光学工程专业硕士研究生课程建设研究

来源：SCI期刊网 分类：教育论文 时间：2021-12-01 16:17 热度：

摘 要：【摘要】结合光学工程学科特点和石油院校特色，指出光学工程专业人才培养应发挥学科交叉的优势，在课程教学内容上应充分体现学科交叉内容，拓展知识面，构筑综合性知识背景，在教学

　　【摘要】结合光学工程学科特点和石油院校特色，指出光学工程专业人才培养应发挥学科交叉的优势，在课程教学内容上应充分体现学科交叉内容，拓展知识面，构筑综合性知识背景，在教学模式上以学生为中心，充分调动学生积极性，培养研究生独立思考和钻研的能力，提高学生的综合素质，进而提升光学工程专业硕士研究生的培养质量。

　　【关键词】研究生培养;课程建设;教学模式;学科交叉;光电工程

　　0引言

　　伴随专业学位硕士研究生教育的飞速发展，传统的培养模式无法满足研究生的素质和能力培养需求。应充分发挥高等教育的科研生产职能，引导学生主动从事科学研究。目前，针对“双一流”建设、研究生教育国际化、学科交叉融合、产学研结合等要求，国内各高校已相继从教学内容、教学方法、授课模式、评价机制等多维度进行了教学改革，在教学内容上注重理论与实践的结合，将翻转课堂、研讨式和案例式教学模式引入研究生教学，并在教学中推动学生自主学习和实践，培养学生的创新能力、科研能力和学术素养，进而提高研究生的培养质量[1-11]。

　　对研究生课程教学改革进行的探索，初步改变了传统教学的弊端。但要特别注意的是，研究生教学不仅要让学生掌握知识，还要教会学生如何提高科研能力，探索研究科学前沿问题[12]。因此，在授课中应注意激发学生探寻科研问题的能力，培养学生的创造性思维和科研素养。然而，在传统的研究生教育中，相对固定的讲授模式无法满足当前对人才培养的要求。因此，对研究生课程教学进行改革势在必行。

　　笔者以光学工程专业硕士研究生课程“激光及光电检测技术”为例，构建了新的教学体系和教学模式，以培养学生综合分析与解决学科交叉中的实际问题的能力，使学生掌握从事科研工作的方法。

　　1改革理念

　　光学工程学科是一门以光学和信息科学为基础，与能源科学、空间科学、材料、生命科学、精密机械与制造、计算机科学、医学及微电子技术等紧密联系又相互交叉的学科。研究生如果能够在理解基础光学理论的基础上，掌握学科交叉融合知识，就能够根据所学的综合性知识从不同的角度分析问题、解决问题，在未来的工作岗位上得心应手，发挥更重要的作用。因此，光学工程专业硕士研究生的培养需要顺应多学科交叉趋势，增加多学科知识储备，在授课过程中融入学科交叉内容。

　　同时，除了培养研究生的多学科交叉融合能力，还要注重培养研究生的独立钻研和探究能力。研究性学习是一种比较适合研究生的学习模式，因此在教学过程中应培养学生掌握研究方法，通过引导帮助学生在学习过程中提出问题和解决问题，以此达到提高学生自主学习能力和探索学习能力的目的。在课上讲授知识的应用和研究方法，课下学生将研究性学习应用在拓展学习和科研活动中，运用所学知识解决实际问题，培养多方面的科研技能。这种学习模式改变了传统课堂的授课模式，强调以学生为中心[13]。学生也从被动学习过渡到主动学习，进而培养其学习兴趣和科研能力。

　　由此可见，学科交叉是光学工程学科发展的必由之路，特别是对石油特色高校来说，开展光学工程与地质、石油机械、石油化工等主干学科的合作，能充分发挥光学工程的学科优势，借此培养优秀的科研人才。

　　2改革举措

　　“激光及光电检测技术”课程是东北石油大学光学工程专业硕士研究生的必修学位课程，是该专业课程体系中的核心，为学生掌握并应用激光技术和光电检测基础提供必备的理论基础。课程教学包括激光器的工作原理和特点、光电器件的工作原理及特性、光电检测电路设计、直接检测系统和外差检测系统等内容。课程的激光原理部分理论性强，概念多而且抽象，公式复杂，学生对其原理缺乏形象认知，不易理解，而光电检测部分应用背景较强，知识点零散，不易记忆。因此，笔者依据学生的基础水平和光学工程专业学科交叉的特点实施教学改革。

　　2.1 教学内容设计

　　打破现有的理论教学框架，重建教学体系，突出“激光及光电检测技术”课程的核心教学内容，以激光应用和光电检测电路设计为目标导向，将各种激光光源、光电检测器件和与之相对应的检测电路分别组成教学模块，如图1所示。采用模块化教学加强学生对激光光源、检测器件和电路特性的理解[14]。同时，以实际应用为主线，将应用项目与模块化教学有机结合，通过模块化的教学模式，使各教学内容环环相扣、项目循序渐进，不断加强学生对该领域知识的理解和掌握。

　　2.2 教学方式研究

　　打破“填鸭式”教学模式，采取理论与实践深度融合的案例式教学方法，建立以学生为中心，以实际应用为驱动，以创新型人才培养为目标的教学模式，构建实际应用、教师科研课题与课程理论教学相融合的任务驱动和项目导向式教学。引入翻转式课堂，以学生为主体，通过学生自主研究光学工程相关领域的应用，并以学生讲授、讨论、教师点评的方式提升学生的参与度，培养学生从事研究的科学思维。

　　(1)加强案例式教学。增加学科交叉应用实际案例的讲解，使学生了解并掌握激光及光电检测技术在地质、石油、化工、机械等领域的实际应用，通过对应用背景、设计要求、检测方法、评价指标的多维度讲解，使学生掌握光学系统的基本原理、设计方法和特性参数。同时，通过学生间交流、师生交流，加深学生对知识的理解和掌握，在讨论中注重学生思维方式的培养。具体教学方法为：①基础理论讲解。从实际应用背景出发提出拟解决的技术问题，分析问题的难点，引入解决方法，给出解决问题可采用的方案和涉及的理论机理，形成导入式教学模式，使理论与实践有机结合。②案例教学法。依据具体问题讲授解决方案的方法、设计指标和要求，详细讲解具体光电系统的结构，分析激光光源的工作波长、功率稳定度、线宽、频率稳定性、光路结构、光学器件、光电检测电路、数据采集系统等对系统指标的影响，如图2所示。③任务驱动教学法。引导学生根据设计要求，通过查阅资料分析其他的解决方案，并分析各方案的优缺点。

　　(2)开展研讨式教学。采用研讨式教学提高学生分析和解决问题的能力，使学生在较短的时间内对某一问题有较深刻的认识，起到事半功倍的效果。具体教学法如图3所示。①将学生划分为多个小组，每个小组根据组员的知识背景选择相关的应用案例;②组员在课下讨论光电系统的应用背景、关键技术等问题，同时制作PPT;③课上组长进行案例的讲解，并与教师和其他学生进行讨论，加强该组学生对光电系统的理解，开阔学生的视野，并培养研究生的团队协作能力。

　　(3)专题研究。将考核方式设计为科学研究报告的形式，研究生通过独立选题，以光学技术在石油领域的应用为主，形成学科交叉的知识背景，查阅资料研究具体的工作原理、行业研究现状和未来的发展方向。通过该环节，培养研究生独立思考、确定研究方向、撰写科学研究报告的能力。

　　(4)课程考核方法改革。建立评分体系是衡量学生学习效果的方法之一。目前，东北石油大学实行了奖学金制度，研究生的奖学金评定主要依据课程的学习成绩和科研成果进行。为激发学生学习的积极性，笔者重构了“激光及光电检测技术”课程的评分体系：平时成绩占10%，小组报告的内容、深度和讲解质量共占40%，科学研究报告完成质量占50%。

　　上述教学改革方法的实施有效提高了研究生对课程学习的积极性。在教学过程中，学生通过查阅文献积极进行课前准备，课上参与讨论，讲解内容涉及的领域较宽，并具有一定深度，学生在该教学环节中收获较大，教学改革效果得到了学生的充分肯定。

　　3结语

　　目前，光学工程学科与石油行业已开展了较为深入的合作与研究，并在研究生创新能力培养方面进行了探索与实践，师生均深刻体会到多学科交叉在研究生创新能力培养中的作用和重要性。笔者从学科交叉的角度开展研究生课程建设，为研究生培养提供了新方法、新思路。为培养具备科研能力、实践能力、学习能力，能够服务地方经济建设，为油田发展贡献力量的高水平科技人才夯实了基础，提供了科技支撑和人才保障。——论文作者：刘 强1，刘 超1，韩 建1，孙宇丹1,2，刘 伟1，吕靖薇1，李贤丽1，王明吉

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文章名称：光学工程专业硕士研究生课程建设研究

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