光电系统与设计课程建设改革措施

杨洪伟 侯俊勇 陈刚 赵茂戎

摘 要：在现代社会建设发展中，光电技术的应用越来越广泛，光电行业已经成为尖端科技行业之一。进入新世纪之后，为了更好地适应我国发展建设，光电人才培养在高等教育中受到了越来越多的重视。很多高校都相继开设光电专业，招生规模也是逐年扩大。本文将基于这一背景对光电系统与设计课程建设改革的有效措施进行探讨研究。

关键词：光电系统与设计 课程建设 改革

集合光学、电子学等信息技术等多门学科的光电信息科学与工程专业是一门将光子和光电子用作信息载体和能量载体作为研究内容的技术性学科。在过去几十年的发展历程中，电子信息产业的内容逐渐拓展到光电子材料、光电传感与仪器、光通信、光源及显示等诸多方面，在我国区域经济发展中所占的地位也越来越重要。为了进一步推动我国电子信息产业发展，应加强光电子产业人才的培养，如此就需要从高等教育入手，对专业课程和教学进行创新改革，构建完善的光电信息科学与工程专业课程。[1]

一、光电系统与设计课程概述

1.光电系统与设计课程和光电信息科学与工程专业其他核心课程之间的联系分析

在高等教育中，光电系统与设计课程在光电信息科学与工程、电子信息工程、机械电子等专业均有设置，是一门十分重要的专业基础课程。课程教学的目的是让学生掌握基本的军民用途光学系统设计、光电系统作用距离工程计算方法，具备设计简单红外凝视成像系统、LED应用系统、红外传感器系统的能力。[2]

结合现阶段我国高等教育中观点信息科学与工程专业的发展趋势以及市场人才需求来看，现阶段很多高校所设置的核心课程体系都包括光电子技术、半导体光电子学、激光应用技术、电磁场与电磁波、光电系统与设计等五门课程。其中光电系统与设计课程的主要内容为光传播理论、光电互换原理、光电器件和光源等，兼具理论性和实践性。它是光电子技术、激光应用技术以及半导体光电子学等课程的进一步延伸。[3]

2.现阶段光电系统与设计课程建设中存在的问题分析

就目前来看，我国尚不具备独立编写的《光电系统与设计》课程教材，很多高校在教学实践中只能自主探索。如重庆理工大学光电信息科学与工程专业就是结合市场就业需求，综合光电子学、光电子器件等相关课程内容制定了光电系统与设计课程的教学大纲。之后在此基础上组织校内外专家、学者，充分听取学生和教师的意见，对教学内容进行了修订。但即使如此，在实际教学的过程中仍旧暴露出了一些问题，具体表现在三个方面：

其一，光电系统与设计课程相较于光电信息科学与工程专业其他核心课程，如《集成光电子学导论》《光电子器件及系统》等，教学内容很少，相应的安排的课时也稍显不足。[4]

其二，光电系统与设计课程教学内容中关于光电结合的项目偏少，光学和电学的交叉性不强。教学内容和课程体系不匹配，无法使学生系统性的掌握光电系统设计的理论方法与处理解决实际问题的思路。

其三，光电系统与设计课程的教学内容比较松散，缺乏系统集成，而且过于抽象，大部分都是概括性的理论，实践课程所占的比重较小，不足以支撑实验教学的开展，学习难度很高，且不利于学生工程实践能力的培养。

二、光电系统与设计课程建设改革措施研究

1.对教学内容和教学方法进行调整

针对现阶段高等教育光电系统与设计课程教学大纲和教学实践中存在的问题，改革活动应该从以下几个方面入手：

首先，根据大纲要求对教学内容进行精练和补充，现如今，很多高校中光电系统和设计课程的教学内容都是从同专业相关课程中截取或挪移的，不仅内容空泛，而且设置的课时也相对较少。对此，各高校应遵循应用型人才培养的理念，对市场人才需求进行详细的调查，贯彻“清概念、懂原理、晓结构、知运用、会设计、能创新”等原则，参考其他院校的教学经验，对教学内容进行整合的调整，剔除不相关的内容，在此基础上进行适当的拓展，根据自身实际情况对教学大纲及计划进行调整，构建符合学校特色的课程体系。在具体实施的过程中，需要注意的要点有三：其一，光电信息科学与工程专业的学生学习光电系统与设计课程的目的是掌握前期所学的各方面知识的实践应用能力，包括光学、电学、材料等，因此在课程内容设置方面，应尽可能地缩减一些原理性、理论性的内容，将课程重点放在实践部分。同时，对一些存在重叠的教学内容进行删减，避免重复学习造成的时间资源浪费。其二，对光电系统集中计算和工程计算等相关内容的教学进行强化。光电系统与设计课程的实践性较强，往往和实际工程问题紧密相关，因此应以提高学生工程应用能力和解决实际问题能力为导向，贯彻光电系统集中设计思想，传授工程计算的具体方法，提高学生光电系统设计、分析以及测试等方面能力。其三，增加更多新型光电系统的内容。随着光学、电学以及相关器件的持续发展，当前光电系统发展逐渐呈现出功能集成化和体积小型化的趋势。而现有的课程教材由于更新不力，很少会涉及这些新的技术内容。在这样的情况下，学生所学习到的内容将无法支撑其找到合适的工作岗位。因此各高校必须重视教材和科技前沿以及实际应用之间存在的滞后问题，更多的引入新的技术和应用，使学生们接触到更多的新文献和科技产品，了解当前科技发展动态。[5]

其次，强化光电系統与设计课程的交叉性特色。当前高校光电系统与设计课程内容中有关电学和光学结合的项目很少，对此，光电信息科学与工程专业应根据教学大纲对光电系统与设计课程的内容进行调整修正，适当的压缩光学教学内容，将更多的电学知识融入系统设计中。[6]

再次，针对光电系统与设计课程内容过于抽象化和松散的问题，一方面要对现有以及补充的教学内容进行系统性集成，另一方面，则要充分利用网络资源，搜集与光电系统设计相关的视频、图片、文献类资料，在教学中和教材内容进行有机结合，为学生带来更加丰富的感官体验，提高教学效率。

2.制定完善的课程建设和改革计划

在光电系统与设计课程改革方向确定之后，为了保障改革活动的顺利实施，最终达成目标，最好制定一套完善的改革計划，根据光电信息科学与工程专业人才培养方案和市场就业需求，以应用技能型与创新型人才培养为思路，结合教学大纲中讲授内容和课时安排，对教学内容进行严谨细致的筛选，确保能够有助于学生实践能力的提升。尤其需要注意的是，要在课程教学内容中添加更多的实验性内容，包括系统综合设计性实验、系统工程计算实验、虚拟实验等。此外，还应要求学生到学院建设的省部级以上重点实验室中对光电系统实验仪器进行参观、了解。为了保障这项活动的有效落实，可以将其纳入学生成绩考核体系中。通过上述一系列实践性教学，可以践行光电系统与设计课程的本质，理论与实践相结合、学习内容和工程实际相结合，促进学生实验技能的提升，激发其创新意识和工程意识，培养其发现、分析、解决工程实际问题的能力，实现专业学习积极性和主动性的提高。

结语

综上所述，光电系统与设计是高等教育光电信息科学与工程专业的一门核心课程，为了适应我国新时期对光电人才的高度需求，我国高等院校应以就业市场需求为导向，积极推动光电系统与设计课程的建设改革，解决传统课程存在的实践性内容过少、集成度不高以及交叉性不强的问题，促进课程教学质量的提升，为社会输送更多技能应用型和创新型光电人才。

参考文献

[1]李树发，陈春雷.“光电系统设计”课程教学的改革与探索[J].科技资讯，2017，15（13）：154-155+157.

[2]钟年丙，宋涛，汤斌，石胜辉，肖汉光，罗彬彬，王颖，丁朝远.光电系统与设计课程建设改革措施[J].教育现代化，2017，4（31）：53-54.

[3]张慧颖.光电技术课程教学改革研究与探讨[J].吉林化工学院学报，2018，35（04）：29-32.

[4]肖帜，吴开华，陈庆光，祝磊.研讨式与案例式相结合的教学模式在“光电系统设计”课程中的探索[J].教育教学论坛，2019（25）：215-216.

[5]曹丹华，吴裕斌，武树斌，王英，李经平.基于CDIO理念的光电系统课程设计实践教学改革[J].实验室研究与探索，2012，31（04）：237-239.

[6]江文杰，谢文科，施建华，马浩统.光电类课程综合设计的教学研究与实践[J].高等教育研究学报，2014，37（02）：105-109.