光學(xué)工程學(xué)科教學(xué)科研一體化實(shí)踐與探索

梁蘭菊，韋德泉，閆昕，王猛，李愛云

(棗莊學(xué)院 光電工程學(xué)院，山東 棗莊 277160)

0 引言

教學(xué)、科研和服務(wù)社會是高等學(xué)校的三大使命.教師通過教學(xué)把知識傳遞給學(xué)生，使學(xué)生全面發(fā)展，成為一個對社會有用的人.科學(xué)研究將教與學(xué)聯(lián)系在一起，教是傳授知識，學(xué)是探索知識，即教師和學(xué)生是教與學(xué)的關(guān)系也是一個研究者的角色.高等學(xué)校還肩負(fù)著為社會提供人才的使命.三者的關(guān)系中，眾多學(xué)者爭論的焦點(diǎn)都集中在教學(xué)與科研之間的關(guān)系，有些人認(rèn)為教學(xué)重要，有些人認(rèn)為科研重要，主要體現(xiàn)在，作為教師現(xiàn)在的壓力較大，為了早日評上職稱，把自己的工作重心都放在做科研上了，每天大部分實(shí)踐都用來寫文章，申請項(xiàng)目，耗費(fèi)了大量的精力，教學(xué)方面花的時間就少了，上課效果也出不來，出現(xiàn)了現(xiàn)在的青年教師科研能力，教學(xué)水平提高相對較慢.一部分教師課上好了，沒有職稱評審壓力，就疏忽了科學(xué)研究，以一本書為本，一直講下去，課上的很精彩，但是知識更新慢，學(xué)生接受新知識相對較少，學(xué)生覺得學(xué)習(xí)的知識沒有用途[1～3].上面教學(xué)與科研的認(rèn)識在不同高校之間還有所不同，雙一流高?；臼茄芯啃痛髮W(xué)，以科學(xué)研究為主，教授博導(dǎo)把主要的精力都放在指導(dǎo)培養(yǎng)研究生了，教學(xué)上時間就用的少了，而一般高等學(xué)校以教學(xué)為主，教師重教學(xué)，科研能力相對較弱，也就是教學(xué)型的大學(xué)[4～6].教學(xué)科研是分離的還是要融合在一起，筆者根據(jù)本校光學(xué)工程學(xué)科為例，提出了教學(xué)科研一體化方案，并例舉了教學(xué)科研一體化的實(shí)踐與探索.

1 教學(xué)科研一體化的本質(zhì)

1.1 教學(xué)離不開科研，科研離不開教學(xué)

教學(xué)科研一體化教學(xué)的本質(zhì)是相互促進(jìn)相互融合，而不是相互對立相互分離.應(yīng)該是教學(xué)離不開科研，科研離不開教學(xué)，應(yīng)該是兩個離不開，而不是兩者相互獨(dú)立相互對立.

教學(xué)為科研打基礎(chǔ).教師在進(jìn)行光學(xué)工程學(xué)科教學(xué)中，教師主要講述光學(xué)工程方向的基礎(chǔ)課程，如光電子技術(shù)、電磁場理論等，這些課程的教材基本選擇國家“十三·五”、高等教育等出版社出版的規(guī)范化教材，教材的編寫者一般是國內(nèi)這個領(lǐng)域知名的專家學(xué)者，教師上課選擇教材，一般都會選擇這些經(jīng)典教材，同時任課教師還要拓展知識，參考其他學(xué)者的教材來豐富教學(xué)內(nèi)容.教師以規(guī)定教材和參考教材進(jìn)行教學(xué)的過程就是對基礎(chǔ)知識進(jìn)一步深化細(xì)化的過程，學(xué)生在教學(xué)過程中逐步掌握了光學(xué)工程學(xué)科的發(fā)展歷史、應(yīng)用前景，這些都為以后做好科研打下一個很好的理論基礎(chǔ).

科研能夠促進(jìn)教學(xué).剛才講到的經(jīng)典教材，存在著知識更新慢，知識比較陳舊的缺點(diǎn).而教師為了備課簡單而一直選用這套教材，這樣教師學(xué)生需要使用這套教材較長的時間，而教材的出版時間與當(dāng)今科技發(fā)展在時間上就出現(xiàn)了斷層，怎么彌補(bǔ)這個斷層？選擇最新的課本，是一個辦法，但是教材的出版需要一個周期，就算最新的課本也與最新科技有差距，況且翻開最新的教材，雖然在經(jīng)典教材的基礎(chǔ)上有進(jìn)步，但還是不全反映最新科技，而新科技的發(fā)展是基于原有科技的基礎(chǔ)上進(jìn)行發(fā)展的，這樣最新發(fā)展的科技反映在教材上存在的不足就需要授課教師來彌補(bǔ)，教師可以通過了解最新科技和將自己在這個方向的最新科研成果應(yīng)用到課堂教學(xué)中去，即在授課的過程中在原有經(jīng)典知識的基礎(chǔ)將最新的科技發(fā)展傳授給學(xué)生，這樣給學(xué)生的授課始終就是最新知識了.而將新知識和自己最新科研成果融入課堂教學(xué)，就是將科研融入教學(xué)的過程，科研將教與學(xué)聯(lián)系在了一起.

1.2 有助于提升教師的未來發(fā)展?jié)摿?/h3>

教學(xué)科研一體化能有助于提升教師的教學(xué)科研能力，在教學(xué)科研兩個離不開中已經(jīng)闡述了一些觀點(diǎn)，那就是通過教學(xué)為教師搞科研打下了堅(jiān)實(shí)的理論基礎(chǔ)，通過拓展課本知識內(nèi)容以跟上最新的科研發(fā)展步伐，教師需要去查閱最新的光學(xué)工程方向的科研文獻(xiàn)，并且找到與本學(xué)科發(fā)展相對應(yīng)科研最新成果，將這些融合到課堂教學(xué)中去，從而達(dá)到了科研促進(jìn)教學(xué)的目的.在這樣一個過程中，教學(xué)要下大功夫，一是要吃透課本，吃透教案、吃透教學(xué)方法、吃透學(xué)生；二是要去查閱最新的學(xué)科研究方向和最新研究成果，并且歸納總結(jié)形成通俗的語言，與課堂知識和教學(xué)有效融合在一起；三是在備課的過程中實(shí)際上就是對知識的一個高度概括，類似于科研中的綜述，做一個科研課題首先要有一個科研綜述.上面的三個過程實(shí)際上就是教學(xué)科研一體化的過程，通過這個過程將大大的提升教師的教學(xué)科研能力，在不斷的教學(xué)過程中，只要一直堅(jiān)持下去，持之以恒，教學(xué)科研一體化就能有效提升教師的未來發(fā)展?jié)摿?常常有這樣的例子，一個博士生來校工作，由于教學(xué)任務(wù)比較重，慢慢的就荒廢了科研，前三年還能吃吃老本發(fā)些文章，五年十年以后就變成一個純粹的教書匠，在科研方面完全滯后了，形成了教學(xué)科研兩脫節(jié)，從本質(zhì)上講，是教師沒有將教學(xué)科研一體化這種思想貫徹到課堂教學(xué)中去，從而導(dǎo)致了上述的結(jié)果，教師發(fā)展就缺乏了發(fā)展?jié)摿Γ@是教師本人和學(xué)科發(fā)展都不愿看到的情形.怎么樣打破這一怪圈呢？那就要求教師在思想上高度重視起來，主動將教學(xué)科研融為一體，在教學(xué)中打好基礎(chǔ)，時刻更新知識將最新科研成果方法融入教學(xué)，不斷努力，不斷學(xué)習(xí)，教師才能有未來發(fā)展?jié)摿Γ駝t兩個跟不上，將會使教師失去發(fā)展?jié)摿?

1.3 有助于提升學(xué)生的創(chuàng)新能力

隨著網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展，各種形式的網(wǎng)上授課方式?jīng)_擊著我們的課堂教學(xué)，學(xué)生可以從網(wǎng)上去學(xué)習(xí)我們講的這門課程，有慕課等多種形式的課件，網(wǎng)上課件都可以找到，許多資源都對外免費(fèi)開放，現(xiàn)在的學(xué)生從小學(xué)開始就已經(jīng)接觸到了互聯(lián)網(wǎng)，接觸到了手機(jī)，他們接觸信息的能力有時候已經(jīng)超越了我們的授課教師，在這樣一個背景下，給我們教師授課提出了高要求，你講的不精彩，學(xué)生更愿意去網(wǎng)上尋找答案，這實(shí)際上是一個挑戰(zhàn)，給老師的挑戰(zhàn)，但是互聯(lián)網(wǎng)也有它的缺點(diǎn)，就是現(xiàn)在的互聯(lián)網(wǎng)還缺乏互動環(huán)節(jié)，你可以從慕課上聽這一堂課，但是你無法與授課教師交流，慕課教師就解決知識難題會做的很好，但是如何將授課內(nèi)容與學(xué)科發(fā)展及與本地經(jīng)濟(jì)發(fā)展結(jié)合不能夠作出解答.因此這就給了我們授課教師機(jī)會，我們可以緊緊抓住這個突破點(diǎn)做好自己的教學(xué)工作，講課本知識延伸，讓科研作為知識延伸的重要手段，將學(xué)生拉回課堂，喜歡上課，喜歡與你探討，使學(xué)生感興趣，這樣就會大大的提高學(xué)生的創(chuàng)新能力.創(chuàng)新能力是我們的國家戰(zhàn)略，培養(yǎng)具有創(chuàng)新能力的學(xué)生也是我們課堂教學(xué)要達(dá)成的目標(biāo).教師教學(xué)科研一體化的這個過程就是一種創(chuàng)新過程，延伸經(jīng)典知識，搜集最新的科研文獻(xiàn)加以整理，形成一套講課思路，這就是一個教學(xué)科研的過程，教師在課堂上講解，實(shí)際上就是將這種思路傳達(dá)給了我們的學(xué)生，學(xué)生在潛移默化的過程中自然而然的學(xué)會了這種方法，學(xué)生在以后的工作學(xué)習(xí)中就會把這種思維傳達(dá)下去，這就是提升學(xué)生創(chuàng)新能力的本質(zhì).

2 光學(xué)工程學(xué)科教學(xué)科研一體化的舉措和成效

2.1 打造了一支教學(xué)科研教師隊(duì)伍

圍繞教學(xué)科研一體化的目標(biāo)，光學(xué)工程學(xué)科近年來通過人才引進(jìn)打造了一支高層次人才隊(duì)伍，近幾年，光學(xué)工程學(xué)科加大人才引進(jìn)力度，先后引進(jìn)雙聘院士1人，長江學(xué)者1人，國家高層次人才專家3人，泰山領(lǐng)軍人才1人，優(yōu)秀的中青年博士20余人，獲批各類項(xiàng)目20余項(xiàng)，經(jīng)費(fèi)達(dá)到2000萬元，光學(xué)工程學(xué)科具有了一支戰(zhàn)斗力的教學(xué)科研一體化師資隊(duì)伍.

2.2 建設(shè)了高水平科研團(tuán)隊(duì)服務(wù)教學(xué)

其中激光與光電子技術(shù)創(chuàng)新團(tuán)隊(duì)由中國科學(xué)院院士領(lǐng)銜,團(tuán)隊(duì)依托山東省院士專家工作站建設(shè),團(tuán)隊(duì)聚焦國家2018年“戰(zhàn)略性先進(jìn)電子材料”重大專項(xiàng)項(xiàng)目指南中的激光清洗領(lǐng)域以及山東省新舊動能轉(zhuǎn)換“十強(qiáng)產(chǎn)業(yè)”之智慧海洋產(chǎn)業(yè)中海洋信息領(lǐng)域,著力圍繞激光清洗和空-海激光通信兩個方向開展工作,改變傳統(tǒng)清除物體表面污物、銹斑的機(jī)械與化學(xué)清洗方法,發(fā)展非接觸、綠色環(huán)保的激光清洗技術(shù);摒棄傳統(tǒng)超長波空海通信方式,發(fā)展先進(jìn)的水下激光通信。這方面的研究有利于貫徹落實(shí)國家環(huán)境保護(hù)和海洋資源戰(zhàn)略,并將開拓我省高端裝備產(chǎn)業(yè)和智慧海洋產(chǎn)業(yè)應(yīng)用新領(lǐng)域。

低維光電材料創(chuàng)新團(tuán)隊(duì)由國家高層次人才領(lǐng)銜,團(tuán)隊(duì)依托山東省低維量子傳感器件工程技術(shù)研究中心建設(shè),圍繞低維量子材料開展工作,通過研究其光電響應(yīng)與量子效應(yīng),探索功能量子材料在光電信息,超敏傳感,綠色能源等領(lǐng)域的應(yīng)用,為開發(fā)新型功能異質(zhì)結(jié),超敏光電探測元件,量子氣敏傳感器等新一代微電子器件提供理論、技術(shù)和人才支撐。

太赫茲技術(shù)及應(yīng)用創(chuàng)新團(tuán)隊(duì)依托山東省光學(xué)工程重點(diǎn)學(xué)科、山東省光電信息處理與顯示重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室、棗莊市重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室太赫茲科學(xué)技術(shù)建設(shè),圍繞太赫茲新型編碼超構(gòu)材料、太赫茲生物醫(yī)學(xué)檢測和太赫茲通信三個方向,研究開發(fā)適用于太赫茲波段的新材料、新器件、新工藝、新方法,解決產(chǎn)業(yè)化關(guān)鍵技術(shù),拓展其應(yīng)用領(lǐng)域。該團(tuán)隊(duì)2017年被評為“山東省黃大年式團(tuán)隊(duì)”。

2.3 加強(qiáng)課程改革，增加科研基礎(chǔ)課程

在課程中適當(dāng)增加科研基礎(chǔ)課有助于提升師生科研一體化，為此光學(xué)工程學(xué)科進(jìn)行了教學(xué)大綱的修訂，增加了MATLAB仿真實(shí)訓(xùn)、CST設(shè)計(jì)、Python程序設(shè)計(jì)、文獻(xiàn)檢索、專業(yè)英語等課程的學(xué)習(xí).這些專業(yè)基礎(chǔ)課為學(xué)生進(jìn)行科研打下了一個堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)，為學(xué)生解決課本知識提供了一種新的方法，這種方法就是可以用計(jì)算機(jī)仿真軟件去計(jì)算平時用筆去做的工作，既鍛煉了學(xué)生的編程能力，也為用科研手段解決課本問題打通了一條通道.教師在授課時也會布置一些教學(xué)相關(guān)的課外科研小課題讓學(xué)生去完成，如電磁場理論課程中二次項(xiàng)展開對電偶極子近遠(yuǎn)場輻射的影響，課本中只展開到第二項(xiàng)，后面幾項(xiàng)都忽略不記了，教師在上課時就布置了課后任務(wù)，讓學(xué)生推導(dǎo)后三項(xiàng)、四項(xiàng)等對電偶極子輻射的影響，并應(yīng)用所學(xué)習(xí)的MATLAB對其仿真.課后在老師的指導(dǎo)下，學(xué)生積極完成，結(jié)合學(xué)習(xí)的文獻(xiàn)檢索、專業(yè)外語等課程將研究成果發(fā)表了學(xué)術(shù)論文，實(shí)現(xiàn)了課堂教學(xué)的延展，鍛煉了學(xué)生的科研能力.如在光電子學(xué)課程教學(xué)中，講到光纖這一節(jié)課，如何描述光纖的損耗，在導(dǎo)師的指導(dǎo)下，學(xué)生應(yīng)用MATLAB編程解決了光纖傳輸距離與損耗的關(guān)系等問題，結(jié)合學(xué)習(xí)的文獻(xiàn)檢索、專業(yè)外語等課程將成果發(fā)表了核心期刊論文.通過類似的教學(xué)實(shí)踐，拓展了課堂教學(xué)，將科研融入了課堂教學(xué)，提高了學(xué)生的科研創(chuàng)新能力.光學(xué)工程學(xué)科課程改革取得了初步成效.

2.4 加強(qiáng)新教師科研服務(wù)教學(xué)的培訓(xùn)力度，將教師科研有效融入教學(xué)

為了有效提高師生的教學(xué)科研一體化進(jìn)程，光學(xué)工程學(xué)科多次組織師生進(jìn)行數(shù)值計(jì)算仿真軟件的培訓(xùn)，分別于2016年邀請COMSOM軟件工程師來校對光學(xué)工程學(xué)科教師進(jìn)行COMSOL多模物理場計(jì)算軟件培訓(xùn)，2017年對光學(xué)工程學(xué)科全體教師和30名光學(xué)工程學(xué)科學(xué)生進(jìn)行CST電磁仿真軟件全覆蓋培訓(xùn)，2018年又對80名學(xué)生進(jìn)行了CST電磁仿真軟件培訓(xùn).通過數(shù)值計(jì)算軟件的培訓(xùn)增強(qiáng)了教師學(xué)生做科研的能力.在2017、2018、2019三年的畢業(yè)論文中，應(yīng)用CST等軟件進(jìn)行數(shù)值仿真做畢業(yè)論文的學(xué)生逐年調(diào)高，分別達(dá)到10%、20%和30%.豐富了學(xué)生畢業(yè)論文選題思路.學(xué)生仿真成果經(jīng)過老師指導(dǎo)發(fā)表相關(guān)論文30余篇，其中一名學(xué)生畢業(yè)論文獲得省級優(yōu)秀畢業(yè)論文.

2.5 加大學(xué)生參與教師科研項(xiàng)目力度

為了有效促進(jìn)教學(xué)科研一體化進(jìn)程，除了在課堂上教師將科研融入教學(xué)外，課后教師要引導(dǎo)學(xué)生參與教師的科研項(xiàng)目.本科生參與教師科研項(xiàng)目在雙一流高校已經(jīng)是很普遍的現(xiàn)象，但是地方本科院校，主要是以教學(xué)為主，本科生從事科研相對較少，怎么延申課堂教學(xué)，光學(xué)工程學(xué)科借鑒雙一流高校的做法，引導(dǎo)學(xué)生參與教師的科研項(xiàng)目.為此，光學(xué)工程學(xué)科充分發(fā)揮人才資源、科研平臺、科研經(jīng)費(fèi)優(yōu)勢資源，光學(xué)工程學(xué)科主動加大學(xué)生參與教師科研項(xiàng)目的力度，為本科生參與科學(xué)研究提供了保障.在導(dǎo)師的指導(dǎo)下，近幾年共有100余名學(xué)生參與導(dǎo)師科研項(xiàng)目，學(xué)生發(fā)表了多篇高層次科研論文.并相繼由多名學(xué)生考入雙一流高校繼續(xù)深造研究生學(xué)位.

2.6 加強(qiáng)師生教學(xué)科研的互動交流

課堂教學(xué)的時間總是比較短暫，課堂上要完成教學(xué)大綱的教學(xué)任務(wù)，還要將科研融入教學(xué)，基本上時間是不夠用的，只能通過課堂上布置一些課后作業(yè)讓學(xué)生完成，同時增加教師學(xué)生的互動交流.光學(xué)工程學(xué)科針對以上問題設(shè)立了學(xué)生互動交流時間，單雙周的課，沒有課的那周定為教師學(xué)生交流時間，電磁場理論這門課程在2018年堅(jiān)持這個方案，取得了不錯的效果.同時建立了班級微信群，教師不定期將最新課程科研研究成果發(fā)到微信群，而且在微信群里面與學(xué)生加強(qiáng)交流.

2.7 加強(qiáng)評教機(jī)制對科研服務(wù)于教學(xué)的考核

為了鼓勵任課教師積極將科研融入教學(xué)，光學(xué)工程學(xué)科加強(qiáng)評教機(jī)制，對科研服務(wù)教學(xué)取得明顯成效的教師，在年終考核優(yōu)先評優(yōu)中，根據(jù)取得成果增加個人年終考核分?jǐn)?shù).

3 構(gòu)建“四個一”建設(shè)方案助力教學(xué)科研一體化建設(shè)

光學(xué)工程學(xué)科完善教學(xué)科研一體化建設(shè)，針對學(xué)生大學(xué)四年學(xué)習(xí)特點(diǎn)提出“四個一”建設(shè)方案(1)至少參加一個科研組織，這個科研組織包括學(xué)生科技協(xié)會、學(xué)生科技社團(tuán)、教師科研團(tuán)隊(duì)、學(xué)院科研團(tuán)隊(duì)、學(xué)?？蒲袌F(tuán)隊(duì)、科研平臺等，通過學(xué)生參與科技組織，讓學(xué)生接受科研啟蒙，并進(jìn)行科研基礎(chǔ)培訓(xùn)；(2)至少參加一次科技競賽，大學(xué)四年有很多比賽，要求學(xué)生積極參與至少一次科技競賽，讓學(xué)生實(shí)際進(jìn)行科研制作等，增加學(xué)生科技實(shí)踐能力；(3)至少參與一項(xiàng)科研項(xiàng)目，科研項(xiàng)目包括學(xué)生SRT項(xiàng)目、國家創(chuàng)新科技項(xiàng)目、大學(xué)生互聯(lián)網(wǎng)+項(xiàng)目、教師科研項(xiàng)目等，通過參與科研項(xiàng)目，使學(xué)生接受科研規(guī)范化訓(xùn)練，熟悉科研流程，科研的嚴(yán)謹(jǐn)性等；(4)至少產(chǎn)出一項(xiàng)科研成果，科研成果包括一篇科研調(diào)研報告、一個科技制作作品、一篇科研論文、一項(xiàng)國家專利等，形式多樣，要求學(xué)生結(jié)合專業(yè)知識獨(dú)立完成，完成這項(xiàng)工作也為學(xué)生畢業(yè)論文打下堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ).通過“四個一”教學(xué)科研一體化建設(shè)，光學(xué)工程學(xué)科教師教學(xué)積極性提高了，學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性進(jìn)行也提高了，師生互動也增多了，教學(xué)用科研延伸了，建設(shè)取得了初步成效.

4 總結(jié)

文章基于教學(xué)與科研的辯證關(guān)系，由教學(xué)科研一體化的本質(zhì)提出了教學(xué)科研互相促進(jìn)，不可分離，進(jìn)而以本校光學(xué)工程學(xué)科為例，從人才隊(duì)伍、課程改革、師生培訓(xùn)、參與科研項(xiàng)目、互動交流、教學(xué)考核等六個方面闡述了教學(xué)科研一體化建設(shè)舉措和取得的成效，構(gòu)建了“四個一”教學(xué)科研一體化建設(shè)方案，措施有效，研究結(jié)論為教學(xué)科研一體化建設(shè)提供參考.