以“光學(xué)”課程為例論本科教育的弊端

耿濤 孫偉民 李寒陽(yáng) 張志林 戴強(qiáng) 盧春蓮

摘? 要：本科生是國(guó)家未來(lái)的棟梁，因此本科教育應(yīng)不斷進(jìn)行改革以滿足培養(yǎng)國(guó)家人才的需要。我們將以光學(xué)課程作為一個(gè)案例，來(lái)討論一些在本科教育中常見(jiàn)的問(wèn)題。通過(guò)對(duì)問(wèn)題的反思與理性實(shí)踐，我們提出了對(duì)現(xiàn)行教學(xué)方法、教學(xué)形式等方面的改進(jìn)方法。提出一種“科研工作與課堂相結(jié)合”的教學(xué)新方法，使得學(xué)生能在學(xué)習(xí)本專業(yè)基礎(chǔ)知識(shí)的同時(shí)，也培養(yǎng)學(xué)生發(fā)散思維與基本的科研能力。

關(guān)鍵詞：本科教育? 教育改革? 創(chuàng)新型人才? 光學(xué)課程

中圖分類號(hào)：G640? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文章編號(hào)：1674-098X（2020）10（a）-0223-03

Abstract： The undergraduate student is the pillar of the country in the future， so the undergraduate education is reformed continuously to meet the needs of training national talents. This paper takes "optics" course as an example， and points out some problems in current undergraduate education. Through the reflection and rational practice of the problems， we put forward the improvement methods of the current teaching methods and teaching forms. This paper puts forward a teaching method of "combining scientific research work with classroom". It not only enables students to learn the basic knowledge of their major， but also cultivates their divergent thinking and basic scientific research ability.

Key Words： Undergraduate education; Educational reform; Innovative talent; Optics course

1? 國(guó)內(nèi)外本科教育情況

縱觀各國(guó)，為了在世界科研領(lǐng)域拔得頭籌，紛紛開(kāi)啟了新的教學(xué)模式改革。澳大利亞的高校重視培養(yǎng)學(xué)生的綜合素質(zhì)和實(shí)際動(dòng)手能力，學(xué)生的每一門專業(yè)課都有配套的輔導(dǎo)課[1]。輔導(dǎo)課的意義在于方便學(xué)生更好地理解和學(xué)習(xí)專業(yè)課的知識(shí)以及為后續(xù)的論文寫作準(zhǔn)備充分的材料。美國(guó)的高校則秉承科研與教學(xué)相互滲透的原則，將科研融入到課堂中[2]。其優(yōu)點(diǎn)是教師可以在教課的過(guò)程中發(fā)現(xiàn)問(wèn)題并進(jìn)行研究，學(xué)生也可以接觸最新的思想、方法、技術(shù)成果，最終雙方在愉快的課堂氛圍下均有所收獲。

然而我國(guó)高校的本科教育模式一直處于矛盾狀態(tài)，矛盾主要集中于教學(xué)與科研[3]。高等學(xué)校教育的最終目的是給國(guó)家輸送優(yōu)質(zhì)人才，使科研水平在眾多高校中，拔得頭籌。因此，重視教育是服務(wù)國(guó)家重大戰(zhàn)略需求的必要選擇，也是作為一名教育工作者的責(zé)任。但在過(guò)去的10年之間，研究型大學(xué)的崛起使得中國(guó)的一部分高校的政策與方向發(fā)生了悄然的變化?？蒲挟a(chǎn)出與項(xiàng)目為學(xué)校帶來(lái)的知名度與實(shí)際效益，讓越來(lái)越多的高校競(jìng)相效仿，教師不得不將目光鎖定在科研項(xiàng)目上，這樣就導(dǎo)致了高校對(duì)于本科階段基礎(chǔ)教育的忽視[4]。而一個(gè)國(guó)家科技的基礎(chǔ)在于教育，而本科也是相關(guān)教育的基礎(chǔ)也是重重之重。

本文在詳細(xì)分析傳統(tǒng)本科教育弊端的基礎(chǔ)上，以光電專業(yè)的本科必修課——“光學(xué)”為例，探索一種“科研工作”教學(xué)化的方法。在學(xué)習(xí)過(guò)程中融入現(xiàn)代科學(xué)研究的前沿?zé)狳c(diǎn)問(wèn)題并引發(fā)討論，使得學(xué)生不但能學(xué)習(xí)本專業(yè)的基礎(chǔ)知識(shí)，也能獲得發(fā)散思維能力的鍛煉。

2? 傳統(tǒng)本科教育的弊端

2.1 教學(xué)方法陳舊

一直以來(lái)我國(guó)各項(xiàng)考試類型均以筆試為主。雖提倡素質(zhì)教育，但最終看到的還是應(yīng)試教育的地位居高不下的現(xiàn)象。尤其是在中學(xué)階段，在高考的強(qiáng)壓下，中學(xué)教師在教學(xué)手段上更傾向于“講授法”。通過(guò)不斷重復(fù)強(qiáng)調(diào)考試中考的知識(shí)點(diǎn)，并通過(guò)不斷做題的題海戰(zhàn)術(shù)讓學(xué)生們對(duì)這些知識(shí)點(diǎn)不斷加深記憶，但是具體怎么在題目之外應(yīng)用卻一點(diǎn)沒(méi)有提及。而大學(xué)教師在講課時(shí)會(huì)不自覺(jué)地效仿自己的中學(xué)教師，著重講解考試的內(nèi)容，對(duì)于考試盲區(qū)則一筆帶過(guò)。然而大學(xué)培養(yǎng)的不是應(yīng)試機(jī)器，是國(guó)家未來(lái)科技發(fā)展的后續(xù)儲(chǔ)備力量。理論知識(shí)、應(yīng)試技巧固然重要，但發(fā)散思維、科研精神對(duì)于學(xué)生的未來(lái)發(fā)展也同等重要。如果我們只重視學(xué)生的課業(yè)成績(jī)，而忽略了發(fā)散思維、科研精神的培養(yǎng)則會(huì)表現(xiàn)為學(xué)生發(fā)現(xiàn)知識(shí)能力的缺失和解決實(shí)際問(wèn)題能力減弱。一旦學(xué)生脫離了學(xué)?；蚶蠋煟麄儗⒉荒茏鳛橐幻?dú)立的工作者踏入到社會(huì)實(shí)踐中去。并且在學(xué)習(xí)過(guò)程中，學(xué)生若只重視課本上的表層含義和只重視考試的部分則一定會(huì)對(duì)知識(shí)的理解產(chǎn)生局限性，造成教學(xué)與科研“脫軌”的現(xiàn)象。因此我們得想辦法改變這種情況，大學(xué)不是做題機(jī)器制造廠，而找到一種新的教學(xué)方法來(lái)取代這種傳統(tǒng)的方式則迫在眉睫了。在有限的課時(shí)中盡可能傳授學(xué)生學(xué)習(xí)知識(shí)的方法與技巧而不是讓他們把精力放在考試與做題上，考試只是檢驗(yàn)學(xué)習(xí)成果的一種手段，而不是學(xué)習(xí)知識(shí)的方法。教給他們?cè)谖磥?lái)發(fā)展中所需要的理論知識(shí);完成發(fā)散思維、自我學(xué)習(xí)能力、科研精神的培育，這才是大學(xué)教育的根本目標(biāo)。然而，經(jīng)過(guò)了高考的洗禮與中學(xué)老師們的應(yīng)試思維的灌輸，我們必須將一部分精力放在對(duì)學(xué)生們學(xué)習(xí)熱情的激發(fā)上面。

2.2 學(xué)生缺乏創(chuàng)新思維、動(dòng)手能力

本科階段的許多課程都有配套的實(shí)驗(yàn)課，“光學(xué)”專業(yè)也有與之對(duì)應(yīng)的“現(xiàn)代光學(xué)實(shí)驗(yàn)”，而多數(shù)高校在進(jìn)行實(shí)驗(yàn)課教學(xué)時(shí)均存在這樣的現(xiàn)象：學(xué)生被動(dòng)地接受實(shí)驗(yàn)過(guò)程——學(xué)生只是按照書(shū)上的步驟，用教師調(diào)試好的儀器，按部就班地完成實(shí)驗(yàn)，這樣并不能實(shí)現(xiàn)設(shè)置實(shí)驗(yàn)課的目的，讓學(xué)生發(fā)現(xiàn)實(shí)驗(yàn)中蘊(yùn)含的科學(xué)道理。對(duì)于類似“光學(xué)”這種科研性強(qiáng)的課程，開(kāi)發(fā)一些與實(shí)際前沿科研領(lǐng)域相關(guān)的創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)有利于開(kāi)發(fā)學(xué)生的創(chuàng)新思維。更進(jìn)一步地，設(shè)置開(kāi)放性的問(wèn)題給予學(xué)生們思考與自己動(dòng)手的機(jī)會(huì)，在基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上讓學(xué)生進(jìn)行拓展的思考與實(shí)踐。在實(shí)踐活動(dòng)中給予學(xué)生們自己思考和動(dòng)手的能力，避免出現(xiàn)最后走向社會(huì)的學(xué)生們變成只會(huì)重復(fù)性的機(jī)械操作。我們最終目標(biāo)是將有較好基礎(chǔ)的學(xué)生們，培養(yǎng)成具有較強(qiáng)的獨(dú)立思考能力，并具有相當(dāng)?shù)膭?chuàng)新精神和動(dòng)手能力并能做出貢獻(xiàn)的優(yōu)秀人才。這時(shí)候就需要我們的學(xué)校和老師更多地付出一些精力與思考，讓學(xué)生們?nèi)ビ赂业貒L試，并在學(xué)生需要幫助的時(shí)候，給予適當(dāng)?shù)膸椭?/p>

2.3 學(xué)生缺乏學(xué)習(xí)的動(dòng)力與熱情

本科生大多是一些剛剛成年的人，他們?cè)诮?jīng)過(guò)了六年中學(xué)的學(xué)習(xí)與高考的洗禮，加上部分中學(xué)老師們形而上學(xué)的思維灌輸，使得很多學(xué)生覺(jué)得大學(xué)就是一個(gè)可以休息和放松的地方，是一個(gè)可以隨意生活的地方。用一句形象的話來(lái)形容大學(xué)生——“被窩是青春的墳?zāi)埂薄：芏鄬W(xué)生們進(jìn)入大學(xué)后就進(jìn)入一種異常懶散的狀態(tài)，這種過(guò)分放縱自己的心態(tài)使得他們失去了學(xué)習(xí)的熱情與欲望。當(dāng)然在失去了學(xué)習(xí)的熱情與欲望后，他們僅剩的就是對(duì)及格的渴望，或者有些人連這些都不在乎。很多這樣的學(xué)生懷有一種及格萬(wàn)歲的心理。因此我們這些老師很難用傳統(tǒng)的辦法再度激發(fā)出他們對(duì)知識(shí)的渴望，而且過(guò)分地強(qiáng)調(diào)他們所學(xué)知識(shí)對(duì)他們未來(lái)的作用，很多時(shí)候反而會(huì)適得其反。我們必須要打破他們這樣的現(xiàn)狀，打破學(xué)生們這種懶散的心態(tài)。

3? 教學(xué)改革具體措施

3.1 教學(xué)中融入“科研”問(wèn)題

“光學(xué)”這門課程，是光電信息與工程專業(yè)學(xué)生在本科階段重要的專業(yè)基礎(chǔ)課。光學(xué)知識(shí)滲透在生活中的每一個(gè)角落，同時(shí)也是當(dāng)代新興產(chǎn)業(yè)的排頭兵。因此，將傳統(tǒng)“光學(xué)”理論與新時(shí)代的前沿科技成果相結(jié)合就顯得尤為重要。教師在課堂上可以提及與光學(xué)相關(guān)的前沿?zé)狳c(diǎn)詞匯，并結(jié)合當(dāng)前基礎(chǔ)知識(shí)講解其中基本原理。例如，隨著當(dāng)前信息時(shí)代的蓬勃發(fā)展，光纖通信技術(shù)逐漸受到越來(lái)越多的關(guān)注。因此，當(dāng)教師在講全反射時(shí)，可以舉例光纖就是應(yīng)用全反射原理來(lái)傳輸信號(hào)的，并作適當(dāng)?shù)臄U(kuò)展講解。這樣既可以滿足學(xué)生對(duì)于身邊事物的好奇心，也可以提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。

這就需要老師們講課水平的不斷提高，不能僅僅像過(guò)去一樣將教學(xué)作為一項(xiàng)任務(wù)，而科研才是主要工作。當(dāng)然，為了進(jìn)一步激發(fā)教學(xué)積極性，老師們上課的時(shí)候不應(yīng)再拘泥于傳統(tǒng)的授課模式，以填鴨式的教育方式給予學(xué)生們知識(shí)。大學(xué)之所以稱之為大學(xué)，就是因?yàn)榇髮W(xué)中的學(xué)習(xí)氛圍不拘泥于形式而在于大家在已經(jīng)探討問(wèn)題與明理思辨。教師們要使用生動(dòng)活潑的語(yǔ)言，而這不僅能活躍沉悶的教學(xué)課堂，更能把抽象的知識(shí)化繁為簡(jiǎn)。

教學(xué)部分與科學(xué)研究部分，本就是密不可分的一個(gè)有機(jī)整體，我們不能將兩者割裂來(lái)看。因此教師要權(quán)衡好教學(xué)與科研的關(guān)系，進(jìn)行一個(gè)有機(jī)的選擇來(lái)保持一個(gè)平衡，而這便要求大學(xué)教師在進(jìn)行科學(xué)研究的同時(shí)兼顧課堂教學(xué)。教師可以通過(guò)教學(xué)積累經(jīng)驗(yàn)為科研提供理論依據(jù)，將科研成果進(jìn)行加工來(lái)充實(shí)教學(xué)內(nèi)容。教師們需要定期交流科研進(jìn)展及成果，共同更新教學(xué)內(nèi)容，制定教學(xué)目標(biāo)。激發(fā)學(xué)生對(duì)知識(shí)的渴望的自主性。引導(dǎo)學(xué)生們，主動(dòng)向更深更高的科研領(lǐng)域深造，提高學(xué)生對(duì)專業(yè)基本知識(shí)的綜合應(yīng)用。不再是僅僅局限于幾個(gè)公式的背誦或是浮于紙面上的了解，要從知識(shí)的源頭出發(fā)全面地了解并且運(yùn)用知識(shí)。

3.2 數(shù)字化教學(xué)

本科階段類似于“光學(xué)”這種專業(yè)性較強(qiáng)的課程，往往導(dǎo)致學(xué)生難以通過(guò)書(shū)面知識(shí)對(duì)其有深層次的理解。只有看到的才更加便于理解，在知識(shí)越發(fā)抽象的現(xiàn)在，僅僅通過(guò)方程與現(xiàn)象的描述是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的。學(xué)生難以理解，老師們也難以講解。因此我們教師可以發(fā)揮現(xiàn)代科技的優(yōu)勢(shì)，適當(dāng)?shù)乩镁W(wǎng)絡(luò)與計(jì)算機(jī)進(jìn)行課堂教學(xué)。例如，在實(shí)驗(yàn)條件有限的情況下，教師可以在網(wǎng)上查找關(guān)于光的偏振、干涉、衍射的實(shí)驗(yàn)公開(kāi)課。讓學(xué)生通過(guò)視頻了解實(shí)驗(yàn)的細(xì)節(jié)，把抽象的實(shí)驗(yàn)過(guò)程具體化以達(dá)到提高學(xué)生學(xué)習(xí)效率的目的。此外可以利用仿真軟件將理想的實(shí)驗(yàn)結(jié)果以直觀的方式模擬出來(lái)[10]。在老師完成相關(guān)知識(shí)的基礎(chǔ)仿真時(shí)，此時(shí)便是最好的時(shí)機(jī)，在這里給予學(xué)生們自己思考和動(dòng)手的能力。而且在未來(lái)的科研工作中，模擬仿真相關(guān)數(shù)據(jù)的處理是一個(gè)無(wú)法回避的問(wèn)題。因此老師在上課完成相關(guān)實(shí)驗(yàn)的仿真后，完全可以給予學(xué)生一些相應(yīng)的仿真作業(yè)，做一些和上課仿真相似或相同的內(nèi)容。并且可以以此為基礎(chǔ)給予學(xué)生一些拓展的部分，拓展部分完成的學(xué)生可以給予加分鼓勵(lì)。這樣的數(shù)字化教學(xué)可以激勵(lì)學(xué)生積極性的同時(shí)，也為以后繼續(xù)深造與從事相關(guān)工作的學(xué)生們打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

3.3 學(xué)生由“被動(dòng)”轉(zhuǎn)向“主動(dòng)”

隨著教學(xué)改革的不斷推進(jìn)，教學(xué)無(wú)論從方式還是從內(nèi)容上都變得更加豐富起來(lái)，比如說(shuō)最近就出現(xiàn)了一種非常常見(jiàn)的手段，“翻轉(zhuǎn)課堂”的形式。這將過(guò)去的教學(xué)模式中師生之間的主被動(dòng)關(guān)系改變，過(guò)去多為老師主動(dòng)教，學(xué)生被動(dòng)聽(tīng)。而翻轉(zhuǎn)課堂則使得教師與學(xué)生的角色相互發(fā)生了轉(zhuǎn)換，將學(xué)習(xí)的主動(dòng)權(quán)從教師轉(zhuǎn)向?qū)W生。在這種教學(xué)方式下，同學(xué)們需要扮演老師的角色講授知識(shí)，教師則扮演學(xué)生的角色進(jìn)行提問(wèn)，補(bǔ)充。在課前，老師可以將同學(xué)們分成幾個(gè)小組，并給予學(xué)生們與課程相關(guān)的問(wèn)題。例如，光學(xué)中的光纖光柵部分，讓學(xué)生針對(duì)這一個(gè)器件來(lái)進(jìn)行資料的查詢與整理。因?yàn)槔蠋焸兊恼n時(shí)有限，如何在如此短的時(shí)間里培養(yǎng)學(xué)生們相關(guān)能力的同時(shí)進(jìn)行知識(shí)的教導(dǎo)，這是一個(gè)巨大的難題，而研討課的方式則能很好地幫助我們解決這個(gè)問(wèn)題。當(dāng)然小組內(nèi)成員需要進(jìn)行自我分工，將自己查到的資料、相關(guān)科研動(dòng)態(tài)通過(guò)PPT的形式展現(xiàn)給老師和同學(xué)們，并闡述自己對(duì)于本節(jié)知識(shí)以及前沿科學(xué)技術(shù)的理解。老師們做的更多的反而是與同學(xué)們交流，幫助學(xué)生尋找合適的目標(biāo)，引導(dǎo)學(xué)生們自我學(xué)習(xí)自我解決問(wèn)題的能力，讓學(xué)生們擁有獨(dú)立能力面對(duì)這些困難。

4? 結(jié)語(yǔ)

高校教師在本科生培養(yǎng)階段應(yīng)不斷地采取新的教學(xué)方法、教學(xué)方式，增加教師與學(xué)生的交流與互動(dòng)。關(guān)注學(xué)生的理論知識(shí)儲(chǔ)備的同時(shí)也要重視培育學(xué)生的創(chuàng)新思維和寬闊的學(xué)術(shù)視野。同時(shí)，教師應(yīng)樹(shù)立將教學(xué)與科研相互融合相互促進(jìn)的思想，與學(xué)生多交流本專業(yè)實(shí)施科研動(dòng)態(tài)，激發(fā)學(xué)生獲取知識(shí)的積極性。本科教育改革是一個(gè)長(zhǎng)期的過(guò)程，需要我們不斷去發(fā)現(xiàn)問(wèn)題解決問(wèn)題，相信在不久的將來(lái)本科教育的問(wèn)題會(huì)得到很大的改善。

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