光学教学中的“课程思政”研究与实践

王向贤

(兰州理工大学理学院，甘肃 兰州 730050)

2016年12月7日至8日召开的全国高校思想政治工作会议上，习近平总书记发表了重要讲话：“高校思想政治工作关系高校培养什么样的人、如何培养人以及为谁培养人这个根本问题。要坚持把立德树人作为中心环节，把思想政治工作贯穿教育教学全过程，实现全程育人、全方位育人，努力开创我国高等教育事业发展新局面。”[1]总书记的重要论述为高等学校在新时代开展思想政治工作指明了方向。各地各高校也就“如何培养人”进行了许多新的研究、探索和实践，“课程思政”则是这些研究、探索和实践所达成的共识[2-5]。挖掘各课程中所蕴含的思政教育元素，是“课程思政”的基础和前提，而如何用好这些思政元素，充分发挥它们的思想政治教育功能，则需要在教学过程中进行实践。光学作为一门既古老而又永葆青春活力的课程，是高等学校物理学类专业和光电信息类专业的必修基础课程，也是大学物理教学中不可或缺的一个部分[6-9]。在光学课程中蕴含着十分丰富的思想政治教育元素，如光的“波粒二象性”与“太极”的“阴阳两面性”、望远镜基本原理教学与中国“天眼”和南仁东、量子通信卫星的“墨子号”命名等等。这些光学课程中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。本文就我们在光学教学设计中深挖这些思政元素，并在教学过程中以潜移默化、润物细无声的方式进行思想政治教育的实践进行了探讨和介绍。我们在光学教学中开展的“课程思政”对其他课程的“课程思政”将有一定的帮助和参考意义。

1 光学教学中课程思政的重要性

人类自诞生以来就开始了对自然界的认识和研究，其中一个重要的原因是我们能够看得到自然界的万事万物，这显然离不开光的存在。然而，对这个我们既熟悉而又陌生的光的认识和研究，人类从诞生到科技非常发达的今天，从来都没有停止过，而且也永远不会停止。对光的认识过程，也是人类认识自然界和产生伟大哲学思想的过程。故光学是一门既古老而又永葆青春活力的课程，且课程中蕴含着非常丰富的思想政治教育元素，如：人类对光的本质“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，而中国早就有了“波粒二象性”蕴含的“对立统一”思想，即中华文化的杰出代表“易经”中“太极”的“阴阳两面性”，这对学生树立文化自信非常重要。而在望远镜的教学中引用500米口径球面射电望远镜(FAST)—中国“天眼”和南仁东先生的故事，集光学基础知识、光学研究前沿和科学家的爱国情怀于一体的教学，则是将社会主义核心价值观教育融入课程教学的最好案列。因此，在光学教学过程中进行“课程思政”既是光学课程教学的“升级版”，又是“课程思政”对光学教学的新要求，因此在光学教学过程中开展“课程思政”显得尤为重要。

2 光学教学中的思政元素研究与实践

2.1 光的“波粒二象性”与太极的“阴阳两面性”

图1 “太极”图

做为群经之首，儒家和道家共同经典的《易经》，是中华文明的源泉，其内容涉及哲学、政治和科学等等诸多领域[10,11]。易经中的太极图具有非常丰富的哲学含义和思想。如图1所示，太极图显然不是由简单的两个半圆(一白一黑)构成的，也不是左边的“阴”和右边的“阳”简单地叠加在一起组成的。而是“阴”中有“阳”，“阳”中有“阴”的统一体，并且包含着“阴”和“阳”既对立统一，又可以相互转换的辩证唯物主义哲学思想。再来研究一下光的本质，“波粒二象性”理论。对光的本质最早是笛卡尔提出的“微粒”模型，后来牛顿成为这种观点的典型代表人物，由于能够解释光的反射和折射等基本现象，加之牛顿的权威性，“微粒说”在很长一段时间内，都占绝对的主导地位。后来的杨氏双缝干涉实验又为建立光的“波动说”夯实了基础。自此，由于“波动说”可以解释能够实验观测到的与光有关的现象，以致“波动说”以压倒性的优势战胜了“微粒说”。在麦克斯韦提出了光是一种电磁波以后，光的波动理论更是深入人心，也没有人怀疑光还有“粒子性”。直到“光电效应”实验的出现，给了光的波动理论致命一击，伟大的物理学家爱因斯坦于是又提出了光的“量子性”，即“粒子性”。自此，科学界对光有了“波粒二象性”本质的共识。认为光既是“粒子”又是“波”，既不是经典粒子也不是经典波，而是“波动性”和“粒子性”的矛盾的对立统一体。在教学实践中，我们发现简单的讲光具有“波粒二象性”，学生似乎还是一头雾水，只是粗浅地认识了“波粒二象性”，但根本没有理解其本质“对立统一”的内涵。光确实既是“波”，又是“粒子”，且它们之间可以相互转换，表现“波动性”的时候，并不是没有“粒子性”，即“波动性”中仍然有“粒子性”，只是“粒子性”没有表现出来而已。正如，光的干涉实验中，光表现出来的是“波动性”，但这并不是说光就没有 “粒子性”了，“粒子性”仍然存在，只是“波动性”占主导，“粒子性”没有表现出来而已。同样，在“光电效应”实验中，光表现出的是“粒子性”，但同样并不意味着光没有“波动性”，这时候光主要表现出“粒子性”，“波动性”仍然存在。通过在光学课程中引入“易经”中 “太极”图的“阴”、“阳”转化及其辩证的“对立统一”思想，说明中国早就有了“波粒二象性”蕴含的“对立统一”思想，且“波粒二象性”和“阴阳两面性”中包含的“对立统一”思想有相通之处。学生既对光的本质有了深刻的理解和哲学上的辩证认识，又弘扬了中华文化的精髓，增加了学生的文化自信。

2.2 电磁波的光速统一性与人的自身价值

光是一种电磁波，电磁波各波段的波长和频率虽然千差万别，但二者的乘积却永远等于光速。这在哲学上表现为，如果一个量表现出很大的一面，则与其辩证的对立统一的另一个量不可能也同时很大。正如波长趋于无穷大的时候，频率自然将趋于无穷小，相反频率趋于无穷大，则波长趋于无穷小，二者是矛盾的辩证的统一体。另外，电磁波的各个波段都有其相应的应用领域，如：可见光照明，无线电通信，微波加热，X射线透视成像。要想知道一个人的外貌特征，显然应该用可见光的反射成像拍照。要想知道一个人的内部骨骼框架如何，则要用X射线透视。显然不能将二者换过来使用，这也说明“天生我材必有用”。教学过程中，我们在讲解电磁波的光速统一特性时，将这些物理现象背后的哲学思想引入课堂，潜移默化，润物细无声地影响学生，对所谓的“后进生”能起到很大的鼓励作用，对促进“后进生”重新认识自己，发现自己的长处，进行人生和职业规划，能起到较大的帮助。

2.3 光的全反射教学与“光纤之父”高锟

光的全反射是“几何光学的基本原理”部分的重要知识点之一，也是光纤通信的基本理论依据。而被誉为“光纤之父”的高锟先生是获得诺贝尔自然科学奖的第八位华裔科学家。在全反射的教学过程中，引入光纤通信的基本原理和科学家高锟对开创信息时代的贡献及其意义。分析高锟的科学思想和方法：基于问题的思考,超越逻辑的灵感，独树一帜的思维,追求溪径的探索,既脚踏实地又高瞻远瞩[12]。在讲解全反射的基本内容，引入现代高科技技术的同时，用华人诺贝尔奖获得者对科学的贡献和其思想方法深化课堂教学内容。集光学基础、高科技应用、名人科学家于一体的课堂，对激发学生学习热情和学习兴趣有很好的帮助，也能教育学生既放眼未来，又脚踏实地。

2.4 望远镜教学与中国“天眼”和南仁东

“望远镜”是重要的光学仪器之一，光学作为一门专业基础课程，大部分教材中的内容只涉及伽利略望远镜、开普勒望远镜、牛顿望远镜等教学内容。作为基本教学内容，这些知识点的讲解是必不可少的。但是望远镜作为研究天文学的基本仪器设备，从其首次发明至今，对其技术的更新和升级就没有停止过，且各大国在不断的投入大量人力和物力攻克相关难题。我国作为社会主义大国，具有集中力量办大事的优势。让中国科学界站到全世界面前的500米口径球面射电望远镜(FAST)—中国“天眼”就是举世瞩目的一个大工程。该工程首席科学家、总工程师南仁东先生为此工程奉献了24载，南先生放弃国外高薪毅然决然回国工作，为我国的天文学事业做出了伟大的贡献和卓越的成绩[13]。南先生将社会主义核心价值观对个人的要求“爱国、敬业、诚信、友善”诠释得淋漓尽致。在光学课程教学中，我们不只要讲“望远镜”、更要讲中国的“天眼”和南仁东，激发学生的爱国热情，用“天眼”和南仁东解释什么是社会主义核心价值观中的“爱国、敬业、诚信、友善”。

2.5 量子通信卫星的“墨子号”命名

光的量子性虽然是光的基本属性之一，但却也是光学研究的前沿阵地——量子通信的基础，在光学基础课程的教学中当然要有所涉及。2016年8月，以量子纠缠分发、量子密钥分发、量子隐形传态为三大目标的世界首颗量子科学实验卫星“墨子号”成功发射[14]。作为科学家的墨子2400多年前和他的学生做了第一个小孔成像实验，该实验奠定了光的直线传播理论，同时也是一个量子论的原型。我国的当代科学家潘建伟教授及其团队用“墨子号”命名该量子卫星，是对中国传统文化的敬意与自信。因此，量子通信卫星的“墨子号”命名是在光学教学和实践中，引导学生学习墨子的科学匠人精神，培养中华文化自信的典型课程思政素材[15]。

3 讨论

在高等教育教学过程中，实现全程育人和全方位育人，是新时代对高校教师提出的新要求，“课程思政”则是这个新要求的具体体现。从学生的学习热情和学习兴趣来看，引入“课程思政”的光学课堂，课堂气氛更加活跃，学生精神状态也更加饱满，学习热情也更加浓厚。因此，可以肯定地讲，在教学过程中进行的“课程思政”，既有利于提高课程学习效果和学习成绩，又有利于学生思想政治教育，是一件双赢的教育教学过程。

光学是物理学类专业和光电信息类专业学生的专业基础课程，也是大学物理教学内容的一个重要部分。光学既是一门古老的课程，又是一门不断注入新鲜血液的永葆青春活力的课程。光学的教学内容中包含的“课程思政”元素极其丰富多彩。本文仅就我们深入思考并研究发掘和付诸实践的部分课程思政内容如：光的“波粒二象性”与“太极”的“阴阳两面性”，电磁波的光速统一性与自身价值的认同感，光的全反射与“高锟”，望远镜与中国“天眼”，量子卫星的“墨子号”命名等进行了讨论，希望能够抛砖引玉。光学课程中的思政元素显然远不止这些，还有诸如光的衍射与直线传播关系中蕴含的一般性与特殊性等哲学思想，这里不一而足。在具体的教学实践中，实现光学课程教学与思政教育的同向同行，做到潜移默化、润物细无声地提高学生的中华文化自信、文化认同和对哲学和社会主义核心价值观的深入认识和理解，将起到既提高光学课程的教学效果又增强学生的中华文化自信和中国及自身价值的深度认同感和光荣感，起到全面培养人才的作用。