应用型人才培养模式下的《光学》课程改革研究与实践

李晓伟，初玉玲，梁宇宏，王斐儒，杨 忠，周淑娴

（赤峰学院 物理与电子信息工程学院，内蒙古 赤峰 024000）

光学是高等院校物理专业中的一门重要的专业基础课，是物理中最古老的一门学科之一，同时，随着激光的问世，也使光学发展成为一门年轻的学科——现代光学，如非线性光学、信息光学、光纤光学、量子光学等，光学具有了强大的生命力和不可估量的发展前途.

随着学校学分制改革和应用型人才培养模式改革工作的开展，对教学工作特别是专业教学工作，提出了更高的要求和严峻的挑战，如何把传统的偏重于理论的教学模式转变成以培养能适应社会需求的应用型人才为目标的创新性教学模式，是每一位专业课教师所面临的巨大的挑战.在物理专业中，与其它专业课程相比较，光学在现代的科学与技术发展中，具有更强的应用性，与人们的生活密切相关，因此，在光学课程的教学中，也就面临着更大的挑战.如何对现有的光学课程教学内容体系、教学模式和学习质量评价体系进行更注重应用性的改革，是一个值得深入探讨的课题.

对光学课程应用性改革的可行性、改革过程中的具体问题以及改革后的教学效果，只有在实践中才能发现和得到证明，因此，在本教改项目的研究中，部分改革被应用于2014至2015学年度第一学期，2013级物理学班的光学教学中.有关教学反馈的数据[1]将在文中被列出.

1 光学课程教学内容体系的重新构建

当今的光学课程教材，在内容上以光学的基本概念、规律和基本的计算方法为主要结构.主要内容是几何光学、关于干涉和衍射的波动光学和光的偏振，而现代光学的基本原理以及现代光学的发展及应用的内容相对较少，并且由于课时数的限制，只能少学时的泛泛而过.缺少与实际相关的应用性光学知识的课程内容，不符合应用型人才培养的要求.

光学与其它物理学科一样是一门以实验为基础发展起来的学科.实验教学对光学来说更重要，光本身就是一个特别抽象的物体，光的波粒二相性又给它披上了更神秘的面纱，只有通过光学实验才能让我们实实在在地感受到光所表现出来的奇妙现象，从而更好地激发学生的学习兴趣.另外，通过实验教学不仅是学生动手学习的过程，也是动脑思考的过程，培养了学生认真、严谨的实验态度，获得更多的感性认识.光学实验课程在光学课程中所占比例的增加，有利于应用型人才的培养.

（1）课程内容不唯一教材.采取以一本教材为主，多本教参为辅的方式选取课程内容.不同版本、不同作者的光学教程，在知识点上都会面面俱到，但是由于作者本人的专业和喜好、面对的学生对象、所在院校等因素，侧重点会有所不同.我们要灵活选取，优势互补.我校学生教材为华东师范大学姚启钧编著的《光学教程》.这本教材中关于光学的基本知识、概念和原理等叙述的比较全面，例题和习题也都是传统光学中的经典，通过字体大小的不同区分不同专业方向学生的普适性需求和特殊专业需求，比较适合我校物理专业学生的教学要求.然而，相对于需要满足应用型人才培养的要求下，首先需要在原有教学大纲的基础上进行一定的修改：第一，适当减小干涉和衍射所占总课时的比例；第二，增加几何光学中与实际应用更密切的内容；第三，光的量子性部分删除；第四，增大现代光学所占比例.其次，精选几本典型的光学参考教材作为部分知识的补充和更深入的讲解，并且也要求学生利用图书馆的资源，自主挑选参考教材学习，扩大知识范围.

（2）在讲述光学基本原理部分时，适当融入其在前沿科技领域中的应用，找准基础理论与前沿应用的结合点，这样避免了纯的概念和公式的枯燥性，开阔了学生的视野，激发了学生的兴趣，调动了学生的积极性.比如，讲干涉内容时，介绍相关的纳米技术的应用，讲双折射晶体原理时，向同学介绍晶体材料的最新进展和应用前景，讲光的偏振时，引入立体电影的原理，讲光的全反射原理时，介绍光纤的原理和应用，有“光纤之父”的香港物理学家高锟获得了2009年诺贝尔物理学奖.

（3）光学实验内容根据现有实验室条件进行增加，并根据具体实验特点对实验开设时间和顺序进行调整.原有光学实验大纲只有18学时6个实验，现在增加到36学时共12个实验，并根据现有实验室条件尽量增加设计性实验，并希望在以后的实验室建设中，提高实验的硬件条件，为更多的设计性实验创造必要的基础，以便更有利于激发和培养学生的创新能力.在下一学期，还将要开设更能体现学生创新能力的光学拓展实验课.对光学实验开设的时间做出调整，不再是所有理论知识讲授完后统一进行实验，这样的弊端是使理论和实验完全地脱节，起不到相互促进理解的作用，调整后是在相关理论讲授完后，马上做相关的实验.而且，根据实验特点，对有的知识点可以尝试先做实验后讲理论，让学生带着对实验现象的疑惑去学习相关理论知识可能教学效果会更好.每一章的内容完毕后，都会增加演示实验，由实验老师为学生演示相关内容的演示实验，学生只是观察，不参与实验的操作，是让学生对所学理论知识和相关实验有一个融会贯通的过程，加深和巩固对知识的理解.

2 丰富教学模式，尝试多元教学方法

以培养应用型人才为目标的专业教育，不是让学生能熟背几个公式、几条定律，而是让他们在相关专业问题甚至是在任何问题面前，能形成一个解决问题的思维和方法，使学生对所学知识有一个立体化的理解，这也需要教学的立体化.

（1）对每个知识点，从一个实际问题出发，带着问题去学习相关理论，使学生学习的目标更强.在有的知识点可以提出一些小的研究课题，让学生组成研究小组去共同研究探讨，把被动接受变成主动理解.

（2）现代化教学手段的应用.现代教学手段的多媒体技术，主要是把公式推导过程、声音和动画演示等教学内容，通过PPT把教学内容清晰、完整、形象生动地展现出来，能给学生更深刻的印象，达到良好的教学效果.由于光学课程光路图较多，光学现象多样，光学仪器众多等特点，利用PPT教学是非常地适合，能清晰、直观地把光学过程呈现出来，而且节省课堂时间，增加内容信息量.然而，对于多媒体课件不可避免的局限性就是容易过快，像放电影一样，学生思考的时间太短，特别是那些不能跟上老师讲课思路的人，教学效果不好.这就要求在制作PPT课件时，更加细化每一个步骤，尽量做到每一页幻灯片中的每一个关键词语，每一个需要推导的公式，甚至光路图中的每一条光线都要逐一出现，这样才能让学生们有传统板书教学中的那种感觉，才能有更深刻的理解.

（3）在对课本的常规内容教授过程中，穿插有关专业和前沿问题的专题讲座.我们课题组中有两位年轻的光学方向毕业的研究生教师，他们把自己方向相关的更深入的问题和与现代生活相关的最前沿的光学进展以专题讲座的方式讲述给学生，开拓学生的视野，丰富教学内容.

（4）对课程中的部分可以深挖掘的知识点或难点，可以让学生以小论文的形式学习，自己查阅资料去完成，培养学生能利用图书馆或网络资源来获取新知识和解决新问题的能力.

（5）加强交流.让教师走出去，开阔眼界，增加知识；把相关教学经验丰富的人请进来，借鉴和学习兄弟院校光学教改的成功经验.有利于加快教改的完成，提高教改的质量.

3 建立和完善多元化与过程化考核评价体系

没有哪一种单一考核方式能全面综合地体现出学生对一门课程的学习理解情况，特别是对于像光学这样一门既有多部分理论知识，又有大量的实验内容的课程.为了能全面地反映学生对该课程掌握的情况，更好地体现应用性人才培养的要求，采取对该课程的整个教学阶段内的多元化、过程化考核评价体系.学生的成绩不再是仅仅由一两次的考试成绩决定，而是把常规考核与过程考核相结合.把对学生的考核分布到每节课，每一次课堂上的师生互动中，每一个实验操作中，每一次作业中，甚至到了每次课的出勤、迟到、早退中.在本课程的改革中，我们尝试把考核体系由多部分按照一定比例组成：出勤占5%，平时作业占5%，教学过程中平时综合表现占10%，光学实验不再作为独立的一门课程，而是作为光学课程的一部分，占30%，期中测试成绩占10%，期末成绩占40%，此外，还有10%的额外奖励分数，鼓励学生们在这门课程的学习过程中的创新性学习行为.

4 课程资源建设

丰富的课程资源是一个完整课程不可或缺的重要部分，是课程的基础，为学生更好地学习本课程提供必要的条件.本课程资源将会通过各种方式完全向学生和老师们公开的，既方便了学生对本课程的整体了解和学习参考，也为我们课题组提供一个公开地自我检查评价的平台，能更好地建立和完善课程的改革.

（1）根据教学内容、参考书目以及学生的具体情况，课题组成员独立地进行多媒体课件的开发与建设.以更接近于传统板书授课的方式制作课件，同时也体现出多媒体课件的优点，力求使现代化教学与传统教学更完美地结合在一起，达到更好的教学效果.

（2）根据现有条件，随堂进行所有教学视频的录制，既为学生的再学习提供资源，也为授课教师的自我评价和提高提供参考.

（3）光学题库建设及基于题库的自动出题系统的开发.所建光学题库由填空、选择、作图和计算等题型组成，并按照章节、分值和易、中和难三个难度等级进行分类.自动出题系统将会根据提前设置好的参数从题库中随机选题，并自动生成标准试卷.这种考核方式，具有更好的普遍性，合理性，减少主观性，在一定程度上实现教考分离.

（4）网络课程资源建设.以上课程资源都将上传到光学课程的网站上，网站模块会不断地完善，内容也将会随着课程内容的更新而更新，最大程度上方便学生的学习，为课程提供坚实的网络支持.

5 教学效果评价

教学效果是衡量一个教学改革是否成功的最关键因素，因此对对教学效果进行全面科学地评价是非常重要的.光学课程的应用性教学改革的目标，不但要让学生掌握更多的光学专业知识，更重要的是掌握解决相关问题的方法，培养分析问题和解决问题的能力.因此，对教学效果的评价将基于考核评价体系中考核内容进行综合评价.2013级物理学班的光学课程是在2012年制定的教学大纲下进行教学，在本学期的教学过程中，课题组在不影响原教学要求下，在适当的地方引入本项目的一些教改方案，通过实践来检验教改方案的可行性.教改方案的全面实施将会在充分论证后进行.

6 总结

在学分制改革和应用型人才培养模式改革工作的指导下，以培养具有较强分析和解决专业问题能力的应用型人才为目标，对光学课程在教学内容体系、教学方法、学习质量评价体系和教学资源建设等方面进行了全面系统地改革，并将部分改革成果应用于实际教学中，通过教学效果的比较检验教改的可行性与合理性.

〔1〕张研研.光学课程教学改革的思路与实践[J].渤海大学学报（自然科学版）,2009.

〔2〕赵秀琴.关于《光学》课程的教学改革[J].太原师范学院学报(社会科学版),2007.

〔3〕钟金钢.关于21 世纪普通物理光学教学内容及课程体系改革研究.2002.

〔4〕姚启钧.光学教程[M].北京:高等教育出版社,2002.

〔5〕杨述武.普通物理实验(三、光学部分)[M].北京:高等教育出社,2000.