OBE理念 + 課程思政 + 創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)項目”融合的激光原理”教學(xué)模式探索

The Integrated Teaching Model of \"OBE Concept + Ideological and Political Education in Curriculum + Innovation-Entrepreneurship Projects\" for the Course of “Laser Principle\"

JIN Zuanming，WU Xu， LI Danni， PENG Yan （SchoolofOptical-ElectricalandComputerEngineering，UniversityofShanghai forScienceandTechnology， Shanghai 200093， China）

Abstract： The construction of new engineering aims to cultivate excellent engineering talents who wil lead the development of technology and industry in the future.In this context， the professonal and practical course“Laser principle”is of great significance. However， the traditional teaching model of this course，characterized by a single mode and low student engagement， struggles to meet the demands of the times for engineering talents. Therefore，it isurgent to transform the teaching model to cultivate outstanding engineering talents.In order to achieve this goal，the course teaching team follows the principle of Outcome-based Education （OBE）， is inspired by the contributions of Chinese laser scientists and motivated by the students’ innovation-entrepreneurship projects. Consequently， an integrated teaching model is constructed： “OBE Concept + Ideological and Political Education in Curriculum + InnovationEntrepreneurship Projects\". Such a change of clasroom teaching from theory to practice can efectively enhance students’ learning initiative and laser operation ability.The exploration and practice of this model not only opens up a new path for the teaching of“Laser principle” but also provides a reference example for higher education reform and engineering talent cultivation.

Keywords： OBE concept；ideological and political education in curriculum； innovation-entrepreneurship projects； integrated teaching model;“Laser Principle\"

隨著我國產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新發(fā)展的持續(xù)深化以及“中國制造2025”國家戰(zhàn)略的穩(wěn)步推進，創(chuàng)新型工程人才的培養(yǎng)需求愈發(fā)迫切，工科教育改革已然成為社會各界關(guān)注的焦點。在此背景下，政府、高校與企業(yè)協(xié)同發(fā)力，共同推進新工科建設(shè)。通過實施工程教育認證、優(yōu)化教育模式等一系列舉措，致力于提升人才培養(yǎng)質(zhì)量。光學(xué)技術(shù)作為工業(yè)創(chuàng)新的關(guān)鍵領(lǐng)域，其專業(yè)人才的培養(yǎng)成為工科教育改革的重要方向。近年來，上海理工大學(xué)光電信息與計算機工程學(xué)院（以下簡稱“光電學(xué)院”）依托國家一流本科專業(yè)建設(shè)以及“六卓越一拔尖”計劃2.0的實施，積極踐行“以學(xué)生為中心”“產(chǎn)出導(dǎo)向”和“持續(xù)改進”的工程教育認證理念，不斷深化教育教學(xué)改革。

專業(yè)核心課程是學(xué)科知識體系的重要基石，對知識傳授、技能培養(yǎng)以及職業(yè)素養(yǎng)的塑造起著關(guān)鍵的支撐作用?！凹す庠怼笔敲嫦蚬怆娦畔⒖茖W(xué)與工程專業(yè)的核心課程，該課程兼具高度的專業(yè)性和實踐性。然而，長期以來，該課程一直采用傳統(tǒng)課堂教學(xué)模式，以教師課堂講授為主，僅搭配少量的演示實驗。盡管授課教師憑借自身多年的海外學(xué)習(xí)和科研經(jīng)歷開展了雙語教學(xué)[，但由于課程內(nèi)容難度較大、師生互動形式單一，學(xué)生缺乏足夠的實踐機會，導(dǎo)致課程教學(xué)難以滿足學(xué)生多樣化、個性化的學(xué)習(xí)需求。針對“激光原理”課程存在的上述問題，該課程亟須構(gòu)建新的教學(xué)模式，以促進學(xué)生的有效學(xué)習(xí)，鍛煉學(xué)生的動手能力，幫助學(xué)生更好地理解激光器的工作原理，進而培養(yǎng)學(xué)生的應(yīng)用能力和創(chuàng)新思維。

文獻調(diào)研發(fā)現(xiàn)，在高等工科教育模式研究領(lǐng)域，成果導(dǎo)向教育（Outcome-basedEducation，OBE）理念[2]、思想政治教育以及創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)項目等具有重要意義。OBE理念有別于傳統(tǒng)的教學(xué)觀念，它強調(diào)以學(xué)生為中心，聚焦于學(xué)習(xí)成果，注重持續(xù)改進，旨在激發(fā)學(xué)生內(nèi)在的學(xué)習(xí)動機，著重培養(yǎng)學(xué)生的獨立思維和專業(yè)技能3]。思政教育旨在培養(yǎng)學(xué)生的思想道德素養(yǎng)和社會責(zé)任感，使其成長為具有高尚品德和綜合素質(zhì)的工程人才4。創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)項目為學(xué)生提供了實踐應(yīng)用所學(xué)知識的平臺，有助于培養(yǎng)他們的創(chuàng)新精神和實踐能力。這些要素有機融合，能夠使學(xué)生在實踐中了解社會需求，關(guān)注重大問題，通過創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)項目為社會做出貢獻，增強自身的社會影響力和社會責(zé)任感，進而促進學(xué)生綜合能力的培養(yǎng)和發(fā)展。這已成為加強高等工程教育的重要途徑之一。

基于上述背景，本文以光電專業(yè)核心課程“激光原理”為例，探索新工科背景下的新型工程教育模式。具體而言，通過對課程進行整體設(shè)計，系統(tǒng)性地實現(xiàn)思政教育與創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)項目的深度融合，形成“OBE理念 + 課程思政 + 創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)項目”的融合教學(xué)模式。教學(xué)團隊以O(shè)BE理念為支撐，以我國激光物理學(xué)家的先進事跡和卓越貢獻為載體，引導(dǎo)學(xué)生培養(yǎng)守正創(chuàng)新、實事求是的科學(xué)思維；以大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)項自為契機，指導(dǎo)學(xué)生主動學(xué)習(xí)抽象的激光器原理知識，積極運用所學(xué)專業(yè)知識完成基于激光器的光電實驗、系統(tǒng)設(shè)計和綜合應(yīng)用。該融合教學(xué)模式的實施，有效培養(yǎng)了學(xué)生分析并解決問題的能力，為學(xué)生在后續(xù)深造學(xué)習(xí)以及工程實踐階段，開展激光光電子系統(tǒng)設(shè)計、器件研發(fā)等工作奠定了堅實基礎(chǔ)。

一、課程教學(xué)現(xiàn)狀及改進思路

“激光原理”作為培養(yǎng)光電專業(yè)人才的關(guān)鍵課程，是“信息光學(xué)”“光電子學(xué)”“光纖通信”等其他相關(guān)專業(yè)課程的重要基礎(chǔ)。激光原理與技術(shù)應(yīng)用極為廣泛，滲透于工業(yè)、醫(yī)療、科研和軍事等眾多領(lǐng)域。諸如光刻機、無人駕駛、5G通信、3D打印、激光測量、激光雷達、基因測序、高精度成像以及激光治療等高新科技，均離不開激光器的應(yīng)用。然而，從學(xué)生反饋和企業(yè)評價來看，“激光原理”課程教學(xué)存在諸多問題，如知識點抽象難懂、實踐鍛煉機會匱乏、與學(xué)科前沿和社會發(fā)展結(jié)合不夠緊密等。經(jīng)深入分析，筆者認為以上問題的根源主要在于教學(xué)模式單一以及學(xué)生參與度較低。

“激光原理”課程教學(xué)內(nèi)容難度較大，既涵蓋了光學(xué)諧振腔理論、激光傳輸?shù)瘸橄蟮睦碚撝R，又涉及光路設(shè)計等實踐內(nèi)容。但傳統(tǒng)教學(xué)模式以教師講授為主，僅配合PPT課件中簡單的動畫演示來闡述基本理論知識；此外，所使用的教材還存在與當前社會光電子技術(shù)脫節(jié)的問題，這使得學(xué)生難以真切感受到激光器的實際應(yīng)用價值。

無論是在課堂學(xué)習(xí)還是課外拓展中，抽象的理論學(xué)習(xí)和較少的動手實踐機會，使得學(xué)生的學(xué)習(xí)主動性與參與度大打折扣。學(xué)生對激光器的工作原理和應(yīng)用場景僅停留在理論層面，缺乏實際操作經(jīng)驗。即便學(xué)完全部課程，學(xué)生面對激光器的操作和實際應(yīng)用仍面臨較大困難。這也導(dǎo)致高校難以向光電企業(yè)與科研機構(gòu)輸送具備較強動手能力和創(chuàng)新能力的新工科人才。

針對上述問題，“激光原理”教學(xué)團隊推進教學(xué)模式改革，在認真?zhèn)湔n、開展雙語教學(xué)、增強課程邏輯性和連貫性的基礎(chǔ)上，引人OBE教育理念，構(gòu)建“OBE理念 + 課程思政 + 創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)項目”融合教學(xué)模式。

二、融合教學(xué)模式的內(nèi)涵

OBE理念、課程思政和創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)項目三者之間存在著緊密的內(nèi)在邏輯關(guān)系與顯著的相互協(xié)同作用。

在內(nèi)在邏輯關(guān)系方面，“OBE理念”著重強調(diào)教育目標的精準定位以及學(xué)生終身學(xué)習(xí)能力的培養(yǎng)。它以學(xué)生的學(xué)習(xí)成果作為衡量教學(xué)質(zhì)量的核心標準，全面關(guān)注學(xué)生在知識、技能、態(tài)度和價值觀等多個維度的發(fā)展5-@?！罢n程思政”則是在專業(yè)課程教學(xué)中巧妙融入思想政治教育元素，致力于培養(yǎng)學(xué)生正確的價值觀以及強烈的社會責(zé)任感[7]?！皠?chuàng)新創(chuàng)業(yè)項目”作為一種行之有效的實踐教學(xué)方式，能夠助力學(xué)生將所學(xué)的理論知識切實應(yīng)用到實際項自之中，有效提升學(xué)生的動手能力、問題解決能力以及團隊協(xié)作能力[]。當創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)項目與OBE理念和課程思政深度融合時，學(xué)生在實踐中不僅能夠扎實掌握專業(yè)知識和技能，還能培育正確的價值觀和創(chuàng)新精神，更加深入地認識社會需求，增強對人文情懷的關(guān)注，真正實現(xiàn)知行合一[]

在OBE理念、課程思政和創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)項目相互協(xié)同作用方面，具體體現(xiàn)如下：（1）目標一致。三者均以培養(yǎng)學(xué)生的全面素質(zhì)和綜合能力為根本目標，通過各自獨特的途徑和方法，共同致力于實現(xiàn)這一教育目標。（2）相輔相成。三者的協(xié)同作用能夠?qū)崿F(xiàn)教育內(nèi)容和教學(xué)方式的有機融合。學(xué)生在專業(yè)學(xué)習(xí)的過程中接受思想政治教育，同時將所學(xué)知識靈活應(yīng)用于實際項目，從而達成知行合一的境界。（3）價值引導(dǎo)。三者的深度融合能夠引導(dǎo)學(xué)生樹立正確的價值觀，強化社會責(zé)任感和創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)意識，有助于培養(yǎng)出德才兼?zhèn)?、全面發(fā)展的高素質(zhì)人才，使其成為對社會有用的建設(shè)者，真正實現(xiàn)學(xué)生全面發(fā)展和綜合能力的提升。

“OBE理念 + 課程思政 + 創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)項目”融合教學(xué)模式是一種綜合性的教學(xué)模式。該教學(xué)模式的內(nèi)涵包括以下幾個方面（見圖1）。首先，基于課程思政與OBE理念的深度融合，教學(xué)團隊重新設(shè)計課程的教學(xué)目標，確保教學(xué)目標既符合專業(yè)要求，又能體現(xiàn)思想政治教育和OBE理念的核心價值。其次，基于大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)項目與OBE理念的有機結(jié)合，教學(xué)團隊重新構(gòu)建課程的教學(xué)內(nèi)容，使教學(xué)內(nèi)容更加貼近實際需求，注重培養(yǎng)學(xué)生的實踐能力和創(chuàng)新思維。最后，高校與教學(xué)團隊協(xié)同基于OBE理念對考核評價體系進行優(yōu)化，構(gòu)建更加科學(xué)、合理的考核評價體系，以準確評估學(xué)生的學(xué)習(xí)成果和綜合能力。該融合教學(xué)模式將顯著提高教學(xué)的有效度，增強學(xué)生在課內(nèi)外的參與度，有效提升當代學(xué)生普遍欠缺的實際操作能力，培養(yǎng)出能夠與光電子企業(yè)、研究院所等接軌的新工科人才。

三、融合教學(xué)模式的實施方法

（一）重設(shè)課程的教學(xué)目標

在重設(shè)“激光原理”課程教學(xué)目標時，本教學(xué)團隊以O(shè)BE理念為指導(dǎo)，將學(xué)情分析作為設(shè)定教學(xué)目標的出發(fā)點。通過深人挖掘?qū)I(yè)知識中蘊含的“隱性”思政元素，教學(xué)團隊實現(xiàn)專業(yè)知識點與課程思政目標的有機結(jié)合。

首先，教學(xué)團隊對學(xué)生的學(xué)習(xí)能力和學(xué)習(xí)基礎(chǔ)進行了分析?；贠BE理念，設(shè)定合理的知識目標和能力目標，并構(gòu)建了八大知識模塊（見表1）。

在此基礎(chǔ)上，教學(xué)團隊考慮到本科生正處于價值觀塑造的關(guān)鍵階段，容易出現(xiàn)人生目標模糊、缺乏奮斗動力等問題，認為在“激光原理”課程中融入思政元素十分必要，這有助于引導(dǎo)學(xué)生深入思考科技自強對國家發(fā)展的重要意義[1]。然而，由于工科類課程知識點中涉及的“顯性”思政元素較少，如何將專業(yè)知識和思政目標巧妙融合，向?qū)W生傳遞愛國心、使命感和信念感，成為新工科背景下課程改革的首要難點[1]

在“激光原理”課程的知識體系中，激光的發(fā)明歷史、應(yīng)用以及經(jīng)濟社會背景里蘊含著豐富的思政元素。通過講述激光技術(shù)發(fā)展過程中著名科學(xué)家的事跡，教學(xué)團隊幫助學(xué)生樹立“科技報國，強國有我”的使命感和社會責(zé)任感，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性，培養(yǎng)學(xué)生的文化自信[12-13]。表1列舉了本教學(xué)團隊在“激光原理”課程中設(shè)定的思政教學(xué)目標及采用的教學(xué)手段范例。基于八大知識點模塊，教學(xué)團隊構(gòu)建了以使命擔(dān)當和科技興邦為核心的思政教學(xué)目標。通過解讀我國科學(xué)家在國家重大需求中的先進事跡，教學(xué)團隊改變課程模式單一的問題，有效激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)思維和治學(xué)態(tài)度。

（二）調(diào)整課程的教學(xué)內(nèi)容

在“激光原理”教學(xué)中，培養(yǎng)學(xué)生的實際應(yīng)用能力和創(chuàng)造性思維至關(guān)重要[14]。本課程教學(xué)團隊在“激光原理”的教學(xué)內(nèi)容中引入創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)項目、前沿科學(xué)研究以及激光實驗項目[15-16]，實現(xiàn)了書本理論與實踐應(yīng)用的有機結(jié)合。

首先，在課堂教學(xué)中引入既往的大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)項目、“挑戰(zhàn)杯”大學(xué)生科創(chuàng)項目作為案例，將教學(xué)內(nèi)容與教師實際指導(dǎo)的課題相結(jié)合，不斷更新項目化教學(xué)內(nèi)容。同時，教師通過介紹最新高質(zhì)量期刊的研究前沿以及最新激光器產(chǎn)品參數(shù)，拓展學(xué)生的知識視野，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)主動性。進一步地，依托本校實驗室先進的飛秒激光器等實驗設(shè)備，在對學(xué)生進行實驗室安全培訓(xùn)后，安排學(xué)生進入實驗室進行實操，使用激光器開展實驗，增強學(xué)生對激光器工作原理的理解和實際操作能力[17-18]，提升學(xué)生的應(yīng)用實踐能力。在此基礎(chǔ)上，教師積極培養(yǎng)和引導(dǎo)學(xué)生申請新的創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)項目，鼓勵學(xué)生將所學(xué)知識應(yīng)用于項目研究。通過參與大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)項目，學(xué)生鍛煉了設(shè)計光電實驗和進行數(shù)據(jù)分析的能力，培養(yǎng)了求真務(wù)實的科學(xué)態(tài)度和創(chuàng)新思維，提高了發(fā)現(xiàn)問題、分析問題以及運用所學(xué)知識解決問題的能力，逐漸成長為創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)人才[19-20]

本課程教學(xué)團隊對“激光原理”課程開展的教學(xué)改革，將大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)項目與OBE理念相融合，徹底改變了師生之間的互動方式，使學(xué)生成為學(xué)習(xí)的主導(dǎo)者，教師成為引導(dǎo)者。學(xué)生將在課題背景下，通過網(wǎng)絡(luò)和數(shù)據(jù)庫查找資料，進行發(fā)散性思維，思考創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)問題。結(jié)合教師的科研課題，目前教學(xué)團隊精心培育了一批大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)項目，例如“一種基于自旋塞貝克效應(yīng)的太赫茲輻射方法研究”“有機無機雜化鈣鈦礦薄膜中極化載流子動力學(xué)的太赫茲光譜研究”“圖形化磁性異質(zhì)結(jié)構(gòu)的太赫茲輻射特性研究”“基于遠紅外光譜技術(shù)的稀土氧化物定量檢測研究”“一種新型太赫茲傳感及光譜集成芯片”等。這些項目成功申報上海市級、校級大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)訓(xùn)練計劃項目。團隊還帶領(lǐng)學(xué)生積極參與“挑戰(zhàn)杯”全國大學(xué)生課外學(xué)術(shù)科技作品競賽，獲得了第十六屆國賽一等獎1項、二等獎1項，第十七屆和第十八屆上海市特等獎2項。這些項目的申請、實施、答辯和結(jié)題過程都形成了示范案例。

（三）優(yōu)化考核評價體系

為提高“OBE理念 + 課程思政 + 創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)項目”融合教學(xué)模式的教學(xué)有效性，我們建立了多維度考核評價體系，具體涵蓋過程性、發(fā)展性和結(jié)果性等考核標準。以考核總量為 100% 計：“過程性考核”占比 20% ，主要考評學(xué)生的上課出勤率、師生互動情況、思政目標達成情況以及課后作業(yè)完成情況；“發(fā)展性考核”占比 20% ，重點考評學(xué)生參與創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)項目的調(diào)研、申請和實施情況；“結(jié)果性考核”占比 60% ，通過期末考試考評學(xué)生對整個課程內(nèi)容的理解和應(yīng)用能力。該考核評價體系以全方位、全過程、多角度的考核方式為支撐，旨在最大程度挖掘?qū)W生的創(chuàng)新能力，提升學(xué)生的實際應(yīng)用能力，進而優(yōu)化課程教學(xué)評價體系。該考核評價體系注重過程考核，強化對學(xué)生學(xué)習(xí)積極性與創(chuàng)新能力的測評。

四、教學(xué)改革成果

在2019—2023年期間，隨著“激光原理”課程建設(shè)的不斷完善以及“OBE理念 + 課程思政 + 創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)項目”融合教學(xué)模式的逐步實施，課程逐漸實現(xiàn)了從“知識傳授”向“能力提升”的轉(zhuǎn)變。學(xué)生的激光應(yīng)用設(shè)計創(chuàng)新能力顯著提高，在各類大賽中屢獲佳績，具體獲獎項目名稱見表2。

“激光原理”課程入選上海理工大學(xué)2021年度校級一流本科課程。僅2022年一年，本科生以第一作者身份發(fā)表SCI論文3篇、EI論文3篇，以第一發(fā)明人身份申請專利3項。

五、結(jié)語

針對傳統(tǒng)知識導(dǎo)向的“激光原理”課程體系存在的課程模式單一和學(xué)生參與度不高等問題，本文從新工科教學(xué)目標和教學(xué)內(nèi)容層面進行了探索與實踐。通過構(gòu)建“OBE理念 + 課程思政 + 創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)項目”融合教學(xué)模式，對“激光原理”課程開展教學(xué)改革，取得了顯著成效。教師在講授專業(yè)課的基礎(chǔ)上，通過實現(xiàn)“過程性”和“發(fā)展性”教學(xué)目標，培養(yǎng)學(xué)生的“科技報國，強國有我”使命感和社會責(zé)任感。教學(xué)團隊借助大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)項目的解讀、申請、答辯和結(jié)題等環(huán)節(jié)，高質(zhì)量達成“結(jié)果性”目標，提升學(xué)生提出問題、分析問題和解決問題的實踐能力與創(chuàng)新能力。

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（責(zé)編：程愛婕）