光电类实验课程教学思政元素挖掘与思考

韩平丽 邵晓鹏 杨威

【摘要】如何在工科院校的专业实验课程教学中开展课程思政教育是落实“立德树人”基本任务的重要方面。本文以西安电子科技大学物理与光电工程学院开设的光电类实验为基础，从课程内容出发，结合实验课程的特点，深入挖掘课程中蕴含的思想政治教育资源。以三个典型实验为例，在教授专业知识的同时，融入爱国情怀，引导人生价值观。尤其将实验内容与当前疫情防控联系，弘扬抗疫精神，提高学生对国家制度的自信和民族荣誉感，充分发挥专业课程的双重育人功能。

【关键词】光电实验  课程思政  抗疫精神  民族自信

【基金项目】2021年西安电子科技大学教育教学改革研究项目（重点攻关项目）;2021年西安电子科技大学教育教学改革研究项目（院级項目）。

【中图分类号】G64   【文献标识码】A 【文章编号】2095-3089（2021）32-0162-03

“立德树人”是教育的根本任务，习总书记在2016年底召开的全国高校思想政治工作会议上指出“要坚持把立德树人作为中心环节”[1]，并强调“各类课程与思想政治理论课同向同行，形成协同效应”。2019年3月，总书记在思想政治理论课教师座谈会上提出“要坚持显性教育和隐性教育相统一，挖掘其他课程和教学方式中蕴含的思想政治教育资源，实现全员全程全方位育人”[2]。课程思政是高校落实“立德树人”基本任务的具体途径，是对新时代教书育人职责的深化和拓展。新时代背景下的教育是要培养社会主义建设者和接班人，教师上课不仅要传授知识，还要传递价值观。高校的专业课也需要有育人功能，在培养专业能力的同时，助力学生树立正确的人生观、价值观，鼓励学生将自身成长和国家发展相结合，为实现中华民族伟大复兴的中国梦储备专业技术人才，提供助力[3]。

光电技术是21世纪发展最为迅速的信息技术之一，有着广泛的工程应用背景。在当前“新工科”建设的背景下[4]，光电类实验课程是培养光电相关专业人才的重要环节，物理光学、应用光学、激光原理、红外物理等光学理论知识相对抽象，实验是对理论知识学习的重要补充，能够加深学生对理论知识的理解，提高正确运用专业理论知识分析和解决实际问题的动手能力工程实践能力。西安电子科技大学所物理与光电工程学院开设的光电类实验课程从光电理论知识出发，培养学生分析、解决问题的科学思维方法;在实验过程中培养学生严谨求实的治学态度;选题贴近光电技术发展前沿，开阔学生视野，激发创新思维，提高综合素质。因此，光电类实验课程中包含丰富的思政教育素材和案例，能够在理论教学的同时达到育人的效果。

1.光电类实验课程思政元素挖掘

自然科学课程是所有课程中意识形态最不明显的课程，该类课程中思政元素的融入尤其需要注意不能生搬硬套、强行嫁接，否则会适得其反，思政教育没有做好，理论教学效果也受到影响[5]。在光电类实验课程思政教学中，考虑到课程本身的特点，可以侧重科学精神、创新意识、逻辑思维等方面。如在西安电子科技大学开展的光电实验课程中，既有《光学系统焦距测量》《电光效应观测》等巩固基础知识点的针对性基础实验，又有《三维数字化测量》《光纤通信综合实验》等接触前沿科技的探索性实验。因此合理挖掘思政元素，设计有效的呈现方式，有机融入实验课程教学过程，同时保证知识传授和思政教育是在实验类课程中开展课程思政要考虑的核心问题。

1.1 在《三维数字化测量》实验中融入爱国情怀

1.1.1《三维数字化测量》实验的教学要点

a.双目立体视觉三维系统测量原理与结构

b.摄像机成像模型

c.双目立体视觉系统标定

1.1.2 《三维数字化测量》实验中思政元素及融入方法

三维数字化测量实验是一项接触前沿科技的应用型实验，基于双目立体视觉原理，通过模拟人类视觉系统感知三维环境信息，实验设备如图1所示，具有实时性高、精度合适、系统结构简单、成本低等优点，在机器人视觉、无人机避障、工业自动化生产等领域发挥了重要作用[6]。

本实验完整涵盖了人眼视觉系统实现三维成像的关键技术和操作要点，并最终对实验目标完成三维形状测量，部分课堂实验测量结果如图2所示。结合最终测量结果和测量原理，引导学生思考该技术在工业制造领域的应用，如可提供非接触产品检测和质量控制。由此引入我国制造业的发展历程，从上世纪七八十年中国工业百废待兴的落后，到八十年代中叶我国制造业开始崛起，到改革开放后的第一个十年，我国制造业开始复苏，第二个十年制造业迅速发展，第三个十年，中国制造业融入世界，一直到改革开放四十年，中国制造业完成了从价格优势到创新性制造优势的演变过程。分析在此过程中先进技术对我国工业制造领域突飞猛进发展中发挥的重要作用，如在高新技术的带动下，装备工业走向机电一体化、人机一体化、一机多能、检测集成一体化。将实验中涉及的具体内容与国家发展相联系，激发同学们的爱国情怀、民族自豪感和荣誉感，提高学习积极性和教学效果。

（a）标定板和实验用目标;（b）条纹光投影;

（c1）（d1）学生实验获得的三维点云数据;

（c2）（d2）为目标部分细节结果展示

1.2在《光纤通信综合实验》中引导人生观、价值观

1.2.1《光纤通信综合实验》教学要点

a.光纤的结构和类型

b.点对点图像传输

c.波分复用光通信

1.2.2《光纤通信综合实验》中的思政元素挖掘

光纤是实现光通信的重要手段，在全球网络建设如火如荼的今天，光通信技术已经影响了我们生活的方方面面，小到上网追剧的乐趣，大到4G、5G移动通信的便利。可以说没有光通信技术，就没有我们现在舒适、便利的互联网生活。

本实验面向的人群为本科三年级学生，属专业实验，内容涉及光纤的结构、信息传输的原理以及动手实现图像传输的实践环节，实验如图3所示。在光纤原理的讲述中，引入发现光纤的故事。1870年，英国物理学家廷德尔发现了光线沿着水流弯曲传播的现象，该现象于1955年由英国的卡帕尼博士得到实际应用，发明了用极细的玻璃制成的光导纤维，但光纤的强损耗一直是限制其在通信领域应用的主要问题。在很多科学家对用玻璃纤维通信失去信心时，出生于上海的高锟博士就光纤传输的前景发表了具有重大历史意义的论文，提出只要能设法降低玻璃纤维的杂质，就能够降低光纤损耗，从而为后来光纤通信发展奠定了基础，高锟博士也因此获得了诺贝尔奖[7-8]。在实验教学中穿插名人故事及实验相关技术的发展历史，可以让学生树立对待学习、科研、生活的积极态度，认识到任何成功都不是一蹴而就的，困难和失败是正常的，最重要是要在遇到困难时保持积极向上的心态，沉住气踏踏实实从基础做起方能迎来转机。这样的方式有助于激发学生的学习热情和兴趣，加强对专业的认同感，也能帮助学生形成正确的世界观、人生观和价值观。

（b）波分复用模块;（c）光通信视频音频传输模块

1.3通过《物质热扩散系数测量》实验弘扬抗疫精神

1.3.1 《物质热扩散系数测量》实验的教学要点

a.红外辐射的概念

b.热像仪工作原理和红外测温原理

c.物质热扩散系数的概念及测量

1.3.2《三维数字化测量》实验与抗疫精神

热扩散系数是反映物质导、散热性能的物理量，基于红外辐射的实验测定是确定该系数的重要途径。绝对零度以上的物体都会因自身的分子运动辐射红外能量，通过红外探测器接收并转换后可以得到物体表面热分布的热像图，从而实现测温，红外热像仪和红外测温仪便是两种最典型的利用红外辐射测温的工业应用[9-10]。

本实验需要用红外热像仪测量目标物温度变化，所用红外热像仪如图4所示，并据此计算目标物热扩散系数。在讲解该部分内容时，从红外测温的原理引入红外测温仪在新冠疫情中发挥的重要作用。在人流密集的区域，如机场、地铁、火车站等，红外测温仪能够进行远距离、非接触、多目标测温，大大提高了测温效率，并能够减少接触，对疫情的筛查和防控起到了重要作用，如图5所示为西安电子科技大学校门处设置红外测温点，即时多人员监测，大大提高了监测效率且不会对师生的正常生活造成任何影响[11]。通过此延伸，首先让学生对课堂知识在实际生活中的应用有了进一步了解，从而激发学习兴趣和用所学知识解决实际问题的想法。然后结合新冠疫情以来，全国人民众志成城、齐心协力抗击疫情的经历，在此过程形成的“生命至上，举国同心，舍生忘死，尊重科学，命运与共”的抗疫精神[12]。每位同学在家中度过的停课不停学、在线学习的特殊学期，进一步强调，伟大抗疫精神，同中华民族长期形成的特质禀赋和文化基因一脉相承，是爱国主义、集体主义、社会主义精神的传承和发展，是中国精神的生动诠释，丰富了民族精神和时代精神的内涵。在当前常态化防疫的要求下，面对前所未有的风险挑战，大力弘扬包括伟大抗疫精神在内的中国精神，奋斗不放弃、斗争不退缩、前进不止步，每位同学都是抗疫英雄，每个人都能够在自己的位置为国家的进步做出自己的贡献，激发大家的爱国情怀和民族荣誉感。

2.总结

光电实验课程作为光学相关专业人才培养课程的重要组成部分，蕴含着丰富的思政元素。本文基于西安电子科技大学光电类实验课程的教学内容及课程特点，对课程思政与实验教学的融合方法进行了探索。以具体实验为例，在其中穿插名人故事、技术发展历史、应用方式，尤其结合2020年以来的新冠疫情，从理论知识出发，恰到好处地融入思政元素，提高同学们的民族自豪感和爱国热情，激发学习热情，提高学习兴趣，从而同时实现专业知识的传授和积极价值观的引领，真正达到教书育人、立德树人的目的。

参考文献：

[1]汪煜，朱平.春雨润物，立德树人，把大学生思想政治工作做在实处[J].新西部，2010（8）：80+88.

[2]郭树青.坚持立德树人培养全面发展人才[J].大家，2011（3）：194-195.

[3]王学俭，石岩.新时代课程思政的内涵、特点、难点及应对策略[J].新疆师范大学学报（哲学社会科学版），2020，41（2）：50-58.

[4]李仕春，华灯鑫，邵伟.工科专业实施课程思政的路径探析[J].教育评论，2021（2）：94-98.

[5]黄悦华，薛田良.“课程思政”的跨界协同“三全育人”体系探析[J].三峡大学学报（人文社会科学版）， 2021， 43（2）：81-84+93.

[6]尹建波，朱敏，燕小斌，南雪丽，卢学峰.对“新工科”背景下的思政教育缺失问题的浅析[J].广东化工，2020，47（23）：220.

[7]沈昕儒，李明，韋庆玥，郑增.基于双目视觉的隧道管片钢模面合模状态检测[J].计量与测试技术，2021，48（3）：30-32.

[8]周嘉慧.探讨我国光纤通信技术发展的现状和前景[J]，中国新通信，2021，23（4）：13-14.

[9]袁国良.光纤原理[M].清华大学出版社， 2004.

[10]李云红，孙晓刚，原桂彬.红外热像仪精确测温技术[J].光学精密工程，2007（9）：1336-1341.

[11]严凤花，严兴科，何天有.医用红外热像技术的应用研究进展[J].红外技术，2014，36（6）：433-438.

[12]曹雪玲，张妮萍.车站红外热像仪提问异常筛查管理的探讨[J].铁路节能环保与安全卫生，2020，10（56）： 22-25.

作者简介：

韩平丽（1990年-），女，实验师，博士，河北衡水人，主要从事光电实验教学与新体制光电成像技术研究。

杨威（1966年-），男，正高级实验师，博士，山西原平人，主要从事线性代数、光电实验教学及目标红外辐射特性研究。