光電類實驗課程教學思政元素挖掘與思考

韓平麗 邵曉鵬 楊威

【摘要】如何在工科院校的專業實驗課程教學中開展課程思政教育是落實“立德樹人”基本任務的重要方面。本文以西安電子科技大學物理與光電工程學院開設的光電類實驗為基礎，從課程內容出發，結合實驗課程的特點，深入挖掘課程中蘊含的思想政治教育資源。以三個典型實驗為例，在教授專業知識的同時，融入愛國情懷，引導人生價值觀。尤其將實驗內容與當前疫情防控聯系，弘揚抗疫精神，提高學生對國家制度的自信和民族榮譽感，充分發揮專業課程的雙重育人功能。

【關鍵詞】光電實驗? 課程思政? 抗疫精神? 民族自信

【基金項目】2021年西安電子科技大學教育教學改革研究項目（重點攻關項目）;2021年西安電子科技大學教育教學改革研究項目（院級項目）。

【中圖分類號】G64 ? 【文獻標識碼】A 【文章編號】2095-3089（2021）32-0162-03

“立德樹人”是教育的根本任務，習總書記在2016年底召開的全國高校思想政治工作會議上指出“要堅持把立德樹人作為中心環節”[1]，并強調“各類課程與思想政治理論課同向同行，形成協同效應”。2019年3月，總書記在思想政治理論課教師座談會上提出“要堅持顯性教育和隱性教育相統一，挖掘其他課程和教學方式中蘊含的思想政治教育資源，實現全員全程全方位育人”[2]。課程思政是高校落實“立德樹人”基本任務的具體途徑，是對新時代教書育人職責的深化和拓展。新時代背景下的教育是要培養社會主義建設者和接班人，教師上課不僅要傳授知識，還要傳遞價值觀。高校的專業課也需要有育人功能，在培養專業能力的同時，助力學生樹立正確的人生觀、價值觀，鼓勵學生將自身成長和國家發展相結合，為實現中華民族偉大復興的中國夢儲備專業技術人才，提供助力[3]。

光電技術是21世紀發展最為迅速的信息技術之一，有著廣泛的工程應用背景。在當前“新工科”建設的背景下[4]，光電類實驗課程是培養光電相關專業人才的重要環節，物理光學、應用光學、激光原理、紅外物理等光學理論知識相對抽象，實驗是對理論知識學習的重要補充，能夠加深學生對理論知識的理解，提高正確運用專業理論知識分析和解決實際問題的動手能力工程實踐能力。西安電子科技大學所物理與光電工程學院開設的光電類實驗課程從光電理論知識出發，培養學生分析、解決問題的科學思維方法;在實驗過程中培養學生嚴謹求實的治學態度;選題貼近光電技術發展前沿，開闊學生視野，激發創新思維，提高綜合素質。因此，光電類實驗課程中包含豐富的思政教育素材和案例，能夠在理論教學的同時達到育人的效果。

1.光電類實驗課程思政元素挖掘

自然科學課程是所有課程中意識形態最不明顯的課程，該類課程中思政元素的融入尤其需要注意不能生搬硬套、強行嫁接，否則會適得其反，思政教育沒有做好，理論教學效果也受到影響[5]。在光電類實驗課程思政教學中，考慮到課程本身的特點，可以側重科學精神、創新意識、邏輯思維等方面。如在西安電子科技大學開展的光電實驗課程中，既有《光學系統焦距測量》《電光效應觀測》等鞏固基礎知識點的針對性基礎實驗，又有《三維數字化測量》《光纖通信綜合實驗》等接觸前沿科技的探索性實驗。因此合理挖掘思政元素，設計有效的呈現方式，有機融入實驗課程教學過程，同時保證知識傳授和思政教育是在實驗類課程中開展課程思政要考慮的核心問題。

1.1 在《三維數字化測量》實驗中融入愛國情懷

1.1.1《三維數字化測量》實驗的教學要點

a.雙目立體視覺三維系統測量原理與結構

b.攝像機成像模型

c.雙目立體視覺系統標定

1.1.2 《三維數字化測量》實驗中思政元素及融入方法

三維數字化測量實驗是一項接觸前沿科技的應用型實驗，基于雙目立體視覺原理，通過模擬人類視覺系統感知三維環境信息，實驗設備如圖1所示，具有實時性高、精度合適、系統結構簡單、成本低等優點，在機器人視覺、無人機避障、工業自動化生產等領域發揮了重要作用[6]。

本實驗完整涵蓋了人眼視覺系統實現三維成像的關鍵技術和操作要點，并最終對實驗目標完成三維形狀測量，部分課堂實驗測量結果如圖2所示。結合最終測量結果和測量原理，引導學生思考該技術在工業制造領域的應用，如可提供非接觸產品檢測和質量控制。由此引入我國制造業的發展歷程，從上世紀七八十年中國工業百廢待興的落后，到八十年代中葉我國制造業開始崛起，到改革開放后的第一個十年，我國制造業開始復蘇，第二個十年制造業迅速發展，第三個十年，中國制造業融入世界，一直到改革開放四十年，中國制造業完成了從價格優勢到創新性制造優勢的演變過程。分析在此過程中先進技術對我國工業制造領域突飛猛進發展中發揮的重要作用，如在高新技術的帶動下，裝備工業走向機電一體化、人機一體化、一機多能、檢測集成一體化。將實驗中涉及的具體內容與國家發展相聯系，激發同學們的愛國情懷、民族自豪感和榮譽感，提高學習積極性和教學效果。

（a）標定板和實驗用目標;（b）條紋光投影;

（c1）（d1）學生實驗獲得的三維點云數據;

（c2）（d2）為目標部分細節結果展示

1.2在《光纖通信綜合實驗》中引導人生觀、價值觀

1.2.1《光纖通信綜合實驗》教學要點

a.光纖的結構和類型

b.點對點圖像傳輸

c.波分復用光通信

1.2.2《光纖通信綜合實驗》中的思政元素挖掘

光纖是實現光通信的重要手段，在全球網絡建設如火如荼的今天，光通信技術已經影響了我們生活的方方面面，小到上網追劇的樂趣，大到4G、5G移動通信的便利。可以說沒有光通信技術，就沒有我們現在舒適、便利的互聯網生活。

本實驗面向的人群為本科三年級學生，屬專業實驗，內容涉及光纖的結構、信息傳輸的原理以及動手實現圖像傳輸的實踐環節，實驗如圖3所示。在光纖原理的講述中，引入發現光纖的故事。1870年，英國物理學家廷德爾發現了光線沿著水流彎曲傳播的現象，該現象于1955年由英國的卡帕尼博士得到實際應用，發明了用極細的玻璃制成的光導纖維，但光纖的強損耗一直是限制其在通信領域應用的主要問題。在很多科學家對用玻璃纖維通信失去信心時，出生于上海的高錕博士就光纖傳輸的前景發表了具有重大歷史意義的論文，提出只要能設法降低玻璃纖維的雜質，就能夠降低光纖損耗，從而為后來光纖通信發展奠定了基礎，高錕博士也因此獲得了諾貝爾獎[7-8]。在實驗教學中穿插名人故事及實驗相關技術的發展歷史，可以讓學生樹立對待學習、科研、生活的積極態度，認識到任何成功都不是一蹴而就的，困難和失敗是正常的，最重要是要在遇到困難時保持積極向上的心態，沉住氣踏踏實實從基礎做起方能迎來轉機。這樣的方式有助于激發學生的學習熱情和興趣，加強對專業的認同感，也能幫助學生形成正確的世界觀、人生觀和價值觀。

（b）波分復用模塊;（c）光通信視頻音頻傳輸模塊

1.3通過《物質熱擴散系數測量》實驗弘揚抗疫精神

1.3.1 《物質熱擴散系數測量》實驗的教學要點

a.紅外輻射的概念

b.熱像儀工作原理和紅外測溫原理

c.物質熱擴散系數的概念及測量

1.3.2《三維數字化測量》實驗與抗疫精神

熱擴散系數是反映物質導、散熱性能的物理量，基于紅外輻射的實驗測定是確定該系數的重要途徑。絕對零度以上的物體都會因自身的分子運動輻射紅外能量，通過紅外探測器接收并轉換后可以得到物體表面熱分布的熱像圖，從而實現測溫，紅外熱像儀和紅外測溫儀便是兩種最典型的利用紅外輻射測溫的工業應用[9-10]。

本實驗需要用紅外熱像儀測量目標物溫度變化，所用紅外熱像儀如圖4所示，并據此計算目標物熱擴散系數。在講解該部分內容時，從紅外測溫的原理引入紅外測溫儀在新冠疫情中發揮的重要作用。在人流密集的區域，如機場、地鐵、火車站等，紅外測溫儀能夠進行遠距離、非接觸、多目標測溫，大大提高了測溫效率，并能夠減少接觸，對疫情的篩查和防控起到了重要作用，如圖5所示為西安電子科技大學校門處設置紅外測溫點，即時多人員監測，大大提高了監測效率且不會對師生的正常生活造成任何影響[11]。通過此延伸，首先讓學生對課堂知識在實際生活中的應用有了進一步了解，從而激發學習興趣和用所學知識解決實際問題的想法。然后結合新冠疫情以來，全國人民眾志成城、齊心協力抗擊疫情的經歷，在此過程形成的“生命至上，舉國同心，舍生忘死，尊重科學，命運與共”的抗疫精神[12]。每位同學在家中度過的停課不停學、在線學習的特殊學期，進一步強調，偉大抗疫精神，同中華民族長期形成的特質稟賦和文化基因一脈相承，是愛國主義、集體主義、社會主義精神的傳承和發展，是中國精神的生動詮釋，豐富了民族精神和時代精神的內涵。在當前常態化防疫的要求下，面對前所未有的風險挑戰，大力弘揚包括偉大抗疫精神在內的中國精神，奮斗不放棄、斗爭不退縮、前進不止步，每位同學都是抗疫英雄，每個人都能夠在自己的位置為國家的進步做出自己的貢獻，激發大家的愛國情懷和民族榮譽感。

2.總結

光電實驗課程作為光學相關專業人才培養課程的重要組成部分，蘊含著豐富的思政元素。本文基于西安電子科技大學光電類實驗課程的教學內容及課程特點，對課程思政與實驗教學的融合方法進行了探索。以具體實驗為例，在其中穿插名人故事、技術發展歷史、應用方式，尤其結合2020年以來的新冠疫情，從理論知識出發，恰到好處地融入思政元素，提高同學們的民族自豪感和愛國熱情，激發學習熱情，提高學習興趣，從而同時實現專業知識的傳授和積極價值觀的引領，真正達到教書育人、立德樹人的目的。

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作者簡介：

韓平麗（1990年-），女，實驗師，博士，河北衡水人，主要從事光電實驗教學與新體制光電成像技術研究。

楊威（1966年-），男，正高級實驗師，博士，山西原平人，主要從事線性代數、光電實驗教學及目標紅外輻射特性研究。