“工程光學”課程思政的探索與實踐

江 潔，劉惠蘭，蘇麗娟，屈玉福，李 健

（北京航空航天大學 儀器科學與光電工程學院，北京 100191）

引言

高等教育的根本與核心是教書育人。但是長期以來，在專業類課堂上，大多數教師沒有認識到思想政治教育的重要性和必要性，普遍存在專業課和思政教育關系不大的錯誤觀念，從而偏重于專業知識傳授而忽略了課堂中的思想政治教育。2016年12月，習近平總書記在全國高校思想政治工作會議上的講話指明了思想政治工作的方向。專業課程思政建設是實現立德樹人根本任務的重要組成部分，是我國高等學校思想政治教育的重要組成部分，也是每一位高等教育工作者面臨的挑戰。

工程光學是研究光學及其在工程技術領域應用的一門科學，是儀器和光電類專業的專業必修課程。近年來，在教學實踐中，我們緊緊圍繞國家和社會發展需求及立德樹人根本任務，緊扣人才培養中心工作，努力探索將思想政治教育元素引入“工程光學”課堂教學的方法和路徑，并貫穿于課堂教學全過程。根據課程內容特點，發掘其中所蘊含的思想政治教育元素和所承載的思想政治教育功能，提升學生分析問題、解決問題的能力，培養學生獨立思考、敢于質疑、不畏困難的科研精神，陶冶學生的情操，進而幫助學生樹立正確的世界觀、人生觀和價值觀。

一、課程思政教學內容

光學作為一門自然科學，其發展歷史源遠流長，其中蘊含著非常多的思政元素。要開展好課程思政工作就需要充分發掘這些思政元素，并將其很好地融入課程教學。“工程光學”課程思政元素與教育目標如表1所示。

表1 “工程光學”課程思政元素與教育目標

（一）辯證唯物主義認識論

人的認識不是直線，而是近似于螺旋式的曲線。人類對光學的認識及光學學科的發展也是如此。人們在持續300多年的關于光本性的爭論中，對光學的認識不斷加深，這是一個辯證唯物的認識過程，是對光的本性突破片面局限，不斷探求事實真相的過程。在光的本性問題研究中，比較有代表性的兩類學說是微粒學說和波動學說。微粒學說代表性人物是笛卡爾、牛頓。牛頓根據光的直線傳播性質，提出了光是微粒流的理論?；莞故枪獾奈⒘Ｕf的反對者，他創立了光的波動說。但是當時波動理論在光的直進和偏振方面遇到困難。17—18世紀微粒學說占統治地位，波動學說沒有發展。19世紀托馬斯·楊的楊氏干涉實驗為波動光學的復興做出了開創性的貢獻，為光的波動理論找到了一個強有力的證據。麥克斯韋總結了光的一些電磁現象，指出光是一種電磁波。20世紀初經典電磁理論為基礎的波動光學已經發展得相當完善了，但是當科學實驗深入到微光領域時，在一些新的光學實驗事實面前，光的電磁波理論遇到了巨大的困難。愛因斯坦于1905年為解決光電效應問題，提出了光子模型，總結了光的本性，認為光是具有波粒二象性的。結合對于光的本性問題的認知過程可以看出，事物發展遵循辯證唯物法的基本規律，其發展的總趨勢和基本方向是前進的、上升的，而發展的具體途徑和道路則是螺旋式或波浪起伏的，發展是前進性和曲折性的對立統一。

（二）科學精神

在科學研究中，大膽質疑、小心求證的精神是科學發展的推動力。如果沒有質疑和求證精神，科學就會停滯不前，不可能取得進步。這里說的質疑，是建立在科學基礎之上的合理質疑，而非毫無科學依據地懷疑一切。在提出質疑之后，我們應當通過科學的研究方法合理求證。光的衍射現象的發現就是在對日常生活中光學現象的質疑和求證中獲得的。1651年一個冬天的下午，意大利博洛尼亞大學的教授格里馬爾迪突然注意到一束陽光透過百葉窗投射到墻上，光斑中有一條暗影，這是為什么呢？帶著這個問題格里馬爾迪設計了一個實驗來驗證這個現象，最終得到的結論是光也會像水波一樣繞過障礙物傳播，這就是光的衍射現象。這一發現推動了光的波動學說的發展。沒有這些科學家質疑、求證和堅持真理的精神，不會有光學理論的發展與完善。通過這些經典故事，鼓勵學生對生活中遇到的光學現象多思考，敢于質疑，勇于探索，培養學生嚴謹求實的作風。

（三）探索創新

在課程中增加光學前沿介紹，例如2014年使三位科學家獲得諾貝爾化學獎的超分辨顯微成像技術；2017年獲得諾貝爾物理學獎成果基于邁克爾遜干涉儀和F-P干涉儀的LIGO引力波測量技術；2018年拍攝黑洞圖像的甚長基線干涉測量技術。通過分析100多年來的諾貝爾物理學獎我們發現，與光學直接或間接相關的獲獎成果有40多項，這些獲獎的光學研究工作對于物理學的發展起到了非常重要的作用。1901年第一屆諾貝爾物理學獎就頒發給了發現X射線的倫琴。另外無論是相對論還是量子力學的建立，也都與光學的發展密切相關，科學技術還在不斷地向前推進，每個領域都有很多未解之謎，尤其是光學。雖然光學很古老，但在21世紀獲得了飛速的發展。通過這些事例激勵學生學習光學的興趣，鼓勵學生要有好奇心和求知欲，勇于探索未知。

（四）民族自信

在“工程光學”課程緒論中我們知道，最早的光學儀器應該是中國人使用的銅鏡，而且中國古代對光學的貢獻也是很大的。有文獻記載，中國最早的光學可追溯到春秋戰國的《墨經》。《墨經》記載了關于幾何光學的八條內容，敘述光的直線傳播和針孔成像，比歐幾里得的光學早了幾十年的時間。這是非常值得我們中國人驕傲的，這就是民族自信和文化自信的來源。另外，在近代光學界也有很多中國人做出了很了不起的貢獻，如被稱作“光纖之父”的高錕，因在“有關光在纖維中的傳輸以用于光學通信方面”做出了突破性的成就獲得2009年諾貝爾物理學獎。他的貢獻使得通信速度得到了極大的提升。希望通過這樣的事例來激發學生的民族自信和文化自信。

（五）家國情懷

科學是沒有國界的，但是科學家是有祖國的。家國情懷是每個科學家都應當具備的使命和擔當。中華人民共和國成立初期，百廢待興，被譽為“中國光學之父”的光學領域泰斗級人物王大珩等一大批科學家放棄國外優厚的待遇，毅然回國，開拓和推動中國光學的研究，體現出了濃郁的家國情懷。這是中華傳統文化的精髓，也是賦予專業課程思政的精神主線。

（六）理想信念

理想和信念是相輔相成的統一體，理想是人們追求的目標，信念是朝向目標前進的意志和定力。堅定的理想信念是一個成功的科學家或管理者應當具備的基本素質，也是課程期望能夠在每個學生身上打下烙印的著力點。在講到《望遠鏡》這一章節時，除了給學生介紹國內最大的光學望遠鏡——大天區面積多目標光纖光譜天文望遠鏡（Lamost），還重點介紹了南仁東歷經艱險奮戰22年完成了世界上最大的單口徑射電望遠鏡，被稱為“中國天眼”的500米口徑球面射電望遠鏡的指導建設。這一事例告訴學生，只有堅定理想信念才可能在漫長的研制工作中戰勝一切艱難，實現最終的目標。

（七）愛國奉獻

培養熱愛祖國、為國奉獻、積極進取的高端人才是教學的重中之重。在課程中引入愛國奉獻相關的思政元素，有助于激發學生的愛國熱情和進取精神。在《工程光學干涉》章節的講授過程中，我們引入了中國激光陀螺奠基人——國防科技大學高伯龍院士的事跡作為思政元素。高伯龍院士帶領團隊歷經40多年探索攻關，研制出了我國自己的激光陀螺。他極深厚的理論功底，以及堅持、堅守、迎難而上的創新精神成就了中國的激光陀螺。通過這些事例，引導學生把實現個人價值與國家的前途命運聯系起來，急國家和人民之所急，在今后的學習和工作中，迎難而上，為祖國的發展做出自己的貢獻。

二、課程思政教學方法

對課程思政建設來說，發掘思政元素僅僅是準備工作，更重要的是在教學過程中將其傳遞給學生。為了更好地將思政元素與專業知識相結合，教師需要在提高自身思想政治教學水平的基礎上，進一步優化教學內容，創新教學方法，改革教學模式。

（一）提高教師及教學團隊的思想政治教學水平

“師者，所以傳道授業解惑也。”要成為合格的“授業者”，教師首先需要提高自身的思想政治水平，俗話說“給別人一杯水，首先自己要有一桶水”。教師要全面系統地學習馬克思主義基本理論，以及習近平總書記關于教育的重要論述，不斷提高自身的思想認識和政治高度。同時也要不斷提高教學能力和水平，講好專業課，成為合格的“授業者”。另外，教師還要做到“知行合一”，用自己的實際行動影響學生。準備好每一份教案、上好每一堂課、認真批改每一份作業、耐心對待每一個學生，用嚴謹的教風和強烈的責任心感染學生，言傳身教。

課程的思想政治教學任務需要集思廣益，充分發揮團隊的智慧。首先，加強與思想政治理論課教師的交流合作，識別和把握課程中的思政元素；其次，發揮同一教學團隊每位教師的主觀能動性，通過集體討論備課，從相同的課程內容中發掘不同的思政元素；最后，加強同一專業不同教學團隊之間的相互配合，通過專題研討，團隊之間相互啟發借鑒，形成合力，實現思政元素的系統性發掘。

（二）重新梳理教學內容，完善教學手段

“工程光學”課程尤其是物理光學部分公式和概念繁多、內容分散，而且最主要的問題是這一部分與普通物理光學部分內容重復較多。教學過程中若嚴格按照教學計劃安排教學內容，不經過精心設計，很容易出現“照本宣科”的現象，課堂枯燥，教學效果差。我們通過發掘“工程光學”課程內容中所蘊含的思政元素和所承載的思想政治教育功能，并將其合理融入課堂教學各個環節，優化課程設置，完善教學設計。例如以波動光學如何在工程中應用為目標，重新調整課程體系與教學內容。在強化光學基本理論知識的基礎上，著重強調光學理論在工程上的應用，如干涉的精密測量、光譜分析及衍射成像等，另外在課程開始前增加《緒論》課。通過這些教學設計實現思想政治教育和知識體系教育的有機統一，可以豐富教學內容，增加課堂的趣味性。要明確思想政治教育的目標，并由此出發，結合課程內容選擇合適的切入點和切入方式，避免生搬硬套、牽強附會地植入思政元素，使思政元素與課程內容有機交融，達到“潤物無聲”的效果。

（三）科教融合

結合教師的科學研究，用“工程光學”課程中的知識去解決科研中的問題，體現光學的工程應用，同時將科研中的研究成果作為案例進行案例式教學。例如薩格奈克效應是光學中的一種干涉效應，1913年由法國物理學家薩格奈克發現，被廣泛應用于光學陀螺的研制。我院光電工程專業在中國光纖陀螺之父——張維敘教授帶領下于1981年率先在國內開展光纖陀螺研制，并研制出型號產品，應用于多個導彈、衛星型號，并獲國家發明獎。我們以光纖陀螺為案例開展《光學干涉》這一章的教學，既突出了工程光學工程應用的特點，又提高了學生對課程的興趣、對專業的熱愛。同時在授課過程中通過老一輩科學家的事跡，自然而然、水到渠成地將理想信念、政治認同、家國情懷融入課程建設之中。

結語

“工程光學”是儀器和光電類專業的核心專業課程，本文充分挖掘“工程光學”課程中的思政元素，通過這些思政元素可以培養學生的民族自信、文化自信，鼓勵學生勇于探索創新，激發學生的愛國熱情和進取精神。為了更好地將思政元素與專業知識相結合，并將其傳遞給學生，本文提出要提高教師及教學團隊的思想政治教學水平、重新梳理教學內容、完善教學手段及科教融合的教學方法，通過這些措施潤物無聲地將思政元素融入課程教學。