構(gòu)建教、學(xué)、研一體的“光電導(dǎo)論”課程體系

蔡佩君 葉 輝 鄭臻榮 林遠(yuǎn)芳

(浙江大學(xué) 光電科學(xué)與工程學(xué)院， 杭州 310027)

提高人才培養(yǎng)質(zhì)量是各高校本科教學(xué)的核心任務(wù)。提高人才培養(yǎng)質(zhì)量的途徑包括：學(xué)校層面的培養(yǎng)模式完善、學(xué)院層面的培養(yǎng)方案優(yōu)化，一線教師的培養(yǎng)理念提升，再具體落實(shí)到課程教學(xué)方法的改革、在線課程的建設(shè)等。除了學(xué)校、學(xué)院、教師的協(xié)同努力之外，學(xué)生作為實(shí)現(xiàn)人才培養(yǎng)目標(biāo)的主體，在其接觸專業(yè)之初，應(yīng)對培養(yǎng)方案、學(xué)科發(fā)展方向有清晰的認(rèn)識，使之在未來三年有規(guī)劃、有方向地開展課程學(xué)習(xí)、科研初探。有了學(xué)生主觀能動性的發(fā)揮，人才培養(yǎng)質(zhì)量就會在教學(xué)改革的基礎(chǔ)上更加大幅度地提升。因此，針對各個專業(yè)開設(shè)導(dǎo)論課程，加強(qiáng)這方面的引導(dǎo)是具有重要意義的。

自2007年以來，國內(nèi)眾多高校陸續(xù)在專業(yè)人才培養(yǎng)方案中開設(shè)了專業(yè)導(dǎo)論或?qū)W科導(dǎo)論課程[1-2]，以幫助學(xué)生解答本專業(yè)(學(xué)科)是什么(專業(yè)性質(zhì))、為什么(學(xué)習(xí)這個專業(yè))、學(xué)什么(專業(yè)內(nèi)容)、怎么學(xué)(學(xué)習(xí)方法)、做什么(就業(yè)規(guī)劃)等一系列問題[3-4]。然而，課程的建設(shè)初衷與實(shí)際效果仍有一定的差距，難以真正發(fā)揮專業(yè)導(dǎo)論的效用，需要進(jìn)一步摸索課程的規(guī)范性和系統(tǒng)性建設(shè)[5]。

1 專業(yè)導(dǎo)論課程的開設(shè)現(xiàn)狀

上世紀(jì)90年代，清華大學(xué)羅福午教授曾指出專業(yè)導(dǎo)論課具有引導(dǎo)學(xué)生認(rèn)識專業(yè)、幫助學(xué)生適應(yīng)大學(xué)學(xué)習(xí)生活、激勵學(xué)生學(xué)習(xí)動機(jī)、啟發(fā)學(xué)生獲得正確學(xué)習(xí)方法等多重作用[6]。但經(jīng)過調(diào)研，關(guān)于導(dǎo)論課程建設(shè)的研究論文大多停留在理論與初探階段，極少文章能夠具體介紹某個專業(yè)的導(dǎo)論課程詳細(xì)規(guī)劃經(jīng)驗(yàn)及實(shí)踐成果。許多高校開設(shè)的導(dǎo)論課程模式單一，缺乏深度，只實(shí)現(xiàn)了專業(yè)啟蒙與專業(yè)認(rèn)同的目的，忽略了對學(xué)生科學(xué)素養(yǎng)與研究性學(xué)習(xí)能力培養(yǎng)的引導(dǎo)[7]。限制課程質(zhì)量的短板主要體現(xiàn)在以下幾個方面：

(1)教學(xué)模式單一。大部分專業(yè)導(dǎo)論課程采用純專題講座的教學(xué)模式和灌輸式的教學(xué)手段，學(xué)生被動建立對專業(yè)的認(rèn)知，對專業(yè)的個人理解程度比較低。例如，16個學(xué)時課程分為8個專題講座，學(xué)生只利用2個學(xué)時的課上時間認(rèn)識該專題，感受浮淺，沒有利用課外教學(xué)資源進(jìn)行廣度和深度的延伸。

(2)缺乏實(shí)踐教學(xué)。許多專業(yè)導(dǎo)論課程均為理論授課，沒有安排實(shí)操性強(qiáng)的實(shí)踐教學(xué)內(nèi)容。尤其對于工科專業(yè)，若能有效結(jié)合專題講座的內(nèi)容開設(shè)對應(yīng)的實(shí)踐專題，則有利于加深學(xué)生對專業(yè)應(yīng)用層面的理解。提高專業(yè)興趣的同時，還進(jìn)一步鍛煉了學(xué)生的基本實(shí)操技能。

(3)成績評定片面。專業(yè)導(dǎo)論課程最常見的考核方式是學(xué)生期末提交課程總結(jié)和學(xué)習(xí)規(guī)劃論文，評定因素單一，忽視了教學(xué)過程中學(xué)生的行為評價，往往不能客觀考核學(xué)生的學(xué)習(xí)成果。成績的評定受限于教學(xué)模式是否多元化，反之也影響了教學(xué)效果的科學(xué)評估。

聚焦于國內(nèi)高校的光電專業(yè)，能查閱的有關(guān)光電專業(yè)導(dǎo)論課程建設(shè)經(jīng)驗(yàn)文章非常少。從實(shí)際調(diào)研情況看，還有不少院校未開設(shè)此類課程，已開設(shè)課程的形式主要分為兩類：一類是純理論課程，邀請各研究所負(fù)責(zé)人以講座方式授課，仍存在上述幾個問題；另一類是純實(shí)踐課程，在短學(xué)期開設(shè)專業(yè)認(rèn)知實(shí)驗(yàn)專題，缺乏系統(tǒng)的專業(yè)引導(dǎo)與總結(jié)。

我校光電學(xué)院導(dǎo)論課程是在經(jīng)歷了以上兩種模式的實(shí)踐之后，決定將其合二為一，成為2學(xué)分的課程，分為16理論學(xué)時+32實(shí)驗(yàn)學(xué)時，并優(yōu)化各模式的短板，形成了以“教、學(xué)、研”三點(diǎn)為主線的多元化導(dǎo)論課教學(xué)模式。

2 我校光電專業(yè)導(dǎo)論課程設(shè)計與探索

我校采用大類招生，分類培養(yǎng)的模式，確認(rèn)選擇光電專業(yè)的學(xué)生會在第二學(xué)期接觸到第一門專業(yè)必修課，即“光電信息科學(xué)與工程導(dǎo)論”課程(簡稱：“光電導(dǎo)論”課程)。課程組在規(guī)劃課程時，有效利用長學(xué)期學(xué)習(xí)特點(diǎn)，優(yōu)化認(rèn)知教學(xué)內(nèi)容和教學(xué)方式，注重實(shí)踐與思政教育的融合。

2.1 定位“以生為本”的教學(xué)目標(biāo)

課程的教學(xué)目標(biāo)是教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方法設(shè)計的指南針。“光電導(dǎo)論”課程從學(xué)生的專業(yè)自信力和綜合素質(zhì)教育角度定位了雙層次教學(xué)目標(biāo)。

(1)“以專業(yè)自信力為基礎(chǔ)”的基本教學(xué)目標(biāo)：提高學(xué)生專業(yè)認(rèn)知度和認(rèn)同感，增加專業(yè)自信力。使學(xué)生能夠全面了解光學(xué)工程學(xué)科內(nèi)容，對于專業(yè)研究對象、主要知識點(diǎn)、行業(yè)發(fā)展趨勢以及就業(yè)前景有大致的了解；熟悉光電信息科學(xué)與工程專業(yè)本科生培養(yǎng)方案，各門專業(yè)課之間的傳承和銜接關(guān)系。在認(rèn)知實(shí)驗(yàn)的具體實(shí)踐中認(rèn)識光電，感知光電，體會光電世界的無窮魅力。

(2)“以素質(zhì)能力為核心”的深層次教學(xué)目標(biāo)：在授課與實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)中給予學(xué)生專業(yè)學(xué)習(xí)規(guī)劃的啟發(fā)、科研精神的培養(yǎng)以及探究能力的建立，幫助其熟悉光電專業(yè)科學(xué)研究的方法，在未來更多的專業(yè)學(xué)習(xí)中，敢于挑戰(zhàn)權(quán)威、質(zhì)疑問難，帶著批判精神和創(chuàng)新意識去完成每一門課程。

2.2 規(guī)劃“授課、調(diào)研、實(shí)踐并重”的內(nèi)容

基于導(dǎo)論課模式單一、缺乏實(shí)踐內(nèi)容的缺點(diǎn)，結(jié)合雙層次教學(xué)目標(biāo)定位，規(guī)劃了“授課、調(diào)研、實(shí)踐并重”的教學(xué)內(nèi)容，貫穿“教、學(xué)、研”主線，為學(xué)生綜合素質(zhì)教育提供支撐點(diǎn)。如圖1所示。

圖1 “教、學(xué)、研”主線的教學(xué)內(nèi)容示意圖

1)以教為主的授課內(nèi)容

光電專業(yè)知識體系有眾多分支區(qū)塊，在有限學(xué)時內(nèi)精心安排銜接無縫的核心授課內(nèi)容，有效發(fā)揮“導(dǎo)”的作用，才能使課程達(dá)到事半功倍的效果[8]。課程共安排了12個學(xué)時的專題講座內(nèi)容，在授課過程中，采用案例式、插入式教學(xué)來豐富課程，既有實(shí)際案例幫助學(xué)生認(rèn)識專業(yè)，又有課程詳解來引導(dǎo)學(xué)生做好修讀計劃。每個專題均有相關(guān)的討論與思考環(huán)節(jié)，并給出課外參數(shù)資料研讀建議，使學(xué)生跳出12個課堂學(xué)時，將學(xué)習(xí)途徑拓展至課外。12個學(xué)時的專題講座內(nèi)容見表1。

2)以學(xué)為主的課題調(diào)研

通過專題講座，學(xué)生有了初步的專業(yè)認(rèn)同感之后，課程組設(shè)置了課題調(diào)研的教學(xué)環(huán)節(jié)來促進(jìn)學(xué)生自主地深入了解光電信息與工程研究領(lǐng)域的某些成果。該環(huán)節(jié)有10個調(diào)研課題，由學(xué)生自主選擇，每個題目有組數(shù)限制。調(diào)研題目每年會有所調(diào)整，本學(xué)年可選的調(diào)研課題如表2所示。學(xué)生3人組隊(duì)，分工合作調(diào)研選中的課題。每組需要閱讀10篇以上科學(xué)論文，其中包括5篇以上近5年發(fā)表的英文文獻(xiàn)。經(jīng)過10周的調(diào)研，按照調(diào)研報告的格式要求整理3000字的調(diào)研報告，提交15分鐘的調(diào)研展示視頻。實(shí)驗(yàn)則是在認(rèn)知實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，開辟了研究通道，便于學(xué)生在課題調(diào)研的同時，自主設(shè)計一些調(diào)研中學(xué)習(xí)到的原型實(shí)驗(yàn)或探索實(shí)驗(yàn)，既豐富了課題調(diào)研成果，又培養(yǎng)了批判與創(chuàng)新精神。課程組評選出的優(yōu)秀調(diào)研成果將由學(xué)生在翻轉(zhuǎn)課堂的課上展示，并與其他組學(xué)生討論、交流(4個學(xué)時)。這個環(huán)節(jié)對學(xué)生文獻(xiàn)調(diào)研及科學(xué)研究方法的初步鍛煉具有重要的作用。

表1 授課學(xué)時分配表

表2 調(diào)研課題一覽表

3)以研為主的自主實(shí)踐

除了理論課堂上的專業(yè)講座和文獻(xiàn)的研讀之外，增加具體的實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)可以使學(xué)生動手感知專業(yè)?！肮怆妼?dǎo)論”課程有32實(shí)驗(yàn)學(xué)時，分為24個學(xué)時的認(rèn)知型實(shí)驗(yàn)和8個學(xué)時的開放型實(shí)驗(yàn)，如表3所示。認(rèn)知型實(shí)驗(yàn)不僅僅是枯燥的實(shí)操學(xué)習(xí)，比如對光路的基本調(diào)節(jié)、對光電儀器的基本操作，而是設(shè)置與專題講座相關(guān)的不同主題實(shí)驗(yàn)?zāi)K，如光電檢測技術(shù)、光通信、電光器件應(yīng)用和3D顯示技術(shù)等，在具體的內(nèi)容設(shè)計上兼顧先進(jìn)性、趣味性和探究性，加強(qiáng)學(xué)生動手能力與解決問題的能力。

表3 實(shí)踐模塊學(xué)時分配表

2.3 創(chuàng)設(shè)“團(tuán)隊(duì)協(xié)作、對話課堂”的教法

1)組建“協(xié)作共同體”，完成探索性任務(wù)

課程設(shè)置了課題調(diào)研、探究性實(shí)驗(yàn)和開放性實(shí)驗(yàn)設(shè)計等環(huán)節(jié)，需要學(xué)生3人組隊(duì)協(xié)作，在課外開展互助學(xué)習(xí)。學(xué)生從個體學(xué)習(xí)轉(zhuǎn)為“同伴協(xié)作”，互相監(jiān)督，互補(bǔ)不足。從課題調(diào)研和自主實(shí)驗(yàn)作品可以看出，學(xué)生協(xié)作互助的效果較好，90%以上的小組完成了探索性任務(wù)，成果遠(yuǎn)超出課程組教師的預(yù)期。

2)實(shí)踐“對話課堂”，激發(fā)課堂活躍度

理論課堂上，在12學(xué)時的專題講座外，安排了4個學(xué)時的“對話課堂”。學(xué)生作為課堂的組織者，開展不同調(diào)研專題的分享會，互相交流、學(xué)習(xí)不同專題的調(diào)研成果，極大激發(fā)了課堂的活躍度。

實(shí)驗(yàn)課堂上，改變“教師講、學(xué)生做”的傳統(tǒng)模式。學(xué)生成為教學(xué)活動的主體，自主線上學(xué)習(xí)實(shí)驗(yàn)專題內(nèi)容，通過教師引導(dǎo)擴(kuò)展學(xué)習(xí)，設(shè)計實(shí)踐方案，線下到實(shí)驗(yàn)課堂上分享預(yù)習(xí)報告，開展具體的實(shí)踐研究，有效激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)新精神。

3)推行“線上線下”教學(xué)，塑造學(xué)生學(xué)習(xí)習(xí)慣

課程組借助新型智慧教學(xué)工具，建設(shè)、完善豐富了線上教學(xué)資源平臺，使其具有虛擬課堂、虛擬實(shí)驗(yàn)室和虛擬考試的“教學(xué)環(huán)境”，見圖2。平臺顯示，資源的利用率高達(dá)95%。該平臺是順利開展各個教學(xué)環(huán)節(jié)的基礎(chǔ)保障，在拓展教學(xué)時空的同時，還幫助學(xué)生從課內(nèi)被動聽課轉(zhuǎn)變?yōu)檎n內(nèi)外結(jié)合的主動學(xué)習(xí)。在“光電導(dǎo)論”課程中培養(yǎng)學(xué)生“線上線下”混合學(xué)習(xí)的習(xí)慣，使學(xué)生在專業(yè)學(xué)習(xí)之初就適應(yīng)互聯(lián)網(wǎng)+教學(xué)模式，可以推動后期專業(yè)課程的高效學(xué)習(xí)。

圖2 “學(xué)在浙大” 線上平臺的教學(xué)資源構(gòu)建示意圖

2.4 構(gòu)建“多元化、檔案式”的考核模式

單一的課程評價方式難以正確評估學(xué)習(xí)成果，也無法激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情。針對教學(xué)環(huán)節(jié)開展過程性管理，構(gòu)建一環(huán)節(jié)一評價的“多元化、檔案式”考核模式，可以有效保障教學(xué)內(nèi)容的順利開展，實(shí)現(xiàn)“光電導(dǎo)論”課雙層次教學(xué)目標(biāo)。課程考核成績構(gòu)成見表4。在各個環(huán)節(jié)的評價中，收集了每位學(xué)生的成果資料作為成長檔案，包括課題調(diào)研總結(jié)報告、調(diào)研介紹視頻，開放性實(shí)驗(yàn)方案設(shè)計報告、總結(jié)報告、展示視頻和常規(guī)實(shí)驗(yàn)報告等。多元化評價督促了學(xué)生在每個環(huán)節(jié)盡其所能，發(fā)揮挑戰(zhàn)性思維，完成作品；檔案式匯總則讓學(xué)生看得見每個環(huán)節(jié)的成果與收獲。

表4 課程多元化成績構(gòu)成

3 專業(yè)導(dǎo)論課程實(shí)踐成效

浙江大學(xué)“光電信息科學(xué)與工程導(dǎo)論”課開展教學(xué)改革多年，在今年的疫情環(huán)境下，也順利完成了教、學(xué)、研一體的課程教學(xué)各個環(huán)節(jié)。課程組開展線上教學(xué)、實(shí)操講解，并郵寄實(shí)驗(yàn)器材至學(xué)生家中，線上輔助學(xué)生在家開展課題調(diào)研、自主實(shí)驗(yàn)設(shè)計等探索性任務(wù)。學(xué)期末針對“教、學(xué)、研一體的光電專業(yè)導(dǎo)論課程體系”開展了問卷調(diào)查。學(xué)生對各個教學(xué)環(huán)節(jié)的接受度見表5。從調(diào)查結(jié)果看，認(rèn)為專題講座和認(rèn)知實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)有必要實(shí)施，且作用大的學(xué)生高達(dá)90%；以學(xué)為主的課題調(diào)研及以研為主的開放性實(shí)驗(yàn)等探索性環(huán)節(jié)也受到了60%以上學(xué)生的認(rèn)可。我們同時調(diào)研了學(xué)生對教學(xué)環(huán)節(jié)的實(shí)施效果評價，結(jié)果見圖3，在課題調(diào)研和實(shí)驗(yàn)實(shí)踐的環(huán)節(jié)中，進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)了“光電導(dǎo)論”課程的深層次教學(xué)目標(biāo)。

表5 學(xué)生對課程教學(xué)環(huán)節(jié)接受度調(diào)研數(shù)據(jù)結(jié)果一覽表 %

圖3 課題調(diào)研與自主實(shí)踐環(huán)節(jié)的實(shí)施效果評價分析圖

與傳統(tǒng)導(dǎo)論課程單一的專題講座教學(xué)模式相比較，84.7%的學(xué)生表示，更喜歡采用專題講座、課題調(diào)研和實(shí)驗(yàn)實(shí)踐的多維教學(xué)模式；95.3%的學(xué)生認(rèn)為該教學(xué)模式下，課程學(xué)習(xí)氣氛濃厚，且考核方式合理。課程受到了眾多學(xué)生的好評，有學(xué)生提到：課程教師團(tuán)隊(duì)組織健全，成員各有所長，分工合理，教授內(nèi)容全面，教授方式比較符合新時代人才培養(yǎng)要求。

4 結(jié)語

專業(yè)導(dǎo)論課是大學(xué)學(xué)生接觸到的第一門專業(yè)基礎(chǔ)課，它不同于學(xué)科前沿講座，更不是專業(yè)核心課程的簡版介紹[9]。課程的定位也不僅僅是引導(dǎo)學(xué)生認(rèn)識專業(yè)、提高專業(yè)興趣，更重要的是如何幫助學(xué)生建立科學(xué)的學(xué)習(xí)方法和研究方法。我?！肮怆妼?dǎo)論”課程正是基于此目標(biāo)，對教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方法、實(shí)踐模式、考核模式進(jìn)行系統(tǒng)性探索與優(yōu)化，采用“授課、調(diào)研、實(shí)踐并重”的教學(xué)內(nèi)容支撐了學(xué)生“教、學(xué)、研”的全過程；在“同伴協(xié)作、對話課堂”的教學(xué)方法和“多元化、檔案式”的考核模式輔助下，有效實(shí)現(xiàn)了學(xué)生科學(xué)素養(yǎng)與研究能力的培養(yǎng)。該課程完整的教學(xué)體系可以為工科類專業(yè)導(dǎo)論課的建設(shè)及教學(xué)實(shí)踐提供借鑒。