在分光计实验教学中课程思政的探索与实践

岳 平，韩 英，周志全，张大华，孙学明

（北京电子科技学院，北京100070）

2016-12，习近平总书记出席全国高校思想政治工作会议并发表重要讲话。他强调指出：“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”，提出“各类课程与思想政治理论课程同向同行，形成协同效应”[1]。如何将思想政治教育渗透、融入各类课程，如何立德树人，如何提高人才培养能力，是当前国内各个高校普遍关注、热烈讨论并积极开展教学实践的一个重大课题。

“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[2]。同时，“大学物理实验”也是一门基础实验课，对大学生在将来的工作和学习中培养独立思考能力、动手能力和创新能力等素质来讲十分重要。将思想政治教育思想渗入到“大学物理实验”课程教学中，可以让“大学物理实验”中所蕴含的思想政治教育元素鲜活地呈现在大学生的脑海里，更加有利于培养大学生的科学素养，真正实现教书育人的目的。

本团队通过深入挖掘物理实验的课堂教学内容，对“大学物理实验”课程进行精心的教学设计，探索打破物理类课程与思想政治类课程之间壁垒的途径和方法。通过将思想政治教育元素恰当地融入实验物理的课堂教学当中，实现“教书”和“育人”的统一结合，在传授知识、培养能力的同时，实现对学生的价值塑造，使学生在“专业成才”的同时，促进学生“精神成人”[3]。

分光计是“大学物理实验”教学中常用的一种比较精密的光学仪器，既启迪思维又训练动手能力。基于分光计实验平台，根据几何光学或波动光学相关原理，可开展内容极为丰富的光学实验，所以掌握分光计的调整十分重要。以分光计的调整和使用为例，进行教学设计，将思政教育融入实验课堂内容。

1 通过实验方法渗透思政思想

在物理实验中仪器调整、数据测量、数据处理等中都包含各种各样的实验方法，实验方法是物理实验教学过程中的重点，需要从实验方法中挖掘其蕴含的思政元素。

分光计是一个设计非常巧妙的实验仪器，在仪器调节和测量过程中有许多实验方法，比如使用自准直法、减半逐步逼近法、转换法等。

1.1 自准直法

光线通过位于物镜焦平面的分划板后，经物镜形成平行光。平行光被垂直于光轴的反射镜反射回来，再通过物镜后在焦平面上形成清晰的分划板标线像，并且与原标线对称。

如果物镜没有位于焦平面的分划板，经物镜便不是平行光，再经反射镜反射回来，在焦平面上形成的像便会模糊不清。调节物镜的位置，使像清晰，便使得物镜位于其焦点处。

自准直方法的关键是巧妙采用反射镜，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。唐太宗李世民说过：“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。”习近平指出，教育实践活动要着眼于自我净化、自我完善、自我革新、自我提高，习总书记也提出实践活动要以“照镜子、正衣冠、洗洗澡、治治病”为总要求。其中照镜子为各项的基础，有了标尺，在实践活动中才可以自我净化、自我完善、自我革新、自我提高。

1.2 转换法

在分光计实验中，三棱镜的顶角的测量是非常重要的一项内容，三棱镜顶角测量常用的一种方法是转换法，不能直接测量三棱镜的两个面的夹角，转而测量三棱镜的两个面的垂线，再经过计算得出三棱镜顶角的度数。这样将两个面的夹角转换测量面的垂线的夹角，称为转换法。

通常在处理实践问题时，如果从一个角度去处理非常棘手，不妨考虑从其他角度进行处理，问题或许能够迎刃而解。可以通过实验方法，进而引申到实践问题，对学生进行科学实践教育。

2 合理设计教学模式，培养学生团结互助的精神

在大学物理实践教学中，为了提高学生独立完成实验的能力，实验仪器基本是人手一台，但是对于较复杂的实验，如果仍然只强调独立完成实验的重要性，学生往往会因为遇到的困难而选择放弃，这样既没有培养其独立性，反而易使其自信心受到打击。分光计的调整及测定三棱镜的折射率是要求最高、难度最大的一个实验。设计合理的教学模式，有助于实验的完成，同时培养学生合作和竞争的精神。

分光计调整中的难点主要有以下几点：①调节望远镜的光轴与仪器的中心轴相互垂直是最关键也是最困难的一步，学生往往在这一步花费大量的时间。首先粗调望远镜主轴和载物台平台的水平，然后观察载物台上的双面镜反射回的光线是否将十字像都成像于望远镜的视场范围。这时会有多种情况出现，有的学生可以找到反射十字但不知如何调整，有的根本找不到反射十字，有的只能看到单面反射像，转至双面镜的另一侧则没有反射像，需要学生认真分析成像原理，合理调节载物台和望远镜的水平，才可以同时观察到双面镜两面同时反射回的绿十字。②观察经过三棱镜分光的折射光线，并找到最小偏向角。这一步也较难，学生虽然了解光路图，但是在实验中，把光路转换到实验仪器进行观察，往往不能正确确定望远镜和平行光管的位置，找不到折射光线。找到折射光线后，找到最小偏向角的位置也具有一定的难度。③测量最小偏向角，这一步难度也较大，由于分光计机关过多，很多学生一时搞不清楚每个螺钉的功能，不知道如何固定游标盘，或者没有将望远镜和刻度盘固定在一起，往往测了一两组数据后发现不对，需重新测定实验数据。

从以上实验调节的分析可以看出，分光计的调整及测定三棱镜的折射率实验的要求之高、难度之大。需要采取合理的教学形式来完成实验。为此设计了组内合作和组外竞争的模式来进行教学。

采用每人1 台仪器，每3 人组成1 个小组，组内学生相互讨论，合作互助，共同完成3 台仪器的调整和测量。同时，不同小组之间采取竞争模式，最后以小组成绩为实验成绩。

采取分组模式，在调节望远镜主轴和载物台平台的水平时，每个学生可以见到组内多种情况，并经过讨论共同完成调整，这样避免个别学生偶然碰到能在望远镜中能观测到双面镜正反面反射回的十字，实际并未掌握调整方法的情况。碰到多种情况后，可促使学生认真分析成像原理，了解仪器构造，真正学会分光计的调节。

观察三棱镜的最小偏向角时，组内学生共同了解仪器构造，分析光路图，搭建正确的光路，弥补各自的不足，找到最小偏向角。在测量偏小角时，可以共同了解仪器各个螺钉的作用，了解如何固定载物台，将望远镜与刻度盘固定在一起，测量最小偏小角。

通过实际课堂验证，发现学生参与实验的主动性、积极性有所增强，组内学生相互讲解、讨论，使学习更加有效率。小组竞争模式激发了学生的进取心，形成“比学赶帮超”的良性循环。这样学生对问题的分析会比较透彻，加深其对物理原理的理解和掌握，并可以进一步增强学生对科学实验的基本方法与主要过程的体会。

组内大家可以相互讨论，互助合作；组外竞争可以使学生在短时间内达到调整要求、及时完成实验的各个环节，还能让学生发挥主观能动性，积极参与到实验中来。由此引入竞争与合作机制，可以培养学生团结协作、互帮互助的精神。

3 通过合理设计教学内容，培养学生的积极主动性

在实验内容的设计上，可以适当增加选做内容。分光计的调整和使用中，如果同时安排分光计的调整和三棱镜的顶角的测量，对于大部分学生来说实验内容是饱满的、充实的，学生可以在规定时间内完成，但对于少部分动手能力较好，并勤于思考、学有余力的学生，内容略显单薄，所以，设计教学内容为分光计的调整和三棱镜顶角的测量为必做内容，三棱镜色散的观察、三棱镜折射观察和最小偏向角的测量为选做内容。根据实践发现，增加选做内容后，并采取组内合作、组外竞争的模式，极大地提高了学生的积极主动性，不仅动手能力好的学生可以完成，其他学生也会加快实验进程，争取完成部分选做内容，甚至有部分学生课上完不成，会在课下主动来做实验，完成选做部分，大大提高学生的积极主动性，激发了学生的求知欲。

4 严格审查数据，培养学生严谨的工作作风

使用分光计测量三棱镜顶角时，学生对三棱镜顶角的度数有预知，所以有些学生便不认真读取数据，甚至随意填写。作为教师，需要认真检查数据，检查实验数据是否和实验仪器一致，数据有效数字是否正确，检查是否存在偏心差，培养学生严谨踏实的工作作风。

5 结论

总之，通过深入挖掘实验方法，合理设计教学模式，合理安排教学内容，将思政课程有机融入“大学物理实验”教学，不仅可以培养学生的科学实验能力、实验观察和抽象思维能力，提高学生的科学素养和创新能力，而且可以发挥其传承爱国主义和团队协作精神，树立辩证唯物主义的世界观，起到培养学生德智体美劳全面发展的独特作用。