吴櫂耀
根据“电路与电子技术” 课程具有理论知识点多、理解较困难的特点,从理论知识的内涵意义及其理论创新的现实意义出发,深度挖掘理论背后的故事,包括:理论的研究背景、发明人、具体内容、理论应用、影响等,将理论内涵、专业知识与马克思主义立场观点方法结合起来,形成专业课中的思政元素。
下面结合3个典型的应用案例来详细阐述思政元素的挖掘及教学实施过程,从理论的内涵意义、思政元素挖掘、教学实施等方面开展设计和实施。在传授理论知识的同时,培养学生具有团队合作精神,养成热爱科学、追求真理、勇于奋斗的坚毅品格,树立正确的人生观、价值观、世界观。
【案例1:电路基本概念】
1.挖掘理论背后的故事
(1)电路发展史:电路最初起源于物理学的电磁学分支,进入20世纪40年代后,电路理论逐步发展成为一门包含有电路分析和电路综合的独立学科;2篇论文的发表对电路理论的建立至关重要:1827年欧姆在论文《伽伐尼电路的数学研究》中总结出了电流强度与电源电动势和导线电阻的关系,也就是后来的欧姆定律、1847年,基尔霍夫在论文《关于研究电流线性分布所得到的方程的解》中提出KCL和KVL;如今的电路已成为了整个电气科学技术中不可缺少的理论基础,对新理论和技术发展起支撑作用。
(2)理论背后的故事:欧姆定律发表后,欧姆的这一观点不但没有得到同行的认可,反而受到同时代科学家的嘲笑和非难,经过10多年的努力,欧姆定律才被认可,并于1845年巴伐利亚科学院终于授予欧姆院士称号。
2.教学实施
采用讲授理论背景、理论故事、理论的现实意义等方式开展理论教学;在课堂上采用学生互动的方式,让学生总结他们通过电路发展史和欧姆的故事获得的启示。
3.折射出来的育人观
(1)通过历史的发展脉络来认识和了解电路这门学科,建立系统论思想。
(2)通过欧姆的故事引导学生认识理论创新的来之不易,需要我们具有坚毅的品格、自信、遇困难不退缩的精神。
【案例2:PN结】
1.理论的内涵意义
(1)理论:在一块纯净的半导体上,通过参杂形成P区和N区,如图1所示。
(2)内涵意义:在自然条件下,多数载流子会由于浓度差做扩散运动,形成自建场,由于这个电场的出现又会使少数载流子做漂移运动(抑制扩散运动的加剧),最终使得扩散运动和漂移运动达到动态平衡;外加电场打破内部平衡时,使导体将呈现出不同的性能-单向导电性;PN结正偏时,电阻很低,认为导通,PN结反偏时,电阻很高,认为截止。
图: PN节讲解示意图
2.教学实施
采用理论讲授、课堂互动、案例分析等方式开展。
3.映射出来的哲学观
(1)通过“PN节中的扩散运动和漂移运动相互制约”的特性,激发学生思考唯物辩证法中矛盾的对立统一规律,认识到自然界中很多事情都是相互制约、动态发展的,最终达到动态平衡,我们应该正确地利用和认识这种平衡。
(2)通过“PN结在无外电场作用时呈电中性,外加电场时呈单向导通性”的特性,让我们意识到“通过改变外部条件,打破事物内部的平衡态,从而呈现出不一样的特性”,培养学生建立正确的人生观,清楚认识到个人发展与社会发展进步的关系。
【案例3:电路实验】
1.实践教学活动
(1)实验内容:叠加定理、戴维南定理、基尔霍夫定理等。
(2)实验过程:对实验电路进行理论计算,求得理论值;通过实验测量得到测试值,将实测值与理论中进行对比分析;用所学知识解释实验现象或解决实验中遇到的问题。
2.教学实施
采用课堂实验、团队合作、课堂互动等方式开展。
3.折射出来的育人观
(1)理论联系实际,用理论来指导实践,用实验的手段来验证理论的正确性,从而培育学生求知探索、实事求是、分析验证的科学素养。
(2)在动手实践的过程中丰富理论认知,通过理论来解决实验中需要的问题,解释实验中的现象,提升学生分析问题,解决问题的能力。
(3)通过团队合作的方式开展实验,提升学生的团队合作能力和表达沟通能力。