军校应用光学课程思政教育探索与实践

李荣 张怀利 张廷华 郭惠超 郑海晶

航天工程大学电子与光学工程系 北京 102200

0 引言

2016年，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，习近平总书记在会议上强调，高校思想政治工作关系高校培养什么样的人、如何培养人以及为谁培养人这个根本问题。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，努力开创我国高等教育事业发展新局面[1]。全面推进课程思政建设，是落实立德树人根本任务的战略举措，各类课程应与思政课程同向同行，形成协同效应。

军校是培养、提供和储备军事人才的基地，目的在于为打赢未来战争奠定坚实人才基础。军校学员是国家十分宝贵的军事人才资源，是保障军队战斗力生成的希望，是国家国防建设的中坚力量。军校教育要“面向战场、面向部队、面向未来”，做到打仗需要什么就教什么、部队需要什么就练什么，使人才培养供给侧同未来战场需求侧精准对接。生长军官教育作为军事教育的生力军，承担着为我军培养高素质创新型军事人才的重任。本文以航天测控生长军官光电专业光学课程为例，结合课程内容引入相关科学故事，将课程思政与知识传授相融合，在课程教学过程中，始终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，春风化雨、润物无声，最终将思政教育落到实处。

1 应用光学课程基本情况

1.1 课程性质与地位

应用光学是光电专业生长军官的一门任职基础必修课，本课程与光电设备相关技术结合紧密，对帮助学员理解设备工作原理具有重要作用，为学员后续学习和岗位任职奠定基础。

1.2 课程教学理念

本课程以现代教育思想为指导，以新时期军事战略方针为依据，立足军队院校本科教育，以实战为牵引，以航天发射任务需求为导向，遵循能力本位、学员本位的基本教学理念，努力提升教育教学实战化水平。在课程设计上以培养学员岗位任职能力为出发点和落脚点，全面优化教学内容，创新教学方法，强调课堂理论教学与实践教学的有机结合，推行“线上为主、线下为辅”的教学方法，注重启发式、互动式教学，通过教学双方合作互动，激发学员学习的积极性和主动性，实现知识传授、能力培养、价值培塑三者的和谐统一，形成育人合力。

1.3 课程目标

通过本课程的学习，使学员掌握应用光学的基本知识，培养其利用光学知识掌握设备原理，解决操作中遇到问题，为后续课程的学习奠定基础。

1.3.1 知识目标

通过学习，理解并掌握几何光学三大基本定律，理解共轴球面光学系统成像的一般特点，掌握典型平面元件成像特点，理解光学系统光束限制相关概念，理解和掌握轴上点像差的概念、成因、特点，理解和掌握部分典型光学系统成像特点，了解光的干涉、衍射、偏振等波动性质与应用。

1.3.2 技能目标

注重培养学员知识运用能力、实验操作技能、自主学习能力，使学员做到会看、会算、会调。会看指能够看懂成像光路图；会算指能够用作图法和解析法分析求解理想光学系统成像情况、分析任务案例；会调指会调整组建基本的成像光路等。

1.3.3 思政目标

通过光学知识的学习过程，树立尊重客观规律的科学态度，体验辩证唯物主义的认识论；通过光学实验操作的过程，培养严谨扎实的工作作风，树立责任意识、团队意识和工匠精神；通过有机地融入学科背景、发展历程、典型案例以及人物事迹，激发学员身为航天人的自豪感，使其做到专业入脑，家国入心。

1.4 课程内容设计

本课程按照理论学习和实验教学相结合的设计思路，遵循由浅入深的基本原则，设置了7 个专题，包括几何光学概述、共轴球面光学系统、理想光学系统、平面系统、光束限制与像差、典型光学系统、波动光学基础。加强对教学过程的全程监控和监督，坚持对教与学各环节的综合评价，按照过程性教学、形成性考核、岗位化训练的指导思想，注重对基础理论知识、基本理论实际应用的考查；采取平时考核与课终考核相结合的方式，力求全面、客观、及时地反映学员对知识和技能的掌握情况；通过教学督导、领导听查课、教学质量综合评估、试卷分析、教学总结、评教评学等形式，改进教学方法和手段，提高教学质量，力求全面提高学员的专业素质，实现课程设立的目标。

2 应用光学课程思政元素的挖掘与实施

光，作为人类对世界的重要感知，它的发展经历了漫长而曲折的发展道路。应用光学作为物理学的主干学科，是一门历史悠久而又年轻的学科。光学研究的内容非常广泛，主要包括光学的发展简史、光学军事应用、光的产生及传播规律、典型光学系统成像特性、光的干涉、光的衍射以及光的偏振等。进行课程思政教育应结合以上课程内容及课程特点，深入挖掘蕴含在其中的思政元素，见表1，研究思政元素融入路径设计，见图1，同时探索线上线下混合教学模式，努力建设军队一流精品在线课程。

表1 应用光学课程思政教学设计表

图1 光学课程思政元素融入路径设计

2.1 回顾学科背景，融入课程思政

在人们研究光学的历史长河中，光的本性问题一直是人们研究的焦点。光到底是什么？笛卡尔在《折光学》中提出了两种假说。一种假说认为，光是类似于微粒的一种物质；另一种假说认为光是一种以“以太”为媒介的压力。笛卡尔的两种假说为后来的微粒说和波动说的争论埋下了伏笔。微粒说理论认为，光的本质与通过它反射而可见的实体物质一样，是一种粒子。微粒说可以轻而易举地解释光的直进、反射和折射现象，因此，很快得到了人们的承认与支持。18世纪末，英国著名物理学家托马斯·杨对光学理论产生了怀疑。根据一些实验事实，他认为光是在以太流中传播的弹性振动，并指出光是以纵波形式传播的。1801年，杨氏进行了著名的杨氏双缝干涉实验，该实验证明了光的干涉现象，从而证明了光是一种波。随着光的波动学说的建立，微粒说开始转向劣势。1887年，德国科学家赫兹发现光电效应，光的粒子性再一次被证明。20世纪初，普朗克和爱因斯坦提出了光的量子学说，爱因斯坦提出：光具有波粒二象性。至此，微粒说与波动说的论战完全终结。

通过微粒说与波动说之争，使学员体会“在科学史中，一个新概念从来都不会是一开头就以其完整的最后形式出现”，任何一种理论由提出到发展成熟，都要经历一段艰难而又曲折的路程。由此来激励学员不断探索、勇于实践的科学精神，同时培养学员敢于向权威提出挑战的求实精神，和以辩证唯物主义方法论为指导，实事求是分析问题的能力。

早在战国时期，中国的《墨经》中就记录了世界上最早的光学知识，其中包括小孔成像、物像关系等8 条关于光学的记载。墨子与弟子们完成了世界上第一个小孔成像的实验，证明了光沿直线传播的性质。他首先探讨了光与影的关系，细致观察了运动物体影像的变化规律，提出了“景不徒”的命题。同时，墨子对平面镜、凹面镜、凸面镜等也进行了比较系统的研究，得出了几何光学的一些基本原理。相比之下，西方国家对光学的研究比墨子晚了很多年。通过对比，坚定学员的文化自信，激励学员砥砺前行，不忘初心使命，在大变革中抓住机遇，为实现中华民族伟大复兴努力学习。

2.2 立足专业知识点，融入课程思政

应用光学这门课理论性强，知识点繁多，众多知识点中蕴含着大量的思政元素，教员在知识传授的过程中通过深入思考，巧妙设计，潜移默化地将思政元素引入课堂，融入专业知识中，在知识传递的过程中有机地融入科学精神、家国情怀、辩证唯物主义世界观、积极向上的人生观、专业认同感以及社会责任感和使命感等，使学员在掌握光学知识的同时，成长为高素质的专业化创新型航天测控军事人才。

“望远光学系统”这一专题教学重点为望远镜物镜，望远镜物镜分为三种不同的类型：折射式、反射式以及折反射式。早期的光学望远镜都是折射式望远镜，通过折射式望远镜观测星体，星体周围总是存在一圈彩色的光晕。光晕产生的原因是由于透镜的色散特性，通过介绍牛顿发现介质色散特性的研究历程，使学员根植不断探索和实践的科学精神。

反射式望远光学系统根据结构形式的不同，分为牛顿式、卡塞格林式和格里高利式。本专业实装设备光电经纬仪主光学系统的结构形式为牛顿式望远光学系统。牛顿认为透射式系统由于存在色散特性，必然会产生色差。他曾悲观地断言，透射式系统无法消除色差，于是他另辟蹊径，发明了反射式望远系统。通过介绍牛顿式望远光学系统的历史渊源，拓展折射率较大而色散本领较小的消色差火石玻璃的发现和推广应用，激励学员要具备敢闯新路、敢于突破以及敢于胜利的“三敢”精神。

2.3 导入实际案例，融入课程思政

在“理想光学系统”这一章节中，会介绍理想光学系统物像位置及大小关系的求解，物像关系求解可以采用两种计算方法，分别为牛顿法和高斯法，其区别为所选取的坐标原点不同，最终求得的结果具有一致性。通过这两种方法可以求得空间任一物体对应的像的位置或大小。同理，也可求得已知像对应的物的大小及位置。本节课在讲授过程中，以实装案例作为引入，该实装案例为某发射场使用的高速摄录光学设备对待发射的火箭进行拍摄，对于已知尺寸的火箭，如何合理地选择光学设备的焦距是设备操作手必备的技能之一。以这样的实装案例作为引入，一方面可以激发学员学习的积极性和主动性，另一方面可以适当地对学员进行思政教育。

为了选取合适的焦距，可以使用牛顿法或高斯法来进行求解。牛顿和高斯这两位伟大的科学家用数学表达式的方式阐述了物和像之间的关系，但其实对于物像关系的研究，早在我国春秋战国时期，伟大的思想家和军事家墨子比牛顿和高斯早两千多年就已经发现了光的一些基本现象，具体体现在记录他及墨家思想的《墨经》中。原文为“鉴，鉴者近，则所鉴大，景亦大；其远，所鉴小，景亦小”，这句话的意思是：凸透镜，物体离镜面越近，所照的面积越大，其影像也越大；物体距镜面越远，所照的面积越小，那么影像也越小。由此可以看出，我国的传统文化博大精深。越了解中华优秀传统文化，就越能让人对其充满自信，由此培养学员的文化自信，同时激励学员争取为我国的科技进步和军事发展贡献自己的力量。

2.4 演示实验操作，融入课程思政

实验教学是理工科类学科教学必不可少的组成部分，实验课堂可以有效地培养学员的动手实践能力、团队协作能力、科学严谨态度、开拓创新精神和大国工匠精神等。将实验教学与课程思政有效结合在一起，不但能够扩大课程思政的影响力，同时还可以帮助学员养成良好的实验习惯，使他们在实验过程中能够更严格地要求自己。在将课程思政与实验教学相结合的过程中，教师应该学会从学员的角度思考问题，尊重学员的课堂主体地位，提高学员对实验教学的满意度。

应用光学这门课共包含8 次应用光学实验和2次物理光学实验，其中一次物理光学实验为光的干涉现象的研究，通过该实验学员会更加深刻地理解光的干涉现象产生的条件，同时会观测到牛顿环的现象。牛顿环是牛顿在1675年首先观察到的，是一种薄膜干涉现象，牛顿环现象可以成为光的波动性的有力证据之一，这与牛顿的“微粒说”相矛盾，由此激发学员敢于突破标准模式、勇于质疑权威的精神，有利于培养学员开放思维和独立思考的能力。

3 结束语

推进课程思政建设，是落实习近平总书记“其他各门课都要守好一段渠、种好责任田，使各类课程与思政课同向同行，形成协同效应”指示的重要举措。在军队院校教育教学过程中，为了全面落实立德树人根本任务，专业课教师要深入挖掘各门课程蕴含的思政元素，时刻铭记教书育人的职责，塑造“有温度”的课堂氛围。同时，教学过程应以学生为主体，采用启发式、案例式、讲授式、因材施教式、循序渐进式相结合的教学方法，以高度负责的态度，为培养打赢信息化战争的高素质航天测控生长军官而不断努力。