軍校應(yīng)用光學(xué)課程思政教育探索與實(shí)踐

李榮 張懷利 張廷華 郭惠超 鄭海晶

航天工程大學(xué)電子與光學(xué)工程系 北京 102200

0 引言

2016年，習(xí)近平總書(shū)記出席全國(guó)高校思想政治工作會(huì)議并發(fā)表重要講話，習(xí)近平總書(shū)記在會(huì)議上強(qiáng)調(diào)，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]。全面推進(jìn)課程思政建設(shè)，是落實(shí)立德樹(shù)人根本任務(wù)的戰(zhàn)略舉措，各類(lèi)課程應(yīng)與思政課程同向同行，形成協(xié)同效應(yīng)。

軍校是培養(yǎng)、提供和儲(chǔ)備軍事人才的基地，目的在于為打贏未來(lái)戰(zhàn)爭(zhēng)奠定堅(jiān)實(shí)人才基礎(chǔ)。軍校學(xué)員是國(guó)家十分寶貴的軍事人才資源，是保障軍隊(duì)?wèi)?zhàn)斗力生成的希望，是國(guó)家國(guó)防建設(shè)的中堅(jiān)力量。軍校教育要“面向戰(zhàn)場(chǎng)、面向部隊(duì)、面向未來(lái)”，做到打仗需要什么就教什么、部隊(duì)需要什么就練什么，使人才培養(yǎng)供給側(cè)同未來(lái)戰(zhàn)場(chǎng)需求側(cè)精準(zhǔn)對(duì)接。生長(zhǎng)軍官教育作為軍事教育的生力軍，承擔(dān)著為我軍培養(yǎng)高素質(zhì)創(chuàng)新型軍事人才的重任。本文以航天測(cè)控生長(zhǎng)軍官光電專(zhuān)業(yè)光學(xué)課程為例，結(jié)合課程內(nèi)容引入相關(guān)科學(xué)故事，將課程思政與知識(shí)傳授相融合，在課程教學(xué)過(guò)程中，始終堅(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，春風(fēng)化雨、潤(rùn)物無(wú)聲，最終將思政教育落到實(shí)處。

1 應(yīng)用光學(xué)課程基本情況

1.1 課程性質(zhì)與地位

應(yīng)用光學(xué)是光電專(zhuān)業(yè)生長(zhǎng)軍官的一門(mén)任職基礎(chǔ)必修課，本課程與光電設(shè)備相關(guān)技術(shù)結(jié)合緊密，對(duì)幫助學(xué)員理解設(shè)備工作原理具有重要作用，為學(xué)員后續(xù)學(xué)習(xí)和崗位任職奠定基礎(chǔ)。

1.2 課程教學(xué)理念

本課程以現(xiàn)代教育思想為指導(dǎo)，以新時(shí)期軍事戰(zhàn)略方針為依據(jù)，立足軍隊(duì)院校本科教育，以實(shí)戰(zhàn)為牽引，以航天發(fā)射任務(wù)需求為導(dǎo)向，遵循能力本位、學(xué)員本位的基本教學(xué)理念，努力提升教育教學(xué)實(shí)戰(zhàn)化水平。在課程設(shè)計(jì)上以培養(yǎng)學(xué)員崗位任職能力為出發(fā)點(diǎn)和落腳點(diǎn)，全面優(yōu)化教學(xué)內(nèi)容，創(chuàng)新教學(xué)方法，強(qiáng)調(diào)課堂理論教學(xué)與實(shí)踐教學(xué)的有機(jī)結(jié)合，推行“線上為主、線下為輔”的教學(xué)方法，注重啟發(fā)式、互動(dòng)式教學(xué)，通過(guò)教學(xué)雙方合作互動(dòng)，激發(fā)學(xué)員學(xué)習(xí)的積極性和主動(dòng)性，實(shí)現(xiàn)知識(shí)傳授、能力培養(yǎng)、價(jià)值培塑三者的和諧統(tǒng)一，形成育人合力。

1.3 課程目標(biāo)

通過(guò)本課程的學(xué)習(xí)，使學(xué)員掌握應(yīng)用光學(xué)的基本知識(shí)，培養(yǎng)其利用光學(xué)知識(shí)掌握設(shè)備原理，解決操作中遇到問(wèn)題，為后續(xù)課程的學(xué)習(xí)奠定基礎(chǔ)。

1.3.1 知識(shí)目標(biāo)

通過(guò)學(xué)習(xí)，理解并掌握幾何光學(xué)三大基本定律，理解共軸球面光學(xué)系統(tǒng)成像的一般特點(diǎn)，掌握典型平面元件成像特點(diǎn)，理解光學(xué)系統(tǒng)光束限制相關(guān)概念，理解和掌握軸上點(diǎn)像差的概念、成因、特點(diǎn)，理解和掌握部分典型光學(xué)系統(tǒng)成像特點(diǎn)，了解光的干涉、衍射、偏振等波動(dòng)性質(zhì)與應(yīng)用。

1.3.2 技能目標(biāo)

注重培養(yǎng)學(xué)員知識(shí)運(yùn)用能力、實(shí)驗(yàn)操作技能、自主學(xué)習(xí)能力，使學(xué)員做到會(huì)看、會(huì)算、會(huì)調(diào)。會(huì)看指能夠看懂成像光路圖；會(huì)算指能夠用作圖法和解析法分析求解理想光學(xué)系統(tǒng)成像情況、分析任務(wù)案例；會(huì)調(diào)指會(huì)調(diào)整組建基本的成像光路等。

1.3.3 思政目標(biāo)

通過(guò)光學(xué)知識(shí)的學(xué)習(xí)過(guò)程，樹(shù)立尊重客觀規(guī)律的科學(xué)態(tài)度，體驗(yàn)辯證唯物主義的認(rèn)識(shí)論；通過(guò)光學(xué)實(shí)驗(yàn)操作的過(guò)程，培養(yǎng)嚴(yán)謹(jǐn)扎實(shí)的工作作風(fēng)，樹(shù)立責(zé)任意識(shí)、團(tuán)隊(duì)意識(shí)和工匠精神；通過(guò)有機(jī)地融入學(xué)科背景、發(fā)展歷程、典型案例以及人物事跡，激發(fā)學(xué)員身為航天人的自豪感，使其做到專(zhuān)業(yè)入腦，家國(guó)入心。

1.4 課程內(nèi)容設(shè)計(jì)

本課程按照理論學(xué)習(xí)和實(shí)驗(yàn)教學(xué)相結(jié)合的設(shè)計(jì)思路，遵循由淺入深的基本原則，設(shè)置了7 個(gè)專(zhuān)題，包括幾何光學(xué)概述、共軸球面光學(xué)系統(tǒng)、理想光學(xué)系統(tǒng)、平面系統(tǒng)、光束限制與像差、典型光學(xué)系統(tǒng)、波動(dòng)光學(xué)基礎(chǔ)。加強(qiáng)對(duì)教學(xué)過(guò)程的全程監(jiān)控和監(jiān)督，堅(jiān)持對(duì)教與學(xué)各環(huán)節(jié)的綜合評(píng)價(jià)，按照過(guò)程性教學(xué)、形成性考核、崗位化訓(xùn)練的指導(dǎo)思想，注重對(duì)基礎(chǔ)理論知識(shí)、基本理論實(shí)際應(yīng)用的考查；采取平時(shí)考核與課終考核相結(jié)合的方式，力求全面、客觀、及時(shí)地反映學(xué)員對(duì)知識(shí)和技能的掌握情況；通過(guò)教學(xué)督導(dǎo)、領(lǐng)導(dǎo)聽(tīng)查課、教學(xué)質(zhì)量綜合評(píng)估、試卷分析、教學(xué)總結(jié)、評(píng)教評(píng)學(xué)等形式，改進(jìn)教學(xué)方法和手段，提高教學(xué)質(zhì)量，力求全面提高學(xué)員的專(zhuān)業(yè)素質(zhì)，實(shí)現(xiàn)課程設(shè)立的目標(biāo)。

2 應(yīng)用光學(xué)課程思政元素的挖掘與實(shí)施

光，作為人類(lèi)對(duì)世界的重要感知，它的發(fā)展經(jīng)歷了漫長(zhǎng)而曲折的發(fā)展道路。應(yīng)用光學(xué)作為物理學(xué)的主干學(xué)科，是一門(mén)歷史悠久而又年輕的學(xué)科。光學(xué)研究的內(nèi)容非常廣泛，主要包括光學(xué)的發(fā)展簡(jiǎn)史、光學(xué)軍事應(yīng)用、光的產(chǎn)生及傳播規(guī)律、典型光學(xué)系統(tǒng)成像特性、光的干涉、光的衍射以及光的偏振等。進(jìn)行課程思政教育應(yīng)結(jié)合以上課程內(nèi)容及課程特點(diǎn)，深入挖掘蘊(yùn)含在其中的思政元素，見(jiàn)表1，研究思政元素融入路徑設(shè)計(jì)，見(jiàn)圖1，同時(shí)探索線上線下混合教學(xué)模式，努力建設(shè)軍隊(duì)一流精品在線課程。

表1 應(yīng)用光學(xué)課程思政教學(xué)設(shè)計(jì)表

圖1 光學(xué)課程思政元素融入路徑設(shè)計(jì)

2.1 回顧學(xué)科背景，融入課程思政

在人們研究光學(xué)的歷史長(zhǎng)河中，光的本性問(wèn)題一直是人們研究的焦點(diǎn)。光到底是什么？笛卡爾在《折光學(xué)》中提出了兩種假說(shuō)。一種假說(shuō)認(rèn)為，光是類(lèi)似于微粒的一種物質(zhì)；另一種假說(shuō)認(rèn)為光是一種以“以太”為媒介的壓力。笛卡爾的兩種假說(shuō)為后來(lái)的微粒說(shuō)和波動(dòng)說(shuō)的爭(zhēng)論埋下了伏筆。微粒說(shuō)理論認(rèn)為，光的本質(zhì)與通過(guò)它反射而可見(jiàn)的實(shí)體物質(zhì)一樣，是一種粒子。微粒說(shuō)可以輕而易舉地解釋光的直進(jìn)、反射和折射現(xiàn)象，因此，很快得到了人們的承認(rèn)與支持。18世紀(jì)末，英國(guó)著名物理學(xué)家托馬斯·楊對(duì)光學(xué)理論產(chǎn)生了懷疑。根據(jù)一些實(shí)驗(yàn)事實(shí)，他認(rèn)為光是在以太流中傳播的彈性振動(dòng)，并指出光是以縱波形式傳播的。1801年，楊氏進(jìn)行了著名的楊氏雙縫干涉實(shí)驗(yàn)，該實(shí)驗(yàn)證明了光的干涉現(xiàn)象，從而證明了光是一種波。隨著光的波動(dòng)學(xué)說(shuō)的建立，微粒說(shuō)開(kāi)始轉(zhuǎn)向劣勢(shì)。1887年，德國(guó)科學(xué)家赫茲發(fā)現(xiàn)光電效應(yīng)，光的粒子性再一次被證明。20世紀(jì)初，普朗克和愛(ài)因斯坦提出了光的量子學(xué)說(shuō)，愛(ài)因斯坦提出：光具有波粒二象性。至此，微粒說(shuō)與波動(dòng)說(shuō)的論戰(zhàn)完全終結(jié)。

通過(guò)微粒說(shuō)與波動(dòng)說(shuō)之爭(zhēng)，使學(xué)員體會(huì)“在科學(xué)史中，一個(gè)新概念從來(lái)都不會(huì)是一開(kāi)頭就以其完整的最后形式出現(xiàn)”，任何一種理論由提出到發(fā)展成熟，都要經(jīng)歷一段艱難而又曲折的路程。由此來(lái)激勵(lì)學(xué)員不斷探索、勇于實(shí)踐的科學(xué)精神，同時(shí)培養(yǎng)學(xué)員敢于向權(quán)威提出挑戰(zhàn)的求實(shí)精神，和以辯證唯物主義方法論為指導(dǎo)，實(shí)事求是分析問(wèn)題的能力。

早在戰(zhàn)國(guó)時(shí)期，中國(guó)的《墨經(jīng)》中就記錄了世界上最早的光學(xué)知識(shí)，其中包括小孔成像、物像關(guān)系等8 條關(guān)于光學(xué)的記載。墨子與弟子們完成了世界上第一個(gè)小孔成像的實(shí)驗(yàn)，證明了光沿直線傳播的性質(zhì)。他首先探討了光與影的關(guān)系，細(xì)致觀察了運(yùn)動(dòng)物體影像的變化規(guī)律，提出了“景不徒”的命題。同時(shí)，墨子對(duì)平面鏡、凹面鏡、凸面鏡等也進(jìn)行了比較系統(tǒng)的研究，得出了幾何光學(xué)的一些基本原理。相比之下，西方國(guó)家對(duì)光學(xué)的研究比墨子晚了很多年。通過(guò)對(duì)比，堅(jiān)定學(xué)員的文化自信，激勵(lì)學(xué)員砥礪前行，不忘初心使命，在大變革中抓住機(jī)遇，為實(shí)現(xiàn)中華民族偉大復(fù)興努力學(xué)習(xí)。

2.2 立足專(zhuān)業(yè)知識(shí)點(diǎn)，融入課程思政

應(yīng)用光學(xué)這門(mén)課理論性強(qiáng)，知識(shí)點(diǎn)繁多，眾多知識(shí)點(diǎn)中蘊(yùn)含著大量的思政元素，教員在知識(shí)傳授的過(guò)程中通過(guò)深入思考，巧妙設(shè)計(jì)，潛移默化地將思政元素引入課堂，融入專(zhuān)業(yè)知識(shí)中，在知識(shí)傳遞的過(guò)程中有機(jī)地融入科學(xué)精神、家國(guó)情懷、辯證唯物主義世界觀、積極向上的人生觀、專(zhuān)業(yè)認(rèn)同感以及社會(huì)責(zé)任感和使命感等，使學(xué)員在掌握光學(xué)知識(shí)的同時(shí)，成長(zhǎng)為高素質(zhì)的專(zhuān)業(yè)化創(chuàng)新型航天測(cè)控軍事人才。

“望遠(yuǎn)光學(xué)系統(tǒng)”這一專(zhuān)題教學(xué)重點(diǎn)為望遠(yuǎn)鏡物鏡，望遠(yuǎn)鏡物鏡分為三種不同的類(lèi)型：折射式、反射式以及折反射式。早期的光學(xué)望遠(yuǎn)鏡都是折射式望遠(yuǎn)鏡，通過(guò)折射式望遠(yuǎn)鏡觀測(cè)星體，星體周?chē)偸谴嬖谝蝗Σ噬墓鈺?。光暈產(chǎn)生的原因是由于透鏡的色散特性，通過(guò)介紹牛頓發(fā)現(xiàn)介質(zhì)色散特性的研究歷程，使學(xué)員根植不斷探索和實(shí)踐的科學(xué)精神。

反射式望遠(yuǎn)光學(xué)系統(tǒng)根據(jù)結(jié)構(gòu)形式的不同，分為牛頓式、卡塞格林式和格里高利式。本專(zhuān)業(yè)實(shí)裝設(shè)備光電經(jīng)緯儀主光學(xué)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)形式為牛頓式望遠(yuǎn)光學(xué)系統(tǒng)。牛頓認(rèn)為透射式系統(tǒng)由于存在色散特性，必然會(huì)產(chǎn)生色差。他曾悲觀地?cái)嘌?，透射式系統(tǒng)無(wú)法消除色差，于是他另辟蹊徑，發(fā)明了反射式望遠(yuǎn)系統(tǒng)。通過(guò)介紹牛頓式望遠(yuǎn)光學(xué)系統(tǒng)的歷史淵源，拓展折射率較大而色散本領(lǐng)較小的消色差火石玻璃的發(fā)現(xiàn)和推廣應(yīng)用，激勵(lì)學(xué)員要具備敢闖新路、敢于突破以及敢于勝利的“三敢”精神。

2.3 導(dǎo)入實(shí)際案例，融入課程思政

在“理想光學(xué)系統(tǒng)”這一章節(jié)中，會(huì)介紹理想光學(xué)系統(tǒng)物像位置及大小關(guān)系的求解，物像關(guān)系求解可以采用兩種計(jì)算方法，分別為牛頓法和高斯法，其區(qū)別為所選取的坐標(biāo)原點(diǎn)不同，最終求得的結(jié)果具有一致性。通過(guò)這兩種方法可以求得空間任一物體對(duì)應(yīng)的像的位置或大小。同理，也可求得已知像對(duì)應(yīng)的物的大小及位置。本節(jié)課在講授過(guò)程中，以實(shí)裝案例作為引入，該實(shí)裝案例為某發(fā)射場(chǎng)使用的高速攝錄光學(xué)設(shè)備對(duì)待發(fā)射的火箭進(jìn)行拍攝，對(duì)于已知尺寸的火箭，如何合理地選擇光學(xué)設(shè)備的焦距是設(shè)備操作手必備的技能之一。以這樣的實(shí)裝案例作為引入，一方面可以激發(fā)學(xué)員學(xué)習(xí)的積極性和主動(dòng)性，另一方面可以適當(dāng)?shù)貙?duì)學(xué)員進(jìn)行思政教育。

為了選取合適的焦距，可以使用牛頓法或高斯法來(lái)進(jìn)行求解。牛頓和高斯這兩位偉大的科學(xué)家用數(shù)學(xué)表達(dá)式的方式闡述了物和像之間的關(guān)系，但其實(shí)對(duì)于物像關(guān)系的研究，早在我國(guó)春秋戰(zhàn)國(guó)時(shí)期，偉大的思想家和軍事家墨子比牛頓和高斯早兩千多年就已經(jīng)發(fā)現(xiàn)了光的一些基本現(xiàn)象，具體體現(xiàn)在記錄他及墨家思想的《墨經(jīng)》中。原文為“鑒，鑒者近，則所鑒大，景亦大；其遠(yuǎn)，所鑒小，景亦小”，這句話的意思是：凸透鏡，物體離鏡面越近，所照的面積越大，其影像也越大；物體距鏡面越遠(yuǎn)，所照的面積越小，那么影像也越小。由此可以看出，我國(guó)的傳統(tǒng)文化博大精深。越了解中華優(yōu)秀傳統(tǒng)文化，就越能讓人對(duì)其充滿自信，由此培養(yǎng)學(xué)員的文化自信，同時(shí)激勵(lì)學(xué)員爭(zhēng)取為我國(guó)的科技進(jìn)步和軍事發(fā)展貢獻(xiàn)自己的力量。

2.4 演示實(shí)驗(yàn)操作，融入課程思政

實(shí)驗(yàn)教學(xué)是理工科類(lèi)學(xué)科教學(xué)必不可少的組成部分，實(shí)驗(yàn)課堂可以有效地培養(yǎng)學(xué)員的動(dòng)手實(shí)踐能力、團(tuán)隊(duì)協(xié)作能力、科學(xué)嚴(yán)謹(jǐn)態(tài)度、開(kāi)拓創(chuàng)新精神和大國(guó)工匠精神等。將實(shí)驗(yàn)教學(xué)與課程思政有效結(jié)合在一起，不但能夠擴(kuò)大課程思政的影響力，同時(shí)還可以幫助學(xué)員養(yǎng)成良好的實(shí)驗(yàn)習(xí)慣，使他們?cè)趯?shí)驗(yàn)過(guò)程中能夠更嚴(yán)格地要求自己。在將課程思政與實(shí)驗(yàn)教學(xué)相結(jié)合的過(guò)程中，教師應(yīng)該學(xué)會(huì)從學(xué)員的角度思考問(wèn)題，尊重學(xué)員的課堂主體地位，提高學(xué)員對(duì)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的滿意度。

應(yīng)用光學(xué)這門(mén)課共包含8 次應(yīng)用光學(xué)實(shí)驗(yàn)和2次物理光學(xué)實(shí)驗(yàn)，其中一次物理光學(xué)實(shí)驗(yàn)為光的干涉現(xiàn)象的研究，通過(guò)該實(shí)驗(yàn)學(xué)員會(huì)更加深刻地理解光的干涉現(xiàn)象產(chǎn)生的條件，同時(shí)會(huì)觀測(cè)到牛頓環(huán)的現(xiàn)象。牛頓環(huán)是牛頓在1675年首先觀察到的，是一種薄膜干涉現(xiàn)象，牛頓環(huán)現(xiàn)象可以成為光的波動(dòng)性的有力證據(jù)之一，這與牛頓的“微粒說(shuō)”相矛盾，由此激發(fā)學(xué)員敢于突破標(biāo)準(zhǔn)模式、勇于質(zhì)疑權(quán)威的精神，有利于培養(yǎng)學(xué)員開(kāi)放思維和獨(dú)立思考的能力。

3 結(jié)束語(yǔ)

推進(jìn)課程思政建設(shè)，是落實(shí)習(xí)近平總書(shū)記“其他各門(mén)課都要守好一段渠、種好責(zé)任田，使各類(lèi)課程與思政課同向同行，形成協(xié)同效應(yīng)”指示的重要舉措。在軍隊(duì)院校教育教學(xué)過(guò)程中，為了全面落實(shí)立德樹(shù)人根本任務(wù)，專(zhuān)業(yè)課教師要深入挖掘各門(mén)課程蘊(yùn)含的思政元素，時(shí)刻銘記教書(shū)育人的職責(zé)，塑造“有溫度”的課堂氛圍。同時(shí)，教學(xué)過(guò)程應(yīng)以學(xué)生為主體，采用啟發(fā)式、案例式、講授式、因材施教式、循序漸進(jìn)式相結(jié)合的教學(xué)方法，以高度負(fù)責(zé)的態(tài)度，為培養(yǎng)打贏信息化戰(zhàn)爭(zhēng)的高素質(zhì)航天測(cè)控生長(zhǎng)軍官而不斷努力。