在分光計實驗教學中課程思政的探索與實踐

岳 平，韓 英，周志全，張大華，孫學明

（北京電子科技學院，北京100070）

2016-12，習近平總書記出席全國高校思想政治工作會議并發(fā)表重要講話。他強調指出：“要堅持把立德樹人作為中心環(huán)節(jié)，把思想政治工作貫穿教育教學全過程，實現(xiàn)全程育人、全方位育人”，提出“各類課程與思想政治理論課程同向同行，形成協(xié)同效應”[1]。如何將思想政治教育滲透、融入各類課程，如何立德樹人，如何提高人才培養(yǎng)能力，是當前國內各個高校普遍關注、熱烈討論并積極開展教學實踐的一個重大課題。

“大學物理實驗”是理工科各類專業(yè)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(tǒng)實驗方法和實驗技能訓練的開端，是培養(yǎng)理工科類專業(yè)技術人才非常重要的基礎課程[2]。同時，“大學物理實驗”也是一門基礎實驗課，對大學生在將來的工作和學習中培養(yǎng)獨立思考能力、動手能力和創(chuàng)新能力等素質來講十分重要。將思想政治教育思想滲入到“大學物理實驗”課程教學中，可以讓“大學物理實驗”中所蘊含的思想政治教育元素鮮活地呈現(xiàn)在大學生的腦海里，更加有利于培養(yǎng)大學生的科學素養(yǎng)，真正實現(xiàn)教書育人的目的。

本團隊通過深入挖掘物理實驗的課堂教學內容，對“大學物理實驗”課程進行精心的教學設計，探索打破物理類課程與思想政治類課程之間壁壘的途徑和方法。通過將思想政治教育元素恰當?shù)厝谌雽嶒炍锢淼恼n堂教學當中，實現(xiàn)“教書”和“育人”的統(tǒng)一結合，在傳授知識、培養(yǎng)能力的同時，實現(xiàn)對學生的價值塑造，使學生在“專業(yè)成才”的同時，促進學生“精神成人”[3]。

分光計是“大學物理實驗”教學中常用的一種比較精密的光學儀器，既啟迪思維又訓練動手能力。基于分光計實驗平臺，根據(jù)幾何光學或波動光學相關原理，可開展內容極為豐富的光學實驗，所以掌握分光計的調整十分重要。以分光計的調整和使用為例，進行教學設計，將思政教育融入實驗課堂內容。

1 通過實驗方法滲透思政思想

在物理實驗中儀器調整、數(shù)據(jù)測量、數(shù)據(jù)處理等中都包含各種各樣的實驗方法，實驗方法是物理實驗教學過程中的重點，需要從實驗方法中挖掘其蘊含的思政元素。

分光計是一個設計非常巧妙的實驗儀器，在儀器調節(jié)和測量過程中有許多實驗方法，比如使用自準直法、減半逐步逼近法、轉換法等。

1.1 自準直法

光線通過位于物鏡焦平面的分劃板后，經物鏡形成平行光。平行光被垂直于光軸的反射鏡反射回來，再通過物鏡后在焦平面上形成清晰的分劃板標線像，并且與原標線對稱。

如果物鏡沒有位于焦平面的分劃板，經物鏡便不是平行光，再經反射鏡反射回來，在焦平面上形成的像便會模糊不清。調節(jié)物鏡的位置，使像清晰，便使得物鏡位于其焦點處。

自準直方法的關鍵是巧妙采用反射鏡，使光線反射回來，重新經過物鏡系統(tǒng)，檢驗其會聚在焦平面的像是否清晰。唐太宗李世民說過：“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?！绷暯街赋?，教育實踐活動要著眼于自我凈化、自我完善、自我革新、自我提高，習總書記也提出實踐活動要以“照鏡子、正衣冠、洗洗澡、治治病”為總要求。其中照鏡子為各項的基礎，有了標尺，在實踐活動中才可以自我凈化、自我完善、自我革新、自我提高。

1.2 轉換法

在分光計實驗中，三棱鏡的頂角的測量是非常重要的一項內容，三棱鏡頂角測量常用的一種方法是轉換法，不能直接測量三棱鏡的兩個面的夾角，轉而測量三棱鏡的兩個面的垂線，再經過計算得出三棱鏡頂角的度數(shù)。這樣將兩個面的夾角轉換測量面的垂線的夾角，稱為轉換法。

通常在處理實踐問題時，如果從一個角度去處理非常棘手，不妨考慮從其他角度進行處理，問題或許能夠迎刃而解?？梢酝ㄟ^實驗方法，進而引申到實踐問題，對學生進行科學實踐教育。

2 合理設計教學模式，培養(yǎng)學生團結互助的精神

在大學物理實踐教學中，為了提高學生獨立完成實驗的能力，實驗儀器基本是人手一臺，但是對于較復雜的實驗，如果仍然只強調獨立完成實驗的重要性，學生往往會因為遇到的困難而選擇放棄，這樣既沒有培養(yǎng)其獨立性，反而易使其自信心受到打擊。分光計的調整及測定三棱鏡的折射率是要求最高、難度最大的一個實驗。設計合理的教學模式，有助于實驗的完成，同時培養(yǎng)學生合作和競爭的精神。

分光計調整中的難點主要有以下幾點：①調節(jié)望遠鏡的光軸與儀器的中心軸相互垂直是最關鍵也是最困難的一步，學生往往在這一步花費大量的時間。首先粗調望遠鏡主軸和載物臺平臺的水平，然后觀察載物臺上的雙面鏡反射回的光線是否將十字像都成像于望遠鏡的視場范圍。這時會有多種情況出現(xiàn)，有的學生可以找到反射十字但不知如何調整，有的根本找不到反射十字，有的只能看到單面反射像，轉至雙面鏡的另一側則沒有反射像，需要學生認真分析成像原理，合理調節(jié)載物臺和望遠鏡的水平，才可以同時觀察到雙面鏡兩面同時反射回的綠十字。②觀察經過三棱鏡分光的折射光線，并找到最小偏向角。這一步也較難，學生雖然了解光路圖，但是在實驗中，把光路轉換到實驗儀器進行觀察，往往不能正確確定望遠鏡和平行光管的位置，找不到折射光線。找到折射光線后，找到最小偏向角的位置也具有一定的難度。③測量最小偏向角，這一步難度也較大，由于分光計機關過多，很多學生一時搞不清楚每個螺釘?shù)墓δ?，不知道如何固定游標盤，或者沒有將望遠鏡和刻度盤固定在一起，往往測了一兩組數(shù)據(jù)后發(fā)現(xiàn)不對，需重新測定實驗數(shù)據(jù)。

從以上實驗調節(jié)的分析可以看出，分光計的調整及測定三棱鏡的折射率實驗的要求之高、難度之大。需要采取合理的教學形式來完成實驗。為此設計了組內合作和組外競爭的模式來進行教學。

采用每人1 臺儀器，每3 人組成1 個小組，組內學生相互討論，合作互助，共同完成3 臺儀器的調整和測量。同時，不同小組之間采取競爭模式，最后以小組成績?yōu)閷嶒灣煽儭?/p>

采取分組模式，在調節(jié)望遠鏡主軸和載物臺平臺的水平時，每個學生可以見到組內多種情況，并經過討論共同完成調整，這樣避免個別學生偶然碰到能在望遠鏡中能觀測到雙面鏡正反面反射回的十字，實際并未掌握調整方法的情況。碰到多種情況后，可促使學生認真分析成像原理，了解儀器構造，真正學會分光計的調節(jié)。

觀察三棱鏡的最小偏向角時，組內學生共同了解儀器構造，分析光路圖，搭建正確的光路，彌補各自的不足，找到最小偏向角。在測量偏小角時，可以共同了解儀器各個螺釘?shù)淖饔茫私馊绾喂潭ㄝd物臺，將望遠鏡與刻度盤固定在一起，測量最小偏小角。

通過實際課堂驗證，發(fā)現(xiàn)學生參與實驗的主動性、積極性有所增強，組內學生相互講解、討論，使學習更加有效率。小組競爭模式激發(fā)了學生的進取心，形成“比學趕幫超”的良性循環(huán)。這樣學生對問題的分析會比較透徹，加深其對物理原理的理解和掌握，并可以進一步增強學生對科學實驗的基本方法與主要過程的體會。

組內大家可以相互討論，互助合作；組外競爭可以使學生在短時間內達到調整要求、及時完成實驗的各個環(huán)節(jié)，還能讓學生發(fā)揮主觀能動性，積極參與到實驗中來。由此引入競爭與合作機制，可以培養(yǎng)學生團結協(xié)作、互幫互助的精神。

3 通過合理設計教學內容，培養(yǎng)學生的積極主動性

在實驗內容的設計上，可以適當增加選做內容。分光計的調整和使用中，如果同時安排分光計的調整和三棱鏡的頂角的測量，對于大部分學生來說實驗內容是飽滿的、充實的，學生可以在規(guī)定時間內完成，但對于少部分動手能力較好，并勤于思考、學有余力的學生，內容略顯單薄，所以，設計教學內容為分光計的調整和三棱鏡頂角的測量為必做內容，三棱鏡色散的觀察、三棱鏡折射觀察和最小偏向角的測量為選做內容。根據(jù)實踐發(fā)現(xiàn)，增加選做內容后，并采取組內合作、組外競爭的模式，極大地提高了學生的積極主動性，不僅動手能力好的學生可以完成，其他學生也會加快實驗進程，爭取完成部分選做內容，甚至有部分學生課上完不成，會在課下主動來做實驗，完成選做部分，大大提高學生的積極主動性，激發(fā)了學生的求知欲。

4 嚴格審查數(shù)據(jù)，培養(yǎng)學生嚴謹?shù)墓ぷ髯黠L

使用分光計測量三棱鏡頂角時，學生對三棱鏡頂角的度數(shù)有預知，所以有些學生便不認真讀取數(shù)據(jù)，甚至隨意填寫。作為教師，需要認真檢查數(shù)據(jù)，檢查實驗數(shù)據(jù)是否和實驗儀器一致，數(shù)據(jù)有效數(shù)字是否正確，檢查是否存在偏心差，培養(yǎng)學生嚴謹踏實的工作作風。

5 結論

總之，通過深入挖掘實驗方法，合理設計教學模式，合理安排教學內容，將思政課程有機融入“大學物理實驗”教學，不僅可以培養(yǎng)學生的科學實驗能力、實驗觀察和抽象思維能力，提高學生的科學素養(yǎng)和創(chuàng)新能力，而且可以發(fā)揮其傳承愛國主義和團隊協(xié)作精神，樹立辯證唯物主義的世界觀，起到培養(yǎng)學生德智體美勞全面發(fā)展的獨特作用。