以“光學”課程為例論本科教育的弊端

耿濤 孫偉民 李寒陽 張志林 戴強 盧春蓮

摘? 要：本科生是國家未來的棟梁，因此本科教育應不斷進行改革以滿足培養國家人才的需要。我們將以光學課程作為一個案例，來討論一些在本科教育中常見的問題。通過對問題的反思與理性實踐，我們提出了對現行教學方法、教學形式等方面的改進方法。提出一種“科研工作與課堂相結合”的教學新方法，使得學生能在學習本專業基礎知識的同時，也培養學生發散思維與基本的科研能力。

關鍵詞：本科教育? 教育改革? 創新型人才? 光學課程

中圖分類號：G640? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文獻標識碼：A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文章編號：1674-098X（2020）10（a）-0223-03

Abstract： The undergraduate student is the pillar of the country in the future， so the undergraduate education is reformed continuously to meet the needs of training national talents. This paper takes "optics" course as an example， and points out some problems in current undergraduate education. Through the reflection and rational practice of the problems， we put forward the improvement methods of the current teaching methods and teaching forms. This paper puts forward a teaching method of "combining scientific research work with classroom". It not only enables students to learn the basic knowledge of their major， but also cultivates their divergent thinking and basic scientific research ability.

Key Words： Undergraduate education; Educational reform; Innovative talent; Optics course

1? 國內外本科教育情況

縱觀各國，為了在世界科研領域拔得頭籌，紛紛開啟了新的教學模式改革。澳大利亞的高校重視培養學生的綜合素質和實際動手能力，學生的每一門專業課都有配套的輔導課[1]。輔導課的意義在于方便學生更好地理解和學習專業課的知識以及為后續的論文寫作準備充分的材料。美國的高校則秉承科研與教學相互滲透的原則，將科研融入到課堂中[2]。其優點是教師可以在教課的過程中發現問題并進行研究，學生也可以接觸最新的思想、方法、技術成果，最終雙方在愉快的課堂氛圍下均有所收獲。

然而我國高校的本科教育模式一直處于矛盾狀態，矛盾主要集中于教學與科研[3]。高等學校教育的最終目的是給國家輸送優質人才，使科研水平在眾多高校中，拔得頭籌。因此，重視教育是服務國家重大戰略需求的必要選擇，也是作為一名教育工作者的責任。但在過去的10年之間，研究型大學的崛起使得中國的一部分高校的政策與方向發生了悄然的變化?？蒲挟a出與項目為學校帶來的知名度與實際效益，讓越來越多的高校競相效仿，教師不得不將目光鎖定在科研項目上，這樣就導致了高校對于本科階段基礎教育的忽視[4]。而一個國家科技的基礎在于教育，而本科也是相關教育的基礎也是重重之重。

本文在詳細分析傳統本科教育弊端的基礎上，以光電專業的本科必修課——“光學”為例，探索一種“科研工作”教學化的方法。在學習過程中融入現代科學研究的前沿熱點問題并引發討論，使得學生不但能學習本專業的基礎知識，也能獲得發散思維能力的鍛煉。

2? 傳統本科教育的弊端

2.1 教學方法陳舊

一直以來我國各項考試類型均以筆試為主。雖提倡素質教育，但最終看到的還是應試教育的地位居高不下的現象。尤其是在中學階段，在高考的強壓下，中學教師在教學手段上更傾向于“講授法”。通過不斷重復強調考試中考的知識點，并通過不斷做題的題海戰術讓學生們對這些知識點不斷加深記憶，但是具體怎么在題目之外應用卻一點沒有提及。而大學教師在講課時會不自覺地效仿自己的中學教師，著重講解考試的內容，對于考試盲區則一筆帶過。然而大學培養的不是應試機器，是國家未來科技發展的后續儲備力量。理論知識、應試技巧固然重要，但發散思維、科研精神對于學生的未來發展也同等重要。如果我們只重視學生的課業成績，而忽略了發散思維、科研精神的培養則會表現為學生發現知識能力的缺失和解決實際問題能力減弱。一旦學生脫離了學校或老師，他們將不能作為一名獨立的工作者踏入到社會實踐中去。并且在學習過程中，學生若只重視課本上的表層含義和只重視考試的部分則一定會對知識的理解產生局限性，造成教學與科研“脫軌”的現象。因此我們得想辦法改變這種情況，大學不是做題機器制造廠，而找到一種新的教學方法來取代這種傳統的方式則迫在眉睫了。在有限的課時中盡可能傳授學生學習知識的方法與技巧而不是讓他們把精力放在考試與做題上，考試只是檢驗學習成果的一種手段，而不是學習知識的方法。教給他們在未來發展中所需要的理論知識;完成發散思維、自我學習能力、科研精神的培育，這才是大學教育的根本目標。然而，經過了高考的洗禮與中學老師們的應試思維的灌輸，我們必須將一部分精力放在對學生們學習熱情的激發上面。

2.2 學生缺乏創新思維、動手能力

本科階段的許多課程都有配套的實驗課，“光學”專業也有與之對應的“現代光學實驗”，而多數高校在進行實驗課教學時均存在這樣的現象：學生被動地接受實驗過程——學生只是按照書上的步驟，用教師調試好的儀器，按部就班地完成實驗，這樣并不能實現設置實驗課的目的，讓學生發現實驗中蘊含的科學道理。對于類似“光學”這種科研性強的課程，開發一些與實際前沿科研領域相關的創新實驗有利于開發學生的創新思維。更進一步地，設置開放性的問題給予學生們思考與自己動手的機會，在基礎實驗的基礎上讓學生進行拓展的思考與實踐。在實踐活動中給予學生們自己思考和動手的能力，避免出現最后走向社會的學生們變成只會重復性的機械操作。我們最終目標是將有較好基礎的學生們，培養成具有較強的獨立思考能力，并具有相當的創新精神和動手能力并能做出貢獻的優秀人才。這時候就需要我們的學校和老師更多地付出一些精力與思考，讓學生們去勇敢地嘗試，并在學生需要幫助的時候，給予適當的幫助。

2.3 學生缺乏學習的動力與熱情

本科生大多是一些剛剛成年的人，他們在經過了六年中學的學習與高考的洗禮，加上部分中學老師們形而上學的思維灌輸，使得很多學生覺得大學就是一個可以休息和放松的地方，是一個可以隨意生活的地方。用一句形象的話來形容大學生——“被窩是青春的墳墓”。很多學生們進入大學后就進入一種異常懶散的狀態，這種過分放縱自己的心態使得他們失去了學習的熱情與欲望。當然在失去了學習的熱情與欲望后，他們僅剩的就是對及格的渴望，或者有些人連這些都不在乎。很多這樣的學生懷有一種及格萬歲的心理。因此我們這些老師很難用傳統的辦法再度激發出他們對知識的渴望，而且過分地強調他們所學知識對他們未來的作用，很多時候反而會適得其反。我們必須要打破他們這樣的現狀，打破學生們這種懶散的心態。

3? 教學改革具體措施

3.1 教學中融入“科研”問題

“光學”這門課程，是光電信息與工程專業學生在本科階段重要的專業基礎課。光學知識滲透在生活中的每一個角落，同時也是當代新興產業的排頭兵。因此，將傳統“光學”理論與新時代的前沿科技成果相結合就顯得尤為重要。教師在課堂上可以提及與光學相關的前沿熱點詞匯，并結合當前基礎知識講解其中基本原理。例如，隨著當前信息時代的蓬勃發展，光纖通信技術逐漸受到越來越多的關注。因此，當教師在講全反射時，可以舉例光纖就是應用全反射原理來傳輸信號的，并作適當的擴展講解。這樣既可以滿足學生對于身邊事物的好奇心，也可以提高學生的學習興趣。

這就需要老師們講課水平的不斷提高，不能僅僅像過去一樣將教學作為一項任務，而科研才是主要工作。當然，為了進一步激發教學積極性，老師們上課的時候不應再拘泥于傳統的授課模式，以填鴨式的教育方式給予學生們知識。大學之所以稱之為大學，就是因為大學中的學習氛圍不拘泥于形式而在于大家在已經探討問題與明理思辨。教師們要使用生動活潑的語言，而這不僅能活躍沉悶的教學課堂，更能把抽象的知識化繁為簡。

教學部分與科學研究部分，本就是密不可分的一個有機整體，我們不能將兩者割裂來看。因此教師要權衡好教學與科研的關系，進行一個有機的選擇來保持一個平衡，而這便要求大學教師在進行科學研究的同時兼顧課堂教學。教師可以通過教學積累經驗為科研提供理論依據，將科研成果進行加工來充實教學內容。教師們需要定期交流科研進展及成果，共同更新教學內容，制定教學目標。激發學生對知識的渴望的自主性。引導學生們，主動向更深更高的科研領域深造，提高學生對專業基本知識的綜合應用。不再是僅僅局限于幾個公式的背誦或是浮于紙面上的了解，要從知識的源頭出發全面地了解并且運用知識。

3.2 數字化教學

本科階段類似于“光學”這種專業性較強的課程，往往導致學生難以通過書面知識對其有深層次的理解。只有看到的才更加便于理解，在知識越發抽象的現在，僅僅通過方程與現象的描述是遠遠不夠的。學生難以理解，老師們也難以講解。因此我們教師可以發揮現代科技的優勢，適當地利用網絡與計算機進行課堂教學。例如，在實驗條件有限的情況下，教師可以在網上查找關于光的偏振、干涉、衍射的實驗公開課。讓學生通過視頻了解實驗的細節，把抽象的實驗過程具體化以達到提高學生學習效率的目的。此外可以利用仿真軟件將理想的實驗結果以直觀的方式模擬出來[10]。在老師完成相關知識的基礎仿真時，此時便是最好的時機，在這里給予學生們自己思考和動手的能力。而且在未來的科研工作中，模擬仿真相關數據的處理是一個無法回避的問題。因此老師在上課完成相關實驗的仿真后，完全可以給予學生一些相應的仿真作業，做一些和上課仿真相似或相同的內容。并且可以以此為基礎給予學生一些拓展的部分，拓展部分完成的學生可以給予加分鼓勵。這樣的數字化教學可以激勵學生積極性的同時，也為以后繼續深造與從事相關工作的學生們打下堅實的基礎。

3.3 學生由“被動”轉向“主動”

隨著教學改革的不斷推進，教學無論從方式還是從內容上都變得更加豐富起來，比如說最近就出現了一種非常常見的手段，“翻轉課堂”的形式。這將過去的教學模式中師生之間的主被動關系改變，過去多為老師主動教，學生被動聽。而翻轉課堂則使得教師與學生的角色相互發生了轉換，將學習的主動權從教師轉向學生。在這種教學方式下，同學們需要扮演老師的角色講授知識，教師則扮演學生的角色進行提問，補充。在課前，老師可以將同學們分成幾個小組，并給予學生們與課程相關的問題。例如，光學中的光纖光柵部分，讓學生針對這一個器件來進行資料的查詢與整理。因為老師們的課時有限，如何在如此短的時間里培養學生們相關能力的同時進行知識的教導，這是一個巨大的難題，而研討課的方式則能很好地幫助我們解決這個問題。當然小組內成員需要進行自我分工，將自己查到的資料、相關科研動態通過PPT的形式展現給老師和同學們，并闡述自己對于本節知識以及前沿科學技術的理解。老師們做的更多的反而是與同學們交流，幫助學生尋找合適的目標，引導學生們自我學習自我解決問題的能力，讓學生們擁有獨立能力面對這些困難。

4? 結語

高校教師在本科生培養階段應不斷地采取新的教學方法、教學方式，增加教師與學生的交流與互動。關注學生的理論知識儲備的同時也要重視培育學生的創新思維和寬闊的學術視野。同時，教師應樹立將教學與科研相互融合相互促進的思想，與學生多交流本專業實施科研動態，激發學生獲取知識的積極性。本科教育改革是一個長期的過程，需要我們不斷去發現問題解決問題，相信在不久的將來本科教育的問題會得到很大的改善。

參考文獻

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[6] 趙明宇.基于案例教學的中學物理《光學》課程資源建設研究[D].呼和浩特：內蒙古師范大學，2019.