生物医学光学课程思政融入式理论教学探索

黄璐 周建华

摘  要：生物医学光学是生物医学工程专业的重要课程，是研究光与生物组织的相互作用原理及原理衍生出的方法、技術、仪器和应用的一门科学，具有光学、生命科学、工程学和医学等多门理工学科交叉的特点。传统生物医学光学理论教学注重概念分析与公式讲解，缺乏思政元素与专业知识的交叉渗透及有机融合，难以实现全员全程全方位育人的课程思政改革目标。针对该课程，以《高等学校课程思政建设指导纲要》为指导，结合光子传输的蒙特卡罗模拟、光学基础理论、激光原理等具体课堂案例，从科学思维方法的训练、探索未知与追求真理的责任感和使命感的培养、家国情怀和使命担当的培育三方面分析并探讨其融入式课程思政教学方式，以深化课程思政改革，提升课程育人质量。

关键词：生物医学工程专业；生物医学光学；课程思政；融入式课程；理论教学

中图分类号：G641        文献标志码：A          文章编号：2096-000X（2023）30-0115-04

Abstract： Biomedical Optics is an important course for the major of biomedical engineering. It involves the principle of light-tissue interaction and the derived methods， techniques， instruments and applications， which is characterized by multidisciplinary intersection of optics， life science， engineering and medicine. The conventional in-class teaching of Biomedical Optics focuses on concept analysis and formula explanation， and lacks the integration of curriculum ideological and political education and professional knowledge， which is difficult to achieve the curriculum ideological and political education goal of full-scale， whole-process and all-around education. In this work， with combination of the "Guidelines for the Construction of Ideological and Political Education in Colleges and Universities" and several examples such as Monte Carlo simulations of photon transport， basic theory of Optics， and the laser principles， we analyze and discuss the integration of biomedical optics and the curriculum ideological and political education in three aspects： training of the scientific thinking ability， establishment of a sense of responsibility to explore the unknown and pursue truth， and cultivation of patriotism， in order to promote the reform in curriculum ideological and political education and improve the quality of education.

Keywords： biomedical engineering; Biomedical Optics; curriculum ideological and political education; integrative course; theore ticd teaching

2019年，习近平总书记提出了“要坚持显性教育和隐性教育相统一，挖掘其他课程和教学方式中蕴含的思想政治教育资源，实现全员全程全方位育人”的深刻观点[1]。2020年，教育部印发的《高等学校课程思政建设指导纲要》（以下简称《纲要》）明确指出，要把思想政治教育贯穿人才培养体系，全面推进高校课程思政建设，发挥好每门课程的育人作用，提高高校人才培养质量[2]。

为响应课程思政改革号召，越来越多的课程进行了思政融入式教学方式探索，以提升课程育人质量[3-5]。然而，随着科学技术与高科技产业的加速变革，新的学科交叉点不断涌现，多学科交叉的理工科专业课程加速布局，而针对该类课程的思政融入式理论教学仍有待进一步探索。

一  将思想政治教育融入生物医学光学课程的意义

生物医学光学是生物医学工程专业的特色课程，是研究光与生物组织的相互作用原理及原理衍生出的方法、技术、仪器和应用的一门科学，是光学、生命科学、工程学和医学等领域相互交叉、相互渗透的新兴研究领域。生物医学光学的发展为现代医学及生命科学提供了诸多更加精确、无损的生物医学检测及成像技术，不仅促进了生命科学、医学等基础科学的发展，也促进了现代医疗技术的进步。鉴于学科发展和行业需求，近年来，生物医学光学已成为生物医学工程专业学生必修的一门重要课程。

作为一门新兴交叉型理工科课程，生物医学光学的教学实践经验较少，大多仍遵照传统理工科重“智育”、轻“德育”的教学方式，即注重概念分析与公式讲解，而缺乏思政元素与专业知识的交叉渗透及有机融合[6-7]，故而难以实现全员全程全方位育人的课程思政改革目标。

为落实立德树人根本任务，本文以《纲要》中提出的对于理学、工学类专业课程“要在课程教学中把马克思主义立场观点方法的教育与科学精神的培养结合起来，提高学生正确认识、分析和解决问题的能力。理学类专业课程要注重科学思维方法的训练和科学伦理的教育，培养学生探索未知、追求真理、勇攀科学高峰的责任感和使命感。工学类专业课程，要注重强化学生工程伦理教育，培养学生精益求精的大国工匠精神，激发学生科技报国的家国情怀和使命担当”，以及对于专业教育课程“要根据不同学科专业的特色和优势，深入研究不同专业的育人目标，深度挖掘提炼专业知识体系中所蕴含的思想价值和精神内涵，科学合理拓展专业课程的广度、深度和温度，从课程所涉专业、行业、国家、国际、文化和历史等角度，增加课程的知识性、人文性，提升引领性、时代性和开放性”等重要观点为指导。从科学思维方法的训练、探索未知与追求真理的责任感和使命感的培养、家国情怀和使命担当的培育三方面分析生物医学光学的融入式课程思政教学方式（图1），初步探讨针对交叉型理工科课程的思政融合式教学方式。

二  生物医学光学课程思政融入式理论教学探索

（一）  科学思维方法的训练

《纲要》中提出，对于理学、工学类专业课程“要注重科学思维方法的训练”。科学思维是一种建立在事实和逻辑基础上， 运用比较、分析、归纳和演绎等方法探求事物本质和规律的理性思考活动[8]。科学思维的训练不仅能有效提高学生学习效果，对引导学生树立正确的思维方法、理解事物发展规律及掌握辩证唯物主义和历史唯物主义原理也具有重要意义。

课堂授课是课堂教学建设的重要环节，是影响学生思想和行为的最直接方式。在生物医学光学课堂授课环节中，可通过引导学生在课堂中应用比较、分析、归纳和演绎等方法，加强其科学思维方法的训练。例如，在“蒙特卡罗模拟光子传输”一章中，需要学生掌握如何应用蒙特卡罗模拟求解光在组织体中的分布以及探测器接收光的时域信息。传统课堂教学通常直接讲授蒙特卡罗模拟的计算及推导过程。该方法虽能达到传授学生理论知识的基本课程目标，但难以训练学生的科学思维能力，实现育人和育才相统一。而采用思政融入式教学方式，则能显著激发学生的学习兴趣，并实现对学生科学思维能力的训练。具体地，可先通过提出问题“如何求解不规则图形面积？”激发学生思考；其次，通过比较随机投点求解不规则图形面积的简单案例使学生理解利用数学建模将问题转化为概率模型的思想；在此基础上，引导学生思考如何类比和归纳不规则图形面积问题，求解光子在组织体中的传播行为。通过训练其比较、分析、归纳和演绎思维，使学生更深刻地理解蒙特卡罗模拟光子传输的底层逻辑，从而更好地将该方法应用于其他场景。再例如，在介绍“激光”时，需要学生掌握激光产生的原理。传统课堂教学通常直接讲授粒子数反转分布、泵浦及增益等激光原理相关的概念，无法有效训练学生的科学思维能力。为解决该问题，可采用课程思政融入式教学，引导学生通过比较、分析、归纳和演绎等方法探求激光产生的本质，从而培养学生具备正确的科学思维方法，以更好理解事物发展规律和原理。

《纲要》指出，高校课程思政应融入课堂教学建设全过程，包括课堂授课、研讨、作业论文等多个环节[2]。因此除课堂授课外，还应通过研讨、作业、课程论文等环节进一步引导学生应用比较、分析、归纳和演绎等方法，落实将课程思政融入课堂教学建设全过程。比如以课程作业方式引导学生利用比较和演绎等方法将蒙特卡罗模拟用于其他介质中的粒子输运问题研究等，以深入加强学生科学思维能力的训练。

（二）  探索未知與追求真理的责任感和使命感的培养

《纲要》提出，对于理学、工学类专业课程还应当“培养学生探索未知、追求真理、勇攀科学高峰的责任感和使命感”。因而，在训练学生的比较、分析、归纳和演绎的科学思维能力的基础上，还应进一步培养学生探索未知与追求真理的责任感和使命感，以实现思政元素与专业知识的进一步交叉渗透。

在课堂授课环节，可通过介绍生物医学光学领域科学家们的奋斗故事和科研历程，培养学生探索未知、追求真理、勇攀科学高峰的责任感和使命感[9]。此外，可采用利用问题引导学生主动学习的教学方式提高学生正确认识问题、分析问题和解决问题的能力，即以问题引导为核心，首先设计问题场景引导学生发现和提出问题，再通过寻求和探索问题解决途径以激发学生的主体意识和求知精神，最终实现培养学生创新能力、探寻未知与寻求真理的理想信念的目的[10]。例如，在生物医学光学课程中需要为学生讲授重要的光学基础理论。传统教学通常直接罗列及陈述理论，难以激发学生的求知欲与探索精神。而通过介绍光学发展过程中科学家们的奋斗故事和科研历程，并采用问题引导式教学，能显著激发学生的学习兴趣，并实现对学生探索未知与追求真理的责任感和使命感的培养。具体地，教师首先创设问题情境，引出核心问题“光的本质是什么？”；接着，以该问题为主线引导学生探究不同光学理论的本质和联系；此外，穿插讲述科学先驱们在探求光本质过程中遇到的困难、做出的思考和解决问题的过程，使学生深入理解光的本质及掌握不同光学理论间的内在联系，并激发学生的求知欲与科学探索精神。

为落实将课程思政融入课堂教学建设全过程，还可通过小组讨论或课程作业等其他方式进一步培育学生探寻未知及真理的使命感和责任感。例如，针对生物医学光学课程，以小组讨论或课程作业方式调研讨论科学家们探索不同尺度下光与生物组织体的散射效应的科学发现过程，以提高学生正确认识问题、分析问题和解决问题的能力，并使其深刻理解和体会科学先辈探寻未知、探索前沿及真理的精神。

（三）  家国情怀和使命担当的培育

《纲要》还指出，理工科类课程可通过“激发学生科技报国的家国情怀和使命担当”实现思政元素的有机融入。因此，在训练学生科学思维方法和培养其探索未知与追求真理的责任感基础上，还需深化学生的家国情怀，激发其科技报国的使命和担当，以实现思政元素与专业知识的深入交叉渗透。

家国情怀是个人对国家和民族的高度认同和热爱， 是个人对国家发展和民族命运的深切关注和责任担当，是凝聚国家和团结人民的重要力量[11]。新时代青年人的使命担当指要承担中华民族伟大复兴的历史使命， 以及为社会谋发展、为人民谋幸福的时代责任[12]。在生物医学光学课堂授课中，可通过挖掘和讲解我国在生物医学光学领域取得的重要成就和面临的困境，以及我国科学家在生物医学光学领域的重要事迹，从而培养学生的家国情怀，并引导学生思考个人成长与国家发展之间的关系，进而激发其为祖国繁荣发展和人类命运共同体构建贡献力量的使命担当（图2）。例如，在讲授“激光”章节时，可为学生讲述王之江等科学家如何克服困难最终制造出中国第一台红宝石激光器，介绍我国第一台独立制造的激光器的重大历史意义及我国激光领域的人才现状和发展困境，引导学生思考个人成长与国家发展之间的关系，使学生深入体会个人命运与国家命运休戚相关，以此激发学生科技报国的家国情怀和使命担当。还例如，在介绍“光学基础理论”章节时，可为学生介绍光学发展史上我国古代科学家的突出贡献。光学发展史上最早且有据可查的是我国春秋战国时期的墨子及其弟子的工作。墨子在《墨经·经下》 中记载了世界上最早对于光的直线传播的科学描述，也提出了对小孔成像最早的阐释，还包含了“光的反射”等大量光学现象的精彩论述。此外，我国宋代科学家沈括撰写了著名的《梦溪笔谈》，其中汇集了众多关于几何光学的深刻见解。以及我国元代的自然科学家趙友钦著有《革象新书》，其中描述了大量光学实验现象及其蕴含的科学理论。通过深入介绍我国科学家在光学领域的探索及重要贡献，激发学生的民族自豪感，激励和引导学生向我国科研工作者们学习，增强其科技报国的使命担当及家国情怀。

除课堂授课外，同样可通过研讨、作业、论文等其他环节进一步培育学生的家国情怀和使命担当。比如在生物医学光学中，以课程作业或小组讨论方式引导学生调研讨论我国生物医学光学产业发展现状及未来发展趋势，并引导学生思考如何将个人成长与国家发展紧密结合，让学生理解个人前途和国家发展是相辅相成、有机统一的，以此激发学生投身祖国科研事业发展的信念和担当。

三  结束语

本文以《纲要》为指导，紧抓“要在课程教学中把马克思主义立场观点方法的教育与科学精神的培养结合起来，提高学生正确认识问题、分析问题和解决问题的能力。理学类专业课程，要注重科学思维方法的训练和科学伦理的教育，培养学生探索未知、追求真理、勇攀科学高峰的责任感和使命感。工学类专业课程，要注重强化学生工程伦理教育，培养学生精益求精的大国工匠精神，激发学生科技报国的家国情怀和使命担当”等关键要素，结合光子传输的蒙特卡罗模拟、光学基础理论、激光原理等具体课堂案例，从科学思维方法的训练、探索未知与追求真理的责任感的培养，以及家国情怀和使命担当的培育三方面分析并探讨生物医学光学的融入式课程思政教学方式，为其他交叉型理工科课程的思政融合式教学方式提供参考。在生物医学光学课程教学过程中融入课程思政不仅能实现传授学生理论知识的基本课程目标，还能极大调动学生的积极性，培养学生的学习兴趣和科学思维能力，提高其探寻未知与寻求真理的使命感及责任感，并激发其投身祖国科研事业发展的责任意识与家国情怀，实现“智育”与“德育”和谐统一、相互促进。

参考文献：

[1] 新华社.习近平召开学校思想政治理论课教师座谈会强调——用新时代中国特色社会主义思想铸魂育人 贯彻党的教育方针落实立德树人根本任务[N].光明日报，2019-03-19.

[2] 高等学校课程思政建设指导纲要（教高〔2020〕3号）[Z].

[3] 李敏，赵菁.工科课程思政教育的教学改革探索和实践[J].大学教育，2020（12）：120-122.

[4] 林旭东，徐炳哲，吴万庆，等.“生物医学传感器”理论、实践及思政融合式教学探索[J].教育教学论坛，2021（5）：121-124.

[5] 周建华，周张凯，李雪萌，等.以“理-工-医”交叉融合实现源头创新——生物医学工程交叉学科研究生培养实践探索[J].化学教育（中英文），2019，40（16）：75-80.

[6] 高德毅，宗爱东.从思政课程到课程思政：从战略高度构建高校思想政治教育课程体系[J].中国高等教育，2017（1）：43-46.

[7] 庞岚.高校课程思政建设困境与路径优化[J].高教学刊，2022，8（26）：182-185.

[8] 吴世永，曲亮生，李慧，等.大学物理蕴含的科学思维方法在实战训练中的体现[J].物理与工程，2014，24（5）：59-61.

[9] 韩晓军，吴洁，穆韡，等.《生物化学》课程中光合作用章节中的诺贝尔奖成果及其思政应用[J].广东化工，2022，49（19）：260-261，264.

[10] 马晓燕.问题引导式教学的探索——以“马克思主义基本原理概论”课为例[J].思想理论教育导刊，2015（11）：122-124.

[11] 杨葵，柳礼泉.家国情怀：高校思想政治理论课教师的德性素养与职业自觉[J].思想理论教育导刊，2019（6）：85-90.

[12] 刘映芳，朱志明.论新时代青年的责任担当[J].教育评论，2018（8）：84-87.

基金项目：国家级新工科研究与实践项目“多学科背景下的生物医学工程专业‘医工融合’人才培养模式探索与实践”（教高厅函【2018】17号）

第一作者简介：黄璐（1992-），女，汉族，福建莆田人，博士，助理教授，讲师，硕士研究生导师。研究方向为生物医学检测及微流控技术。