光學(xué)教學(xué)中的“課程思政”研究與實(shí)踐

王向賢

(蘭州理工大學(xué)理學(xué)院，甘肅 蘭州 730050)

2016年12月7日至8日召開(kāi)的全國(guó)高校思想政治工作會(huì)議上，習(xí)近平總書(shū)記發(fā)表了重要講話：“高校思想政治工作關(guān)系高校培養(yǎng)什么樣的人、如何培養(yǎng)人以及為誰(shuí)培養(yǎng)人這個(gè)根本問(wèn)題。要堅(jiān)持把立德樹(shù)人作為中心環(huán)節(jié)，把思想政治工作貫穿教育教學(xué)全過(guò)程，實(shí)現(xiàn)全程育人、全方位育人，努力開(kāi)創(chuàng)我國(guó)高等教育事業(yè)發(fā)展新局面。”[1]總書(shū)記的重要論述為高等學(xué)校在新時(shí)代開(kāi)展思想政治工作指明了方向。各地各高校也就“如何培養(yǎng)人”進(jìn)行了許多新的研究、探索和實(shí)踐，“課程思政”則是這些研究、探索和實(shí)踐所達(dá)成的共識(shí)[2-5]。挖掘各課程中所蘊(yùn)含的思政教育元素，是“課程思政”的基礎(chǔ)和前提，而如何用好這些思政元素，充分發(fā)揮它們的思想政治教育功能，則需要在教學(xué)過(guò)程中進(jìn)行實(shí)踐。光學(xué)作為一門(mén)既古老而又永葆青春活力的課程，是高等學(xué)校物理學(xué)類專業(yè)和光電信息類專業(yè)的必修基礎(chǔ)課程，也是大學(xué)物理教學(xué)中不可或缺的一個(gè)部分[6-9]。在光學(xué)課程中蘊(yùn)含著十分豐富的思想政治教育元素，如光的“波粒二象性”與“太極”的“陰陽(yáng)兩面性”、望遠(yuǎn)鏡基本原理教學(xué)與中國(guó)“天眼”和南仁東、量子通信衛(wèi)星的“墨子號(hào)”命名等等。這些光學(xué)課程中的教學(xué)內(nèi)容中蘊(yùn)含著中國(guó)哲學(xué)思想、社會(huì)主義核心價(jià)值觀、中華文化自信等各種思政元素。本文就我們?cè)诠鈱W(xué)教學(xué)設(shè)計(jì)中深挖這些思政元素，并在教學(xué)過(guò)程中以潛移默化、潤(rùn)物細(xì)無(wú)聲的方式進(jìn)行思想政治教育的實(shí)踐進(jìn)行了探討和介紹。我們?cè)诠鈱W(xué)教學(xué)中開(kāi)展的“課程思政”對(duì)其他課程的“課程思政”將有一定的幫助和參考意義。

1 光學(xué)教學(xué)中課程思政的重要性

人類自誕生以來(lái)就開(kāi)始了對(duì)自然界的認(rèn)識(shí)和研究，其中一個(gè)重要的原因是我們能夠看得到自然界的萬(wàn)事萬(wàn)物，這顯然離不開(kāi)光的存在。然而，對(duì)這個(gè)我們既熟悉而又陌生的光的認(rèn)識(shí)和研究，人類從誕生到科技非常發(fā)達(dá)的今天，從來(lái)都沒(méi)有停止過(guò)，而且也永遠(yuǎn)不會(huì)停止。對(duì)光的認(rèn)識(shí)過(guò)程，也是人類認(rèn)識(shí)自然界和產(chǎn)生偉大哲學(xué)思想的過(guò)程。故光學(xué)是一門(mén)既古老而又永葆青春活力的課程，且課程中蘊(yùn)含著非常豐富的思想政治教育元素，如：人類對(duì)光的本質(zhì)“波粒二象性”的認(rèn)識(shí)過(guò)程，是“粒子性”與“波動(dòng)性”之間對(duì)立統(tǒng)一的發(fā)展過(guò)程，而中國(guó)早就有了“波粒二象性”蘊(yùn)含的“對(duì)立統(tǒng)一”思想，即中華文化的杰出代表“易經(jīng)”中“太極”的“陰陽(yáng)兩面性”，這對(duì)學(xué)生樹(shù)立文化自信非常重要。而在望遠(yuǎn)鏡的教學(xué)中引用500米口徑球面射電望遠(yuǎn)鏡(FAST)—中國(guó)“天眼”和南仁東先生的故事，集光學(xué)基礎(chǔ)知識(shí)、光學(xué)研究前沿和科學(xué)家的愛(ài)國(guó)情懷于一體的教學(xué)，則是將社會(huì)主義核心價(jià)值觀教育融入課程教學(xué)的最好案列。因此，在光學(xué)教學(xué)過(guò)程中進(jìn)行“課程思政”既是光學(xué)課程教學(xué)的“升級(jí)版”，又是“課程思政”對(duì)光學(xué)教學(xué)的新要求，因此在光學(xué)教學(xué)過(guò)程中開(kāi)展“課程思政”顯得尤為重要。

2 光學(xué)教學(xué)中的思政元素研究與實(shí)踐

2.1 光的“波粒二象性”與太極的“陰陽(yáng)兩面性”

圖1 “太極”圖

做為群經(jīng)之首，儒家和道家共同經(jīng)典的《易經(jīng)》，是中華文明的源泉，其內(nèi)容涉及哲學(xué)、政治和科學(xué)等等諸多領(lǐng)域[10,11]。易經(jīng)中的太極圖具有非常豐富的哲學(xué)含義和思想。如圖1所示，太極圖顯然不是由簡(jiǎn)單的兩個(gè)半圓(一白一黑)構(gòu)成的，也不是左邊的“陰”和右邊的“陽(yáng)”簡(jiǎn)單地疊加在一起組成的。而是“陰”中有“陽(yáng)”，“陽(yáng)”中有“陰”的統(tǒng)一體，并且包含著“陰”和“陽(yáng)”既對(duì)立統(tǒng)一，又可以相互轉(zhuǎn)換的辯證唯物主義哲學(xué)思想。再來(lái)研究一下光的本質(zhì)，“波粒二象性”理論。對(duì)光的本質(zhì)最早是笛卡爾提出的“微?！蹦Ｐ?，后來(lái)牛頓成為這種觀點(diǎn)的典型代表人物，由于能夠解釋光的反射和折射等基本現(xiàn)象，加之牛頓的權(quán)威性，“微粒說(shuō)”在很長(zhǎng)一段時(shí)間內(nèi)，都占絕對(duì)的主導(dǎo)地位。后來(lái)的楊氏雙縫干涉實(shí)驗(yàn)又為建立光的“波動(dòng)說(shuō)”夯實(shí)了基礎(chǔ)。自此，由于“波動(dòng)說(shuō)”可以解釋能夠?qū)嶒?yàn)觀測(cè)到的與光有關(guān)的現(xiàn)象，以致“波動(dòng)說(shuō)”以壓倒性的優(yōu)勢(shì)戰(zhàn)勝了“微粒說(shuō)”。在麥克斯韋提出了光是一種電磁波以后，光的波動(dòng)理論更是深入人心，也沒(méi)有人懷疑光還有“粒子性”。直到“光電效應(yīng)”實(shí)驗(yàn)的出現(xiàn)，給了光的波動(dòng)理論致命一擊，偉大的物理學(xué)家愛(ài)因斯坦于是又提出了光的“量子性”，即“粒子性”。自此，科學(xué)界對(duì)光有了“波粒二象性”本質(zhì)的共識(shí)。認(rèn)為光既是“粒子”又是“波”，既不是經(jīng)典粒子也不是經(jīng)典波，而是“波動(dòng)性”和“粒子性”的矛盾的對(duì)立統(tǒng)一體。在教學(xué)實(shí)踐中，我們發(fā)現(xiàn)簡(jiǎn)單的講光具有“波粒二象性”，學(xué)生似乎還是一頭霧水，只是粗淺地認(rèn)識(shí)了“波粒二象性”，但根本沒(méi)有理解其本質(zhì)“對(duì)立統(tǒng)一”的內(nèi)涵。光確實(shí)既是“波”，又是“粒子”，且它們之間可以相互轉(zhuǎn)換，表現(xiàn)“波動(dòng)性”的時(shí)候，并不是沒(méi)有“粒子性”，即“波動(dòng)性”中仍然有“粒子性”，只是“粒子性”沒(méi)有表現(xiàn)出來(lái)而已。正如，光的干涉實(shí)驗(yàn)中，光表現(xiàn)出來(lái)的是“波動(dòng)性”，但這并不是說(shuō)光就沒(méi)有 “粒子性”了，“粒子性”仍然存在，只是“波動(dòng)性”占主導(dǎo)，“粒子性”沒(méi)有表現(xiàn)出來(lái)而已。同樣，在“光電效應(yīng)”實(shí)驗(yàn)中，光表現(xiàn)出的是“粒子性”，但同樣并不意味著光沒(méi)有“波動(dòng)性”，這時(shí)候光主要表現(xiàn)出“粒子性”，“波動(dòng)性”仍然存在。通過(guò)在光學(xué)課程中引入“易經(jīng)”中 “太極”圖的“陰”、“陽(yáng)”轉(zhuǎn)化及其辯證的“對(duì)立統(tǒng)一”思想，說(shuō)明中國(guó)早就有了“波粒二象性”蘊(yùn)含的“對(duì)立統(tǒng)一”思想，且“波粒二象性”和“陰陽(yáng)兩面性”中包含的“對(duì)立統(tǒng)一”思想有相通之處。學(xué)生既對(duì)光的本質(zhì)有了深刻的理解和哲學(xué)上的辯證認(rèn)識(shí)，又弘揚(yáng)了中華文化的精髓，增加了學(xué)生的文化自信。

2.2 電磁波的光速統(tǒng)一性與人的自身價(jià)值

光是一種電磁波，電磁波各波段的波長(zhǎng)和頻率雖然千差萬(wàn)別，但二者的乘積卻永遠(yuǎn)等于光速。這在哲學(xué)上表現(xiàn)為，如果一個(gè)量表現(xiàn)出很大的一面，則與其辯證的對(duì)立統(tǒng)一的另一個(gè)量不可能也同時(shí)很大。正如波長(zhǎng)趨于無(wú)窮大的時(shí)候，頻率自然將趨于無(wú)窮小，相反頻率趨于無(wú)窮大，則波長(zhǎng)趨于無(wú)窮小，二者是矛盾的辯證的統(tǒng)一體。另外，電磁波的各個(gè)波段都有其相應(yīng)的應(yīng)用領(lǐng)域，如：可見(jiàn)光照明，無(wú)線電通信，微波加熱，X射線透視成像。要想知道一個(gè)人的外貌特征，顯然應(yīng)該用可見(jiàn)光的反射成像拍照。要想知道一個(gè)人的內(nèi)部骨骼框架如何，則要用X射線透視。顯然不能將二者換過(guò)來(lái)使用，這也說(shuō)明“天生我材必有用”。教學(xué)過(guò)程中，我們?cè)谥v解電磁波的光速統(tǒng)一特性時(shí)，將這些物理現(xiàn)象背后的哲學(xué)思想引入課堂，潛移默化，潤(rùn)物細(xì)無(wú)聲地影響學(xué)生，對(duì)所謂的“后進(jìn)生”能起到很大的鼓勵(lì)作用，對(duì)促進(jìn)“后進(jìn)生”重新認(rèn)識(shí)自己，發(fā)現(xiàn)自己的長(zhǎng)處，進(jìn)行人生和職業(yè)規(guī)劃，能起到較大的幫助。

2.3 光的全反射教學(xué)與“光纖之父”高錕

光的全反射是“幾何光學(xué)的基本原理”部分的重要知識(shí)點(diǎn)之一，也是光纖通信的基本理論依據(jù)。而被譽(yù)為“光纖之父”的高錕先生是獲得諾貝爾自然科學(xué)獎(jiǎng)的第八位華裔科學(xué)家。在全反射的教學(xué)過(guò)程中，引入光纖通信的基本原理和科學(xué)家高錕對(duì)開(kāi)創(chuàng)信息時(shí)代的貢獻(xiàn)及其意義。分析高錕的科學(xué)思想和方法：基于問(wèn)題的思考,超越邏輯的靈感，獨(dú)樹(shù)一幟的思維,追求溪徑的探索,既腳踏實(shí)地又高瞻遠(yuǎn)矚[12]。在講解全反射的基本內(nèi)容，引入現(xiàn)代高科技技術(shù)的同時(shí)，用華人諾貝爾獎(jiǎng)獲得者對(duì)科學(xué)的貢獻(xiàn)和其思想方法深化課堂教學(xué)內(nèi)容。集光學(xué)基礎(chǔ)、高科技應(yīng)用、名人科學(xué)家于一體的課堂，對(duì)激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)熱情和學(xué)習(xí)興趣有很好的幫助，也能教育學(xué)生既放眼未來(lái)，又腳踏實(shí)地。

2.4 望遠(yuǎn)鏡教學(xué)與中國(guó)“天眼”和南仁東

“望遠(yuǎn)鏡”是重要的光學(xué)儀器之一，光學(xué)作為一門(mén)專業(yè)基礎(chǔ)課程，大部分教材中的內(nèi)容只涉及伽利略望遠(yuǎn)鏡、開(kāi)普勒望遠(yuǎn)鏡、牛頓望遠(yuǎn)鏡等教學(xué)內(nèi)容。作為基本教學(xué)內(nèi)容，這些知識(shí)點(diǎn)的講解是必不可少的。但是望遠(yuǎn)鏡作為研究天文學(xué)的基本儀器設(shè)備，從其首次發(fā)明至今，對(duì)其技術(shù)的更新和升級(jí)就沒(méi)有停止過(guò)，且各大國(guó)在不斷的投入大量人力和物力攻克相關(guān)難題。我國(guó)作為社會(huì)主義大國(guó)，具有集中力量辦大事的優(yōu)勢(shì)。讓中國(guó)科學(xué)界站到全世界面前的500米口徑球面射電望遠(yuǎn)鏡(FAST)—中國(guó)“天眼”就是舉世矚目的一個(gè)大工程。該工程首席科學(xué)家、總工程師南仁東先生為此工程奉獻(xiàn)了24載，南先生放棄國(guó)外高薪毅然決然回國(guó)工作，為我國(guó)的天文學(xué)事業(yè)做出了偉大的貢獻(xiàn)和卓越的成績(jī)[13]。南先生將社會(huì)主義核心價(jià)值觀對(duì)個(gè)人的要求“愛(ài)國(guó)、敬業(yè)、誠(chéng)信、友善”詮釋得淋漓盡致。在光學(xué)課程教學(xué)中，我們不只要講“望遠(yuǎn)鏡”、更要講中國(guó)的“天眼”和南仁東，激發(fā)學(xué)生的愛(ài)國(guó)熱情，用“天眼”和南仁東解釋什么是社會(huì)主義核心價(jià)值觀中的“愛(ài)國(guó)、敬業(yè)、誠(chéng)信、友善”。

2.5 量子通信衛(wèi)星的“墨子號(hào)”命名

光的量子性雖然是光的基本屬性之一，但卻也是光學(xué)研究的前沿陣地——量子通信的基礎(chǔ)，在光學(xué)基礎(chǔ)課程的教學(xué)中當(dāng)然要有所涉及。2016年8月，以量子糾纏分發(fā)、量子密鑰分發(fā)、量子隱形傳態(tài)為三大目標(biāo)的世界首顆量子科學(xué)實(shí)驗(yàn)衛(wèi)星“墨子號(hào)”成功發(fā)射[14]。作為科學(xué)家的墨子2400多年前和他的學(xué)生做了第一個(gè)小孔成像實(shí)驗(yàn)，該實(shí)驗(yàn)奠定了光的直線傳播理論，同時(shí)也是一個(gè)量子論的原型。我國(guó)的當(dāng)代科學(xué)家潘建偉教授及其團(tuán)隊(duì)用“墨子號(hào)”命名該量子衛(wèi)星，是對(duì)中國(guó)傳統(tǒng)文化的敬意與自信。因此，量子通信衛(wèi)星的“墨子號(hào)”命名是在光學(xué)教學(xué)和實(shí)踐中，引導(dǎo)學(xué)生學(xué)習(xí)墨子的科學(xué)匠人精神，培養(yǎng)中華文化自信的典型課程思政素材[15]。

3 討論

在高等教育教學(xué)過(guò)程中，實(shí)現(xiàn)全程育人和全方位育人，是新時(shí)代對(duì)高校教師提出的新要求，“課程思政”則是這個(gè)新要求的具體體現(xiàn)。從學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情和學(xué)習(xí)興趣來(lái)看，引入“課程思政”的光學(xué)課堂，課堂氣氛更加活躍，學(xué)生精神狀態(tài)也更加飽滿，學(xué)習(xí)熱情也更加濃厚。因此，可以肯定地講，在教學(xué)過(guò)程中進(jìn)行的“課程思政”，既有利于提高課程學(xué)習(xí)效果和學(xué)習(xí)成績(jī)，又有利于學(xué)生思想政治教育，是一件雙贏的教育教學(xué)過(guò)程。

光學(xué)是物理學(xué)類專業(yè)和光電信息類專業(yè)學(xué)生的專業(yè)基礎(chǔ)課程，也是大學(xué)物理教學(xué)內(nèi)容的一個(gè)重要部分。光學(xué)既是一門(mén)古老的課程，又是一門(mén)不斷注入新鮮血液的永葆青春活力的課程。光學(xué)的教學(xué)內(nèi)容中包含的“課程思政”元素極其豐富多彩。本文僅就我們深入思考并研究發(fā)掘和付諸實(shí)踐的部分課程思政內(nèi)容如：光的“波粒二象性”與“太極”的“陰陽(yáng)兩面性”，電磁波的光速統(tǒng)一性與自身價(jià)值的認(rèn)同感，光的全反射與“高錕”，望遠(yuǎn)鏡與中國(guó)“天眼”，量子衛(wèi)星的“墨子號(hào)”命名等進(jìn)行了討論，希望能夠拋磚引玉。光學(xué)課程中的思政元素顯然遠(yuǎn)不止這些，還有諸如光的衍射與直線傳播關(guān)系中蘊(yùn)含的一般性與特殊性等哲學(xué)思想，這里不一而足。在具體的教學(xué)實(shí)踐中，實(shí)現(xiàn)光學(xué)課程教學(xué)與思政教育的同向同行，做到潛移默化、潤(rùn)物細(xì)無(wú)聲地提高學(xué)生的中華文化自信、文化認(rèn)同和對(duì)哲學(xué)和社會(huì)主義核心價(jià)值觀的深入認(rèn)識(shí)和理解，將起到既提高光學(xué)課程的教學(xué)效果又增強(qiáng)學(xué)生的中華文化自信和中國(guó)及自身價(jià)值的深度認(rèn)同感和光榮感，起到全面培養(yǎng)人才的作用。