光學教學中的“課程思政”研究與實踐

王向賢

(蘭州理工大學理學院，甘肅 蘭州 730050)

2016年12月7日至8日召開的全國高校思想政治工作會議上，習近平總書記發表了重要講話：“高校思想政治工作關系高校培養什么樣的人、如何培養人以及為誰培養人這個根本問題。要堅持把立德樹人作為中心環節，把思想政治工作貫穿教育教學全過程，實現全程育人、全方位育人，努力開創我國高等教育事業發展新局面。”[1]總書記的重要論述為高等學校在新時代開展思想政治工作指明了方向。各地各高校也就“如何培養人”進行了許多新的研究、探索和實踐，“課程思政”則是這些研究、探索和實踐所達成的共識[2-5]。挖掘各課程中所蘊含的思政教育元素，是“課程思政”的基礎和前提，而如何用好這些思政元素，充分發揮它們的思想政治教育功能，則需要在教學過程中進行實踐。光學作為一門既古老而又永葆青春活力的課程，是高等學校物理學類專業和光電信息類專業的必修基礎課程，也是大學物理教學中不可或缺的一個部分[6-9]。在光學課程中蘊含著十分豐富的思想政治教育元素，如光的“波粒二象性”與“太極”的“陰陽兩面性”、望遠鏡基本原理教學與中國“天眼”和南仁東、量子通信衛星的“墨子號”命名等等。這些光學課程中的教學內容中蘊含著中國哲學思想、社會主義核心價值觀、中華文化自信等各種思政元素。本文就我們在光學教學設計中深挖這些思政元素，并在教學過程中以潛移默化、潤物細無聲的方式進行思想政治教育的實踐進行了探討和介紹。我們在光學教學中開展的“課程思政”對其他課程的“課程思政”將有一定的幫助和參考意義。

1 光學教學中課程思政的重要性

人類自誕生以來就開始了對自然界的認識和研究，其中一個重要的原因是我們能夠看得到自然界的萬事萬物，這顯然離不開光的存在。然而，對這個我們既熟悉而又陌生的光的認識和研究，人類從誕生到科技非常發達的今天，從來都沒有停止過，而且也永遠不會停止。對光的認識過程，也是人類認識自然界和產生偉大哲學思想的過程。故光學是一門既古老而又永葆青春活力的課程，且課程中蘊含著非常豐富的思想政治教育元素，如：人類對光的本質“波粒二象性”的認識過程，是“粒子性”與“波動性”之間對立統一的發展過程，而中國早就有了“波粒二象性”蘊含的“對立統一”思想，即中華文化的杰出代表“易經”中“太極”的“陰陽兩面性”，這對學生樹立文化自信非常重要。而在望遠鏡的教學中引用500米口徑球面射電望遠鏡(FAST)—中國“天眼”和南仁東先生的故事，集光學基礎知識、光學研究前沿和科學家的愛國情懷于一體的教學，則是將社會主義核心價值觀教育融入課程教學的最好案列。因此，在光學教學過程中進行“課程思政”既是光學課程教學的“升級版”，又是“課程思政”對光學教學的新要求，因此在光學教學過程中開展“課程思政”顯得尤為重要。

2 光學教學中的思政元素研究與實踐

2.1 光的“波粒二象性”與太極的“陰陽兩面性”

圖1 “太極”圖

做為群經之首，儒家和道家共同經典的《易經》，是中華文明的源泉，其內容涉及哲學、政治和科學等等諸多領域[10,11]。易經中的太極圖具有非常豐富的哲學含義和思想。如圖1所示，太極圖顯然不是由簡單的兩個半圓(一白一黑)構成的，也不是左邊的“陰”和右邊的“陽”簡單地疊加在一起組成的。而是“陰”中有“陽”，“陽”中有“陰”的統一體，并且包含著“陰”和“陽”既對立統一，又可以相互轉換的辯證唯物主義哲學思想。再來研究一下光的本質，“波粒二象性”理論。對光的本質最早是笛卡爾提出的“微粒”模型，后來牛頓成為這種觀點的典型代表人物，由于能夠解釋光的反射和折射等基本現象，加之牛頓的權威性，“微粒說”在很長一段時間內，都占絕對的主導地位。后來的楊氏雙縫干涉實驗又為建立光的“波動說”夯實了基礎。自此，由于“波動說”可以解釋能夠實驗觀測到的與光有關的現象，以致“波動說”以壓倒性的優勢戰勝了“微粒說”。在麥克斯韋提出了光是一種電磁波以后，光的波動理論更是深入人心，也沒有人懷疑光還有“粒子性”。直到“光電效應”實驗的出現，給了光的波動理論致命一擊，偉大的物理學家愛因斯坦于是又提出了光的“量子性”，即“粒子性”。自此，科學界對光有了“波粒二象性”本質的共識。認為光既是“粒子”又是“波”，既不是經典粒子也不是經典波，而是“波動性”和“粒子性”的矛盾的對立統一體。在教學實踐中，我們發現簡單的講光具有“波粒二象性”，學生似乎還是一頭霧水，只是粗淺地認識了“波粒二象性”，但根本沒有理解其本質“對立統一”的內涵。光確實既是“波”，又是“粒子”，且它們之間可以相互轉換，表現“波動性”的時候，并不是沒有“粒子性”，即“波動性”中仍然有“粒子性”，只是“粒子性”沒有表現出來而已。正如，光的干涉實驗中，光表現出來的是“波動性”，但這并不是說光就沒有 “粒子性”了，“粒子性”仍然存在，只是“波動性”占主導，“粒子性”沒有表現出來而已。同樣，在“光電效應”實驗中，光表現出的是“粒子性”，但同樣并不意味著光沒有“波動性”，這時候光主要表現出“粒子性”，“波動性”仍然存在。通過在光學課程中引入“易經”中 “太極”圖的“陰”、“陽”轉化及其辯證的“對立統一”思想，說明中國早就有了“波粒二象性”蘊含的“對立統一”思想，且“波粒二象性”和“陰陽兩面性”中包含的“對立統一”思想有相通之處。學生既對光的本質有了深刻的理解和哲學上的辯證認識，又弘揚了中華文化的精髓，增加了學生的文化自信。

2.2 電磁波的光速統一性與人的自身價值

光是一種電磁波，電磁波各波段的波長和頻率雖然千差萬別，但二者的乘積卻永遠等于光速。這在哲學上表現為，如果一個量表現出很大的一面，則與其辯證的對立統一的另一個量不可能也同時很大。正如波長趨于無窮大的時候，頻率自然將趨于無窮小，相反頻率趨于無窮大，則波長趨于無窮小，二者是矛盾的辯證的統一體。另外，電磁波的各個波段都有其相應的應用領域，如：可見光照明，無線電通信，微波加熱，X射線透視成像。要想知道一個人的外貌特征，顯然應該用可見光的反射成像拍照。要想知道一個人的內部骨骼框架如何，則要用X射線透視。顯然不能將二者換過來使用，這也說明“天生我材必有用”。教學過程中，我們在講解電磁波的光速統一特性時，將這些物理現象背后的哲學思想引入課堂，潛移默化，潤物細無聲地影響學生，對所謂的“后進生”能起到很大的鼓勵作用，對促進“后進生”重新認識自己，發現自己的長處，進行人生和職業規劃，能起到較大的幫助。

2.3 光的全反射教學與“光纖之父”高錕

光的全反射是“幾何光學的基本原理”部分的重要知識點之一，也是光纖通信的基本理論依據。而被譽為“光纖之父”的高錕先生是獲得諾貝爾自然科學獎的第八位華裔科學家。在全反射的教學過程中，引入光纖通信的基本原理和科學家高錕對開創信息時代的貢獻及其意義。分析高錕的科學思想和方法：基于問題的思考,超越邏輯的靈感，獨樹一幟的思維,追求溪徑的探索,既腳踏實地又高瞻遠矚[12]。在講解全反射的基本內容，引入現代高科技技術的同時，用華人諾貝爾獎獲得者對科學的貢獻和其思想方法深化課堂教學內容。集光學基礎、高科技應用、名人科學家于一體的課堂，對激發學生學習熱情和學習興趣有很好的幫助，也能教育學生既放眼未來，又腳踏實地。

2.4 望遠鏡教學與中國“天眼”和南仁東

“望遠鏡”是重要的光學儀器之一，光學作為一門專業基礎課程，大部分教材中的內容只涉及伽利略望遠鏡、開普勒望遠鏡、牛頓望遠鏡等教學內容。作為基本教學內容，這些知識點的講解是必不可少的。但是望遠鏡作為研究天文學的基本儀器設備，從其首次發明至今，對其技術的更新和升級就沒有停止過，且各大國在不斷的投入大量人力和物力攻克相關難題。我國作為社會主義大國，具有集中力量辦大事的優勢。讓中國科學界站到全世界面前的500米口徑球面射電望遠鏡(FAST)—中國“天眼”就是舉世矚目的一個大工程。該工程首席科學家、總工程師南仁東先生為此工程奉獻了24載，南先生放棄國外高薪毅然決然回國工作，為我國的天文學事業做出了偉大的貢獻和卓越的成績[13]。南先生將社會主義核心價值觀對個人的要求“愛國、敬業、誠信、友善”詮釋得淋漓盡致。在光學課程教學中，我們不只要講“望遠鏡”、更要講中國的“天眼”和南仁東，激發學生的愛國熱情，用“天眼”和南仁東解釋什么是社會主義核心價值觀中的“愛國、敬業、誠信、友善”。

2.5 量子通信衛星的“墨子號”命名

光的量子性雖然是光的基本屬性之一，但卻也是光學研究的前沿陣地——量子通信的基礎，在光學基礎課程的教學中當然要有所涉及。2016年8月，以量子糾纏分發、量子密鑰分發、量子隱形傳態為三大目標的世界首顆量子科學實驗衛星“墨子號”成功發射[14]。作為科學家的墨子2400多年前和他的學生做了第一個小孔成像實驗，該實驗奠定了光的直線傳播理論，同時也是一個量子論的原型。我國的當代科學家潘建偉教授及其團隊用“墨子號”命名該量子衛星，是對中國傳統文化的敬意與自信。因此，量子通信衛星的“墨子號”命名是在光學教學和實踐中，引導學生學習墨子的科學匠人精神，培養中華文化自信的典型課程思政素材[15]。

3 討論

在高等教育教學過程中，實現全程育人和全方位育人，是新時代對高校教師提出的新要求，“課程思政”則是這個新要求的具體體現。從學生的學習熱情和學習興趣來看，引入“課程思政”的光學課堂，課堂氣氛更加活躍，學生精神狀態也更加飽滿，學習熱情也更加濃厚。因此，可以肯定地講，在教學過程中進行的“課程思政”，既有利于提高課程學習效果和學習成績，又有利于學生思想政治教育，是一件雙贏的教育教學過程。

光學是物理學類專業和光電信息類專業學生的專業基礎課程，也是大學物理教學內容的一個重要部分。光學既是一門古老的課程，又是一門不斷注入新鮮血液的永葆青春活力的課程。光學的教學內容中包含的“課程思政”元素極其豐富多彩。本文僅就我們深入思考并研究發掘和付諸實踐的部分課程思政內容如：光的“波粒二象性”與“太極”的“陰陽兩面性”，電磁波的光速統一性與自身價值的認同感，光的全反射與“高錕”，望遠鏡與中國“天眼”，量子衛星的“墨子號”命名等進行了討論，希望能夠拋磚引玉。光學課程中的思政元素顯然遠不止這些，還有諸如光的衍射與直線傳播關系中蘊含的一般性與特殊性等哲學思想，這里不一而足。在具體的教學實踐中，實現光學課程教學與思政教育的同向同行，做到潛移默化、潤物細無聲地提高學生的中華文化自信、文化認同和對哲學和社會主義核心價值觀的深入認識和理解，將起到既提高光學課程的教學效果又增強學生的中華文化自信和中國及自身價值的深度認同感和光榮感，起到全面培養人才的作用。