深化“工程光學”課程改革 打造一流本科“金課”

蔡懷宇 汪毅 江俊峰 陳曉冬

[摘 要] 振興本科教育已成為新時代高等教育改革發展的核心任務。作為人才培養的核心要素，打造高水平課程，即“金課”建設尤為重要。“工程光學”課程組在前期教改工作基礎上，以專業認證需求為導向，以學生發展為中心，開展了致力于打造具有一定挑戰度的線上線下混合式“金課”的教改實踐探索。充分利用先進的多媒體技術、網絡技術構建課程教學內容，采用線上、線下相結合的方式，有效組織課程教學，同時設置綜合練習環節，著力提升課程難度和學業挑戰度。

[關鍵詞] 本科教育;課程改革;金課

[基金項目] 教育部光電信息科學與工程教指分委2019年教育教學研究項目“《工程光學》線上、線下相結合的一流課程建設實踐與探索”（gdyljs01）

[作者簡介] 蔡懷宇（1965—），女，博士，天津大學精密儀器與光電子工程學院光學工程專業教授，天津市教學名師，“工程光學”國家級精品共享課程負責人、天津市優秀教學團隊負責人，主要從事光電成像技術、信息光學和圖像處理方面的理論與教學研究。

[中圖分類號] G642.0? ? [文獻標識碼] A? ? [文章編號] 1674-9324（2020）40-0129-03? ? [收稿日期]? 2020-03-26

一、引言

當下振興本科教育已成為新時代高等教育改革發展的核心任務。2018年8月，教育部印發《關于狠抓新時代全國高等學校本科教育工作會議精神落實的通知》（教高函〔2018〕8號）要求：“各高校要全面梳理各門課程的教學內容，淘汰‘水課、打造‘金課，合理提升學業挑戰度、增加課程難度、拓展課程深度，切實提高課程教學質量”。緊接著，2019年4月《教育部高等教育司2019年工作要點》發布，明確提出“實施一流課程（金課）雙萬計劃”，即要建設1萬門國家級一流線上、線下及線上線下相結合的混合式精品課程，也就是國家“金課”;同時打造1萬門省部級一流課程，也叫地方高校的“金課”。

相對于“水課”的低水平、低質量和容易“混”，“金課”具有“兩性一度”的顯著特征[1]。“兩性一度”即為高階性、創新性和挑戰度。高階性體現在課程不僅僅要傳授知識，而且要將知識、能力、素質有機融合，培養學生解決復雜問題的綜合能力和高級思維;創新性可分別體現在課程內容有前沿性和時代性，教學形式具有先進性和互動性，以及學習結果具有探究性和個性化3個方面;挑戰度意味著課程要有一定難度，需要學生和老師一起努力才能達成。顯然，“金課”肯定應該是一門教師走心設計、全情投入，學生用功對待、收獲成長的課程。

“工程光學”課程組承擔著精儀學院光電信息科學與工程、電子科學與技術等5個專業每學年400余學生的專業基礎核心課程的教學任務，開設了3個不同的授課清單（48學時、80學時和104學時）以滿足不同專業的教學需求。課程組教師在認真完成教學任務的同時，長期堅持開展教學研究和教學改革的實踐探索，已取得較為豐碩的階段性成果，如：分別于2004年和2012年建成“國家精品課程”和“國家精品共享課程”，2014年系列教材獲批“十二五”規劃教材，2014年課程團隊獲批天津市優秀教學團隊稱號，在最近3屆教學獎評選中共獲國家教學成果二等獎1次（2009年）、天津市教學成果一等獎2次（2009年/2013年）、二等獎1次（2004年）等。

在前期課程建設成果基礎上，2013年《工程光學》課程組首批加入學院推出的“課程質量提升計劃”，2014年獲天津市MOOC課程建設立項支持，由此開啟了新一輪的課程建設任務，即以學生發展為中心，以專業認證中“培養學生解決復雜工程問題的能力”這一需求為導向，努力打造具有一定挑戰度的線上線下混合式高質量課程——“金課”。

二、“金課”建設方案及組織實施

經過課程組教師的反復研究與探討，確立了“金課”建設中“一個中心、三個結合”的指導思想。一個中心即強調以“學生”為中心（student-centered），著力突出教育過程為學生的成長與發展帶來的成果及變化。授課過程中不僅關注知識本身，還要注意培養學生良好的學習習慣，將知識、能力和素質的綜合培養聯系在一起。在為學生提供更豐富的教學資源的同時，以各種方式加強引導，以激發學生內在的“向學”動力。“三個結合”就是要堅持課內學習（線下）與課外學習（線上）相結合，充分發揮網絡教育靈活便捷、不受時空限制的優點，讓學生除參與課堂學習外，能夠個性化自主地選學更多的知識;堅持“慕課”和“翻轉課堂”相結合，實現這兩種教學模式的優勢互補，將以往課程中簡單的知識傳授變為有效培養學生綜合素質的過程;堅持過程性評價與結果性評價相結合，將考察環節貫徹課程教學的全過程，全面督導學生的學習投入和效果，避免之前長期存在的平時學習狀態稀松、只靠考前突擊的現象。

圍繞上述指導思想，我們明確了“金課”建設的主要內容，包括以下四個方面。

1.慕課網絡平臺和課程資源建設。在學校相關部門的支持下，課程組在“北洋學堂”網絡教學平臺上同步開始網絡課程。資源建設方面兼顧知識的系統性和碎片化，在原有國家精品共享課資源基礎上，重新梳理素材，不斷探索學生喜聞樂見的知識點展示方式。網站重視學生參與環節，相應設置了在線知識單元測試和討論區等，為探索互聯網環境下有效的監督方式，網站還提供了統計和自動計分環節等。在網絡課程平臺建設的同時，課程組還長期堅持系列教材建設，近年來除連續出版了課程的主教材外，還組織出版了課程實驗和習題解答等，系列教材編寫中特別注意突出前沿性、綜合性和引導性，將教學科研成果不斷融入再版教材，為學生提供更為豐富的學習資源。

2015年初“工程光學”課程在“北洋學堂”網絡平臺正式上線，運行前3年蟬聯“熱門課程排行榜”首位。作為線上/線下混合式教學的SPOC課程，2018年、2019年春課程訪問數分別達到18.78萬和22.81萬人次。

目前，課程內容按章節規劃，包括教學視頻、實驗視頻和章節測試等。每學期課程開始前，會發布課程學習說明及課程學習路線圖等，配合線下教學，明確學習任務和時間安排。教學期間通過后臺統計功能，隨時掌握學生線上學習情況，根據需要，個別督學。

2.開展有效的翻轉課堂教學實踐，打破傳統課堂的“安靜”。比較中美的大學課堂[2]，最顯著的不同在于學生的教學參與度！相比之下，中國的大學課堂過于“安靜”，這也是束縛學生思想，成為限制學生創新意識和綜合能力提高的最大障礙。

中國大學中教師“一言堂”的現象比較嚴重，要打破傳統課堂中的“安靜”并不容易，主要原因在于：（1）長期以來學生已養成上課只是來“聽講”的習慣，不“習慣”、也不“愿意”參與討論;（2）學生普遍沒有預習習慣，對討論的內容缺乏必要的共識，感覺無話可說;（3）課堂學時較少，不允許長時間深入討論，而且教師從主觀認識上尚未完全認同并接受這種教學方法的改變。

針對上述問題，課程組經過研討，在提高教師自身認識的同時，決定選擇課程中的重點、難點問題先行嘗試，最終選定第4章“光學系統中的光束限制”的內容實施。該章內容中許多概念相近、容易混淆，且應用靈活，具有一定難度，是歷屆學生反饋的學習難點。另外現有網絡資源中充斥著很多表達不明確、似是而非、甚至是錯誤的概念、原理或技術，亦造成學生的困惑。為了讓學生建立起共識平臺，有利于討論的深入，要求學生提前以小組方式學習討論，按提綱要求準備PPT材料，并上傳到課程網站，開展小組間的學習和互評;課堂上以抽簽的方式，選出學生講解、同組同學回答師生提出的問題;課后還要求學生根據課堂討論結果，修改完善之前上傳到網站上的準備材料，以達到提高認識、深入理解的目的。

為杜絕小組中某些成員“不參與，蹭分數”的問題，在教學評價環節中采取激勵措施。將成績劃分為小組和個人兩部分。小組成績由PPT內容、制作及講解決定，是小組通力合作的體現，反映學生的協作能力。個人成績包含回答問題及提出問題兩部分，反映個人的思考深度和表達能力。最終將小組成績和個人成績相加，得到每個成員的最終成績。通過翻轉課堂討論，同時可以鍛煉學生自學能力、小組合作能力、批判思維意識和綜合表達能力。

3.設置課程綜合訓練環節，提高課程難度和挑戰度。課程組根據整體教學安排，每學期至少設置2個綜合訓練環節，采用靈活的組織方式，鍛煉學生解決復雜工程問題的能力。比如：在學習了大部分“應用光學”理論之后，選擇15個典型應用系統，要求學生抽簽選取1個進行系統的外形尺寸計算和像差分析，討論制作、調試過程中會遇到的問題等，分組完成，方法不限。在學習了“光的衍射”理論后，要求學生用Matlab編程分析干涉、衍射圖樣，并講解形成機理。最后通過師生面對面交流反饋研究結果，若學生認為準備不充分或當面反饋不理想，允許申請2次重講。

4.課程評價體系建設。為更好地評價課程建設成果，督促學生全過程投入學業，教學過程中堅持過程性評價與結果性評價相結合。形成性評價包括多考核點，覆蓋教學全過程。如18192學期成績組成為：2個綜合練習分別占6%和8%，月考8%，期中15%，網絡學習5%，作業8%，期末50%。設置多次不同形式的考試或考查，有效地避免了學生平時不努力、期末考試前突擊的現象。

三、“金課”建設成效

開展“工程光學”“金課”建設5年來，建成課程SPOC網站并持續平穩運行，共有超過5000人注冊學習，豐富了教學資源，為校內外資源共享打下了良好的基礎。同時將“SPOC”與翻轉課堂的教學模式相結合，實現了課內學習（線下）與課外學習（線上）有機融合，有效地調動了學生的學習積極性，達到了隨時隨地、靈活便捷學習的目的和良好的教學效果。課程中采用增設綜合練習等方式提高課程挑戰度，有效拓寬學生視野，提高了學生綜合分析能力和解決實際問題的能力。以“學生為中心”的課程評價和學業評價方式，有利于緩解師生之間的對立，有針對性地提升課程質量;同時激勵學生加大課業投入，學習知識的同時鍛煉能力，提升綜合素質。

課程改革以來，學生課業成績、繼續深造率均有所提高。改革前后，同專業學生（2014/2015年春）修課及格率提升2.3%，高分段人數提升17.4%;5年來繼續深造率由50%提升至73%。多種教學新模式逐漸得到學生認同：在結課總結中，越來越多的學生對自主學習、翻轉課堂等給予了很高的評價。另外，課程組教師受到學生好評，在2019屆畢業生“我心目中的好老師”評選中，課程組教師5位當選，占全部當選教師的23.8%。學生們在推薦詞中評價說，“授課安排巧妙，多種方式相結合，其中線上教學、線下小組討論都是授課方式的創新。”“理論和實踐相結合使同學們不僅學習了專業知識，也鍛煉了專業技能”。

四、結語

在大學中打造“金課”、淘汰“水課”，直接關系著高等教育人才培養質量的高低，關系著中華民族的未來，長遠來講勢在必行。但也要清楚地意識到，全面淘汰“水課”任重道遠，絕非一朝一夕就能解決，它是一個復雜的系統工程[3]。

經過多年的課程改革和實踐，我們認為以下兩方面的問題亟待解決：一是學生的學習積極性和對大學課程的期許與社會發展和祖國需要存在落差，部分學生進入大學后缺乏明確上進目標，得過且過，認為“金課”要求對他們只是帶來麻煩，缺乏對“金課”的認同感。二是目前“金課”建設還只停留在教育部有號召，教師自發行動的狀態，這顯然不利于“金課”建設健康有序長期發展，制度上的激勵和保障必不可少！

參考文獻

[1]吳巖.建設中國“金課”[J].中國大學教學，2018（12）：4-9.

[2]真虹.中美大學課堂教學比較研究[J].高教發展與評估，2007，23（2）：106-111.

[3]董立平.關于大學課程建設與改革的理論探討——基于中國大學“金課”建設的反思[J].大學教育科學，2019（6）.