課程思政在光學實驗教學中的探索與實踐

黃耕平

摘要：課程思政是目前高校把立德樹人作為中心環節、在教學過程中實現全程育人、全方位育人的新要求。在光學實驗教學中，教師需深入思考和挖掘有關光學及其實驗中的思政元素，如光的波粒二象性和太極圖中的陰陽兩面性、分光計的調節實驗與照鏡子正衣冠、邁克爾遜干涉儀測光波波長與光纖之父等等，從而實現光學實驗教學與思政教育的有機統一，達到既提高教學效果又提高學生高尚情操的教學目的。

關鍵詞：立德樹人;課程思政;光學實驗;文化自信

課程思政改革是目前高等學校在教學過程中實現全程育人、全方位育人的新要求。如何將思想政治教育滲透融入到各類課程里，關系到高校培養什么樣的人、如何培養人以及為誰培養人的根本問題。挖掘課程中所蘊含的思政元素是課程思政改革的基礎和前提，如何用好和充分發揮思政元素的教育作用，需要在教學過程中加以實踐。本文就我們在光學實驗教學中深挖一些思政元素，并在教學過程中進行思想政治教育的實踐進行了探討和介紹。

一、課程思政在光學實驗教學中的意義

光學實驗是大學物理實驗教學中不可或缺的部分?！按髮W物理實驗”是理工科各類專業學生進行科學實驗基本訓練的公共必修課程，是本科生接受系統實驗方法和實驗技能訓練的開端，是培養理工科類專業技術人才非常重要的基礎課程。

大學物理實驗是我校理工科本科生的必修課程，課程的目的是通過實驗課的預習、儀器使用、實驗操作、現象觀察、數據記錄及處理、實驗結果分析等環節，使學生掌握實驗的基本知識和基本方法。通過實驗使學生感知物理現象及其演變過程，加深對物理知識的理解，在實驗技能技巧等方面受到系統而嚴格的訓練;實驗中出現的物理現象、異常結果和儀器故障有利于培養學生提出問題、分析問題和解決問題的能力。在光學理論和光學實驗中蘊含著十分豐富的思政教育元素，如光的波粒二象性與太極圖中的陰陽兩面性;如分光計的調整實驗與照鏡子正衣冠，在教學實踐活動中有利于讓學生自我凈化、自我完善、自我革新和自我提高;如邁克爾遜干涉儀測光波波長實驗與光的全反射與光纖之父等等。這些課程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。因此，在光學實驗教學過程中開展課程思政改革顯得尤為重要。

二、思政元素在光學及其實驗教學中的探索與實踐

2.1 光的波粒二象性與太極圖中的陰陽兩面性

光的波粒二象性是指光既具有像波一樣向前傳播的波動特性，又具有粒子特性。人類對光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，而我國早就有了太極圖的陰陽兩面性中蘊含的“對立統一”思想，這就是我們的文化自信！

光的波動說與微粒說之爭從十七世紀初笛卡兒提出的兩點假說開始，至二十世紀初以光的波粒二象性告終，前后共經歷了三百多年的時間。牛頓、惠更斯、托馬斯.楊、菲涅耳等多位著名的科學家成為這一論戰雙方的主辯手。1905年3月，愛因斯坦在德國《物理年報》上發表了題為《關于光的產生和轉化的一個推測性觀點》的論文，他認為對于時間的平均值，光表現為波動;對于時間的瞬間值，光表現為粒子性。這是歷史上第一次揭示微觀客體波動性和粒子性的統一，即波粒二象性。楊氏雙縫實驗是捕獲光的粒子與波同時存在的基礎性實驗，把一支蠟燭放在一張開一個小孔的紙前形成一個點光源，在紙后面再放一張開了兩道平行狹縫的第二張紙，從小孔中射出的光穿過兩道狹縫投到屏幕上，形成一系列明、暗交替的條紋，這是我們常說的雙縫干涉條紋。

《易經》是中華文明的源泉，《易經》中的太極圖是由黑白兩個陰陽魚組成。太極圖里的白或黑圖案形狀和魚相似，我們通常稱之為陰陽魚，其大小相當、一白一黑，白代表“陽”，黑代表“陰”，組成“陰”中有“陽”、“陽”中有“陰”的整體圖案，圖中一動一靜，既對立又統一，互為平衡。人和萬物都由陰陽二氣和水火木金土五行相互作用構成，太極是宇宙的本原，五行統一于陰陽，陰陽統一于太極。這也是可以相互轉換的辯證唯物主義哲學思想。

2.2 分光計實驗教學中思政元素的探索與實踐

分光計是一個設計十分巧妙的實驗儀器，我校開設“分光計的調節與棱鏡折射率的測定”和“使用分光計測光柵光譜”等實驗，在實驗前必須調節好分光計，調節和測量有多種操作方法，比如使用自準直法和各半調節法等。

我們用自準直法調整分光計望遠鏡對平行光聚焦，當分劃板處在物鏡焦平面位置時，其下方透光十字縫透射的光線經過物鏡后變成平行光，再被載物臺上雙面反射鏡反射回望遠鏡必成清晰像在分劃板上。所以調節望遠鏡的目鏡和物鏡聚焦，使從望遠鏡中同時看到分劃板上的黑十字準線和綠色反射十字像最清晰且無視差，這是望遠鏡對平行光聚焦的判定標志。自準直法的關鍵是利用雙面反射鏡使光線反射回來，重新經過物鏡系統，檢驗其會聚在焦平面的像是否清晰。俗話說“以銅為鏡，可以正衣冠;以史為鏡，可以知興替;以人為鏡，可以明得失?！闭甄R子在實踐活動中可以自我凈化、自我完善、自我革新和自我提高，從而培養學生有立德樹人的高尚情操。

2.3 邁克爾遜干涉儀實驗教學中思政元素的探索與實踐

邁克爾遜干涉儀是1883年物理學家邁克爾遜和莫雷制成的一種精密的分振幅雙光束干涉儀，原理簡明，構思巧妙，測量結果可以精確到與波長相比擬，應用廣泛。邁克爾遜及合作者曾用此儀器進行了三個著名的實驗：光速的測量、標定米尺、推斷光譜的精細結構，否定了“以太”的存在，為相對論的提出奠定了理論基礎。邁克爾遜也因發明干涉儀及測量光速榮獲1907年諾貝爾物理學獎。目前，根據邁克爾遜干涉儀的基本原理研制的各種精密儀器已廣泛應用于生產、生活和科技領域。

在邁克爾遜干涉儀測光波波長實驗過程中，利用等傾干涉條紋測量He-Ne激光波波長，激光是由He-Ne激光器產生發出，經光纖傳輸到邁克爾遜干涉儀的分光板上。光纖是一種將訊息從一端傳送到另一端的媒介，是一條玻璃或塑膠纖維。目前光纖通訊材料主要用高透明度的二氧化硅材料，可用化學蒸汽沉積法（CVD）制成純二氧化硅。光纖可分為單模（Single Mode ）光纖和多模（Multiple Mode）光纖。光纖通訊的特點是通訊容量大，比電通訊容量大千萬倍，在兩根光纖上可以傳遞萬路電話，或上千路電視;保密性能好，抗干擾性很強。正因為有了光纖，使互聯網得到巨大的發展。億萬公里長的玻璃光纖光纜鋪設在地下和海底，構建一個錯綜復雜的連接網絡，這個網絡正是互聯網世界得以存在和發展的基礎。光纖的發明人高錕（Charles Kuen Kao ）是華裔物理學家，出生于中國上海。高錕是光纖通訊、電機工程專家，普世譽之為“光纖通訊之父”。2009年，高錕與威拉德·博伊爾、喬治·埃爾伍德·史密斯共享諾貝爾物理學獎。這是我們華人的驕傲，華人給世界的巨大貢獻，對培養學生的民族自豪感和自信心十分有意義。

結語

課程思政是目前高校在教學過程中實現全程育人、全方位育人的新要求，我們要把立德樹人作為中心環節。學習思政課的目的是使學生有良好的思想品德和各種正確的行為習慣，樹立對社會和國家的責任感，培養學生的民族自信、文化自信和制度自信，將來成為合格的社會主義公民和新一代有正確站位和有理想的接班人。

光學實驗是門傳統課程，也是大學物理實驗不可或缺的課程。只要我們深入思考挖掘思政元素，將思政元素融進教學過程中，讓學生潛移默化、潤物無聲地接受新知識，既提高教學效果又增強學生的中華文化自信及自身價值觀。課程思政改革的事實證明，課堂效果活躍了，學生的學習興趣更濃厚了?？梢?，課程思政改革能起到全面培養人才的作用。

參考文獻：

[1]教育部高等學校物理學類專業教學指導分委員會.高等學校物理學本科指導性專業規范[M].北京：高等教育.

[2]《大學物理實驗》陳國杰 李斌 謝嘉寧等主編 科學出版社.

[3]王向賢.光學教學中的“課程思政”研究與實踐.物理與工程 Vol.29 No.2 2019.

[4]岳平 韓英 周志全 張大華 孫學明.在分光計實驗教學中課程思政的探索與實踐.科技與創新，2021年第03期.

[5]王旗 朱雨.在大學物理實驗教學中開展課程思政的探索.大學物理實驗Vol.33 No.4 2020.

[6]韋維 劉彩霞 陳東穎 郭慧爾.將“課程思政” 融入大學物理實驗教學的探索.物理通訊，2020年第8期.

[7]張漢壯.立德樹人 玉汝于成[J].中國大學教育，2019，1（4）：13-16，32.