高水平应用型大学“检测技术”课程教学探索与实践

［摘 要］ 构筑全环境立德树人“大思政”格局，是全面提升高水平应用型大学教育教学质量的关键所在。“检测技术”是电子信息大类专业特色主干课程，其教学内容与仪器领域科技前沿紧密结合，具有高度的学科交叉特性。融合思政元素开展教学工作具有独特的优势，是新时代教育教学改革的必然趋势。以北京信息科技大学“检测技术”课程为例，探索了以课程教学为主线、科技前沿技术服务课程思政的教学模式，在教学实例方面，从激光干涉产生的“小”条纹入手，引导学生关注知识点背后隐藏的“大”学问，启发学生见“微”知“著”，树立精益求精的科学态度，坚定科技报国的理想。

［关键词］ 课程思政；高水平应用型大学；检测技术；激光干涉；引力波测量

［基金项目］ 2021年度北京信息科技大学教学改革项目“课程思政视域下‘检测技术’课程体系重构研究与实践”（2021GJYB26）

［作者简介］ 张 雯（1988—），女，河南潢川人，博士，北京信息科技大学仪器科学与光电工程学院教授，院长助理，主要从事检测技术及仪器领域相关研究。

［中图分类号］ G642.0 ［文献标识码］ A ［文章编号］ 1674-9324（2024）19-0097-04 ［收稿日期］ 2023-06-12

2023年5月，习近平总书记在二十届中央政治局第五次集体学习时强调，教育兴则国家兴，教育强则国家强，加快建设教育强国，为中华民族伟大复兴提供有力支撑［1］。推动本科高校向应用型转变，是党中央、国务院的重大决策部署，是教育领域人才供给侧结构性改革的重要内容［2-3］。北京信息科技大学作为以信息为特色的高水平应用型工科大学，其“检测技术”课程内容覆盖光、机、电领域的知识［4］，是电子信息大类专业特色主干课程。如何精准匹配应用型大学定位，紧密结合经济社会发展和人才培养需求，开展高相关性理论探索和科技创新，重点培养知行合一、学以致用、具有创新精神的优秀应用型建设人才，是“检测技术”课程改革与建设面临的重大问题。

一、课程发展现状

“检测技术”是电子信息大类专业面向高年级本科生的主干专业课程。该课程一方面涉及光、机、电领域的多门学科，另一方面沿袭原机械工业部所属高校精密仪器专业的特点，具有鲜明的几何量精密测量特色。通过对本课程的学习，学生掌握了精密测量技术的基本理论、基本概念、基本方法和技术，了解本领域的最新技术和进展，学会检测系统特性指标分析与评价、检测系统选用与构建、检测数据的分析处理；掌握几何量、机械量、电学与光学量、热工量、生化量、时间频率量等典型物理量的量值传递与常用检测方法和仪器，获得从事仪器行业精密测量相关工作的能力。

在新工科理念和工程教育专业认证的推动下［5］，“检测技术”课程教学不断改进与发展，由专注于解决几何量、机械量的检定与测量工作，逐渐延伸至各种典型物理量的检定与测量。课程涉及的教学内容丰富，具有学科交叉特性，随着学生学习的知识内容不断深入，对学生前序学习内容的考核也更为全面。此时，如果只是平铺直叙地进行讲解，将导致学生感觉基础性知识枯燥无味、进阶性知识理解困难。同时，精密测量技术面向的高年级本科生群体有较强的独立意识，迫切要求表达自己的想法，对许多事物倾向于持批评态度，对先进科学技术具有浓厚的兴趣和求知欲。对课本知识和授课对象进行深入了解，是一名合格教师应有的专业知识水平，在此基础上对学生进行能力培养、价值塑造，更需要教师进一步思考与挖掘，这对教师的综合教学能力提出了更高的要求。

二、教学改进思路

（一）重构课程体系，以应用能力为核心

应用型大学旨在培养学生面向未来的应用能力，“检测技术”课程体系和课程内容应以此为核心重新构建。课程设计将依据学生应用能力的特征指标，构建具有一定层次和内在联系的课程体系，并设置符合学生实际需求的课程内容。

（二）重构教学形态，以适应互联网时代

随着互联网的普及，我们将创新教育的组织模式、服务模式、教学模式等，以适应数字化时代的教育环境。通过利用互联网基础设施和先进技术手段，构建数字时代的新型教育生态体系，使教育更加灵活高效。

（三）重构教学管理制度框架，以适应课程形式的新变化

随着网络课程和在线学习的兴起，我们将把在线课程纳入培养方案和教学计划中，并建立相应的教学效果评价办法和学分认定规则，以适应这些新的课程形式的变化。同时转变传统的教学管理方式，以更好地支持在线学习。

（四）重构课程教学意识形态，以课程思政贯穿全过程

在整个课程的设计、组织、实施和评价等环节中，贯彻课程思政理念，营造良好的教育氛围。通过潜移默化地传达主流意识形态和社会主义核心价值观，提高学生的思想道德素质，促进学生全面发展。同时注重培养学生的创新精神和实践能力，使其更好地适应未来社会的发展需求。

三、以激光干涉检测技术为教学实例

以激光干涉检测技术为教学案例，抛砖引玉，探索以课程教学为主线、科技前沿技术服务课程思政的课堂教学模式，具体如下。

（一）生动引入，科技服务教学

引力波探测是科学史上一次伟大而成功的激光干涉测量实验，课堂上首先以一段引力波的音频开场，吸引学生注意。简单介绍引力波的特点，即振幅小、频率低、发生少、难以测量，并列举一系列具有冲击性的数据，启发学生思考：为什么爱因斯坦1916年就预测了引力波的存在，而首次成功探测到却是在100年后？是什么技术手段改变了这一测量现状？此时教师揭秘，探测装置是激光干涉引力波天文台（LIGO），检测原理就是我们今天要学到的激光干涉测量技术。

以诺贝尔奖这样重量级的科学问题为引子，既普及了科技前沿知识，又对学生进行了科学知识的熏陶，让学生体会到书本知识服务于科技前沿的成就感，对即将学习的知识充满浓厚的兴趣与期待。

（二）夯实基础，加强知识共融

检测技术的先修知识之一是工程光学类课程，激光干涉测量技术是相干光学的应用，而引力波测量是迈克尔逊经典干涉结构与激光光源的优势结合。激光作为一种高相干度的光源，极大地扩展和延伸了光学的检测对象与分辨能力。迈克尔逊干涉结构作为最经典的双光束干涉结构之一，光路结构如图1所示，带领学生分析：光源发出的光到达半透半反的分光镜，一束通过补偿镜到达固定反射镜（即参考镜M1），另一束到达活动反射镜（即测量镜M2），各自反射后再次经过分光镜到达接收屏，相干光发生干涉，是“分束—合束—干涉”过程，干涉条纹为亮暗相间、内疏外密的同心圆，如图2所示。

教师在与学生一起回顾光路的过程中，通过公式推导光程差、相位差的表达方式，关注其中的关键参数。同时通过可视手段帮助学生进一步明确干涉条纹的变化特性，设计问题启发学生思考：如何从经典的光学现象提炼现代的检测手段？引导学生注意反射镜位置与条纹间距之间的相关关系，利用条纹“吞”“吐”现象进行位置检测，加强知识之间的互通与共融。

（三）举一反三，鼓励活学活用

回到课堂初期的问题，LIGO是怎么测得引力波的？LIGO干涉仪是由两根长度均为4 km的真空光臂组成的进阶版迈克尔逊干涉结构，光路简图如图3所示。同样是“分束—合束—干涉”过程，如果真空光臂长度一致，如何产生相位差，进而发生干涉呢？此时向学生讲解引力波经过时，以能量的形式作用于相互垂直的一组光臂，将导致一个方向上光臂的拉长，与之垂直的方向上光臂的压缩，如图4所示。激光光源发出的相干光，遍历两根光臂后，到达探测器的时间不同，相位差就产生了，同时，相干光之间发生了干涉，这正是引力波到达LIGO时干涉条纹产生、发展、探测的全过程。

在举一反三的教学过程中，使用动画的形式帮助学生理解。从课堂反映来看，学生兴趣很高，积极参与课堂讨论，独立分析光路传播过程、干涉条纹形成过程及条纹变化情况，课堂效果良好；在讲解LIGO探测器的光臂变化时，学生对于引力波的时空压缩特性有了更加新鲜地了解和认识；课堂中以提问的形式引导学生思考课程中的有关内容，能够抓住学生的注意力，带着学生去思考，更高效地完成课堂教学。

（四）逐步升华，引导见“微”知“著”

完成知识点的讲授与探讨，只是教学过程的前序环节。此时，更应趁热打铁，在知识的基础上逐步升华，提高学生对科学问题的认识，启发学生体会科学问题发现和解决的过程，深入明白“小”条纹背后的“大”学问，以及更大的社会责任。

以史为鉴，可以知兴替。引力波探测的百年历史揭示了科学成功的原因，更指引着年轻一辈砥砺奋进的方向。青年是祖国的未来，生逢伟大时代是人生之幸，大学生要心系“国家事”、肩扛“国家责”，在坚持立德树人、推动科技自立自强上再创佳绩，在坚定文化自信、讲好中国故事上争做表率，为全面建设社会主义现代化国家、实现中华民族伟大复兴的中国梦积极贡献智慧和力量！

结语

通过以上持续改进的措施，学生课堂学习的兴趣有明显提升，在实验过程中主动性更强。近两年课程目标达成度相比改革前均有一定幅度的提升，以课程目标9“终身学习的意愿”的提升幅度最大，反映了学生在终身学习意识方面有所提升，与课程持续改进主要措施的实施初衷一致。

以信息技术为核心的新一轮科技革命正在孕育兴起，培育高素质的电子信息类专业人才，提高我国信息领域的创新水平和市场竞争力，是应用型高校应尽的社会责任。“检测技术”课程在新工科理念的引领下不断改进，教师更应与时俱进，从扎实的课程理论功底入手，不断更新、提高、扩展、丰富自身知识体系，同时，注重提高自身思想水平与教学修养，以自身的好思想、好道德、好作风为学生树立榜样。在重视对大学生的知识传授与能力培养的同时，引导学生见“微”知“著”，从基础知识出发，将科学精神、家国情怀、社会责任等内容润物无声地融入课程教学，以构建全员、全程、全方位育人格局的形式，将各类课程与思想政治理论课同向同行，最终实现“检测技术”课程立德树人的核心功能，鼓励青年一辈肩负起时代赋予的重任，加快建设科技强国，努力实现高水平科技自立自强！

参考文献

［1］习近平主持中央政治局第五次集体学习并发表重要讲话［EB/OL］.（2023-05-29）［2023-06-05］.https：//www.gov.cn/yaowen/liebiao/202305/content_6883632.htm？device=app&eqid=eb971fc50000693b000000046475a66c&eqid=efcbc488002406400000000264943048.

［2］孙泽平.关于应用型本科院校人才培养改革的思考［J］.中国高教研究，2011（4）：55-57.

［3］韩宝平.以产教融合工程为契机 推进地方高水平应用型大学建设［J］.中国高等教育，2018（Z4）：16-18.

［4］陈青山，张帆，董明利，等.现代化生产背景下精密测量技术工科专业人才培养的思考［J］.教育教学论坛，2020（25）：136-137.

［5］钟登华.新工科建设的内涵与行动［J］.高等工程教育研究，2017（3）：1-6.

Exploration and Practice of Teaching Detection Technology Course in High-level Application-oriented Universities： A Case Study of Beijing Information Science and Technology University

ZHANG Wen

（School of Instrument Science and Opto-Electronics Engineering， Beijing Information Science & Technology University， Beijing 100192， China）