深化“工程光學(xué)”課程改革 打造一流本科“金課”

蔡懷宇 汪毅 江俊峰 陳曉冬

[摘 要] 振興本科教育已成為新時(shí)代高等教育改革發(fā)展的核心任務(wù)。作為人才培養(yǎng)的核心要素，打造高水平課程，即“金課”建設(shè)尤為重要。“工程光學(xué)”課程組在前期教改工作基礎(chǔ)上，以專業(yè)認(rèn)證需求為導(dǎo)向，以學(xué)生發(fā)展為中心，開展了致力于打造具有一定挑戰(zhàn)度的線上線下混合式“金課”的教改實(shí)踐探索。充分利用先進(jìn)的多媒體技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)構(gòu)建課程教學(xué)內(nèi)容，采用線上、線下相結(jié)合的方式，有效組織課程教學(xué)，同時(shí)設(shè)置綜合練習(xí)環(huán)節(jié)，著力提升課程難度和學(xué)業(yè)挑戰(zhàn)度。

[關(guān)鍵詞] 本科教育;課程改革;金課

[基金項(xiàng)目] 教育部光電信息科學(xué)與工程教指分委2019年教育教學(xué)研究項(xiàng)目“《工程光學(xué)》線上、線下相結(jié)合的一流課程建設(shè)實(shí)踐與探索”（gdyljs01）

[作者簡(jiǎn)介] 蔡懷宇（1965—），女，博士，天津大學(xué)精密儀器與光電子工程學(xué)院光學(xué)工程專業(yè)教授，天津市教學(xué)名師，“工程光學(xué)”國(guó)家級(jí)精品共享課程負(fù)責(zé)人、天津市優(yōu)秀教學(xué)團(tuán)隊(duì)負(fù)責(zé)人，主要從事光電成像技術(shù)、信息光學(xué)和圖像處理方面的理論與教學(xué)研究。

[中圖分類號(hào)] G642.0? ? [文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼] A? ? [文章編號(hào)] 1674-9324（2020）40-0129-03? ? [收稿日期]? 2020-03-26

一、引言

當(dāng)下振興本科教育已成為新時(shí)代高等教育改革發(fā)展的核心任務(wù)。2018年8月，教育部印發(fā)《關(guān)于狠抓新時(shí)代全國(guó)高等學(xué)校本科教育工作會(huì)議精神落實(shí)的通知》（教高函〔2018〕8號(hào)）要求：“各高校要全面梳理各門課程的教學(xué)內(nèi)容，淘汰‘水課、打造‘金課，合理提升學(xué)業(yè)挑戰(zhàn)度、增加課程難度、拓展課程深度，切實(shí)提高課程教學(xué)質(zhì)量”。緊接著，2019年4月《教育部高等教育司2019年工作要點(diǎn)》發(fā)布，明確提出“實(shí)施一流課程（金課）雙萬計(jì)劃”，即要建設(shè)1萬門國(guó)家級(jí)一流線上、線下及線上線下相結(jié)合的混合式精品課程，也就是國(guó)家“金課”;同時(shí)打造1萬門省部級(jí)一流課程，也叫地方高校的“金課”。

相對(duì)于“水課”的低水平、低質(zhì)量和容易“混”，“金課”具有“兩性一度”的顯著特征[1]。“兩性一度”即為高階性、創(chuàng)新性和挑戰(zhàn)度。高階性體現(xiàn)在課程不僅僅要傳授知識(shí)，而且要將知識(shí)、能力、素質(zhì)有機(jī)融合，培養(yǎng)學(xué)生解決復(fù)雜問題的綜合能力和高級(jí)思維;創(chuàng)新性可分別體現(xiàn)在課程內(nèi)容有前沿性和時(shí)代性，教學(xué)形式具有先進(jìn)性和互動(dòng)性，以及學(xué)習(xí)結(jié)果具有探究性和個(gè)性化3個(gè)方面;挑戰(zhàn)度意味著課程要有一定難度，需要學(xué)生和老師一起努力才能達(dá)成。顯然，“金課”肯定應(yīng)該是一門教師走心設(shè)計(jì)、全情投入，學(xué)生用功對(duì)待、收獲成長(zhǎng)的課程。

“工程光學(xué)”課程組承擔(dān)著精儀學(xué)院光電信息科學(xué)與工程、電子科學(xué)與技術(shù)等5個(gè)專業(yè)每學(xué)年400余學(xué)生的專業(yè)基礎(chǔ)核心課程的教學(xué)任務(wù)，開設(shè)了3個(gè)不同的授課清單（48學(xué)時(shí)、80學(xué)時(shí)和104學(xué)時(shí)）以滿足不同專業(yè)的教學(xué)需求。課程組教師在認(rèn)真完成教學(xué)任務(wù)的同時(shí)，長(zhǎng)期堅(jiān)持開展教學(xué)研究和教學(xué)改革的實(shí)踐探索，已取得較為豐碩的階段性成果，如：分別于2004年和2012年建成“國(guó)家精品課程”和“國(guó)家精品共享課程”，2014年系列教材獲批“十二五”規(guī)劃教材，2014年課程團(tuán)隊(duì)獲批天津市優(yōu)秀教學(xué)團(tuán)隊(duì)稱號(hào)，在最近3屆教學(xué)獎(jiǎng)評(píng)選中共獲國(guó)家教學(xué)成果二等獎(jiǎng)1次（2009年）、天津市教學(xué)成果一等獎(jiǎng)2次（2009年/2013年）、二等獎(jiǎng)1次（2004年）等。

在前期課程建設(shè)成果基礎(chǔ)上，2013年《工程光學(xué)》課程組首批加入學(xué)院推出的“課程質(zhì)量提升計(jì)劃”，2014年獲天津市MOOC課程建設(shè)立項(xiàng)支持，由此開啟了新一輪的課程建設(shè)任務(wù)，即以學(xué)生發(fā)展為中心，以專業(yè)認(rèn)證中“培養(yǎng)學(xué)生解決復(fù)雜工程問題的能力”這一需求為導(dǎo)向，努力打造具有一定挑戰(zhàn)度的線上線下混合式高質(zhì)量課程——“金課”。

二、“金課”建設(shè)方案及組織實(shí)施

經(jīng)過課程組教師的反復(fù)研究與探討，確立了“金課”建設(shè)中“一個(gè)中心、三個(gè)結(jié)合”的指導(dǎo)思想。一個(gè)中心即強(qiáng)調(diào)以“學(xué)生”為中心（student-centered），著力突出教育過程為學(xué)生的成長(zhǎng)與發(fā)展帶來的成果及變化。授課過程中不僅關(guān)注知識(shí)本身，還要注意培養(yǎng)學(xué)生良好的學(xué)習(xí)習(xí)慣，將知識(shí)、能力和素質(zhì)的綜合培養(yǎng)聯(lián)系在一起。在為學(xué)生提供更豐富的教學(xué)資源的同時(shí)，以各種方式加強(qiáng)引導(dǎo)，以激發(fā)學(xué)生內(nèi)在的“向?qū)W”動(dòng)力。“三個(gè)結(jié)合”就是要堅(jiān)持課內(nèi)學(xué)習(xí)（線下）與課外學(xué)習(xí)（線上）相結(jié)合，充分發(fā)揮網(wǎng)絡(luò)教育靈活便捷、不受時(shí)空限制的優(yōu)點(diǎn)，讓學(xué)生除參與課堂學(xué)習(xí)外，能夠個(gè)性化自主地選學(xué)更多的知識(shí);堅(jiān)持“慕課”和“翻轉(zhuǎn)課堂”相結(jié)合，實(shí)現(xiàn)這兩種教學(xué)模式的優(yōu)勢(shì)互補(bǔ)，將以往課程中簡(jiǎn)單的知識(shí)傳授變?yōu)橛行囵B(yǎng)學(xué)生綜合素質(zhì)的過程;堅(jiān)持過程性評(píng)價(jià)與結(jié)果性評(píng)價(jià)相結(jié)合，將考察環(huán)節(jié)貫徹課程教學(xué)的全過程，全面督導(dǎo)學(xué)生的學(xué)習(xí)投入和效果，避免之前長(zhǎng)期存在的平時(shí)學(xué)習(xí)狀態(tài)稀松、只靠考前突擊的現(xiàn)象。

圍繞上述指導(dǎo)思想，我們明確了“金課”建設(shè)的主要內(nèi)容，包括以下四個(gè)方面。

1.慕課網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)和課程資源建設(shè)。在學(xué)校相關(guān)部門的支持下，課程組在“北洋學(xué)堂”網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺(tái)上同步開始網(wǎng)絡(luò)課程。資源建設(shè)方面兼顧知識(shí)的系統(tǒng)性和碎片化，在原有國(guó)家精品共享課資源基礎(chǔ)上，重新梳理素材，不斷探索學(xué)生喜聞樂見的知識(shí)點(diǎn)展示方式。網(wǎng)站重視學(xué)生參與環(huán)節(jié)，相應(yīng)設(shè)置了在線知識(shí)單元測(cè)試和討論區(qū)等，為探索互聯(lián)網(wǎng)環(huán)境下有效的監(jiān)督方式，網(wǎng)站還提供了統(tǒng)計(jì)和自動(dòng)計(jì)分環(huán)節(jié)等。在網(wǎng)絡(luò)課程平臺(tái)建設(shè)的同時(shí)，課程組還長(zhǎng)期堅(jiān)持系列教材建設(shè)，近年來除連續(xù)出版了課程的主教材外，還組織出版了課程實(shí)驗(yàn)和習(xí)題解答等，系列教材編寫中特別注意突出前沿性、綜合性和引導(dǎo)性，將教學(xué)科研成果不斷融入再版教材，為學(xué)生提供更為豐富的學(xué)習(xí)資源。

2015年初“工程光學(xué)”課程在“北洋學(xué)堂”網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)正式上線，運(yùn)行前3年蟬聯(lián)“熱門課程排行榜”首位。作為線上/線下混合式教學(xué)的SPOC課程，2018年、2019年春課程訪問數(shù)分別達(dá)到18.78萬和22.81萬人次。

目前，課程內(nèi)容按章節(jié)規(guī)劃，包括教學(xué)視頻、實(shí)驗(yàn)視頻和章節(jié)測(cè)試等。每學(xué)期課程開始前，會(huì)發(fā)布課程學(xué)習(xí)說明及課程學(xué)習(xí)路線圖等，配合線下教學(xué)，明確學(xué)習(xí)任務(wù)和時(shí)間安排。教學(xué)期間通過后臺(tái)統(tǒng)計(jì)功能，隨時(shí)掌握學(xué)生線上學(xué)習(xí)情況，根據(jù)需要，個(gè)別督學(xué)。

2.開展有效的翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)實(shí)踐，打破傳統(tǒng)課堂的“安靜”。比較中美的大學(xué)課堂[2]，最顯著的不同在于學(xué)生的教學(xué)參與度！相比之下，中國(guó)的大學(xué)課堂過于“安靜”，這也是束縛學(xué)生思想，成為限制學(xué)生創(chuàng)新意識(shí)和綜合能力提高的最大障礙。

中國(guó)大學(xué)中教師“一言堂”的現(xiàn)象比較嚴(yán)重，要打破傳統(tǒng)課堂中的“安靜”并不容易，主要原因在于：（1）長(zhǎng)期以來學(xué)生已養(yǎng)成上課只是來“聽講”的習(xí)慣，不“習(xí)慣”、也不“愿意”參與討論;（2）學(xué)生普遍沒有預(yù)習(xí)習(xí)慣，對(duì)討論的內(nèi)容缺乏必要的共識(shí)，感覺無話可說;（3）課堂學(xué)時(shí)較少，不允許長(zhǎng)時(shí)間深入討論，而且教師從主觀認(rèn)識(shí)上尚未完全認(rèn)同并接受這種教學(xué)方法的改變。

針對(duì)上述問題，課程組經(jīng)過研討，在提高教師自身認(rèn)識(shí)的同時(shí)，決定選擇課程中的重點(diǎn)、難點(diǎn)問題先行嘗試，最終選定第4章“光學(xué)系統(tǒng)中的光束限制”的內(nèi)容實(shí)施。該章內(nèi)容中許多概念相近、容易混淆，且應(yīng)用靈活，具有一定難度，是歷屆學(xué)生反饋的學(xué)習(xí)難點(diǎn)。另外現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)資源中充斥著很多表達(dá)不明確、似是而非、甚至是錯(cuò)誤的概念、原理或技術(shù)，亦造成學(xué)生的困惑。為了讓學(xué)生建立起共識(shí)平臺(tái)，有利于討論的深入，要求學(xué)生提前以小組方式學(xué)習(xí)討論，按提綱要求準(zhǔn)備PPT材料，并上傳到課程網(wǎng)站，開展小組間的學(xué)習(xí)和互評(píng);課堂上以抽簽的方式，選出學(xué)生講解、同組同學(xué)回答師生提出的問題;課后還要求學(xué)生根據(jù)課堂討論結(jié)果，修改完善之前上傳到網(wǎng)站上的準(zhǔn)備材料，以達(dá)到提高認(rèn)識(shí)、深入理解的目的。

為杜絕小組中某些成員“不參與，蹭分?jǐn)?shù)”的問題，在教學(xué)評(píng)價(jià)環(huán)節(jié)中采取激勵(lì)措施。將成績(jī)劃分為小組和個(gè)人兩部分。小組成績(jī)由PPT內(nèi)容、制作及講解決定，是小組通力合作的體現(xiàn)，反映學(xué)生的協(xié)作能力。個(gè)人成績(jī)包含回答問題及提出問題兩部分，反映個(gè)人的思考深度和表達(dá)能力。最終將小組成績(jī)和個(gè)人成績(jī)相加，得到每個(gè)成員的最終成績(jī)。通過翻轉(zhuǎn)課堂討論，同時(shí)可以鍛煉學(xué)生自學(xué)能力、小組合作能力、批判思維意識(shí)和綜合表達(dá)能力。

3.設(shè)置課程綜合訓(xùn)練環(huán)節(jié)，提高課程難度和挑戰(zhàn)度。課程組根據(jù)整體教學(xué)安排，每學(xué)期至少設(shè)置2個(gè)綜合訓(xùn)練環(huán)節(jié)，采用靈活的組織方式，鍛煉學(xué)生解決復(fù)雜工程問題的能力。比如：在學(xué)習(xí)了大部分“應(yīng)用光學(xué)”理論之后，選擇15個(gè)典型應(yīng)用系統(tǒng)，要求學(xué)生抽簽選取1個(gè)進(jìn)行系統(tǒng)的外形尺寸計(jì)算和像差分析，討論制作、調(diào)試過程中會(huì)遇到的問題等，分組完成，方法不限。在學(xué)習(xí)了“光的衍射”理論后，要求學(xué)生用Matlab編程分析干涉、衍射圖樣，并講解形成機(jī)理。最后通過師生面對(duì)面交流反饋研究結(jié)果，若學(xué)生認(rèn)為準(zhǔn)備不充分或當(dāng)面反饋不理想，允許申請(qǐng)2次重講。

4.課程評(píng)價(jià)體系建設(shè)。為更好地評(píng)價(jià)課程建設(shè)成果，督促學(xué)生全過程投入學(xué)業(yè)，教學(xué)過程中堅(jiān)持過程性評(píng)價(jià)與結(jié)果性評(píng)價(jià)相結(jié)合。形成性評(píng)價(jià)包括多考核點(diǎn)，覆蓋教學(xué)全過程。如18192學(xué)期成績(jī)組成為：2個(gè)綜合練習(xí)分別占6%和8%，月考8%，期中15%，網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)5%，作業(yè)8%，期末50%。設(shè)置多次不同形式的考試或考查，有效地避免了學(xué)生平時(shí)不努力、期末考試前突擊的現(xiàn)象。

三、“金課”建設(shè)成效

開展“工程光學(xué)”“金課”建設(shè)5年來，建成課程SPOC網(wǎng)站并持續(xù)平穩(wěn)運(yùn)行，共有超過5000人注冊(cè)學(xué)習(xí)，豐富了教學(xué)資源，為校內(nèi)外資源共享打下了良好的基礎(chǔ)。同時(shí)將“SPOC”與翻轉(zhuǎn)課堂的教學(xué)模式相結(jié)合，實(shí)現(xiàn)了課內(nèi)學(xué)習(xí)（線下）與課外學(xué)習(xí)（線上）有機(jī)融合，有效地調(diào)動(dòng)了學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性，達(dá)到了隨時(shí)隨地、靈活便捷學(xué)習(xí)的目的和良好的教學(xué)效果。課程中采用增設(shè)綜合練習(xí)等方式提高課程挑戰(zhàn)度，有效拓寬學(xué)生視野，提高了學(xué)生綜合分析能力和解決實(shí)際問題的能力。以“學(xué)生為中心”的課程評(píng)價(jià)和學(xué)業(yè)評(píng)價(jià)方式，有利于緩解師生之間的對(duì)立，有針對(duì)性地提升課程質(zhì)量;同時(shí)激勵(lì)學(xué)生加大課業(yè)投入，學(xué)習(xí)知識(shí)的同時(shí)鍛煉能力，提升綜合素質(zhì)。

課程改革以來，學(xué)生課業(yè)成績(jī)、繼續(xù)深造率均有所提高。改革前后，同專業(yè)學(xué)生（2014/2015年春）修課及格率提升2.3%，高分段人數(shù)提升17.4%;5年來繼續(xù)深造率由50%提升至73%。多種教學(xué)新模式逐漸得到學(xué)生認(rèn)同：在結(jié)課總結(jié)中，越來越多的學(xué)生對(duì)自主學(xué)習(xí)、翻轉(zhuǎn)課堂等給予了很高的評(píng)價(jià)。另外，課程組教師受到學(xué)生好評(píng)，在2019屆畢業(yè)生“我心目中的好老師”評(píng)選中，課程組教師5位當(dāng)選，占全部當(dāng)選教師的23.8%。學(xué)生們?cè)谕扑]詞中評(píng)價(jià)說，“授課安排巧妙，多種方式相結(jié)合，其中線上教學(xué)、線下小組討論都是授課方式的創(chuàng)新。”“理論和實(shí)踐相結(jié)合使同學(xué)們不僅學(xué)習(xí)了專業(yè)知識(shí)，也鍛煉了專業(yè)技能”。

四、結(jié)語

在大學(xué)中打造“金課”、淘汰“水課”，直接關(guān)系著高等教育人才培養(yǎng)質(zhì)量的高低，關(guān)系著中華民族的未來，長(zhǎng)遠(yuǎn)來講勢(shì)在必行。但也要清楚地意識(shí)到，全面淘汰“水課”任重道遠(yuǎn)，絕非一朝一夕就能解決，它是一個(gè)復(fù)雜的系統(tǒng)工程[3]。

經(jīng)過多年的課程改革和實(shí)踐，我們認(rèn)為以下兩方面的問題亟待解決：一是學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性和對(duì)大學(xué)課程的期許與社會(huì)發(fā)展和祖國(guó)需要存在落差，部分學(xué)生進(jìn)入大學(xué)后缺乏明確上進(jìn)目標(biāo)，得過且過，認(rèn)為“金課”要求對(duì)他們只是帶來麻煩，缺乏對(duì)“金課”的認(rèn)同感。二是目前“金課”建設(shè)還只停留在教育部有號(hào)召，教師自發(fā)行動(dòng)的狀態(tài)，這顯然不利于“金課”建設(shè)健康有序長(zhǎng)期發(fā)展，制度上的激勵(lì)和保障必不可少！

參考文獻(xiàn)

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