STU课程思政案例37 | 叶玮琳：电工电子技术II
一、课程简介
本课程是面向工科学生的专业基础课，该课程具有知识点多、实践性强、应用范围广等特点。在本课程中开展思政教育，在于以专业知识为基础，以实际工程案例为引导，以科技前沿为扩展，旨在强化学生工程设计概念，培养学生的大国工匠精神，激发学生科技报国的家国情怀。
为契合新工科的培养概念，该课程授课方式不以作业为主，而以解决实际电路问题为主，为培养学生自主思考及探索能力，课程不以传统“原理-公式-推导”讲授方法，而是引导学生自行通过实验仿真获取数据，从数据中总结原理或公式。为培养学生工程思维和工匠精神，课程每个知识点均与课题组自主研制的“LED prober产线”相结合，并将其扩展到科技前沿的应用与展望，扩展学生全球视野，激发学生的科学精神与文化自信。
二、课程内容
章节 | 18.1整流电路 | |
知识点 | 思政要点 | 案例名称 |
电源电路 | 大国工匠 | 案例1：长征五号B运载火箭 案例2：中国可再生能源案例 案例3：一天两登《自然》杂志，曹原王者归来。 |
生态文明 | ||
科学强国 |
三、教学组织过程
（一）第1学时（45分钟）
1.课前10分钟：学生汇报上节课知识在“LED prober产线”中的应用，并加以点评。融入思政元素：工程思维。
2.课程导入5分钟：给出“长征五号B运载火箭，新一代载人飞船实验船能源管理系统是目前国内唯一的“双保险”电源系统”的实例，吸引学生注意力。强调长征五号B运载火箭升空的重要性，激发学生科技报国的家国情怀和使命担当。提出问题“电源重要性”引出本节课学习内容——整流电路，激发学生的求知欲，使学生对本次学习产生兴趣。融入思政元素：家国情怀。
3.已学知识回顾5分钟，温故知新，从已学知识引出本节课新内容。
4.知识点1半波整流电路15分钟，给出电路结构，引导学生分析单一二极管的正向导通反向截至特性对输入信号的影响，并绘制出输出波形及二极管两端波形。根据附录B二极管型号及特性，让学生讨论二极管选择的依据。总结该电路特点。
5.知识点1应用讨论10分钟，通过学生小组内讨论，小组间PK，分析当二极管出现故障情况时，对半波整流电路输出波形的影响。融入思政元素：工程逻辑思维。
（二）第2学时（45分钟）
1.知识点2单相桥式整流电路15分钟，给出电路结构，引导学生分析当输入信号为正半轴时，电流会经过哪几个二极管，负半轴时会经过哪几个二极管，并绘制出输出波形及二极管两端波形。总结该电路特点。
2.知识点2应用讨论10分钟，通过学生小组内讨论，小组间PK，分析当单相桥式整流电路二极管出现故障情况时，对输出波形的影响。融入思政元素：科学精神。
3.整体应用讨论10分钟，拆解手机充电器照片，让学生找出单向整流桥在电路板上的位置，并分析应用中的重要性。融入思政元素：大国工匠精神。
4.思政扩展5分钟，给出多种清洁能源的放电方式，让学生了解整流器在水电、风电、核电等能源中的应用及重要地位，提高学生节能降耗意识。融入思政元素：生态文明。
5.科技前沿5分钟，介绍石墨烯新能源，以及给出学生同龄人中国少年曹原在22岁已在该领域发表4篇Nature文章例子，扩宽学生眼界，激发学生勇攀科学高峰的责任感和使命感。融入思政元素：科学精神&文化自信。
四、教学反思
本节课以任务为驱动，转变了教学的主体，教师先讲解电路原理，学生通过组内讨论自主探索来获得进一步工程知识与技能，师生之间合作分工，相互协同，共同完成任务。且在课程引入及课程总结阶段，引入三个案例，与家国情怀、科学精神、文化自信、生态文明、工程逻辑思维等思政元素相结合，从工程及科技角度扩展课程的广度和深度，提高学生节能降耗意识，培养学生工程思维方法以及攀登科学高峰的责任感和使命感。
通过布置的课后思考题，学生可进一步将知识点与工程应用相结合，提高学生自主思考及工程应用与创新能力，培养学生工程思维及能力。教师可更好的掌握学生的学习情况及掌握情况，反思课程的设计是否合理，为后期的教学改革提供依据。
五、案例
♢ 案例1：长征五号B运载火箭首飞成功，中国空间站建造拉开序幕（略写）
（一）案例简介
征战星辰，一发定全局——中国空间站建造拉开序幕
5月5日18时00分，长征五号B运载火箭在文昌航天发射场首飞成功，空间站阶段飞行任务首战告捷，我国载人航天工程“第三步”任务序幕正式拉开。当晚，在文昌航天发射场召开的新闻发布会上，中国载人航天工程办公室主任助理季启明、长征五号B运载火箭首次飞行任务发射场区指挥部指挥长张学宇、长征五号B运载火箭系统总指挥王珏介绍了火箭、搭载载荷研制及首飞任务执行情况，以及空间站阶段飞行任务后续安排。
我国空间站阶段飞行任务首战告捷
“长征五号B运载火箭首飞成功，全面验证了火箭总体和各系统方案设计的正确性、协调性，突破了大尺寸整流罩分离技术、大直径舱箭连接分离技术、大推力直接入轨偏差精确控制技术等新技术，将我国运载火箭的近地轨道运载能力提升到22吨以上。”王珏表示，长征五号B运载火箭近地轨道运载能力、运载效率在我国均处于最高水平，在世界上也位居前列，为我国空间站工程的顺利实施奠定了坚实基础。
空间站将于2022年前后完成建造
“此次任务拉开了空间站在轨建造阶段飞行任务的序幕，为后续空间站核心舱、实验舱发射奠定了坚实基础。”季启明介绍，按计划，我国空间站将于2022年前后完成建造，一共规划12次飞行任务。此次任务后，将先后发射天和核心舱、问天实验舱和梦天实验舱，进行空间站基本构型的在轨组装建造；其间，规划发射4艘神舟载人飞船和4艘天舟货运飞船，进行航天员乘组轮换和货物补给。
目前，我国空间站核心舱已完成正样产品总装，问天实验舱和梦天实验舱正在开展初样研制；空间科学应用载荷已陆续转入正样研制，执行空间站建造阶段四次飞行任务的航天员乘组已经选定，正在开展任务训练。我国第三批预备航天员选拔工作也将于今年7月前后完成。
资料来源：光明日报，2020年05月06日
（二）案例点评
1.适用范围
本案例主要适用于电工电子技术、模拟电子技术、数字电子技术等工程课程。
本案例通过长征五号B运载火箭首飞任务的圆满完成，探讨我国发展航天事业，建设强大的航天强国，对航天梦想的不懈追求。
其教学目的在于使学生了解我国一代代科学工作者孜孜不倦航天报国的理想和追求，为取得成功的艰苦奋斗，自强不息，开拓进取，激发学生勇攀科学高峰的责任感和使命感。
2.思政元素
1970年4月24日，我国第一颗人造卫星“东方红一号”发射，开启了中国人探索宇宙、和平利用太空的序幕。半个世纪以来，中国已成功发射了200多颗卫星、11艘飞船和1个空间实验室。从无人飞行到载人飞行，从一人一天到多人多天，从舱内实验到出太空行走，从单船飞行到组合体稳定运行……天地往返、出舱活动、交会对接……如今，中国开始迈向空间站时代，触角伸向更远的星际。探索浩瀚宇宙，发展航天事业，建设航天强国，是我们不懈追求的航天梦。在中国梦的宏大叙事里，飞天英雄们撰写的，无疑是最精彩的章节之一。回望历史足迹，追梦的步履铿锵；不忘前行初心，梦想的天空蔚蓝。跨越半个世纪，航天梦从未像今天一样近在咫尺、触手可及，也从未像今天一样鼓舞人心、催人奋进。
3.课程思政教学目标
（1）通过该案例的展示，使学生产生民族自豪感、幸福感。同时，学生清楚和平年代来之不易，是有先辈们负重前行。
（2）通过案例，期望学生走出校园走向社会时，也可以承担起国之脊梁的任务，为中华民族的傲然屹立而奋斗。
4.相关教学经验
与时事紧密联系，充分将专业知识与实践结合，引导学生理论联系实际，学会发散性思维。教师在课堂讲授过程中，首先要注意课程知识与思政元素的结合，避免顾此失彼；
其次，在从课程知识过渡到思政元素的过程中，要注意语气和情绪的自然，要注意照顾学生的听课情绪，调动学生积极参与课堂讨论；最后，通过案例讨论，引导学生思考自己平时关注的我国科技攻关方面新闻，从而对科技强国有更深刻的了解。通过学生积极发表自己的言论，不仅扎实了课本知识，还深入了解了思政时事，扩充了学生的知识面。
♢ 案例2：“十四五”时期 中国可再生能源与传统能源“较量”将迎来拐点
（一）案例简介
习近平总书记近日在第七十五届联合国大会一般性辩论上发表重要讲话指出，中国将提高国家自主贡献力度，采取更加有力的政策和措施，二氧化碳排放力争于2030年前达到峰值，努力争取2060年前实现碳中和。
而加快推进能源革命，是一项复杂系统工程，面临着现实困难与挑战。水能、太阳能和风能的供能受日照、天气、季节等自然条件影响，能否稳定入网提供充足稳定持久安全的电力供应，成为能否替代传统能源的关键。
全球能源互联网发展合作组织经济技术研究院副院长李隽预期，“十四五”时期，中国能源转型将进入增量替代阶段，煤电“踩刹车”，清洁能源“踩油门”。2025至2035年，能源转型将进入存量替代阶段，煤电加速退出，清洁能源和电能将分别成为生产侧和消费侧的第一大能源。
资料来源：中国新闻网，2020年10月09日
（二）案例点评
1.适用范围
本案例主要适用于电工电子技术、模拟电子技术、数字电子技术等工程课程。
本案例通过我国十四五期间对清洁能源的政策动态，探讨我国对能源的需求及政策导向。
其教学目的在于让学生具有能源与环境的绿色和谐发展的环保意识，并思考如何将所学知识适用于清洁能源中。
2.思政元素
可再生能源是能源体系的重要组成部分，是有利于人与自然和谐发展的能源资源。当前，可再生能源发展已成为世界各国保障能源安全、加强环境保护、应对气候变化的重要措施。随着我国经济社会的发展，能源资源和环境问题日益突出，可再生能源发展已成为我国应对日益严峻的能源环境问题的必由之路。
早在上世纪80年代，我国已经密切重视能源消耗的演化了，大家也都意识到，能源消费总量的增加，会给国家经济和地缘政治带来沉重的代价。自从2000年以来，我国已经开始担心能源消耗带来的严重环境后果，我国近年来对可再生能源方面政策的转变和重视，在可再生能源方面也已经做出了巨大的努力。
3.课程思政教学目标
（1）通过该案例的展示，使学生产生对地球环境保护意识，只有从消耗性资源转换为可再生资源，才能维持地球的可持续发展。
（2）通过案例，提升学生的环保意识、培养学生的生态文明理念。
4.相关教学经验
与时事紧密联系，充分将专业知识与实践结合，引导学生理论联系实际，学会发散性思维。
通过案例讨论，引导学生思考自己生活的环境与父母描述他们小时候生活环境的区别，从而对经济发展与环境保护建立关联，从而对生态文明、可持续发展和可再生资源有更深刻的了解。通过学生积极发表自己的言论，不仅扎实了课本知识，还深入了解了思政时事，扩充了学生的知识面。
♢ 案例3：石墨烯超导突破 成都籍博士一天两登《自然》杂志
（一）案例简介
1996年出生的曹原（上图）今年不过22岁，却已在麻省理工学院（下文以MIT代称）攻读了4年的PhD学位（学术研究型博士学位）。
2010年，14岁的曹原以理科669分的高考总分，考入中国科学技术大学少年班学院，并入选严济慈物理英才班。
谈科研：实验失败乃家常便饭，心态平和就没什么压力。
2014年，曹原从中科大物理专业毕业，毕业前他还获得郭沫若奖学金。随后，他前往MIT攻读PhD学位。而在曹原看来，此次MIT石墨烯超导的重大研究发现，并非偶然成果。因为旋转双层石墨烯，MIT实验室研究了好几年，之前也发表过多篇相关方面的文章。
曹原说，“超导现象于去年8月左右首次确认的。此前，石墨烯中的超导电性，在国际上还没有先例。实验中最困难的地方，主要在于如何将两层石墨烯之间的转角精确控制在1.1°附近，这个角度一般叫做魔角，会对石墨烯中电子的运动方式造成极大的影响。”曹原告诉记者，“这项研究主要的意义是提供了一个全新的思路，帮助物理学家理解一些至今尚未完全解释的物理现象，比如30年仍悬而未解的高温超导体的产生原因。我们在旋转双层石墨烯中发现的超导，和其他几乎所有已观测到的二维超导都不同，反而和1986年发现的高温超导有诸多相似性。如果未来能够通过研究石墨烯中的超导来证实关于高温超导的诸多理论和猜测的话，那么科学家就可以更有方向性地设计新的材料，从而有可能实现室温超导。”
然而研究过程并不顺利，曹原曾多次遇到样品无法承受高热、机械部件有滞留回差等困难。但曹原抱着“吃一堑长一智，做得多了，慢慢有经验了，自然就攻克了”的心态。因为在他看来，“实验失败是家常便饭，心态平和地对待失败就没什么压力。”
工作之余，曹原会通过天文摄影进行自我调节。“仰望星空总是能让我安静下来。天文摄影涉及包括光学、精密机械、电子电路、嵌入式程序等在内的多方面科学技术，折腾这些东西，都是我的兴趣。”对于未来，曹原说还没有很具体的规划。
资料来源：人民日报，2018年03月14日
（二）案例点评
1.适用范围
本案例主要适用于电工电子技术、模拟电子技术、数字电子技术等工程课程。
本案例通过95后少年曹原一天两登《自然》杂志，探讨我国年青学者，在科研上的工作与贡献。
其教学目的在于使学生了解同龄人已作出的科研成果，在科研上的成就与年龄并不成正比，激发学生探索未知、追求真理的动力。
2.思政元素
中国是一个地大物博，历史悠久的国家。在这片富饶的土地上，曾经诞生过许许多多的天才。而自新中国建立以后，我国更是才人辈出，涌现出了许许多多优秀的科学家。习近平强调，少年强则国强。当代中国少年儿童既是实现第一个百年奋斗目标的经历者、见证者，更是实现第二个百年奋斗目标、建设社会主义现代化强国的生力军。
3.课程思政教学目标
（1）通过该案例的展示，使学生产生民族自豪感、幸福感。同时，学生了解同龄人已取得成绩，明白成绩并不与年龄成正比。
（2）通过案例，激发学生更加努力的学习，无论天赋或者兴趣在哪一个方面，都要记得要为中华之崛起而读书，为国家富强、民族振兴、人民幸福而读书。
4.相关教学经验
与时事紧密联系，充分将专业知识与实践结合，引导学生理论联系实际，学会发散性思维。教师在课堂讲授过程中，首先要注意课程知识与思政元素的结合，避免顾此失彼；
通过案例讨论，引导学生思考自己的兴趣所在以及未来的奋斗方向，从而对“少年强则中国强”有更深刻的了解。通过学生积极发表自己的言论，不仅扎实了课本知识，还深入了解科技前沿，提升了学生的文化自信与全球视野。
图文来源 | 叶玮琳
编辑 | 马永勇
审核 | 洪秀秀 蔡玲如