1. 引言
课程思政的本质是育人,育人的目标在于培养学生积极的人生观、价值观、世界观及综合素养,包括批判性思维、创新思维、应用知识的能力、分析问题的能力、解决问题的能力、评判能力、家国情怀、探索精神、工匠精神等[1]。在教育教学方面,专业课教育和思政教育的融合是培养德才兼备人才的关键,在教学过程中有机融入具有明确思政教育价值的元素,实现“三全育人”,培养更多具有爱国情怀、专业技术过硬、担当民族复兴重任的时代新人。
“通信电子线路”是通信工程专业的一门必修专业基础课。传统的教学活动侧重于知识的传授和能力的培养,缺乏爱国情怀、价值理念以及精神追求的塑造。结合“通信电子线路”课程的特点,本文提出通过文献调研、专家访谈、总结归纳等方法从通信系统发展史、专业知识点、课程实践活动等几个方面对思政元素进行挖掘和梳理。并将其引入课程教学过程中,使学生在掌握电子线路基础知识的同时,具有正确的三观和精神追求,达到育人育才的有机统一。
2. “通信电子线路”课程思政建设的必要性
2.1. 课程简介
“通信电子线路”是通信工程专业的一门必修专业基础课。本课程侧重于介绍无线通信系统中高频信号产生、放大、变换的基本概念和基本原理,非线性电子线路的基本分析方法及通信中的典型应用案例,为今后专业课程的学习打下坚实的基础,具有重要地位。通过学习本课程,学生将对信号发送设备和接收设备的电路组成、基本原理、硬件设计、性能特点有较为全面的了解。掌握通信电子线路的非线性特征和分析方法,培养学生综合运用专业知识的能力、解决现实问题能力、设计创新能力以及团队合作能力。使学生成为掌握通信工程基本理论和关键技术的新时代高素质应用型人才,并不断适应通信系统日新月异的发展。
综上所述,“通信电子线路”是一门理论性与实践性并重的课程,旨在培养学生在无线通信系统领域的基础理论知识和实际应用能力。但是,在传统的教学实践中没有深入贯彻新时代教育理念,学生在学习的过程中也比较迷茫,不清楚自己的使命和担当。因此非常有必要将思政元素无声融入和贯穿到专业课程的讲授中,为我国通信行业的建设和发展源源不断培养合格和可靠的高素质人才。
2.2. 学情分析
“通信电子线路”课程开设于通信工程专业大学三年级秋季学期,3学分,共48学时,包含40理论学时和8实践学时。课程内容侧重于通信系统中高频电子电路的概念理解和理论分析。由于其理论性和专业性非常强,概念比较抽象,理论比较复杂,学习难度高且枯燥,学生在学习过程中缺乏内在学习动力。虽然此阶段学生已经学过“电路”“模拟电路”等课程,但是基础知识不够扎实,对很多电路分析的方法和原理理解不透彻。这对“通信电子线路”课程的讲授带来一定挑战,学生对新知识和新概念的理解需要更长时间。
本专业近几年的学生中男女比例约为7:1,均为零零后,比较个性化、自主化,自我意识强,但合作意识弱。在课程的实验环节中表现出较强的动手能力,但抽象思维能力和创新思维能力有待提升。通过优化课程内容和教学方法,将课程思政元素融入进专业知识中,能够活跃课堂气氛,激发学生的求知欲和学习兴趣,部分哲学思维元素的加入也能加深学生对专业知识的理解。
2.3. 课程分析
“通信电子线路”课程开课于2011年,至今已十多年。课程内容的传授以教师讲解和案例分析为主,实践操作为辅,学生的参与度较低,且缺乏思政教育。为适应时代发展和贯彻国家对高校课程思政教育的要求,教学团队于2021开始对课程进行改革,特别是课程思政元素的挖掘和梳理。笔者发现,“通信电子线路”课程内容中蕴含着丰富的哲学思维,与课程内容相关历史故事、传统文化、生活案例也有很多,但是缺乏系统的挖掘和梳理。任课教师也缺乏课程思政的教学理念和深厚的思政理论素养,不能将课程内容与思政元素相关联,在教学实践中融入思政元素稀少和融入的过程比较生硬。此外,现有的课程评价与考核内容中缺乏课程思政评价办法,难以衡量课程思政元素融入的恰当性和有效性。因此,本课程通过挖掘与梳理课程思政元素将思政教育与通信电子线路专业课教育相结合,并通过明确教学目标、修订教学大纲、优化教学内容、改进教学设计、改革评价体系等路径实现知识传授、能力培养与价值塑造相统一的育人目标,思政改革路径如图1所示[2]。
Figure 1. Reform path of ideological and political education
图1. 课程思政改革路径
3. “通信电子线路”课程思政元素的挖掘与梳理
“通信电子线路”课程思政元素的挖掘需要结合《高等学校课程思政建设指导纲要》的要求和课程自身特点。《纲要》明确指出:“课程思政建设内容要紧紧围绕坚定学生理想信念,以爱党、爱国、爱社会主义、爱人民和爱集体为主线,围绕政治认同、家国情怀、文化素养、道德修养等重点优化课程思政内容供给”[3]。“通信电子线路”课程思政主线是“以发奋图强的民族自信,精益求精的工匠精神,和谐统一的哲学思维,助力中国通信技术”。因此,结合“通信电子线路”的课程体系知识,从爱国情怀与民族自信、使命担当与社会责任、工程伦理与职业道德、辩证思维能力、实践能力、科学与探索精神、创新与奉献精神、工匠精神、团队合作精神等9个维度凝练课程思政案例。
3.1. 结合通信发展史挖掘思政元素
无线通信发展历史中蕴含着丰富的思政元素,这些元素不仅体现了科技进步的力量,还蕴含了人类探索、创新、合作与责任等精神内涵。无线通信技术的发展离不开众多科学家和工程师的辛勤努力和不懈探索。从无线电报的发明,到现代移动通信技术的不断发展与创新,这些科学家和工程师的探索和创新精神是无线通信发展的核心动力。
中国在移动通信领域从“追跑”“并跑”到“领跑”的发展历程,体现了国家在科技创新方面的决心和实力。华为从被美国打压,到发布鸿蒙系统、开售麒麟芯片和5G技术回归,体现了发奋图强的民族自信和攻坚克难的科研精神。这种不断突破、勇于引领的精神,是激励学生投身科技创新事业的重要动力。
回顾无线通信技术的发展历程,对通信发展史中诸多伟大科学家的探索、创新、奉献精神,尤其是国内研究人员的贡献进行系统的梳理和总结。将这些元素融入到通信电子线路的课程教学中,可以激发学生的探索和创新精神,引导学生树立科技报国的理念。
3.2. 结合课程专业知识点挖掘思政元素
“通信电子线路”课程在于培养学生的电路分析、设计和搭建能力,通过研究教学内容,发掘其中所蕴含的哲学思维。例如小信号调谐放大器处于谐振状态时,信号的电压增益最高,在失谐状态时,增益非常低,这体现了和谐统一的哲学思维。战国时期的庄子也提出“日出而作,日落而息”的思想,将人的作息习惯与自然规律统一起来。这些哲学思想既帮助学生加深对专业知识的理解,又能引导学生养成良好的作息习惯。
从电路的设计和改进过程中提炼追求卓越的精神。例如,电容三点式振荡器在工作时,由于不稳定电容的影响,输出信号的稳定性比较差。研究人员在电感支路串联一个小电容,改进成克拉泼振荡器,回路总电容主要取决于新加的小电容,减小了不稳定电容的影响。但克拉泼电路适宜做单一频率振荡器,在克拉波电路基础上并联可变电容,改变可变电容的大小可以调节振荡器的输出频率,设计出频率稳定度和调谐性较好的西勒振荡器。这一优化过程体现了研究人员精益求精的工匠精神。
通过重点深入研究电路的逻辑,让学生理解和掌握电路的设计准则和工作原理,而不是生搬硬套,培养学生的思辨能力。例如功率放大器,先从放大器的直流通路和交流通路讲起,让学生掌握放大器的基本组成电路和工作原理;然后从LC谐振回路阐述电路选频、调谐的基本思想;最后,给出功率管的工作状态分析和性能分析,用矛盾的角度,让学生明白在输出功率和效率之间二者不可兼得,要把握好主要矛盾和次要矛盾之间的关系。
此外,通过讲授信号的发送与接收、调制与解调等传递规则意识,社会的发展和日常的交流合作都需要遵守规则,无规矩不成方圆,让学生们理解遵守法律法规和社会准则的重要性。以此类推,每个章节的内容都可以找到对应的思政元素,具体见表1 [4]-[7]。
3.3. 结合电路设计与搭建挖掘思政元素
实验室实践是本课程中的重要环节,学生要完成4个与知识目标、能力目标、育人目标密切相关的
Table 1. “Communication Electronic Circuit” course ideological and political elements
表1. “通信电子线路”课程思政元素
序号 |
课程内容 |
思政元素 |
思政维度 |
1 |
无线通信系统 |
通信系统发展史,科学家故事,我国通信技术追赶和超越国外的过程,华为被制裁事件,通信技术在社会发展中的作用,最新的科研成果 |
爱国情怀、民族自信、科学精神、社会责任 |
2 |
无线信号的发送和接收 |
分析和解决问题,变换的思想 |
辩证思维、创新精神 |
3 |
LC谐振回路 |
能量在电感和电容之间不断转换,体现了对立统一的辩证关系;电路的选频特性,谐振时电压增益最大,体现了排除干扰,和谐统一的思想 |
系统思维、辩证关系、选择能力、防干扰能力、和谐统一的思想 |
4 |
阻抗匹配 |
阻抗匹配时功率增益最大 |
综合分析、精益求精 |
5 |
部分接入与接入系数 |
接入时,既要考虑局部的性能和效果,又要确保其与整个电路的协调一致;接入后,往往需要进行调试和优化工作,以达到最佳的性能和效果 |
局部与全局的辩证关系、精益求精的工匠精神 |
6 |
晶体管高频等效电路 |
等效电路参数的精确性对于电路性能的影响至关重要;在分析复杂电路时需要具备批判性思维的能力 |
严谨的科学态度、复杂问题简单化 |
7 |
单级调谐放大器 |
放大器稳定性与增益的平衡和取舍,折射了哲学中主要矛盾的思想 |
矛盾思想 |
8 |
多级调谐放大器 |
随着级数的增加,总增益在增加,带宽在减小,增益和带宽不能同时增加;在有的电路中需要窄带滤波器,可以改善选择性 |
矛盾思想、事务的两面性 |
9 |
丙类功率放大器 |
输出功率和效率之间二者不可兼得,要调整好放大器的工作状态,得到合适的输出功率和效率 |
主要矛盾和次要矛盾 |
10 |
反馈型振荡器原理分析 |
通过引入正反馈来增强信号的振荡幅度,并通过稳幅电路来保持信号的稳定输出 |
反馈与调节机制、 辩证法的因果关系 |
11 |
振荡器的稳定条件 |
振荡器能正常工作除了起振条件和平衡条件,还需要振幅和相位稳定条件,抗御外界干扰 |
自我调节、适应环境、坚韧不拔、自强不息 |
12 |
LC振荡器 |
电容三点式振荡器的改进和优化过程,频率稳定度和调谐性越来越好 |
科学思维、精益求精 |
13 |
振幅调制与解调 |
振幅调制能够根据调制信号的变化实时调整载波的振幅,展现出高度的适应性和灵活性;振幅调制与解调系统需要遵循一定的规则和秩序,以确保信息的有效传输 |
适应性与灵活性、规则与秩序 |
14 |
包络检波 |
通过提取调制信号的包络来恢复原始信息,反映信息可以通过不同形式进行编码和传输,而最终目的是准确还原发送信息 |
透过现象看本质 |
15 |
角度调制与解调 |
联系的观点,调频与调相的联系;辩证看待斜率鉴频和相位鉴频 |
唯物辩证思维 |
16 |
通信电子线路实验 |
分组完成实验任务,探索实验结果,理论联系实际,撰写实验报告 |
安全意识、团队协作、探索精神、理实结合 |
实验,共8个学时。在实验前、实验中和实验后的三个阶段都可以挖掘出思政元素。学生首先进行预习和电路设计,然后通过实验、观察、记录等手段,获得相关数据,最后通过分析实验结果得出结论和撰写实验报告。从而帮助学生将理论与实践进行结合,更好地领悟和运用所学知识,培养学生的实践操作能力、分析问题能力以及探索精神。
本课程的实验内容较多,而实验学时有限,个人难以在有限的时间内完成所有的实验。在实践活动中,先把学生分成小组,由组长带着组员一起完成相关的实验,这个过程可以培养学生的领导能力、协作分工能力以及团队合作精神。现代无线通信系统技术复杂、模块众多,研发和部署往往需要多个部门和团队协作完成。团队合作精神对于未来职业发展和社会生活都具有重要意义。
4. “通信电子线路”课程思政的建设方法
4.1. 开展案例分析与讨论教学
案例教学是通过对典型案例的分析和讨论,提高学生分析问题和解决问题的能力[8]。通过含有思政元素的案例进行教学,不仅让学生掌握相关知识点,还能引导学生理解知识点中蕴含的思政元素。例如,在讲授通信电子线路发展历史时,引入科学家故事、关键技术的研发过程、我国在通信技术领域取得的最新成就等无声植入价值观引领和思政教育。在讲解谐振回路时,可以讲解军队过桥、声音引发雪崩、天线的波长共振、微波炉加热、核磁共振成像等与谐振紧密相关且具有哲学意义的案例,不仅可以激发学生的学习兴趣,还可以让学生理解共振现象在生活中和自然界随处可见。通过电路谐振时电压增益最大,还可以引导学生养成良好的作息习惯,与日出日落等自然规律谐振,达到最佳的精神状态。在讲授振荡器从考毕兹振荡器到西勒振荡器的优化过程,体现了研究人员的探索创新精神和精益求精的工匠精神。在讲授晶体管高频等效电路时,告诫学生在分析复杂电路时需要具备批判性思维和严谨的科学态度。
除了正面案例,还可以讲授负面案例对学生进行思政教育。例如,讲授典型的工程事故案例,告诫学生做一名以人民为中心,具有家国情怀,坚守职业道德的合格工程师。在探讨无线通信技术的优缺点时,引导学生用辩证的眼光看待问题,即看到技术发展带来的便利,又能看到信息安全、电磁辐射等问题。这有助于培养学生的辩证思维能力,让他们学会全面、客观地看待问题,同时也培养学生的职业素养和社会责任等。
此外,还可以通过案例分析与讨论的方式探讨通信相关的社会热点问题对学生进行思想教育。例如“华为被美国制裁事件”“2018年美国制裁中兴事件”等。使学生认识到我国在科技发展中的不足之处,激励学生为加快“中国芯片”的发展步伐而奋发努力向上,激发学生科技报国的决心和攻坚克难的奋斗精神。华为在逆境中取得的成就,包括自主研发的鸿蒙系统、“华为标准”成为5G通信设备中行业标准等,也激励着学生奋发图强。
4.2. 建立线上线下混合式教学
信息技术的发展给传统的教学活动带来了新的途径和学习空间,笔者通过超星学习平台将课程资料,包括教案、含有思政元素的视频、测试、题库、问卷等整合在一起,并组织学生对线上教学任务进行阅读和观看。引导学生对相关的热点问题进行讨论和评论,不仅可以节省老师备课时间,而且能够提高教学效果,帮助学生随时掌握知识点,有效利用课前课后的零散时间。
在授课过程中,通过超星学习平台播放动画和视频,例如LC并联谐振回路的工作过程、幅频特性曲线的变化,信号调制与解调过程的变化等,通过动画和视频的播放,加深对电路工作原理的理解,然后在讲解过程中分析其中蕴含的哲学思维,例如LC谐振回路、部分接入与接入系数、调谐放大器、功率放大器的输出功率和效率、调制与解调等,在讲授这些知识点的同时,通过对电路的工作原理进行深入分析引导学生思考知识点中的哲学元素,同时这些哲学思维也能加深学生对知识点的理解和掌握。在表1中梳理了课程内容对应的思政映射点,对于这些蕴含哲学思维的专业知识点,都可以这样来开展。
4.3. 实施小组讨论教学
通过实验的分组、实验的验证以及实验结果的分析讨论等方式开展思政教育。在学生自己动手搭建通信电子线路的过程中,认识每个元件及模块的作用,进而不断改进和完善电路构成,完成其相应功能,提高学生动手和实践能力,激发学生锐意进取的科学精神,培养学生的“工匠精神”和“创新精神”。最后要对实验结果进行整理归纳和分析,得出实验结论,培养学生总结归纳以及分析问题的能力。
实验过程中,会出现各种各样的问题,培养学生发现问题、分析问题以及解决问题的能力。在合作完成实验的过程中,也能体会到团队协作的重要性。同时通过失败的教训、警示性的问题等,反思分析,提高学生抵抗挫折的能力,辨识能力和责任意识。通过这种实践教学与思政教育结合的方式在实践过程中无声融入思政教育。
5. 课程评价与考核
在教学改革前,“通信电子线路”期末考核由平时成绩(40%)和期末考试成绩(60%)两部分组成,此评价方法仅考虑专业知识的掌握情况,无法体现课程思政的育人效果。通过对课程考核评定方式进行优化,注重考察学生的思政表现,采用多元化的考核方式,添加了课程思政的考核内容。学生总成绩组成包括平时成绩(10%)、作业成绩(10%)、测试成绩(10%)、实验成绩(10%)和期末考试成绩(60%)。平时成绩包括线上的预习和复习以及线下的课堂表现,基准分为80分,线上未预习扣5分,旷课1次扣10分,迟到1次扣5分,课堂提问与互动1次加5分。在每章的课后作业中布置相关思政案例的思考、感想和讨论,根据学生思考的深度、广度以及思维发散度评分。在随堂测试环节通过选择题和判断题,考查专业知识里面蕴含的哲学思维。在实验环节,要求实验报告中增加心得体会,实验过程存在的问题及解决方法。在期末考试中增加主观题的比例,包括时事热点的讨论,案例中蕴含的通信电子线路知识以及通信技术实际应用过程存在的问题及解决方法。同时,引入学生自评和学生互评等环节,以更全面地了解学生的学习情况和综合素质。2021年秋季学期期末考试平均成绩为75.9分,2022年秋季学期期末考试成绩为81.5,提升了7%。实践表明,思政元素的加入和课程评价体系的改革有力的提升了教学效果。
“通信电子线路”课程思政在建设过程中,还需设计可持续改进机制,根据课程思政的目标达成度分析和思政教育效果评价,不断改进和完善建设方法。其中,目标达成度分析应包括专业课绩点、学生评价、用人单位评价等指标,思政教育效果评价应包括激发学习兴趣、活跃课堂气氛、加深知识理解等指标。此外,通过问卷调查、课程评价等方式检验学生们在课程结束后除了专业知识之外还有什么收获。通过观察学生在课堂讨论、实验操作、项目设计等环节中的表现,评估学生的爱国情怀、科学精神、创新精神和职业道德等方面的素养。通过互动、反馈、观察、分析等方法反思思政教育方法的恰当性和思政元素融入的有效性,不断提高思政课的针对性和吸引力,不断开创新时代思政教育新局面。
6. 结语
通过对“通信电子线路”课程中思政元素的挖掘和梳理,能够在今后的课程教学过程中结合通信发展史、课程专业知识点、电路设计与实验开展思政教育,将爱国主义教育、民族自信、使命担当、职业道德、团队协作、辩证思维、创新精神、工匠精神等深入整个教学环节,让专业课程和思政课程同行互补,实现协同育人,为培养具有家国情怀、使命担当及正确价值观的高素质通信工程技术高级应用型人才奠定基础。本文梳理的思政元素、课程思政的建设经验以及课程考核方法对于其他通信电子线路专业课程的思政教学改革具有一定参考价值。
基金项目
2023年度上海高校青年教师培养资助计划“通信电子线路课程中思政元素的挖掘与梳理”(ZZ202315007)。
NOTES
*通讯作者。