“光学”课程与思政“四维”目标融合的研究

金肖 蔡咏裕 张正贺 徐兵

摘  要：“光学”是物理学重要的学科基础课程之一，其课程思政建设的重要性不言而喻。目前，“光学”课程思政建设还存在教学团队建设不足、思政培养目标不清晰以及“光学”课程思政建设未能贯穿课前课后等问题。文章就此问题展开调查研究，从课程思政教学团队建设、“光学”课程思政“四维”目标的衔接融合、课堂教学与课后实践结合延伸思政教育等方面阐述了“光学”课程思政建设的基本思路。

关键词：“光学”课程；课程思政；“四维”目标融合

中图分类号：G641   文献标识码：A    文章编号：1673-7164（2023）24-0095-06

2020年6月教育部发布文件《高等学校课程思政建设指导纲要》，明确指出高校课程思政建设的要求，即紧抓充当“主力军”的教师队伍，让全体高校、教师和课程均承担好育人之大任。课程思政的核心理念为协同育人，其根本目的是实现“立德树人”。“育人”先“育德”，如何将两者有机统一则考验教师队伍的教育方式及教育水平。高校若要做好课程思政工作，必须提高高校全体教师团队的教学水平，同时挑选优质课程思政资源，将思政元素与课程教学有机融合，以达到教书育人的最佳效果。这是衡量一所大学教育水平的首要指标，更关乎为国家建设社会主义伟大事业培养可靠接班人之大任。因此，各类课程都应与思想政治理论课同向同行，形成协同效应，光学亦不例外。

一、“光学”课程思政的重要性

从人类对光的认识的发展史来讲，人类认识世界始于人眼能够看见世界，这便开始与光息息相关。我国著名思想家墨子在其著作《墨子》一书中描述了光影关系、记载了小孔成像等光学现象，并对此作出了一定描述和解释，纵观西方有关几何光学知识的记载，最早的是墨子逝世100多年后古希腊学的欧几里得所著《光学》。我国文化经典《易经》描述了远古早已有之的用阴阳、乾坤、阴柔的对立统一观念来解释一切事物的所有变化，运用辩证思维，解释其与光的“波粒二象性”實为百变同宗。我国明代方以智所著百科类学术全书《名物小识》中有关物理学的记载亦可称可道，如书中对“气光波动说”进行了相关描述并在此基础上阐释了作者“光肥影瘦”的主张，同时该书对光的色散、反射折射等光学问题的记述和阐发也是极为出色的。数据显示，在1901年至2019年间颁发的113次诺贝尔物理学奖中与光学有关联的多达42次。2015年，阿拉伯学者伊本·海赛姆的五卷光学著作诞生一千年之际，联合国宣布2015年为“光和光基技术国际年”，以纪念千年来人类在光领域的重大发现［1］。在我国，本土科学家与光的故事亦持续上演。“中国光学之父”王大珩院士为科研事业和教学事业无私奉献。我国第一片特种光学玻璃、第一台高分辨电子显微镜和激光器，都是在王大珩院士领导下研制而成。通过多年辛勤耕耘，王大珩院士在光电技术领域建立了高精尖人才梯队，为我国光电技术的进步作出了重要贡献。“科学没有捷径可走”是“中国光纤之父”赵梓森院士常常用来勉励后辈的话语，他以身作则，在设备紧缺、人员不足、经费紧张的各种困难面前没有退缩，开发了MCVD法制造石英玻璃光纤预制棒的技术路线，突破了美日等国对光钎预制棒的技术封锁，引领着中国通信光纤从无到有迅速发展。由著名的FAST光学工程联想到“天眼之父”南仁东先生，再联想到科学家们坚持科学工作十年如一日的精神品质，他们举手投足之间散发着基础光学知识、光学技术前沿研究和大科学家精神汇聚一处的科学魅力。因此，将思政教育工作与“光学”课程教学工作融合不仅仅是社会发展新阶段对教师群体提出的新目标，更是对“光学”课程教学的一次重大改造，“光学”课程思政的重要性不言而喻。

二、“光学”课程思政建设研究进展

在“国家高技术研究发展计划”（简称“863计划”）的支持下，北京理工大学光电学院的李林教授主持并参与了轻量级飞行器等先进设备的研发工作和航空图像的相关光学技术研究工作，并取得了出色的科研成果。据此，李林教授把其科研成果融入他的光学授课教学中，在传授学生光学基础知识的同时注重学生个人素质素养的培养，将科教融合、产学融合落到了实处，学生能在李教授的课堂中将专业知识的学习和思想政治建设结合起来。

光电子产业凭着对电子技术的兼容继承性、较微电子的优越性、应用广泛性成为21世纪最具魅力的朝阳产业。当今，全球范围内正在上演着全新的一轮科技革命，光电子产业随之大幅调整产业格局，竞争愈发激烈，对复合型、应用型人才提出了更高要求。光学实验、实践类课程是培养学生实践、创新、工程素养等能力的重要环节，因此也是课程思政建设的“良田”［2］。将思政教育内容融入实验教学中，可进一步引导本专业的学生树立正确的人生观、价值观和科学观。因此，将思政教育融入光学的实验课程中，把专业技能培养和价值观引领有机地结合起来，对实现高素质应用型光电信息技术人才的培养具有重要意义［3］。2020年，某高校光电技术学院创立以“LED原理与应用”为主题的“光学”课程思政试点，在课堂中引入了中科院院士江风益及其团队的事迹，即通过文章、视频等形式呈现江院士及所在团队在提高LED芯片发光效率的光学研究项目中作出的杰出贡献与其研究科研十多年的拼搏历程，在全校青年大学生群体中形成了鼓励支持、争相效仿科学家的奋斗精神、创新精神的浓厚科学氛围。

又如，中国计量大学物理与电子科技学院教师在讲述望远镜系统时引入“中国天眼——科研工作者的坚守与担当”案例，通过对天眼的介绍增强了学生的民族自尊心和上进心，并告诉学生光学是现代光电子、光信息处理、光纤通信、光学设计、光电成像等的重要基础，大大提高了学生对“光学”课程学习的重视［4］。大连理工大学涌现出一大批顶尖科学家如王之江院士、王大珩院士、吴世法教授等，不但具有深厚的前人经验，更具深厚的“红色基因”底蕴，给在校师生提供了一个极好的科学氛围。同时科学家们高尚的品德、忘我的工作态度、前沿的科学研究成果更是教育学生最好的素材。这一背景下，该校授课教师将“红色基因”的元素有机融入本专业课程建设中，激励学生积极进取。在本科生基础课“光学”的授课过程中引入思政元素，深入探索与专业内容相融合的教学设计［5］。天津职业技术师范大学联合天津大学的教授讲师等对工程“光学”课程的教学过程中涉及的思政元素进行挖掘和梳理，从学史增信、鉴往知来、家国情怀、使命担当、理论联系实际等方面设计教学案例，总结了“光学”课程的思想政治教育方法，为其他相关工科类课程提供了思路和参考［6］。河南省的郑州轻工业大学物理与电子工程学院则从课程思政的含义出发，根据光学学科的主要课程内容，分析了课程思政建设在“光学”课程中实行的必要程度和实施难度，然后结合物理“光学”课程思政实践与探索，对课程思政提供了一定的实施措施及教学案例，并取得了初步成效［7］。

再如，西安文理学院某光学教师在光学课堂授课教学中，除融入南仁东、王大珩等科学家在光学领域的探索体现的刻苦钻研等精神以引起学生思考外，又将理论运用于实际，就日常生活现象来解释其中蕴含的科学知识，以此来激发学生的学习兴趣。如在讲授光的干涉时，除了按照课程安排讲授了等倾干涉和等厚干涉外，还以学生小时候经常玩的“吹肥皂泡”的游戏为例，与学生进一步讨论以引导学生得出薄膜干涉的形成原因是薄膜前后两表面反射光的干涉的结论［8］。华中师范大学物理科学与技术学院针对该院专业课“光学”的课程特点，分析了该课程进行思政教育的内涵，然后挖掘该课程教学内容所蕴含的思政元素，对思政元素与教学内容的有机结合进行了初步探索，并创新了课程考核方式，最后还通过实施这些措施，对“光学”课程思政的实施效果进行了简要评估［9］。

“半导体光学”是半导体光电领域的基础理论课程。哈尔滨工业大学在思政元素融入半导体光学的研究中，从教学内容、学习目标和专业需求出发，提炼思政元素，同样针对教学内容、教学模式和考核形式进行了探索和改革，通过课程思政的教学设计和实践达到激发学生兴趣，培养基础知识扎实、具有使命感和责任感以及产业亟需的半导体光电产业应用型人才［10］。“激光原理”是光学工程、电子科学与技术、应用物理学等专业的重要专业课程，天津大学精密仪器与光电子工程学院就思政元素融入“激光原理”的研究课题，开展了思政教育融入专业课程的实践探索［11］。课程组根据激光光学专业特色，深入挖掘课程的思政元素，设计了多个思政教学案例，思政案例与专业知识有机融合，提升了学生的使命担当意识，培养家国情怀，形成协同育人的良好效果。综上，在众多光学工作者的努力下，“光学”课程教学已在不断地和思政元素融合发展，并取得了一定成效。但仍存在一些问题：

其一，“光学”课程思政建设未形成教育团队，教育过程中不足以形成合力。在以往的课程思政实施中，专业教师作为授课主体，在思政教育方面存在局限，导致专业课程与思政教育两者未形成合力之势。如何在课程教学中把科学思想、方法、精神及爱国情怀、人文价值观念等融入进来，仍给教师团队带来认识及操作上的困扰；其二，未能充分挖掘“光学”课程思政教学资源。教师未能充分理解课程思政的内涵、理清课程思政教育的建设思路，故未能深入挖掘与教学内容相关的思政元素，思想政治建设在光学教学中发挥的育人功能和优势未能很好体现；其三，“光学”课程思政建设未能贯穿课前课后。受课堂教学时间限制，教师引导作用仅限于课堂，未能延伸到课前和课后，未实现全程育人。

三、加强“光学”课程思政建设的措施

（一）“光学”课程思政教学团队多元化，提升整体师资力量

建立共研、共教、共建、共享教学团队，即邀请思想政治教师、辅导员、企业导师与原有专业教师构建教师课程共同体，使“光学”课程思政教学团队多元化，以提升整体师资力量和总体教学水平，如图1所示。专业教师作为教学主体在常规专业知识输出时注重专业性和严谨性，在教学过程中尽量保证学生均衡发展，给学生打好打牢理论知识基础。思想政治教师将思政融入设计，把握思政性，对培养学生的思想内容进行把关，完善课程的思想体系建设。聘请企业导师作为挖掘实践育人项目的带领人，在“光学”课程思政理论建设的同时注重实践性，将理论转化成实际，育人于实践。辅导员作为学生学习情况的保障者，掌握学生思政学习动态，在日常学习生活中做好监督工作，为思政教学团队提供保障。

（二）光学专业教学与思政“四维”目标融合，充分挖掘相关资源

以弘扬爱国担当、践行社会主义核心价值观为核心，从政治、精神、素养、能力四个维度设立培养目标，构建“四维度”的课程思政培养目标，具体见图2。一是在政治层面，着重培养学生的国家认同感，增强大学生对习近平新时代中国特色社会主义的道路自信、理论自信、制度自信和文化自信；二是精神层面，着重培养学生的民族自豪感，加强“以天下为己任”的教育，培养无私奉献、不畏艰难的优秀品质，厚植爱国情怀；三是素养层面，着重培养学生的“三大素养”，即人文素养、科学素养和科学发展观素养；四是能力层面，着重培养学生的个人能力，即创新能力、团队协作能力、理论联系实际能力和解决问题的能力。

依据以上思政四维培养目标，充分挖掘思政育人元素，将思政育人与课程教学有机融合。要注重融合内容在精不在泛、融入模式要见缝插针、展现形式要灵活多变、思政元素注重时效性，主抓课前预习、课中求实和课后延伸，思政元素与思政目标融合范例见如图3所示。例如在政治上，通过《墨经》光学八条、“墨子号”写入十九大报告、AR产业显微光学在全球占据主导等事例，增强学生对党和国家的认同感，增强道路自信、理论自信、制度自信和文化自信。在精神上，“天眼之父”南仁东的梦想与坚守、“光学之父王大珩”院士的无私奉献、马祖光院士科研报国一生“追光”等等事例，与瑞利判据、激光原理等光学知识联系在一起，增强民族自豪感，厚植爱国情怀。在素养上，通过菲涅尔与衍射现象、泊松与圆屏衍射、黑体辐射、光的偏振等等，体现科学家们勇于挑战权威、严谨治学等优秀品质，以培养学生科学素养、人文素养和为民情怀。在能力上，诺贝尔物理学奖之引力波测量ligo 装置、以太风的验证、全球碳循环监控作为法布里珀罗干涉和迈克尔逊干涉的实际应用、量子点光栅、相位雷达等与光栅衍射相关的例子，要求学生将理论运用于实际，提高发展问题、解决问题的能力。

（三）课堂教学与课后实践结合延伸思政教育

课前要求学生完成超星网络平台上布置的预习任务，对授课内容有一定的了解；课中联系“互聯网+”课程教学促进师生互动、案例讨论式教学，增强生生互动、社会实践教学提升人机互动等，科学运用多维互动式课堂教学模式；课后再次在超星网络平台上布置相关习题作业、思政元素视频等，监督学生自主复习，掌握学生学习情况。综合课前课中课后三者呈现的线上线下相混合的教学模式，贯穿教学始终。

1. “互联网+”课堂活化“光学”课程思政教育

结合网络、实体两种方式进行课堂教学。利用信息技术，开发线上共享课程。线上课程具有数字课程特有的便利性，“互联网+”时代的数字课程整合了图片、录音、影像、纪录片等资料，具有非常强大的表达力，通过穿插互评、在线讨论和答疑等互动环节，可以让大学生以喜闻乐见的方式参与课堂。通过实体和网络课堂，实现双方的优势互补，切实落实光学课堂思政教育。

2. “光学”课程思政媒体资源库支持课外多元化学习

利用学习通、爱课程等移动网络平台App建设线上“光学”课程思政媒体资源库，使学生可以利用电子设备在任何时间、任何地点进行学习。课程组通过超星移动网络平台进行课程资源建设，将与“光学”课程相关的讲座、纪录片、电影、文献、著作和数字博物馆资源纳入课程学习平台，按照思政元素主题进行分类，让学生根据自己的兴趣选择相关资源进行学习。

3. 社会实践教学使“光学”课程思政落地生根

强化光学小课堂与社会大课堂的协同。课程组设计以光学思政教育为核心的社会实践活动，与团委、学工一起组织学生到岭南师范学院光电技术实验室、湛江徐闻光伏电站、湛江农垦光谱农业基地、湛江华铭光电现代LED生产实践基地等地进行实践教学，让学生近距离观察我国社会的发展变迁，体悟中国特色社会主义建设所取得的成就。行走的社会实践课堂无疑是课堂教学的延伸，能够在具体情境中讲活我国光学学科发展历史故事、用活我国光学技术进步的思政教育红色资源，化抽象理论为具体实践，化学生被动学习为主动学习。

（四）“光学”课程思政教学评价

目前，“光学”课程的考评体系大多沿袭以往的考评方法，只能考核学生的学科基础知识，并不能考核学生的人生观、价值观和世界观等方面的教学效果，因此，“光学”课程思政的评价体系尚有待完善。

就切实落实课程思政这个问题，课程团队提出以下几点做法。重点考核学生在学习过程中的学风，注重掌握学生在开放性问题中对科学素养、人文价值、家国情怀等问题中呈现的思想状态变化，开创性增加以教授和学生为主线，辅以互评自评的多样性主体考核。在现有课程考核基础上，可通过上述考核方式建立思政能力评价体系。有效的评价体系，对于促进评价改革、提升教学实效性具有十分重要的意义。为确保评价指标体系客观、公正地发挥其指导和评价作用，达到教学目的，“光学”课程思政评价体系，应具备以下五个特征：政治正确性、系统性、科学性、可行性和动态性。课程团队从思政育人四维目标设定、思政育人元素融入、课外延伸、教学反馈等四个方面构建“光学”课程思政评价体系，如图4所示。

四、“光学”课程思政建设取得的成效

课堂是育人的主阵地，授课教师要充分利用各种资源，营造良好条件和氛围，让学生成为真正的学习者，从而进入深度学习。线下课程在讲解光学专业知识的同时融入充分的思政内容教学；线上课程加入大量与光学、物理学相关的短文、视频作为拓展内容。线上线下课程相结合作为本课程的授课方式，使学生对于光学相关知识的认知更加深刻、全面，激发了学生的学习兴趣，提高了学生自主学习的积极性。同时，准确地运用现代信息技术手段，以课堂内外互动相结合的多种互动教学方式为载体实施光学思政教学，充分发挥教师的主导作用和学生的主体作用。

近三年，岭南师范学院物理学专业开展“光学”课程思政建设实践已经完成了三个班级两轮的教学，期间完成了教材分析，针对教学内容到对点融入思政元素，已建设线上学习资源库，课后实践贯穿始终，“光学”课程思政初现成效。“光学”课程的理论涉及复杂的数学知识，往届学生在公式的理解和运用方面效果不佳，对学习“光学”课程的积极性不高。引入课程思政后通过课前线上资源库学习，学生对光学知识在我国现代科技中的应用产生了强烈好奇心，课中带着对相关知识点的疑问学习，学习主动性明显提升。此外，社会实践以及学科竞赛落实思政课实践方面也硕果累累。开展“光学”课程思政建设以来，学生积极思考、用于创新、乐于实践，60%以上的学生参加过与光学学科相关的竞赛及创新实践，屡次斩获重要奖项。比如黄贞、张正贺指导学生利用光的偏振特性测量液体浓度，项目“基于多次旋光效应的透明液体浓度测量装置设计”在全国大学生物理实验设计大赛获得一等奖。金肖指导学生研究量子点发光材料与器件，项目“新型柔性绿色节能量子点发光二极管显示芯片的研制”在“挑战杯”全国大学生课外学术科技作品竞赛中获国家二等奖。李清华和黄贞指导学生研究特殊儿童瞳孔光反射效应，利用特殊儿童瞳孔光反射的特殊指标，项目“爱瞳便携式可穿戴自闭症儿童光干预无损检测系统”获得第六届中国国际“互联网+”大学生创新创业大赛省赛铜奖。在此基础上，指导学生自主研发便携式自闭症儿童光刺激早期辅助诊断设备，目前已有湛江市特殊教育学校等单位采集自闭症儿童瞳孔光刺激数据达四百多人次。

五、结语

课程思政是新时代高等教育教学过程中对实现全程和全方面育人提出的新目标和新要求。作为物理学的重要基础学科之一，光学既是古老的，又是正焕发无限科学活力的，它具有强大的生命力，更具有着无以估量的发展前景。“光学”课程中大多规律和理论由生产实践中孕育而来，历经长期系统的科学实践检验，沿着“实验—假说—理论—实验”道路曲折前行，其中蕴含着丰富的科学思想、方法、态度和科学精神等思政德育元素。在“光学”课程思政建设中，需要在原有德育元素基础上开拓新资源并重视与思政培养目标融合，注重课外实践延伸，使立德树人落地生根。

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（责任编辑：陈华康）