基于課程思政理念的分光儀實驗教學探索與實踐

呂東燕，周 原，胡永金

（湖北汽車工業學院數理與光電工程學院，湖北 十堰 442002）

2016年12月，習近平總書記在全國高校思政工作會議上提出“各類課程與思想政治理論課程同向同行，形成協同效應”。為落實立德樹人的根本任務，近些年來在高等學校掀起了一股課程思政教學研究的熱潮。對于大學物理實驗課程，國內同行也已經進行了很多的研究[1-6]。清華大學的王青教授、復旦大學的樂永康教授、大連海事大學的張映輝教授等結合物理實驗研究了講授唯物辯證法的典型案例；中國科學技術大學的張增明教授、華中科技大學熊永紅教授、東北師范大學李金環教授等在2020年全國大學物理實驗課程育人標準研討會上闡述了對物理實驗教學中“思政”育人的思考與探索；哈爾濱工業大學的黃麗博士等在“‘同向同行’的大學物理實驗課程思政教學設計與探索”研究中給出了教學內容和教學模式兩方面的設計方案。

“課程思政”雖然是一個新的名稱，但它并不是新時代的必然產物。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理念，是突破傳統的教學模式，將社會主義核心價值觀教育貫穿教學全過程，充分發揮課程的育人功能，在一般的知識和技能學習中融入理想信念層面的精神指引[7]。由于大學物理實驗課程的授課對象為大學低年級學生，根據學生特點，正是樹立正確人生觀和價值觀的黃金時期。特別地，大學物理實驗是一門公共基礎課程，覆蓋面廣，獲益學生多，因此可面向學校不同專業學生開展課程思政教育。本工作積極實踐知識傳授和價值引領的有機結合，以及顯性教育與隱形教育的有機統一，針對物理類課程思政建設具有一定的參考價值。

分光計是大學物理實驗教學中常用的一種比較精密的光學儀器，既啟迪思維又訓練動手能力。本文以“利用分光儀測玻璃折射率”這個實驗項目為例，深入挖掘與教學內容相關的德育素材，通過教學設計將課程思政元素融入課堂教學環節中，在知識傳授和技能培養的同時，更加注重培養學生科學探索的精神。

1 利用分光儀測玻璃的折射率實驗的教學要點

分光儀是一種測量光線偏轉角的儀器，是光學實驗中的常用基本儀器。很多物理量可以轉換用光線的偏轉角度進行度量，例如折射率、光波波長、光柵常數等。國內幾乎所有高校大學物理實驗都開設有分光儀上的系列實驗項目，其中利用分光儀進行玻璃折射率的測量是大學物理實驗中光學部分的重要實驗。本實驗的教學要點有：

（1）分光儀的結構；

（2）儀器調整的方法──自準直法和各半調節法；

（3）光的色散現象；

（4）折射率的測量方法──最小偏向角法

（5）實驗操作方法和注意事項；

（6）數據記錄要求與處理方法。

2 分光儀結構及其調整環節如何融合思政育人元素

分光儀裝置設計思想比較巧妙，不僅有精密的光學系統，還利用游標的原理設計了讀數裝置。我們讓學生自己查閱相關資料，了解分光計的基本結構，知道分光計各個螺釘的作用，以及分光計在科學研究中的相關應用。

在分光儀的調整過程中，首先要進行目測粗調，這一步非常重要，是細調的基礎，有的學生急于求成，不按照老師講解的步驟來做，在教學過程中特別強調粗調的重要性。其次是細調，即利用光路調節平行光管、載物臺、望遠鏡與儀器的中心軸垂直，達到平行光管能發出平行光，望遠鏡能接收平行光的目的。在調節過程中，學生往往在此環節耗費大量的時間和精力，主要原因在于學生課前沒有利用線上資源做好充分的預習，因此，在授課過程中，我們會利用這個機會通過引經據典強調預習的重要性。對于任何一門課程的學習，課前預習的重要性都是不言而喻的。學生明白了這個道理之后，在后續的實驗過程中就會主動查閱資料，了解實驗的基本原理、儀器使用、實驗的基本操作等等。

實驗方法是物理實驗教學過程中的重點。在調節望遠鏡與儀器中心軸垂直的過程中，常用的方法有自準直法和各半調節法。在調節過程中，巧妙地利用雙面反射鏡使光線反射回來，重新經過物鏡系統，檢驗其會聚在焦平面的像是否清晰。然后再依據正反兩面反射十字像的位置，通過調節載物臺下螺絲使視場中高的像下降一半距離，轉動反射鏡180度，低的像上升一半距離，這樣利用各半調節的方法雙面十字像就在同一高度，然后再調節望遠鏡的俯仰螺釘，使雙面十字像移動到上水平線。在使用這兩種方法調節望遠鏡與儀器中心軸垂直的過程中，為了讓學生學會方法，可以把實驗方法拓展到其他的實驗項目，發散學生的思維，比如自準法測薄透鏡的焦距。

3 利用三棱鏡測玻璃折射率實驗所蘊含的思政元素

利用分光儀進行折射率的測量，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，然后可以讓學生分析光的色散現象的本質是什么，進一步引出折射率的物理含義以及最小偏向角的概念。實驗基本原理比較容易明白，但是實驗方法對學生來說還是比較創新的，因此從實驗方法的角度也可以挖掘思政育人的元素[8]。折射率是一個光學物理量，把折射率的測量轉換為對偏向角的測量，這種轉換的思維對培養學生掌握科學實驗方法是很有幫助的。

在實驗操作的指導過程中，我們發現學生遇到困難不去主動解決，要么將錯就錯，要么直接問老師該怎么辦，學生自己不去動腦筋思考問題，面對這樣對待學習不認真的學生，指導老師要及時發現，及時糾正，而不能不管不問，要教育學生誠實地面對問題，而不是偷懶去逃避問題。育人者先育己，一個有責任心的老師對學生的影響也許是受益終生的。

在數據測量的時候，有的學生往往沒有弄明白分光計兩個游標的作用，在記錄數據的過程中把數據記錄錯誤。主要原因還是學生沒有認真去理解實驗的原理和方法，往往急于測量數據，沒有一個認真求知的精神，面對這樣的學生，指導老師可以讓其多多請教其他同學，通過實驗項目讓他多與同學交流討論，讓他明白不恥下問，虛心求學的道理。

在數據的處理分析過程中，學生需要書寫實驗報告。在這個過程中要求學生按照規范認真地書寫實驗報告，對數據的處理過程要清晰正確，對實驗結果進行全面分析，并對學有余力的學生要求做深入的實驗拓展研究。在整個科學實驗過程中，學生不僅得到了科學研究方面的鍛煉，還養成了誠實守信和一絲不茍的學習態度，進而提高了大學物理實驗的教學質量。

4 結語

古人說：“大學之道，在明明德，在親民，在止于至善。”因此，在教學中要充分發揮物理實驗教師“主力軍”和大學物理實驗課堂“主渠道”的作用，深度挖掘物理實驗中的科學精神、科學方法和思想內涵，以學生的德育發展為高階目標，學習和思考并行、理論和實踐相結合，培養學生主動探索的積極性、善于解決問題的實踐能力，提升課堂的教學品質和教學效果，這樣大學物理實驗課程必然會起到“潤物細無聲”的育人作用。總之，大學物理實驗課程思政教育研究永無止境，永遠在路上。