工程教育改革背景下應光教改中的實際問題

李曉英 郎曉萍

（北京信息科技大學儀器科學與光電工程學院，北京 100192）

0 引言

應用光學是一門重要的專業基礎課。多年來授課內容、授課模式都比較固定：以幾何光學理論為基礎講授基礎的成像規律，然后圍繞幾類典型成像系統做結構與其成像規律分析；最后結合應用光學新技術將只是面拓寬加深。在整個課程的講授過程中，傳統的方法都是以教師講授為主。這種模式一般會讓學生感覺枯燥、乏味，授課效果相對比較差。文獻在文中也提到了應光光學的課程特點：符號、公式繁多；概念多。課堂顯得浮躁乏味。文獻將國外與國內的教學模式做了比較全面的對比分析，并以“應用光學”課程為例，指出了教學中存在的問題與不足；然后提出了需要在授課內容，授課方法，及教學評價三個方面做調整和改革的想法。

盡管應用光學授課內容偏向理論性，有比較多的概念、符號及計算公式，但實際上應用光學也有很強的工程實踐性。文獻在文中提到應用光學具有了工程應用的特點，以及在課程講授中融入了工程應用知識與工程應用理念。與應用光學相關的工程應用非常廣泛，小到可以解釋簡單的光學現象，大到可以與其他學科（比如光、機、電、算）相結合設計大型、復雜的系統，以完成特定的任務。課程結構體系中容易發現應用光學課程與后續的光學設計課程緊密相連，兩者結合起來可以完成光學系統的設計，直接應用到工程應用中。

我校確立的培養目標：以全面提高學生的實踐能力、創新能力和綜合素質為宗旨,不斷完善人才培養方案,優化課程體系,強化實踐環節。堅持因材施教、分類培養,努力培養經濟社會發展需要的高素質應用型人才。因此，在教學中加強對學生工程實踐能力訓練與創新意識、創新能力的培養。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，用成果導向教育的教育理念。它以學生最終學習成果為起點，反向進行課程設計，開展教學活動；注重學生的成果產出，以學生的知識學習、能力培養和素質的提高為培養目標。

1 課程改革

應用光學課程是一門重要的專業基礎課，關于應用光學的教改策略及實踐也有很多報道，主要包含以下幾方面：（1）授課內容；（2）授課方法；（3）考核方法。每個學校的情況不同，所以改革的內容和側重點略有不同。結合我校學生培養定位與專業的發展目標對應用光學進行了系列改革。

1.1 教學內容

對光學類課程進行梳理和整合之后，對《應用光學》課程的教學內容進行調整，首先將像差部分調整到后續的《光學設計》課程，利于這部分知識的講授和應用；然后將其他的部分根據其內容特點設置不同的課程目標。比如，理想光學系統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律，能對理想光學系統的成像關系做分析和相關計。典型光學系統部分的課程目標設置的高一些，且分開層次：首先對幾種典型系統的基本結構和成像規律需要掌握；其次根據設計需求，能對典型系統進行設計。此部分主要訓練學生具備分析能力及對簡單光學系統進行設計的能力。實際光學系統分析部分設置的課程目標更高一些：在具備對理想光學系統的培養能力之外，結合系統的各種物理尺寸限制要求能對實際光學系統成像特性進行分析及系統外形設計，使其滿足工程實踐應用。此部分將會把科研案例引入課堂。課程內容與課程目標的設置按照有易到難、由低到高漸進式推進。

1.2 教學方法

對課程內容設計了不同的課程學習目標和考核指標。為了達成這些課程學習目標，教學方法與手段必須采用多樣化和合理化。主要根據授課內容的特點選擇合理的授課方式，比如基礎理論知識部分以講授和學生自學相互結合，再輔以課堂討論的形式；對于成像規律及系統性能分析部分，針對具體的光學系統，以課堂引導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，以便學生提前做好預習與課前準備工作，以提高課堂的利用率。經過幾次的嘗試，效果比較明顯。合理布置課后作業，既有為鞏固知識點安排的作業之外，還要增加綜合分析和系統設計類型的作業。另外要有效利用線上資源，通過線上平臺可以隨時發布信息、提交作業、發放學習資料、開展討論及答疑等的活動。實驗環節可以設置多個層次：最低要求為必修部分，所有學生必須完成；其次可以設置一些實驗室開放項目，以滿足一些有興趣的學生拓寬知識面及提升能力；鼓勵同學們參加光學類的競賽以及大學生創新項目，期間給與學生積極的指導。

1.3 考核方法

考核方法形式多樣化，可以覆蓋整個學習過程。每章節結束后布置的作業全部批改，并給出相應的成績；根據授課內容的內在聯系分成幾個節點，然后安排節點測驗；可以安排隨堂小測驗，也可以設置比較正式的章節考試；課堂提問與討論是必須的，根據學生課堂發揮情況記錄成績；課程結束前可以設置一個綜合的大作業；實驗操作與實驗設計也是屬于考核實踐能力的一個環節，對學生獨立操作、獨立解決問題的能力進行的訓練與考核；學期末考試對課程全部內容進行考核，占比相對大一些?？己瞬捎煤畏N形式是基于考核內容的特點與性質來設置的，且能對課程學習目標的達成情況有良好的體現。授課最初應該對以上各種考核的成績組成設置一個比較合理的權重分配，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微調，因為每一屆學生的學習能力、學習效果都會不同。

1.4 評價機制

工程教育改革采用了成果導向教育的教育理念。它需要通過對學生的產出效果對課程達成情況進行評價，這是課程教學的最后一個環節，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。主觀評價方法由學生自己對自己的學習達成情況進行評價。對課程學習目標分條細化做成表格，學生根據具體指標對自己的學習達成情況做評價，然后對所有樣本數據進行統計分析、得出對應結果。客觀評價方法比較復雜，需要對所有學生的作業、課堂表現、實驗、節點測驗、期末考試等所有考核的結果進行統計、對標到每項課程學習目標下，按照權重因子對所有考核成績進行計算，對每項課程學習目標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成情況進行了評價，兩者之間可以進行對比分析。每隔一年我們對課程的達成效果進行評價，然后根據各項數據給出系統分析結果、總結經驗，為后續教學改進提供指導。

2 課改中的實際問題

對于每門課程來說，一個完整的教學過程應該形成一個有效的閉環機制。在課程學習目標的引領下，課程教學活動有序開展：在整個教學內容授課過程中采用多樣化的授課方法，并在整個教學過程中靈活穿插多樣化的考核，課程結束后完成期末考試。最后對課程的達成情況進行評價，善于從中發現問題與總結經驗，為課程后續改進提供正向參考。以上課程教學與課程達成評價之間形成一個有效的閉環機制，如圖1 所示。

圖1 課程教學閉環框圖

應用光學通過幾個輪次的改革與實踐發現，對課程內容、授課方法進行改革和調整都相對比較容易操作，但是考核方法和評價機制這兩個環節卻顯得更加繁雜和困難一些，它需要從實踐中不斷總結和探索。因為考核方法采用何種形式需要與考核內容相匹配，它們的定位非常關鍵，直接決定著考核的最后結果，進而影響到對課程最后的達成評價。而考核內容既要包含課程學習目標，又能真實、準確反應學生的產出效果，因此在選擇考核的內容、把握考核的難度、確定基礎內容與綜合內容的占比、不同章節的占比等都需要綜合考慮?；驹瓌t是根據考核內容的特點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容有相對深厚的理論基礎與把握能力，因此對授課教師來說是一種新的教學挑戰。

在所有環節中，課程的達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的成敗，反饋學生的學習效果與學習產出。如何對課程的達成情況給出合理、科學、準確的評價，且評價的結果能夠為課程教學的持續改進提供參考與幫助，這對授課教師來說，領會并有效開展工作是當下教學中面臨的比較艱難、迫切的實際問題，這也是一項長期的工作。