應(yīng)用型人才培養(yǎng)模式下的《光學(xué)》課程改革研究與實(shí)踐

李曉偉，初玉玲，梁宇宏，王斐儒，楊 忠，周淑嫻

（赤峰學(xué)院 物理與電子信息工程學(xué)院，內(nèi)蒙古 赤峰 024000）

光學(xué)是高等院校物理專業(yè)中的一門重要的專業(yè)基礎(chǔ)課，是物理中最古老的一門學(xué)科之一，同時(shí)，隨著激光的問(wèn)世，也使光學(xué)發(fā)展成為一門年輕的學(xué)科——現(xiàn)代光學(xué)，如非線性光學(xué)、信息光學(xué)、光纖光學(xué)、量子光學(xué)等，光學(xué)具有了強(qiáng)大的生命力和不可估量的發(fā)展前途.

隨著學(xué)校學(xué)分制改革和應(yīng)用型人才培養(yǎng)模式改革工作的開(kāi)展，對(duì)教學(xué)工作特別是專業(yè)教學(xué)工作，提出了更高的要求和嚴(yán)峻的挑戰(zhàn)，如何把傳統(tǒng)的偏重于理論的教學(xué)模式轉(zhuǎn)變成以培養(yǎng)能適應(yīng)社會(huì)需求的應(yīng)用型人才為目標(biāo)的創(chuàng)新性教學(xué)模式，是每一位專業(yè)課教師所面臨的巨大的挑戰(zhàn).在物理專業(yè)中，與其它專業(yè)課程相比較，光學(xué)在現(xiàn)代的科學(xué)與技術(shù)發(fā)展中，具有更強(qiáng)的應(yīng)用性，與人們的生活密切相關(guān)，因此，在光學(xué)課程的教學(xué)中，也就面臨著更大的挑戰(zhàn).如何對(duì)現(xiàn)有的光學(xué)課程教學(xué)內(nèi)容體系、教學(xué)模式和學(xué)習(xí)質(zhì)量評(píng)價(jià)體系進(jìn)行更注重應(yīng)用性的改革，是一個(gè)值得深入探討的課題.

對(duì)光學(xué)課程應(yīng)用性改革的可行性、改革過(guò)程中的具體問(wèn)題以及改革后的教學(xué)效果，只有在實(shí)踐中才能發(fā)現(xiàn)和得到證明，因此，在本教改項(xiàng)目的研究中，部分改革被應(yīng)用于2014至2015學(xué)年度第一學(xué)期，2013級(jí)物理學(xué)班的光學(xué)教學(xué)中.有關(guān)教學(xué)反饋的數(shù)據(jù)[1]將在文中被列出.

1 光學(xué)課程教學(xué)內(nèi)容體系的重新構(gòu)建

當(dāng)今的光學(xué)課程教材，在內(nèi)容上以光學(xué)的基本概念、規(guī)律和基本的計(jì)算方法為主要結(jié)構(gòu).主要內(nèi)容是幾何光學(xué)、關(guān)于干涉和衍射的波動(dòng)光學(xué)和光的偏振，而現(xiàn)代光學(xué)的基本原理以及現(xiàn)代光學(xué)的發(fā)展及應(yīng)用的內(nèi)容相對(duì)較少，并且由于課時(shí)數(shù)的限制，只能少學(xué)時(shí)的泛泛而過(guò).缺少與實(shí)際相關(guān)的應(yīng)用性光學(xué)知識(shí)的課程內(nèi)容，不符合應(yīng)用型人才培養(yǎng)的要求.

光學(xué)與其它物理學(xué)科一樣是一門以實(shí)驗(yàn)為基礎(chǔ)發(fā)展起來(lái)的學(xué)科.實(shí)驗(yàn)教學(xué)對(duì)光學(xué)來(lái)說(shuō)更重要，光本身就是一個(gè)特別抽象的物體，光的波粒二相性又給它披上了更神秘的面紗，只有通過(guò)光學(xué)實(shí)驗(yàn)才能讓我們實(shí)實(shí)在在地感受到光所表現(xiàn)出來(lái)的奇妙現(xiàn)象，從而更好地激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣.另外，通過(guò)實(shí)驗(yàn)教學(xué)不僅是學(xué)生動(dòng)手學(xué)習(xí)的過(guò)程，也是動(dòng)腦思考的過(guò)程，培養(yǎng)了學(xué)生認(rèn)真、嚴(yán)謹(jǐn)?shù)膶?shí)驗(yàn)態(tài)度，獲得更多的感性認(rèn)識(shí).光學(xué)實(shí)驗(yàn)課程在光學(xué)課程中所占比例的增加，有利于應(yīng)用型人才的培養(yǎng).

（1）課程內(nèi)容不唯一教材.采取以一本教材為主，多本教參為輔的方式選取課程內(nèi)容.不同版本、不同作者的光學(xué)教程，在知識(shí)點(diǎn)上都會(huì)面面俱到，但是由于作者本人的專業(yè)和喜好、面對(duì)的學(xué)生對(duì)象、所在院校等因素，側(cè)重點(diǎn)會(huì)有所不同.我們要靈活選取，優(yōu)勢(shì)互補(bǔ).我校學(xué)生教材為華東師范大學(xué)姚啟鈞編著的《光學(xué)教程》.這本教材中關(guān)于光學(xué)的基本知識(shí)、概念和原理等敘述的比較全面，例題和習(xí)題也都是傳統(tǒng)光學(xué)中的經(jīng)典，通過(guò)字體大小的不同區(qū)分不同專業(yè)方向?qū)W生的普適性需求和特殊專業(yè)需求，比較適合我校物理專業(yè)學(xué)生的教學(xué)要求.然而，相對(duì)于需要滿足應(yīng)用型人才培養(yǎng)的要求下，首先需要在原有教學(xué)大綱的基礎(chǔ)上進(jìn)行一定的修改：第一，適當(dāng)減小干涉和衍射所占總課時(shí)的比例；第二，增加幾何光學(xué)中與實(shí)際應(yīng)用更密切的內(nèi)容；第三，光的量子性部分刪除；第四，增大現(xiàn)代光學(xué)所占比例.其次，精選幾本典型的光學(xué)參考教材作為部分知識(shí)的補(bǔ)充和更深入的講解，并且也要求學(xué)生利用圖書(shū)館的資源，自主挑選參考教材學(xué)習(xí)，擴(kuò)大知識(shí)范圍.

（2）在講述光學(xué)基本原理部分時(shí)，適當(dāng)融入其在前沿科技領(lǐng)域中的應(yīng)用，找準(zhǔn)基礎(chǔ)理論與前沿應(yīng)用的結(jié)合點(diǎn)，這樣避免了純的概念和公式的枯燥性，開(kāi)闊了學(xué)生的視野，激發(fā)了學(xué)生的興趣，調(diào)動(dòng)了學(xué)生的積極性.比如，講干涉內(nèi)容時(shí)，介紹相關(guān)的納米技術(shù)的應(yīng)用，講雙折射晶體原理時(shí)，向同學(xué)介紹晶體材料的最新進(jìn)展和應(yīng)用前景，講光的偏振時(shí)，引入立體電影的原理，講光的全反射原理時(shí)，介紹光纖的原理和應(yīng)用，有“光纖之父”的香港物理學(xué)家高錕獲得了2009年諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng).

（3）光學(xué)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容根據(jù)現(xiàn)有實(shí)驗(yàn)室條件進(jìn)行增加，并根據(jù)具體實(shí)驗(yàn)特點(diǎn)對(duì)實(shí)驗(yàn)開(kāi)設(shè)時(shí)間和順序進(jìn)行調(diào)整.原有光學(xué)實(shí)驗(yàn)大綱只有18學(xué)時(shí)6個(gè)實(shí)驗(yàn)，現(xiàn)在增加到36學(xué)時(shí)共12個(gè)實(shí)驗(yàn)，并根據(jù)現(xiàn)有實(shí)驗(yàn)室條件盡量增加設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)，并希望在以后的實(shí)驗(yàn)室建設(shè)中，提高實(shí)驗(yàn)的硬件條件，為更多的設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)創(chuàng)造必要的基礎(chǔ)，以便更有利于激發(fā)和培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力.在下一學(xué)期，還將要開(kāi)設(shè)更能體現(xiàn)學(xué)生創(chuàng)新能力的光學(xué)拓展實(shí)驗(yàn)課.對(duì)光學(xué)實(shí)驗(yàn)開(kāi)設(shè)的時(shí)間做出調(diào)整，不再是所有理論知識(shí)講授完后統(tǒng)一進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，這樣的弊端是使理論和實(shí)驗(yàn)完全地脫節(jié)，起不到相互促進(jìn)理解的作用，調(diào)整后是在相關(guān)理論講授完后，馬上做相關(guān)的實(shí)驗(yàn).而且，根據(jù)實(shí)驗(yàn)特點(diǎn)，對(duì)有的知識(shí)點(diǎn)可以嘗試先做實(shí)驗(yàn)后講理論，讓學(xué)生帶著對(duì)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象的疑惑去學(xué)習(xí)相關(guān)理論知識(shí)可能教學(xué)效果會(huì)更好.每一章的內(nèi)容完畢后，都會(huì)增加演示實(shí)驗(yàn)，由實(shí)驗(yàn)老師為學(xué)生演示相關(guān)內(nèi)容的演示實(shí)驗(yàn)，學(xué)生只是觀察，不參與實(shí)驗(yàn)的操作，是讓學(xué)生對(duì)所學(xué)理論知識(shí)和相關(guān)實(shí)驗(yàn)有一個(gè)融會(huì)貫通的過(guò)程，加深和鞏固對(duì)知識(shí)的理解.

2 豐富教學(xué)模式，嘗試多元教學(xué)方法

以培養(yǎng)應(yīng)用型人才為目標(biāo)的專業(yè)教育，不是讓學(xué)生能熟背幾個(gè)公式、幾條定律，而是讓他們?cè)谙嚓P(guān)專業(yè)問(wèn)題甚至是在任何問(wèn)題面前，能形成一個(gè)解決問(wèn)題的思維和方法，使學(xué)生對(duì)所學(xué)知識(shí)有一個(gè)立體化的理解，這也需要教學(xué)的立體化.

（1）對(duì)每個(gè)知識(shí)點(diǎn)，從一個(gè)實(shí)際問(wèn)題出發(fā)，帶著問(wèn)題去學(xué)習(xí)相關(guān)理論，使學(xué)生學(xué)習(xí)的目標(biāo)更強(qiáng).在有的知識(shí)點(diǎn)可以提出一些小的研究課題，讓學(xué)生組成研究小組去共同研究探討，把被動(dòng)接受變成主動(dòng)理解.

（2）現(xiàn)代化教學(xué)手段的應(yīng)用.現(xiàn)代教學(xué)手段的多媒體技術(shù)，主要是把公式推導(dǎo)過(guò)程、聲音和動(dòng)畫(huà)演示等教學(xué)內(nèi)容，通過(guò)PPT把教學(xué)內(nèi)容清晰、完整、形象生動(dòng)地展現(xiàn)出來(lái)，能給學(xué)生更深刻的印象，達(dá)到良好的教學(xué)效果.由于光學(xué)課程光路圖較多，光學(xué)現(xiàn)象多樣，光學(xué)儀器眾多等特點(diǎn)，利用PPT教學(xué)是非常地適合，能清晰、直觀地把光學(xué)過(guò)程呈現(xiàn)出來(lái)，而且節(jié)省課堂時(shí)間，增加內(nèi)容信息量.然而，對(duì)于多媒體課件不可避免的局限性就是容易過(guò)快，像放電影一樣，學(xué)生思考的時(shí)間太短，特別是那些不能跟上老師講課思路的人，教學(xué)效果不好.這就要求在制作PPT課件時(shí)，更加細(xì)化每一個(gè)步驟，盡量做到每一頁(yè)幻燈片中的每一個(gè)關(guān)鍵詞語(yǔ)，每一個(gè)需要推導(dǎo)的公式，甚至光路圖中的每一條光線都要逐一出現(xiàn)，這樣才能讓學(xué)生們有傳統(tǒng)板書(shū)教學(xué)中的那種感覺(jué)，才能有更深刻的理解.

（3）在對(duì)課本的常規(guī)內(nèi)容教授過(guò)程中，穿插有關(guān)專業(yè)和前沿問(wèn)題的專題講座.我們課題組中有兩位年輕的光學(xué)方向畢業(yè)的研究生教師，他們把自己方向相關(guān)的更深入的問(wèn)題和與現(xiàn)代生活相關(guān)的最前沿的光學(xué)進(jìn)展以專題講座的方式講述給學(xué)生，開(kāi)拓學(xué)生的視野，豐富教學(xué)內(nèi)容.

（4）對(duì)課程中的部分可以深挖掘的知識(shí)點(diǎn)或難點(diǎn)，可以讓學(xué)生以小論文的形式學(xué)習(xí)，自己查閱資料去完成，培養(yǎng)學(xué)生能利用圖書(shū)館或網(wǎng)絡(luò)資源來(lái)獲取新知識(shí)和解決新問(wèn)題的能力.

（5）加強(qiáng)交流.讓教師走出去，開(kāi)闊眼界，增加知識(shí)；把相關(guān)教學(xué)經(jīng)驗(yàn)豐富的人請(qǐng)進(jìn)來(lái)，借鑒和學(xué)習(xí)兄弟院校光學(xué)教改的成功經(jīng)驗(yàn).有利于加快教改的完成，提高教改的質(zhì)量.

3 建立和完善多元化與過(guò)程化考核評(píng)價(jià)體系

沒(méi)有哪一種單一考核方式能全面綜合地體現(xiàn)出學(xué)生對(duì)一門課程的學(xué)習(xí)理解情況，特別是對(duì)于像光學(xué)這樣一門既有多部分理論知識(shí)，又有大量的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容的課程.為了能全面地反映學(xué)生對(duì)該課程掌握的情況，更好地體現(xiàn)應(yīng)用性人才培養(yǎng)的要求，采取對(duì)該課程的整個(gè)教學(xué)階段內(nèi)的多元化、過(guò)程化考核評(píng)價(jià)體系.學(xué)生的成績(jī)不再是僅僅由一兩次的考試成績(jī)決定，而是把常規(guī)考核與過(guò)程考核相結(jié)合.把對(duì)學(xué)生的考核分布到每節(jié)課，每一次課堂上的師生互動(dòng)中，每一個(gè)實(shí)驗(yàn)操作中，每一次作業(yè)中，甚至到了每次課的出勤、遲到、早退中.在本課程的改革中，我們嘗試把考核體系由多部分按照一定比例組成：出勤占5%，平時(shí)作業(yè)占5%，教學(xué)過(guò)程中平時(shí)綜合表現(xiàn)占10%，光學(xué)實(shí)驗(yàn)不再作為獨(dú)立的一門課程，而是作為光學(xué)課程的一部分，占30%，期中測(cè)試成績(jī)占10%，期末成績(jī)占40%，此外，還有10%的額外獎(jiǎng)勵(lì)分?jǐn)?shù)，鼓勵(lì)學(xué)生們?cè)谶@門課程的學(xué)習(xí)過(guò)程中的創(chuàng)新性學(xué)習(xí)行為.

4 課程資源建設(shè)

豐富的課程資源是一個(gè)完整課程不可或缺的重要部分，是課程的基礎(chǔ)，為學(xué)生更好地學(xué)習(xí)本課程提供必要的條件.本課程資源將會(huì)通過(guò)各種方式完全向?qū)W生和老師們公開(kāi)的，既方便了學(xué)生對(duì)本課程的整體了解和學(xué)習(xí)參考，也為我們課題組提供一個(gè)公開(kāi)地自我檢查評(píng)價(jià)的平臺(tái)，能更好地建立和完善課程的改革.

（1）根據(jù)教學(xué)內(nèi)容、參考書(shū)目以及學(xué)生的具體情況，課題組成員獨(dú)立地進(jìn)行多媒體課件的開(kāi)發(fā)與建設(shè).以更接近于傳統(tǒng)板書(shū)授課的方式制作課件，同時(shí)也體現(xiàn)出多媒體課件的優(yōu)點(diǎn)，力求使現(xiàn)代化教學(xué)與傳統(tǒng)教學(xué)更完美地結(jié)合在一起，達(dá)到更好的教學(xué)效果.

（2）根據(jù)現(xiàn)有條件，隨堂進(jìn)行所有教學(xué)視頻的錄制，既為學(xué)生的再學(xué)習(xí)提供資源，也為授課教師的自我評(píng)價(jià)和提高提供參考.

（3）光學(xué)題庫(kù)建設(shè)及基于題庫(kù)的自動(dòng)出題系統(tǒng)的開(kāi)發(fā).所建光學(xué)題庫(kù)由填空、選擇、作圖和計(jì)算等題型組成，并按照章節(jié)、分值和易、中和難三個(gè)難度等級(jí)進(jìn)行分類.自動(dòng)出題系統(tǒng)將會(huì)根據(jù)提前設(shè)置好的參數(shù)從題庫(kù)中隨機(jī)選題，并自動(dòng)生成標(biāo)準(zhǔn)試卷.這種考核方式，具有更好的普遍性，合理性，減少主觀性，在一定程度上實(shí)現(xiàn)教考分離.

（4）網(wǎng)絡(luò)課程資源建設(shè).以上課程資源都將上傳到光學(xué)課程的網(wǎng)站上，網(wǎng)站模塊會(huì)不斷地完善，內(nèi)容也將會(huì)隨著課程內(nèi)容的更新而更新，最大程度上方便學(xué)生的學(xué)習(xí)，為課程提供堅(jiān)實(shí)的網(wǎng)絡(luò)支持.

5 教學(xué)效果評(píng)價(jià)

教學(xué)效果是衡量一個(gè)教學(xué)改革是否成功的最關(guān)鍵因素，因此對(duì)對(duì)教學(xué)效果進(jìn)行全面科學(xué)地評(píng)價(jià)是非常重要的.光學(xué)課程的應(yīng)用性教學(xué)改革的目標(biāo)，不但要讓學(xué)生掌握更多的光學(xué)專業(yè)知識(shí)，更重要的是掌握解決相關(guān)問(wèn)題的方法，培養(yǎng)分析問(wèn)題和解決問(wèn)題的能力.因此，對(duì)教學(xué)效果的評(píng)價(jià)將基于考核評(píng)價(jià)體系中考核內(nèi)容進(jìn)行綜合評(píng)價(jià).2013級(jí)物理學(xué)班的光學(xué)課程是在2012年制定的教學(xué)大綱下進(jìn)行教學(xué)，在本學(xué)期的教學(xué)過(guò)程中，課題組在不影響原教學(xué)要求下，在適當(dāng)?shù)牡胤揭氡卷?xiàng)目的一些教改方案，通過(guò)實(shí)踐來(lái)檢驗(yàn)教改方案的可行性.教改方案的全面實(shí)施將會(huì)在充分論證后進(jìn)行.

6 總結(jié)

在學(xué)分制改革和應(yīng)用型人才培養(yǎng)模式改革工作的指導(dǎo)下，以培養(yǎng)具有較強(qiáng)分析和解決專業(yè)問(wèn)題能力的應(yīng)用型人才為目標(biāo)，對(duì)光學(xué)課程在教學(xué)內(nèi)容體系、教學(xué)方法、學(xué)習(xí)質(zhì)量評(píng)價(jià)體系和教學(xué)資源建設(shè)等方面進(jìn)行了全面系統(tǒng)地改革，并將部分改革成果應(yīng)用于實(shí)際教學(xué)中，通過(guò)教學(xué)效果的比較檢驗(yàn)教改的可行性與合理性.

〔1〕張研研.光學(xué)課程教學(xué)改革的思路與實(shí)踐[J].渤海大學(xué)學(xué)報(bào)（自然科學(xué)版）,2009.

〔2〕趙秀琴.關(guān)于《光學(xué)》課程的教學(xué)改革[J].太原師范學(xué)院學(xué)報(bào)(社會(huì)科學(xué)版),2007.

〔3〕鐘金鋼.關(guān)于21 世紀(jì)普通物理光學(xué)教學(xué)內(nèi)容及課程體系改革研究.2002.

〔4〕姚啟鈞.光學(xué)教程[M].北京:高等教育出版社,2002.

〔5〕楊述武.普通物理實(shí)驗(yàn)(三、光學(xué)部分)[M].北京:高等教育出社,2000.