【摘要】針對創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)、卓越工程師教育培養(yǎng)計(jì)劃背景下的基礎(chǔ)物理系列課程教學(xué)，以及物理學(xué)碩士學(xué)位課程建設(shè)的基本要求，對《光譜學(xué)》進(jìn)行了特色化課程建設(shè)。設(shè)計(jì)了該課程在精講討論、開放互動的分層次基礎(chǔ)物理課程群建設(shè)體系中的位置與作用。提出構(gòu)建、優(yōu)化課程教學(xué)內(nèi)容的“四兼顧一突出”的指導(dǎo)思想。在圍繞學(xué)生的科技素養(yǎng)培育這一終極目標(biāo)，重點(diǎn)進(jìn)行了均衡性特色教材建設(shè)，教學(xué)方法與手段的優(yōu)化、整合創(chuàng)新，綜合式課程考核模式的建立與實(shí)踐。課程建設(shè)的實(shí)踐表明，這種課程建設(shè)指導(dǎo)思想與建設(shè)模式正確、有效，具有較強(qiáng)的推廣價(jià)值。

【關(guān)鍵詞】課程建設(shè)；光譜學(xué)；教材；建設(shè)模式

【基金項(xiàng)目】陜西高等教育教學(xué)改革研究項(xiàng)目（15BY60），西安工業(yè)大學(xué)研究生教育教學(xué)改革研究項(xiàng)目（XAGDYJ160218）。

陜西省教育科學(xué)規(guī)劃課題（SGH12456），西安工業(yè)大學(xué)2016年規(guī)劃教材立項(xiàng)（光譜學(xué)與光譜技術(shù)）（7號）資金資助。

【中圖分類號】G642 【文獻(xiàn)標(biāo)識碼】B 【文章編號】2095-3089（2017）16-0032-03

西部一般理工科院校的基礎(chǔ)物理教學(xué)在國家實(shí)施“創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)”和“卓越工程師教育培養(yǎng)計(jì)劃”背景和要求下，面臨著學(xué)時(shí)偏少，超大班教學(xué)，學(xué)生基礎(chǔ)較差，多樣化的教學(xué)手段和現(xiàn)代教育技術(shù)手段落后，距信息化發(fā)展要求差距較大，實(shí)驗(yàn)設(shè)備和演示不足，考核模式單一難以對教學(xué)進(jìn)行良好促進(jìn)和導(dǎo)向，學(xué)生學(xué)習(xí)主動性差，興趣不濃，師生互動少等困難[1-4]，其中教學(xué)條件建設(shè)特色與成效不鮮明，無法為提高學(xué)生的物理素質(zhì)和科學(xué)素養(yǎng)發(fā)揮有效的保證作用。此外，在西部一般理工科院校以工科為重點(diǎn)的研究生學(xué)科建設(shè)中，加強(qiáng)研究生教學(xué)建設(shè)、深化教學(xué)改革、提高研究生培養(yǎng)質(zhì)量成為建設(shè)的核心內(nèi)容。而既作為分層次基礎(chǔ)物理課群體系建設(shè)的必要組成，又作為具有工程背景的物理學(xué)（理學(xué)）一級學(xué)科專業(yè)基礎(chǔ)課、學(xué)位課的《光譜學(xué)》，其當(dāng)前的建設(shè)明顯滯后，制約著基礎(chǔ)物理課群體系建設(shè)和物理學(xué)一級學(xué)科建設(shè)。

我們從一般工科院校的教學(xué)實(shí)際出發(fā)，遵循以精品課程為核心的課程群建設(shè)模式，在“精講討論”教學(xué)思想指導(dǎo)下，以“開放互動”為特色，構(gòu)建了分層次的基礎(chǔ)物理課程群體系[5-7]，并在此體系中有效建設(shè)了必要層次、拓延層次的《光譜學(xué)于光譜技術(shù)導(dǎo)論》課程，同時(shí)以工程化背景和四結(jié)合教材為特點(diǎn)進(jìn)行了物理學(xué)（理學(xué)）一級學(xué)科專業(yè)基礎(chǔ)課、學(xué)位課的《光譜學(xué)》的特色化建設(shè)，成果豐富、特色鮮明。

一、課程在分層次基礎(chǔ)物理課程群建設(shè)的地位

基于一般理工科院校的定位和特色（注重工程實(shí)踐突出制造技術(shù)），以服務(wù)于應(yīng)用型創(chuàng)新人才培養(yǎng)為目標(biāo)，以“精講討論”思想為指導(dǎo)，優(yōu)化教學(xué)內(nèi)容和教學(xué)手段，構(gòu)建“精講討論、開放互動”的分層次基礎(chǔ)物理課群體系[5-6]，如圖1所示。包括各理、工、文科類大學(xué)物理自然科學(xué)基礎(chǔ)課程（屬于基本層次），突出綜合素質(zhì)教育的公共選修課程（屬于必要層次）——高新技術(shù)的物理基礎(chǔ)、物理·科技簡史、大學(xué)物理開放式習(xí)題討論，以及個(gè)別理學(xué)專業(yè)的理論物理導(dǎo)論課程（屬于拓延層次）和作為輔助層次的大學(xué)物理網(wǎng)絡(luò)課程。其中《光譜學(xué)于光譜技術(shù)導(dǎo)論》課程屬于必要層次和拓延層次。

二、特色化學(xué)位課《光譜學(xué)》建設(shè)的必要性及意義

1.為學(xué)校博士學(xué)科建設(shè)發(fā)揮理科支撐作用

《光譜學(xué)》是當(dāng)前我校唯一的理學(xué)學(xué)科（物理學(xué)一級碩士學(xué)科）下四個(gè)二級學(xué)科的一門重要專業(yè)基礎(chǔ)課、學(xué)位課，因此大力推進(jìn)該課程建設(shè)對于學(xué)校的學(xué)科布局、學(xué)科平衡有較大的促進(jìn)作用，更為提高學(xué)校的“工學(xué)工程”、“材料科學(xué)與工程”兩個(gè)博士學(xué)科建設(shè)水平，發(fā)揮理科支撐作用。

2.為學(xué)校唯一的理學(xué)學(xué)科建設(shè)發(fā)揮基礎(chǔ)性作用

在信息光學(xué)與光電檢測領(lǐng)域中，光譜學(xué)與光譜技術(shù)的研究與應(yīng)用已經(jīng)融匯于大氣、海洋、陸地 、生物、食品、電子系統(tǒng)等環(huán)境與目標(biāo)信息監(jiān)測、檢測，物質(zhì)微結(jié)構(gòu)分析，地質(zhì)、地理、資源遙感等領(lǐng)域，因此《光譜學(xué)》課程建設(shè)可以為學(xué)校物理學(xué)一級碩士學(xué)科在培養(yǎng)具有理工結(jié)合特色的，具有獨(dú)立從事科研、專業(yè)技術(shù)工作能力的高級專門人才方面發(fā)揮基礎(chǔ)性作用。

3.解決學(xué)校研究生培養(yǎng)困難，為國內(nèi)科研生產(chǎn)發(fā)揮普適性基礎(chǔ)教育作用

除過我校以外，國內(nèi)目前還沒有開設(shè)面向物理學(xué)、光學(xué)工程、材料化學(xué)分析學(xué)科的一門通識性研究生專業(yè)基礎(chǔ)課《光譜學(xué)》，亦沒有一部較適用的講義或教材。顯然進(jìn)行課程教學(xué)條件建設(shè)，編寫該教材，并建立有利于培養(yǎng)研究生具有創(chuàng)新精神和能力的教學(xué)模式，不僅能夠解決光學(xué)等學(xué)科研究生培養(yǎng)過程中的實(shí)際困難，促進(jìn)學(xué)科建設(shè)，而且對于國內(nèi)科研、生產(chǎn)可發(fā)揮普適性的基礎(chǔ)教育作用。

4.促進(jìn)應(yīng)用物理學(xué)本科特色專業(yè)建設(shè)，利于優(yōu)化本碩貫通培養(yǎng)方案

學(xué)校本科還沒有《光譜學(xué)》課程，因此該課程可以轉(zhuǎn)為“應(yīng)用物理學(xué)”本科專業(yè)的專業(yè)選修課，這不僅能豐富該本科專業(yè)方向，促進(jìn)學(xué)?！皯?yīng)用物理學(xué)”特色專業(yè)建設(shè)，而且有利于“應(yīng)用物理學(xué)”-“物理學(xué)”本碩貫通培養(yǎng)方案的優(yōu)化。

三、教材建設(shè)

正如前面所描述的，除過我校以外，國內(nèi)目前還沒有面向物理學(xué)、光學(xué)工程、材料化學(xué)分析學(xué)科的一門通識性研究生專業(yè)基礎(chǔ)課《光譜學(xué)》的較適用講義或教材。因此《光譜學(xué)》課程的教材建設(shè)與教材選用屬于課程建設(shè)的重要內(nèi)容。

1.教材建設(shè)的基本思想

在選用多種國內(nèi)外相關(guān)、相近教材和相關(guān)學(xué)術(shù)文獻(xiàn)的基礎(chǔ)上，編寫合適的研究生教學(xué)的《光譜學(xué)與光譜技術(shù)導(dǎo)論》校級規(guī)劃講義，為編著更高水平的規(guī)劃教材奠定基礎(chǔ)，并成為教學(xué)條件建設(shè)的主體。

2.教材建設(shè)的技術(shù)路徑

選用的教材及參考文獻(xiàn)有：應(yīng)用光譜學(xué)、漫話光譜、傅立葉變換光譜學(xué)原理、干涉成像光譜技術(shù)、物理學(xué)報(bào)、Opt.Communications、OptiK、Applied Optics。

校級規(guī)劃講義編印的良好基礎(chǔ)與規(guī)劃立項(xiàng)計(jì)劃。課程負(fù)責(zé)人許世軍教授是校級教學(xué)名師，主講《光譜學(xué)》課程已經(jīng)6屆，教學(xué)經(jīng)驗(yàn)豐富、效果良好、相關(guān)研究成果較多；課程成員也是教學(xué)、學(xué)科梯隊(duì)的核心成員，這從人員隊(duì)伍上保證本講義編寫的科學(xué)性、適用性和水平。endprint

此外，該課程積累了大量的資料——4本教材/專著3類學(xué)術(shù)期刊，以及編者自己課題研究取得的資料，這構(gòu)成講義編印的良好資料基礎(chǔ)。

教材內(nèi)容除過光譜學(xué)研究生課程介紹與光譜學(xué)、光譜技術(shù)發(fā)展史以外，包含以下6個(gè)方面：（1）光譜學(xué)的應(yīng)用光學(xué)原理（熱輻射及其基本定律、輻射源、光譜的分解、輻射探測器）；（2）原子光譜與分子光譜簡介（量子化能級、波動力學(xué)、氫原子和周期表、原子能級和原子光譜、磁場效應(yīng)和電場效應(yīng)、分子結(jié)構(gòu)簡述、分子能量、雙原子分子的轉(zhuǎn)動光譜與振動光譜、多原子分子的轉(zhuǎn)動光譜與振動光譜）；（3）各種光譜技術(shù)（發(fā)射光譜技術(shù)、原子吸收光譜技術(shù)、分子吸收光譜技術(shù)、反射光譜技術(shù)、光聲光譜技術(shù)、瀨曼光譜技術(shù)、傅立葉光譜技術(shù)簡介、光譜獲得簡介）；（4）傅立葉變換光譜學(xué)的基本原理（傅立葉變換光譜的基本積分、截趾、分辨率、取樣間隔、快速掃描傅立葉變換光譜儀、雙邊帶和單邊帶）；（5）色散傅立葉變換光譜儀的基本原理（復(fù)數(shù)插入損耗、基本積分、平行平面樣品的透射和反射、從復(fù)數(shù)插入損耗計(jì)算光學(xué)常數(shù)）；（6）干涉成像光譜技術(shù)發(fā)展（時(shí)間調(diào)制-空間調(diào)制-時(shí)空混合調(diào)制干涉成像光譜技術(shù)、偏振干涉成像光譜技術(shù)、穩(wěn)態(tài)大視場、被動四強(qiáng)度風(fēng)場探測、干涉光譜光學(xué)層析成像）。

3.教材特色

改善國內(nèi)物理、光學(xué)工程等學(xué)科中此類通識性研究生專業(yè)基礎(chǔ)課教材比較缺乏的現(xiàn)狀；兼顧普適性與現(xiàn)代性，并實(shí)現(xiàn)兩者的有機(jī)統(tǒng)一（論述傳統(tǒng)的光譜學(xué)理論和各類光譜分析技術(shù)，介紹和評述光譜理論與技術(shù)的前沿與發(fā)展）；兼顧光譜學(xué)理論與光譜技術(shù)，而以各類光譜技術(shù)的實(shí)現(xiàn)為鮮明特征。

四、構(gòu)建、優(yōu)化課程教學(xué)內(nèi)容及體系，服務(wù)于科技素養(yǎng)培育

《光譜學(xué)》課程教學(xué)的終極目標(biāo)是促進(jìn)學(xué)生的科技素養(yǎng)培育。學(xué)生通過本課程學(xué)習(xí)，理解光譜學(xué)的基本理論和基本技術(shù)和常見的光譜分析方法和系統(tǒng)，尤其是國際前沿的新型干涉光譜和成像理論與技術(shù)的基礎(chǔ)理論與系統(tǒng)特性，以便為學(xué)生在光譜相關(guān)的熱點(diǎn)領(lǐng)域的理論和技術(shù)研究打下良好的基礎(chǔ)。

但是除過本學(xué)校以外，國內(nèi)目前還沒有開設(shè)面向物理學(xué)、光學(xué)工程、材料化學(xué)分析學(xué)科的一門通識性研究生專業(yè)基礎(chǔ)課《光譜學(xué)》，亦沒有一部較適用的講義或教材。因此，在學(xué)校研究生教育中構(gòu)建、優(yōu)化該課程教學(xué)內(nèi)容及體系非常必要，屬于課程建設(shè)的核心內(nèi)容。

1.構(gòu)建、優(yōu)化課程教學(xué)內(nèi)容的基本依據(jù)

在當(dāng)前的物理學(xué)一級學(xué)科、光學(xué)工程學(xué)科以及材料化學(xué)分析學(xué)科，尤其是在信息光學(xué)與光電檢測領(lǐng)域中，會涉及到光學(xué)系統(tǒng)成像的評價(jià)、頻譜分析、空間濾波、特征識別、相干光理論，光學(xué)廣義傅立葉變換、信息處理和空間調(diào)制器，干涉光譜成像理論與技術(shù)、干涉型光學(xué)層析理論、成像光譜探測理論與技術(shù)等研究。因此，科技發(fā)展和生產(chǎn)就需要該課程內(nèi)容發(fā)揮普適性的基礎(chǔ)教育作用。

國內(nèi)目前還沒有一門符合上述教學(xué)內(nèi)容要求的課程、教材或參考資料?，F(xiàn)有的相近課程、教材或?qū)Ｖ词瞧蛴诠庾V學(xué)基本原理/理論，要么是某一范圍較窄類專門的光譜理論——分子光譜、原子光譜、激光光譜、半導(dǎo)體光譜、萊曼光譜等，要么是某一范圍較窄類專門的光譜技術(shù)（其專業(yè)技術(shù)性較強(qiáng)，通用性很差）。而學(xué)校在光學(xué)學(xué)科過去幾屆的研究生培養(yǎng)過程中，由許世軍教授主講的該《光譜學(xué)》課程中采用了4本教材、專著，3類學(xué)術(shù)期刊等資料的內(nèi)容，這不僅給教學(xué)造成較大不便，而且影響了教學(xué)內(nèi)容的規(guī)范性、系統(tǒng)性，顯然教學(xué)內(nèi)容的構(gòu)建與優(yōu)化是現(xiàn)實(shí)教學(xué)現(xiàn)狀需要。

構(gòu)建與優(yōu)化《光譜學(xué)》課程教學(xué)內(nèi)容，是面向物理學(xué)一級學(xué)科、光學(xué)工程學(xué)科以及材料化學(xué)分析學(xué)科的具有通識性的研究生學(xué)位課程建設(shè)的特色化和高水平性的核心要求。

2.構(gòu)建、優(yōu)化課程教學(xué)內(nèi)容的指導(dǎo)思想

指導(dǎo)思想是，教學(xué)內(nèi)容須兼顧科學(xué)性與技術(shù)性，理論性與實(shí)踐性，基礎(chǔ)性與前沿性，普適性與專業(yè)性，突出新型干涉光譜、新型成像理論與技術(shù)的教學(xué)。

3.將要構(gòu)建、優(yōu)化的課程教學(xué)內(nèi)容體系

《光譜學(xué)》課程教學(xué)內(nèi)容體系框架，如圖2所示。

學(xué)生通過學(xué)習(xí)《光譜學(xué)》課程，理解光譜學(xué)的基本理論和技術(shù)，以及常見的光譜分析方法和系統(tǒng)，尤其是干涉光譜技術(shù)與成像技術(shù)的理論基礎(chǔ)與系統(tǒng)特性，了解原子光譜基本原理以及原子光譜與原子結(jié)構(gòu)之間的聯(lián)系，了解原子在于弱、強(qiáng)磁場中的譜線規(guī)律，了解分子光譜的基本原理以及分子光譜與原子結(jié)構(gòu)之間的聯(lián)系，了解現(xiàn)代原子和分子光譜術(shù)，以便為在光譜相關(guān)領(lǐng)域的理論和技術(shù)研究打下良好的基礎(chǔ)。

主要涉及通用光譜學(xué)概述，各種光譜技術(shù)，傅立葉變換光譜學(xué)原理，干涉成像光譜技術(shù)簡介。

4.教學(xué)方法與手段的創(chuàng)新、改革

基于有利于培養(yǎng)研究生具有創(chuàng)新精神和能力的教學(xué)模式的建設(shè)要求，在教學(xué)方法與手段改革方面，采取將現(xiàn)代教育技術(shù)、多種教學(xué)手段與資源的進(jìn)行優(yōu)化整合，突出開放性問題課堂討論，兼顧理論與實(shí)踐教學(xué)的方案。

將多媒體教學(xué)手段與傳統(tǒng)教學(xué)方法、實(shí)驗(yàn)教學(xué)手段以及開放討論式教學(xué)相整合（四類教學(xué)手段優(yōu)化整合），并實(shí)現(xiàn)演示實(shí)驗(yàn)實(shí)物資源、演示實(shí)驗(yàn)課件資源、外文文字材料、外文課件、網(wǎng)絡(luò)課程和其它課件等資源的優(yōu)化配置，設(shè)計(jì)課件教學(xué)的精講內(nèi)容和傳統(tǒng)教學(xué)的精講內(nèi)容，尋求二者的最佳結(jié)合點(diǎn)。

著眼于培養(yǎng)研究生的創(chuàng)新精神和能力，在教師課堂精講的同時(shí)，突出開放性問題課堂討論教學(xué)方法的使用[7-8]。需要在課程建設(shè)實(shí)踐中探索多種形式靈活、內(nèi)容豐富的“開放性問題討論式”教學(xué)方法。如“鼓勵思考與出錯”；“學(xué)生示范討論，學(xué)生再糾錯、糾正”；“隨機(jī)小組討論，代表發(fā)言辯論”；“課堂隨機(jī)討論”；“不平均打分”，“發(fā)言記分與創(chuàng)新記分”等等。

依據(jù)上述方法進(jìn)行理論教學(xué)的同時(shí)，兼顧實(shí)踐教學(xué)。為加深學(xué)生對光譜學(xué)理論和技術(shù)的理解，可以適當(dāng)進(jìn)行以下實(shí)踐環(huán)節(jié)：參觀典型光譜分析系統(tǒng)的工作演示；參與設(shè)計(jì)干涉成像光譜系統(tǒng)。

5.創(chuàng)新“綜合式”課程考核endprint

“綜合式”課程考核模式與“精講討論”教學(xué)思想相一致，它可以促進(jìn)教學(xué)相長，準(zhǔn)確地實(shí)現(xiàn)教學(xué)過程和創(chuàng)新教育目標(biāo)的統(tǒng)一考查[5-6]。其主要內(nèi)容是：平時(shí)與期末的多次和多形式考核；以主觀能力測試為中心；以開放性習(xí)題資料查閱報(bào)告成績、開放性問題課堂討論成績、開放性課程大報(bào)告成績、實(shí)踐設(shè)計(jì)成績?yōu)榻M成部分；題目設(shè)計(jì)注重培養(yǎng)、擴(kuò)展學(xué)生的思維，突出研究生學(xué)習(xí)的求異性。

五、教學(xué)研究與與建設(shè)成果

在教師隊(duì)伍建設(shè)成果方面，因?yàn)槟壳敖處熽?duì)伍的職稱、年齡、學(xué)歷結(jié)構(gòu)比較合理，因此教師隊(duì)伍建設(shè)的重點(diǎn)在于：形成了穩(wěn)定的課程教學(xué)骨干（2-3人）；教學(xué)水平、教研水平、科研水平、學(xué)術(shù)聲譽(yù)有明顯提高（例如：優(yōu)秀教師、教學(xué)明星、名師、專家委員等）。

產(chǎn)生了一批新的教科研項(xiàng)目與成果。教學(xué)研究的總體規(guī)劃是以建立有利于培養(yǎng)研究生具有創(chuàng)新精神和能力的教學(xué)模式為中心，在教學(xué)內(nèi)容、方法、手段、考核等方面有突破，最終建立了有利于培養(yǎng)研究生具有創(chuàng)新精神和能力的教學(xué)模式包含：教學(xué)內(nèi)容、方法、手段、考核等。實(shí)施的教學(xué)研究項(xiàng)目具體有：BLCS理論與泛在學(xué)習(xí)理論的特征化與課程實(shí)踐研究；教學(xué)方法與手段的創(chuàng)新（將現(xiàn)代教育技術(shù)、多種教學(xué)手段與資源的進(jìn)行優(yōu)化整合，突出開放性問題課堂討論，兼顧理論與實(shí)踐教學(xué)）；特色教材建設(shè)研究（包含教學(xué)內(nèi)容研究）；創(chuàng)新“綜合式”課程考核。

出版了1部《光譜學(xué)與光譜技術(shù)導(dǎo)論》數(shù)字教材；發(fā)表了5篇相關(guān)的研究生教育教學(xué)研究論文；課程獲得2項(xiàng)榮譽(yù)或好評，評課程梯隊(duì)建設(shè)水平有較大提高，獲得良好的同行評價(jià)；建立了電子版資源集：基礎(chǔ)性課程學(xué)習(xí)資料，視頻、音頻、圖片、仿真等資料，課程習(xí)題問題匯總。

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作者簡介：許世軍（1971-），男，陜西韓城人，教授，主要從事高等物理教育、光學(xué)層析、干涉光譜理論與技術(shù)研究。endprint