以科研促进教学大力推进创新型人才培养

殷建玲 周冰 沈学举 李刚

摘要：教学与科研是高校教师的两大核心任务，两者相辅相成、互相促进。为适应高校教学改革，大力推进创新型人才的培养，我们通过科研成果丰富教学内容、科研项目指导毕业设计、科研平台拓展创新实验、科研思想改革教学方法等方式，以科研促进《激光原理与技术》课程教学质量的提高。科研辅助教学，将学科最前沿的科研动态、研究方法、科研成果引进课程教学各个环节，使科研成果与教学内容充分接轨，以开拓学生视野，增强科研兴趣，增

引言

教学与科研是高校教师的两大核心任务。早在1809年，德国教育家、思想家洪堡在指导建立柏林大学的过程中，就首先提出“通过研究进行教学”的思想和“教学与研究统一”的原则，明确指出大学中教学和研究之间是辩证统一、相辅相成、互相促进的关系，即教学是科研的基础，科研是教学的发展与提高。但到底如何才能把科研成果转化为教学内容，更好地为高校教学服务，从而促进学员创新能力的提升是一个尚需探讨的问题。本文就科研辅助更新教学内容，促进学员创新能力提升的一些具体方法与各位同行进行探讨。

一、科研对培养学员创新能力的意义和价值

美国教育界早在20世纪70年代就明确提出培养具有创新精神人才的教育目标。英国大学的核心办学思想也多为“探测、挖掘和开发学生的潜在能力，激励个人的创新精神”。德国高等教育也非常注重对学生发现问题、解决问题的能力和创造性、独立性的培养。2007年，我国教育部也明确指出“高等教育肩负着培养数以千万计的高素质专门人才和一大批拔尖创新人才的重要使命”。

创新人才培养的必要条件之一是师资水平的高低。“大学之大，非大厦之大，而是大师之大。”一所大学的教学质量很大程度上取决于教师的学术水平、创新能力、治学态度和师德风范。由于教师直接面对学生，是学生知识的直接传授者，更是学生行为的影响者，所以，师资队伍水平是教学质量的关键。古人云：“问渠那得清如许，唯有源头活水来”，而科研过程本身就是创新过程，是教学的“源头活水”。只有通过科研，教师才能形成新观点、新理论，不断提高自身学术水平；才能及时掌握学科发展最新动态，不断更新教学内容；才能对相关领域有更深理解，真正做到讲课高屋建瓴、深入浅出；才能养成创新思维习惯，从而在教学过程中对学生创新能力培养起到潜移默化的影响。正如德国教育家雅斯贝尔斯所言：“只有自己从事科研的人才有东西教别人，而一般教书匠只能传授僵硬的东西。”因此，教师高质量的科研，是高水平教学能力的保证，是培养学员创新能力的前提和基础。

二、以科研促进教学，推进创新人才培养的方法和实践

教师的责任不仅仅是传授知识，更应着眼于学生创新能力的培养。我院光学学科通过以下措施和方式，将科研与教学紧密结合，以科研促进教学，探索创新型人才培养的模式和方法。

（一）科研成果丰富教学内容

科研成果丰富教学内容主要包括两方面：一是科研内容转化为教学内容，二是科研成果转化为教材。科研内容转化为教学内容是指将科研所产生的新成果、新技术、新知识补充到教学内容中，促进教学内容的更新和改革，保证教学内容与时俱进。科研成果转化为教材是指将科研成果及学科前沿知识进行梳理与优化，不断融入教学内容，并通过教案加以固化成果。这样，既可以丰富教学内容，使其更加新颖，案例更加具体，又可以开拓学员视野，培养其科研和创新的兴趣和思维方式。

由于科技的飞速发展，《激光原理与技术》教材内容明显落后于时代科学技术的发展，其教学已不能再单纯地对教材知识和概念进行简单灌输，更需要就理论研究的前沿动态，把如何发现问题、研究问题、思考问题及解决问题的方式、方法教授给学生。例如，在讲授《激光调制技术》内容时，都是简单地提到激光通信作为该技术的案例进行讲解，但激光通信的具体用途等鲜有提及，学生学起来既枯燥，又晦涩难懂。我们在讲授这部分内容时，首先以一种新式间谍仪器——激光窃听器来引题，引发学员的学习兴趣；进而以激光窃听器的工作原理为案例，讲解本节内容——激光调制原理，使学员带着强烈的求知欲望学习激光调制的理论知识；紧接着，又进一步提出新的疑问“如何避免窃听？”，此时，结合鲜活的案例——美国联邦调查局的反间谍官员在所有政要人物和机构的玻璃窗上，安装上一种特制的小型颤动器，破坏窃听。在此基础上，教员进一步结合科研内容，为学员讲解激光通信的另一主要用途——卫星通信最后1公里的关键技术，拓展学员的知识结构；并将科研内容“激光图像加密技术在激光通信中的应用”介绍给学员，让其了解激光通信过程中的防窃听（保密）技术。通过上述方式，将学科最前沿的科研动态、研究方法、科研成果引进课堂，使教学内容与科研成果充分接轨，从而开拓学员的视野，培养其科研和创新的兴趣和思维方式。

（二）科研项目指导毕业设计

学生直接参与科研，可把学生所学的理论转化成解决实际问题的能力，更重要的是，教师能通过自身言传身教的方式影响学生，逐步培养学生具备基本的科研素质和创新精神，因此，教师不仅要自己从事科研，更要带动学生参与科研。我们充分利用科研积累多、经费充足的优势，将教师承担的科研项目内容作为毕业设计内容，使学生通过实实在在的项目、研究内容、研究方法加深对基础理论概念的理解及实际应用。

目前我专业学员的研究生毕业论文题目90%来自导师的科研项目，10%来自创新性更强的预先研究类项目；本科学员的毕业论文题目则100%来自科研项目，并与研究生一起由导师指导，研究生协助指导。这样，促使学生在科学研究的过程中培养其创新思维，提高其综合素质。例如，“高精度激光光源控制技术研究”、“大气湍流对激光通信技术的影响”、“微纳材料在全光开关上的应用研究”、“光子晶体在多波段兼容伪装技术中的应用”等题目均来自教员的科研项目。由于教员在相关领域科研积累较多、各类资源软件丰富，学员做起论文起步快，教员指导也得心应手。另外，我们还根据学员的特点，在毕业设计题目中适当涵盖一些教学研究类课题。例如，有的学员对于三维模型制作感兴趣，我们就将教学类项目——《激光原理与技术》虚拟实验室建设作为某次毕业设计题目。学员的创造能力出乎想象：由于学员自身兴趣所在，所以，学员非常有动力，他不仅自学并熟练掌握了Solidworks三维模型制软件、NGRAIN Producer三维制作平台、会声会影视频制作软件等相关软件，而且还进一步自行利用Dreamweaver网页制作软件设计了整个课程的各级网页，最终圆满完成了“He-Ne激光器模式测试”和“调Q激光器输出特性”虚拟实验的制作，见图1。该实验已在2104年和2015年《激光原理与技术》课程中加以试用，学员普遍反映效果很好。

（三）科研平台拓展创新实验

2007年，教育部指出“高等教育肩负着培养数以千万计的高素质专门人才和一大批拔尖创新人才的重要使命”。其中，实验教学是达到这一目的的重要手段，是培养学员创造性实践能力的重要环节，这就要求实验教学必须跟上学科发展的步伐。为了适应激光技术的快速发展，实验教学必须不断推陈出新，尽快将新技术、新方法转化为实验内容，从而不断充实和更新实验内容，完善综合与设计性实验体系，突出实验教学对学生创新性能力的培养。

我院《激光原理与技术》课程实验涵盖在《现代光学实验》课程中。随着军队院校教学改革任务的推进，本教学团队以教学模式改革为契机，以教师的科研成果和科研条件为基础，大力推进《现代光学实验》课程改革，将教师的部分成熟科研实验的使用范围从研究生扩展到本科学员。例如，我们将科研课题“图像加密”实验为本科学员开放，并与原本“激光通信”实验相结合，使学员通过亲自动手参与前后两个实验过程，形成完整的科学研究思路，使学生在理论课程学习的基础上，充分发展动手能力和创新思维模式。由于“图像加密”实验条件属于自组性实验，完全可以胜任其他相关创新实验的开发，所以，我们利用该条件，又进一步为学员提出了探究性课题——“激光窃听器的设计”实验。学员可以根据自己的兴趣，自行调研、设计和组装实验。在完成上述实验和课题的过程中，学员分析问题，解决问题的能力，以及研究创新能力都会得到充分的锻炼和提高，同时，还能逐步养成实际科研能力和科学的思维方式。

（四）科研思想改革教学方法

科研方法转化为教学方法是指科研方法在课堂教学中的运用，使教学效果高、好、强、灵。《激光原理与技术》课程知识点繁多，大多数内容过于抽象，相关实验开设与本课程间隔时间较长。为了提高《激光原理与技术》课程的教学效果，大力推进学员创新思维的培养，我们以科研方法促进教学手段改革，使教学手段灵活多样，抽象理论形象生动；以科学思维促进教学方法改革，在课堂上广泛开展任务驱动式、研讨式、启发式、互动式等形式多样、内容丰富的教学方法。

例如，在讲解“调Q技术理论”这一章节时，我们以科研中经常用到的Matlab软件为工具，对调Q激光器的峰值功率、巨脉冲能量、脉冲时间特性进行编程，并用GUI仿真平台的方式直接进行展现。这样，学员既可以借助软件输出结果，理解抽象问题，又可以通过对程序编写过程的理解，了解调Q激光器的整个设计过程，从而在潜移默化中养成创新思维习惯。再比如，我们在讲解“高斯光束的聚焦”这一章节时，我们不再按照教材常规顺序教学，而是借助科研的思维模式，采取“任务驱动法”进行教学：我们首先给学员演示激光打标机，让学员意识到了解该技术在日常生活中的普遍性；然后，指出该设备能够精细打标的关键技术之一就是聚焦技术；接着，把任务——设计激光打标机输出光路交给学员，由他们自行查阅资料，自学相关知识，并初步给出光路设计；最后，教员对学员的设计进行验收评价，指出存在的问题，并对学员自学的相关知识进行补充和修正。通过这种方式，不仅提高了学员的学习兴趣，而且学员作为设计者进行学习，可以初步体会科研的整个过程，科研兴趣和创新意识也得到锻炼和提高。

三、小结

本文以《激光原理与技术》课程为例，探讨了以科研促进教学的一些方法和途径。通过科研成果丰富教学内容、科研项目指导毕业设计、科研平台拓展创新实验、科研思想改革教学方法等方式，不但拓展了课堂教学的内容，促进了教学实践方法的改革，更把科研的思维方式传授给学生，把科研中的新成果、新技术、新理论直接运用到教学中，从而极大地激发了学生的学习兴趣，提高了课堂教学质量，推进了学员创新能力的培养。

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