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【摘要】针对创新创业、卓越工程师教育培养计划背景下的基础物理系列课程教学，以及物理学硕士学位课程建设的基本要求，对《光谱学》进行了特色化课程建设。设计了该课程在精讲讨论、开放互动的分层次基础物理课程群建设体系中的位置与作用。提出构建、优化课程教学内容的“四兼顾一突出”的指导思想。在围绕学生的科技素养培育这一终极目标，重点进行了均衡性特色教材建设，教学方法与手段的优化、整合创新，综合式课程考核模式的建立与实践。课程建设的实践表明，这种课程建设指导思想与建设模式正确、有效，具有较强的推广价值。
【关键词】课程建设；光谱学；教材；建设模式
【基金项目】陕西高等教育教学改革研究项目（15BY60），西安工业大学研究生教育教学改革研究项目（XAGDYJ160218）。
陕西省教育科学规划课题（SGH12456），西安工业大学2016年规划教材立项（光谱学与光谱技术）（7号）资金资助。
【中图分类号】G642 【文献标识码】B 【文章编号】2095-3089（2017）16-0032-03
西部一般理工科院校的基础物理教学在国家实施“创新创业”和“卓越工程师教育培养计划”背景和要求下，面临着学时偏少，超大班教学，学生基础较差，多样化的教学手段和现代教育技术手段落后，距信息化发展要求差距较大，实验设备和演示不足，考核模式单一难以对教学进行良好促进和导向，学生学习主动性差，兴趣不浓，师生互动少等困难[1-4]，其中教学条件建设特色与成效不鲜明，无法为提高学生的物理素质和科学素养发挥有效的保证作用。此外，在西部一般理工科院校以工科为重点的研究生学科建设中，加强研究生教学建设、深化教学改革、提高研究生培养质量成为建设的核心内容。而既作为分层次基础物理课群体系建设的必要组成，又作为具有工程背景的物理学（理学）一级学科专业基础课、学位课的《光谱学》，其当前的建设明显滞后，制约着基础物理课群体系建设和物理学一级学科建设。
我们从一般工科院校的教学实际出发，遵循以精品课程为核心的课程群建设模式，在“精讲讨论”教学思想指导下，以“开放互动”为特色，构建了分层次的基础物理课程群体系[5-7]，并在此体系中有效建设了必要层次、拓延层次的《光谱学于光谱技术导论》课程，同时以工程化背景和四结合教材为特点进行了物理学（理学）一级学科专业基础课、学位课的《光谱学》的特色化建设，成果丰富、特色鲜明。
一、课程在分层次基础物理课程群建设的地位
基于一般理工科院校的定位和特色（注重工程实践突出制造技术），以服务于应用型创新人才培养为目标，以“精讲讨论”思想为指导，优化教学内容和教学手段，构建“精讲讨论、开放互动”的分层次基础物理课群体系[5-6]，如图1所示。包括各理、工、文科类大学物理自然科学基础课程（属于基本层次），突出综合素质教育的公共选修课程（属于必要层次）——高新技术的物理基础、物理·科技简史、大学物理开放式习题讨论，以及个别理学专业的理论物理导论课程（属于拓延层次）和作为辅助层次的大学物理网络课程。其中《光谱学于光谱技术导论》课程属于必要层次和拓延层次。
二、特色化学位课《光谱学》建设的必要性及意义
1.为学校博士学科建设发挥理科支撑作用
《光谱学》是当前我校唯一的理学学科（物理学一级硕士学科）下四个二级学科的一门重要专业基础课、学位课，因此大力推进该课程建设对于学校的学科布局、学科平衡有较大的促进作用，更为提高学校的“工学工程”、“材料科学与工程”两个博士学科建设水平，发挥理科支撑作用。
2.为学校唯一的理学学科建设发挥基础性作用
在信息光学与光电检测领域中，光谱学与光谱技术的研究与应用已经融汇于大气、海洋、陆地 、生物、食品、电子系统等环境与目标信息监测、检测，物质微结构分析，地质、地理、资源遥感等领域，因此《光谱学》课程建设可以为学校物理学一级硕士学科在培养具有理工结合特色的，具有独立从事科研、专业技术工作能力的高级专门人才方面发挥基础性作用。
3.解决学校研究生培养困难，为国内科研生产发挥普适性基础教育作用
除过我校以外，国内目前还没有开设面向物理学、光学工程、材料化学分析学科的一门通识性研究生专业基础课《光谱学》，亦没有一部较适用的讲义或教材。显然进行课程教学条件建设，编写该教材，并建立有利于培养研究生具有创新精神和能力的教学模式，不仅能够解决光学等学科研究生培养过程中的实际困难，促进学科建设，而且对于国内科研、生产可发挥普适性的基础教育作用。
4.促进应用物理学本科特色专业建设，利于优化本硕贯通培养方案
学校本科还没有《光谱学》课程，因此该课程可以转为“应用物理学”本科专业的专业选修课，这不仅能丰富该本科专业方向，促进学校“应用物理学”特色专业建设，而且有利于“应用物理学”-“物理学”本硕贯通培养方案的优化。
三、教材建设
正如前面所描述的，除过我校以外，国内目前还没有面向物理学、光学工程、材料化学分析学科的一门通识性研究生专业基础课《光谱学》的较适用讲义或教材。因此《光谱学》课程的教材建设与教材选用属于课程建设的重要内容。
1.教材建设的基本思想
在选用多种国内外相关、相近教材和相关学术文献的基础上，编写合适的研究生教学的《光谱学与光谱技术导论》校级规划讲义，为编著更高水平的规划教材奠定基础，并成为教学条件建设的主体。
2.教材建设的技术路径
选用的教材及参考文献有：应用光谱学、漫话光谱、傅立叶变换光谱学原理、干涉成像光谱技术、物理学报、Opt.Communications、OptiK、Applied Optics。
校级规划讲义编印的良好基础与规划立项计划。课程负责人许世军教授是校级教学名师，主讲《光譜学》课程已经6届，教学经验丰富、效果良好、相关研究成果较多；课程成员也是教学、学科梯队的核心成员，这从人员队伍上保证本讲义编写的科学性、适用性和水平。 此外，该课程积累了大量的资料——4本教材/专著3类学术期刊，以及编者自己课题研究取得的资料，这构成讲义编印的良好资料基础。
教材内容除过光谱学研究生课程介绍与光谱学、光谱技术发展史以外，包含以下6个方面：（1）光谱学的应用光学原理（热辐射及其基本定律、辐射源、光谱的分解、辐射探测器）；（2）原子光谱与分子光谱简介（量子化能级、波动力学、氢原子和周期表、原子能级和原子光谱、磁场效应和电场效应、分子结构简述、分子能量、双原子分子的转动光谱与振动光谱、多原子分子的转动光谱与振动光谱）；（3）各种光谱技术（发射光谱技术、原子吸收光谱技术、分子吸收光谱技术、反射光谱技术、光声光谱技术、瀨曼光谱技术、傅立叶光谱技术简介、光谱获得简介）；（4）傅立叶变换光谱学的基本原理（傅立叶变换光谱的基本积分、截趾、分辨率、取样间隔、快速扫描傅立叶变换光谱仪、双边带和单边带）；（5）色散傅立叶变换光谱仪的基本原理（复数插入损耗、基本积分、平行平面样品的透射和反射、从复数插入损耗计算光学常数）；（6）干涉成像光谱技术发展（时间调制-空间调制-时空混合调制干涉成像光谱技术、偏振干涉成像光谱技术、稳态大视场、被动四强度风场探测、干涉光谱光学层析成像）。
3.教材特色
改善国内物理、光学工程等学科中此类通识性研究生专业基础课教材比较缺乏的现状；兼顾普适性与现代性，并实现两者的有机统一（论述传统的光谱学理论和各类光谱分析技术，介绍和评述光谱理论与技术的前沿与发展）；兼顾光谱学理论与光谱技术，而以各类光谱技术的实现为鲜明特征。
四、构建、优化课程教学内容及体系，服务于科技素养培育
《光谱学》课程教学的终极目标是促进学生的科技素养培育。学生通过本课程学习，理解光谱学的基本理论和基本技术和常见的光谱分析方法和系统，尤其是国际前沿的新型干涉光谱和成像理论与技术的基础理论与系统特性，以便为学生在光谱相关的热点领域的理论和技术研究打下良好的基础。
但是除过本学校以外，国内目前还没有开设面向物理学、光学工程、材料化学分析学科的一门通识性研究生专业基础课《光谱学》，亦没有一部较适用的讲义或教材。因此，在学校研究生教育中构建、优化该课程教学内容及体系非常必要，属于课程建设的核心内容。
1.构建、优化课程教学内容的基本依据
在当前的物理学一级学科、光学工程学科以及材料化学分析学科，尤其是在信息光学与光电检测领域中，会涉及到光学系统成像的评价、频谱分析、空间滤波、特征识别、相干光理论，光学广义傅立叶变换、信息处理和空间调制器，干涉光谱成像理论与技术、干涉型光学层析理论、成像光谱探测理论与技术等研究。因此，科技发展和生产就需要该课程内容发挥普适性的基础教育作用。
国内目前还没有一门符合上述教学内容要求的课程、教材或参考资料。现有的相近课程、教材或专著要么是偏向于光谱学基本原理/理论，要么是某一范围较窄类专门的光谱理论——分子光谱、原子光谱、激光光谱、半导体光谱、莱曼光谱等，要么是某一范围较窄类专门的光谱技术（其专业技术性较强，通用性很差）。而学校在光学学科过去几届的研究生培养过程中，由许世军教授主讲的该《光谱学》课程中采用了4本教材、专著，3类学术期刊等资料的内容，这不仅给教学造成较大不便，而且影响了教学内容的规范性、系统性，显然教学内容的构建与优化是现实教学现状需要。
构建与优化《光谱学》课程教学内容，是面向物理学一级学科、光学工程学科以及材料化学分析学科的具有通识性的研究生学位课程建设的特色化和高水平性的核心要求。
2.构建、优化课程教学内容的指导思想
指导思想是，教学内容须兼顾科学性与技术性，理论性与实践性，基础性与前沿性，普适性与专业性，突出新型干涉光谱、新型成像理论与技术的教学。
3.将要构建、优化的课程教学内容体系
《光谱学》课程教学内容体系框架，如图2所示。
学生通过学习《光谱学》课程，理解光谱学的基本理论和技术，以及常见的光谱分析方法和系统，尤其是干涉光谱技术与成像技术的理论基础与系统特性，了解原子光谱基本原理以及原子光谱与原子結构之间的联系，了解原子在于弱、强磁场中的谱线规律，了解分子光谱的基本原理以及分子光谱与原子结构之间的联系，了解现代原子和分子光谱术，以便为在光谱相关领域的理论和技术研究打下良好的基础。
主要涉及通用光谱学概述，各种光谱技术，傅立叶变换光谱学原理，干涉成像光谱技术简介。
4.教学方法与手段的创新、改革
基于有利于培养研究生具有创新精神和能力的教学模式的建设要求，在教学方法与手段改革方面，采取将现代教育技术、多种教学手段与资源的进行优化整合，突出开放性问题课堂讨论，兼顾理论与实践教学的方案。
将多媒体教学手段与传统教学方法、实验教学手段以及开放讨论式教学相整合（四类教学手段优化整合），并实现演示实验实物资源、演示实验课件资源、外文文字材料、外文课件、网络课程和其它课件等资源的优化配置，设计课件教学的精讲内容和传统教学的精讲内容，寻求二者的最佳结合点。
着眼于培养研究生的创新精神和能力，在教师课堂精讲的同时，突出开放性问题课堂讨论教学方法的使用[7-8]。需要在课程建设实践中探索多种形式灵活、内容丰富的“开放性问题讨论式”教学方法。如“鼓励思考与出错”；“学生示范讨论，学生再纠错、纠正”；“随机小组讨论，代表发言辩论”；“课堂随机讨论”；“不平均打分”，“发言记分与创新记分”等等。
依据上述方法进行理论教学的同时，兼顾实践教学。为加深学生对光谱学理论和技术的理解，可以适当进行以下实践环节：参观典型光谱分析系统的工作演示；参与设计干涉成像光谱系统。
5.创新“综合式”课程考核
【关键词】课程建设；光谱学；教材；建设模式
【基金项目】陕西高等教育教学改革研究项目（15BY60），西安工业大学研究生教育教学改革研究项目（XAGDYJ160218）。
陕西省教育科学规划课题（SGH12456），西安工业大学2016年规划教材立项（光谱学与光谱技术）（7号）资金资助。
【中图分类号】G642 【文献标识码】B 【文章编号】2095-3089（2017）16-0032-03
西部一般理工科院校的基础物理教学在国家实施“创新创业”和“卓越工程师教育培养计划”背景和要求下，面临着学时偏少，超大班教学，学生基础较差，多样化的教学手段和现代教育技术手段落后，距信息化发展要求差距较大，实验设备和演示不足，考核模式单一难以对教学进行良好促进和导向，学生学习主动性差，兴趣不浓，师生互动少等困难[1-4]，其中教学条件建设特色与成效不鲜明，无法为提高学生的物理素质和科学素养发挥有效的保证作用。此外，在西部一般理工科院校以工科为重点的研究生学科建设中，加强研究生教学建设、深化教学改革、提高研究生培养质量成为建设的核心内容。而既作为分层次基础物理课群体系建设的必要组成，又作为具有工程背景的物理学（理学）一级学科专业基础课、学位课的《光谱学》，其当前的建设明显滞后，制约着基础物理课群体系建设和物理学一级学科建设。
我们从一般工科院校的教学实际出发，遵循以精品课程为核心的课程群建设模式，在“精讲讨论”教学思想指导下，以“开放互动”为特色，构建了分层次的基础物理课程群体系[5-7]，并在此体系中有效建设了必要层次、拓延层次的《光谱学于光谱技术导论》课程，同时以工程化背景和四结合教材为特点进行了物理学（理学）一级学科专业基础课、学位课的《光谱学》的特色化建设，成果丰富、特色鲜明。
一、课程在分层次基础物理课程群建设的地位
基于一般理工科院校的定位和特色（注重工程实践突出制造技术），以服务于应用型创新人才培养为目标，以“精讲讨论”思想为指导，优化教学内容和教学手段，构建“精讲讨论、开放互动”的分层次基础物理课群体系[5-6]，如图1所示。包括各理、工、文科类大学物理自然科学基础课程（属于基本层次），突出综合素质教育的公共选修课程（属于必要层次）——高新技术的物理基础、物理·科技简史、大学物理开放式习题讨论，以及个别理学专业的理论物理导论课程（属于拓延层次）和作为辅助层次的大学物理网络课程。其中《光谱学于光谱技术导论》课程属于必要层次和拓延层次。
二、特色化学位课《光谱学》建设的必要性及意义
1.为学校博士学科建设发挥理科支撑作用
《光谱学》是当前我校唯一的理学学科（物理学一级硕士学科）下四个二级学科的一门重要专业基础课、学位课，因此大力推进该课程建设对于学校的学科布局、学科平衡有较大的促进作用，更为提高学校的“工学工程”、“材料科学与工程”两个博士学科建设水平，发挥理科支撑作用。
2.为学校唯一的理学学科建设发挥基础性作用
在信息光学与光电检测领域中，光谱学与光谱技术的研究与应用已经融汇于大气、海洋、陆地 、生物、食品、电子系统等环境与目标信息监测、检测，物质微结构分析，地质、地理、资源遥感等领域，因此《光谱学》课程建设可以为学校物理学一级硕士学科在培养具有理工结合特色的，具有独立从事科研、专业技术工作能力的高级专门人才方面发挥基础性作用。
3.解决学校研究生培养困难，为国内科研生产发挥普适性基础教育作用
除过我校以外，国内目前还没有开设面向物理学、光学工程、材料化学分析学科的一门通识性研究生专业基础课《光谱学》，亦没有一部较适用的讲义或教材。显然进行课程教学条件建设，编写该教材，并建立有利于培养研究生具有创新精神和能力的教学模式，不仅能够解决光学等学科研究生培养过程中的实际困难，促进学科建设，而且对于国内科研、生产可发挥普适性的基础教育作用。
4.促进应用物理学本科特色专业建设，利于优化本硕贯通培养方案
学校本科还没有《光谱学》课程，因此该课程可以转为“应用物理学”本科专业的专业选修课，这不仅能丰富该本科专业方向，促进学校“应用物理学”特色专业建设，而且有利于“应用物理学”-“物理学”本硕贯通培养方案的优化。
三、教材建设
正如前面所描述的，除过我校以外，国内目前还没有面向物理学、光学工程、材料化学分析学科的一门通识性研究生专业基础课《光谱学》的较适用讲义或教材。因此《光谱学》课程的教材建设与教材选用属于课程建设的重要内容。
1.教材建设的基本思想
在选用多种国内外相关、相近教材和相关学术文献的基础上，编写合适的研究生教学的《光谱学与光谱技术导论》校级规划讲义，为编著更高水平的规划教材奠定基础，并成为教学条件建设的主体。
2.教材建设的技术路径
选用的教材及参考文献有：应用光谱学、漫话光谱、傅立叶变换光谱学原理、干涉成像光谱技术、物理学报、Opt.Communications、OptiK、Applied Optics。
校级规划讲义编印的良好基础与规划立项计划。课程负责人许世军教授是校级教学名师，主讲《光譜学》课程已经6届，教学经验丰富、效果良好、相关研究成果较多；课程成员也是教学、学科梯队的核心成员，这从人员队伍上保证本讲义编写的科学性、适用性和水平。 此外，该课程积累了大量的资料——4本教材/专著3类学术期刊，以及编者自己课题研究取得的资料，这构成讲义编印的良好资料基础。
教材内容除过光谱学研究生课程介绍与光谱学、光谱技术发展史以外，包含以下6个方面：（1）光谱学的应用光学原理（热辐射及其基本定律、辐射源、光谱的分解、辐射探测器）；（2）原子光谱与分子光谱简介（量子化能级、波动力学、氢原子和周期表、原子能级和原子光谱、磁场效应和电场效应、分子结构简述、分子能量、双原子分子的转动光谱与振动光谱、多原子分子的转动光谱与振动光谱）；（3）各种光谱技术（发射光谱技术、原子吸收光谱技术、分子吸收光谱技术、反射光谱技术、光声光谱技术、瀨曼光谱技术、傅立叶光谱技术简介、光谱获得简介）；（4）傅立叶变换光谱学的基本原理（傅立叶变换光谱的基本积分、截趾、分辨率、取样间隔、快速扫描傅立叶变换光谱仪、双边带和单边带）；（5）色散傅立叶变换光谱仪的基本原理（复数插入损耗、基本积分、平行平面样品的透射和反射、从复数插入损耗计算光学常数）；（6）干涉成像光谱技术发展（时间调制-空间调制-时空混合调制干涉成像光谱技术、偏振干涉成像光谱技术、稳态大视场、被动四强度风场探测、干涉光谱光学层析成像）。
3.教材特色
改善国内物理、光学工程等学科中此类通识性研究生专业基础课教材比较缺乏的现状；兼顾普适性与现代性，并实现两者的有机统一（论述传统的光谱学理论和各类光谱分析技术，介绍和评述光谱理论与技术的前沿与发展）；兼顾光谱学理论与光谱技术，而以各类光谱技术的实现为鲜明特征。
四、构建、优化课程教学内容及体系，服务于科技素养培育
《光谱学》课程教学的终极目标是促进学生的科技素养培育。学生通过本课程学习，理解光谱学的基本理论和基本技术和常见的光谱分析方法和系统，尤其是国际前沿的新型干涉光谱和成像理论与技术的基础理论与系统特性，以便为学生在光谱相关的热点领域的理论和技术研究打下良好的基础。
但是除过本学校以外，国内目前还没有开设面向物理学、光学工程、材料化学分析学科的一门通识性研究生专业基础课《光谱学》，亦没有一部较适用的讲义或教材。因此，在学校研究生教育中构建、优化该课程教学内容及体系非常必要，属于课程建设的核心内容。
1.构建、优化课程教学内容的基本依据
在当前的物理学一级学科、光学工程学科以及材料化学分析学科，尤其是在信息光学与光电检测领域中，会涉及到光学系统成像的评价、频谱分析、空间滤波、特征识别、相干光理论，光学广义傅立叶变换、信息处理和空间调制器，干涉光谱成像理论与技术、干涉型光学层析理论、成像光谱探测理论与技术等研究。因此，科技发展和生产就需要该课程内容发挥普适性的基础教育作用。
国内目前还没有一门符合上述教学内容要求的课程、教材或参考资料。现有的相近课程、教材或专著要么是偏向于光谱学基本原理/理论，要么是某一范围较窄类专门的光谱理论——分子光谱、原子光谱、激光光谱、半导体光谱、莱曼光谱等，要么是某一范围较窄类专门的光谱技术（其专业技术性较强，通用性很差）。而学校在光学学科过去几届的研究生培养过程中，由许世军教授主讲的该《光谱学》课程中采用了4本教材、专著，3类学术期刊等资料的内容，这不仅给教学造成较大不便，而且影响了教学内容的规范性、系统性，显然教学内容的构建与优化是现实教学现状需要。
构建与优化《光谱学》课程教学内容，是面向物理学一级学科、光学工程学科以及材料化学分析学科的具有通识性的研究生学位课程建设的特色化和高水平性的核心要求。
2.构建、优化课程教学内容的指导思想
指导思想是，教学内容须兼顾科学性与技术性，理论性与实践性，基础性与前沿性，普适性与专业性，突出新型干涉光谱、新型成像理论与技术的教学。
3.将要构建、优化的课程教学内容体系
《光谱学》课程教学内容体系框架，如图2所示。
学生通过学习《光谱学》课程，理解光谱学的基本理论和技术，以及常见的光谱分析方法和系统，尤其是干涉光谱技术与成像技术的理论基础与系统特性，了解原子光谱基本原理以及原子光谱与原子結构之间的联系，了解原子在于弱、强磁场中的谱线规律，了解分子光谱的基本原理以及分子光谱与原子结构之间的联系，了解现代原子和分子光谱术，以便为在光谱相关领域的理论和技术研究打下良好的基础。
主要涉及通用光谱学概述，各种光谱技术，傅立叶变换光谱学原理，干涉成像光谱技术简介。
4.教学方法与手段的创新、改革
基于有利于培养研究生具有创新精神和能力的教学模式的建设要求，在教学方法与手段改革方面，采取将现代教育技术、多种教学手段与资源的进行优化整合，突出开放性问题课堂讨论，兼顾理论与实践教学的方案。
将多媒体教学手段与传统教学方法、实验教学手段以及开放讨论式教学相整合（四类教学手段优化整合），并实现演示实验实物资源、演示实验课件资源、外文文字材料、外文课件、网络课程和其它课件等资源的优化配置，设计课件教学的精讲内容和传统教学的精讲内容，寻求二者的最佳结合点。
着眼于培养研究生的创新精神和能力，在教师课堂精讲的同时，突出开放性问题课堂讨论教学方法的使用[7-8]。需要在课程建设实践中探索多种形式灵活、内容丰富的“开放性问题讨论式”教学方法。如“鼓励思考与出错”；“学生示范讨论，学生再纠错、纠正”；“随机小组讨论，代表发言辩论”；“课堂随机讨论”；“不平均打分”，“发言记分与创新记分”等等。
依据上述方法进行理论教学的同时，兼顾实践教学。为加深学生对光谱学理论和技术的理解，可以适当进行以下实践环节：参观典型光谱分析系统的工作演示；参与设计干涉成像光谱系统。
5.创新“综合式”课程考核