基于師范專業認證的“光學”課程改革

孫文軍，劉曉杰，牛 麗，姚秀偉

（哈爾濱師范大學 物理與電子工程學院，黑龍江 哈爾濱 150025）

引言

“光學”課程是物理學專業必修課中的核心課程。課程主要學習光的傳播與成像、光學儀器、干涉、衍射、偏振及光電子學基礎等內容，使學生系統掌握光的基本概念、原理、性質、規律及典型光學問題的分析與求解方法，從而認識光的波粒二象性，激發學生學習物理的興趣，提高應用物理知識分析解決問題的能力。課程以實驗為線索，應用各種理論對實驗結果進行解釋，強調理論和實驗的相互統一，特別注重光的干涉、衍射等理論與實驗結果在生產、生活和科技中的應用。

傳統的“光學”課程教學過于注重知識傳授，評價方式過于依賴期末考試，不利于能力與素質的綜合培養，更不符合高等教育教學改革的相關要求。為了實現知識傳授、能力培養與價值塑造的同頻共振，“光學”課程依據OBE理念及師范專業認證相關要求，從以下五個方面進行了整體改革。

一、教學理念

教學理念決定教育教學改革方向，決定教學活動、考核評價方式的選擇與實施［1］。師范專業認證的核心理念是學生中心、產出導向、持續改進，要求課程教學團隊依據課程所支撐的畢業要求指標點及支撐權重合理制定課程目標，以課程目標的達成為導向合理安排教學內容與活動、教學方式與方法及相應的考核評價方式，撰寫達成評價報告，分析課程目標的制定、教學實施與考核評價是否合理，提出整改措施并做到持續改進。同時，要求課程教學團隊依據學生的學習成果產出，不斷優化教學內容與活動、教學方式與方法，強化實踐，不斷激發學生的學習興趣與學習潛能，逐步實現以“教”為中心向以“學”為中心的轉變，促使學生知識、能力與素養的全面提高。

二、課程目標

根據物理學專業給出的“光學”課程對畢業要求指標點的支撐關系（見表1），同時考慮知識、能力、素養的綜合培養，經課程教學團隊多方調研與研討、多次修訂與改進，最終確定可教、可學、可評價、可達成的“光學”課程目標如下。

表1 課程目標與畢業要求指標點的支撐關系（部分）

課程目標1：能夠理解并掌握幾何光學與物理光學的基本概念、原理、規律、邏輯分析方法，能解釋生產生活中遇到的光學現象，辯證地認識光的本質，加深對理論與實踐辯證統一的認識。

課程目標2：能夠構建光學知識體系，列舉課程中物理模型、科學思維方法及有利于形成正確“三觀”的實例，并以小組合作形式進行匯報，培養團隊協作意識和自主學習能力。

課程目標3：能夠分析、求解各類典型光學問題，解答基礎物理中光學的相關問題，不斷反思訓練，提高分析解決物理問題的能力，樹立終身學習理念。

三、育人方式

根據物理學專業制定的課程思政教育大綱（見圖1），深挖“光學”課程中的思政元素，建立“光學”課程思政教育資源大綱，構建“光學”課程的思政教育資源庫，設計“光學”課程思政教學案例，優化課程教學方式，夯實課程育人功能［2-7］。從以下7個方面設計與實施“光學”課程思政教育（見圖2）：（1）光學發展史，激發學生學習興趣，培養時代使命感和民族自信心等；（2）光學相關傳統文化，增強學生文化自信和民族自豪感等；（3）光學新進科學技術，增強學生民族自信心和對社會主義制度優越性的認同等；（4）光學中蘊含的馬克思主義基本觀點，如普遍聯系、對立統一、質量互變、現象與本質等；（5）相關科學家故事及其感人事跡，培養學生科學精神及愛國主義精神等；（6）光學小組實驗，培養學生團隊協作意識、反思訓練意識和語言表達能力等；（7）學科專業競賽，培養學生科學思維方法、創新意識等。

圖1 物理學專業課程思政教育大綱

圖2 “光學”課程思政總體設計

四、教學方式

為保障課程目標的有效達成，課程開課初首先進行學情調研與分析，主要了解學生在中學階段對光、光學的認知情況。經學情統計分析了解到學生已掌握高等數學基礎及電磁學的基本理論，但對光的理解與認識參差不齊，個別學生對光的認識一無所知。

根據“光學”課程的特點及基本學情，以學生為中心，以問題為導向，采用“線上線下+課內課外”混合教學模式。其中，線下教學多采用案例式、探究式教學，如望遠鏡能否看到無窮遠的物體；玻璃作為透明介質膜能否看到干涉條紋等。適當運用信息技術模擬物理現象，如劈形膜、牛頓環等干涉原理與干涉現象等。適當采用演示設備演示物理現象，如課上演示光柵衍射、偏振光的轉化、檢驗與干涉現象等。適當采用雨課堂進行測試，實時掌握學生的學習效果及相關能力的達成情況。

線上教學分為課前與課后兩個環節。學生課前主要通過國家級光學精品資源共享課在線學習，并完成教師布置的學習任務與文獻查閱任務。課后主要通過小組討論、合作完成教師布置的課外小組實驗、作業、課程設計等。定期安排翻轉課堂即小組匯報討論課，主要包括小組合作實驗、小組調查報告、小組課程設計、小組知識體系構建等，采取課上匯報、學生互評、教師點評等形式進行，并提交小組作業。

五、考核評價方式

以“產出導向”為引導，考核評價學生的學習成果是否達成［8］。課程教學團隊根據課程目標、教學內容及教學方式，對考核評價方式做了重要調整（見圖3）。調整后考核評價方式主要包括結果性評價（占總成績的50%）、過程性評價（占總成績的30%）及表現性評價（占總成績的20%）。其中，結果性評價主要包括期末考試；過程性評價主要包括課堂討論與表現（占總成績的5%）、作業（占總成績的5%）、測試（占總成績的10%）、期中考試（占總成績的10%）等；表現性評價主要包括課程設計（占總成績的5%）、知識體系構建（占總成績的5%）、小組實驗（占總成績的10%）。

圖3 課程考核評價方式

結語

根據師范專業認證的理念、標準及要求，針對傳統的教學方式、考核評價方式、育人方式等存在的不足，實施了包括教學理念、課程目標、教學方式、考核評價方式、育人方式等“五位一體”的整體改革，并做到不斷優化、持續改進。實踐證明，“光學”課程的“五位一體”改革可以不斷激發學生的求知欲、探索欲，提高學生課堂討論參與度，活躍課堂氣氛，大幅度提高教學水平和學習效果，能夠實現知識傳授、能力培養及價值塑造的高度融合。“光學”課程改革不僅提高了教育教學質量，而且相關改革方法與經驗可為其他師范院校的課程教學改革提供有價值的參考與借鑒。