数智时代背景下光电信息科学与工程专业课程的教学改革与探索

摘  要：在新一轮科技革命的浪潮中，现代光学和光电子技术与人工智能等前沿领域交叉紧密，推动建立我国目前迅速发展的现代光学和光电子产业，并颠覆性地持续催生生产新动能。数智化时代教育培养光电信息科学与工程专业新质人才是新质生产力发展的必然要求。以光电专业导论、应用光学、工程管理与环境这三门分别开设于大一、大二、大三的学科基础课程和专业核心课程为例，探索数智时代背景下光电信息科学与工程专业课程的教学改革。分别分析课程特点及存在问题，从教学内容、教学模式、培养目标三方面明确实际存在的教学困境，并提出相应的具体改革对策，为光电信息科学与工程专业的课程建设提供参考和应用实践。

关键词：数智时代；光电信息科学与工程专业；应用光学；光电专业导论；工程管理与环境；创新思维

中图分类号：G642      文献标志码：A          文章编号：2096-000X（2024）36-0023-05

Abstract： In the wave of a new round of technological revolution， modern optics and optoelectronics technology intersect closely with cutting-edge fields such as artificial intelligence， promoting the establishment of China's rapidly developing modern optics and optoelectronics industry and continuously generating new production momentum in a disruptive manner. The education and cultivation of new quality talents in the field of optoelectronic information science and engineering in the era of digitalization is an inevitable requirement for the development of new quality productivity. Taking "Introduction to Optoelectronics"， "Applied Optics"， and "Engineering Management and Environment"， which are respectively offered in the first， second， and third year of undergraduate studies， as examples， this paper explores the teaching reform of optical information courses in the context of the digital age. This paper analyzed separately the characteristics and existing problems of the course， clarified the actual teaching difficulties from three aspects： teaching content， teaching mode， and training objectives， and proposed corresponding specific reform measures. The study may provide reference and practical application for the course construction of optical information major.

Keywords： the era of digital intelligence; Optoelectronic Information Science and Engineering major; Applied optics; Introduction to Optoelectronics; Engineering Management and Environment; innovative thinking

深化教育综合改革是培养担当民族复兴重任的时代新人，确保党的事业后继有人的战略之举。近年来，苏州大学深入贯彻落实党的二十大和二十届二中、三中全会与全国教育大会精神，主动适应新质生产力对创新人才培养的要求，深入落实国家教育数字化战略行动，全面实施“5·30”行动计划，以数字转型为重点，智能升级为突破口，融合创新为出发点，全力推进教育数字化转型，数智赋能教育教学综合改革。

在大数据、信息技术、人工智能高速发展的数智时代背景下，新质生产力的发展已成为推动社会经济发展和产业升级的重要举措。人才作为加速和引领新质生产力发展的推动力量，教育承担培养能够适应社会发展的新质人才的使命显得尤为重要。习近平总书记强调，“要按照发展新质生产力要求，畅通教育、科技、人才的良性循环，完善人才培养、引进、使用、合理流动的工作机制”[1]。科技、教育、人才作为国家的基础性、战略性支撑力量，对推进社会主义现代化建设至关重要。而数智化时代教育与新质人才培养具有双向驱动关系，教育是新质人才培养的主要渠道，新质人才又能进一步促进教育的发展。通过数智技术与教育的深度融合，在拓宽人才培养渠道、提升人才培养效率、提高人才培养质量等方面具有显著的优势，有利于助力人才培养的智能化、高效化，以及人才评价的科学化等。在发展新质生产力的时代背景下，教育对于服务社会发展需求，培养担当民族复兴大任的新质人才具有重要现实意义[2]。作为现代光学和光电子人才培养基石的光学工程学科，是苏州大学特色优势学科，多年来立足地方，服务国防，持续支持并助力国家战略发展。

本文以光电专业导论、应用光学、工程管理与环境这三门分别开设于大一、大二、大三的学科基础课程和专业核心课程为例，探索数智时代背景下光电信息科学与工程专业课程的教学改革。这三门课程服务于光学工程学科和光电信息科学与工程专业，紧扣专业培养方案，旨在培养具有扎实专业基础与创新思维、能够适应和引领光电信息领域行业与产业发展的卓越工程科技人才。

一  课程特点

光电专业导论是大一新生接触的第一门学科基础课程，旨在为学生提供一个理解光电信息科学与工程专业和光学工程学科全面的介绍，使学生能够对本专业和学科形成系统性整体认识，了解本学科的发展变革、研究方向和擅长领域，对本专业的培养方案和知识体系有一个全貌认识。选取具有学科代表性的光电前沿技术作为教学案例，分析其背后涉及的学科专业技术、前沿应用、社会价值等，培养学生的专业兴趣、开拓学生视野、激发学生学习热情。在设计思想、课程安排、实施方案等方面都具有探索性和开拓性，使学生深入了解本专业的前沿性、应用领域和职业取向，为专业学习提供基础，并为将来迅速适应数智时代背景下社会高速发展需要的应用型人才提供导向。

应用光学是光电领域关键和核心的专业基础课程，涉及光刻技术、激光雷达、光电子芯片等国家众多“卡脖子”关键技术，也是光电信息科学与工程专业本科生的专业核心课程，以几何光学原理为基础、经典光学系统的原理及应用为重点、塑造光学设计高阶思维为难点，搭建基础课和专业课之间的桥梁，为物理光学、信息光学和后续模块的选修课程奠定理论和实践基础。通过学习，学生能够分析和解决实际光学问题，具备光学综合设计能力和创新思维能力，满足光学工程学科交叉发展和现代光学产业发展的应用需求。

工程管理与环境是工科类学生的学科基础课程。自20世纪80年代以来，项目管理学科的发展与应用已经广泛影响了我国项目管理的管理模式与理念，项目管理变成了一种系统思维能力和系统做事能力的有效方法。项目管理是一种对管理过程进行有效控制的手段，是一个管理者应该具备的基本素质能力，也是日常生活中应该具备的基本能力的体现。项目管理已经成为提升组织执行力和个人综合管理能力的有效手段和方法。因此，从事管理工作或工程技术管理工作的学生必须学习和掌握项目管理的基本理论和方法，全面了解项目管理的基本框架和基本流程，充分掌握项目管理的基本理论与工具方法，具备运用项目管理的基本理念、技术和方法的能力。

二  教学困境

这三门课综合性都很强，涉及了激光技术、机器视觉、光学成像技术和项目管理等多个领域，具有知识点繁多、跨学科交叉的特点。这种特性为学生的学习增加了一定难度，同时也给教学带来了诸多挑战[3-5]。为适应数智时代人才培养的新需求，我们首先分析课程教学中存在的问题，为有效提升学生对理论知识、综合实践能力的掌握和创新思维能力的培养，探索数智时代背景下光电信息科学与工程专业课程的教学改革。

（一）  教学内容未与时俱进

现代光学产业发展和光学工程学科交叉发展更新迭代迅猛，传统课程知识体系缺乏与产业进展、科技前沿的有效链接，与应用需求存在落差，目前课程内容未能及时跟上光电领域技术的快速演进，存在一定的滞后现象，导致学生难以深入理解光学知识，也不利于专业认知的形成。

首先，三门课程通常都过于依赖传统教材，没有及时地整合新兴知识，可能导致学生与学科前沿脱节。随着激光技术、光学成像、超高灵敏度光电探测等领域的不断发展，也随着项目管理学科的发展，这些前沿技术在学术界和产业界取得了显著的成果，但如果课程内容未及时涵盖这些新领域，学生将难以理解和参与到当今光学工程学科研究的前沿趋势和工程应用中，影响学生对学科的全面理解。

其次，与现代光学产业和新兴技术的脱节不仅妨碍了学生的学习，也可能对学生未来作为国家新质人才的发展产生负面影响。在数智时代背景下，紧随新技术的发展步伐至关重要，这将影响学生在工程实践和未来职场中的竞争力。

（二）  教学模式未更新迭代

课程通常采用传统的多媒体教学法，然而，这三门课程涉及的知识体系都较为复杂，融合了多个学科且工程应用性强，给教学带来了独特的挑战。在这种情况下，传统课程过于专注光学原理和项目管理的理论学习，已经无法满足学生的需求，学生缺乏全面了解知识体系、直观认识光学器件、真实感受光学现象、亲身体验工程项目的认知体验，导致课程与工程实践触碰不足，学生无法实际参与工程项目，无法学以致用。

由于课程知识的复杂性和交叉性，有时学生对其理论知识感到晦涩难懂。过于机械性地传授理论概念，忽略实验、实际案例和与本专业相关的工程实践项目，可能会使学生难以建立直观的理解，也降低了学习积极性和主动参与性。

（三）  人才培养缺乏创新思维

技术革命推动教育变革，教育发展促进技术变革。数智化时代教育培养新质人才是新质生产力发展的必然要求。随着信息技术发展的迭代超越，数智技术成为教育教学中不可或缺的重要因素，改变了传统教育模式，为现代教育关系带来了根本性变革，也为新质人才的培养提供了可能空间。

新质人才的定义具有多维性和复杂性，与新质生产力的提出和新质生产力的发展这一背景密切相关，其结合不同的学科领域具有不同的特征体现[6]。课程应该通过现代光学产业/科技前沿融合实践项目的认识和参与，构建辩证批判性、系统整体性思维；以实际案例为驱动，构建迁移跨界的工程思维；以学术前沿为引领，激发创新思维。

因此，在大数据、信息技术、人工智能高速发展的数智时代背景下，课程要链接光学工程科技前沿和现代光学产业进展，对接实际光学问题的工程实践场景，以实际应用激发创新热情，培养创新能力。

三  教学改革与探索

（一）  深化教学科研融合，优化教学内容