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。在整個課程的講授過程中，傳統(tǒng)的方法都是以教師講授為主。這種模式一般會讓學(xué)生感覺枯燥、乏味，授課效果相對比較差。文獻(xiàn)在文中也提到了應(yīng)光光學(xué)的課程特點(diǎn)：符號、公式繁多；概念多。課堂顯得浮躁乏味。文獻(xiàn)將國外與國內(nèi)的教學(xué)模式做了比較全面的對比分析，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)評價三個方面做調(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、符號及計算公式，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)計課程緊密相連，兩者結(jié)合起來可以完成光學(xué)系統(tǒng)的設(shè)計，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)。堅持因材施教、分類培養(yǎng),努力培養(yǎng)經(jīng)濟(jì)社會發(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)對學(xué)生工程實(shí)踐能力訓(xùn)練與創(chuàng)新意識、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，開展教學(xué)活動；注重學(xué)生的成果產(chǎn)出，以學(xué)生的知識學(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)對應(yīng)用光學(xué)進(jìn)行了系列改革。

1.1 教學(xué)內(nèi)容

對光學(xué)類課程進(jìn)行梳理和整合之后，對《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》課程，利于這部分知識的講授和應(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，此部分以獲取知識為主。掌握基本概念和基本的成像規(guī)律，能對理想光學(xué)系統(tǒng)的成像關(guān)系做分析和相關(guān)計。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)計需求，能對典型系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計。此部分主要訓(xùn)練學(xué)生具備分析能力及對簡單光學(xué)系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計的能力。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，使其滿足工程實(shí)踐應(yīng)用。此部分將會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

對課程內(nèi)容設(shè)計了不同的課程學(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；對于成像規(guī)律及系統(tǒng)性能分析部分，針對具體的光學(xué)系統(tǒng)，以課堂引導(dǎo)與問題討論的行式為主、教師講授為輔。每次課后會提前拋出一些問題，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)計類型的作業(yè)。另外要有效利用線上資源，通過線上平臺可以隨時發(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。實(shí)驗環(huán)節(jié)可以設(shè)置多個層次：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)驗室開放項目，以滿足一些有興趣的學(xué)生拓寬知識面及提升能力；鼓勵同學(xué)們參加光學(xué)類的競賽以及大學(xué)生創(chuàng)新項目，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，可以覆蓋整個學(xué)習(xí)過程。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；根據(jù)授課內(nèi)容的內(nèi)在聯(lián)系分成幾個節(jié)點(diǎn)，然后安排節(jié)點(diǎn)測驗；可以安排隨堂小測驗，也可以設(shè)置比較正式的章節(jié)考試；課堂提問與討論是必須的，根據(jù)學(xué)生課堂發(fā)揮情況記錄成績；課程結(jié)束前可以設(shè)置一個綜合的大作業(yè)；實(shí)驗操作與實(shí)驗設(shè)計也是屬于考核實(shí)踐能力的一個環(huán)節(jié)，對學(xué)生獨(dú)立操作、獨(dú)立解決問題的能力進(jìn)行的訓(xùn)練與考核；學(xué)期末考試對課程全部內(nèi)容進(jìn)行考核，占比相對大一些。考核采用何種形式是基于考核內(nèi)容的特點(diǎn)與性質(zhì)來設(shè)置的，且能對課程學(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)該對以上各種考核的成績組成設(shè)置一個比較合理的權(quán)重分配，但是在整個課程授課的過程中允許對考核方式與考核難度做一些動態(tài)微調(diào)，因為每一屆學(xué)生的學(xué)習(xí)能力、學(xué)習(xí)效果都會不同。

1.4 評價機(jī)制

工程教育改革采用了成果導(dǎo)向教育的教育理念。它需要通過對學(xué)生的產(chǎn)出效果對課程達(dá)成情況進(jìn)行評價，這是課程教學(xué)的最后一個環(huán)節(jié)，因此評價方法顯得極為重要。目前我們固定采用兩種方法：主觀評價和客觀評價兩種方法。主觀評價方法由學(xué)生自己對自己的學(xué)習(xí)達(dá)成情況進(jìn)行評價。對課程學(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)對自己的學(xué)習(xí)達(dá)成情況做評價，然后對所有樣本數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計分析、得出對應(yīng)結(jié)果?？陀^評價方法比較復(fù)雜，需要對所有學(xué)生的作業(yè)、課堂表現(xiàn)、實(shí)驗、節(jié)點(diǎn)測驗、期末考試等所有考核的結(jié)果進(jìn)行統(tǒng)計、對標(biāo)到每項課程學(xué)習(xí)目標(biāo)下，按照權(quán)重因子對所有考核成績進(jìn)行計算，對每項課程學(xué)習(xí)目標(biāo)的完成效果做出定量的評價。主觀評價方法和客觀評價方法分別從不同的角度對課程的達(dá)成情況進(jìn)行了評價，兩者之間可以進(jìn)行對比分析。每隔一年我們對課程的達(dá)成效果進(jìn)行評價，然后根據(jù)各項數(shù)據(jù)給出系統(tǒng)分析結(jié)果、總結(jié)經(jīng)驗，為后續(xù)教學(xué)改進(jìn)提供指導(dǎo)。

2 課改中的實(shí)際問題

對于每門課程來說，一個完整的教學(xué)過程應(yīng)該形成一個有效的閉環(huán)機(jī)制。在課程學(xué)習(xí)目標(biāo)的引領(lǐng)下，課程教學(xué)活動有序開展：在整個教學(xué)內(nèi)容授課過程中采用多樣化的授課方法，并在整個教學(xué)過程中靈活穿插多樣化的考核，課程結(jié)束后完成期末考試。最后對課程的達(dá)成情況進(jìn)行評價，善于從中發(fā)現(xiàn)問題與總結(jié)經(jīng)驗，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)成評價之間形成一個有效的閉環(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)通過幾個輪次的改革與實(shí)踐發(fā)現(xiàn)，對課程內(nèi)容、授課方法進(jìn)行改革和調(diào)整都相對比較容易操作，但是考核方法和評價機(jī)制這兩個環(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。因為考核方法采用何種形式需要與考核內(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)而影響到對課程最后的達(dá)成評價。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)與類型來選擇與之相匹配的考核形式。以上工作需要對整個課程內(nèi)容有相對深厚的理論基礎(chǔ)與把握能力，因此對授課教師來說是一種新的教學(xué)挑戰(zhàn)。

在所有環(huán)節(jié)中，課程的達(dá)成評價顯得更加重要、意義非凡。因為它在某種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。如何對課程的達(dá)成情況給出合理、科學(xué)、準(zhǔn)確的評價，且評價的結(jié)果能夠為課程教學(xué)的持續(xù)改進(jìn)提供參考與幫助，這對授課教師來說，領(lǐng)會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)際問題，這也是一項長期的工作。