工程教育專業(yè)認(rèn)證理念引導(dǎo)下的《應(yīng)用光學(xué)》課程建設(shè)

郭仁慧 高志山

摘 要：在我校光電信息科學(xué)與工程專業(yè)兩次參加工程教育專業(yè)認(rèn)證的過程中，深入學(xué)習(xí)工程教育專業(yè)認(rèn)證的基本理念，并將其應(yīng)用于《應(yīng)用光學(xué)》的課程建設(shè)中。首先，以學(xué)生為中心，畢業(yè)達(dá)成度為目標(biāo)，修繕教學(xué)大綱，明確課程教學(xué)目標(biāo)以及課程支撐畢業(yè)要求相關(guān)指標(biāo)點(diǎn)的對(duì)應(yīng)關(guān)系。其次，以產(chǎn)出為導(dǎo)向，圍繞教學(xué)目標(biāo)和學(xué)生畢業(yè)要求的達(dá)成，采用匹配的教學(xué)方法和教學(xué)資源，進(jìn)行實(shí)際教學(xué)。最后，建立持續(xù)改進(jìn)機(jī)制，定期進(jìn)行課程體系設(shè)置和教學(xué)質(zhì)量的評(píng)價(jià)。在今后的教學(xué)過程中將繼續(xù)貫徹工程教育專業(yè)認(rèn)證的理念，不斷加強(qiáng)《應(yīng)用光學(xué)》課程建設(shè)。

關(guān)鍵詞：課程建設(shè)；工程教育專業(yè)認(rèn)證；應(yīng)用光學(xué)

中圖分類號(hào)：G642 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：2096-000X（2018）05-0103-03

Abstract： In our school， the specialty of optoelectronic information science and engineering has participated in engineering education accreditation twice. In the accreditation process， the concept of the engineering education accreditation was studied and applied in the course construction of Applied Optics. Firstly， the syllabus was modified with the concept of students as the center， graduation achievement as the goal. In the syllabus， the relationships of the aims of teaching and the supporting points of graduation were expressed clearly. Secondly， guided by the outcome based education and achievement of teaching goals and student graduation requirements， the matching teaching methods and teaching resources were carried out in actual teaching. Finally， a mechanism for continuous improvement was established to evaluate the construction of the curriculum system and the quality of teaching regularly. In the future teaching process， the concept of engineering education accreditation will be carried out continuously. And the construction of Applied Optics course will be enhanced constantly.

Keywords： course construction； engineering education accreditation； Applied Optics

《應(yīng)用光學(xué)》主要研究光在光學(xué)儀器中的傳播規(guī)律與光學(xué)系統(tǒng)成像特性的理論，用以指導(dǎo)各種光學(xué)系統(tǒng)、光學(xué)儀器的設(shè)計(jì)與制造，是光學(xué)的重要研究?jī)?nèi)容之一，是研究光學(xué)各方面內(nèi)容的基礎(chǔ)手段。該課程是光電信息科學(xué)與工程專業(yè)及相關(guān)專業(yè)的專業(yè)基礎(chǔ)課，與后續(xù)的《像質(zhì)評(píng)價(jià)技術(shù)》《光學(xué)CAD課程設(shè)計(jì)》構(gòu)成緊密相關(guān)的課程體系，也為后續(xù)其他專業(yè)課程的學(xué)習(xí)打下基礎(chǔ)。作為光電信息科學(xué)與工程專業(yè)的專業(yè)基礎(chǔ)課程，《應(yīng)用光學(xué)》的課程建設(shè)一直是專業(yè)建設(shè)的一個(gè)重要內(nèi)容之一。

工程教育專業(yè)認(rèn)證是一種國(guó)際通行的工程教育質(zhì)量保障制度，旨在為相關(guān)工程人才進(jìn)入工業(yè)界從業(yè)提供預(yù)備教育質(zhì)量保證[1]。我校光電信息科學(xué)與工程專業(yè)連續(xù)于2014年和2017年參加工程教育專業(yè)認(rèn)證，并順利通過認(rèn)證。在認(rèn)證過程中，深入學(xué)習(xí)了工程教育專業(yè)認(rèn)證“以學(xué)生為中心、以產(chǎn)出為導(dǎo)向、持續(xù)改進(jìn)”的基本理念，并將其應(yīng)用于《應(yīng)用光學(xué)》的課程建設(shè)中。

一、以學(xué)生為中心，修繕教學(xué)大綱

以學(xué)生為中心，體現(xiàn)了以學(xué)生為本的教育思想，把全體學(xué)生的實(shí)際學(xué)習(xí)質(zhì)量作為教學(xué)質(zhì)量和教學(xué)管理水平的檢驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)[2]。對(duì)于一門課程，要實(shí)現(xiàn)此目標(biāo)，首先應(yīng)以學(xué)生為中心，畢業(yè)達(dá)成度為目標(biāo)，修繕教學(xué)大綱，明確課程教學(xué)目標(biāo)以及課程支撐畢業(yè)要求相關(guān)指標(biāo)點(diǎn)的對(duì)應(yīng)關(guān)系。在教學(xué)大綱的引導(dǎo)下實(shí)施教學(xué)，才有可能做到提高教學(xué)質(zhì)量。

本專業(yè)通過課程教學(xué)大綱的制定與修訂，明確提出對(duì)每一門課程的質(zhì)量要求，并用這一要求，嚴(yán)格規(guī)范教師的教學(xué)行為，科學(xué)評(píng)價(jià)學(xué)生的學(xué)習(xí)效果。在專業(yè)認(rèn)證的畢業(yè)要求中，明確指出專業(yè)培養(yǎng)應(yīng)滿足“工程知識(shí)”“問題分析”“設(shè)計(jì)/開發(fā)解決方案”等12條畢業(yè)要求[3]。為評(píng)價(jià)畢業(yè)要求達(dá)成，將畢業(yè)要求逐項(xiàng)分解指標(biāo)點(diǎn)。在本專業(yè)制定培養(yǎng)方案過程中，由專業(yè)負(fù)責(zé)人負(fù)責(zé)、學(xué)院主管教學(xué)的副院長(zhǎng)及全體教師參加，對(duì)本專業(yè)12項(xiàng)畢業(yè)要求逐項(xiàng)分解為若干條指標(biāo)點(diǎn)，并列出了支撐每條指標(biāo)點(diǎn)的課程。評(píng)價(jià)對(duì)象即是每一項(xiàng)的每個(gè)指標(biāo)點(diǎn)，某項(xiàng)畢業(yè)要求的指標(biāo)點(diǎn)全部達(dá)成，則該項(xiàng)畢業(yè)要求達(dá)成。因此，在《應(yīng)用光學(xué)》的教學(xué)大綱中，明確指出通過本課程的學(xué)習(xí)，學(xué)生以下幾項(xiàng)能力得到培養(yǎng)和鍛煉，從而完成課程支撐的畢業(yè)要求指標(biāo)點(diǎn)。

1.能夠掌握和應(yīng)用解決光電信息工程領(lǐng)域復(fù)雜工程問題所需要的光學(xué)基礎(chǔ)知識(shí)，包括幾何光學(xué)的基本定律和成像概念、理想光學(xué)系統(tǒng)成像理論、平面系統(tǒng)的成像性質(zhì)等（支撐畢業(yè)要求指標(biāo)點(diǎn)1.3）。

2. 掌握典型光學(xué)系統(tǒng)的成像性質(zhì)、光學(xué)系統(tǒng)中的光束限制，能夠運(yùn)用數(shù)學(xué)與自然科學(xué)和工程科學(xué)的基本原理表述光電信息技術(shù)與系統(tǒng)中的相關(guān)復(fù)雜工程問題（支撐畢業(yè)要求指標(biāo)點(diǎn)2.1）。

3. 通過對(duì)理想光學(xué)系統(tǒng)成像理論和典型光學(xué)系統(tǒng)成像理論的學(xué)習(xí)，能夠?qū)怆娦畔⒐こ滔嚓P(guān)復(fù)雜問題建立正確的數(shù)理模型并求解（支撐畢業(yè)要求指標(biāo)點(diǎn)2.3）。

在《應(yīng)用光學(xué)》的教學(xué)大綱以及本專業(yè)所有課程的教學(xué)大綱中，都明確了課程目標(biāo)、課程目標(biāo)與相關(guān)畢業(yè)要求指標(biāo)點(diǎn)的對(duì)應(yīng)關(guān)系、課程目標(biāo)與教學(xué)內(nèi)容和方法的對(duì)應(yīng)關(guān)系和課程考核方式。在教學(xué)過程中，按照教學(xué)大綱實(shí)施教學(xué)，通過各種教學(xué)方式，提高每位學(xué)生的學(xué)習(xí)效果，并發(fā)現(xiàn)教學(xué)過程中存在的問題，對(duì)全體學(xué)生評(píng)估以上三種能力的達(dá)成度，并在考勤冊(cè)上進(jìn)行記錄。

二、以產(chǎn)出為導(dǎo)向，實(shí)施教學(xué)

產(chǎn)出導(dǎo)向是國(guó)際工程教育倡導(dǎo)的一種先進(jìn)理念，也是工程教育認(rèn)證的核心理念，它關(guān)注“教育產(chǎn)出”（學(xué)生學(xué)到什么），而非“教育輸入”（教師教了什么）[1]。在《應(yīng)用光學(xué)》課程建設(shè)中，以產(chǎn)出為導(dǎo)向，將培養(yǎng)目標(biāo)和畢業(yè)要求作為教學(xué)活動(dòng)的導(dǎo)向，圍繞教學(xué)目標(biāo)和學(xué)生畢業(yè)要求的達(dá)成，采用匹配的教學(xué)方法和教學(xué)資源，進(jìn)行實(shí)際教學(xué)。

（一）采用多種教學(xué)方法，使學(xué)生掌握基本概念

根據(jù)課程所要完成的畢業(yè)要求指標(biāo)點(diǎn)，學(xué)生應(yīng)該掌握應(yīng)用光學(xué)相關(guān)的基本概念。在教學(xué)過程中，采用多樣化的教學(xué)方法，加深學(xué)生對(duì)概念的理解。

首先，利用精心制作的課件，進(jìn)行課堂教學(xué)。對(duì)于這門課程，大多數(shù)時(shí)候利用課件講授是比較好的方法，因?yàn)樵谡n程內(nèi)容中有很多光路圖，在課件制作時(shí)，可以將光路的走向制成動(dòng)畫。課堂上，教師控制其一步一步地出現(xiàn)光線，學(xué)生們能直觀地看出光線的具體走向。同時(shí)，還可以讓同學(xué)們觀看一些光學(xué)現(xiàn)象的視頻，讓他們思考其中的原因，畫出光路圖，這樣既活躍課堂氣氛，又能夠讓學(xué)生們輕松地掌握相關(guān)知識(shí)。

其次，創(chuàng)造一種和諧歡快的教學(xué)氛圍，精心設(shè)計(jì)一些具有啟發(fā)性、趣味性和實(shí)際意義的問題，讓學(xué)生對(duì)問題感興趣的同時(shí)發(fā)現(xiàn)問題，逐步引導(dǎo)學(xué)生積極思考，提高學(xué)生學(xué)習(xí)的主動(dòng)性和創(chuàng)造性，進(jìn)而激發(fā)起學(xué)生探索其中奧秘的強(qiáng)烈欲望。只有這樣才能使學(xué)生愉快地掌握知識(shí)，并且他們的各種潛能也能在這種和諧寬松的氛圍里得以發(fā)展。

對(duì)于應(yīng)用光學(xué)基本概念的掌握，可以采取的方法還有實(shí)物教學(xué)、對(duì)比教學(xué)。如講到反射棱鏡時(shí)，可以將不同型式的反射棱鏡帶到課堂中去，讓學(xué)生看到實(shí)際物體，學(xué)生有了感性認(rèn)識(shí)，就容易理解相關(guān)概念了。另外，講到兩個(gè)類似概念時(shí)，可以通過對(duì)比的方式，將兩者放在一起進(jìn)行講解。如講到典型光學(xué)系統(tǒng)時(shí)，可以將望遠(yuǎn)鏡系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和顯微鏡系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)對(duì)比來(lái)講，指出兩者物鏡、目鏡以及相對(duì)位置的區(qū)別，還有它們的成像性質(zhì)、光學(xué)參數(shù)的不同，將它們進(jìn)行對(duì)比后，學(xué)生便能夠較為清晰地掌握這兩種典型光學(xué)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)以及它們的成像性質(zhì)了。

（二）培養(yǎng)學(xué)生對(duì)相關(guān)復(fù)雜工程問題的表述、建模和解決能力

根據(jù)課程所要完成的畢業(yè)要求指標(biāo)點(diǎn)，學(xué)生應(yīng)該能夠?qū)怆娦畔⒓夹g(shù)與系統(tǒng)中的相關(guān)復(fù)雜工程問題進(jìn)行描述，并建立模型進(jìn)行求解。

光電信息科學(xué)與工程專業(yè)作為工科光學(xué)專業(yè)，該專業(yè)培養(yǎng)的學(xué)生除了具備深厚扎實(shí)的光學(xué)理論基礎(chǔ)之外，還要具備強(qiáng)烈的創(chuàng)新意識(shí)與扎實(shí)的工程實(shí)踐能力，并且能夠解決光電信息工程相關(guān)的復(fù)雜問題。光學(xué)工程學(xué)科中任何一門專業(yè)課都有其工程應(yīng)用背景，《應(yīng)用光學(xué)》作為基礎(chǔ)課應(yīng)預(yù)先培養(yǎng)學(xué)生的工程素質(zhì)。我校光學(xué)工程學(xué)科是中國(guó)光學(xué)學(xué)會(huì)光學(xué)測(cè)試專業(yè)委員會(huì)的掛靠單位，每?jī)赡昱e辦一次全國(guó)性的學(xué)術(shù)會(huì)議。在學(xué)術(shù)活動(dòng)中，經(jīng)常特邀一些院士與著名專家做大會(huì)學(xué)術(shù)報(bào)告，這些專家的報(bào)告往往跟國(guó)內(nèi)外的重大工程背景有關(guān)。在不涉及保密內(nèi)容的情況下，可以有選擇地將這些學(xué)術(shù)報(bào)告的音像資料，引入到教學(xué)活動(dòng)中， 任課老師通過總結(jié)，將工程問題與應(yīng)用光學(xué)中的具體知識(shí)點(diǎn)相聯(lián)系，有助于學(xué)生對(duì)于光電信息技術(shù)與系統(tǒng)中的相關(guān)復(fù)雜問題有一定的認(rèn)識(shí)。

其次，利用授課教師所在課題組科研項(xiàng)目的相關(guān)資源、學(xué)院的實(shí)驗(yàn)設(shè)備等資源，組織開展輔助教學(xué)。在課程講解到具體的光學(xué)元件和光學(xué)系統(tǒng)時(shí)，由于大多數(shù)學(xué)生都沒有接觸過這方面的內(nèi)容，所以都覺得比較陌生和抽象，很難完全理解所講的知識(shí)。因此，我們組織學(xué)生們到實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行參觀，看一下光學(xué)元件以及光學(xué)系統(tǒng)的具體結(jié)構(gòu)以及工作過程，這樣再講這些光學(xué)元件和光學(xué)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)、性質(zhì)時(shí)，學(xué)生就很容易接受，也能夠較好地理解掌握了。同時(shí)，在授課過程中，引入課題組承擔(dān)的工程項(xiàng)目的介紹，讓學(xué)生了解所學(xué)知識(shí)和工程項(xiàng)目之間的關(guān)系，提高對(duì)光電類工程問題的認(rèn)識(shí)。

再次，改變教師“一言堂”的模式，針對(duì)一些重點(diǎn)難點(diǎn)和學(xué)生感興趣的問題，組織一些教學(xué)討論，使學(xué)生們積極思考，深刻理解所學(xué)知識(shí)，同時(shí)培養(yǎng)他們的參與意識(shí)、主動(dòng)意識(shí)以及語(yǔ)言表達(dá)能力。如講到理想光學(xué)系統(tǒng)組合中的“攝遠(yuǎn)”與“反遠(yuǎn)距”型式時(shí)，以“攝遠(yuǎn)型或反遠(yuǎn)距型光學(xué)系統(tǒng)的應(yīng)用”為題，要學(xué)生利用網(wǎng)絡(luò)圖書館與數(shù)字期刊等信息資源做出綜述，并做出演示文稿后走上講臺(tái)，面向全班學(xué)生做出學(xué)術(shù)報(bào)告，同時(shí)大家對(duì)兩種結(jié)構(gòu)型式的光學(xué)系統(tǒng)的應(yīng)用進(jìn)行討論。經(jīng)過實(shí)踐，學(xué)生既掌握了知識(shí)，還與具體應(yīng)用背景聯(lián)系， 提出了許多新穎的觀點(diǎn)與思路，反過來(lái)也促進(jìn)了老師的教學(xué)。

另外，在《應(yīng)用光學(xué)》的教學(xué)過程中，通過學(xué)生自己動(dòng)手，培養(yǎng)學(xué)生工程素質(zhì)，同時(shí)也能在實(shí)際操作中更深入地理解課程所教授的內(nèi)容。如講解“景深”概念時(shí)， 可以讓學(xué)生自己制作小孔相機(jī)，拍攝有層次感的景物，或者讓學(xué)生用不同的光圈， 拍攝同一目標(biāo)。同時(shí)，開展《光學(xué)基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)Ⅰ》實(shí)驗(yàn)課程，該課程為《應(yīng)用光學(xué)》課程的配套實(shí)驗(yàn)課程。在該實(shí)驗(yàn)課程中，指導(dǎo)學(xué)生完成針孔相機(jī)、三棱鏡的角度與色散測(cè)量、望遠(yuǎn)鏡的參數(shù)測(cè)量等。通過實(shí)驗(yàn)，學(xué)生既加深了對(duì)相關(guān)概念的理解，同時(shí)也提高了實(shí)際操作和解決問題的能力。

三、建立持續(xù)改進(jìn)措施

工程教育認(rèn)證的一大重要特點(diǎn)就是要求專業(yè)建立持續(xù)改進(jìn)的質(zhì)量文化[1]。本專業(yè)為促進(jìn)畢業(yè)生畢業(yè)要求的達(dá)成，建有完整的教學(xué)過程質(zhì)量監(jiān)控機(jī)制。各主要教學(xué)環(huán)節(jié)有明確的質(zhì)量要求，通過教學(xué)環(huán)節(jié)、過程監(jiān)控和質(zhì)量評(píng)價(jià)促進(jìn)畢業(yè)要求的達(dá)成，定期進(jìn)行課程體系設(shè)置和教學(xué)質(zhì)量的評(píng)價(jià)，持續(xù)改進(jìn)?！稇?yīng)用光學(xué)》作為本專業(yè)學(xué)生必修的專業(yè)基礎(chǔ)課程，也應(yīng)有其監(jiān)督和持續(xù)改進(jìn)的措施，方能保證其達(dá)到畢業(yè)要求的指標(biāo)點(diǎn)。

首先，學(xué)生的最終成績(jī)由平時(shí)成績(jī)、期中成績(jī)和期末成績(jī)?nèi)?xiàng)構(gòu)成，對(duì)學(xué)生的整個(gè)學(xué)習(xí)過程有了一個(gè)監(jiān)督和促進(jìn)的作用。在教學(xué)過程中，通過課堂提問、課堂練習(xí)、課后作業(yè)等，發(fā)現(xiàn)教學(xué)過程中存在的問題，并進(jìn)行相關(guān)記錄。同時(shí)，在《應(yīng)用光學(xué)》的課程考核方式中增加了期中考試，檢驗(yàn)學(xué)生前半學(xué)期的學(xué)習(xí)效果，同時(shí)也讓學(xué)生進(jìn)行一階段的復(fù)習(xí)，為后續(xù)的學(xué)習(xí)打下基礎(chǔ)。學(xué)生也會(huì)根據(jù)期中考試成績(jī)，進(jìn)一步調(diào)整自己的學(xué)習(xí)思路，端正學(xué)習(xí)態(tài)度，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)動(dòng)力。老師也可以在學(xué)生的考試結(jié)果中發(fā)現(xiàn)學(xué)生存在的普遍問題，在接下來(lái)的授課過程中，可以有針對(duì)性地著重講解，加深學(xué)生對(duì)相關(guān)知識(shí)的認(rèn)知，提高學(xué)生對(duì)于光電類復(fù)雜問題的解決本領(lǐng)。在教學(xué)過程中，通過對(duì)學(xué)生平時(shí)的學(xué)習(xí)狀態(tài)、平時(shí)作業(yè)和期中考試成績(jī)的分析，評(píng)估學(xué)生對(duì)于課程所應(yīng)達(dá)到的能力的達(dá)成度。

其次，本專業(yè)每學(xué)期末由專業(yè)負(fù)責(zé)人召開有教學(xué)副院長(zhǎng)參加的全體教師專業(yè)教學(xué)總結(jié)分析會(huì)，對(duì)一個(gè)學(xué)期教學(xué)過程中每個(gè)環(huán)節(jié)，其中包括教學(xué)計(jì)劃，各門課程學(xué)生成績(jī)及學(xué)習(xí)狀態(tài)，查、聽課，學(xué)生評(píng)價(jià)，考試及監(jiān)考等，逐一總結(jié)分析，發(fā)現(xiàn)問題，及時(shí)討論糾正方案，并完成《教學(xué)工作總結(jié)表》上報(bào)學(xué)院，以保證教學(xué)質(zhì)量。在教學(xué)工作總結(jié)會(huì)中，全系老師一起認(rèn)真分析《應(yīng)用光學(xué)》及其他課程的課程目標(biāo)達(dá)成度和畢業(yè)要求達(dá)度，針對(duì)考核內(nèi)容是否完整體現(xiàn)了對(duì)相應(yīng)畢業(yè)要求指標(biāo)點(diǎn)的考核（試題難度、分值、覆蓋面等）、考核的形式是否合理，考核學(xué)生是否獲取該條指標(biāo)點(diǎn)所列能力、結(jié)果判定是否嚴(yán)格（是否存在試卷很難，得分很高的現(xiàn)象）等進(jìn)行分析討論，并針對(duì)存在的問題提出相應(yīng)的改進(jìn)措施，使得課程教學(xué)質(zhì)量持續(xù)提高。

總之，在工程教育專業(yè)認(rèn)證理念的引導(dǎo)下，《應(yīng)用光學(xué)》的課程建設(shè)也在不斷地完善，所有教學(xué)活動(dòng)圍繞著教學(xué)目標(biāo)和學(xué)生畢業(yè)要求的達(dá)成進(jìn)行，同時(shí)有著監(jiān)督和持續(xù)改進(jìn)的措施。在這樣的理念引導(dǎo)下培養(yǎng)出來(lái)的光學(xué)專業(yè)人才，相信他們一定能夠掌握分析、解決光電類復(fù)雜工程問題的能力，同時(shí)有著扎實(shí)的理論知識(shí)，為學(xué)生們學(xué)習(xí)后續(xù)專業(yè)課打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

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