在计算光学课程教育中感悟思政教育改革

摘  要：近年来，很多大学设立思政教育项目，在培育拔尖人才教学过程中，探索如何能够充分发挥教师的引导作用，期望培育出德才兼备的专业人才。这一培育目标已经成为教学一线教师在开展思政教学时的主要任务。文章以计算光学为例，探索思政教学的实践意义。修订教学大纲、教学设计和梳理课程内容中包含的思政元素，进行教学改革，促进思政教育和专业教育的协同发展。

关键词：思政教学;计算光学;教学改革

中图分类号：G641       文献标志码：A          文章编号：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

近年来，思政教学在本科课程和研究生课程教学中日益受到教师的关注。2020年教育部发布的《高等学校课程思政建设指导纲要》，明确指出思政教育的总体目标和重点内容，该政策推动了高校专业课程的思政教育建设[1-5]。特别地，工科专业课程[6-9]需要将马克思主义等哲学观点与专业教学、科学精神培养结合起来，在培养学生专业技能同时切实提高学术思政意识。在实践教学环节中，完成工科研究生专业课程的思政教育需要做好大纲设计、教学方法设计，解决专业课程和思政教育的自然融合问题。

计算光学研究生课程衔接光学与信息科学的专业核心课程。当前随着人工智能技术的广泛应用，诸如计算光学、计算测量学、计算视觉等形如“计算+”的概念不断涌现，即计算技术不断应用于不同研究领域。而我国研究生在中学阶段受到很好的数学素养训练，在本科和研究生阶段，只要加以适当引导，相信其必将在相关学科领域作出有特色的突出贡献。在计算光学研究生课程的课堂教学中，结合思政教育，鼓励学生通过计算技术在自己的科研中做出有特色的原创性研究工作，作出重要学术贡献和有代表性的研究成果。

哈尔滨工业大学仪器科学与工程学院，在研究生计算光学课程教学中，通过多学科融合的专业课教学方式，培养研究生爱国主义情怀。作者在该课程实践教学环节，针对课程内容考虑融入思政教育元素，本文将分享作者在教学实践中的体会和经验。

一、思政教育和专业课程的联系

当前思政教育形式没有固定方式。总的来说，研究生专业课程的思政教育是帮助学生在专业课程学习的同时，树立正确三观，使精神状态充满正能量，规范言行，学生能在生活中传递正确的思政理念。当代研究生更加注重自我与个性，如何加强研究生的社会责任感，启发研究生将个人发展与社会发展结合起来是目前思政教育的一个重点问题。研究生教育不单是激发专业学习兴趣，更重要的是培养学生对国家和社会发展的责任感与科研意识，同时需要考虑专业课程对研究生课题研究工作的支持。开展研究生专业课程与思政元素结合起来的教育方法更具“渗透性”和形式多样特点，教研相辅，同时使得课程内容更加多元化、更容易让研究生接受。

计算光学课程是一门偏向于人工智能、算法类的研究生专业核心课程，课程内容与光学、计算技术密切相关。而计算机是当前研究生触手可及的工具，利用它可以获取多种网络信息、进行信息处理等活动。结合思政教学方法，可以加强研究生对不良信息的过滤和抵制能力，加强爱国情怀、报效祖国的意识形态，使仪器科学与技术领域等青年拔尖人才拥有职业道德操守和传统文化教育。因此，考虑在计算光学课程教学大纲和研究生思想政治素质情况的基础上，以立德育人为本，充分研究课程内容中的思政元素，找到结合点，将思政教育全面深入地嵌入教学和人才培养的各环节，各部分的具体关联如图1所示。

在传授专业知识过程中教师注意强调价值引领，建立起专业知识、工程应用、前沿研究之间的桥梁关系，对计算光学课程所蕴含的思政要素和德育功能进行提炼，从教学内容、教学设计、教学大纲等方面进行重新梳理，明确授课与考核方式，并开展相应研究工作。教师在备课环节，可以侧重一些专业内容背后的人物和故事，积累有关励志精神、科学精神、爱国情怀等思政资料，在课程教学环节适当插入，可以让研究生从不同角度思考专业内涵、研究方法等问题，培养专业和思政方面的全面思维能力，通过模仿著名学者科研经历加强创新意识。

这里结合实例，说明专业知识、科研工作、思政教育之间彼此促进的关系。结构光照明技术是计算光学课程中一个非常有代表性的课程内容，它的理论基础是傅里叶变换性质，即相移导致频移。然而这个性质在一百多年前就为科研人员熟知。近几十年这个理论在我们的教材中更是频繁出现，是光学相关专业本科生和研究生的学习重点内容。在2000年由GUSTAFSSON教授最早将这个理论用于计算光学显微成像系统[10]，将分辨率有效提升至2倍，如图2所示。提升成像分辨率是非常难做的课题，GUSTAFSSON教授的研究工作是一次非常重要的科学进展。从这个故事中，我们能发现，科研灵感不一定是从最新成果启发而得，而是对经典理论的深入思考，以交叉学科方式跨领域组合而形成的技术突破。这也是近年来很多高校开始重视基础研究和学科的主要原因。研究生在学习专业知识时需要做深层次思考，具有敏锐意识，时刻思考着学习的专业知识和自己当前面临的科研工作之间的关联。

记忆和思考只是浅层次的认证，它们不能在我们的头脑和心灵中有效长期驻扎，并产生有积极意义的原创性输出。对于思政和专业知识的融合也不是简单的思考或发现就能把它们很好结合起来。要结合个人印象深刻的经历来反思专业知识和思政教育的作用，并指导个人的行为习惯，以思政教育元素为无形主线将专业知识和学术研究串联起来。正如改变我们的性格可能很难，但改变做事方式要容易些。在此基础上持续改进并把事情做得更好，正如REFO等人后来发展的非线性结构光照明技术将超分辨成像能力提至更高水平[11]，如图3所示。从理论到应用GUSTAFSSON教授经历了十余年持续不断地研究，虽然只是从线性到非线性简单地推广，但是这个非线性技术对于计算显微成像领域的学术贡献非常大。

研究生学习和科研的可靠动力来源于责任，对个人、对家庭、对工作单位、对祖国的责任心和责任感。而兴趣是不稳定的，一旦学生失去兴趣，将会出现萎靡不振的现象，即责任对研究生学习和从事研究工作的影响远大于兴趣。思政教育元素正好可以促进培养研究生责任感的教学目标。在遇到困难和失去兴趣时，我们能够顶住干扰、缺少自信心的压力，迎难而上，坚持下去把问题解决、攻克难关，解决课题瓶颈和卡脖子问题。以前面的结构光照明技术为例，这个技术我们都在课程中学过，然而对于许多人而言，这个原理只是从我们的大脑默默地走过，经记忆考试后再渐渐忘记。很多人没有去考虑它的应用，如何做一些原创性研究工作。好事或荣耀时刻是短暂的，很难引起我们的反思。印象深刻的经历多来自个人痛苦经历，且一定是自己的经历，辅以思政教育元素的帮助，痛定思痛后的反思可以促进我们做出有效的改变，可实施的改变。我们做出的改变可能是从自私变为无私、从自闭转为开放、从自卑变为自信等。

二、思政教育改革

计算光学研究生专业课程内容，结合智能算法在光学成像与测量技术领域中实际工程问题和前沿学术课题，课程目标明确，适宜研究生开展课题研究。在课程内容中，加强传统精神文化和爱国情怀等思政教育，如叠层扫描成像技术通过多次扫描测量与迭代计算过程获取大视场、超分辨成像效果，其寓意是通过长期勤奋的工作而获取更加优异的结果，与传统故事“铁杵成针”相似，也是基础光学原理的典型应用，激励研究生对学习专业知识的兴趣;杨-顾相位恢复算法是中国学者在光学反问题中的重要贡献，这一教学实例可以激发研究生的爱国情怀;自动聚焦和超分辨成像技术的内容可以关联到对某一技术研究追求精益求精，这需要责任和毅力，长期坚持才能得到的重大科研成果。

深入研究计算光学课程内容中的思政要素。在进行课程教学工作、培养研究生光学与计算能力基础上，对计算光学内容进行分析与提炼，进一步寻找课程内容和思政要素的结合点。从计算成像学、计算测量学等新领域深入研究思政教育元素，撰写计算光学与思政教育有机融合的教学大纲和教学设计方案，将思政教育元素充分融入课程教学各个环节，开始多种形式的研究生专业教育活动。

研究思政教育和课程内容有机融合的教学方法。在撰写教学大纲和课程设计的基础上，开展计算光学与思政教育结合的教学方法研究，实现研究生专业课程与思政教育的自然融合，使专业教学更加有利于培养研究生社会主义核心价值观、提高研究生的道德品质与职业素养，实现“教书育人”的双目标统一。

以“立德树人”作为首要任务，研究具有爱国情怀、正确社会价值观的工科领军创新人才培养模式，加强计算技术与光学原理方面的课程内容与思政教育的契合度，培养研究生具有团队协作意识、艰苦奋斗的意志、不畏课题困难的耐心与勇气、热爱国家与母校的精神，实现计算光学课程立德育人的教学目标。

三、思政教育方案

计算光学是一门面向仪器科学与技术学科研究生开设的理论性与工程性专业核心课。课程内偏向智能算法、光学理论在成像与测量领域应用。结合计算光学课程的特色，在保证专业课程讲解与科研能力培养前提下，将思政教育价值引领融入教学设计和实施各环节。通过专业课程建设，发展计算光学课程思政培养体系，培养具有爱国精神、德才兼备的创新型人才。

将课程教学内容与课程思政教育目标融合在一起。通过思政教育元素与教学内容的有机结合，将思政内容融入教学大纲和教学设计，对计算光学课程教学活动进行统一规划，如教学内容、教学目标、当代研究生思想状态等。在教学内容中引入人生观、价值观、爱国主义等思政元素，将思政教育、品德修养、职业素质等内容渗透到教学过程中，详细对应关系见表1。结合专业教学内容，形象而生动地融入思政教育元素，丰富课堂教学氛围。

通过“实际工程项目”体现思政教育元素。以具体工程项目问题作为素材，发挥计算光学课程在立德树人方面的渠道作用。如介绍相位恢复算法应用时，通过透镜设计这一光学反问题展现我国科学家不畏艰难、勇于探索、精益求精的精神;通过智能算法在成像系统中的应用，引导研究生体会一名科研人员的责任与历史使命，培养在人工智能时代的爱国情怀、使命感和历史担当;在散斑成像技术中，融入“科研攻关”“敢于突破传统认知”等思维与意识，培养研究生敢于进行原创性强研究工作的科学精神。