課程思政融入信息光學(xué)與光信息處理教學(xué)的探索與實(shí)踐

羅 元 袁素真 毛雪峰

(重慶郵電大學(xué)光電工程學(xué)院 重慶 400065)

課程思政旨在實(shí)施全課程、全方位、全員育人，是將立德樹人作為教育根本任務(wù)的綜合教育理念，是新時(shí)代高校反思教育意識形態(tài)屬性與挖掘課程德育功能的一種理念和實(shí)踐探索。重慶郵電大學(xué)的光電信息科學(xué)與工程專業(yè)是重慶市三特專業(yè)，重慶市特色學(xué)科專業(yè)群核心專業(yè)，信息光學(xué)與光信息處理是光電信息科學(xué)與工程專業(yè)的專業(yè)基礎(chǔ)課，對其進(jìn)行課程思政建設(shè)并以此為基礎(chǔ)探索專業(yè)課程思政建設(shè)的路徑具有典型意義。

一、課程目標(biāo)及思政建設(shè)重點(diǎn)

通過對本門課程的學(xué)習(xí)，系統(tǒng)掌握信息光學(xué)與光信息處理的基本概念和基本原理：掌握常見衍射屏的數(shù)學(xué)表達(dá)、二維光場分布的分析方法；理解菲涅爾衍射、夫瑯禾費(fèi)衍射的傅里葉變換含義及其性質(zhì)，理解透鏡的傅里葉變換性質(zhì)，能夠進(jìn)行光學(xué)系統(tǒng)光場分布的簡單分析；掌握光學(xué)成像系統(tǒng)的黑箱模型，PSF、CTF、OTF的概念，并能進(jìn)行相應(yīng)的傳遞函數(shù)描繪和截止頻率計(jì)算；理解光學(xué)全息的實(shí)質(zhì)及其完成過程，結(jié)合實(shí)驗(yàn)理解漫射物體三維全息、傅里葉變換全息的理論推導(dǎo)，并能進(jìn)行全息光學(xué)元件（光柵、透鏡）的分析和設(shè)計(jì)；深入理解空間濾波的相關(guān)理論，基于4-F光信息處理系統(tǒng)進(jìn)行光信息處理系統(tǒng)設(shè)計(jì)，并了解前沿的光信息理論知識。注重培養(yǎng)學(xué)生應(yīng)用理論分析和研究光場在光信號處理系統(tǒng)中信息的傳輸和處理中的一般規(guī)律，以獲得解決光信息處理中實(shí)際問題的能力，并為進(jìn)一步學(xué)習(xí)研究各種現(xiàn)代信息技術(shù)打下必要的理論基礎(chǔ)。本課程的課程思政建設(shè)重點(diǎn)突出培養(yǎng)科學(xué)精神、探索創(chuàng)新精神和工匠精神，培養(yǎng)學(xué)生踏實(shí)嚴(yán)謹(jǐn)、耐心專注、吃苦耐勞、追求卓越的優(yōu)秀品質(zhì)。

二、思政資源的挖掘方法

在本課程思政建設(shè)中，目標(biāo)是在課程實(shí)踐中積極尋找專業(yè)教育與思政教育的共振點(diǎn)，用有效的思政工作夯實(shí)“新工科”人才文化軟實(shí)力，在知識傳授中強(qiáng)調(diào)價(jià)值觀的同頻共振，培養(yǎng)具有扎實(shí)的理論知識、持續(xù)的發(fā)展能力、執(zhí)著的行業(yè)情懷的社會主義建設(shè)者與接班人。在課堂教學(xué)中力求理解和把握“知識傳授”“能力培養(yǎng)”“價(jià)值引領(lǐng)”的內(nèi)在辯證關(guān)系，采取的思政元素融入本課程并可推廣到專業(yè)課程教學(xué)實(shí)踐的路徑基本框架圖，如圖1所示。

圖1 思政元素融入信息光學(xué)與光信息處理課程教學(xué)實(shí)踐的路徑框架

在授課中，擬定的主要思政結(jié)合點(diǎn)如表1所示。

表1 信息光學(xué)與光信息處理課程思政的映射與融入

第二章 標(biāo)量衍射理論透鏡的傅里葉變換性質(zhì)從理論存在到物理實(shí)現(xiàn) 提問啟發(fā)法 科學(xué)精神探索精神第三章光學(xué)成像系統(tǒng)的傳遞函數(shù)相干照明衍射受限系統(tǒng)的成像規(guī)律 黑箱的思考 提問啟發(fā)法 探索精神第三章光學(xué)成像系統(tǒng)的傳遞函數(shù)衍射受限系統(tǒng)的相干傳遞函數(shù) 0到1 課堂講授、提問啟發(fā)法 探索精神第三章 光學(xué)成像系統(tǒng)的傳遞函數(shù)衍射受限非相干成像系統(tǒng)的傳遞函數(shù)從0到1 提問啟發(fā)法，案例分析法 科學(xué)精神第五章 光學(xué)全息 波前記錄與再現(xiàn) 同軸與離軸全息 黑貓的哲思 提問啟發(fā)法，案例分析法 科學(xué)精神第五章 光學(xué)全息基元全息 基元 提問啟發(fā)法 科學(xué)精神第五章 光學(xué)全息傅里葉變換全息，平面全息圖的衍射效率光學(xué)保密存儲的發(fā)展 案例分析法 探索精神工匠精神第八章空間濾波阿貝波特原理，空間濾波系統(tǒng)，傅氏變換透鏡頻譜面上新天地譜點(diǎn)的分析 提問啟發(fā)法 科學(xué)精神第十章相干光學(xué)處理匹配濾波與圖像識別，聯(lián)合變換相關(guān)光學(xué)識別的案例及技術(shù)發(fā)展提問啟發(fā)法、案例分析法探索精神工匠精神

三、課程教學(xué)組織

課程教學(xué)主要按照“拋出問題引發(fā)興趣—學(xué)習(xí)理論奠定基礎(chǔ)—分析討論煥發(fā)活力—產(chǎn)教科教融合、課程思政融入，拓展關(guān)聯(lián)激發(fā)思考—實(shí)作實(shí)驗(yàn)強(qiáng)化能力”進(jìn)行組織，并通過后續(xù)的實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)進(jìn)一步深化認(rèn)識，訓(xùn)練技能。整個(gè)教學(xué)過程以學(xué)生為主體，問題為導(dǎo)向，通過問題+討論，強(qiáng)化理論學(xué)習(xí)思路和研究方法與思維，打破沉悶；教學(xué)案例融合科教+產(chǎn)教+思政元素，明確理論應(yīng)用場景貼合技術(shù)產(chǎn)業(yè)發(fā)展，增強(qiáng)與工程社會的關(guān)聯(lián)和課程思政的潤物無聲；并通過理論+實(shí)作，提升復(fù)雜工程問題的分析與解決能力，使學(xué)生有獲得感，實(shí)現(xiàn)“三有”教學(xué)。

圖2 課程的組織

四、課程建設(shè)成效

通過建設(shè)和不斷改進(jìn)，本課程學(xué)習(xí)成績提升，學(xué)生的知識、能力和素質(zhì)三個(gè)維度培養(yǎng)的課程目標(biāo)達(dá)成度好。課程獲得了同學(xué)們一致好評，學(xué)評教均超過98分，優(yōu)秀，學(xué)生滿意度高。學(xué)生在全國大學(xué)生光電設(shè)計(jì)競賽等賽事中成績優(yōu)異。同時(shí)，課程成為重慶郵電大學(xué)首批金課、課程思政示范課、公開示范課，并在2020年成為重慶市一流課程。