光学主要研究光的本性、光的传播以及光与物质相互作用的规律,是物理学的重要组成部分。光学课程是物理学专业学生的一门基础课程,课程的主要内容包括光的干涉、光的衍射、几何光学的基本原理、光学仪器的基本原理、光的偏振、光的吸收、散射和色散,光的量子性等。本教学设计案例《人的眼睛》,是教材第四章光学仪器的基本原理第一节内容,介绍眼睛的结构、眼睛的调节功能以及人眼成像的光学原理、近视和远视的原因及矫正方法等。
光学课程开展“课程思政”教学的总体思路是:坚持科学的认识论和方法论,践行马克思主义实践观、发展观,以学生为中心、以课程为依托,将科学、艺术和生活,历史、现实和未来,国内和国际等相结合,在学习光学学科知识的同时,让学生了解中华民族悠久的历史和文化积淀,国家科技发展现状,适时对学生进行爱国教育、品德教育、健康教育以及创新思维的启发,实现思想政治教育与学科教育的有机融合,润物于无声,感人于无形。
本节教学内容《人的眼镜》与学生视力健康有关,在学习眼睛的基本原理时,鼓励学生从生活出发,善于观察并亲身体验观察近物和远景时人眼的调节功能,分析人群的视力健康数据,讨论近视、远视、老化和散光等非正常眼的成因,以及如何选择矫正透镜、矫正眼镜的度数。通过本节的学习,让学生掌握科学的研究方法,重视观察与实践,以人为本,关爱学生视力健康,适时地进行爱国主义和品德教育。
学生在学习了第三章几何光学的基本原理之后,可以结合眼睛的生理结构,建构眼睛的光学模型,分析眼睛透镜的成像规律,结合人眼的调节功能,理解眼睛的焦点、近点和远点、明视距离等概念,分析非正常眼的成因和矫正方法,并能根据几何光学成像原理计算矫正眼镜的度数。
教学重点:眼睛的光学模型、人眼的调节;非正常眼(近视眼、远视眼、老花眼等)的矫正。
教学难点:非正常眼的矫正。
1. 知识目标
(1)熟悉眼睛的生理构造,掌握简化眼模型。
(2)了解眼睛的调节功能,掌握眼睛的近点、远点和明视距离概念。
(3)掌握非正常眼的矫正方法,近视眼/远视眼配镜度数的计算。
2. 能力目标
(1)具有用所学几何光学知识解释眼睛成像视觉原理的能力。对科学研究方法的深刻认识——掌握复杂系统的建模方法、配镜度数的计算方法(简化眼模型及其应用)。
(2)提高学生分析问题、解决问题的能力。解决实际问题的能力——用所学知识分析生活和科技的应用实例。
3. 情感态度及价值观
(1)从已有的几何光学知识和生物学知识出发,解释眼睛的视觉原理,掌握马克思主义认识论,践行马克思主义实践观,培养学生的辩证唯物主义世界观。
(2)分析近视眼的成因及后果,认识到保护视力的重要性,坚持良好用眼习惯,为学生身心健康发展提供科学的方法论。
(3)借助中国山水名画,欣赏祖国的青山绿水,体会幸福生活的美好,感悟科学与艺术的同源性,提高学生的民族文化素养。眼睛是心灵的窗户,眼中看到的美好事物透过眼睛会聚于心灵,激发学生的爱国情怀。用眼看世界,用心去体会,开启智慧,启迪思想,感化心灵。
(4)通过介绍眼镜的历史和眼镜产业的现状,激发中华民族历史自豪感和科技自豪感。
(5)坚持发展的观点,促进人的全面发展和社会的和谐。理解理论和实践的辩证关系,养成实事求是、勇于创新的科学探究精神。
教学方法:问题引导、启发式、讲解、练习、归纳相结合。
教学手段:展示眼睛的生理结构图、古文献诗词画作、比较分析大数据、分小组讨论、自主练习。
(描述课程教学中能将思想政治教育内容与专业知识技能教育内容有机融合的内容以及具体实施过程)
本案例思政总体达到了如下目标:
1.通过一系列视力健康问题的导入,进行全民视力健康教育。通过复杂系统建模和实际应用,学会科学的研究方法。
2.欣赏中国山水画作,感悟科学与艺术同源。提升学生文艺修养的同时,激发学生对民族文化艺术的喜爱、对祖国大好河山的热爱。弘扬民族文化传统,激发爱国情怀。
3.遵循马克思主义的认识论,践行马克思主义实践观。亲身体验,感受光在眼中会聚成像以及人眼的调节功能,掌握科学的研究方法:实践-理论-实践。
4.介绍中国古代光学发展的记载、使用眼镜的历史以及中国在现代国际眼镜市场中的份额,提升学生的民族自豪感,进行爱国主义教育。
5.用眼习惯好坏以及人的年龄都会影响视力健康,视力状况常监测,眼镜及时更换以更好地保护视力,坚持用发展的观点来指导人的发展进步。尊老爱幼是中华传统美德,是和谐家庭、和谐社会的要素,对学生进行道德情感教育。
6.学生分组练习解决实际问题,既能教会学生掌握科学的研究方法,在计算结果分析中感受科学研究、学科知识的理论指导作用,认识到眼睛的重要性,保护视力的必要性。也能让他们在分组讨论中,实现个人和团体的力量会聚。
光学与日常生活、现代科学技术密切相关,光学课程能够发掘的思政素材较丰富,在自然科学教学中渗透历史文化艺术,思政教育与光学的历史发展规律、人的全面发展要求、国家的教育方针是高度统一的。在以后的光学教学中,将继续坚持科学的认识论和方法论,以学生为中心、成果为导向,深挖思政素材,改进教学方法,将思政教育、学科前沿、创新思维融入课堂教学中。
光学源于生活,古代书画、诗词文献等记载了古人在生活中观察到的光学现象,中国古代关于光学的记载较早,历史故事素材较丰富;中国现代光科学研究和光学产业技术,比如光学镜片、光学仪器、光通信技术等在国际上大多处于领先地位;而未来的智能生活、国际科技比拼与光科学技术的发展将更加紧密。
本课程能够从生活、历史、科技等领域多角度获得思政素材,是专业课开展思政教育的好阵地。课程通过多种教学方式与教学内容的结合,实现了思政“小课堂”与光学知识“大课堂”的融合,比如本教学案例“光”与“眼”的美好相遇,聚光添彩。