光電系統與設計課程建設改革措施

楊洪偉 侯俊勇 陳剛 趙茂戎

摘 要：在現代社會建設發展中，光電技術的應用越來越廣泛，光電行業已經成為尖端科技行業之一。進入新世紀之后，為了更好地適應我國發展建設，光電人才培養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光電專業，招生規模也是逐年擴大。本文將基于這一背景對光電系統與設計課程建設改革的有效措施進行探討研究。

關鍵詞：光電系統與設計 課程建設 改革

集合光學、電子學等信息技術等多門學科的光電信息科學與工程專業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容的技術性學科。在過去幾十年的發展歷程中，電子信息產業的內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，在我國區域經濟發展中所占的地位也越來越重要。為了進一步推動我國電子信息產業發展，應加強光電子產業人才的培養，如此就需要從高等教育入手，對專業課程和教學進行創新改革，構建完善的光電信息科學與工程專業課程。[1]

一、光電系統與設計課程概述

1.光電系統與設計課程和光電信息科學與工程專業其他核心課程之間的聯系分析

在高等教育中，光電系統與設計課程在光電信息科學與工程、電子信息工程、機械電子等專業均有設置，是一門十分重要的專業基礎課程。課程教學的目的是讓學生掌握基本的軍民用途光學系統設計、光電系統作用距離工程計算方法，具備設計簡單紅外凝視成像系統、LED應用系統、紅外傳感器系統的能力。[2]

結合現階段我國高等教育中觀點信息科學與工程專業的發展趨勢以及市場人才需求來看，現階段很多高校所設置的核心課程體系都包括光電子技術、半導體光電子學、激光應用技術、電磁場與電磁波、光電系統與設計等五門課程。其中光電系統與設計課程的主要內容為光傳播理論、光電互換原理、光電器件和光源等，兼具理論性和實踐性。它是光電子技術、激光應用技術以及半導體光電子學等課程的進一步延伸。[3]

2.現階段光電系統與設計課程建設中存在的問題分析

就目前來看，我國尚不具備獨立編寫的《光電系統與設計》課程教材，很多高校在教學實踐中只能自主探索。如重慶理工大學光電信息科學與工程專業就是結合市場就業需求，綜合光電子學、光電子器件等相關課程內容制定了光電系統與設計課程的教學大綱。之后在此基礎上組織校內外專家、學者，充分聽取學生和教師的意見，對教學內容進行了修訂。但即使如此，在實際教學的過程中仍舊暴露出了一些問題，具體表現在三個方面：

其一，光電系統與設計課程相較于光電信息科學與工程專業其他核心課程，如《集成光電子學導論》《光電子器件及系統》等，教學內容很少，相應的安排的課時也稍顯不足。[4]

其二，光電系統與設計課程教學內容中關于光電結合的項目偏少，光學和電學的交叉性不強。教學內容和課程體系不匹配，無法使學生系統性的掌握光電系統設計的理論方法與處理解決實際問題的思路。

其三，光電系統與設計課程的教學內容比較松散，缺乏系統集成，而且過于抽象，大部分都是概括性的理論，實踐課程所占的比重較小，不足以支撐實驗教學的開展，學習難度很高，且不利于學生工程實踐能力的培養。

二、光電系統與設計課程建設改革措施研究

1.對教學內容和教學方法進行調整

針對現階段高等教育光電系統與設計課程教學大綱和教學實踐中存在的問題，改革活動應該從以下幾個方面入手：

首先，根據大綱要求對教學內容進行精練和補充，現如今，很多高校中光電系統和設計課程的教學內容都是從同專業相關課程中截取或挪移的，不僅內容空泛，而且設置的課時也相對較少。對此，各高校應遵循應用型人才培養的理念，對市場人才需求進行詳細的調查，貫徹“清概念、懂原理、曉結構、知運用、會設計、能創新”等原則，參考其他院校的教學經驗，對教學內容進行整合的調整，剔除不相關的內容，在此基礎上進行適當的拓展，根據自身實際情況對教學大綱及計劃進行調整，構建符合學校特色的課程體系。在具體實施的過程中，需要注意的要點有三：其一，光電信息科學與工程專業的學生學習光電系統與設計課程的目的是掌握前期所學的各方面知識的實踐應用能力，包括光學、電學、材料等，因此在課程內容設置方面，應盡可能地縮減一些原理性、理論性的內容，將課程重點放在實踐部分。同時，對一些存在重疊的教學內容進行刪減，避免重復學習造成的時間資源浪費。其二，對光電系統集中計算和工程計算等相關內容的教學進行強化。光電系統與設計課程的實踐性較強，往往和實際工程問題緊密相關，因此應以提高學生工程應用能力和解決實際問題能力為導向，貫徹光電系統集中設計思想，傳授工程計算的具體方法，提高學生光電系統設計、分析以及測試等方面能力。其三，增加更多新型光電系統的內容。隨著光學、電學以及相關器件的持續發展，當前光電系統發展逐漸呈現出功能集成化和體積小型化的趨勢。而現有的課程教材由于更新不力，很少會涉及這些新的技術內容。在這樣的情況下，學生所學習到的內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際應用之間存在的滯后問題，更多的引入新的技術和應用，使學生們接觸到更多的新文獻和科技產品，了解當前科技發展動態。[5]

其次，強化光電系統與設計課程的交叉性特色。當前高校光電系統與設計課程內容中有關電學和光學結合的項目很少，對此，光電信息科學與工程專業應根據教學大綱對光電系統與設計課程的內容進行調整修正，適當的壓縮光學教學內容，將更多的電學知識融入系統設計中。[6]

再次，針對光電系統與設計課程內容過于抽象化和松散的問題，一方面要對現有以及補充的教學內容進行系統性集成，另一方面，則要充分利用網絡資源，搜集與光電系統設計相關的視頻、圖片、文獻類資料，在教學中和教材內容進行有機結合，為學生帶來更加豐富的感官體驗，提高教學效率。

2.制定完善的課程建設和改革計劃

在光電系統與設計課程改革方向確定之后，為了保障改革活動的順利實施，最終達成目標，最好制定一套完善的改革計劃，根據光電信息科學與工程專業人才培養方案和市場就業需求，以應用技能型與創新型人才培養為思路，結合教學大綱中講授內容和課時安排，對教學內容進行嚴謹細致的篩選，確保能夠有助于學生實踐能力的提升。尤其需要注意的是，要在課程教學內容中添加更多的實驗性內容，包括系統綜合設計性實驗、系統工程計算實驗、虛擬實驗等。此外，還應要求學生到學院建設的省部級以上重點實驗室中對光電系統實驗儀器進行參觀、了解。為了保障這項活動的有效落實，可以將其納入學生成績考核體系中。通過上述一系列實踐性教學，可以踐行光電系統與設計課程的本質，理論與實踐相結合、學習內容和工程實際相結合，促進學生實驗技能的提升，激發其創新意識和工程意識，培養其發現、分析、解決工程實際問題的能力，實現專業學習積極性和主動性的提高。

結語

綜上所述，光電系統與設計是高等教育光電信息科學與工程專業的一門核心課程，為了適應我國新時期對光電人才的高度需求，我國高等院校應以就業市場需求為導向，積極推動光電系統與設計課程的建設改革，解決傳統課程存在的實踐性內容過少、集成度不高以及交叉性不強的問題，促進課程教學質量的提升，為社會輸送更多技能應用型和創新型光電人才。

參考文獻

[1]李樹發，陳春雷.“光電系統設計”課程教學的改革與探索[J].科技資訊，2017，15（13）：154-155+157.

[2]鐘年丙，宋濤，湯斌，石勝輝，肖漢光，羅彬彬，王穎，丁朝遠.光電系統與設計課程建設改革措施[J].教育現代化，2017，4（31）：53-54.

[3]張慧穎.光電技術課程教學改革研究與探討[J].吉林化工學院學報，2018，35（04）：29-32.

[4]肖幟，吳開華，陳慶光，祝磊.研討式與案例式相結合的教學模式在“光電系統設計”課程中的探索[J].教育教學論壇，2019（25）：215-216.

[5]曹丹華，吳裕斌，武樹斌，王英，李經平.基于CDIO理念的光電系統課程設計實踐教學改革[J].實驗室研究與探索，2012，31（04）：237-239.

[6]江文杰，謝文科，施建華，馬浩統.光電類課程綜合設計的教學研究與實踐[J].高等教育研究學報，2014，37（02）：105-109.