楊蘭蘭 屠 彥 仲雪飛

(東南大學 電子科學與工程學院， 南京 210096)

“計算電子物理學”是一門將電子物理的基礎知識和數(shù)值計算相結合的課程，使學生在學習有關電子物理知識的基礎上，進一步掌握計算電子物理的基本原理和方法，了解計算機輔助設計在電子物理學中的應用，培養(yǎng)學生在計算機輔助設計方面的能力，為今后的科研打下必要的基礎[1]。

課程思政的本質是立德樹人，而依托專業(yè)課程，可以將思想政治教育的價值理念和精神追求融入到專業(yè)知識的學習上去，潛移默化地對學生的思想意識、行為舉止產(chǎn)生影響，避免傳統(tǒng)的思政課程的說教[2]。目前學校開展的思想政治理論課學習主要集中在第一第二學年，進入大四之后，學生的思維更為活躍，更易受社會上的言論影響，讓專業(yè)課充滿人文和社會關懷，體現(xiàn)一定的思想政治教育的延續(xù)和映射，為學生繼續(xù)深造或邁向社會打下堅實穩(wěn)固的思想根基[3]。

與其它專業(yè)課程相比，“計算電子物理學”的特點表現(xiàn)在將電子物理的基礎理論和數(shù)值計算、計算機編程能力結合起來，培養(yǎng)學生計算機輔助設計的能力。而2020年6月6日，哈工大、哈工程兩校師生被禁用Matlab，充分說明了在計算機輔助軟件上我國被牢牢遏制住了咽喉。而計算機輔助軟件的設計既需要開發(fā)者具有編程能力，又需要他們在各個專業(yè)領域深厚的專業(yè)背景。工業(yè)系統(tǒng)復雜到一定程度，就需要以計算機輔助的工業(yè)軟件來替代人腦計算。而“計算電子物理學”這門課程實際上就是在培養(yǎng)具備深厚電子專業(yè)知識背景的計算機輔助設計人才，該門課程的建設與目前的國際大環(huán)境密切相關，開展相關的思政教學具有重要意義。

針對“計算電子物理學”的課程特點和時代背景，該課程思政教學的設計理念是結合案例研討和思政小元素，充分打通課前、課中和課后的教學環(huán)節(jié)，緊扣時代脈搏和傳統(tǒng)中華文化的傳承，將思政因素潤物細無聲地融入到專業(yè)課教學中去。

1 “計算電子物理學”思政教學關鍵點

1.1 思政與專業(yè)絲絲入扣

數(shù)值計算是開展科學研究的一個重要手段，各個學科都離不開數(shù)值計算?！坝嬎汶娮游锢韺W”課程使學生在學習有關電磁場的基本特性以及帶電粒子在場中的運動情況和相關電子器件的工作原理等電子物理知識的基礎上，進一步掌握計算電子物理的基本原理和方法，了解計算機輔助設計在電子物理學中的應用，培養(yǎng)學生在計算機輔助設計方面的能力，為今后的科研打下必要的理論基礎，同時引導學生加強專業(yè)知識的學習，為國家的科技發(fā)展貢獻自己的力量。

課程將結合案例研討，打通課前課中課后環(huán)節(jié)，課程思政內(nèi)容和專業(yè)內(nèi)容充分交融，做到潤物細無聲，將思政因素合理融入教學內(nèi)容。圖1所示為思政融入專業(yè)教學的技術路線圖，在教學實踐工作之前，先要進行思政環(huán)節(jié)資料的搜集，形成思政案例庫和思政小元素，前者需要學生進行研討和教學，后者僅需要課堂上對應相應教學內(nèi)容插入即可。利用課前調研，課堂研討和課后思考評價反饋打通教學環(huán)節(jié)，做到專業(yè)與思政絲絲入扣，時代發(fā)展與傳統(tǒng)傳承水乳交融，實現(xiàn)將思政因素潤物細無聲地融入到專業(yè)教學中去。典型案例如下：

圖1 思政融入專業(yè)教學技術路線圖

(1)“計算電子物理學”和計算數(shù)學密切相關，如圖2所示，在第一堂課緒論引入勵志數(shù)學公式談學習，告訴學生勤學如初起之苗，不見其增，日有所長；輟學如磨刀之石，不見其損，日有所虧。學習上是一步一個腳印，積少成多，聚沙成塔，激勵學生在求學的道路上不斷努力向前，不懈怠。

圖2 思政小元素示例-數(shù)學小公式

(2)在第二章電子物理基礎中，在介紹完靜電磁場的基本方程與電子在場中的運動特性之后，介紹電子透鏡的基礎知識，有了這些基礎之后，引導學生調研更進一步的電子物理器件-電子顯微鏡。讓學生從電子顯微鏡的分類、技術特點、發(fā)展趨勢、國內(nèi)外發(fā)展對比等方面分析電子顯微鏡，進行總結和深入思考，如圖3所示。在這個過程中，學生應該可以自然體會到國內(nèi)外高精尖精密儀器的差距，而作為當代大學生又需要有怎么樣的使命與擔當。

圖3 思政案例示例-電子顯微鏡

勵志數(shù)學小公式屬于思政小元素范疇，在第一堂緒論課上，可以以略帶輕松的氣氛再配以網(wǎng)上的段子詼諧地激勵學生努力學習，但點到即止，不展開不說教。而電子顯微鏡則屬于案例研討范疇，需要學生在了解電子透鏡的基礎知識之后，更深一步地了解前沿技術，在此意識到國內(nèi)外高精尖儀器的差距，并自己思考總結。這個案例研討既是課堂知識的延伸與拓展，又引導學生跟蹤前沿技術領域發(fā)展，需要課前、課堂和課后一起使力，達到對學生專業(yè)技能的錘煉、小組協(xié)調分工的訓練以及潤物細無聲的思政教育的目的。

1.2 緊扣時代發(fā)展脈搏

“計算電子物理學”是一門傳統(tǒng)學科，如何將傳統(tǒng)學科講出新意，不光在專業(yè)上要跟進，在思政課堂上也要緊扣時代脈搏。

講到數(shù)值計算的時候，可以從2018年的中興芯片事件談到計算機輔助設計(Computer Aided Design, CAD)軟件，這是我國工業(yè)和科技發(fā)展除芯片和光刻機外的另一大軟肋。如果電子設計軟件被停用，那上百億的芯片都不過是硅土，這才是中國制造業(yè)最大的短板。這里從Cadence公司對中興放冷箭，卻受到美國政府2400萬美元的資助，這樣一則故事出發(fā)，引入計算機輔助設計軟件的發(fā)展困境與機遇的探討如圖4所示。在講到計算機輔助設計的時候，以這個小故事引入，再輔以專業(yè)領域其它常用軟件的情況介紹，讓學生發(fā)表自己的感言，讓學生意識到發(fā)展國產(chǎn)自主可控CAD軟件的勢在必行且需要新一代青年學生的探索和努力[4-5]。

圖4 思政案例示例-CAD軟件的發(fā)展困境與機遇

講到軌跡計算的時候，可以從電子的軌跡談到社會發(fā)展的軌跡，電子運動有跡可循，社會發(fā)展亦一樣。在“平語”近人小環(huán)節(jié)中，將社會發(fā)展對青少年的期待和社會大環(huán)境密切聯(lián)系起來，引導青年學生關心政治，冷靜、客觀、睿智地看待各種社會現(xiàn)象和問題，不要做鍵盤俠，而是有全局觀、大局觀，并且學會從歷史發(fā)展的角度辯證地看待問題。

1.3 優(yōu)秀傳承不可忘

時代在發(fā)展，但屬于中華兒女的優(yōu)秀傳承不可忘。講到有限元的時候，就不得不提到馮康院士。馮康院士可以說是中國有限元之父，是我國著名的數(shù)學家，計算數(shù)學研究的奠基人和開拓者。馮康院士的身上有著老一代科學家對科學研究鍥而不舍的上下求索，“春蠶到死絲方盡”的獻身精神。讓學生去了解馮康院士的一生，讓他們?nèi)チ私饽莻€雖然沒有被家喻戶曉，卻實實在在是一個和華羅庚、陳省身一樣偉大的數(shù)學家[6]。讓學生們從老一輩科學家的身上體會學習在科學研究上，把握事物的本質，辯證分析問題，發(fā)現(xiàn)和抓住在理論上和應用上都有廣闊發(fā)展前景的課題，提出獨到的思想見解，并應用過硬的基本功去解決具體困難，成功地開創(chuàng)新方向、新道路，開辟具有重要實際意義的新領域的事跡。

1.4 掌好課程思政的“度”

課程思政不是思政課程，絕不能脫離專業(yè)談思政，學生看到的課堂應該是教師恰好講到這個專業(yè)知識點，從這里引申了出去，但很快又回到了專業(yè)課程的學習。而引申出去的就是課程思政的內(nèi)容，但這里忌說教，最好只是擺事實，道理教師自己清楚，但最好讓學生自己領悟，只有自己領悟的道理，才記得請記得牢。所以課程思政一定要牢牢把握好思政的“度”，不能因為“課程思政”而去專業(yè)化、去知識化，不要引起學生的排斥心理，否則會事倍功半。

同時，一門課的思政點不要太多，不能喧賓奪主，也不需要每一節(jié)課都必須進行思政教育，根據(jù)專業(yè)特點，根據(jù)授課內(nèi)容，在恰當?shù)臅r機引入思政內(nèi)容，然后又自然地切換到專業(yè)課教學中，把握好課程思政的“度”，才能更好地達到教育的目的。

2 教學成效及反饋

圖5和圖6給出了學生思政研討的PPT節(jié)選和案例研討情形。從PPT的準備和案例研討情形來看，學生對課程思政點感興趣，課堂研討有自己的想法，比如在電子顯微鏡的研討中，學生會關注新的研究點比如冷凍電子顯微技術，懂得在課堂基本知識點的基礎上去擴展思考。

圖5 學生研討PPT節(jié)選

圖6 學生思政案例研討情形

圖7所示為2018-2020學年學生的成績分布圖，2019和2020年為課程思政改革試行學年。從圖中可以看出學生成績?yōu)閮?yōu)的比例由2018年的36%增加到2020年的57%，中和及格的比例也在下降，這說明學生對課程學習的興趣增加，學習效果提升。同時通過對學生的調研反饋來看，學生對計算機輔助設計軟件的困境和機遇、從電子軌跡到社會發(fā)展軌跡等緊扣時代發(fā)展脈搏的議題表現(xiàn)出了濃厚的參與興趣。而對于中國有限元之父——馮康院士，他們表示以前都不曾聽說過他的名字，沒有想到他是這么偉大的一個科學家，社會媒體應該多宣傳這樣的科學家榜樣。

圖7 2018-2020學年學生成績分布圖

3 結語

“計算電子物理學”課程思政改革結合案例研討和思政小元素，打通課前、課中和課后環(huán)節(jié)，做到既緊扣時代脈搏又傳承優(yōu)秀傳統(tǒng)文化，使固有的課程體系煥發(fā)出新的生機，使學生在專業(yè)知識學習的同時，自然而然地接受以愛國主義為核心的民族精神和以改革創(chuàng)新為核心的時代精神的教育，有利于培養(yǎng)具有家國情懷的電子科學與技術專業(yè)領軍人才。