在計(jì)算光學(xué)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(lái)，很多大學(xué)設(shè)立思政教育項(xiàng)目，在培育拔尖人才教學(xué)過(guò)程中，探索如何能夠充分發(fā)揮教師的引導(dǎo)作用，期望培育出德才兼?zhèn)涞膶I(yè)人才。這一培育目標(biāo)已經(jīng)成為教學(xué)一線教師在開(kāi)展思政教學(xué)時(shí)的主要任務(wù)。文章以計(jì)算光學(xué)為例，探索思政教學(xué)的實(shí)踐意義。修訂教學(xué)大綱、教學(xué)設(shè)計(jì)和梳理課程內(nèi)容中包含的思政元素，進(jìn)行教學(xué)改革，促進(jìn)思政教育和專業(yè)教育的協(xié)同發(fā)展。

關(guān)鍵詞：思政教學(xué);計(jì)算光學(xué);教學(xué)改革

中圖分類號(hào)：G641? ? ? ?文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A? ? ? ? ? 文章編號(hào)：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(lái)，思政教學(xué)在本科課程和研究生課程教學(xué)中日益受到教師的關(guān)注。2020年教育部發(fā)布的《高等學(xué)校課程思政建設(shè)指導(dǎo)綱要》，明確指出思政教育的總體目標(biāo)和重點(diǎn)內(nèi)容，該政策推動(dòng)了高校專業(yè)課程的思政教育建設(shè)[1-5]。特別地，工科專業(yè)課程[6-9]需要將馬克思主義等哲學(xué)觀點(diǎn)與專業(yè)教學(xué)、科學(xué)精神培養(yǎng)結(jié)合起來(lái)，在培養(yǎng)學(xué)生專業(yè)技能同時(shí)切實(shí)提高學(xué)術(shù)思政意識(shí)。在實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)中，完成工科研究生專業(yè)課程的思政教育需要做好大綱設(shè)計(jì)、教學(xué)方法設(shè)計(jì)，解決專業(yè)課程和思政教育的自然融合問(wèn)題。

計(jì)算光學(xué)研究生課程銜接光學(xué)與信息科學(xué)的專業(yè)核心課程。當(dāng)前隨著人工智能技術(shù)的廣泛應(yīng)用，諸如計(jì)算光學(xué)、計(jì)算測(cè)量學(xué)、計(jì)算視覺(jué)等形如“計(jì)算+”的概念不斷涌現(xiàn)，即計(jì)算技術(shù)不斷應(yīng)用于不同研究領(lǐng)域。而我國(guó)研究生在中學(xué)階段受到很好的數(shù)學(xué)素養(yǎng)訓(xùn)練，在本科和研究生階段，只要加以適當(dāng)引導(dǎo)，相信其必將在相關(guān)學(xué)科領(lǐng)域作出有特色的突出貢獻(xiàn)。在計(jì)算光學(xué)研究生課程的課堂教學(xué)中，結(jié)合思政教育，鼓勵(lì)學(xué)生通過(guò)計(jì)算技術(shù)在自己的科研中做出有特色的原創(chuàng)性研究工作，作出重要學(xué)術(shù)貢獻(xiàn)和有代表性的研究成果。

哈爾濱工業(yè)大學(xué)儀器科學(xué)與工程學(xué)院，在研究生計(jì)算光學(xué)課程教學(xué)中，通過(guò)多學(xué)科融合的專業(yè)課教學(xué)方式，培養(yǎng)研究生愛(ài)國(guó)主義情懷。作者在該課程實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)，針對(duì)課程內(nèi)容考慮融入思政教育元素，本文將分享作者在教學(xué)實(shí)踐中的體會(huì)和經(jīng)驗(yàn)。

一、思政教育和專業(yè)課程的聯(lián)系

當(dāng)前思政教育形式?jīng)]有固定方式?？偟膩?lái)說(shuō)，研究生專業(yè)課程的思政教育是幫助學(xué)生在專業(yè)課程學(xué)習(xí)的同時(shí)，樹(shù)立正確三觀，使精神狀態(tài)充滿正能量，規(guī)范言行，學(xué)生能在生活中傳遞正確的思政理念。當(dāng)代研究生更加注重自我與個(gè)性，如何加強(qiáng)研究生的社會(huì)責(zé)任感，啟發(fā)研究生將個(gè)人發(fā)展與社會(huì)發(fā)展結(jié)合起來(lái)是目前思政教育的一個(gè)重點(diǎn)問(wèn)題。研究生教育不單是激發(fā)專業(yè)學(xué)習(xí)興趣，更重要的是培養(yǎng)學(xué)生對(duì)國(guó)家和社會(huì)發(fā)展的責(zé)任感與科研意識(shí)，同時(shí)需要考慮專業(yè)課程對(duì)研究生課題研究工作的支持。開(kāi)展研究生專業(yè)課程與思政元素結(jié)合起來(lái)的教育方法更具“滲透性”和形式多樣特點(diǎn)，教研相輔，同時(shí)使得課程內(nèi)容更加多元化、更容易讓研究生接受。

計(jì)算光學(xué)課程是一門(mén)偏向于人工智能、算法類的研究生專業(yè)核心課程，課程內(nèi)容與光學(xué)、計(jì)算技術(shù)密切相關(guān)。而計(jì)算機(jī)是當(dāng)前研究生觸手可及的工具，利用它可以獲取多種網(wǎng)絡(luò)信息、進(jìn)行信息處理等活動(dòng)。結(jié)合思政教學(xué)方法，可以加強(qiáng)研究生對(duì)不良信息的過(guò)濾和抵制能力，加強(qiáng)愛(ài)國(guó)情懷、報(bào)效祖國(guó)的意識(shí)形態(tài)，使儀器科學(xué)與技術(shù)領(lǐng)域等青年拔尖人才擁有職業(yè)道德操守和傳統(tǒng)文化教育。因此，考慮在計(jì)算光學(xué)課程教學(xué)大綱和研究生思想政治素質(zhì)情況的基礎(chǔ)上，以立德育人為本，充分研究課程內(nèi)容中的思政元素，找到結(jié)合點(diǎn)，將思政教育全面深入地嵌入教學(xué)和人才培養(yǎng)的各環(huán)節(jié)，各部分的具體關(guān)聯(lián)如圖1所示。

在傳授專業(yè)知識(shí)過(guò)程中教師注意強(qiáng)調(diào)價(jià)值引領(lǐng)，建立起專業(yè)知識(shí)、工程應(yīng)用、前沿研究之間的橋梁關(guān)系，對(duì)計(jì)算光學(xué)課程所蘊(yùn)含的思政要素和德育功能進(jìn)行提煉，從教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)設(shè)計(jì)、教學(xué)大綱等方面進(jìn)行重新梳理，明確授課與考核方式，并開(kāi)展相應(yīng)研究工作。教師在備課環(huán)節(jié)，可以側(cè)重一些專業(yè)內(nèi)容背后的人物和故事，積累有關(guān)勵(lì)志精神、科學(xué)精神、愛(ài)國(guó)情懷等思政資料，在課程教學(xué)環(huán)節(jié)適當(dāng)插入，可以讓研究生從不同角度思考專業(yè)內(nèi)涵、研究方法等問(wèn)題，培養(yǎng)專業(yè)和思政方面的全面思維能力，通過(guò)模仿著名學(xué)者科研經(jīng)歷加強(qiáng)創(chuàng)新意識(shí)。

這里結(jié)合實(shí)例，說(shuō)明專業(yè)知識(shí)、科研工作、思政教育之間彼此促進(jìn)的關(guān)系。結(jié)構(gòu)光照明技術(shù)是計(jì)算光學(xué)課程中一個(gè)非常有代表性的課程內(nèi)容，它的理論基礎(chǔ)是傅里葉變換性質(zhì)，即相移導(dǎo)致頻移。然而這個(gè)性質(zhì)在一百多年前就為科研人員熟知。近幾十年這個(gè)理論在我們的教材中更是頻繁出現(xiàn)，是光學(xué)相關(guān)專業(yè)本科生和研究生的學(xué)習(xí)重點(diǎn)內(nèi)容。在2000年由GUSTAFSSON教授最早將這個(gè)理論用于計(jì)算光學(xué)顯微成像系統(tǒng)[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(xué)進(jìn)展。從這個(gè)故事中，我們能發(fā)現(xiàn)，科研靈感不一定是從最新成果啟發(fā)而得，而是對(duì)經(jīng)典理論的深入思考，以交叉學(xué)科方式跨領(lǐng)域組合而形成的技術(shù)突破。這也是近年來(lái)很多高校開(kāi)始重視基礎(chǔ)研究和學(xué)科的主要原因。研究生在學(xué)習(xí)專業(yè)知識(shí)時(shí)需要做深層次思考，具有敏銳意識(shí)，時(shí)刻思考著學(xué)習(xí)的專業(yè)知識(shí)和自己當(dāng)前面臨的科研工作之間的關(guān)聯(lián)。

記憶和思考只是淺層次的認(rèn)證，它們不能在我們的頭腦和心靈中有效長(zhǎng)期駐扎，并產(chǎn)生有積極意義的原創(chuàng)性輸出。對(duì)于思政和專業(yè)知識(shí)的融合也不是簡(jiǎn)單的思考或發(fā)現(xiàn)就能把它們很好結(jié)合起來(lái)。要結(jié)合個(gè)人印象深刻的經(jīng)歷來(lái)反思專業(yè)知識(shí)和思政教育的作用，并指導(dǎo)個(gè)人的行為習(xí)慣，以思政教育元素為無(wú)形主線將專業(yè)知識(shí)和學(xué)術(shù)研究串聯(lián)起來(lái)。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(chǔ)上持續(xù)改進(jìn)并把事情做得更好，正如REFO等人后來(lái)發(fā)展的非線性結(jié)構(gòu)光照明技術(shù)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(yīng)用GUSTAFSSON教授經(jīng)歷了十余年持續(xù)不斷地研究，雖然只是從線性到非線性簡(jiǎn)單地推廣，但是這個(gè)非線性技術(shù)對(duì)于計(jì)算顯微成像領(lǐng)域的學(xué)術(shù)貢獻(xiàn)非常大。

研究生學(xué)習(xí)和科研的可靠動(dòng)力來(lái)源于責(zé)任，對(duì)個(gè)人、對(duì)家庭、對(duì)工作單位、對(duì)祖國(guó)的責(zé)任心和責(zé)任感。而興趣是不穩(wěn)定的，一旦學(xué)生失去興趣，將會(huì)出現(xiàn)萎靡不振的現(xiàn)象，即責(zé)任對(duì)研究生學(xué)習(xí)和從事研究工作的影響遠(yuǎn)大于興趣。思政教育元素正好可以促進(jìn)培養(yǎng)研究生責(zé)任感的教學(xué)目標(biāo)。在遇到困難和失去興趣時(shí)，我們能夠頂住干擾、缺少自信心的壓力，迎難而上，堅(jiān)持下去把問(wèn)題解決、攻克難關(guān)，解決課題瓶頸和卡脖子問(wèn)題。以前面的結(jié)構(gòu)光照明技術(shù)為例，這個(gè)技術(shù)我們都在課程中學(xué)過(guò)，然而對(duì)于許多人而言，這個(gè)原理只是從我們的大腦默默地走過(guò)，經(jīng)記憶考試后再漸漸忘記。很多人沒(méi)有去考慮它的應(yīng)用，如何做一些原創(chuàng)性研究工作。好事或榮耀時(shí)刻是短暫的，很難引起我們的反思。印象深刻的經(jīng)歷多來(lái)自個(gè)人痛苦經(jīng)歷，且一定是自己的經(jīng)歷，輔以思政教育元素的幫助，痛定思痛后的反思可以促進(jìn)我們做出有效的改變，可實(shí)施的改變。我們做出的改變可能是從自私變?yōu)闊o(wú)私、從自閉轉(zhuǎn)為開(kāi)放、從自卑變?yōu)樽孕诺取?/p>

二、思政教育改革

計(jì)算光學(xué)研究生專業(yè)課程內(nèi)容，結(jié)合智能算法在光學(xué)成像與測(cè)量技術(shù)領(lǐng)域中實(shí)際工程問(wèn)題和前沿學(xué)術(shù)課題，課程目標(biāo)明確，適宜研究生開(kāi)展課題研究。在課程內(nèi)容中，加強(qiáng)傳統(tǒng)精神文化和愛(ài)國(guó)情懷等思政教育，如疊層掃描成像技術(shù)通過(guò)多次掃描測(cè)量與迭代計(jì)算過(guò)程獲取大視場(chǎng)、超分辨成像效果，其寓意是通過(guò)長(zhǎng)期勤奮的工作而獲取更加優(yōu)異的結(jié)果，與傳統(tǒng)故事“鐵杵成針”相似，也是基礎(chǔ)光學(xué)原理的典型應(yīng)用，激勵(lì)研究生對(duì)學(xué)習(xí)專業(yè)知識(shí)的興趣;楊-顧相位恢復(fù)算法是中國(guó)學(xué)者在光學(xué)反問(wèn)題中的重要貢獻(xiàn)，這一教學(xué)實(shí)例可以激發(fā)研究生的愛(ài)國(guó)情懷;自動(dòng)聚焦和超分辨成像技術(shù)的內(nèi)容可以關(guān)聯(lián)到對(duì)某一技術(shù)研究追求精益求精，這需要責(zé)任和毅力，長(zhǎng)期堅(jiān)持才能得到的重大科研成果。

深入研究計(jì)算光學(xué)課程內(nèi)容中的思政要素。在進(jìn)行課程教學(xué)工作、培養(yǎng)研究生光學(xué)與計(jì)算能力基礎(chǔ)上，對(duì)計(jì)算光學(xué)內(nèi)容進(jìn)行分析與提煉，進(jìn)一步尋找課程內(nèi)容和思政要素的結(jié)合點(diǎn)。從計(jì)算成像學(xué)、計(jì)算測(cè)量學(xué)等新領(lǐng)域深入研究思政教育元素，撰寫(xiě)計(jì)算光學(xué)與思政教育有機(jī)融合的教學(xué)大綱和教學(xué)設(shè)計(jì)方案，將思政教育元素充分融入課程教學(xué)各個(gè)環(huán)節(jié)，開(kāi)始多種形式的研究生專業(yè)教育活動(dòng)。

研究思政教育和課程內(nèi)容有機(jī)融合的教學(xué)方法。在撰寫(xiě)教學(xué)大綱和課程設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)上，開(kāi)展計(jì)算光學(xué)與思政教育結(jié)合的教學(xué)方法研究，實(shí)現(xiàn)研究生專業(yè)課程與思政教育的自然融合，使專業(yè)教學(xué)更加有利于培養(yǎng)研究生社會(huì)主義核心價(jià)值觀、提高研究生的道德品質(zhì)與職業(yè)素養(yǎng)，實(shí)現(xiàn)“教書(shū)育人”的雙目標(biāo)統(tǒng)一。

以“立德樹(shù)人”作為首要任務(wù)，研究具有愛(ài)國(guó)情懷、正確社會(huì)價(jià)值觀的工科領(lǐng)軍創(chuàng)新人才培養(yǎng)模式，加強(qiáng)計(jì)算技術(shù)與光學(xué)原理方面的課程內(nèi)容與思政教育的契合度，培養(yǎng)研究生具有團(tuán)隊(duì)協(xié)作意識(shí)、艱苦奮斗的意志、不畏課題困難的耐心與勇氣、熱愛(ài)國(guó)家與母校的精神，實(shí)現(xiàn)計(jì)算光學(xué)課程立德育人的教學(xué)目標(biāo)。

三、思政教育方案

計(jì)算光學(xué)是一門(mén)面向儀器科學(xué)與技術(shù)學(xué)科研究生開(kāi)設(shè)的理論性與工程性專業(yè)核心課。課程內(nèi)偏向智能算法、光學(xué)理論在成像與測(cè)量領(lǐng)域應(yīng)用。結(jié)合計(jì)算光學(xué)課程的特色，在保證專業(yè)課程講解與科研能力培養(yǎng)前提下，將思政教育價(jià)值引領(lǐng)融入教學(xué)設(shè)計(jì)和實(shí)施各環(huán)節(jié)。通過(guò)專業(yè)課程建設(shè)，發(fā)展計(jì)算光學(xué)課程思政培養(yǎng)體系，培養(yǎng)具有愛(ài)國(guó)精神、德才兼?zhèn)涞膭?chuàng)新型人才。

將課程教學(xué)內(nèi)容與課程思政教育目標(biāo)融合在一起。通過(guò)思政教育元素與教學(xué)內(nèi)容的有機(jī)結(jié)合，將思政內(nèi)容融入教學(xué)大綱和教學(xué)設(shè)計(jì)，對(duì)計(jì)算光學(xué)課程教學(xué)活動(dòng)進(jìn)行統(tǒng)一規(guī)劃，如教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)目標(biāo)、當(dāng)代研究生思想狀態(tài)等。在教學(xué)內(nèi)容中引入人生觀、價(jià)值觀、愛(ài)國(guó)主義等思政元素，將思政教育、品德修養(yǎng)、職業(yè)素質(zhì)等內(nèi)容滲透到教學(xué)過(guò)程中，詳細(xì)對(duì)應(yīng)關(guān)系見(jiàn)表1。結(jié)合專業(yè)教學(xué)內(nèi)容，形象而生動(dòng)地融入思政教育元素，豐富課堂教學(xué)氛圍。

通過(guò)“實(shí)際工程項(xiàng)目”體現(xiàn)思政教育元素。以具體工程項(xiàng)目問(wèn)題作為素材，發(fā)揮計(jì)算光學(xué)課程在立德樹(shù)人方面的渠道作用。如介紹相位恢復(fù)算法應(yīng)用時(shí)，通過(guò)透鏡設(shè)計(jì)這一光學(xué)反問(wèn)題展現(xiàn)我國(guó)科學(xué)家不畏艱難、勇于探索、精益求精的精神;通過(guò)智能算法在成像系統(tǒng)中的應(yīng)用，引導(dǎo)研究生體會(huì)一名科研人員的責(zé)任與歷史使命，培養(yǎng)在人工智能時(shí)代的愛(ài)國(guó)情懷、使命感和歷史擔(dān)當(dāng);在散斑成像技術(shù)中，融入“科研攻關(guān)”“敢于突破傳統(tǒng)認(rèn)知”等思維與意識(shí)，培養(yǎng)研究生敢于進(jìn)行原創(chuàng)性強(qiáng)研究工作的科學(xué)精神。

在課程實(shí)踐環(huán)節(jié)融入思政教育因素。對(duì)于計(jì)算光學(xué)課程實(shí)踐與實(shí)驗(yàn)，圍繞學(xué)術(shù)前沿和工程項(xiàng)目布置題目，每人一題進(jìn)行科研訓(xùn)練，通過(guò)編程求解計(jì)算光學(xué)領(lǐng)域的實(shí)際難題。從而培養(yǎng)研究生獨(dú)立解決科學(xué)問(wèn)題的意識(shí)、與他人學(xué)術(shù)交流、攻克難題等職業(yè)素養(yǎng)，引導(dǎo)學(xué)生“追求極致”的科研精神以及“規(guī)格嚴(yán)格功夫到家”的哈爾濱工業(yè)大學(xué)校訓(xùn)精神，培養(yǎng)研究生熱愛(ài)母校的情懷。

四、結(jié)束語(yǔ)

計(jì)算光學(xué)研究生專業(yè)課思政教育實(shí)踐表明，思政教育可以不限于實(shí)踐教學(xué)形式，結(jié)合專業(yè)教學(xué)內(nèi)容，實(shí)現(xiàn)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(yè)教育和思政教學(xué)的協(xié)同發(fā)展方面需要投入更多思考，拓寬專業(yè)業(yè)務(wù)面，充分利用網(wǎng)絡(luò)資源、課堂教學(xué)、學(xué)術(shù)交流等方式融入思政元素，培養(yǎng)德才兼?zhèn)涞陌渭鈩?chuàng)新人才。

古人提倡德才兼?zhèn)涞慕逃?，?dāng)前教育是專業(yè)和思政的結(jié)合。思政教育科研可以促進(jìn)我們把事情以主動(dòng)方式做好，而不是在導(dǎo)師、家長(zhǎng)、領(lǐng)導(dǎo)的命令下機(jī)械做事。只有主動(dòng)地、有意識(shí)地、持續(xù)地做事才能做出更大的業(yè)績(jī)。思政教育是完成這個(gè)任務(wù)的主線，只有發(fā)揮好思政教育，才能更好地完成研究生專業(yè)課程教育目標(biāo)。

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