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1、三、“光电信息科学与工程”类专业的教育内容 . 143.1人才培养的知识结构 . 143.1.1人才培养的教育内容及知识结构设计的理论依据 . 153.1.2教育内容及知识结构的总体框架 . 153.2知识体系 . 163.3光电信息科学与工程专业的实践能力培养体系 . 183.4光电信息科学与工程专业的创新训练体系 . 19四、“光电信息科学与工程”类专业的课程参考体系 . 20五、光电信息科学与工程专业的教学条件 . 23五、光电信息科学与工程专业规范的主要参数指标 . 25六、参考文献 . 25一、“光电信息科学与工程” 类专业的历 史、现状及发展方向光电信息科学与工程类专业最早源于 1

2、952 年全国高校大调整时第一批设立的专业之一“光学仪器”专业。当时全国高等学校共设置本科专业 215 种。继浙江大 学于 1952年率先筹建“光学仪器”专业之后，北京理工大学 （1953 年） 、天津大 学（1958 年） 、上海机械学院（现上海理工大学）、清华大学、长春光机学院 （现长春理工大学 ） 、哈尔滨工业大学 （1953） 、武汉测绘学院 （现武汉大学 ）（60 年代 初）等也陆续成立了“光学仪器”或“军用光学仪器”专业，成为我国最早从事 光学工程高级人才培养体系的重要代表。 “光学仪器”和“军用光学仪器”专业 从 50 年代初设立到 90 年代初 40 年间得到了长足的发展，在中

3、国的社会主义建 设和国防武器装备发展中起到了十分重要的作用。随着时代的变迁、 科技的发展和国家社会主义建设的实际需要， 为了进一步解决 专业划分和设置方面存在的问题，原国家教委自 1989 年开始着手进行了第三次本科专业目录修订工作 * 。修订工作历时 4 年多，形成了体系完整、比较科学合 理、统一规范的普通高等学校本科专业目录，并于 1993 年 7 月正式颁布实施。在这次本科专业目录修订中， “光学仪器”专业归并调整为“光学技术与光 电仪器” （专业代码 080402）和“光学计量测试” （ 专业代码 080407），归属于仪 器仪表类（代码 0804）专业；“军用光学仪器”专业归并并调整

4、为“光电子技术” （专业代码 080708），归属于电子与信息类 （代码 0807）专业。原设置“光学仪器” 和“军用光学仪器”专业的院校于 1994 年相继更名，同时相应进行了课程体系 的调整， 在原有光学、 机械技术的基础上普遍加强了电工和电子技术、 信息技术 类课程以及计算机和软件设计方面的内容。1998年教育部对高等学校本科专业进行了进一步的调整， 将 1993年版专业目录 中理学类下设二级类 16 个，55 种专业，工学类下设二级类 22 个，181 种专业分 别调整为理学类下设二级类 16 个， 30种专业，工学类下设二级类 21个， 70种 专业。其中与光学仪器和光电技术相关的专

5、业分别调整为： 工学类“电子科学与 技术” （ 专业代码 080606，归属电气信息类 0806）、“测控技术与仪器” （ 专业代 码080401，归属仪器仪表类）或“信息工程”（080609Y,弓I导性专业目录）； 理学类“光信息科学与技术” （专业代码 071203，归属电子信息科学类 ）。至此， 在工学类专业目录中不仅没有了与光学或光电信息为主题的专业， 而且也没有与 “光学工程” 学科对应的支撑专业。 各高校根据各自情况将有关的专业向这几类 专业归并。90年代后期以后，随着信息产业新技术的诞生与发展，光作为最主要的信息载 体，迎来了迅速发展的时期， 出现了许多新的科学分支和技术增长点，

6、 国家建设 需要大批具有信息工程知识背景， 宽基础、 高素质的高级专门人才。 为了适应这 种发展和需求形势， 经过反复的调研和酝酿， 借鉴众多的国内外大学经验， 部分 高校或正式将本校原专业更名/新建为“信息工程（光电信息方向，080609丫）”专 业专业，或改办“光信息科学与技术”理学 / 工学专业，或明确“电子科学与技 术（光电方向）”专业； 2001 年通过将原专业整合和拓展后，南京理工大学向 教育部成功申报“光电信息工程” （080616W）专业，电子科技大学成功申报“信 息显示与光电技术”（080614W）专业，此后陆续又有部分院校在相关学科专业（如： “应用物理学”专业 （0702

7、02） 、“测控技术与仪器”专业 （080401） 等）的基础上更名或新建“信息工程 （光电信息方向 ） ”专业或“光电信息科学与工程”专业。 专业更名后， 各校在制定相应的课程设置方案过程中， 综合考虑了光电信息技术 中信息的产生、传输、处理、应用等各个方面内容，结合新技术的发展和应用状 况合理地安排了课程比例， 充分突出了光电信息结合、 以光为主的特点， 既发挥 了以往专业的基础和优势又适应了信息产业技术发展的要求。 到目前为止， “光 电信息科学与工程” 类专业已发展到全国上百所高校， 充分反映出该专业发展态 势良好，且正在进入蓬勃发展阶段。与此同时，在教育部“十五”高等学校“电子信息与

8、电气工程”类专业指导委员 会下设分委员会中，虽然有两个与“光电信息”类有关的分委员会“电子信息科 学与工程”和“电子科学与技术”，其中也包含了部分高校工学和理学专业光电 信息类专业的专家教授， 但仍由于各分委会的主要方向定位问题， 使得分委会对 全国高校光电信息类专业的教学咨询和指导工作未能有效地开展， 难以适应国内 外光电信息技术和产业迅速发展对人才培养的需求， 十五期间专业与学科的关系 见图 1.1 。对此，在教指委的支持下， （ 分） 教指委委员及分委会高校协作委员在 “十五”教育部高等学校本科专业发展战略和专业规范的研究和制定过程中， 跨 两个分委员会制定了光电信息科学与工程类专业的发

9、展战略和专业规范， 提交到 教指委受到充分肯定。 同时， 在充分研究和讨论的基础上， 向教育部高教司提出 了设立“光电信息科学与工程” 类教学指导分委员会的建议。 教育部高教司采纳 了该意见， 并在 20062010年教育部 “电子信息与电气学科” 教学指导委员会下 新设了“光电信息科学与工程” 教学指导分委员会， 形成了图 1.2 所示专业与学 科的关系，统一高等学校 “光电信息科学与工程” 类专业的教学咨询和指导工作。按照教育部“电子信息与电气学科”教学指导委员会的划分， “光电信息科学与工程”类学科包括了现有高等教育本科专业目录的若干专业：（5）光信息科学与技术，专业代码 071203，

10、理学/工学（6）应用物理学 （光电信息方向 ） ，专业代码 070202，理学目前“光电信息科学与工程”类专业的培养方向主要涉及以下技术领域：（1）光学/光电仪器 作为视觉功能的延伸（图像视觉的延伸） 的工 具。它包括光学 / 光电仪器的结构设计，光学镜头与系统设计及其工艺等，各种 专用光学仪器；如军用光学仪器，测量光学仪器，天文光学仪器，物理光学仪器（2）光子学技术 利用光子原理或光电相互作用原理的器件。它包 括各种激光器，光电器件及红外探测器，光电成像器件，红外与夜视技术，超高 速摄影，光阀，发光光源，短波及 X 射线光学等。（3）信息光学技术 主要研究光信息的产生、传输、处理及图像显 示

11、技术。它包括光信息及图像处理术，图像及模式自动识别，全息术，自适应光 学技术，光传输及通信技术，光学遥感技术，目标及传输特征数据库、光计算术（4）光学技术及工程 主要研究光能应用、光加工及有关工程。它 包括光武器工程， 激光加工（工业），激光核聚变， 照明工程，光学材料、薄膜、 工艺、特殊光器件，光刻技术（用于微电子技术），微机械中的微光学技术。（5）光电交叉学科 主要研究光与物质的作用、 新型光电材料、 生物医学光 学、视光学、能量学科与光电学科的交叉、环境学科与光电学科的交叉、海洋学 科与光电学科的交叉等等。目前全国高等学校的 “光电信息科学与工程” 类专业迅速发展， 其主要原因表现 在：

12、1）本学科专业是多学科伸展和交叉的前沿“光电信息科学与工程” 类专业所涉及的技术处于当前信息技术最活跃领域， 随 着理论、材料、工艺、处理技术等的不断发展， 使得光电信息应用波段不断扩展、 光谱分辨更精细，应用模式不断推陈出新 （ 例如，探测模式从以往点探测向成像 探测、波动探测、偏振探测发展 ） ，各种新概念的光电材料和探测器不断涌现， 由此促进了新型光电信息技术的迅速发展。 同时， 光电信息技术与生命科学、 空 间和海洋探测、 新型农业等学科领域是当前最活跃的交叉领域， 由此不断产生许 多新的概念、研究方向和创新技术。2）学科专业适应科技的进步和社会的需求随着“光电信息产业是 21 世纪最

13、具魅力的朝阳产业， 它将成为 21世纪的高科技 主导产业” 这一观念得到越来越多人的肯定和认同， 国家发展光电技术和产业的 一系列战略决策不断出台，国内重点建立了多个“光谷”中心，各种光电高新技 术企业得到迅速发展， 特别是光通信、计算机外围光电器件、 计算机内外部互连、 传感智能化、 民用航天等一大批光电信息领域的技术和产业相继出现， 成为推动 国民经济发展、促进就业需求的重要因素。因此，加快建设我国“光电信息科学 与工程”类学科专业对于适应光电信息科学与工程的发展、 高新技术创新研究和 产业发展的后备力量培养等具有重要意义，受到社会的普遍重视和期待。光电信息技术满足国防重大需求，在远程战略

14、侦察，精确制导，战场侦察、夜视 观瞄、光电稳像、定向定位，航空航天、光信息处理、传输与显示等武器装备中 大量采用了现代光电信息技术， 因此，近年来国防装备技术特别是创新武器装备 的发展急需大量的多层次创新人才。3）本学科专业具有完善的学科结构“光电信息科学与工程” 类专业方向与硕士、 博士研究生学科有合理的对应和衔 接，既有较宽的本科出口，也能进一步深造。本学科专业不仅设置有光学工程、 物理电子学、仪器科学与技术等直接对应的学科， 而且相应硕士点、 博士点和博 士后流动站， 为保证本科教育教学质量， 促进其发展起到了十分重要的作用， 同 时也为本学科专业学生继续学习深造提供了良好的条件。为了适

15、应社会的进步和科技的发展， 近年来许多重点高校将 “光电信息科学与工 程”类学科专业作为诸如“ 211工程”重点学科建设和“ 985 工程”科研创新平 台建设的重点方向之一， 进行了重点投资建设； 同时一些新兴高校也将使得 “光 电信息科学与工程”类学科专业作为向信息技术领域伸展的重点发展方向之一， 从而使教学和科研条件得到明显的改善，提高了各层次人才的培养能力。4）本学科专业具有良好的就业竞争力学科专业毕业生的就业情况直接影响招生生源， 提高毕业生的就业竞争力是使学 科专业发展步入良性循环的重要保证。 近六年来， 在全国就业压力逐年增大的情 况下，各校“光电信息科学与工程”类专业的毕业生一次

16、就业率接近 100，其中考取全国各高等院校或研究所硕士研究生或出国继续深造的占毕业生总数近 半数，其余大部分毕业生均进入与信息产业相关的企业、公司与事业单位 （ 如通讯、记录、信息处理应用、计算机应用等领域 ） 从事光电技术研究、生产、营销 或管理工作。5）学科专业具有优秀的学生来源稳定的高素质生源是提高专业水平的前提。 由于“光电信息科学与工程” 类专业 处于信息技术前沿，学科发展前景广阔，培养层次完整，社会需求旺盛，因此，一直是全国各高校中入学成绩位于最高分之列的专业之一， 考生趋之若鹜， 使该 类专业的入学分数水涨船高 鉴于与“光电信息科学与工程” 类专业密切相关行业信息光电子技术和产业

17、 的稳步快速增长趋势， 入学生源质量的不断提高， 以及国内该学科专业仍属新兴 专业的情况，在未来若干年内社会对专业各层次人才需求将会仍然保持旺盛和稳 步发展的态势， 并有可能进一步出现国内高校增设 “光电信息科学与工程” 类专 业的发展趋势， 使整个“光电信息科学与工程” 类专业的招生规模在目前全国保 持规模的整体状况下略有增长。1.1“光电信息科学与工程”类专业的主干学科概况“光电信息科学与工程”专业对应的主干学科是“光学工程”。该学科是根据 1 997 年教育部颁布的授予博士、硕士学位和培养研究生的学科专业目录，将 “仪器科学与技术”一级学科下的“光学仪器”二级学科、“兵器科学与技术” 一

18、级学科下的“军用光学”二级学科、 “电子学与通信”一级学科下的“物理电 子学与光电子学”二级学科中的“光电子学”部分合并共同组成“光学工程”一 级学科 （工学类，代码 0803，其下未设二级学科 ） 。其中“光学仪器”和“军用 光学”学科分别在 1981年和 1984年首批和第 2批拥有博士点学位授予权， 198 5 年“光学仪器”学科被批准设立博士后流动站， 1988年“光学仪器”和“军用 光学”学科都拥有重点学科单位。几十年来“光学工程” 学科随着国家经济建设和国防建设的发展而不断地完善和 提高，成为我国高等教育事业中培养高级专门人才、 开展科技创新性研究的重要 力量。 2002年根据国家

19、经济建设对高级专门人才的需求、科技发展的趋势和国 家财力的可能， 教育部审核批准了高等学校重点学科， 其中清华大学、 北京理工 大学、天津大学、浙江大学、华中科技大学、南开大学、国防科技大学和长春理 工大学 8个高校的“光学工程”学科被批准为国家级重点学科， 共有 9个光学工 程相关实验室被列入国家重点实验室行列， 6 个被列入教育部重点实验室行列 * 此外，中科院有 6 大光机所、国防科工委下属十大工业集团公司下属数十个与光 电信息相关的专业实验室以及国防重点实验室， 每年有超过千人进入各学校或实 验室，从事“光电信息科学与工程”学科的学习和研究工作。目前光学工程学科的研究方向很广，涉及光学

20、、光子学、信息、通信等科学技术 领域，主要包括：光电材料与探测器、激光技术、光电测试与计量技术、传感及 测量信息技术、光存储技术、全息学与光电信息处理、图像处理技术、先进光学 加工技术、光学仪器及光学系统设计、自适应光学、薄膜技术、电子光学、光电 成像技术、红外技术、弱光探测成像技术、光电检测技术、光电医疗仪器、导波 光学、光电器件及网络技术、光电显示技术、生物医学光子技术、光通信技术、 光谱探测与成像技术、光电遥感 / 遥测技术等。1.2光学工程学科的方法论介绍主干学科“光学工程”具有以下鲜明的特点： 1） 光学工程具有严密的、系统的 理论特征， 它本身是具有坚实数学、 物理基础的技术科学之

21、一， 从事光学工程的 学习和研究，必不可少地需要数理基础； 2） 光学工程具有鲜明的科技前沿性， 它紧密地和计算机科学、 信息技术、 微电子和光电子技术联系在一起， 它提出和 研究的问题都有明确的实际应用背景， 研究课题来自于实际， 其成果会不同程度 地推动信息社会的发展； 3） 光学工程具有明显的推动社会进步的特征，尤其当 前的光电子技术、光子技术等关系到现代科技、工业、农业和国防科技的发展， 它的每一项研究成果都将在改变客观世界的同时， 不同程度地推进人类社会的文 明与进步。在光学工程技术产生和发展的过程中， 出现了重要的科学方法与科学思想， 不仅 推动了光学工程学科自身的发展， 也使得它

22、成为最具方法论性质的学科之一。 光 学工程学科的科学研究过程中，具有方法论性质的主要方法有：1）数学物理方法：任何一个光学工程领域研究的问题都可以通过建立一个数学 物理模型进行描述、 分析，也可以从数学物理模型的仿真分析中总结出指导实际 光电器件和系统设计、开发和应用的基本规律，从而减少盲目性。2）系统科学方法的核心是将研究的对象看成一个整体 , 以使思维对应于适当的抽 象级别上 , 抓主要矛盾， 力争系统的整体优化。 首先从系统的观点出发， 考虑其 组成部分或整个系统与环境的相互作用； 其次，在光学系统的设计过程中， 影响 因素极其复杂， 有时甚至达到无从下手的程度， 此时抓住主要矛盾， 忽

23、略次要因 素的影响是解决问题的关键； 另外， 分别追求光学系统的单项优化指标， 势必会 造成加工困难、 成本昂贵， 但利用系统各部分缺陷的相互补偿， 可得到最低成本 下的最优化方案。3）宏观、微观相结合的方法：光学工程领域研究的问题既涉及微观光子电子 之间的相互作用， 又涉及宏观的器件及所构成的复杂大系统。 因此，要求从事该 领域工作的人员必须具备从宏观到微观， 再从微观到宏观， 研究、 分析和解决问 题的方法。4）多学科融合、综合集成方法：光学工程是以物理学一级学科中的光学（技术） 为主要基础的交叉综合学科，其知识领域涉及物理学（特别是光学）、数学、电 子技术、计算机科学、材料科学、精密机械

24、、机电工程、控制科学、通信等多学 科，因此，任何一个光学工程研究的对象都是多学科知识交叉、融合、综合集成 的结晶。这就必然要求从事该领域工作的人员应该具备多学科交叉的知识和综合 集成的能力。5）哲学的思维方法：从哲学的角度观察，可以发现光学工程领域研究的问题很 多都蕴涵着朴素的哲学原理和方法， 如对光的波粒二像性理解、 采用光学手段侦 察对方的同时也为对方反侦察提供了可能， 等等。这就要求从事该领域工作的人 员应该把握哲学的思维方法， 能深刻理解矛盾的双重性以及相互转化的方式和条 件。对不同类型的学生 ,在教学中可以突出不同的方法要求。 一般地, 要求掌握系统设 计中的典型设计方法 .1.3“

25、光电信息科学与工程”类专业的相关学科及影响本专业教育的因素“光电信息科学与工程”类专业的相关学科主要有：（1）物理电子学 （080901） ，属于“电子科学与技术” （0809） 一级学科下的二级学科，工学。（2）仪器科学与技术 （0804） ，一级学科，下设“精密仪器及机械” （080401）和“测试计量技术与仪器” （080402） 两个二级学科，工学。（3）光学（070207） ，属于“物理学” （0702） 一级学科下的二级学科，理学（4）生物医学工程 （0831） ，一级学科，工学影响本专业教育的因素包括：1）国家经济的发展和与本学科专业密切相关的产业状况及其发展；2）国家教育政策的

26、扶持和激励学术发展的各项体制；3）指导本专业教育教学的原则和标准；4）学校的办学条件：办学基础、投入经费、师资力量、产业支持等。1.4“光电信息科学与工程”的学科内涵 以光作为信息传递的媒介，进行对客观事物的认识与了解，特别是作 为视觉及其它人身感观的延伸，包括图像及多维时空信息的传输、存储、处理、 显示等。光的产生，如激光、发光光源等。 光对物质相互作用的应用，如光敏探测器件、光刻蚀、光化工等。或以光能量作为加工手段，如激光加工、激光核聚变、光能应用等。 利用光学等效原理进行图像及多维时空结构的观察及处理，如微光夜视技术、变像管高速摄影等。1.5“光电信息科学与工程”类专业指导性专业规范的制

27、定原则本指导性专业规范将根据目前全国高校 “光电信息科学与工程” 类专业的分布特 点，按照主干学科涉及的主要研究方向制定专业规范， 为专业教学改革提供依据， 为专业教学认证建立基础，为新办同类专业提供标准。本指导性专业规范依据以下原则制定：l 遵循多样化与规范性相统一的原则；l 遵循拓宽专业口径的原则；l 遵循规范内容最小化的原则；l 遵循核心内容最低标准的原则。二、“光电信息科学与工程” 类专业培养 目标和规格2.1 培养目标“光电信息科学与工程” 类专业的培养目标是： 培养二十一世纪适应社会主义现 代化建设需要、德、智、体、美全面发展，具有光电信息科学与工程方面知识和 能力的宽基础、高素质

28、、有创新意识和实践能力的高级专业人才。学生主要学习光电信息科学与工程的基本理论和基本知识， 接受光电信息系统分 析、设计和研究方法等方面的基本训练，具有研究、设计、开发、集成及应用光 电信息系统的基本能力。学生毕业后能在光电信息科学与工程相关领域从事研 究、设计、开发、应用和管理等工作。也可在本专业或其它相关专业继续深造， 攻读硕士、博士学位。毕业生应获得以下几个方面的知识和能力，并根据培养规格的不同而有所侧重：1）具有较扎实的自然科学基础，较好的人文社会科学基础和外语综合能力； 2）掌握本专业必须的较宽的技术基础理论知识；3）获得较好的光电信息系统分析、设计、开发方面的实践动手能力训练；4）

29、 熟悉本专业领域内12个专业方向或有关方面的专业知识，了解学科前沿和 发展趋势；5） 具有一定计算机相关知识和较强的计算机应用能力， 较熟练使用计算机工具， 解决工程中的有关问题。6） 掌握文献索引、资料查询的基本方法，熟悉国家信息产业政策及国内外有关 知识产权的法律法规，具有较强的自学能力、分析能力和创新意识。2.2 培养规格1） 基本学制： 4年2） 学位：对完成并符合本科培养方案主修要求的学生，授予工学或理学士学位。如设双学位或辅修专业， 各校根据实际情况， 自行确定课程学分和技能训练的最 低基本要求。3） 培养规格：社会不同领域、 不同分工对本专业人才有着不同的需求， 国家需要多层次、

30、 多类 型的人才培养规格和模式，各学校应根据具体情况形成自己的特色。本专业培养规格主要分 “科技研究型” 和“工程应用型” 两大类。“科技研究型” 培养计划的学时分配应适当向基础课、 专业基础课倾斜， 实践教育环节要注重学 生创新能力的培养 。“工程应用型”培养计划的学时分配应适当向传授专门应 用技术的专业课倾斜，实践教育环节注重培养学生应用所学专业知识的能力。考虑学生在宽厚基础上的专业发展， 将“光电信息科学与工程” 类专业分成以下 三个专业方向：（1）以光电器件、材料和激光技术为主的光电子方向；（ 2 ）以光电信息的获取、传输、处理、存储、显示为主的光电信息方向；（3）以光学设计、光电检测

31、技术、光电仪器及系统为主的技术光学方向;（4）其他：允许学校在上述三个专业方向外的光电信息科学与工程领域设立新 的方向（如光电目标探测与识别）。所有方向必须具备本规范规定的统一专业培养目标， 统一专业公共基础课程和部 分专业核心课程。4）培养要求：I 科技研究型：本专业培养在光电信息科学与工程领域各研究方向上 （光电子器件方向、光电信息方向和技术光学方向）具有宽厚的理论基础、扎实的专业基础知识和至少一个 专业方向上的专门知识、熟练的实验技能，并具有一定的创新意识和创新能力的 高级光电信息科学与工程科技人才。学生应在素质、能力和知识诸方面得到培养 和锻炼，并可以进一步深造，成为光电信息科学与工程学科的专门研究人才和师 资