponding specialized creative integration resources and training projects
表1. 课程教学内容及其对应的专创融合资源及其训练项目
教学内容 |
专创融合资源 |
专创融合训练项目 |
1. 矢量分析 |
通过数学(微积分、矩阵等)在电磁场理论发展的重要作用，进行发散思维、联想思维、反向思维、批判思维等的培养。 |
(1) 工程问题(模拟、数字电路，通信电路等)的数学建模项目； (2) 工程问题的思维训练项目。 |
2. 静态电磁场 |
通过计算机数值分析等在电磁场理论发展的重要作用，进行创新意识培养，训练创新能力。 |
(1) 工程电磁场工具(Matlab、Ansoft Maxwell等)的训练； (2) 工程电磁场工具中的算法分析。 |
3. 时变电磁场 |
通过计算机数值分析等在电磁场理论发展的重要作用，进行创新意识培养，训练创新能力。 |
(1) 工程电磁场工具(Matlab、Ansoft Maxwell等)的训练； (2) 工程电磁场工具中的算法分析。 |
4. 平面电磁波 |
1. 进行创新意识培养，训练创新能力。 2. 结合科研项目，在无损检测、电磁兼容、辐射测量等领域训练学生创新能力。 |
工程电磁场工具的工程实训—— 电磁隐身材料、电磁屏蔽材料、工程复合材料、大气、植被等的电磁场计算项目。 |
5. 传输线理论 |
1. 结合科研项目，训练学生创新能力。 2. 考察工厂(传输线工厂)，了解产品需求、设计、小试到出产等流程，进行创新意识、决策能力、执行能力、市场洞察、团队协作能力等的培养。 |
(1) 工程电磁场工具的工程实训——
橡胶材料、电缆、光纤、大气信道等的传输线计算项目。 (2) 产品设计、制造、销售的初步训练项目。 |
6. 微波传输线 |
1. 结合科研项目，训练学生创新能力。 2. 考察工厂(传输线、连接器工厂)，了解产品从需求设计到出产的流程，进行创新意识、决策能力、执行能力、市场洞察、团队协作能力等的培养。 |
(1) 微波通信工程实训——橡胶材料、电缆、光纤、大气信道等的传输线计算项目。 (2) 产品调研、设计、制造、销售的训练项目。 |
7. 微波网络基础 |
通过计算机数值分析等在微波网络分析与设计中的重要作用，进行创新意识培养，训练创新能力。 |
微波通信工程实训——通信单元、通信前端、通信网络等的工程预算与决算、工程设计与优化等项目。 |
8. 微波元器件 |
1. 结合科研项目，训练学生创新能力。 2. 考察工厂(微波器件、通信设备)，了解产品从需求设计到产品出产等流程，进行创新意识、决策能力、执行能力、市场洞察、团队协作能力等的培养。 |
(1) 微波通信工程实训——通信单元、通信前端、通信网络等的工程预算与决算、工程设计与优化等项目。 (2) 产品调研、设计、协作、制造、销售的训练项目。 |
9. 微波应用
系统 |
1. 结合科研项目，训练学生创新能力。 2. 考察工厂(通信公司，雷达研究所)，了解产品流程，进行创新意识、决策能力、执行能力、团队协作能力等的培养。 3. 通过学科竞赛、大学生创新创业项目训练、专利培育与撰写、工程类新产品设计与开发方式，进行学生的创业价值观、工匠精神、企业领导力等企业家精神的培养。 |
(1) 微波通信工程实训——通信单元、通信前端、通信系统、通信网络等的工程预算与决算、工程设计与优化等项目。 (2) 产品调研、设计、协作、制造、销售的训练项目。 (3) 通信产品的创新设计项目学科竞赛、发明创造、工厂实习等。 |
2.4. 专创融合案例与分析
以课程第九章《微波应用系统》中的微波辐射计应用为例，其专创融合案例与分析如下。
在该知识点内容讲述的开始，通过课前预习，以及课内幻灯展示，向同学们介绍我国的世界之最：500米口径球面射电望远镜(简称FAST，工作于微波L波段，进行巡天微波辐射测量，检测微弱空间信号，被誉为“中国天眼”)。该设备位于贵州省特有的喀斯特洼坑中，为国家重大科技基础设施，由反射面系统、馈源支撑系统、测量与控制系统、接收机终端及观测基地等几大部分构成。
上述专创融合案例中，将微波辐射计的工作原理与我国FAST的巡天辐射测量联系，以工程案例带动基本原理、基础构成的学习与理解。提出专创融合案例任务：如何让FAST的接收机灵敏度提高？(工作频段、接收增益、能量积分等概念应用)。提倡创新性思维，如学生提出将FAST的500米口径天线所在的喀斯特洼坑用“月球陨石坑”替代，以增加接收天线面的异想天开的想法等。
学生通过该案例的学习，除了能够得到专创融合的教学指导外，还能够在爱国情怀与民族自信，责任担当与职业精神上，得到很好的教育。
3. 教学设计
电磁场与微波技术课程专创融合教学设计主要遵循下述原则：将课程设置转向产业需求导向；从学科专业条块分割，转向跨界交叉融合；从偏重知识和技能的传授，转向思维、能力、素质的训练；从传统讲授课堂，转向项目式、混合式、课赛融合式课堂[5]-[8]。
3.1. 教学总体设计
通过毕业生调研了解产业对高技能复合型人才的“知识、能力、素质”需求，把“专创融合”的理念融入课程标准。通过专业培训和资料收集熟悉“创新创业方法论”和“创新创业教学法”，经过多轮次的头脑风暴修订课程标准。在传统的教学设计中，教学内容沿着基础理论——工程设计——系统工程应用展开，教师未能从发现问题——解决问题的角度进行学生的创新思维和创新方法的训练，教学互动过程始终以教师为中心，学生被动参与。为更好地完成电磁场与微波技术课程的专创融合的教学任务，教师授课时，首要从国家和地方需求与学生的需求出发，强调国家利益和个人需求之间的统一。从而在学生的个人发展规划中，树立起国家需求、地方需求、专业需求等，对学生的创新创业需求。在实现学生创新创业需求的学习中，有目的地加强学生创新创业意识与能力的培养。
将上述“电磁场理论”和“微波工程设计”“微波系统应用”三部分教学内容，与表1所示的专创融合资源进行融合，对学生进行不同章节、不同层次的创新创业教育。建立以双创能力考核为主的过程性考核机制，及时根据学习效果反馈进行专创融合教学设计的优化，形成教学典型案例，建立丰富的专创融合教学案例库。
3.2. 教学方法设计
采用线上与线下混合式教学、“理论–实践”一体化教学，“项目化”教学，“问题为中心”的启发式教学等方法，来创新课堂教学。比如，选择合适的章节，融“教、学、做”为一体，以“视频指导+学生线上调研(资源检索)”的方法指导学生了解课程内容知识点相关的技术和产品，在身边的社会应用、当地的企业生产情况等。
课堂教学时，课程采用翻转课堂推进课程的线上教学改革，为了更好的实现线上翻转，把记忆性知识的输入环节借助中国大学MOOC平台(或微信平台等)以视频，PPT、测验的形式推送给同学们。大家学习之后，能够带着问题带来到线下课堂，通过师生面对面的交流，以及课外的教学实践活动，重点对知识内涵的理解和理论的应用进行深入讨论，引导学生串讲部分章节内容，组织答疑解惑，推动不同层次的练习，进行重难点分析，形成专家线上课堂、教师线下解惑、学生课外原理验证与创新开发三位一体的“专创融合”教学模式。
结合工程电磁场工具进行创新实训，发掘教学内容中所蕴含的工程思想与科学方法，在实训中培养制度遵守，环保安全，科学训练，团队协作精神，发现与质疑的态度，探索和创新的思维等。
开展电磁场与微波技术相关的创新创业竞赛，观摩专家讲座，进行专业工程领域的宏观与微观、视野与战略教育；邀请多学科教师参与教学活动；邀请政府人员、企业家、科学家、社区人员等参与教学，拓展专创融合的外延。
3.3. 教学评价设计
针对课程的特点，将课程的教学评价内容分为“基本知识”+“双创能力”+“综合素养”三大模块构成。
“基本知识”部分由学生的课程视频学习情况、线上测验成绩、作业完成情况综合考查，“基本知识”部分用于考查学生对课程基本内容的掌握情况。
“双创能力”由社会调研报告、项目创业实践、参与创新创业比赛情况等方式进行考核、案例分组讨论成绩综合评价，“双创能力”部分用于考查学生应用专业知识参与创新创业的能力。
“综合素养”部分由是否心怀报国理念、保持初心，是否积极参与创新创业活动，是否积极思维与创想，是否主动提出问题及进行问题的攻关等进行综合评价，激发学习热情，增强学生自信。“综合素养”评价模块更多体现过程性评价与终结性评价的融合。
加强实证研究，收集学生学习数据，对专创融合的下述教学效果进行定量评估，并进行数据分析，以得出更具说服力的结论。
(1) 学生的国家忧患、国家安全意识，国际视野，“科技强国”理念与报国热情等优良道德品质，得到培养和提高。
(2) 学生显著增强了发散思维、联想思维、反向思维、批判思维、设计思维、执行思维以及变革思维等的意识与能力。
(3) 学生的创新意识、决策能力、市场洞察力、团队合作精神、风险意识、执行力等有明显提升。
(4) 学生的“价值观，工匠精神，创新精神，领导、团结与合作，爱岗与敬业”企业家精神，得到培养和提高。
4. 总结
本文坚持“立德树人”的育人根本，秉持学校“面向地方、服务基层”的办学定位，从学生个人的综合素质发展出发，进行了电磁场与微波技术课程的专创融合教学设计。本教学设计依据电子与信息类专业的创新创业人才培养目标，进行了专业对应的创新、创业精神，社会责任感和职业道德培养，电子、通信、信息工程及相关领域科学研究、工程设计、系统运行、技术开发、项目管理等工作的能力训练。课程的专创融合教学实践，是新时期高技能复合型人才培养，高校高质量发展的重要内容。
基金项目
本文系江苏省高校教育信息化研究课题(2023JSETKT063)，江苏省成人教育协会重点课题(SCX23013)，常州工学院校级本科教学建设项目(创新创业专项)(ZCKC202431)，常州工学院“课程思政”示范专业建设项目(30120300100-23-yb-sfzy03)研究成果。
NOTES
*第一作者。
#通讯作者。