基于系统论理念的多彩教学模式在研究型激光课程中的教学设计研究

摘  要：中国正在从工业大国向工业强国稳步迈进，教育教学迈入改革的新工科建设阶段。根据北京航空航天大学人才培养的价值观塑造、能力培养和知识传授三个方面的要求，在研究性教学中进行基于系统论的多彩教学设计，其中，红色引领包括创新理念、课程思政两个方面，绿色实践是从实践需求出发，以应用目标和核心问题为导向构建绿色版块以解决激光器和激光技术的系统应用和安全问题；将教学内容分为三个层次：通用基础阶段，器件演化，系统应用，将激光要件与激光专业基础知识点和创新、系统论和方法论有机结合构成金色基础。通过以践行创新引领和课程思政为灵魂，人文关怀为润滑，构建坚实立体的激光专业教学体系。提出的基于系统论理念的多彩教学模式除在激光专业课程中实践外，也在创新课程中的实践取得好的效果。

关键词：系统论；课程思政；创新；教学模式；研究型激光课程

中图分类号：G642      文献标志码：A          文章编号：2096-000X（2024）21-0138-05

Abstract： China is making steady progress from a big industrial country to an industrial power country， and new era of education and teaching entered new engineering construction stage of reform. According to the requirements of Beihang university in three aspects of personnel training： value shaping， ability training and knowledge teaching， a colorful teaching design based on system theory is carried out in the research course， in which the red lead includes two aspects： innovative ideas and curriculum ideology and politics. The green practice starts from the practical needs， guided by the application objectives and core problems， build a green section to solve the system application and safety problems of laser and laser technology; The teaching content is divided into three levels： general basic stage， device evolution and system application. The basic knowledge points are organically combined with innovation， system theory and methodology to form the golden foundation. With the practice of innovation leadership and curriculum thinking as the soul， and humanistic care as the lubrication， to build a solid three-dimensional laser professional teaching system. The proposed colorful teaching mode based on the concept of systems theory has achieved good results in the practice of the laser professional course in addition to the practice in the innovative course. By practice， this colorful teaching mode has achieved good results in the practice of both innovative course and laser professional courses.

Keywords： system theory; ideological and political education; innovation; teaching model; aresearch-based laser course

进入新时代，中国正在从工业大国向工业强国稳步迈进。激光在为人类带来了地球上前所未有的高质量光源的同时，激光及激光技术的应用使得过去很多不能实现的事不断地演变为现实——从信息高速公路到激光雷达，包括三维全息摄影的信息高密度存取及引力波探测等，这些均离不开激光。特别是进入二十一世纪以来，激光已经成为社会生活中的常见工具，应用遍及科研、国计民生的各个领域与方面。与此同时，我国高等院校工科的人才培养已经迈入改革的新阶段——实施以应对国家新需求为根本的新工科建设阶段。为深入落实新工科建设深化教育教学改革，北京航空航天大学对人才培养提出了明确的要求，概括起来包括价值观塑造、能力培养和知识传授三个方面的内容。作为当今社会新时代的必不可少的工具，激光与互联网、创新创业教育相结合是加强学生创新意识和创新能力培养的有效手段，笔者为此进行了不断地研究和深入探索[1-2]，对激光相关课程应用基于系统论理念的多彩教学模式进行研究性教学，并在创新思维课程与激光专业课程中进行了实践，取得一定成果。

一  激光教学中的系统论理念

狭义的激光教学的系统论理念是针对激光原理与技术本身而言的。将包括工作物质、谐振、泵浦、制冷等组成要件的激光器视为一个包含以上系统的整体，以激光具体的实现和应用为目标，为满足实际参数、功能与环境要求，从激光系统与各组成要件、各要件与要件之间进行研究，通过构建涵盖激光技术的模型进行不同阶段及优化设计与分析，最终达到最优处理。从这段文字描述中不难看出，这个狭义的系统论理念主要覆盖的是知识层面。

广义的激光教学的系统论理念除针对激光系统本身外，还需要与“教”“学”两个方面相融合，即从新时代对“教”“学”双方出发，将激光系统专业知识与“教”“学”系统相结合，并且结合激光要件、功能、环境等进行再构造，形成有效的研究型激光教学系统。这样不仅瞄准专业知识，还将创新能力的培养和提高、立德树人在同一个教学过程进行，同时实现价值观塑造、能力培养和知识传授的目标。

在实践中，经过认真分析不断学习和探索，从研究当代师生的特点出发，结合笔者在教学过程中教学与教改项目（诸如“激光原理及应用系列课程的设计及建设”、创新课程教改项目“着重创新思维培养和实践环节，全方位提升学生综合素质，增强核心竞争力”等）、教学与科研（光纤激光实验平台）、教学与创新设计思维新教法的应用相结合；面向未来的“教”与“学”，“教”“学”相长，注重学生的思想道德建设。通过几年不懈地努力，激光课程已经形成独特的具有激光教学系统论理念的教学体系，达到了价值观塑造、能力培养和知识传授“三位一体”的目标。下面进行具体地介绍。

二  新时代“教”与“学”的全过程分析——双向相互作用及备学生的必要性

（一）  “教”“学”主体在教学基本过程中的双向相互作用

“教”“学”主体在教学过程中涉及教师与学生两大主体；无数的教学实践已经证明，教师的任务是传道、授业、解惑，其主导地位不言而喻。教学在国家教育教学规范下以教材为媒介进行“教”与“学”而形成的一种共同活动，涉及教师和学生双方。

正确认识和处理好“教”与“学”的关系，是提高教学质量的先决条件。“教”是教师通过教学目标、内容、组织形式、教学方法和手段、作业（形式和顺序）等[3]领导整个教学活动并予以检查和评定，显而易见教师是这个过程的设计和管理主体。学生在“学”这一教学过程中居于主体地位。新时代这个学习过程不仅需要教师的组织和指导、有效地启发和正确地引导，还需要学生自觉、积极地努力，以助力学生掌握知识，能力提升和发展，人生观、价值观和世界观的形成等。将“教”与“学”二者作为一个系统，教师与学生在三个环节即学习过程、教学过程、评价/反思过程中相互作用、相辅相成，根据专业教学内容构成有机的、不可分割的课程动态调控的系统整体。因此教师首先要了解学生，把握学生的特点。除此之外，整体的教学活动还可以细分为教学过程和学习过程以及评价/反思过程。评价/反思过程及备教材在此不进行赘述。

（二）  新时代学生的学习能力需求及其现状

1  不同学历阶段的学习特点

通过对培养方案和课程教学大纲的分析，学习的核心内容：本科阶段的学习可以概括为“现象学”，包括知识、问题解答、现象解释等；硕士阶段的学习重点在研究，需要追根溯源，简称为“溯源学”；博士阶段称为“方法学”，这是因为这个阶段的学习重点在创新，需要博士研究生借助方法论作出属于博士自己的创新性研究成果[4]。

信息时代信息高速且发达，为学生学习提供便利的同时强化了自由，这里所谓的“自由”体现在，学生自身感兴趣的内容涉猎的范围广泛和可以利用多种渠道、多种媒体或者平台“付费”学两个方面。这对教师从教学内容和案例方面提出明确的与时俱进的要求。

2  新时代的学生及能力需求

当前普遍认为大学生自我觉察及自控力弱，缺乏对自己情绪和行为的自我觉察，情绪表达方式单一[5]；时间感缺失及行动力弱，较少思考未来，选择性责任偏差，对家庭、学业、工作及生活缺乏控制感，但是在游戏中表现出强烈的“团队责任意识”[6]，特别是本校的学生大多认为自己能力超强，无所不能，但是轻易不行动。无论在学习、工作、还是生活的方方面面，社会均对学生提出所谓“student”的能力要求，这种明显的情景对比直接摆在高等院校教师面前，对教师提出了服务国家战略，实施立德树人，进行课程思政的明确部署。

3  基于系统论的多彩教学模式是解决能力需求与现状问题的有效教学模式

面对学生的特点与对学生能力需求二者之间明显的差距，在激光专业和创新通识教学过程中落实人才培养的价值观塑造、能力培养的做法是以知识传授为媒介，与学生双向交流与沟通，这是整个教学过程中迫在眉睫需要解决的关键系统问题。

众所周知，人才培养是一种全方位集综合性、系统性为一体的教育过程，作为培养未来“双领”人才重要基地的高等院校，需要营造多元化育人环境，培养具有创新意识、创造能力的“双领”人才，最终落到具体的教学过程中去，需要通过具体的课程体系、教学内容和教学方法来实现。从教育的“三个面向”出发，以“打牢基础、适当拓宽、突出重点、加强实践”为原则，以创新意识、创造能力为重点，紧跟装备和学科发展的前沿，积极、科学地构建新的课程体系，提出的在研究性教学中进行基于系统论的多彩教学模式，个人认为是可能解决上面问题的行之有效的教学模式。

三  基于系统论理念的多彩教学模式

（一）  研究型激光专业课程的课程思政需求

将研究性教学与创新教育深度融合，研究型教育的核心是深度专业教育，研究型教学赋予教师的含义是需要充分挖掘社会和专业相关资源，更需要教师和学生双方发挥自身优势，深化教育和教学改革，达到教学目标；创新则是从教学模式、教学理念、教学内容等教学设计的具体内容和方面入手，是赋予教学过程活力的有力抓手。