课程思政在光学实验教学中的探索与实践

黄耕平

摘要：课程思政是目前高校把立德树人作为中心环节、在教学过程中实现全程育人、全方位育人的新要求。在光学实验教学中，教师需深入思考和挖掘有关光学及其实验中的思政元素，如光的波粒二象性和太极图中的阴阳两面性、分光计的调节实验与照镜子正衣冠、迈克尔逊干涉仪测光波波长与光纤之父等等，从而实现光学实验教学与思政教育的有机统一，达到既提高教学效果又提高学生高尚情操的教学目的。

关键词：立德树人;课程思政;光学实验;文化自信

课程思政改革是目前高等学校在教学过程中实现全程育人、全方位育人的新要求。如何将思想政治教育渗透融入到各类课程里，关系到高校培养什么样的人、如何培养人以及为谁培养人的根本问题。挖掘课程中所蕴含的思政元素是课程思政改革的基础和前提，如何用好和充分发挥思政元素的教育作用，需要在教学过程中加以实践。本文就我们在光学实验教学中深挖一些思政元素，并在教学过程中进行思想政治教育的实践进行了探讨和介绍。

一、课程思政在光学实验教学中的意义

光学实验是大学物理实验教学中不可或缺的部分。“大学物理实验”是理工科各类专业学生进行科学实验基本训练的公共必修课程，是本科生接受系统实验方法和实验技能训练的开端，是培养理工科类专业技术人才非常重要的基础课程。

大学物理实验是我校理工科本科生的必修课程，课程的目的是通过实验课的预习、仪器使用、实验操作、现象观察、数据记录及处理、实验结果分析等环节，使学生掌握实验的基本知识和基本方法。通过实验使学生感知物理现象及其演变过程，加深对物理知识的理解，在实验技能技巧等方面受到系统而严格的训练;实验中出现的物理现象、异常结果和仪器故障有利于培养学生提出问题、分析问题和解决问题的能力。在光学理论和光学实验中蕴含着十分丰富的思政教育元素，如光的波粒二象性与太极图中的阴阳两面性;如分光计的调整实验与照镜子正衣冠，在教学实践活动中有利于让学生自我净化、自我完善、自我革新和自我提高;如迈克尔逊干涉仪测光波波长实验与光的全反射与光纤之父等等。这些课程的教学内容中蕴含着中国哲学思想、社会主义核心价值观、中华文化自信等各种思政元素。因此，在光学实验教学过程中开展课程思政改革显得尤为重要。

二、思政元素在光學及其实验教学中的探索与实践

2.1 光的波粒二象性与太极图中的阴阳两面性

光的波粒二象性是指光既具有像波一样向前传播的波动特性，又具有粒子特性。人类对光波粒二象性的认识过程，是粒子性与波动性之间对立统一的发展过程，而我国早就有了太极图的阴阳两面性中蕴含的“对立统一”思想，这就是我们的文化自信！

光的波动说与微粒说之争从十七世纪初笛卡儿提出的两点假说开始，至二十世纪初以光的波粒二象性告终，前后共经历了三百多年的时间。牛顿、惠更斯、托马斯.杨、菲涅耳等多位著名的科学家成为这一论战双方的主辩手。1905年3月，爱因斯坦在德国《物理年报》上发表了题为《关于光的产生和转化的一个推测性观点》的论文，他认为对于时间的平均值，光表现为波动;对于时间的瞬间值，光表现为粒子性。这是历史上第一次揭示微观客体波动性和粒子性的统一，即波粒二象性。杨氏双缝实验是捕获光的粒子与波同时存在的基础性实验，把一支蜡烛放在一张开一个小孔的纸前形成一个点光源，在纸后面再放一张开了两道平行狭缝的第二张纸，从小孔中射出的光穿过两道狭缝投到屏幕上，形成一系列明、暗交替的条纹，这是我们常说的双缝干涉条纹。

《易经》是中华文明的源泉，《易经》中的太极图是由黑白两个阴阳鱼组成。太极图里的白或黑图案形状和鱼相似，我们通常称之为阴阳鱼，其大小相当、一白一黑，白代表“阳”，黑代表“阴”，组成“阴”中有“阳”、“阳”中有“阴”的整体图案，图中一动一静，既对立又统一，互为平衡。人和万物都由阴阳二气和水火木金土五行相互作用构成，太极是宇宙的本原，五行统一于阴阳，阴阳统一于太极。这也是可以相互转换的辩证唯物主义哲学思想。

2.2 分光计实验教学中思政元素的探索与实践

分光计是一个设计十分巧妙的实验仪器，我校开设“分光计的调节与棱镜折射率的测定”和“使用分光计测光栅光谱”等实验，在实验前必须调节好分光计，调节和测量有多种操作方法，比如使用自准直法和各半调节法等。

我们用自准直法调整分光计望远镜对平行光聚焦，当分划板处在物镜焦平面位置时，其下方透光十字缝透射的光线经过物镜后变成平行光，再被载物台上双面反射镜反射回望远镜必成清晰像在分划板上。所以调节望远镜的目镜和物镜聚焦，使从望远镜中同时看到分划板上的黑十字准线和绿色反射十字像最清晰且无视差，这是望远镜对平行光聚焦的判定标志。自准直法的关键是利用双面反射镜使光线反射回来，重新经过物镜系统，检验其会聚在焦平面的像是否清晰。俗话说“以铜为镜，可以正衣冠;以史为镜，可以知兴替;以人为镜，可以明得失。”照镜子在实践活动中可以自我净化、自我完善、自我革新和自我提高，从而培养学生有立德树人的高尚情操。

2.3 迈克尔逊干涉仪实验教学中思政元素的探索与实践

迈克尔逊干涉仪是1883年物理学家迈克尔逊和莫雷制成的一种精密的分振幅双光束干涉仪，原理简明，构思巧妙，测量结果可以精确到与波长相比拟，应用广泛。迈克尔逊及合作者曾用此仪器进行了三个著名的实验：光速的测量、标定米尺、推断光谱的精细结构，否定了“以太”的存在，为相对论的提出奠定了理论基础。迈克尔逊也因发明干涉仪及测量光速荣获1907年诺贝尔物理学奖。目前，根据迈克尔逊干涉仪的基本原理研制的各种精密仪器已广泛应用于生产、生活和科技领域。

在迈克尔逊干涉仪测光波波长实验过程中，利用等倾干涉条纹测量He-Ne激光波波长，激光是由He-Ne激光器产生发出，经光纤传输到迈克尔逊干涉仪的分光板上。光纤是一种将讯息从一端传送到另一端的媒介，是一条玻璃或塑胶纤维。目前光纤通讯材料主要用高透明度的二氧化硅材料，可用化学蒸汽沉积法（CVD）制成纯二氧化硅。光纤可分为单模（Single Mode ）光纤和多模（Multiple Mode）光纤。光纤通讯的特点是通讯容量大，比电通讯容量大千万倍，在两根光纤上可以传递万路电话，或上千路电视;保密性能好，抗干扰性很强。正因为有了光纤，使互联网得到巨大的发展。亿万公里长的玻璃光纤光缆铺设在地下和海底，构建一个错综复杂的连接网络，这个网络正是互联网世界得以存在和发展的基础。光纤的发明人高锟（Charles Kuen Kao ）是华裔物理学家，出生于中国上海。高锟是光纤通讯、电机工程专家，普世誉之为“光纤通讯之父”。2009年，高锟与威拉德·博伊尔、乔治·埃尔伍德·史密斯共享诺贝尔物理学奖。这是我们华人的骄傲，华人给世界的巨大贡献，对培养学生的民族自豪感和自信心十分有意义。

结语

课程思政是目前高校在教学过程中实现全程育人、全方位育人的新要求，我们要把立德树人作为中心环节。学习思政课的目的是使学生有良好的思想品德和各种正确的行为习惯，树立对社会和国家的责任感，培养学生的民族自信、文化自信和制度自信，将来成为合格的社会主义公民和新一代有正确站位和有理想的接班人。

光学实验是门传统课程，也是大学物理实验不可或缺的课程。只要我们深入思考挖掘思政元素，将思政元素融进教学过程中，让学生潜移默化、润物无声地接受新知识，既提高教学效果又增强学生的中华文化自信及自身价值观。课程思政改革的事实证明，课堂效果活跃了，学生的学习兴趣更浓厚了。可见，课程思政改革能起到全面培养人才的作用。

参考文献：

[1]教育部高等学校物理学类专业教学指导分委员会.高等学校物理学本科指导性专业规范[M].北京：高等教育.

[2]《大学物理实验》陈国杰 李斌 谢嘉宁等主编 科学出版社.

[3]王向贤.光学教学中的“课程思政”研究与实践.物理与工程 Vol.29 No.2 2019.

[4]岳平 韩英 周志全 张大华 孙学明.在分光计实验教学中课程思政的探索与实践.科技与创新，2021年第03期.

[5]王旗 朱雨.在大学物理实验教学中开展课程思政的探索.大学物理实验Vol.33 No.4 2020.

[6]韦维 刘彩霞 陈东颖 郭慧尔.将“课程思政” 融入大学物理实验教学的探索.物理通讯，2020年第8期.

[7]张汉壮.立德树人 玉汝于成[J].中国大学教育，2019，1（4）：13-16，32.