光学课程思政元素挖掘及引入方式探讨——以师范类物理学专业为例.pdf

第25卷第2期2023年4月Vol.25 No.2Apr.2023安顺学院学报JOURNALOFANSHUNUNIVERSITY理工科教学与应用光学课程思政元素挖掘及引入方式探讨以师范类物理学专业为例张春红张忠政(安顺学院电子与信息工程学院，贵州安顺561000)摘要：本文针对师范类物理学专业的特点，对光学课程思政如何开展进行了探讨。文中采 用案例的形式对光学课程的思政元素进行了挖掘，提出了课程思政元素要在唯物辩证法、中 华优秀传统文化、中国古代自然科学取得的成就、先进人物事迹、实事求是的科学精神、师 德师风建设内容等方面深入挖掘。并针对不同的教学内容提出了在新课导入、新课讲授、分 组讨论、实验教学、课程考核等教学环节中的思政元素引入的方式，希望为光学课程更好地 开展课程思政提供帮助。关键词：光学；课程思政；思政元素；挖掘；引入方式中图分类号：G6 42.0 文献标志码：A 文章编号：1 6 73-9507(2023)02-01 1 1-05高校的一大重要职能是人才培养，其立身之本 是立德树人，肩负着为党育人、为国育才的使命。人才培养是个大工程，需要教育工作者全员、全过 程、全方位育人。长期以来，高校的思政教育主要 体现在思政课和学生的日常管理之中，专业教育基 本没有或者很少涉及思政教育，使得“三全育人”的教育体系出现了空白区。为发挥专业课程的育人 功能，真正实现“三全育人”，教育部印发了高 等学校课程思政建设指导纲要，其中明确指出“让所有高校、所有教师、所有课程都承担好育人 责任，守好一段渠、种好责任田，使各类课程与思 政课程同向同行。”为此，全国各高校掀起了课程 思政研究的高潮，积极把思政建设融入专业课的教 学中。光学是物理学专业的一门专业基础课，一般安 排在低年级开设。大学一二年级是学生由中学教育 到大学教育转变的关键时期，也是学生世界观、人 生观、价值观形成的关键时期，在这个时期开设的 光学课程的课程思政就显得尤其重要。对于师范类 的物理学专业学生来说，他们毕业后大多到中小学 担任教师，他们的价值取向甚至是一言一行都对学 生产生深远的影响。可以说，师范类专业的思政教 育不仅仅影响本专业的学生，更会影响着成千上万 的中小学生，因此加强师范专业学生的思政教育更 为重要，也凸显了物理学(师范)专业光学课程思 政建设的重要性。近年来，国内学者对光学课程思政建设进行了 积极的探索，取得了一定的成效。如：祁胜文等E 从辩证唯物主义思想、科学精神培养、树立民族自 豪感等方面对光学课程中的思政素材进行了归纳总 结；王向贤等図从光的“波粒二象性”与太极的“阴阳两面性”、电磁波的光速统一性与人的自身价 值、望远镜教学与中国“天眼”和南仁东、量子通 信卫星的墨子号”命名等几个方面对光学教学中 的思政元素进行了探索；沈常宇等凶在“望远镜”课堂教学设计中融入光学原理课程思政。除此之 外，理工科专业开设的大学物理课程包含了光学内 容，大学物理课程思政也对光学课程思政的建设起 收稿日期：2022-1 2-20基金项目：安顺学院2021年校级课程思政项目“光学一课程思政示范课”(2021 XJSZU)；安顺学院2021年校级 一流专业”项目物理学”(2021 XJJZ1 0)。作者简介：张春红(1982-),女，辽宁海城人，教授。研究方向：物理学教育。张忠政(1982-),男，山东滕州人，副教授。研究方向：物理学教育。111 安顺学院学报2023年第2期到很大的帮助。徐初东等对大学物理课程运用中 华优秀传统文化资源开展课程思政进行了探索；刘 玉颖等旳从物理与诗歌同行、物理与艺术交融、专 业与思想并重等典型案例介绍了大学物理融入思政 教育的探索；卓士创等闵介绍了伟人事迹追踪法、知识应用联系法、人文内涵拓展法、哲学内涵提炼 法等挖掘大学物理课程思政德育素材的方法。本文 在总结前人工作的基础上，结合师范专业的特点，深入挖掘光学课程的思政元素，积极探索光学课程 思政的方法与途径。1光学课程思政元素挖掘的方式光学作为物理学（师范）专业的一门专业基 础课，只有深入挖掘该课程的思政元素才能为更好 地开展思政教育打下坚实的基础。总结起来，光学 课程挖掘思政元素可以从以下几个方面进行挖掘。1.1挖掘蕴含的唯物辩证法“授人以鱼，不如授人以渔”，在教授学生知识 的同时更要注重学习的方法和思维的锻炼。唯物辩 证法是认识世界改造世界的根本方法，包含了对立 统一规律、量变质变规律、否定之否定规律三大规 律。在光学的发展过程中处处体现着唯物辩证法,因此在光学课程的讲授过程中，要深挖光学课程中 蕴含着的辩证法，以此来培养学生的辩证思维能 力。在光学课程的教学中，始终贯彻着对光的本性 的认识。而光的本性的认识过程体现着唯物辩证思 维。早期对光的本性的认识是以光的直线传播为基 础，牛顿根据这一性质认为光是粒子流，此观点能 够解释光的反射和折射定律，但不能解释牛顿环现 象。后因光的衍射现象被观察到而发现了与直线传 播不符的事实。惠更斯于1678年在光论一书 中认为光是在“以太”中传播的波，不仅解释了反 射和折射定律，还解释了方解石的双折射现象。1801年托马斯杨首先用实验的方法观察到了光 的干涉现象，肯定了光的波动理论。1887年，赫 兹在证明麦克斯韦波动理论的实验中首次发现了光 电效应，但用光的波动理论无法解释光电效应。1905年爱因斯坦发展了普朗克的能量子假说，提 出了光量子理论，圆满的解释了光电效应。1924 年德布罗意创立了物质波学说，1927年戴维逊和 革末的电子束衍射实验证实了物质波学说。1925 年波恩提出波粒二象性的概率解释，建立了波动性 和粒子性之间的联系。从上述光学发展历程来看,牛顿提出的微粒说和惠更斯提出的波动说是相互对 立的，具有不可调和的矛盾，但随着光的波粒二象 性的提出把微粒说和波动说统一起来，这体现着唯 物辩证法的对立统一规律。另外，光的波动理论的 提出否定了光的粒子性，光的波粒二象性的提出又 否定了原有的波动理论，这也体现着否定之否定规 律。从光的本性认识过程中也可以看出，人们对自 然界的认识是随着实验条件的改善和人们认识水平 的提升不断完善的。在讲授这些知识的同时，要注 重哲学思想的讲解，提升学生辩证思维的能力。1.2挖掘蕴含的中华优秀传统文化中华优秀传统文化历史悠久、博大精深，是对 学生开展思想政治教育的重要载体，光学课程思政 要与中华优秀传统文化相结合，充分利用中华传统 文化中所蕴含的科学道理来提升广大学生的文化自 信。例如：在讲到光在均匀介质中的直线传播定律 时，介绍韩愈原道中坐井观天的描述“坐井而 观天，曰天小者，非天小也。”进而引导学生利用 好大学时光，不断增加知识的广度和深度，提升自 己的技能，树立远大的理想，为社会主义建设服 务。在讲到平面镜成像时，可以介绍朱熹的观书 有感：“半亩方塘一鉴开，天光云影共徘徊。问渠 那得清如许？为有源头活水来。”这首诗前两句讲 了平面镜成像的现象，后面两句蕴含了哲学道理。以此来提醒广大学生在如今知识爆炸的今天，要活 到老学到老，只有不断探索，才能使自己永葆先进 和活力，就像水源头一样。在讲到光的反射时，可 以介绍唐代文学家、哲学家刘禹锡的诗望洞庭:“湖光秋月两相和，潭面无风镜未磨。遥望洞庭山 水翠，白银盘里一青螺。”进而引出刘禹锡的唯物 主义倾向，以及他在陋室铭中表现出的不与世 俗同流合污，洁身自好、不慕名利的生活态度。1.3挖掘蕴含的古代自然科学取得的成就中国古代在自然科学领域取得了丰硕的成果,其中很多实验现象的观察都早于西方很多年，这些 成就是中华民族的骄傲。在光学课程的讲授过程 中，要深入挖掘中国古代光学取得的成就，把中国 古代光学取得的成就作为文化自信的重要载体，培 养学生的爱国主义热情和民族自豪感。例如：在讲 授光的宜线传播与小孔成像时可以介绍墨经中 的描述：“光之人，煦若射，下者之人也高，高者 之人也下。”这是世界上第一个关于小孔成像的描 述，比西方早2000多年。还可以介绍宋末元初科 学家赵友钦著的革象新书小罅光景中的大型 光学实验。赵友钦的光学实验最大的优势是设计巧 妙，把影响成像效果的各个因素（孔的大小和形 状、光源强度、光源距离、像的距离等）统一考虑 112 安顺学院学报2023年第2期在内，在保证其他因素相同的情况下来研究单独某 一因素对成像的影响，蕴含着控制变量法的思想。他得出的“照度随着光源强度增强而增强，随着像 距增大而减小”结论比西方早400多年。赵友钦的 实验思想及方法是当代大学生学习的榜样，要把这 种思想应用于实验教学，做到理论与实践相结合,定性分析与定量计算相结合，不断提升创新能力。在讲到光的折射时，可以介绍宋朝何薙所著春渚 纪闻中的描述：“有一鲫，长寸许，游泳可爱。意为偶汲池水得之，不以为异也。后或疑之，取置 缶中，尽出余水验之，鱼不复见。复酌水满中，须 臾，一鱼泛然而起，以手取之，终无形体可掬。”以此来介绍中国古代利用光学知识方面取得的成 绩，引导学生要学有所用，把理论知识应用到实践 当中。反过来，这些应用又能加深对知识的理解,作为师范生要利用好身边的各种器材，用其来演示 物理现象，能够在今后的教学中起到事半功倍的效 果。在讲到薄透镜时，可以介绍明代方以智所著 物理小识中关于透镜使光路改变的描述“凹者 光交在前，凸者光交在后”，指出了凹透镜是发散 透镜因而光线相交于镜前，凸透镜是会聚透镜因而 光线相交于镜后。还可以介绍西汉时期淮南王刘安 所招致的淮南学派所著的淮南万毕术关于冰透 镜取火的描述“削冷令圆，举以向日，以艾承其 影，则火生。”在介绍中国古代光学取得成就的同 时，也可以引导学生进行反思，反思中国在古代取 得了巨大的成就，为什么工业革命没有在近代中国 产生？在总结经验和教训的基础上刻苦学习，勇攀 科技高峰，努力提升解决西方国家对我国“卡脖 子”问题的能力，为中华民族的伟大复兴而奋斗。1.4挖掘蕴含的先进人物事迹伟大时代呼唤伟大精神，崇高事业需要榜样引 领，榜样的力量是无穷的。在光学发展的历史中，涌现出了大量的物理学家，他们的先进事迹值得我 们去学习。例如：在讲到望远镜的放大本领时，可 以介绍中国的FAST和中国天眼之父南仁东。南 仁东曾任FAST工程首席科学家兼总工程师，被 授予“改革先锋”人民科学家”最美奋斗者”等 荣誉称号。南仁东为了中国的天文事业，放弃了国 内薪资300倍的待遇回到祖国，在祖国的大地上建 造了一个世界上最大的单口径射电望远镜。为了给 500米口径球面射电望远镜（FAST）工程选址，带着300多幅卫星遥感图，跋涉在中国西南的大山 里，先后对比了 1000多个洼地，时间长达12年。在讲到光学仪器的基本原理时，可以介绍中国科学 院院士、中国近代光学工程的重要学术奠基人、“两弹一星功勋奖章”获得者、“中国光学之父”王 大術。在想制造光学精密科学仪器却没有光学玻璃 的情况下，王大術受命筹建中国科学院仪器馆，熔 制出新中国第一炉光学玻璃，结束了我国不能制造 光学玻璃的历史。他先后研制了多种光学仪器，其 中一个大型光学测试仪为我国第一颗原子弹成功爆 炸作出了巨大贡献。通过介绍物理学家的先进事 迹，引导学生在学习专业知识的同时，更要学习科 学家持之以恒、不畏艰难、艰苦奋斗的精神，用这 种精神激励自己在今后教学和科研岗位上作出更大 的贡献，更好地为社会主义建设服务。1.5挖掘蕴含的实事求是的科学精神在光学发展的历程中，倾注了无数科学家的心 血，他们坚持实事求是，为了追求真理勇于同权威 斗争，形成了实事求是的科学精神，这些精神是学 生学习的榜样。例如：在讲到光的衍射时可以介绍 泊松亮斑。菲涅尔在法国科学院征文竞赛提交的征 文中用半波带法定量地计算了圆孔、圆板等形状的 障碍物产生的衍射花纹。这一观点被征文竞赛评判 委员会成员、法国数学物理学家、光的微粒说支持 者泊松反对。泊松认为，按照菲涅尔的理论，一束 光线照射到不透明的圆板上，圆板阴影的中央应当 出现一个亮斑，在当时看来显然是不可能的，并宣 称驳倒了波动说。菲涅尔坚持自己的理论，设计实 验检验