工程教育改革背景下應(yīng)光教改中的實(shí)際問(wèn)題

李曉英 郎曉萍

（北京信息科技大學(xué)儀器科學(xué)與光電工程學(xué)院，北京 100192）

0 引言

應(yīng)用光學(xué)是一門重要的專業(yè)基礎(chǔ)課。多年來(lái)授課內(nèi)容、授課模式都比較固定：以幾何光學(xué)理論為基礎(chǔ)講授基礎(chǔ)的成像規(guī)律，然后圍繞幾類典型成像系統(tǒng)做結(jié)構(gòu)與其成像規(guī)律分析；最后結(jié)合應(yīng)用光學(xué)新技術(shù)將只是面拓寬加深。在整個(gè)課程的講授過(guò)程中，傳統(tǒng)的方法都是以教師講授為主。這種模式一般會(huì)讓學(xué)生感覺(jué)枯燥、乏味，授課效果相對(duì)比較差。文獻(xiàn)在文中也提到了應(yīng)光光學(xué)的課程特點(diǎn)：符號(hào)、公式繁多；概念多。課堂顯得浮躁乏味。文獻(xiàn)將國(guó)外與國(guó)內(nèi)的教學(xué)模式做了比較全面的對(duì)比分析，并以“應(yīng)用光學(xué)”課程為例，指出了教學(xué)中存在的問(wèn)題與不足；然后提出了需要在授課內(nèi)容，授課方法，及教學(xué)評(píng)價(jià)三個(gè)方面做調(diào)整和改革的想法。

盡管應(yīng)用光學(xué)授課內(nèi)容偏向理論性，有比較多的概念、符號(hào)及計(jì)算公式，但實(shí)際上應(yīng)用光學(xué)也有很強(qiáng)的工程實(shí)踐性。文獻(xiàn)在文中提到應(yīng)用光學(xué)具有了工程應(yīng)用的特點(diǎn)，以及在課程講授中融入了工程應(yīng)用知識(shí)與工程應(yīng)用理念。與應(yīng)用光學(xué)相關(guān)的工程應(yīng)用非常廣泛，小到可以解釋簡(jiǎn)單的光學(xué)現(xiàn)象，大到可以與其他學(xué)科（比如光、機(jī)、電、算）相結(jié)合設(shè)計(jì)大型、復(fù)雜的系統(tǒng)，以完成特定的任務(wù)。課程結(jié)構(gòu)體系中容易發(fā)現(xiàn)應(yīng)用光學(xué)課程與后續(xù)的光學(xué)設(shè)計(jì)課程緊密相連，兩者結(jié)合起來(lái)可以完成光學(xué)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，直接應(yīng)用到工程應(yīng)用中。

我校確立的培養(yǎng)目標(biāo)：以全面提高學(xué)生的實(shí)踐能力、創(chuàng)新能力和綜合素質(zhì)為宗旨,不斷完善人才培養(yǎng)方案,優(yōu)化課程體系,強(qiáng)化實(shí)踐環(huán)節(jié)。堅(jiān)持因材施教、分類培養(yǎng),努力培養(yǎng)經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展需要的高素質(zhì)應(yīng)用型人才。因此，在教學(xué)中加強(qiáng)對(duì)學(xué)生工程實(shí)踐能力訓(xùn)練與創(chuàng)新意識(shí)、創(chuàng)新能力的培養(yǎng)。這恰好符合工程教育改革的宗旨。

工程教育改革采納了國(guó)外主流教育理念OBE，用成果導(dǎo)向教育的教育理念。它以學(xué)生最終學(xué)習(xí)成果為起點(diǎn)，反向進(jìn)行課程設(shè)計(jì)，開展教學(xué)活動(dòng)；注重學(xué)生的成果產(chǎn)出，以學(xué)生的知識(shí)學(xué)習(xí)、能力培養(yǎng)和素質(zhì)的提高為培養(yǎng)目標(biāo)。

1 課程改革

應(yīng)用光學(xué)課程是一門重要的專業(yè)基礎(chǔ)課，關(guān)于應(yīng)用光學(xué)的教改策略及實(shí)踐也有很多報(bào)道，主要包含以下幾方面：（1）授課內(nèi)容；（2）授課方法；（3）考核方法。每個(gè)學(xué)校的情況不同，所以改革的內(nèi)容和側(cè)重點(diǎn)略有不同。結(jié)合我校學(xué)生培養(yǎng)定位與專業(yè)的發(fā)展目標(biāo)對(duì)應(yīng)用光學(xué)進(jìn)行了系列改革。

1.1 教學(xué)內(nèi)容

對(duì)光學(xué)類課程進(jìn)行梳理和整合之后，對(duì)《應(yīng)用光學(xué)》課程的教學(xué)內(nèi)容進(jìn)行調(diào)整，首先將像差部分調(diào)整到后續(xù)的《光學(xué)設(shè)計(jì)》課程，利于這部分知識(shí)的講授和應(yīng)用；然后將其他的部分根據(jù)其內(nèi)容特點(diǎn)設(shè)置不同的課程目標(biāo)。比如，理想光學(xué)系統(tǒng)基本成像理論涉及較多概念與基本公式，此部分以獲取知識(shí)為主。掌握基本概念和基本的成像規(guī)律，能對(duì)理想光學(xué)系統(tǒng)的成像關(guān)系做分析和相關(guān)計(jì)。典型光學(xué)系統(tǒng)部分的課程目標(biāo)設(shè)置的高一些，且分開層次：首先對(duì)幾種典型系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu)和成像規(guī)律需要掌握；其次根據(jù)設(shè)計(jì)需求，能對(duì)典型系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計(jì)。此部分主要訓(xùn)練學(xué)生具備分析能力及對(duì)簡(jiǎn)單光學(xué)系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計(jì)的能力。實(shí)際光學(xué)系統(tǒng)分析部分設(shè)置的課程目標(biāo)更高一些：在具備對(duì)理想光學(xué)系統(tǒng)的培養(yǎng)能力之外，結(jié)合系統(tǒng)的各種物理尺寸限制要求能對(duì)實(shí)際光學(xué)系統(tǒng)成像特性進(jìn)行分析及系統(tǒng)外形設(shè)計(jì)，使其滿足工程實(shí)踐應(yīng)用。此部分將會(huì)把科研案例引入課堂。課程內(nèi)容與課程目標(biāo)的設(shè)置按照有易到難、由低到高漸進(jìn)式推進(jìn)。

1.2 教學(xué)方法

對(duì)課程內(nèi)容設(shè)計(jì)了不同的課程學(xué)習(xí)目標(biāo)和考核指標(biāo)。為了達(dá)成這些課程學(xué)習(xí)目標(biāo)，教學(xué)方法與手段必須采用多樣化和合理化。主要根據(jù)授課內(nèi)容的特點(diǎn)選擇合理的授課方式，比如基礎(chǔ)理論知識(shí)部分以講授和學(xué)生自學(xué)相互結(jié)合，再輔以課堂討論的形式；對(duì)于成像規(guī)律及系統(tǒng)性能分析部分，針對(duì)具體的光學(xué)系統(tǒng)，以課堂引導(dǎo)與問(wèn)題討論的行式為主、教師講授為輔。每次課后會(huì)提前拋出一些問(wèn)題，以便學(xué)生提前做好預(yù)習(xí)與課前準(zhǔn)備工作，以提高課堂的利用率。經(jīng)過(guò)幾次的嘗試，效果比較明顯。合理布置課后作業(yè)，既有為鞏固知識(shí)點(diǎn)安排的作業(yè)之外，還要增加綜合分析和系統(tǒng)設(shè)計(jì)類型的作業(yè)。另外要有效利用線上資源，通過(guò)線上平臺(tái)可以隨時(shí)發(fā)布信息、提交作業(yè)、發(fā)放學(xué)習(xí)資料、開展討論及答疑等的活動(dòng)。實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)可以設(shè)置多個(gè)層次：最低要求為必修部分，所有學(xué)生必須完成；其次可以設(shè)置一些實(shí)驗(yàn)室開放項(xiàng)目，以滿足一些有興趣的學(xué)生拓寬知識(shí)面及提升能力；鼓勵(lì)同學(xué)們參加光學(xué)類的競(jìng)賽以及大學(xué)生創(chuàng)新項(xiàng)目，期間給與學(xué)生積極的指導(dǎo)。

1.3 考核方法

考核方法形式多樣化，可以覆蓋整個(gè)學(xué)習(xí)過(guò)程。每章節(jié)結(jié)束后布置的作業(yè)全部批改，并給出相應(yīng)的成績(jī)；根據(jù)授課內(nèi)容的內(nèi)在聯(lián)系分成幾個(gè)節(jié)點(diǎn)，然后安排節(jié)點(diǎn)測(cè)驗(yàn)；可以安排隨堂小測(cè)驗(yàn)，也可以設(shè)置比較正式的章節(jié)考試；課堂提問(wèn)與討論是必須的，根據(jù)學(xué)生課堂發(fā)揮情況記錄成績(jī)；課程結(jié)束前可以設(shè)置一個(gè)綜合的大作業(yè)；實(shí)驗(yàn)操作與實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)也是屬于考核實(shí)踐能力的一個(gè)環(huán)節(jié)，對(duì)學(xué)生獨(dú)立操作、獨(dú)立解決問(wèn)題的能力進(jìn)行的訓(xùn)練與考核；學(xué)期末考試對(duì)課程全部?jī)?nèi)容進(jìn)行考核，占比相對(duì)大一些?？己瞬捎煤畏N形式是基于考核內(nèi)容的特點(diǎn)與性質(zhì)來(lái)設(shè)置的，且能對(duì)課程學(xué)習(xí)目標(biāo)的達(dá)成情況有良好的體現(xiàn)。授課最初應(yīng)該對(duì)以上各種考核的成績(jī)組成設(shè)置一個(gè)比較合理的權(quán)重分配，但是在整個(gè)課程授課的過(guò)程中允許對(duì)考核方式與考核難度做一些動(dòng)態(tài)微調(diào)，因?yàn)槊恳粚脤W(xué)生的學(xué)習(xí)能力、學(xué)習(xí)效果都會(huì)不同。

1.4 評(píng)價(jià)機(jī)制

工程教育改革采用了成果導(dǎo)向教育的教育理念。它需要通過(guò)對(duì)學(xué)生的產(chǎn)出效果對(duì)課程達(dá)成情況進(jìn)行評(píng)價(jià)，這是課程教學(xué)的最后一個(gè)環(huán)節(jié)，因此評(píng)價(jià)方法顯得極為重要。目前我們固定采用兩種方法：主觀評(píng)價(jià)和客觀評(píng)價(jià)兩種方法。主觀評(píng)價(jià)方法由學(xué)生自己對(duì)自己的學(xué)習(xí)達(dá)成情況進(jìn)行評(píng)價(jià)。對(duì)課程學(xué)習(xí)目標(biāo)分條細(xì)化做成表格，學(xué)生根據(jù)具體指標(biāo)對(duì)自己的學(xué)習(xí)達(dá)成情況做評(píng)價(jià)，然后對(duì)所有樣本數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析、得出對(duì)應(yīng)結(jié)果?？陀^評(píng)價(jià)方法比較復(fù)雜，需要對(duì)所有學(xué)生的作業(yè)、課堂表現(xiàn)、實(shí)驗(yàn)、節(jié)點(diǎn)測(cè)驗(yàn)、期末考試等所有考核的結(jié)果進(jìn)行統(tǒng)計(jì)、對(duì)標(biāo)到每項(xiàng)課程學(xué)習(xí)目標(biāo)下，按照權(quán)重因子對(duì)所有考核成績(jī)進(jìn)行計(jì)算，對(duì)每項(xiàng)課程學(xué)習(xí)目標(biāo)的完成效果做出定量的評(píng)價(jià)。主觀評(píng)價(jià)方法和客觀評(píng)價(jià)方法分別從不同的角度對(duì)課程的達(dá)成情況進(jìn)行了評(píng)價(jià)，兩者之間可以進(jìn)行對(duì)比分析。每隔一年我們對(duì)課程的達(dá)成效果進(jìn)行評(píng)價(jià)，然后根據(jù)各項(xiàng)數(shù)據(jù)給出系統(tǒng)分析結(jié)果、總結(jié)經(jīng)驗(yàn)，為后續(xù)教學(xué)改進(jìn)提供指導(dǎo)。

2 課改中的實(shí)際問(wèn)題

對(duì)于每門課程來(lái)說(shuō)，一個(gè)完整的教學(xué)過(guò)程應(yīng)該形成一個(gè)有效的閉環(huán)機(jī)制。在課程學(xué)習(xí)目標(biāo)的引領(lǐng)下，課程教學(xué)活動(dòng)有序開展：在整個(gè)教學(xué)內(nèi)容授課過(guò)程中采用多樣化的授課方法，并在整個(gè)教學(xué)過(guò)程中靈活穿插多樣化的考核，課程結(jié)束后完成期末考試。最后對(duì)課程的達(dá)成情況進(jìn)行評(píng)價(jià)，善于從中發(fā)現(xiàn)問(wèn)題與總結(jié)經(jīng)驗(yàn)，為課程后續(xù)改進(jìn)提供正向參考。以上課程教學(xué)與課程達(dá)成評(píng)價(jià)之間形成一個(gè)有效的閉環(huán)機(jī)制，如圖1 所示。

圖1 課程教學(xué)閉環(huán)框圖

應(yīng)用光學(xué)通過(guò)幾個(gè)輪次的改革與實(shí)踐發(fā)現(xiàn)，對(duì)課程內(nèi)容、授課方法進(jìn)行改革和調(diào)整都相對(duì)比較容易操作，但是考核方法和評(píng)價(jià)機(jī)制這兩個(gè)環(huán)節(jié)卻顯得更加繁雜和困難一些，它需要從實(shí)踐中不斷總結(jié)和探索。因?yàn)榭己朔椒ú捎煤畏N形式需要與考核內(nèi)容相匹配，它們的定位非常關(guān)鍵，直接決定著考核的最后結(jié)果，進(jìn)而影響到對(duì)課程最后的達(dá)成評(píng)價(jià)。而考核內(nèi)容既要包含課程學(xué)習(xí)目標(biāo)，又能真實(shí)、準(zhǔn)確反應(yīng)學(xué)生的產(chǎn)出效果，因此在選擇考核的內(nèi)容、把握考核的難度、確定基礎(chǔ)內(nèi)容與綜合內(nèi)容的占比、不同章節(jié)的占比等都需要綜合考慮?；驹瓌t是根據(jù)考核內(nèi)容的特點(diǎn)與類型來(lái)選擇與之相匹配的考核形式。以上工作需要對(duì)整個(gè)課程內(nèi)容有相對(duì)深厚的理論基礎(chǔ)與把握能力，因此對(duì)授課教師來(lái)說(shuō)是一種新的教學(xué)挑戰(zhàn)。

在所有環(huán)節(jié)中，課程的達(dá)成評(píng)價(jià)顯得更加重要、意義非凡。因?yàn)樗谀撤N程度上直接反映了教學(xué)的成敗，反饋學(xué)生的學(xué)習(xí)效果與學(xué)習(xí)產(chǎn)出。如何對(duì)課程的達(dá)成情況給出合理、科學(xué)、準(zhǔn)確的評(píng)價(jià)，且評(píng)價(jià)的結(jié)果能夠?yàn)檎n程教學(xué)的持續(xù)改進(jìn)提供參考與幫助，這對(duì)授課教師來(lái)說(shuō)，領(lǐng)會(huì)并有效開展工作是當(dāng)下教學(xué)中面臨的比較艱難、迫切的實(shí)際問(wèn)題，這也是一項(xiàng)長(zhǎng)期的工作。