摘? 要：學科交叉背景下的交叉學科課程建設非常重要。生物光子學是融合生命科學和光子技術(shù)發(fā)展起來的一門新興交叉學科。本文以西安電子科技大學的生物光子學課程為例，對生物光子學的形成與研究內(nèi)容進行總體介紹，闡述生物光子學的課程目標和課程體系，從教學內(nèi)容、教學方法、教學理念和教學評價等方面對生物光子學課程的建設與實踐進行探索，有效提高了教學質(zhì)量，實現(xiàn)了多學科交叉融合的教學效果。

關(guān)鍵詞：學科交叉? 交叉學科? 生物光子學? 課程體系? 課程建設與實踐

中圖分類號：G642? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文獻標識碼：A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文章編號：1674-098X（2021）02（b）-0171-03

Course Construction and Practice of Biophotonics under the Background of Interdisciplinary

LIU Lixin

（School of Physics and Optoelectronic Engineering， Xidian University， Xi'an， Shaanxi Province， 710071 China）

Abstract： The construction of interdisciplinary courses is very important under the background of interdisciplinary subjects. Biophotonics has developed as a new interdisciplinary subject by the integration of life sciences and photonics technology. Taking the course of biophotonics from Xidian University as an example， this paper generally introduces the formation and research content of biophotonics， elaborates the curriculum goals and curriculum system， and explores the course construction and practice from the aspects of teaching content， teaching methods， teaching concepts and teaching evaluation. This research effectively improved the teaching quality and achieved the teaching effect of interdisciplinary integration.

Key Words： Interdisciplinarity; Interdisciplinary subject; Biophotonics; Curriculum system; Course construction and practice

學科交叉已經(jīng)成為提升大學辦學水平、人才培養(yǎng)質(zhì)量和整體競爭力，促進跨越發(fā)展的必由之路。學科交叉研究體現(xiàn)了科學向綜合性發(fā)展的趨勢。華中科技大學教育科學研究院劉獻君教授在《學科交叉是建設世界一流學科的重要途徑》一文提出，在“雙一流”建設中，一流學科建設是其基礎和核心，而學科交叉是建設一流學科的重要途徑[1]。

學科交叉是指不同學科之間的相互交叉、融合、滲透，其結(jié)果是逐漸形成一批新興交叉學科。近代科學發(fā)展特別是科學上的重大發(fā)現(xiàn)，國計民生中的重大社會問題的解決等，常常涉及到不同學科之間的相互交叉和相互滲透。高校要為學科交叉創(chuàng)設良好的環(huán)境，而面向本科生、研究生的交叉學科課程建設與實踐是其中重要的一個環(huán)節(jié)[2]。

生物光子學課程是一門多學科交叉的綜合性課程。本文以西安電子科技大學的生物光子學課程為例，介紹生物光子學的形成與研究內(nèi)容，闡述生物光子學課程的教學目標和課程體系，從教學內(nèi)容、教學方法、教學理念和教學評價等方面探討學科交叉背景下生物光子學課程的建設與實踐。

1? 生物光子學形成及課程教學目標

生物光子學（Biophotonics）是在20世紀量子理論、技術(shù)革命、基因科學三大科技進步的基礎上，融合生命科學和光子技術(shù)發(fā)展起來的一門新興交叉學科。它交叉于光學、光電子學、生物學、醫(yī)學、電子學、材料學等諸多領(lǐng)域，其應用涉及到生物學研究、醫(yī)學疾病診斷、治療及預防等，多學科的相互交叉融合又會為新技術(shù)的發(fā)展和應用開辟新的途徑。圖1所示為生物光子學的總體介紹[3]。

我校物理與光電工程學院于2012年起開設了本科生的生物光子學選修課，在本科教學水平工作評估和工程教育專業(yè)認證的推動下，不斷完善并優(yōu)化該課程的教學大綱和教學體系。課程教學目標是從光和生物組織體相互作用的基本現(xiàn)象入手，系統(tǒng)、深入地介紹基本概念、基本原理、技術(shù)、方法和應用進展，并通過講授生物光子學中的典型應用實例、最新科研成果及研究動態(tài)，給學生提供一個關(guān)于學科知識和技術(shù)應用的簡明主線。通過課程的學習，學生能對這門新興學科的方法、技術(shù)和現(xiàn)狀有較為深刻的認識，為設計生物醫(yī)學光學檢測儀器和從事生物光子學研究打下堅實的基礎。同時激發(fā)學生的學習和科研興趣，培養(yǎng)學生的創(chuàng)新能力，進而提升學生的專業(yè)素養(yǎng)。

2? 生物光子學課程建設與實踐

在學科交叉背景下，對生物光子學課程的建設與實踐進行探索和研究。實現(xiàn)在教學內(nèi)容、教學方法、教學理念和教學評價等方面的改革與創(chuàng)新，提高教學質(zhì)量，激發(fā)學生的學習興趣和激情，提升學生的專業(yè)素養(yǎng)，培養(yǎng)學生的多元化思維、國際化視野以及協(xié)同創(chuàng)新能力[4-5]。

2.1 教學內(nèi)容

在推進一流大學和一流學科建設的進程中以及在教育部工程教育專業(yè)認證的推動下，完成對生物光子學課程教學大綱的優(yōu)化和修訂，設計不同的課程模塊，提高課程實踐所占比例，注重發(fā)展性、過程性考核。在教材選擇上，為學生提供了國內(nèi)外相關(guān)多種參考書籍和文獻資料，授課時以紐約州立大學布法羅分校Paras N. Prasad教授的《生物光子學導論》（何賽靈譯），以及由駱清銘、張鎮(zhèn)西教授主編的國家衛(wèi)生健康委員會/教育部生物醫(yī)學工程專業(yè)教學指導委員會“十三五”規(guī)劃教材《生物醫(yī)學光子學》為指導。課程體系設計如圖2所示[3-6]。在教學環(huán)節(jié)設計上，分為基礎知識、案例教學和互動實踐三部分：基礎知識包括光子學、生物醫(yī)學、光與生物體相互作用，以及光電檢測技術(shù)的基本概念、基本原理，以老師講授為主，開展線上答疑;案例教學包括專題講座和實驗示例，主要對生物光子學中的重要技術(shù)、方法和應用進行講解，并輔以典型的實驗，如光鑷、全內(nèi)反射熒光顯微技術(shù)等進行展示;實踐部分選取本領(lǐng)域重要的技術(shù)及應用，以課堂分組討論和口頭報告的形式由師生互動完成。在教學過程中，通過合理設計使內(nèi)容深入淺出，提高學生自學和課上反饋比例，注重理論與實踐的結(jié)合。

2.2 教學方法

教學方法和手段是教學改革與實踐的重要內(nèi)容之一。本課程采用混合式教學模式，線上線下相結(jié)合，綜合運用課堂講授、提問鞏固、案例教學和主題發(fā)言等方法[5，7-8]。根據(jù)課程需要，將不同的方法與課程內(nèi)容有機地結(jié)合起來，形成“教”與“學”的統(tǒng)一，提高教學效率和教學效果。授課過程中，將網(wǎng)絡、多媒體等現(xiàn)代教學手段和管理模式有機結(jié)合并應用于教學實踐中，激發(fā)學生的學習興趣，提高參與程度。教師結(jié)合自己的科研工作，講解具體案例及注意事項，加深學生對于相關(guān)原理的理解和掌握，強化學生分析和解決問題的能力。學生在有效閱讀文獻的基礎上，自行選擇某一主題，在課堂上發(fā)表自己的見解，提高了獨立思考能力和語言表達能力。開展翻轉(zhuǎn)課堂實踐，老師布置某項任務由學生分組完成并在課堂上進行匯報，增強了互助合作的團隊意識。同時鼓勵學生進實驗室參觀學習并積極參與課題研究，提高學生的實驗設計能力和動手操作能力，對于培養(yǎng)學生的科學研究能力和創(chuàng)新意識具有重要作用。

2.3 教學理念

教學理念對教學活動有著極其重要的指導意義。教學過程中，教師積極轉(zhuǎn)變思路，不以灌輸知識為目的，而以學生為主體，關(guān)注學生的進步與發(fā)展;從宏觀著眼，細節(jié)著手，增強學生對交叉學科和專業(yè)應用領(lǐng)域的認識;以任務為導向，激發(fā)學生的學習興趣和主動性，培養(yǎng)學生的自學能力;推薦相關(guān)的專業(yè)書籍、參考文獻和講座報告，鼓勵學生分組討論、上臺演講，由被動接受變?yōu)橹鲃訁⑴c，培養(yǎng)學生在多元文化環(huán)境和國際環(huán)境中獨立思考和協(xié)同創(chuàng)新的能力;利用“學在西電”課程平臺、QQ課程群、微信等方式和學生開展教學互動、課后答疑、報告推送等，充分發(fā)揮線上線下、課堂內(nèi)外的優(yōu)勢組合與多元融合，實現(xiàn)知識的不斷深化。

2.4 教學評價

教學評價主要包括對教師教學工作過程的評價和對學生學習效果的評價。教師通過平臺發(fā)放隨機問卷由學生進行評教，根據(jù)評教意見完善課程內(nèi)容、改進教學設計等，從而不斷提高教學質(zhì)量。在對學生學習效果評價時，不以一次考試為評定標準，注重發(fā)展性、過程性評價。課程總成績包括10%的課堂測驗成績，30%的課程研究性學習成果成績和60%的期末報告成績。

3? 結(jié)語

學科交叉和融合既是科學研究的熱點領(lǐng)域，又是未來學科發(fā)展的主要方向，已經(jīng)引起大多數(shù)高校的重點關(guān)注。新時期辦學要改變傳統(tǒng)的教育教學方法，建設開放、多元的學科文化，重視學科交叉背景下的交叉學科課程建設，培養(yǎng)具有多學科背景、具有獨立思考和協(xié)同創(chuàng)新能力、適應國際化發(fā)展需要的復合型人才。在學科交叉背景下從教學內(nèi)容、教學方法、教學理念和教學評價等方面成功探索了生物光子學課程的建設與實踐，將為其他交叉學科課程的開展和建設提供借鑒和指導。

參考文獻

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