《紅外物理與技術》教學創新研究

盛斌++賈宏志

摘 要：面向21世紀，傳統的《紅外物理與技術》課程教學，無論從教學內容設置和教學方式等環節，已經無法適應當前本科教學要求。該文從課程教學內容的改革、教學方式的創新等方面進行了大膽探索，通過教學創新形成了一套科學、合理的紅外物理與技術專業課程的教學方法，有效培養和提升學生的科研創新能力，加強相關專業學生的綜合素質和競爭力。

關鍵詞：紅外物理 紅外技術 教學改革 創新能力培養

中圖分類號：O434.3 文獻標識碼：A 文章編號：1674-098X（2016）12（a）-0172-02

紅外輻射是一種電磁波，其波長介于可見光和微波之間，相關紅外技術在氣象預報、航天遙感、軍事偵查、災情預警等領域有著非常廣泛的應用。紅外物理與技術主要研究紅外輻射的產生、分布、傳輸、檢測、紅外光電系統及紅外信息處理等。人類對紅外輻射的研究始于18世紀末，紅外物理與技術在第二次世界大戰后得到迅速的發展。尤其近幾十年來，紅外物理與技術不斷取得新的突破，無論從器件還是系統，精度和功能得到了提升和拓展，應用日益廣泛。

《紅外物理與技術》是一門光電信息工程專業本科生的專業必修課，涉及紅外物理、紅外光學、紅外探測器、信號處理、熱力學、機械控制等多個學科和技術領域。通過數年的教學實踐發現，傳統的教學方式僅限于課堂授課，教學內容相對陳舊，不能緊密結合最新技術發展，大多數學生的能力鍛煉途徑單一，僅限于課本知識和習題，這對學生分析問題和解決問題的能力的培養非常不利，急需調動學生學習積極性，提高課程學習效果。文章結合該專業的培養目標對《紅外物理與技術》課程進行改革和創新，對教學內容進行調整，對教學方法進行升級，取得了一定成效。

1 整合多學科知識，增強課程內容系統性

宏觀上來看，紅外物理以電磁波譜中的紅外輻射為特定對象，研究紅外輻射的產生、傳輸及探測過程的現象、機理、特征和規律等；紅外技術以紅外物理為基礎，研究目標的紅外輻射特點、探測與成像、信息處理及應用方法等。紅外物理為紅外技術的應用、發展提供了理論基礎和實驗數據；而隨著紅外技術的不斷推廣和應用，會出現許多新的物理問題和現象，從而驅動紅外物理的研究深入。二者是緊密聯系，相互促進的。《紅外物理與技術》課程包含的內容和知識點往往分布在《紅外物理》《紅外系統原理》《紅外系統工程》《光電檢測》和《工程光學》等多種書籍中，學生難以全面掌握，因此在授課過程中將紅外物理、紅外技術兩大塊內容有機整合起來，并加入該領域一些新的理論研究和技術發展成果，以利于人才全面素質的培養和提高。不僅可以使理科學生在掌握扎實的紅外物理基本知識的同時，得到紅外技術方面應用性能力的培養，也可以讓工科學生在學好紅外技術應用知識的同時，進一步夯實紅外物理的理論基礎，滿足理工融合型課程教學改革的需要。

2 升級教學方法，調動學生積極性

探索個性化的教育手段，改變傳統教學中“填鴨式”滿堂灌的教學模式，實現“以教師為本”向“以學生為本”的“互動式”的教學模式的轉換[1]。引導學生對課程知識點從不同角度進行思考，啟發學生對課本、課堂教學提出質疑，觸發他們的靈感，逐步形成多維度、多角度的思維方式和習慣，進一步激發學生的創新思維能力[2]。

課堂中，如果老師缺乏引導，包辦太多，學生缺少互助合作的機會，缺少自由探索的空間，無法參與到教學思維過程中，也就無法體驗思維方式和探索知識的產生發展過程，無形中束縛了學生的思維發展，學生得到的只是一大堆僵死的知識，失去的卻是更為重要的“觀念、方法和能力”[3]。新型的課堂教學秩序中，師生關系應該是民主、平等的。老師放下高高在上的姿態，轉變為教學的引導者。這樣才能使老師在課程教學過程中產生強烈的號召力，使教學不再是枯燥的理智活動，而是成為全身心投入、充滿激情的學習活動。同時，教師還要充分信任學生，把學習主動權徹底還給學生，讓學生真正成為學習的主人。具體措施如下：在老師組織、引導下學生主動地、富有個性地學習；把大課堂分為若干個小課堂，讓學生就某些專題內容進行分組討論、調研和報告，最后組織小組答辯來評定小組成績以及每個組員的成績。

在傳統的教育教學中存在著教育資源分配不均衡的問題，課程中多向學生推薦經典的參考文獻、優秀的課程教學網站和學習論壇，充分利用信息網絡課程平臺上的教學大綱、教學錄像、課程教學課件等資源。這樣，學生不僅可以利用相關資源進行課程學習，還可以了解本學科研究動態。同時鼓勵學生在課后閱讀經典文獻和最新研究成果，提高學生的獨立思考和解決問題的能力，緊密跟蹤學科最新動態。

3 增加實踐環節，注重參與與創新

優化課程體體系，整合課程內容，增加實踐環節的比例[4]。課程內容設置上充分體現對學生創新精神、創新能力和實踐動手能力的培養，最大限度地實現對課程的優化，比如設置與課程內容知識點相適應的實驗內容，培養學生的動手能力、觀察能力以及處理實驗結果的能力；增開綜合性、設計型實驗[5]。所謂設計型實驗，是指學生根據教師給定的實驗任務書，通過查閱文獻資料，自行設計實驗方案、準備所需光電元件，獨立進行系統設計和搭建，最后書寫實驗報告，總結實驗結果的實踐過程。設計型實驗主體是學生，整個實踐過程由學生獨立設計和操作，實驗中出現的各種問題也由學生自己設法解決。通過設計型實驗，可以培養學生的創新意識和創新精神，提高學生分析問題和解決問題的能力，從而提高學生綜合素質。

4 與專業培養目標相結合

理工科院校擔負著為國家培養高素質專門人才的重要使命，培養出適應“廣泛就業需要”的應用型人才，是21世紀經濟社會發展的客觀要求，也是理工科院校在競爭激烈的教育市場中立于不敗之地的根本。依據上海理工大學創新型應用人才培養的特色和定位，在開展“卓越工程教育”的背景下，通過“實踐—歸納—推理—再實踐”的循環培養模式，強化工程實踐，緊密產學研合作，提高學生分析和解決實際工程問題的能力，著力培養具有工程背景、為工程領域提供服務的“工程師”型的創業人才。

5 結語

總之，通過對《紅外物理與技術》課程進行改革和創新，對教學內容進行調整，對教學方法進行升級，有利于學生創新意識和創新能力的培養，有利于培養工科學生嚴謹務實的作風，有利于培養學生動手能力和綜合素質的提高。

參考文獻

[1] 賀善侃.教育創新應發展個性化教育[J].紡織教育，2004

（3）：13-17.

[2] 翁鐵慧.創新人格是創新人才培養的根基[N].解放日報，2011-12-13.

[3] 方厚政.信息經濟學課程的研究性教學方式探討[J].中國信息界，2012（3）：52-53.

[4] 向學杰.關于大學生創新能力培養的思考[J].銅仁學院學報，2009（4）：123-125.

[5] 張小林，周美華，李茂康.綜合性、設計性實驗教學改革探索與實踐[J].實驗技術與管理，2007（7）：94-96.