“工程光学”课程思政的探索与实践

江 洁，刘惠兰，苏丽娟，屈玉福，李 健

（北京航空航天大学 仪器科学与光电工程学院，北京 100191）

引言

高等教育的根本与核心是教书育人。但是长期以来，在专业类课堂上，大多数教师没有认识到思想政治教育的重要性和必要性，普遍存在专业课和思政教育关系不大的错误观念，从而偏重于专业知识传授而忽略了课堂中的思想政治教育。2016年12月，习近平总书记在全国高校思想政治工作会议上的讲话指明了思想政治工作的方向。专业课程思政建设是实现立德树人根本任务的重要组成部分，是我国高等学校思想政治教育的重要组成部分，也是每一位高等教育工作者面临的挑战。

工程光学是研究光学及其在工程技术领域应用的一门科学，是仪器和光电类专业的专业必修课程。近年来，在教学实践中，我们紧紧围绕国家和社会发展需求及立德树人根本任务，紧扣人才培养中心工作，努力探索将思想政治教育元素引入“工程光学”课堂教学的方法和路径，并贯穿于课堂教学全过程。根据课程内容特点，发掘其中所蕴含的思想政治教育元素和所承载的思想政治教育功能，提升学生分析问题、解决问题的能力，培养学生独立思考、敢于质疑、不畏困难的科研精神，陶冶学生的情操，进而帮助学生树立正确的世界观、人生观和价值观。

一、课程思政教学内容

光学作为一门自然科学，其发展历史源远流长，其中蕴含着非常多的思政元素。要开展好课程思政工作就需要充分发掘这些思政元素，并将其很好地融入课程教学。“工程光学”课程思政元素与教育目标如表1所示。

表1 “工程光学”课程思政元素与教育目标

（一）辩证唯物主义认识论

人的认识不是直线，而是近似于螺旋式的曲线。人类对光学的认识及光学学科的发展也是如此。人们在持续300多年的关于光本性的争论中，对光学的认识不断加深，这是一个辩证唯物的认识过程，是对光的本性突破片面局限，不断探求事实真相的过程。在光的本性问题研究中，比较有代表性的两类学说是微粒学说和波动学说。微粒学说代表性人物是笛卡尔、牛顿。牛顿根据光的直线传播性质，提出了光是微粒流的理论。惠更斯是光的微粒说的反对者，他创立了光的波动说。但是当时波动理论在光的直进和偏振方面遇到困难。17—18世纪微粒学说占统治地位，波动学说没有发展。19世纪托马斯·杨的杨氏干涉实验为波动光学的复兴做出了开创性的贡献，为光的波动理论找到了一个强有力的证据。麦克斯韦总结了光的一些电磁现象，指出光是一种电磁波。20世纪初经典电磁理论为基础的波动光学已经发展得相当完善了，但是当科学实验深入到微光领域时，在一些新的光学实验事实面前，光的电磁波理论遇到了巨大的困难。爱因斯坦于1905年为解决光电效应问题，提出了光子模型，总结了光的本性，认为光是具有波粒二象性的。结合对于光的本性问题的认知过程可以看出，事物发展遵循辩证唯物法的基本规律，其发展的总趋势和基本方向是前进的、上升的，而发展的具体途径和道路则是螺旋式或波浪起伏的，发展是前进性和曲折性的对立统一。

（二）科学精神

在科学研究中，大胆质疑、小心求证的精神是科学发展的推动力。如果没有质疑和求证精神，科学就会停滞不前，不可能取得进步。这里说的质疑，是建立在科学基础之上的合理质疑，而非毫无科学依据地怀疑一切。在提出质疑之后，我们应当通过科学的研究方法合理求证。光的衍射现象的发现就是在对日常生活中光学现象的质疑和求证中获得的。1651年一个冬天的下午，意大利博洛尼亚大学的教授格里马尔迪突然注意到一束阳光透过百叶窗投射到墙上，光斑中有一条暗影，这是为什么呢？带着这个问题格里马尔迪设计了一个实验来验证这个现象，最终得到的结论是光也会像水波一样绕过障碍物传播，这就是光的衍射现象。这一发现推动了光的波动学说的发展。没有这些科学家质疑、求证和坚持真理的精神，不会有光学理论的发展与完善。通过这些经典故事，鼓励学生对生活中遇到的光学现象多思考，敢于质疑，勇于探索，培养学生严谨求实的作风。

（三）探索创新

在课程中增加光学前沿介绍，例如2014年使三位科学家获得诺贝尔化学奖的超分辨显微成像技术；2017年获得诺贝尔物理学奖成果基于迈克尔逊干涉仪和F-P干涉仪的LIGO引力波测量技术；2018年拍摄黑洞图像的甚长基线干涉测量技术。通过分析100多年来的诺贝尔物理学奖我们发现，与光学直接或间接相关的获奖成果有40多项，这些获奖的光学研究工作对于物理学的发展起到了非常重要的作用。1901年第一届诺贝尔物理学奖就颁发给了发现X射线的伦琴。另外无论是相对论还是量子力学的建立，也都与光学的发展密切相关，科学技术还在不断地向前推进，每个领域都有很多未解之谜，尤其是光学。虽然光学很古老，但在21世纪获得了飞速的发展。通过这些事例激励学生学习光学的兴趣，鼓励学生要有好奇心和求知欲，勇于探索未知。

（四）民族自信

在“工程光学”课程绪论中我们知道，最早的光学仪器应该是中国人使用的铜镜，而且中国古代对光学的贡献也是很大的。有文献记载，中国最早的光学可追溯到春秋战国的《墨经》。《墨经》记载了关于几何光学的八条内容，叙述光的直线传播和针孔成像，比欧几里得的光学早了几十年的时间。这是非常值得我们中国人骄傲的，这就是民族自信和文化自信的来源。另外，在近代光学界也有很多中国人做出了很了不起的贡献，如被称作“光纤之父”的高锟，因在“有关光在纤维中的传输以用于光学通信方面”做出了突破性的成就获得2009年诺贝尔物理学奖。他的贡献使得通信速度得到了极大的提升。希望通过这样的事例来激发学生的民族自信和文化自信。

（五）家国情怀

科学是没有国界的，但是科学家是有祖国的。家国情怀是每个科学家都应当具备的使命和担当。中华人民共和国成立初期，百废待兴，被誉为“中国光学之父”的光学领域泰斗级人物王大珩等一大批科学家放弃国外优厚的待遇，毅然回国，开拓和推动中国光学的研究，体现出了浓郁的家国情怀。这是中华传统文化的精髓，也是赋予专业课程思政的精神主线。

（六）理想信念

理想和信念是相辅相成的统一体，理想是人们追求的目标，信念是朝向目标前进的意志和定力。坚定的理想信念是一个成功的科学家或管理者应当具备的基本素质，也是课程期望能够在每个学生身上打下烙印的着力点。在讲到《望远镜》这一章节时，除了给学生介绍国内最大的光学望远镜——大天区面积多目标光纤光谱天文望远镜（Lamost），还重点介绍了南仁东历经艰险奋战22年完成了世界上最大的单口径射电望远镜，被称为“中国天眼”的500米口径球面射电望远镜的指导建设。这一事例告诉学生，只有坚定理想信念才可能在漫长的研制工作中战胜一切艰难，实现最终的目标。

（七）爱国奉献

培养热爱祖国、为国奉献、积极进取的高端人才是教学的重中之重。在课程中引入爱国奉献相关的思政元素，有助于激发学生的爱国热情和进取精神。在《工程光学干涉》章节的讲授过程中，我们引入了中国激光陀螺奠基人——国防科技大学高伯龙院士的事迹作为思政元素。高伯龙院士带领团队历经40多年探索攻关，研制出了我国自己的激光陀螺。他极深厚的理论功底，以及坚持、坚守、迎难而上的创新精神成就了中国的激光陀螺。通过这些事例，引导学生把实现个人价值与国家的前途命运联系起来，急国家和人民之所急，在今后的学习和工作中，迎难而上，为祖国的发展做出自己的贡献。

二、课程思政教学方法

对课程思政建设来说，发掘思政元素仅仅是准备工作，更重要的是在教学过程中将其传递给学生。为了更好地将思政元素与专业知识相结合，教师需要在提高自身思想政治教学水平的基础上，进一步优化教学内容，创新教学方法，改革教学模式。

（一）提高教师及教学团队的思想政治教学水平

“师者，所以传道授业解惑也。”要成为合格的“授业者”，教师首先需要提高自身的思想政治水平，俗话说“给别人一杯水，首先自己要有一桶水”。教师要全面系统地学习马克思主义基本理论，以及习近平总书记关于教育的重要论述，不断提高自身的思想认识和政治高度。同时也要不断提高教学能力和水平，讲好专业课，成为合格的“授业者”。另外，教师还要做到“知行合一”，用自己的实际行动影响学生。准备好每一份教案、上好每一堂课、认真批改每一份作业、耐心对待每一个学生，用严谨的教风和强烈的责任心感染学生，言传身教。

课程的思想政治教学任务需要集思广益，充分发挥团队的智慧。首先，加强与思想政治理论课教师的交流合作，识别和把握课程中的思政元素；其次，发挥同一教学团队每位教师的主观能动性，通过集体讨论备课，从相同的课程内容中发掘不同的思政元素；最后，加强同一专业不同教学团队之间的相互配合，通过专题研讨，团队之间相互启发借鉴，形成合力，实现思政元素的系统性发掘。

（二）重新梳理教学内容，完善教学手段

“工程光学”课程尤其是物理光学部分公式和概念繁多、内容分散，而且最主要的问题是这一部分与普通物理光学部分内容重复较多。教学过程中若严格按照教学计划安排教学内容，不经过精心设计，很容易出现“照本宣科”的现象，课堂枯燥，教学效果差。我们通过发掘“工程光学”课程内容中所蕴含的思政元素和所承载的思想政治教育功能，并将其合理融入课堂教学各个环节，优化课程设置，完善教学设计。例如以波动光学如何在工程中应用为目标，重新调整课程体系与教学内容。在强化光学基本理论知识的基础上，着重强调光学理论在工程上的应用，如干涉的精密测量、光谱分析及衍射成像等，另外在课程开始前增加《绪论》课。通过这些教学设计实现思想政治教育和知识体系教育的有机统一，可以丰富教学内容，增加课堂的趣味性。要明确思想政治教育的目标，并由此出发，结合课程内容选择合适的切入点和切入方式，避免生搬硬套、牵强附会地植入思政元素，使思政元素与课程内容有机交融，达到“润物无声”的效果。

（三）科教融合

结合教师的科学研究，用“工程光学”课程中的知识去解决科研中的问题，体现光学的工程应用，同时将科研中的研究成果作为案例进行案例式教学。例如萨格奈克效应是光学中的一种干涉效应，1913年由法国物理学家萨格奈克发现，被广泛应用于光学陀螺的研制。我院光电工程专业在中国光纤陀螺之父——张维叙教授带领下于1981年率先在国内开展光纤陀螺研制，并研制出型号产品，应用于多个导弹、卫星型号，并获国家发明奖。我们以光纤陀螺为案例开展《光学干涉》这一章的教学，既突出了工程光学工程应用的特点，又提高了学生对课程的兴趣、对专业的热爱。同时在授课过程中通过老一辈科学家的事迹，自然而然、水到渠成地将理想信念、政治认同、家国情怀融入课程建设之中。

结语

“工程光学”是仪器和光电类专业的核心专业课程，本文充分挖掘“工程光学”课程中的思政元素，通过这些思政元素可以培养学生的民族自信、文化自信，鼓励学生勇于探索创新，激发学生的爱国热情和进取精神。为了更好地将思政元素与专业知识相结合，并将其传递给学生，本文提出要提高教师及教学团队的思想政治教学水平、重新梳理教学内容、完善教学手段及科教融合的教学方法，通过这些措施润物无声地将思政元素融入课程教学。