基于課程思政理念的分光儀實(shí)驗(yàn)教學(xué)探索與實(shí)踐

呂東燕，周 原，胡永金

（湖北汽車工業(yè)學(xué)院數(shù)理與光電工程學(xué)院，湖北 十堰 442002）

2016年12月，習(xí)近平總書記在全國高校思政工作會(huì)議上提出“各類課程與思想政治理論課程同向同行，形成協(xié)同效應(yīng)”。為落實(shí)立德樹人的根本任務(wù)，近些年來在高等學(xué)校掀起了一股課程思政教學(xué)研究的熱潮。對(duì)于大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)課程，國內(nèi)同行也已經(jīng)進(jìn)行了很多的研究[1-6]。清華大學(xué)的王青教授、復(fù)旦大學(xué)的樂永康教授、大連海事大學(xué)的張映輝教授等結(jié)合物理實(shí)驗(yàn)研究了講授唯物辯證法的典型案例；中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)的張?jiān)雒鹘淌?、華中科技大學(xué)熊永紅教授、東北師范大學(xué)李金環(huán)教授等在2020年全國大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)課程育人標(biāo)準(zhǔn)研討會(huì)上闡述了對(duì)物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)中“思政”育人的思考與探索；哈爾濱工業(yè)大學(xué)的黃麗博士等在“‘同向同行’的大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)課程思政教學(xué)設(shè)計(jì)與探索”研究中給出了教學(xué)內(nèi)容和教學(xué)模式兩方面的設(shè)計(jì)方案。

“課程思政”雖然是一個(gè)新的名稱，但它并不是新時(shí)代的必然產(chǎn)物。任何一門課程本身，不僅僅有著豐富的課程體系，它還承載著育人的功能。課程思政是一種新的教學(xué)理念，是突破傳統(tǒng)的教學(xué)模式，將社會(huì)主義核心價(jià)值觀教育貫穿教學(xué)全過程，充分發(fā)揮課程的育人功能，在一般的知識(shí)和技能學(xué)習(xí)中融入理想信念層面的精神指引[7]。由于大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)課程的授課對(duì)象為大學(xué)低年級(jí)學(xué)生，根據(jù)學(xué)生特點(diǎn)，正是樹立正確人生觀和價(jià)值觀的黃金時(shí)期。特別地，大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)是一門公共基礎(chǔ)課程，覆蓋面廣，獲益學(xué)生多，因此可面向?qū)W校不同專業(yè)學(xué)生開展課程思政教育。本工作積極實(shí)踐知識(shí)傳授和價(jià)值引領(lǐng)的有機(jī)結(jié)合，以及顯性教育與隱形教育的有機(jī)統(tǒng)一，針對(duì)物理類課程思政建設(shè)具有一定的參考價(jià)值。

分光計(jì)是大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)中常用的一種比較精密的光學(xué)儀器，既啟迪思維又訓(xùn)練動(dòng)手能力。本文以“利用分光儀測(cè)玻璃折射率”這個(gè)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目為例，深入挖掘與教學(xué)內(nèi)容相關(guān)的德育素材，通過教學(xué)設(shè)計(jì)將課程思政元素融入課堂教學(xué)環(huán)節(jié)中，在知識(shí)傳授和技能培養(yǎng)的同時(shí)，更加注重培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)探索的精神。

1 利用分光儀測(cè)玻璃的折射率實(shí)驗(yàn)的教學(xué)要點(diǎn)

分光儀是一種測(cè)量光線偏轉(zhuǎn)角的儀器，是光學(xué)實(shí)驗(yàn)中的常用基本儀器。很多物理量可以轉(zhuǎn)換用光線的偏轉(zhuǎn)角度進(jìn)行度量，例如折射率、光波波長(zhǎng)、光柵常數(shù)等。國內(nèi)幾乎所有高校大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)都開設(shè)有分光儀上的系列實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，其中利用分光儀進(jìn)行玻璃折射率的測(cè)量是大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)中光學(xué)部分的重要實(shí)驗(yàn)。本實(shí)驗(yàn)的教學(xué)要點(diǎn)有：

（1）分光儀的結(jié)構(gòu)；

（2）儀器調(diào)整的方法──自準(zhǔn)直法和各半調(diào)節(jié)法；

（3）光的色散現(xiàn)象；

（4）折射率的測(cè)量方法──最小偏向角法

（5）實(shí)驗(yàn)操作方法和注意事項(xiàng)；

（6）數(shù)據(jù)記錄要求與處理方法。

2 分光儀結(jié)構(gòu)及其調(diào)整環(huán)節(jié)如何融合思政育人元素

分光儀裝置設(shè)計(jì)思想比較巧妙，不僅有精密的光學(xué)系統(tǒng)，還利用游標(biāo)的原理設(shè)計(jì)了讀數(shù)裝置。我們讓學(xué)生自己查閱相關(guān)資料，了解分光計(jì)的基本結(jié)構(gòu)，知道分光計(jì)各個(gè)螺釘?shù)淖饔?，以及分光?jì)在科學(xué)研究中的相關(guān)應(yīng)用。

在分光儀的調(diào)整過程中，首先要進(jìn)行目測(cè)粗調(diào)，這一步非常重要，是細(xì)調(diào)的基礎(chǔ)，有的學(xué)生急于求成，不按照老師講解的步驟來做，在教學(xué)過程中特別強(qiáng)調(diào)粗調(diào)的重要性。其次是細(xì)調(diào)，即利用光路調(diào)節(jié)平行光管、載物臺(tái)、望遠(yuǎn)鏡與儀器的中心軸垂直，達(dá)到平行光管能發(fā)出平行光，望遠(yuǎn)鏡能接收平行光的目的。在調(diào)節(jié)過程中，學(xué)生往往在此環(huán)節(jié)耗費(fèi)大量的時(shí)間和精力，主要原因在于學(xué)生課前沒有利用線上資源做好充分的預(yù)習(xí)，因此，在授課過程中，我們會(huì)利用這個(gè)機(jī)會(huì)通過引經(jīng)據(jù)典強(qiáng)調(diào)預(yù)習(xí)的重要性。對(duì)于任何一門課程的學(xué)習(xí)，課前預(yù)習(xí)的重要性都是不言而喻的。學(xué)生明白了這個(gè)道理之后，在后續(xù)的實(shí)驗(yàn)過程中就會(huì)主動(dòng)查閱資料，了解實(shí)驗(yàn)的基本原理、儀器使用、實(shí)驗(yàn)的基本操作等等。

實(shí)驗(yàn)方法是物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)過程中的重點(diǎn)。在調(diào)節(jié)望遠(yuǎn)鏡與儀器中心軸垂直的過程中，常用的方法有自準(zhǔn)直法和各半調(diào)節(jié)法。在調(diào)節(jié)過程中，巧妙地利用雙面反射鏡使光線反射回來，重新經(jīng)過物鏡系統(tǒng)，檢驗(yàn)其會(huì)聚在焦平面的像是否清晰。然后再依據(jù)正反兩面反射十字像的位置，通過調(diào)節(jié)載物臺(tái)下螺絲使視場(chǎng)中高的像下降一半距離，轉(zhuǎn)動(dòng)反射鏡180度，低的像上升一半距離，這樣利用各半調(diào)節(jié)的方法雙面十字像就在同一高度，然后再調(diào)節(jié)望遠(yuǎn)鏡的俯仰螺釘，使雙面十字像移動(dòng)到上水平線。在使用這兩種方法調(diào)節(jié)望遠(yuǎn)鏡與儀器中心軸垂直的過程中，為了讓學(xué)生學(xué)會(huì)方法，可以把實(shí)驗(yàn)方法拓展到其他的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，發(fā)散學(xué)生的思維，比如自準(zhǔn)法測(cè)薄透鏡的焦距。

3 利用三棱鏡測(cè)玻璃折射率實(shí)驗(yàn)所蘊(yùn)含的思政元素

利用分光儀進(jìn)行折射率的測(cè)量，常用方法是最小偏向角法。首先通過演示把色散光譜展示出來，然后可以讓學(xué)生分析光的色散現(xiàn)象的本質(zhì)是什么，進(jìn)一步引出折射率的物理含義以及最小偏向角的概念。實(shí)驗(yàn)基本原理比較容易明白，但是實(shí)驗(yàn)方法對(duì)學(xué)生來說還是比較創(chuàng)新的，因此從實(shí)驗(yàn)方法的角度也可以挖掘思政育人的元素[8]。折射率是一個(gè)光學(xué)物理量，把折射率的測(cè)量轉(zhuǎn)換為對(duì)偏向角的測(cè)量，這種轉(zhuǎn)換的思維對(duì)培養(yǎng)學(xué)生掌握科學(xué)實(shí)驗(yàn)方法是很有幫助的。

在實(shí)驗(yàn)操作的指導(dǎo)過程中，我們發(fā)現(xiàn)學(xué)生遇到困難不去主動(dòng)解決，要么將錯(cuò)就錯(cuò)，要么直接問老師該怎么辦，學(xué)生自己不去動(dòng)腦筋思考問題，面對(duì)這樣對(duì)待學(xué)習(xí)不認(rèn)真的學(xué)生，指導(dǎo)老師要及時(shí)發(fā)現(xiàn)，及時(shí)糾正，而不能不管不問，要教育學(xué)生誠實(shí)地面對(duì)問題，而不是偷懶去逃避問題。育人者先育己，一個(gè)有責(zé)任心的老師對(duì)學(xué)生的影響也許是受益終生的。

在數(shù)據(jù)測(cè)量的時(shí)候，有的學(xué)生往往沒有弄明白分光計(jì)兩個(gè)游標(biāo)的作用，在記錄數(shù)據(jù)的過程中把數(shù)據(jù)記錄錯(cuò)誤。主要原因還是學(xué)生沒有認(rèn)真去理解實(shí)驗(yàn)的原理和方法，往往急于測(cè)量數(shù)據(jù)，沒有一個(gè)認(rèn)真求知的精神，面對(duì)這樣的學(xué)生，指導(dǎo)老師可以讓其多多請(qǐng)教其他同學(xué)，通過實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目讓他多與同學(xué)交流討論，讓他明白不恥下問，虛心求學(xué)的道理。

在數(shù)據(jù)的處理分析過程中，學(xué)生需要書寫實(shí)驗(yàn)報(bào)告。在這個(gè)過程中要求學(xué)生按照規(guī)范認(rèn)真地書寫實(shí)驗(yàn)報(bào)告，對(duì)數(shù)據(jù)的處理過程要清晰正確，對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行全面分析，并對(duì)學(xué)有余力的學(xué)生要求做深入的實(shí)驗(yàn)拓展研究。在整個(gè)科學(xué)實(shí)驗(yàn)過程中，學(xué)生不僅得到了科學(xué)研究方面的鍛煉，還養(yǎng)成了誠實(shí)守信和一絲不茍的學(xué)習(xí)態(tài)度，進(jìn)而提高了大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)的教學(xué)質(zhì)量。

4 結(jié)語

古人說：“大學(xué)之道，在明明德，在親民，在止于至善。”因此，在教學(xué)中要充分發(fā)揮物理實(shí)驗(yàn)教師“主力軍”和大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)課堂“主渠道”的作用，深度挖掘物理實(shí)驗(yàn)中的科學(xué)精神、科學(xué)方法和思想內(nèi)涵，以學(xué)生的德育發(fā)展為高階目標(biāo)，學(xué)習(xí)和思考并行、理論和實(shí)踐相結(jié)合，培養(yǎng)學(xué)生主動(dòng)探索的積極性、善于解決問題的實(shí)踐能力，提升課堂的教學(xué)品質(zhì)和教學(xué)效果，這樣大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)課程必然會(huì)起到“潤(rùn)物細(xì)無聲”的育人作用。總之，大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)課程思政教育研究永無止境，永遠(yuǎn)在路上。