光電系統(tǒng)與設(shè)計課程建設(shè)改革措施

楊洪偉 侯俊勇 陳剛 趙茂戎

摘 要：在現(xiàn)代社會建設(shè)發(fā)展中，光電技術(shù)的應(yīng)用越來越廣泛，光電行業(yè)已經(jīng)成為尖端科技行業(yè)之一。進(jìn)入新世紀(jì)之后，為了更好地適應(yīng)我國發(fā)展建設(shè)，光電人才培養(yǎng)在高等教育中受到了越來越多的重視。很多高校都相繼開設(shè)光電專業(yè)，招生規(guī)模也是逐年擴(kuò)大。本文將基于這一背景對光電系統(tǒng)與設(shè)計課程建設(shè)改革的有效措施進(jìn)行探討研究。

關(guān)鍵詞：光電系統(tǒng)與設(shè)計 課程建設(shè) 改革

集合光學(xué)、電子學(xué)等信息技術(shù)等多門學(xué)科的光電信息科學(xué)與工程專業(yè)是一門將光子和光電子用作信息載體和能量載體作為研究內(nèi)容的技術(shù)性學(xué)科。在過去幾十年的發(fā)展歷程中，電子信息產(chǎn)業(yè)的內(nèi)容逐漸拓展到光電子材料、光電傳感與儀器、光通信、光源及顯示等諸多方面，在我國區(qū)域經(jīng)濟(jì)發(fā)展中所占的地位也越來越重要。為了進(jìn)一步推動我國電子信息產(chǎn)業(yè)發(fā)展，應(yīng)加強(qiáng)光電子產(chǎn)業(yè)人才的培養(yǎng)，如此就需要從高等教育入手，對專業(yè)課程和教學(xué)進(jìn)行創(chuàng)新改革，構(gòu)建完善的光電信息科學(xué)與工程專業(yè)課程。[1]

一、光電系統(tǒng)與設(shè)計課程概述

1.光電系統(tǒng)與設(shè)計課程和光電信息科學(xué)與工程專業(yè)其他核心課程之間的聯(lián)系分析

在高等教育中，光電系統(tǒng)與設(shè)計課程在光電信息科學(xué)與工程、電子信息工程、機(jī)械電子等專業(yè)均有設(shè)置，是一門十分重要的專業(yè)基礎(chǔ)課程。課程教學(xué)的目的是讓學(xué)生掌握基本的軍民用途光學(xué)系統(tǒng)設(shè)計、光電系統(tǒng)作用距離工程計算方法，具備設(shè)計簡單紅外凝視成像系統(tǒng)、LED應(yīng)用系統(tǒng)、紅外傳感器系統(tǒng)的能力。[2]

結(jié)合現(xiàn)階段我國高等教育中觀點(diǎn)信息科學(xué)與工程專業(yè)的發(fā)展趨勢以及市場人才需求來看，現(xiàn)階段很多高校所設(shè)置的核心課程體系都包括光電子技術(shù)、半導(dǎo)體光電子學(xué)、激光應(yīng)用技術(shù)、電磁場與電磁波、光電系統(tǒng)與設(shè)計等五門課程。其中光電系統(tǒng)與設(shè)計課程的主要內(nèi)容為光傳播理論、光電互換原理、光電器件和光源等，兼具理論性和實(shí)踐性。它是光電子技術(shù)、激光應(yīng)用技術(shù)以及半導(dǎo)體光電子學(xué)等課程的進(jìn)一步延伸。[3]

2.現(xiàn)階段光電系統(tǒng)與設(shè)計課程建設(shè)中存在的問題分析

就目前來看，我國尚不具備獨(dú)立編寫的《光電系統(tǒng)與設(shè)計》課程教材，很多高校在教學(xué)實(shí)踐中只能自主探索。如重慶理工大學(xué)光電信息科學(xué)與工程專業(yè)就是結(jié)合市場就業(yè)需求，綜合光電子學(xué)、光電子器件等相關(guān)課程內(nèi)容制定了光電系統(tǒng)與設(shè)計課程的教學(xué)大綱。之后在此基礎(chǔ)上組織校內(nèi)外專家、學(xué)者，充分聽取學(xué)生和教師的意見，對教學(xué)內(nèi)容進(jìn)行了修訂。但即使如此，在實(shí)際教學(xué)的過程中仍舊暴露出了一些問題，具體表現(xiàn)在三個方面：

其一，光電系統(tǒng)與設(shè)計課程相較于光電信息科學(xué)與工程專業(yè)其他核心課程，如《集成光電子學(xué)導(dǎo)論》《光電子器件及系統(tǒng)》等，教學(xué)內(nèi)容很少，相應(yīng)的安排的課時也稍顯不足。[4]

其二，光電系統(tǒng)與設(shè)計課程教學(xué)內(nèi)容中關(guān)于光電結(jié)合的項(xiàng)目偏少，光學(xué)和電學(xué)的交叉性不強(qiáng)。教學(xué)內(nèi)容和課程體系不匹配，無法使學(xué)生系統(tǒng)性的掌握光電系統(tǒng)設(shè)計的理論方法與處理解決實(shí)際問題的思路。

其三，光電系統(tǒng)與設(shè)計課程的教學(xué)內(nèi)容比較松散，缺乏系統(tǒng)集成，而且過于抽象，大部分都是概括性的理論，實(shí)踐課程所占的比重較小，不足以支撐實(shí)驗(yàn)教學(xué)的開展，學(xué)習(xí)難度很高，且不利于學(xué)生工程實(shí)踐能力的培養(yǎng)。

二、光電系統(tǒng)與設(shè)計課程建設(shè)改革措施研究

1.對教學(xué)內(nèi)容和教學(xué)方法進(jìn)行調(diào)整

針對現(xiàn)階段高等教育光電系統(tǒng)與設(shè)計課程教學(xué)大綱和教學(xué)實(shí)踐中存在的問題，改革活動應(yīng)該從以下幾個方面入手：

首先，根據(jù)大綱要求對教學(xué)內(nèi)容進(jìn)行精練和補(bǔ)充，現(xiàn)如今，很多高校中光電系統(tǒng)和設(shè)計課程的教學(xué)內(nèi)容都是從同專業(yè)相關(guān)課程中截取或挪移的，不僅內(nèi)容空泛，而且設(shè)置的課時也相對較少。對此，各高校應(yīng)遵循應(yīng)用型人才培養(yǎng)的理念，對市場人才需求進(jìn)行詳細(xì)的調(diào)查，貫徹“清概念、懂原理、曉結(jié)構(gòu)、知運(yùn)用、會設(shè)計、能創(chuàng)新”等原則，參考其他院校的教學(xué)經(jīng)驗(yàn)，對教學(xué)內(nèi)容進(jìn)行整合的調(diào)整，剔除不相關(guān)的內(nèi)容，在此基礎(chǔ)上進(jìn)行適當(dāng)?shù)耐卣?，根?jù)自身實(shí)際情況對教學(xué)大綱及計劃進(jìn)行調(diào)整，構(gòu)建符合學(xué)校特色的課程體系。在具體實(shí)施的過程中，需要注意的要點(diǎn)有三：其一，光電信息科學(xué)與工程專業(yè)的學(xué)生學(xué)習(xí)光電系統(tǒng)與設(shè)計課程的目的是掌握前期所學(xué)的各方面知識的實(shí)踐應(yīng)用能力，包括光學(xué)、電學(xué)、材料等，因此在課程內(nèi)容設(shè)置方面，應(yīng)盡可能地縮減一些原理性、理論性的內(nèi)容，將課程重點(diǎn)放在實(shí)踐部分。同時，對一些存在重疊的教學(xué)內(nèi)容進(jìn)行刪減，避免重復(fù)學(xué)習(xí)造成的時間資源浪費(fèi)。其二，對光電系統(tǒng)集中計算和工程計算等相關(guān)內(nèi)容的教學(xué)進(jìn)行強(qiáng)化。光電系統(tǒng)與設(shè)計課程的實(shí)踐性較強(qiáng)，往往和實(shí)際工程問題緊密相關(guān)，因此應(yīng)以提高學(xué)生工程應(yīng)用能力和解決實(shí)際問題能力為導(dǎo)向，貫徹光電系統(tǒng)集中設(shè)計思想，傳授工程計算的具體方法，提高學(xué)生光電系統(tǒng)設(shè)計、分析以及測試等方面能力。其三，增加更多新型光電系統(tǒng)的內(nèi)容。隨著光學(xué)、電學(xué)以及相關(guān)器件的持續(xù)發(fā)展，當(dāng)前光電系統(tǒng)發(fā)展逐漸呈現(xiàn)出功能集成化和體積小型化的趨勢。而現(xiàn)有的課程教材由于更新不力，很少會涉及這些新的技術(shù)內(nèi)容。在這樣的情況下，學(xué)生所學(xué)習(xí)到的內(nèi)容將無法支撐其找到合適的工作崗位。因此各高校必須重視教材和科技前沿以及實(shí)際應(yīng)用之間存在的滯后問題，更多的引入新的技術(shù)和應(yīng)用，使學(xué)生們接觸到更多的新文獻(xiàn)和科技產(chǎn)品，了解當(dāng)前科技發(fā)展動態(tài)。[5]

其次，強(qiáng)化光電系統(tǒng)與設(shè)計課程的交叉性特色。當(dāng)前高校光電系統(tǒng)與設(shè)計課程內(nèi)容中有關(guān)電學(xué)和光學(xué)結(jié)合的項(xiàng)目很少，對此，光電信息科學(xué)與工程專業(yè)應(yīng)根據(jù)教學(xué)大綱對光電系統(tǒng)與設(shè)計課程的內(nèi)容進(jìn)行調(diào)整修正，適當(dāng)?shù)膲嚎s光學(xué)教學(xué)內(nèi)容，將更多的電學(xué)知識融入系統(tǒng)設(shè)計中。[6]

再次，針對光電系統(tǒng)與設(shè)計課程內(nèi)容過于抽象化和松散的問題，一方面要對現(xiàn)有以及補(bǔ)充的教學(xué)內(nèi)容進(jìn)行系統(tǒng)性集成，另一方面，則要充分利用網(wǎng)絡(luò)資源，搜集與光電系統(tǒng)設(shè)計相關(guān)的視頻、圖片、文獻(xiàn)類資料，在教學(xué)中和教材內(nèi)容進(jìn)行有機(jī)結(jié)合，為學(xué)生帶來更加豐富的感官體驗(yàn)，提高教學(xué)效率。

2.制定完善的課程建設(shè)和改革計劃

在光電系統(tǒng)與設(shè)計課程改革方向確定之后，為了保障改革活動的順利實(shí)施，最終達(dá)成目標(biāo)，最好制定一套完善的改革計劃，根據(jù)光電信息科學(xué)與工程專業(yè)人才培養(yǎng)方案和市場就業(yè)需求，以應(yīng)用技能型與創(chuàng)新型人才培養(yǎng)為思路，結(jié)合教學(xué)大綱中講授內(nèi)容和課時安排，對教學(xué)內(nèi)容進(jìn)行嚴(yán)謹(jǐn)細(xì)致的篩選，確保能夠有助于學(xué)生實(shí)踐能力的提升。尤其需要注意的是，要在課程教學(xué)內(nèi)容中添加更多的實(shí)驗(yàn)性內(nèi)容，包括系統(tǒng)綜合設(shè)計性實(shí)驗(yàn)、系統(tǒng)工程計算實(shí)驗(yàn)、虛擬實(shí)驗(yàn)等。此外，還應(yīng)要求學(xué)生到學(xué)院建設(shè)的省部級以上重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室中對光電系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)儀器進(jìn)行參觀、了解。為了保障這項(xiàng)活動的有效落實(shí)，可以將其納入學(xué)生成績考核體系中。通過上述一系列實(shí)踐性教學(xué)，可以踐行光電系統(tǒng)與設(shè)計課程的本質(zhì)，理論與實(shí)踐相結(jié)合、學(xué)習(xí)內(nèi)容和工程實(shí)際相結(jié)合，促進(jìn)學(xué)生實(shí)驗(yàn)技能的提升，激發(fā)其創(chuàng)新意識和工程意識，培養(yǎng)其發(fā)現(xiàn)、分析、解決工程實(shí)際問題的能力，實(shí)現(xiàn)專業(yè)學(xué)習(xí)積極性和主動性的提高。

結(jié)語

綜上所述，光電系統(tǒng)與設(shè)計是高等教育光電信息科學(xué)與工程專業(yè)的一門核心課程，為了適應(yīng)我國新時期對光電人才的高度需求，我國高等院校應(yīng)以就業(yè)市場需求為導(dǎo)向，積極推動光電系統(tǒng)與設(shè)計課程的建設(shè)改革，解決傳統(tǒng)課程存在的實(shí)踐性內(nèi)容過少、集成度不高以及交叉性不強(qiáng)的問題，促進(jìn)課程教學(xué)質(zhì)量的提升，為社會輸送更多技能應(yīng)用型和創(chuàng)新型光電人才。

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