軍校應用光學課程思政教育探索與實踐

李榮 張懷利 張廷華 郭惠超 鄭海晶

航天工程大學電子與光學工程系 北京 102200

0 引言

2016年，習近平總書記出席全國高校思想政治工作會議并發表重要講話，習近平總書記在會議上強調，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]。全面推進課程思政建設，是落實立德樹人根本任務的戰略舉措，各類課程應與思政課程同向同行，形成協同效應。

軍校是培養、提供和儲備軍事人才的基地，目的在于為打贏未來戰爭奠定堅實人才基礎。軍校學員是國家十分寶貴的軍事人才資源，是保障軍隊戰斗力生成的希望，是國家國防建設的中堅力量。軍校教育要“面向戰場、面向部隊、面向未來”，做到打仗需要什么就教什么、部隊需要什么就練什么，使人才培養供給側同未來戰場需求側精準對接。生長軍官教育作為軍事教育的生力軍，承擔著為我軍培養高素質創新型軍事人才的重任。本文以航天測控生長軍官光電專業光學課程為例，結合課程內容引入相關科學故事，將課程思政與知識傳授相融合，在課程教學過程中，始終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，春風化雨、潤物無聲，最終將思政教育落到實處。

1 應用光學課程基本情況

1.1 課程性質與地位

應用光學是光電專業生長軍官的一門任職基礎必修課，本課程與光電設備相關技術結合緊密，對幫助學員理解設備工作原理具有重要作用，為學員后續學習和崗位任職奠定基礎。

1.2 課程教學理念

本課程以現代教育思想為指導，以新時期軍事戰略方針為依據，立足軍隊院校本科教育，以實戰為牽引，以航天發射任務需求為導向，遵循能力本位、學員本位的基本教學理念，努力提升教育教學實戰化水平。在課程設計上以培養學員崗位任職能力為出發點和落腳點，全面優化教學內容，創新教學方法，強調課堂理論教學與實踐教學的有機結合，推行“線上為主、線下為輔”的教學方法，注重啟發式、互動式教學，通過教學雙方合作互動，激發學員學習的積極性和主動性，實現知識傳授、能力培養、價值培塑三者的和諧統一，形成育人合力。

1.3 課程目標

通過本課程的學習，使學員掌握應用光學的基本知識，培養其利用光學知識掌握設備原理，解決操作中遇到問題，為后續課程的學習奠定基礎。

1.3.1 知識目標

通過學習，理解并掌握幾何光學三大基本定律，理解共軸球面光學系統成像的一般特點，掌握典型平面元件成像特點，理解光學系統光束限制相關概念，理解和掌握軸上點像差的概念、成因、特點，理解和掌握部分典型光學系統成像特點，了解光的干涉、衍射、偏振等波動性質與應用。

1.3.2 技能目標

注重培養學員知識運用能力、實驗操作技能、自主學習能力，使學員做到會看、會算、會調。會看指能夠看懂成像光路圖；會算指能夠用作圖法和解析法分析求解理想光學系統成像情況、分析任務案例；會調指會調整組建基本的成像光路等。

1.3.3 思政目標

通過光學知識的學習過程，樹立尊重客觀規律的科學態度，體驗辯證唯物主義的認識論；通過光學實驗操作的過程，培養嚴謹扎實的工作作風，樹立責任意識、團隊意識和工匠精神；通過有機地融入學科背景、發展歷程、典型案例以及人物事跡，激發學員身為航天人的自豪感，使其做到專業入腦，家國入心。

1.4 課程內容設計

本課程按照理論學習和實驗教學相結合的設計思路，遵循由淺入深的基本原則，設置了7 個專題，包括幾何光學概述、共軸球面光學系統、理想光學系統、平面系統、光束限制與像差、典型光學系統、波動光學基礎。加強對教學過程的全程監控和監督，堅持對教與學各環節的綜合評價，按照過程性教學、形成性考核、崗位化訓練的指導思想，注重對基礎理論知識、基本理論實際應用的考查；采取平時考核與課終考核相結合的方式，力求全面、客觀、及時地反映學員對知識和技能的掌握情況；通過教學督導、領導聽查課、教學質量綜合評估、試卷分析、教學總結、評教評學等形式，改進教學方法和手段，提高教學質量，力求全面提高學員的專業素質，實現課程設立的目標。

2 應用光學課程思政元素的挖掘與實施

光，作為人類對世界的重要感知，它的發展經歷了漫長而曲折的發展道路。應用光學作為物理學的主干學科，是一門歷史悠久而又年輕的學科。光學研究的內容非常廣泛，主要包括光學的發展簡史、光學軍事應用、光的產生及傳播規律、典型光學系統成像特性、光的干涉、光的衍射以及光的偏振等。進行課程思政教育應結合以上課程內容及課程特點，深入挖掘蘊含在其中的思政元素，見表1，研究思政元素融入路徑設計，見圖1，同時探索線上線下混合教學模式，努力建設軍隊一流精品在線課程。

表1 應用光學課程思政教學設計表

圖1 光學課程思政元素融入路徑設計

2.1 回顧學科背景，融入課程思政

在人們研究光學的歷史長河中，光的本性問題一直是人們研究的焦點。光到底是什么？笛卡爾在《折光學》中提出了兩種假說。一種假說認為，光是類似于微粒的一種物質；另一種假說認為光是一種以“以太”為媒介的壓力。笛卡爾的兩種假說為后來的微粒說和波動說的爭論埋下了伏筆。微粒說理論認為，光的本質與通過它反射而可見的實體物質一樣，是一種粒子。微粒說可以輕而易舉地解釋光的直進、反射和折射現象，因此，很快得到了人們的承認與支持。18世紀末，英國著名物理學家托馬斯·楊對光學理論產生了懷疑。根據一些實驗事實，他認為光是在以太流中傳播的彈性振動，并指出光是以縱波形式傳播的。1801年，楊氏進行了著名的楊氏雙縫干涉實驗，該實驗證明了光的干涉現象，從而證明了光是一種波。隨著光的波動學說的建立，微粒說開始轉向劣勢。1887年，德國科學家赫茲發現光電效應，光的粒子性再一次被證明。20世紀初，普朗克和愛因斯坦提出了光的量子學說，愛因斯坦提出：光具有波粒二象性。至此，微粒說與波動說的論戰完全終結。

通過微粒說與波動說之爭，使學員體會“在科學史中，一個新概念從來都不會是一開頭就以其完整的最后形式出現”，任何一種理論由提出到發展成熟，都要經歷一段艱難而又曲折的路程。由此來激勵學員不斷探索、勇于實踐的科學精神，同時培養學員敢于向權威提出挑戰的求實精神，和以辯證唯物主義方法論為指導，實事求是分析問題的能力。

早在戰國時期，中國的《墨經》中就記錄了世界上最早的光學知識，其中包括小孔成像、物像關系等8 條關于光學的記載。墨子與弟子們完成了世界上第一個小孔成像的實驗，證明了光沿直線傳播的性質。他首先探討了光與影的關系，細致觀察了運動物體影像的變化規律，提出了“景不徒”的命題。同時，墨子對平面鏡、凹面鏡、凸面鏡等也進行了比較系統的研究，得出了幾何光學的一些基本原理。相比之下，西方國家對光學的研究比墨子晚了很多年。通過對比，堅定學員的文化自信，激勵學員砥礪前行，不忘初心使命，在大變革中抓住機遇，為實現中華民族偉大復興努力學習。

2.2 立足專業知識點，融入課程思政

應用光學這門課理論性強，知識點繁多，眾多知識點中蘊含著大量的思政元素，教員在知識傳授的過程中通過深入思考，巧妙設計，潛移默化地將思政元素引入課堂，融入專業知識中，在知識傳遞的過程中有機地融入科學精神、家國情懷、辯證唯物主義世界觀、積極向上的人生觀、專業認同感以及社會責任感和使命感等，使學員在掌握光學知識的同時，成長為高素質的專業化創新型航天測控軍事人才。

“望遠光學系統”這一專題教學重點為望遠鏡物鏡，望遠鏡物鏡分為三種不同的類型：折射式、反射式以及折反射式。早期的光學望遠鏡都是折射式望遠鏡，通過折射式望遠鏡觀測星體，星體周圍總是存在一圈彩色的光暈。光暈產生的原因是由于透鏡的色散特性，通過介紹牛頓發現介質色散特性的研究歷程，使學員根植不斷探索和實踐的科學精神。

反射式望遠光學系統根據結構形式的不同，分為牛頓式、卡塞格林式和格里高利式。本專業實裝設備光電經緯儀主光學系統的結構形式為牛頓式望遠光學系統。牛頓認為透射式系統由于存在色散特性，必然會產生色差。他曾悲觀地斷言，透射式系統無法消除色差，于是他另辟蹊徑，發明了反射式望遠系統。通過介紹牛頓式望遠光學系統的歷史淵源，拓展折射率較大而色散本領較小的消色差火石玻璃的發現和推廣應用，激勵學員要具備敢闖新路、敢于突破以及敢于勝利的“三敢”精神。

2.3 導入實際案例，融入課程思政

在“理想光學系統”這一章節中，會介紹理想光學系統物像位置及大小關系的求解，物像關系求解可以采用兩種計算方法，分別為牛頓法和高斯法，其區別為所選取的坐標原點不同，最終求得的結果具有一致性。通過這兩種方法可以求得空間任一物體對應的像的位置或大小。同理，也可求得已知像對應的物的大小及位置。本節課在講授過程中，以實裝案例作為引入，該實裝案例為某發射場使用的高速攝錄光學設備對待發射的火箭進行拍攝，對于已知尺寸的火箭，如何合理地選擇光學設備的焦距是設備操作手必備的技能之一。以這樣的實裝案例作為引入，一方面可以激發學員學習的積極性和主動性，另一方面可以適當地對學員進行思政教育。

為了選取合適的焦距，可以使用牛頓法或高斯法來進行求解。牛頓和高斯這兩位偉大的科學家用數學表達式的方式闡述了物和像之間的關系，但其實對于物像關系的研究，早在我國春秋戰國時期，偉大的思想家和軍事家墨子比牛頓和高斯早兩千多年就已經發現了光的一些基本現象，具體體現在記錄他及墨家思想的《墨經》中。原文為“鑒，鑒者近，則所鑒大，景亦大；其遠，所鑒小，景亦小”，這句話的意思是：凸透鏡，物體離鏡面越近，所照的面積越大，其影像也越大；物體距鏡面越遠，所照的面積越小，那么影像也越小。由此可以看出，我國的傳統文化博大精深。越了解中華優秀傳統文化，就越能讓人對其充滿自信，由此培養學員的文化自信，同時激勵學員爭取為我國的科技進步和軍事發展貢獻自己的力量。

2.4 演示實驗操作，融入課程思政

實驗教學是理工科類學科教學必不可少的組成部分，實驗課堂可以有效地培養學員的動手實踐能力、團隊協作能力、科學嚴謹態度、開拓創新精神和大國工匠精神等。將實驗教學與課程思政有效結合在一起，不但能夠擴大課程思政的影響力，同時還可以幫助學員養成良好的實驗習慣，使他們在實驗過程中能夠更嚴格地要求自己。在將課程思政與實驗教學相結合的過程中，教師應該學會從學員的角度思考問題，尊重學員的課堂主體地位，提高學員對實驗教學的滿意度。

應用光學這門課共包含8 次應用光學實驗和2次物理光學實驗，其中一次物理光學實驗為光的干涉現象的研究，通過該實驗學員會更加深刻地理解光的干涉現象產生的條件，同時會觀測到牛頓環的現象。牛頓環是牛頓在1675年首先觀察到的，是一種薄膜干涉現象，牛頓環現象可以成為光的波動性的有力證據之一，這與牛頓的“微粒說”相矛盾，由此激發學員敢于突破標準模式、勇于質疑權威的精神，有利于培養學員開放思維和獨立思考的能力。

3 結束語

推進課程思政建設，是落實習近平總書記“其他各門課都要守好一段渠、種好責任田，使各類課程與思政課同向同行，形成協同效應”指示的重要舉措。在軍隊院校教育教學過程中，為了全面落實立德樹人根本任務，專業課教師要深入挖掘各門課程蘊含的思政元素，時刻銘記教書育人的職責，塑造“有溫度”的課堂氛圍。同時，教學過程應以學生為主體，采用啟發式、案例式、講授式、因材施教式、循序漸進式相結合的教學方法，以高度負責的態度，為培養打贏信息化戰爭的高素質航天測控生長軍官而不斷努力。