應用型人才培養(yǎng)模式下的《光學》課程改革研究與實踐

李曉偉，初玉玲，梁宇宏，王斐儒，楊 忠，周淑嫻

（赤峰學院 物理與電子信息工程學院，內(nèi)蒙古 赤峰 024000）

光學是高等院校物理專業(yè)中的一門重要的專業(yè)基礎課，是物理中最古老的一門學科之一，同時，隨著激光的問世，也使光學發(fā)展成為一門年輕的學科——現(xiàn)代光學，如非線性光學、信息光學、光纖光學、量子光學等，光學具有了強大的生命力和不可估量的發(fā)展前途.

隨著學校學分制改革和應用型人才培養(yǎng)模式改革工作的開展，對教學工作特別是專業(yè)教學工作，提出了更高的要求和嚴峻的挑戰(zhàn)，如何把傳統(tǒng)的偏重于理論的教學模式轉(zhuǎn)變成以培養(yǎng)能適應社會需求的應用型人才為目標的創(chuàng)新性教學模式，是每一位專業(yè)課教師所面臨的巨大的挑戰(zhàn).在物理專業(yè)中，與其它專業(yè)課程相比較，光學在現(xiàn)代的科學與技術(shù)發(fā)展中，具有更強的應用性，與人們的生活密切相關(guān)，因此，在光學課程的教學中，也就面臨著更大的挑戰(zhàn).如何對現(xiàn)有的光學課程教學內(nèi)容體系、教學模式和學習質(zhì)量評價體系進行更注重應用性的改革，是一個值得深入探討的課題.

對光學課程應用性改革的可行性、改革過程中的具體問題以及改革后的教學效果，只有在實踐中才能發(fā)現(xiàn)和得到證明，因此，在本教改項目的研究中，部分改革被應用于2014至2015學年度第一學期，2013級物理學班的光學教學中.有關(guān)教學反饋的數(shù)據(jù)[1]將在文中被列出.

1 光學課程教學內(nèi)容體系的重新構(gòu)建

當今的光學課程教材，在內(nèi)容上以光學的基本概念、規(guī)律和基本的計算方法為主要結(jié)構(gòu).主要內(nèi)容是幾何光學、關(guān)于干涉和衍射的波動光學和光的偏振，而現(xiàn)代光學的基本原理以及現(xiàn)代光學的發(fā)展及應用的內(nèi)容相對較少，并且由于課時數(shù)的限制，只能少學時的泛泛而過.缺少與實際相關(guān)的應用性光學知識的課程內(nèi)容，不符合應用型人才培養(yǎng)的要求.

光學與其它物理學科一樣是一門以實驗為基礎發(fā)展起來的學科.實驗教學對光學來說更重要，光本身就是一個特別抽象的物體，光的波粒二相性又給它披上了更神秘的面紗，只有通過光學實驗才能讓我們實實在在地感受到光所表現(xiàn)出來的奇妙現(xiàn)象，從而更好地激發(fā)學生的學習興趣.另外，通過實驗教學不僅是學生動手學習的過程，也是動腦思考的過程，培養(yǎng)了學生認真、嚴謹?shù)膶嶒瀾B(tài)度，獲得更多的感性認識.光學實驗課程在光學課程中所占比例的增加，有利于應用型人才的培養(yǎng).

（1）課程內(nèi)容不唯一教材.采取以一本教材為主，多本教參為輔的方式選取課程內(nèi)容.不同版本、不同作者的光學教程，在知識點上都會面面俱到，但是由于作者本人的專業(yè)和喜好、面對的學生對象、所在院校等因素，側(cè)重點會有所不同.我們要靈活選取，優(yōu)勢互補.我校學生教材為華東師范大學姚啟鈞編著的《光學教程》.這本教材中關(guān)于光學的基本知識、概念和原理等敘述的比較全面，例題和習題也都是傳統(tǒng)光學中的經(jīng)典，通過字體大小的不同區(qū)分不同專業(yè)方向?qū)W生的普適性需求和特殊專業(yè)需求，比較適合我校物理專業(yè)學生的教學要求.然而，相對于需要滿足應用型人才培養(yǎng)的要求下，首先需要在原有教學大綱的基礎上進行一定的修改：第一，適當減小干涉和衍射所占總課時的比例；第二，增加幾何光學中與實際應用更密切的內(nèi)容；第三，光的量子性部分刪除；第四，增大現(xiàn)代光學所占比例.其次，精選幾本典型的光學參考教材作為部分知識的補充和更深入的講解，并且也要求學生利用圖書館的資源，自主挑選參考教材學習，擴大知識范圍.

（2）在講述光學基本原理部分時，適當融入其在前沿科技領域中的應用，找準基礎理論與前沿應用的結(jié)合點，這樣避免了純的概念和公式的枯燥性，開闊了學生的視野，激發(fā)了學生的興趣，調(diào)動了學生的積極性.比如，講干涉內(nèi)容時，介紹相關(guān)的納米技術(shù)的應用，講雙折射晶體原理時，向同學介紹晶體材料的最新進展和應用前景，講光的偏振時，引入立體電影的原理，講光的全反射原理時，介紹光纖的原理和應用，有“光纖之父”的香港物理學家高錕獲得了2009年諾貝爾物理學獎.

（3）光學實驗內(nèi)容根據(jù)現(xiàn)有實驗室條件進行增加，并根據(jù)具體實驗特點對實驗開設時間和順序進行調(diào)整.原有光學實驗大綱只有18學時6個實驗，現(xiàn)在增加到36學時共12個實驗，并根據(jù)現(xiàn)有實驗室條件盡量增加設計性實驗，并希望在以后的實驗室建設中，提高實驗的硬件條件，為更多的設計性實驗創(chuàng)造必要的基礎，以便更有利于激發(fā)和培養(yǎng)學生的創(chuàng)新能力.在下一學期，還將要開設更能體現(xiàn)學生創(chuàng)新能力的光學拓展實驗課.對光學實驗開設的時間做出調(diào)整，不再是所有理論知識講授完后統(tǒng)一進行實驗，這樣的弊端是使理論和實驗完全地脫節(jié)，起不到相互促進理解的作用，調(diào)整后是在相關(guān)理論講授完后，馬上做相關(guān)的實驗.而且，根據(jù)實驗特點，對有的知識點可以嘗試先做實驗后講理論，讓學生帶著對實驗現(xiàn)象的疑惑去學習相關(guān)理論知識可能教學效果會更好.每一章的內(nèi)容完畢后，都會增加演示實驗，由實驗老師為學生演示相關(guān)內(nèi)容的演示實驗，學生只是觀察，不參與實驗的操作，是讓學生對所學理論知識和相關(guān)實驗有一個融會貫通的過程，加深和鞏固對知識的理解.

2 豐富教學模式，嘗試多元教學方法

以培養(yǎng)應用型人才為目標的專業(yè)教育，不是讓學生能熟背幾個公式、幾條定律，而是讓他們在相關(guān)專業(yè)問題甚至是在任何問題面前，能形成一個解決問題的思維和方法，使學生對所學知識有一個立體化的理解，這也需要教學的立體化.

（1）對每個知識點，從一個實際問題出發(fā)，帶著問題去學習相關(guān)理論，使學生學習的目標更強.在有的知識點可以提出一些小的研究課題，讓學生組成研究小組去共同研究探討，把被動接受變成主動理解.

（2）現(xiàn)代化教學手段的應用.現(xiàn)代教學手段的多媒體技術(shù)，主要是把公式推導過程、聲音和動畫演示等教學內(nèi)容，通過PPT把教學內(nèi)容清晰、完整、形象生動地展現(xiàn)出來，能給學生更深刻的印象，達到良好的教學效果.由于光學課程光路圖較多，光學現(xiàn)象多樣，光學儀器眾多等特點，利用PPT教學是非常地適合，能清晰、直觀地把光學過程呈現(xiàn)出來，而且節(jié)省課堂時間，增加內(nèi)容信息量.然而，對于多媒體課件不可避免的局限性就是容易過快，像放電影一樣，學生思考的時間太短，特別是那些不能跟上老師講課思路的人，教學效果不好.這就要求在制作PPT課件時，更加細化每一個步驟，盡量做到每一頁幻燈片中的每一個關(guān)鍵詞語，每一個需要推導的公式，甚至光路圖中的每一條光線都要逐一出現(xiàn)，這樣才能讓學生們有傳統(tǒng)板書教學中的那種感覺，才能有更深刻的理解.

（3）在對課本的常規(guī)內(nèi)容教授過程中，穿插有關(guān)專業(yè)和前沿問題的專題講座.我們課題組中有兩位年輕的光學方向畢業(yè)的研究生教師，他們把自己方向相關(guān)的更深入的問題和與現(xiàn)代生活相關(guān)的最前沿的光學進展以專題講座的方式講述給學生，開拓學生的視野，豐富教學內(nèi)容.

（4）對課程中的部分可以深挖掘的知識點或難點，可以讓學生以小論文的形式學習，自己查閱資料去完成，培養(yǎng)學生能利用圖書館或網(wǎng)絡資源來獲取新知識和解決新問題的能力.

（5）加強交流.讓教師走出去，開闊眼界，增加知識；把相關(guān)教學經(jīng)驗豐富的人請進來，借鑒和學習兄弟院校光學教改的成功經(jīng)驗.有利于加快教改的完成，提高教改的質(zhì)量.

3 建立和完善多元化與過程化考核評價體系

沒有哪一種單一考核方式能全面綜合地體現(xiàn)出學生對一門課程的學習理解情況，特別是對于像光學這樣一門既有多部分理論知識，又有大量的實驗內(nèi)容的課程.為了能全面地反映學生對該課程掌握的情況，更好地體現(xiàn)應用性人才培養(yǎng)的要求，采取對該課程的整個教學階段內(nèi)的多元化、過程化考核評價體系.學生的成績不再是僅僅由一兩次的考試成績決定，而是把常規(guī)考核與過程考核相結(jié)合.把對學生的考核分布到每節(jié)課，每一次課堂上的師生互動中，每一個實驗操作中，每一次作業(yè)中，甚至到了每次課的出勤、遲到、早退中.在本課程的改革中，我們嘗試把考核體系由多部分按照一定比例組成：出勤占5%，平時作業(yè)占5%，教學過程中平時綜合表現(xiàn)占10%，光學實驗不再作為獨立的一門課程，而是作為光學課程的一部分，占30%，期中測試成績占10%，期末成績占40%，此外，還有10%的額外獎勵分數(shù)，鼓勵學生們在這門課程的學習過程中的創(chuàng)新性學習行為.

4 課程資源建設

豐富的課程資源是一個完整課程不可或缺的重要部分，是課程的基礎，為學生更好地學習本課程提供必要的條件.本課程資源將會通過各種方式完全向?qū)W生和老師們公開的，既方便了學生對本課程的整體了解和學習參考，也為我們課題組提供一個公開地自我檢查評價的平臺，能更好地建立和完善課程的改革.

（1）根據(jù)教學內(nèi)容、參考書目以及學生的具體情況，課題組成員獨立地進行多媒體課件的開發(fā)與建設.以更接近于傳統(tǒng)板書授課的方式制作課件，同時也體現(xiàn)出多媒體課件的優(yōu)點，力求使現(xiàn)代化教學與傳統(tǒng)教學更完美地結(jié)合在一起，達到更好的教學效果.

（2）根據(jù)現(xiàn)有條件，隨堂進行所有教學視頻的錄制，既為學生的再學習提供資源，也為授課教師的自我評價和提高提供參考.

（3）光學題庫建設及基于題庫的自動出題系統(tǒng)的開發(fā).所建光學題庫由填空、選擇、作圖和計算等題型組成，并按照章節(jié)、分值和易、中和難三個難度等級進行分類.自動出題系統(tǒng)將會根據(jù)提前設置好的參數(shù)從題庫中隨機選題，并自動生成標準試卷.這種考核方式，具有更好的普遍性，合理性，減少主觀性，在一定程度上實現(xiàn)教考分離.

（4）網(wǎng)絡課程資源建設.以上課程資源都將上傳到光學課程的網(wǎng)站上，網(wǎng)站模塊會不斷地完善，內(nèi)容也將會隨著課程內(nèi)容的更新而更新，最大程度上方便學生的學習，為課程提供堅實的網(wǎng)絡支持.

5 教學效果評價

教學效果是衡量一個教學改革是否成功的最關(guān)鍵因素，因此對對教學效果進行全面科學地評價是非常重要的.光學課程的應用性教學改革的目標，不但要讓學生掌握更多的光學專業(yè)知識，更重要的是掌握解決相關(guān)問題的方法，培養(yǎng)分析問題和解決問題的能力.因此，對教學效果的評價將基于考核評價體系中考核內(nèi)容進行綜合評價.2013級物理學班的光學課程是在2012年制定的教學大綱下進行教學，在本學期的教學過程中，課題組在不影響原教學要求下，在適當?shù)牡胤揭氡卷椖康囊恍┙谈姆桨?，通過實踐來檢驗教改方案的可行性.教改方案的全面實施將會在充分論證后進行.

6 總結(jié)

在學分制改革和應用型人才培養(yǎng)模式改革工作的指導下，以培養(yǎng)具有較強分析和解決專業(yè)問題能力的應用型人才為目標，對光學課程在教學內(nèi)容體系、教學方法、學習質(zhì)量評價體系和教學資源建設等方面進行了全面系統(tǒng)地改革，并將部分改革成果應用于實際教學中，通過教學效果的比較檢驗教改的可行性與合理性.

〔1〕張研研.光學課程教學改革的思路與實踐[J].渤海大學學報（自然科學版）,2009.

〔2〕趙秀琴.關(guān)于《光學》課程的教學改革[J].太原師范學院學報(社會科學版),2007.

〔3〕鐘金鋼.關(guān)于21 世紀普通物理光學教學內(nèi)容及課程體系改革研究.2002.

〔4〕姚啟鈞.光學教程[M].北京:高等教育出版社,2002.

〔5〕楊述武.普通物理實驗(三、光學部分)[M].北京:高等教育出社,2000.