課程教學(xué)創(chuàng)新探索與實踐

摘? ? 要：“物理光學(xué)”是北京工業(yè)大學(xué)測控技術(shù)與儀器專業(yè)的學(xué)科基礎(chǔ)必修課程，是測控技術(shù)與儀器專業(yè)知識體系中不可或缺的部分，也是培養(yǎng)一流儀器科學(xué)與技術(shù)人才的重要支撐課程。該課程以“學(xué)生為中心、成果導(dǎo)向、立德樹人、價值引領(lǐng)”為核心目標(biāo)，將基于BLOOM模型的教學(xué)目標(biāo)設(shè)計和基于BOPPPS模型的教學(xué)方法設(shè)計進(jìn)行有機(jī)結(jié)合;以高階性綜合性問題為牽引，以解決問題為中心，培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新思維能力和創(chuàng)新思維方法，培養(yǎng)學(xué)生高效獲取知識的能力;面向工程教育專業(yè)認(rèn)證需求，持續(xù)改進(jìn)，把學(xué)生作為教學(xué)的出發(fā)點和落腳點，有效支撐專業(yè)培養(yǎng)目標(biāo)的達(dá)成，推動人才培養(yǎng)模式的整體創(chuàng)新;同時將“思政元素”有機(jī)融入教學(xué)，構(gòu)建“知識—能力—創(chuàng)新—價值”四維度一體化的高質(zhì)量課堂。

關(guān)鍵詞：教學(xué)創(chuàng)新;教學(xué)目標(biāo);教學(xué)方法;“物理光學(xué)”

中圖分類號：G642? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A? ? ? 文章編號：1002-4107（2022）06-0064-03

“物理光學(xué)”課程的建設(shè)發(fā)展與專業(yè)發(fā)展相輔相成。1960年北京工業(yè)大學(xué)測控技術(shù)與儀器專業(yè)成立即開設(shè)該課程，2008年儀器科學(xué)與技術(shù)學(xué)科成為北京市重點建設(shè)一級學(xué)科，該課程也成為專業(yè)特色發(fā)展的重要課程之一。2015年北京工業(yè)大學(xué)測控技術(shù)與儀器專業(yè)首次通過工程教育專業(yè)認(rèn)證，課程建設(shè)面向工程教育專業(yè)認(rèn)證需求，不斷持續(xù)改進(jìn)，為培養(yǎng)一流儀器科學(xué)與技術(shù)人才提供重要支撐。

“物理光學(xué)”是測控技術(shù)與儀器專業(yè)的學(xué)科基礎(chǔ)必修課程，是專業(yè)知識體系中不可或缺的部分。“物理光學(xué)”課程以培養(yǎng)具有扎實物理光學(xué)理論基礎(chǔ)知識、具備運用物理光學(xué)知識解決光電測量領(lǐng)域中系統(tǒng)或儀器相關(guān)復(fù)雜工程問題的能力和可持續(xù)發(fā)展能力強(qiáng)的高素質(zhì)、創(chuàng)新型人才為目標(biāo)，通過架構(gòu)“知識—能力—創(chuàng)新—價值”四維度一體化高質(zhì)量課堂，使學(xué)生能夠在課程內(nèi)容基礎(chǔ)上提煉并掌握部分通用的思維模式，具備初步的認(rèn)知思維構(gòu)建和知識遷移創(chuàng)新能力，具備良好的查找和閱讀專業(yè)外文文獻(xiàn)的能力及展示匯報能力，能夠開展有效的自主與合作學(xué)習(xí)，具備終身學(xué)習(xí)的意識和致力于國產(chǎn)光學(xué)測量儀器研發(fā)、打造民族儀器品牌的價值取向。

一、高質(zhì)量課堂的構(gòu)建

“物理光學(xué)”是一門經(jīng)典理論與近代技術(shù)相結(jié)合的應(yīng)用性很強(qiáng)的課程，課程教學(xué)過程中，存在學(xué)生參與度低、學(xué)習(xí)熱情不高、交流互動不足等問題。

通過梳理“物理光學(xué)”課程教學(xué)體系，結(jié)合測控技術(shù)與儀器專業(yè)人才培養(yǎng)需求，“以學(xué)生為中心，成果導(dǎo)向，立德樹人，價值引領(lǐng)”為課程核心目標(biāo)，將基于BLOOM模型的教學(xué)目標(biāo)設(shè)計[1]（如圖1所示）和基于BOPPPS模型的教學(xué)方法設(shè)計（如圖2所示）進(jìn)行有機(jī)結(jié)合[2-3]，構(gòu)建“知識—能力—創(chuàng)新—價值”四維度一體化的高質(zhì)量課堂。

課程教學(xué)歷程即教學(xué)目標(biāo)、教學(xué)行為、學(xué)習(xí)活動、教學(xué)評估的循環(huán)過程，教學(xué)目標(biāo)既是教學(xué)設(shè)計的起點也是終點，如何科學(xué)合理地設(shè)計課程教學(xué)目標(biāo)，是有效教學(xué)的核心問題。基于BLOOM認(rèn)知模型將教學(xué)目標(biāo)進(jìn)行科學(xué)合理的多層次劃分，針對知識、能力、創(chuàng)新、價值多層面教學(xué)目標(biāo)進(jìn)行創(chuàng)新性綜合式教學(xué)設(shè)計。

基于BOPPPS模型規(guī)范課堂教學(xué)組織過程，注重課程的教學(xué)目標(biāo)達(dá)成，以學(xué)生的參與式學(xué)習(xí)為核心，突出學(xué)生的主導(dǎo)地位，課程教學(xué)實施過程利用多種方式激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣，包括課堂實物演示、精美課堂授課課件的動畫演示、討論、提問、課堂測驗、課程匯報、前沿科技成果引入、雨課堂的智慧教學(xué)等，形成教師與學(xué)生深度互動的混合環(huán)境，讓學(xué)生深度參與到課堂教學(xué)中，提高教學(xué)效果。實時反饋教學(xué)效果，通過有效的課堂教學(xué)，煥發(fā)課堂生機(jī)活力，發(fā)揮課堂教學(xué)主陣地、主渠道的作用。營造充滿自主性、參與性、探索性的學(xué)習(xí)氛圍，有效激發(fā)學(xué)生對儀器學(xué)科的熱愛和興趣。同時注重過程管理，以學(xué)生發(fā)展為中心，以成果產(chǎn)出為導(dǎo)向，構(gòu)建高質(zhì)量課堂。

2018—2019年1學(xué)期和2019—2020年1學(xué)期“物理光學(xué)”課程能力分項達(dá)成度如圖3所示。

教學(xué)過程中著重基礎(chǔ)知識的講解，通過反復(fù)強(qiáng)調(diào)、增加練習(xí)等手段增強(qiáng)學(xué)生對基本概念、基礎(chǔ)理論知識的掌握情況，從圖3可以看到2019—2020年1學(xué)期該課程能力達(dá)成度從0.59提高到0.69，取得了良好的教學(xué)效果。將最近兩學(xué)期“物理光學(xué)”課程目標(biāo)總達(dá)成度進(jìn)行比較，課程目標(biāo)有效達(dá)成并提升。

2020—2021年1學(xué)期“物理光學(xué)”課程設(shè)計了基于微信小程序的課程教學(xué)效果調(diào)查問卷，課堂學(xué)生人數(shù)46人，全部有效參與調(diào)查，有65.22% 的學(xué)生通過課程的學(xué)習(xí)認(rèn)為自學(xué)能力有效提升，71.74%的學(xué)生對課程整體掌握情況滿意度達(dá)到“非常滿意”，80.43%的學(xué)生對課程教學(xué)的整體滿意度達(dá)到“非常滿意”，91.3%的學(xué)生非常贊同“課程授課教師講解清晰”，90%以上的學(xué)生贊同“隨著課程進(jìn)行，對本學(xué)科的興趣不斷增加”。通過高質(zhì)量教學(xué)，僅有15.22%的學(xué)生認(rèn)為“物理光學(xué)”課程非常難。

可見“物理光學(xué)”課程教學(xué)將基于BLOOM模型的教學(xué)目標(biāo)設(shè)計和基于BOPPPS模型的教學(xué)方法設(shè)計進(jìn)行有機(jī)結(jié)合，構(gòu)建“知識—能力—創(chuàng)新—價值”四維度一體化的高質(zhì)量課堂取得了良好的效果。

二、以解決問題為中心，培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新能力

以高階性、綜合性問題為牽引，通過科學(xué)合理、循序漸進(jìn)的引導(dǎo)式教學(xué)方法，進(jìn)行系統(tǒng)創(chuàng)新性思維方法訓(xùn)練，整合知識體系，培養(yǎng)學(xué)生的學(xué)習(xí)主動性、對問題的探究和鉆研精神及追求創(chuàng)新的態(tài)度和意識，提高學(xué)生獲取知識的效率和能力，引導(dǎo)學(xué)生掌握獲取知識的方法，幫助學(xué)生建立發(fā)現(xiàn)問題和分析問題的思維模式，培養(yǎng)學(xué)生高效的學(xué)習(xí)能力和創(chuàng)新的思維方式及將知識轉(zhuǎn)化為解決問題的能力，使其能夠駕馭社會和學(xué)科的快速發(fā)展。

將工程教育背景下研究型教學(xué)過程中合作學(xué)習(xí)策略應(yīng)用于“物理光學(xué)”課程教學(xué)，其實施過程如圖4所示。根據(jù)以過程為導(dǎo)向的學(xué)習(xí)模式、基于小組學(xué)習(xí)的模式，以及基于問題學(xué)習(xí)的模式三種合作學(xué)習(xí)策略的教學(xué)模式特點（如表1），在教學(xué)過程中加以實施和應(yīng)用，取得了良好的學(xué)習(xí)效果。

以2019—2020年1學(xué)期“物理光學(xué)”課程為例，課程匯報任務(wù)增加研究性、創(chuàng)新性和綜合性內(nèi)容，分別為：平面干涉儀、邁克爾遜干涉儀、泰曼干涉儀、泰曼干涉儀傅里葉變換、馬赫澤德干涉儀、激光干涉測量系統(tǒng)誤差、外差激光干涉儀的應(yīng)用。合作性學(xué)習(xí)以學(xué)習(xí)小組方式進(jìn)行，45名學(xué)生分為7組。合作性學(xué)習(xí)過程中教師是點撥者、推進(jìn)者，學(xué)生針對教師布置的教學(xué)材料進(jìn)行學(xué)習(xí)和討論，課前需要進(jìn)行知識儲備，加大了學(xué)習(xí)投入。教師引導(dǎo)學(xué)生掌握分析問題的思維方法，通過學(xué)生自主學(xué)習(xí)、查閱文獻(xiàn)、積極思考、寫課程報告、匯報答辯等，提升了學(xué)生解決復(fù)雜工程問題的能力，培養(yǎng)學(xué)生的深度分析能力和創(chuàng)新精神，有效提高學(xué)生獲取知識的能力。學(xué)生參與課程匯報有很大收獲，學(xué)生反饋“在文獻(xiàn)翻譯、PPT制作、團(tuán)隊分工協(xié)作、溝通、查閱文獻(xiàn)、自主學(xué)習(xí)、解決復(fù)雜問題的方法”等方面有較大進(jìn)步。

三、面向工程教育認(rèn)證，持續(xù)改進(jìn)

由于“物理光學(xué)”課程理論性強(qiáng)，內(nèi)容抽象，學(xué)生難以建立與物理光學(xué)相關(guān)的工程概念，很難將光學(xué)測量領(lǐng)域復(fù)雜工程問題與物理光學(xué)理論模型相聯(lián)系。

教師將光學(xué)儀器的應(yīng)用及解決關(guān)鍵問題的方法引入課堂，提高學(xué)生對物理光學(xué)知識應(yīng)用于實際工程的認(rèn)識，將知識轉(zhuǎn)化為解決問題的應(yīng)用能力，提高課程內(nèi)容創(chuàng)新性和挑戰(zhàn)度，提高學(xué)生獲取知識，以及遷移應(yīng)用的能力，使學(xué)生能夠適應(yīng)學(xué)科的快速發(fā)展。

例如，在講授薄膜的雙光束干涉內(nèi)容時，將邁克爾遜干涉儀實驗拍攝為視頻進(jìn)行演示，同時將等厚干涉裝置帶入課堂，理論講授后，再通過觀察等厚干涉現(xiàn)象，學(xué)生很快就將薄膜干涉中的實際工程問題與薄膜干涉理論模型緊密聯(lián)系在一起。

為了能綜合反映學(xué)生對知識的理解、運用、分析和創(chuàng)新能力，有效支撐專業(yè)培養(yǎng)目標(biāo)的達(dá)成，課程強(qiáng)化過程性考核，弱化死記硬背性知識的考核，增強(qiáng)學(xué)生收獲能力和素質(zhì)提高的成就感。如表2所示，以2019—2020年1學(xué)期“物理光學(xué)”課程考核為例，課程成績評定方式為：平時成績占55%，期末考試成績占45%。平時成績包括作業(yè)、出勤及課堂測驗（15%），課內(nèi)實驗操作及報告（10%）和課程綜合報告（30%）。

“物理光學(xué)”課程通過強(qiáng)化過程性考核，側(cè)重知識的遷移、融會貫通、應(yīng)用等能力性考核，考核結(jié)果展示了學(xué)生學(xué)習(xí)了什么，學(xué)會了什么，能力等級水平如何，通過過程性考核成績分布圖（如圖5），能夠掌握學(xué)生課程目標(biāo)達(dá)成情況和發(fā)現(xiàn)存在的問題，有效達(dá)成課程目標(biāo)，支撐培養(yǎng)目標(biāo)達(dá)成，契合工程教育認(rèn)證理念，有效培養(yǎng)學(xué)生解決復(fù)雜工程問題的能力。

四、立足課堂，將思政元素有機(jī)融入教學(xué)

及時將學(xué)科前沿成果引入課堂，厚植學(xué)生愛國主義情懷，使學(xué)生樹立正確的理想信念，使其具有遠(yuǎn)大的抱負(fù)和工匠精神，培養(yǎng)其致力于國產(chǎn)光學(xué)測量儀器研發(fā)、打造民族儀器品牌的價值取向[4]。同時進(jìn)行使命教育，驅(qū)動學(xué)生在職業(yè)生涯中追求卓越，契合專業(yè)培養(yǎng)目標(biāo)，學(xué)生畢業(yè)之后有能力、有意識、有擔(dān)當(dāng)進(jìn)行有效實踐。培養(yǎng)具有回饋社會、心系社會、有時代擔(dān)當(dāng)?shù)娜瞬拧?/p>

參考文獻(xiàn)：

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[2]? 李貴生.遺傳學(xué)布魯姆認(rèn)知階層體系的建立[J].教育學(xué)論壇，2019（28）：55.

[3]? 向模軍，岐世峰.學(xué)習(xí)通輔助BOPPPS教學(xué)模型的有效課堂教學(xué)探析[J].工業(yè)和信息化教育，2021（4）：36. [4]? 中國科學(xué)院，中國工程院.百名院士談建設(shè)科 ? ? ? ? ? 技強(qiáng)國[M].北京：人民出版社，2019：458.

編輯∕李夢迪

收稿日期：2021-04-22? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 修回日期：2021-06-16

作者簡介：陳洪芳（1980—），女，黑龍江安達(dá)人，北京工業(yè)大學(xué)材料與制造學(xué)部教授，博士研究生導(dǎo)師，研究方向：激光精密測量技術(shù)。

基金項目：北京市社會科學(xué)基金項目“素質(zhì)教育視野下高校工程技術(shù)人才培養(yǎng)創(chuàng)新研究——基于工程教育認(rèn)證框架分析”（16JDJYC002）;北京工業(yè)大學(xué)思想政治理論課程專項建設(shè)經(jīng)費項目“思想政治理論課程專項建設(shè)”（048000513106）