校级课程思政优秀案例——聆听来自宇宙的声音——FAST

主讲教师：霍飞飞  课程名称：电磁场与微波技术

                      课程性质：专业基础课  适用专业：电子信息工程

一、课程简介

电磁场与微波技术是为工科无线电、电子信息工程和通信工程类等专业本科生开设的一门重要技术基础课，是在学习了电路基础等课程的基础上，深入学习电子信息领域的重要科目。课程横跨电磁场理论、微波射频电路、高等数学、数学物理方程、复变函数与积分变换等专业基础课程，具有学科交叉性强、数学公式推导复杂、基本概念抽象等特点。

电磁场与微波技术课程所学基础理论内容与工程应用密切相关，覆盖通信、导航、雷达、遥感、测控、电子对抗等重要领域。学习掌握这门课程，有利于学生在专业研究方向上的发展，加深理解电磁的本质和整个电磁理论体系，具备解释并应用电磁微波现象和解决常见微波问题的能力。

二、思政元素挖掘与思政素材选取

（1）思政元素挖掘

电磁场与电磁波是能量与信息的载体，其理论与技术在现代科学技术的很多领域里得到了广泛的应用。因此，在本课程的学习中，可以通过介绍微波雷达、微波通信、微波遥感等微波技术及其应用，引导学生认识到高新科技（微波技术）在国家重要领域的应用，使学生对本课程涉及的专业知识和技能在国家发展中的重要作用有所了解感悟，从而增强学生探索未知、追求真理、勇攀科学高峰的责任感和使命感，激发学生科技报国的家国情怀和使命担当。

（2）思政素材选取

在讲授电磁辐射这一节时可以引入中国天眼FAST——500米口径射电望远镜，一个国家的骄傲，它有着超高的灵敏度和巡天速度，数百次发现脉冲星信号，极大拓展了人类观察宇宙视野的极限。

三、课程思政案例设计与实施

1.案例教学目标

（1）知识目标

本案例用于第八章第五小节《天线的基本参数》的教学。本章的教学目标包括以下三点，其中第五小节的教学目标主要围绕第1点展开。

① 掌握天线的基本参数。

② 了解对称天线的基本特性。

③ 了解天线阵的基本特性。

（2）能力目标

① 应用数学、自然科学和工程科学的基本原理，识别问题、抽象问题、分析问题，实施电磁辐射数据分析。

② 基于工程相关背景知识，能够理解和分析“中国天眼FAST”在推动中国天文学前进方面所做的杰出贡献，在科技创新中的引领作用。

（3）价值引领目标

① 能够理解和评价“中国天眼FAST”对社会可持续发展、经济效益等方面的影响。

② 培养学生精益求精的品质、协作共进的团队精神、追求卓越的创新精神。

2.教学组织与实施

（1）提出问题：我们如何探索地外文明？引起学生们的兴趣，引导学生们讨论此问题。（5分钟）

（2）结合视频介绍FAST（中国天眼）在搜寻地外智慧生命方面具有重要作用，从中体会我国近年来的科技发展情况，进一步增强爱国主义热情和民族自豪感。（15分钟）

图1 500米口径球面射电望远镜——中国天眼FAST

（3）提出问题：为什么需要建设500米口径的射电望远镜？引导学生讨论宇宙微波波长与天线尺寸直接的关系，引导学生理解反射面天线接收和发射电磁波的特点。（15分钟）

（4）引导学生讨论在建设FAST时可能会遇到的困难。（5分钟）

（5）介绍FAST的发起者和奠基人南仁东先生。培养学生对科研的探索精神和工匠精神。（5分钟）

图2 南仁东先生在FAST施工现场

（6）课后讨论、分享以及进一步挖掘电磁场与微波技术在宇宙探索中的应用。

图3 学生分享微波技术在移动通信中的应用

3.教学效果分析及教学反思

从学生的课上表现看，本案例的教学效果较好。学生能够跟随教师的引导进行思考、讨论。例如学生通过对天线尺寸的讨论能够联系到前期课程所学的知识，更深入理解无线通信中微波的作用。学生在课后讨论和搜集资料中主动了解了平方公里阵列（SKA）射电望远镜的相关内容，认识到我国在这一项国际大科学工程中所扮演的重要角色，进一步增加学生们的民族自豪感以及荣誉感。

从本案例的设计中，教师发现只有部分学生积极参与讨论，少部分学生思绪游离在课堂之外，参与度不高。为了让所有学生都能够参与到案例教学当中，可以提前布置多个案例，由学生分组认领一个比较感兴趣的题目进行调研分析，组内分工完成资料搜集、PPT制作以及课堂演示，就所选的题目向其他同学进行“科普”。培养学生主动查询资料的能力、当众表达的能力，以及与之相关的思维逻辑性和完备性。

4.教学创新

在本案例教学中，实现了学生自主将“知识点”扩充到“知识面”的教学过程。“知识点”是指教师通过一个具体案例展示天线技术在天文领域的应用，引导学生在课后自主调研电磁场与微波在通信、航天、电子对抗等方面的应用，然后下一节课由学生对调研内容进行分享，完成“知识点”到“知识面”的拓展。

5.课程思政的理念与内涵

课程思政元素需要贴合授课内容，教师在教学过程中要有意、有机、有效地对学生进行思想政治教育，并与专业发展教育相结合。充分发挥课程的德育功能，运用德育的学科思维，提炼专业课程中蕴含的文化基因和价值范式，在“润物细无声”的知识学习中融入理想信念层面的精神指引，唤醒、激活和促使学生形成自己的思想，建立起正确的世界观、人生观和价值观，进一步发展出做人做事的风格素养和德行。

6.专业知识与思政元素的有机融合

通过“中国天眼FAST”案例展现射电望远镜建立的地理环境和电磁环境要求，抛物面天线尺寸与宇宙微波波长之间的关系，让学生理解这一科学工程的技术难度与技术创新，例如怎么让这个巨大的抛物面运动起来，是FAST建造的一大难题。针对这一难题，引导学生思考解决问题的方法，从而引出下一小节《天线阵》的内容。通过讲解案例中用到的专业知识，培养学生应用相关工程知识发现问题、分析问题和解决问题的能力。学生在解决问题的同时也内化了社会主义核心价值观 ．教师通过这种隐性教育的方式，潜移默化地引导学生积极的价值追求，引领学生具有家国情怀、提升人文道德素养。