在計算光學課程教育中感悟思政教育改革

劉正君 王磊 胡鵬程 溫秀

摘? 要：近年來，很多大學設立思政教育項目，在培育拔尖人才教學過程中，探索如何能夠充分發揮教師的引導作用，期望培育出德才兼備的專業人才。這一培育目標已經成為教學一線教師在開展思政教學時的主要任務。文章以計算光學為例，探索思政教學的實踐意義。修訂教學大綱、教學設計和梳理課程內容中包含的思政元素，進行教學改革，促進思政教育和專業教育的協同發展。

關鍵詞：思政教學;計算光學;教學改革

中圖分類號：G641? ? ? ?文獻標志碼：A? ? ? ? ? 文章編號：2096-000X（2022）20-0132-04

Abstract： In recent years， many universities have set up ideological and political education programs to explore how to fully play the teachers' guiding role in the teaching process of cultivating top-notch talents， to cultivate professionals with both ability and political integrity. This training goal has become the main task for front-line teachers in carrying out ideological and political teaching. This paper takes computational optics as an example to explore the practical measures of ideological and political teaching， carries on the teaching reform by revising the syllabus， teaching design and combing the ideological and political elements contained in the course content， so as to promote the coordinated development of ideological and political education and professional education.

Keywords： the ideological and political teaching; Computational Optics; teaching reform

近年來，思政教學在本科課程和研究生課程教學中日益受到教師的關注。2020年教育部發布的《高等學校課程思政建設指導綱要》，明確指出思政教育的總體目標和重點內容，該政策推動了高校專業課程的思政教育建設[1-5]。特別地，工科專業課程[6-9]需要將馬克思主義等哲學觀點與專業教學、科學精神培養結合起來，在培養學生專業技能同時切實提高學術思政意識。在實踐教學環節中，完成工科研究生專業課程的思政教育需要做好大綱設計、教學方法設計，解決專業課程和思政教育的自然融合問題。

計算光學研究生課程銜接光學與信息科學的專業核心課程。當前隨著人工智能技術的廣泛應用，諸如計算光學、計算測量學、計算視覺等形如“計算+”的概念不斷涌現，即計算技術不斷應用于不同研究領域。而我國研究生在中學階段受到很好的數學素養訓練，在本科和研究生階段，只要加以適當引導，相信其必將在相關學科領域作出有特色的突出貢獻。在計算光學研究生課程的課堂教學中，結合思政教育，鼓勵學生通過計算技術在自己的科研中做出有特色的原創性研究工作，作出重要學術貢獻和有代表性的研究成果。

哈爾濱工業大學儀器科學與工程學院，在研究生計算光學課程教學中，通過多學科融合的專業課教學方式，培養研究生愛國主義情懷。作者在該課程實踐教學環節，針對課程內容考慮融入思政教育元素，本文將分享作者在教學實踐中的體會和經驗。

一、思政教育和專業課程的聯系

當前思政教育形式沒有固定方式。總的來說，研究生專業課程的思政教育是幫助學生在專業課程學習的同時，樹立正確三觀，使精神狀態充滿正能量，規范言行，學生能在生活中傳遞正確的思政理念。當代研究生更加注重自我與個性，如何加強研究生的社會責任感，啟發研究生將個人發展與社會發展結合起來是目前思政教育的一個重點問題。研究生教育不單是激發專業學習興趣，更重要的是培養學生對國家和社會發展的責任感與科研意識，同時需要考慮專業課程對研究生課題研究工作的支持。開展研究生專業課程與思政元素結合起來的教育方法更具“滲透性”和形式多樣特點，教研相輔，同時使得課程內容更加多元化、更容易讓研究生接受。

計算光學課程是一門偏向于人工智能、算法類的研究生專業核心課程，課程內容與光學、計算技術密切相關。而計算機是當前研究生觸手可及的工具，利用它可以獲取多種網絡信息、進行信息處理等活動。結合思政教學方法，可以加強研究生對不良信息的過濾和抵制能力，加強愛國情懷、報效祖國的意識形態，使儀器科學與技術領域等青年拔尖人才擁有職業道德操守和傳統文化教育。因此，考慮在計算光學課程教學大綱和研究生思想政治素質情況的基礎上，以立德育人為本，充分研究課程內容中的思政元素，找到結合點，將思政教育全面深入地嵌入教學和人才培養的各環節，各部分的具體關聯如圖1所示。

在傳授專業知識過程中教師注意強調價值引領，建立起專業知識、工程應用、前沿研究之間的橋梁關系，對計算光學課程所蘊含的思政要素和德育功能進行提煉，從教學內容、教學設計、教學大綱等方面進行重新梳理，明確授課與考核方式，并開展相應研究工作。教師在備課環節，可以側重一些專業內容背后的人物和故事，積累有關勵志精神、科學精神、愛國情懷等思政資料，在課程教學環節適當插入，可以讓研究生從不同角度思考專業內涵、研究方法等問題，培養專業和思政方面的全面思維能力，通過模仿著名學者科研經歷加強創新意識。

這里結合實例，說明專業知識、科研工作、思政教育之間彼此促進的關系。結構光照明技術是計算光學課程中一個非常有代表性的課程內容，它的理論基礎是傅里葉變換性質，即相移導致頻移。然而這個性質在一百多年前就為科研人員熟知。近幾十年這個理論在我們的教材中更是頻繁出現，是光學相關專業本科生和研究生的學習重點內容。在2000年由GUSTAFSSON教授最早將這個理論用于計算光學顯微成像系統[10]，將分辨率有效提升至2倍，如圖2所示。提升成像分辨率是非常難做的課題，GUSTAFSSON教授的研究工作是一次非常重要的科學進展。從這個故事中，我們能發現，科研靈感不一定是從最新成果啟發而得，而是對經典理論的深入思考，以交叉學科方式跨領域組合而形成的技術突破。這也是近年來很多高校開始重視基礎研究和學科的主要原因。研究生在學習專業知識時需要做深層次思考，具有敏銳意識，時刻思考著學習的專業知識和自己當前面臨的科研工作之間的關聯。

記憶和思考只是淺層次的認證，它們不能在我們的頭腦和心靈中有效長期駐扎，并產生有積極意義的原創性輸出。對于思政和專業知識的融合也不是簡單的思考或發現就能把它們很好結合起來。要結合個人印象深刻的經歷來反思專業知識和思政教育的作用，并指導個人的行為習慣，以思政教育元素為無形主線將專業知識和學術研究串聯起來。正如改變我們的性格可能很難，但改變做事方式要容易些。在此基礎上持續改進并把事情做得更好，正如REFO等人后來發展的非線性結構光照明技術將超分辨成像能力提至更高水平[11]，如圖3所示。從理論到應用GUSTAFSSON教授經歷了十余年持續不斷地研究，雖然只是從線性到非線性簡單地推廣，但是這個非線性技術對于計算顯微成像領域的學術貢獻非常大。

研究生學習和科研的可靠動力來源于責任，對個人、對家庭、對工作單位、對祖國的責任心和責任感。而興趣是不穩定的，一旦學生失去興趣，將會出現萎靡不振的現象，即責任對研究生學習和從事研究工作的影響遠大于興趣。思政教育元素正好可以促進培養研究生責任感的教學目標。在遇到困難和失去興趣時，我們能夠頂住干擾、缺少自信心的壓力，迎難而上，堅持下去把問題解決、攻克難關，解決課題瓶頸和卡脖子問題。以前面的結構光照明技術為例，這個技術我們都在課程中學過，然而對于許多人而言，這個原理只是從我們的大腦默默地走過，經記憶考試后再漸漸忘記。很多人沒有去考慮它的應用，如何做一些原創性研究工作。好事或榮耀時刻是短暫的，很難引起我們的反思。印象深刻的經歷多來自個人痛苦經歷，且一定是自己的經歷，輔以思政教育元素的幫助，痛定思痛后的反思可以促進我們做出有效的改變，可實施的改變。我們做出的改變可能是從自私變為無私、從自閉轉為開放、從自卑變為自信等。

二、思政教育改革

計算光學研究生專業課程內容，結合智能算法在光學成像與測量技術領域中實際工程問題和前沿學術課題，課程目標明確，適宜研究生開展課題研究。在課程內容中，加強傳統精神文化和愛國情懷等思政教育，如疊層掃描成像技術通過多次掃描測量與迭代計算過程獲取大視場、超分辨成像效果，其寓意是通過長期勤奮的工作而獲取更加優異的結果，與傳統故事“鐵杵成針”相似，也是基礎光學原理的典型應用，激勵研究生對學習專業知識的興趣;楊-顧相位恢復算法是中國學者在光學反問題中的重要貢獻，這一教學實例可以激發研究生的愛國情懷;自動聚焦和超分辨成像技術的內容可以關聯到對某一技術研究追求精益求精，這需要責任和毅力，長期堅持才能得到的重大科研成果。

深入研究計算光學課程內容中的思政要素。在進行課程教學工作、培養研究生光學與計算能力基礎上，對計算光學內容進行分析與提煉，進一步尋找課程內容和思政要素的結合點。從計算成像學、計算測量學等新領域深入研究思政教育元素，撰寫計算光學與思政教育有機融合的教學大綱和教學設計方案，將思政教育元素充分融入課程教學各個環節，開始多種形式的研究生專業教育活動。

研究思政教育和課程內容有機融合的教學方法。在撰寫教學大綱和課程設計的基礎上，開展計算光學與思政教育結合的教學方法研究，實現研究生專業課程與思政教育的自然融合，使專業教學更加有利于培養研究生社會主義核心價值觀、提高研究生的道德品質與職業素養，實現“教書育人”的雙目標統一。

以“立德樹人”作為首要任務，研究具有愛國情懷、正確社會價值觀的工科領軍創新人才培養模式，加強計算技術與光學原理方面的課程內容與思政教育的契合度，培養研究生具有團隊協作意識、艱苦奮斗的意志、不畏課題困難的耐心與勇氣、熱愛國家與母校的精神，實現計算光學課程立德育人的教學目標。

三、思政教育方案

計算光學是一門面向儀器科學與技術學科研究生開設的理論性與工程性專業核心課。課程內偏向智能算法、光學理論在成像與測量領域應用。結合計算光學課程的特色，在保證專業課程講解與科研能力培養前提下，將思政教育價值引領融入教學設計和實施各環節。通過專業課程建設，發展計算光學課程思政培養體系，培養具有愛國精神、德才兼備的創新型人才。

將課程教學內容與課程思政教育目標融合在一起。通過思政教育元素與教學內容的有機結合，將思政內容融入教學大綱和教學設計，對計算光學課程教學活動進行統一規劃，如教學內容、教學目標、當代研究生思想狀態等。在教學內容中引入人生觀、價值觀、愛國主義等思政元素，將思政教育、品德修養、職業素質等內容滲透到教學過程中，詳細對應關系見表1。結合專業教學內容，形象而生動地融入思政教育元素，豐富課堂教學氛圍。

通過“實際工程項目”體現思政教育元素。以具體工程項目問題作為素材，發揮計算光學課程在立德樹人方面的渠道作用。如介紹相位恢復算法應用時，通過透鏡設計這一光學反問題展現我國科學家不畏艱難、勇于探索、精益求精的精神;通過智能算法在成像系統中的應用，引導研究生體會一名科研人員的責任與歷史使命，培養在人工智能時代的愛國情懷、使命感和歷史擔當;在散斑成像技術中，融入“科研攻關”“敢于突破傳統認知”等思維與意識，培養研究生敢于進行原創性強研究工作的科學精神。

在課程實踐環節融入思政教育因素。對于計算光學課程實踐與實驗，圍繞學術前沿和工程項目布置題目，每人一題進行科研訓練，通過編程求解計算光學領域的實際難題。從而培養研究生獨立解決科學問題的意識、與他人學術交流、攻克難題等職業素養，引導學生“追求極致”的科研精神以及“規格嚴格功夫到家”的哈爾濱工業大學校訓精神，培養研究生熱愛母校的情懷。

四、結束語

計算光學研究生專業課思政教育實踐表明，思政教育可以不限于實踐教學形式，結合專業教學內容，實現思政教育思想的自然融合，在工科研究生課程教育中收獲極佳效果。一線教師在研究生專業教育和思政教學的協同發展方面需要投入更多思考，拓寬專業業務面，充分利用網絡資源、課堂教學、學術交流等方式融入思政元素，培養德才兼備的拔尖創新人才。

古人提倡德才兼備的教育，當前教育是專業和思政的結合。思政教育科研可以促進我們把事情以主動方式做好，而不是在導師、家長、領導的命令下機械做事。只有主動地、有意識地、持續地做事才能做出更大的業績。思政教育是完成這個任務的主線，只有發揮好思政教育，才能更好地完成研究生專業課程教育目標。

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