孫苗，胡麗，傅強(qiáng)，王燕飛，趙曉虎，蔣杉,王宇

（合肥師范學(xué)院，安徽合肥 230601）

新工科的內(nèi)涵是以立德樹人為引領(lǐng)，以應(yīng)對(duì)變化、塑造未來為建設(shè)理念，以繼承與創(chuàng)新、交叉與融合、協(xié)調(diào)與共享為主要途徑，培養(yǎng)未來多元化、創(chuàng)新型卓越工程人才[1]。2021 年4 月，習(xí)近平總書記在清華大學(xué)考察時(shí)強(qiáng)調(diào)：“要用好學(xué)科交叉融合的‘催化劑’，加強(qiáng)基礎(chǔ)學(xué)科培養(yǎng)能力，打破學(xué)科專業(yè)壁壘，對(duì)現(xiàn)有學(xué)科專業(yè)體系進(jìn)行調(diào)整升級(jí)，瞄準(zhǔn)科技前沿和關(guān)鍵領(lǐng)域，推進(jìn)新工科、新醫(yī)科、新農(nóng)科、新文科建設(shè)，加快培養(yǎng)緊缺人才?！盵2]光電信息科學(xué)與工程專業(yè)是典型的新工科專業(yè)之一，是電子、光學(xué)、通信、計(jì)算機(jī)等多學(xué)科交叉融合的工科專業(yè)。應(yīng)用光學(xué)是光電信息科學(xué)與工程專業(yè)的必修課程，主要目標(biāo)是讓學(xué)生掌握光學(xué)的基本概念、原理及典型的光學(xué)系統(tǒng)，利用光學(xué)設(shè)計(jì)軟件進(jìn)行光學(xué)系統(tǒng)設(shè)計(jì)和像質(zhì)優(yōu)化，培養(yǎng)學(xué)生利用理論知識(shí)分析和解決工程技術(shù)上常見光學(xué)問題的能力，并為學(xué)習(xí)光電子技術(shù)、信息光學(xué)等后續(xù)應(yīng)用性強(qiáng)的課程打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)[3]。該課程理論知識(shí)點(diǎn)較多，學(xué)習(xí)難度相對(duì)較大，在一定程度上影響了學(xué)習(xí)效果。基于應(yīng)用光學(xué)課程工程性較強(qiáng)、重要程度高及學(xué)習(xí)難度大等特點(diǎn)，本文對(duì)應(yīng)用光學(xué)課程的教學(xué)現(xiàn)狀進(jìn)行分析，探索在新工科背景下對(duì)應(yīng)用光學(xué)課程教學(xué)進(jìn)行改革，以期適應(yīng)時(shí)代和行業(yè)發(fā)展的需要，為增強(qiáng)學(xué)生工程實(shí)踐能力和創(chuàng)新能力、提高光電信息科學(xué)與工程專業(yè)人才的培養(yǎng)質(zhì)量提供課程教學(xué)保障。

1 應(yīng)用光學(xué)課程教學(xué)存在的主要問題

1.1 教學(xué)目標(biāo)比較單一

傳統(tǒng)的應(yīng)用光學(xué)課程教學(xué)注重知識(shí)的傳授，忽視了對(duì)學(xué)生動(dòng)手操作能力的培養(yǎng)。應(yīng)用光學(xué)課程作為光電信息科學(xué)與工程專業(yè)的核心課程，通過對(duì)安徽省高校應(yīng)用光學(xué)課程教師的調(diào)查，發(fā)現(xiàn)90%的教師在教學(xué)過程中重點(diǎn)講授幾何光學(xué)的基礎(chǔ)知識(shí)、光學(xué)系統(tǒng)成像的基本理論以及典型光學(xué)系統(tǒng)的基本原理，對(duì)學(xué)生基本理論的分析運(yùn)用及解決實(shí)際問題能力的培養(yǎng)較少，且難以做到理論知識(shí)與實(shí)踐知識(shí)的有機(jī)融合，無法實(shí)現(xiàn)知識(shí)傳授、能力培養(yǎng)和價(jià)值塑造有機(jī)結(jié)合的課程目標(biāo)。此外，通過對(duì)應(yīng)用光學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)的研究，發(fā)現(xiàn)在教學(xué)目標(biāo)設(shè)定、理論知識(shí)傳授與學(xué)生能力培養(yǎng)之間缺乏平衡，重理論、輕應(yīng)用，教學(xué)目標(biāo)相對(duì)單一[4]。

1.2 教學(xué)內(nèi)容理論性強(qiáng)

通過研讀應(yīng)用光學(xué)的教學(xué)大綱，分析日常實(shí)際教學(xué)的內(nèi)容，發(fā)現(xiàn)應(yīng)用光學(xué)主要講授幾何光學(xué)的基本定律與成像概念、理想光學(xué)系統(tǒng)、平面與平面系統(tǒng)、光學(xué)系統(tǒng)中的光束限制、光線的光路計(jì)算及像差理論、典型光學(xué)系統(tǒng)、光學(xué)系統(tǒng)的像質(zhì)評(píng)價(jià)等，上述內(nèi)容基礎(chǔ)知識(shí)點(diǎn)理論性較強(qiáng)，且概念較抽象，缺乏可以參考的實(shí)物，學(xué)生掌握相關(guān)知識(shí)點(diǎn)的難度較大。應(yīng)用光學(xué)的教學(xué)內(nèi)容更新緩慢，目前采用的教材為2016 年8 月出版的《工程光學(xué)》第四版教材，教材相對(duì)較舊；此外，該課程的實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容多為基礎(chǔ)性實(shí)驗(yàn)，缺乏創(chuàng)新性、綜合性和設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)，對(duì)知識(shí)點(diǎn)的應(yīng)用性和工程性的關(guān)注度不高，不利于學(xué)生實(shí)踐能力、動(dòng)手操作能力及創(chuàng)新能力的培養(yǎng)。

1.3 教學(xué)方法單一

教學(xué)方法是影響學(xué)生學(xué)習(xí)興趣和決定教學(xué)質(zhì)量的關(guān)鍵因素。近幾年，雖然慕課、學(xué)習(xí)通、雨課堂等線上教學(xué)模式已經(jīng)廣泛運(yùn)用到大學(xué)課程教學(xué)過程中，但由于應(yīng)用光學(xué)課程理論知識(shí)多、公式推導(dǎo)多、系統(tǒng)光路圖多，因此，多數(shù)教師授課仍以“講授+多媒體演示”為主，教學(xué)方法相對(duì)單一，屬于典型的教師主導(dǎo)式教學(xué)，學(xué)生被動(dòng)接收理論知識(shí)[5]。另外，部分應(yīng)用光學(xué)課程教師采用學(xué)習(xí)通或騰訊會(huì)議等線上教學(xué)平臺(tái)進(jìn)行授課，但由于線上教學(xué)的課堂信息量大、教學(xué)節(jié)奏快等特點(diǎn)，壓縮了學(xué)生理解知識(shí)時(shí)間，這要求學(xué)生必須注意力高度集中，快速理解知識(shí)點(diǎn)并加以運(yùn)用，增加了學(xué)生的學(xué)習(xí)壓力，教學(xué)效果不理想[6]。

1.4 考核方式固化

考核方式是提高學(xué)生學(xué)習(xí)積極性、衡量學(xué)生學(xué)習(xí)效果以及為學(xué)校提供評(píng)估服務(wù)的重要手段。當(dāng)前，應(yīng)用光學(xué)課程考核多采用平時(shí)成績(jī)與期末成績(jī)相結(jié)合的方式，兩者權(quán)重比為4∶6。平時(shí)成績(jī)主要包括課堂出勤、課堂表現(xiàn)和課后作業(yè)，忽略了對(duì)課堂學(xué)習(xí)及課后復(fù)習(xí)質(zhì)量的考核評(píng)價(jià)，并且課堂表現(xiàn)打分教師的主觀性較強(qiáng)；此外，教師難以通過課后作業(yè)了解學(xué)生的真實(shí)學(xué)習(xí)情況[7]。期末成績(jī)主要以期末考試結(jié)果為主，注重應(yīng)試能力，考核目標(biāo)單一，考核偏重結(jié)果，重課本輕實(shí)踐，重知識(shí)輕能力，重結(jié)果輕過程，這樣既不利于學(xué)生自主學(xué)習(xí)習(xí)慣的養(yǎng)成和分析綜合能力的培養(yǎng)，又不利于學(xué)生創(chuàng)新能力及動(dòng)手能力的提高，最終影響新工科人才的培養(yǎng)質(zhì)量。

1.5 課程思政融入不足

大學(xué)作為人才培養(yǎng)的重要基地，要堅(jiān)持以德為先，課程是培養(yǎng)大學(xué)生品德的具體抓手，而思政教育則是品德培養(yǎng)的具體體現(xiàn)。當(dāng)前，應(yīng)用光學(xué)課程的思政教育存在以下問題：（1）教師課程思政教學(xué)能力不足。多數(shù)教師難以有效地將應(yīng)用光學(xué)課程與思政教育進(jìn)行緊密且生動(dòng)地融合，致使學(xué)生興趣不高。（2）思政教育方法缺乏創(chuàng)新性與互動(dòng)性。教師由于缺乏課程思政的教學(xué)能力，對(duì)課程思政所采取的教育方法仍是說教式的教育，缺乏創(chuàng)新性和互動(dòng)性[8-9]。

2 應(yīng)用光學(xué)課程教學(xué)改革的對(duì)策

2.1 完善頂層教學(xué)目標(biāo)設(shè)計(jì)，突出立德樹人目標(biāo)

光電信息科學(xué)與工程專業(yè)是國(guó)家首批新工科建設(shè)的專業(yè)之一，應(yīng)將科技素養(yǎng)有機(jī)融入應(yīng)用型人才培養(yǎng)目標(biāo)中。構(gòu)建應(yīng)用光學(xué)課程的教學(xué)目標(biāo)，要突出課程的應(yīng)用性，解決教學(xué)內(nèi)容與實(shí)際應(yīng)用融合欠佳、學(xué)生實(shí)踐能力匱乏、立德樹人培養(yǎng)目標(biāo)不明確等問題，改變當(dāng)前傳統(tǒng)課堂教學(xué)“重知識(shí)傳授、輕能力培養(yǎng)、弱課程思政”的現(xiàn)狀。基于上述思路，設(shè)計(jì)課程目標(biāo)為：（1）知識(shí)目標(biāo)：理解幾何光學(xué)的基本原理和定律、掌握光學(xué)系統(tǒng)成像的基本理論、典型光學(xué)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和原理，熟悉光學(xué)系統(tǒng)成像質(zhì)量評(píng)價(jià)方法。（2）能力目標(biāo)：具備理論知識(shí)指導(dǎo)實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的思維方式、動(dòng)手操作創(chuàng)新的能力，以及利用理論知識(shí)分析和解決工程技術(shù)上常見光學(xué)問題的能力。（3）素質(zhì)目標(biāo)：樹立社會(huì)主義核心價(jià)值觀，具備光電專業(yè)人才應(yīng)有的創(chuàng)新意識(shí)、獨(dú)立自主意識(shí)、社會(huì)責(zé)任感及使命感[10]。

2.2 優(yōu)化教學(xué)內(nèi)容，注重理論與實(shí)踐相結(jié)合

應(yīng)用光學(xué)課程的教學(xué)內(nèi)容主要為傳統(tǒng)的幾何光學(xué)，地方應(yīng)用型本科院校的光電信息科學(xué)與工程專業(yè)，在教學(xué)過程中應(yīng)突出應(yīng)用光學(xué)課程技術(shù)應(yīng)用性的特點(diǎn)，對(duì)教學(xué)內(nèi)容進(jìn)行優(yōu)化，既要注意傳授傳統(tǒng)的基礎(chǔ)知識(shí)，又要突出應(yīng)用光學(xué)課程的應(yīng)用性，將課程的理論部分與光電信息工程的科研成果、工程應(yīng)用緊密結(jié)合，以工程實(shí)際問題出發(fā)探討基本的光學(xué)原理，實(shí)現(xiàn)基礎(chǔ)理論知識(shí)與具體實(shí)踐應(yīng)用的有機(jī)結(jié)合，以契合應(yīng)用型人才培養(yǎng)的要求。實(shí)驗(yàn)教學(xué)方面，在教學(xué)過程中應(yīng)增加由物像放大率測(cè)目鏡焦距、測(cè)自組顯微鏡的放大率等實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容，以此來培養(yǎng)學(xué)生理論聯(lián)系實(shí)際及動(dòng)手操作的能力。在更新應(yīng)用光學(xué)新知識(shí)方面，應(yīng)通過引入最新的科研成果，向?qū)W生介紹國(guó)內(nèi)外的科技前沿，增加教學(xué)內(nèi)容的前沿性、先進(jìn)性和應(yīng)用性；通過介紹和分析工程案例，加深學(xué)生對(duì)所學(xué)理論知識(shí)的理解和掌握，培養(yǎng)解決實(shí)際工程問題的能力。

2.3 搭建線上線下相結(jié)合的教學(xué)模式

在教學(xué)過程中，應(yīng)該發(fā)揮教師的主導(dǎo)作用，逐漸形成以學(xué)生為中心，教師引導(dǎo)學(xué)生主動(dòng)學(xué)習(xí)的線上線下相結(jié)合的教學(xué)模式[11]。線上學(xué)習(xí)階段，將課程的重點(diǎn)和難點(diǎn)內(nèi)容錄制為短視頻，在學(xué)生學(xué)習(xí)該部分內(nèi)容時(shí)，督促學(xué)生觀看短視頻；線下傳授階段，教師采用講授、探究式、案例分析等教學(xué)方法結(jié)合的方式進(jìn)行教學(xué)；結(jié)合具體理論知識(shí)，從光電信息工程的最新動(dòng)態(tài)和工程應(yīng)用角度提出問題，引導(dǎo)和啟發(fā)學(xué)生，讓學(xué)生邊看、邊聽、邊思考、邊討論，并且增加小組討論、創(chuàng)新專題設(shè)計(jì)、翻轉(zhuǎn)課堂、課后專題答疑等教學(xué)形式；通過對(duì)學(xué)生分組、發(fā)布不同的課題內(nèi)容，各小組成員利用課堂時(shí)間和課下時(shí)間進(jìn)行材料收集、知識(shí)點(diǎn)整理、小組討論、總結(jié)并推選代表上臺(tái)講解及答疑；在整個(gè)過程中，教師僅在必要的時(shí)候?qū)W(xué)生進(jìn)行指導(dǎo)和引導(dǎo)，幫助學(xué)生理清思路，加深理解。線上提升階段，教師課后布置應(yīng)用性及拓展性作業(yè)，提升學(xué)生自主探究、合作學(xué)習(xí)的能力。該教學(xué)模式有助于教師從理論知識(shí)教學(xué)轉(zhuǎn)變?yōu)橐龑?dǎo)學(xué)生學(xué)習(xí)，激發(fā)了學(xué)生學(xué)習(xí)的主動(dòng)性，提高了學(xué)生發(fā)現(xiàn)問題、解決問題的能力。

2.4 健全考核評(píng)價(jià)方式，注重過程及實(shí)踐考核，降低期末考核比重

依據(jù)過程及實(shí)踐考核與結(jié)果考核同等重要的原則，結(jié)合學(xué)生線上線下學(xué)習(xí)情況，采用線上、線下混合的全過程考核方式，總成績(jī)由平時(shí)成績(jī)（占40%）、實(shí)驗(yàn)成績(jī)（占15%）和期末成績(jī)（占45%）三部分構(gòu)成。其中，平時(shí)成績(jī)由課堂出勤（占10%）、課后作業(yè)（占15%）、單元測(cè)試（占30%）、分組討論（占20%）和創(chuàng)新專題設(shè)計(jì)（占25%）五部分構(gòu)成，平時(shí)成績(jī)中增加了章節(jié)的單元測(cè)試，以及分組討論和創(chuàng)新專題設(shè)計(jì)，以此來提升學(xué)生自主探究及合作學(xué)習(xí)的能力。通過單元測(cè)試，可以幫助教師了解學(xué)生學(xué)習(xí)情況，也可以有效地促使學(xué)生注重平時(shí)的學(xué)習(xí)和積累，及時(shí)復(fù)習(xí)每章的知識(shí)點(diǎn)，發(fā)現(xiàn)自己學(xué)習(xí)的薄弱環(huán)節(jié)，查缺補(bǔ)漏，避免了期末考試突擊學(xué)習(xí)的現(xiàn)象。課程突出實(shí)踐考核的重要性（比重為15%），重點(diǎn)考核學(xué)生儀器操作的正確性、團(tuán)隊(duì)協(xié)作能力和數(shù)據(jù)處理的準(zhǔn)確性，培養(yǎng)學(xué)生動(dòng)手操作解決實(shí)際問題的能力。降低期末考核的比重是健全應(yīng)用光學(xué)考核評(píng)價(jià)方式的重要一環(huán)，期末考核主要以期末試卷考試的方式進(jìn)行，占比45%。多樣化的考核方評(píng)價(jià)式能在一定程度上調(diào)動(dòng)學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性以及激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)潛能，更有利于課程教學(xué)質(zhì)量的提高。

2.5 推動(dòng)課程與思政教育深度融合

2020 年5 月，教育部印發(fā)《高等學(xué)校課程思政建設(shè)指導(dǎo)綱要》，提出：“全面推進(jìn)課程思政建設(shè)是落實(shí)立德樹人根本任務(wù)的戰(zhàn)略舉措?！盵12]因此，推動(dòng)專業(yè)課程與思政教育深度融合已迫在眉睫。一方面，在應(yīng)用光學(xué)課程的教學(xué)過程中，教師結(jié)合課程特點(diǎn)和教學(xué)目標(biāo)，挖掘思政元素，傳授專業(yè)知識(shí)的同時(shí)融入思政內(nèi)容，實(shí)現(xiàn)知識(shí)傳授、能力培養(yǎng)和價(jià)值塑造的有機(jī)結(jié)合，達(dá)到立德樹人的目標(biāo)。另一方面，應(yīng)用光學(xué)課程可以從家國(guó)情懷、協(xié)同合作等方面出發(fā)將課程思政融入專業(yè)知識(shí)點(diǎn)的教學(xué)中[13-14]，提升學(xué)生發(fā)現(xiàn)問題、解決問題的能力，幫助學(xué)生樹立正確的人生觀、世界觀和價(jià)值觀。例如，講授望遠(yuǎn)鏡系統(tǒng)時(shí)介紹我國(guó)近年來在太空觀測(cè)領(lǐng)域取得的成就，分享中國(guó)工程院院士潘君驊的科研歷程，講述中國(guó)天眼的觀測(cè)成就。

3 結(jié)語

光電信息科學(xué)與工程專業(yè)是新工科建設(shè)的專業(yè)之一，培養(yǎng)與社會(huì)、企業(yè)需求接軌的應(yīng)用型人才，應(yīng)用光學(xué)作為光電信息科學(xué)與工程專業(yè)的學(xué)生接觸的第一門專業(yè)課，具有非常重要的作用。本文針對(duì)應(yīng)用光學(xué)課程的教學(xué)現(xiàn)狀及應(yīng)用型人才培養(yǎng)的目標(biāo)導(dǎo)向，對(duì)課程從教學(xué)目標(biāo)、教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方法、考核模式、課程思政融合等方面進(jìn)行了改革探索和研究。完善頂層教學(xué)目標(biāo)設(shè)計(jì)，突出人才培養(yǎng)立德樹人的目標(biāo)；通過優(yōu)化教學(xué)內(nèi)容，提高實(shí)踐教學(xué)的比重，實(shí)現(xiàn)理論知識(shí)與實(shí)踐能力的有機(jī)結(jié)合；搭建線上線下相結(jié)合的教學(xué)模式來激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)的主觀能動(dòng)性；健全考核評(píng)價(jià)方式，注重過程及實(shí)踐考核，降低期末考核比重，減輕考試壓力；將課程思政融入專業(yè)知識(shí)點(diǎn)講解中，實(shí)現(xiàn)知識(shí)傳授、能力培養(yǎng)和價(jià)值塑造的有機(jī)結(jié)合，實(shí)現(xiàn)應(yīng)用型人才培養(yǎng)和立德樹人的目標(biāo)。