課程教學創新探索與實踐

摘? ? 要：“物理光學”是北京工業大學測控技術與儀器專業的學科基礎必修課程，是測控技術與儀器專業知識體系中不可或缺的部分，也是培養一流儀器科學與技術人才的重要支撐課程。該課程以“學生為中心、成果導向、立德樹人、價值引領”為核心目標，將基于BLOOM模型的教學目標設計和基于BOPPPS模型的教學方法設計進行有機結合;以高階性綜合性問題為牽引，以解決問題為中心，培養學生創新思維能力和創新思維方法，培養學生高效獲取知識的能力;面向工程教育專業認證需求，持續改進，把學生作為教學的出發點和落腳點，有效支撐專業培養目標的達成，推動人才培養模式的整體創新;同時將“思政元素”有機融入教學，構建“知識—能力—創新—價值”四維度一體化的高質量課堂。

關鍵詞：教學創新;教學目標;教學方法;“物理光學”

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

“物理光學”課程的建設發展與專業發展相輔相成。1960年北京工業大學測控技術與儀器專業成立即開設該課程，2008年儀器科學與技術學科成為北京市重點建設一級學科，該課程也成為專業特色發展的重要課程之一。2015年北京工業大學測控技術與儀器專業首次通過工程教育專業認證，課程建設面向工程教育專業認證需求，不斷持續改進，為培養一流儀器科學與技術人才提供重要支撐。

“物理光學”是測控技術與儀器專業的學科基礎必修課程，是專業知識體系中不可或缺的部分。“物理光學”課程以培養具有扎實物理光學理論基礎知識、具備運用物理光學知識解決光電測量領域中系統或儀器相關復雜工程問題的能力和可持續發展能力強的高素質、創新型人才為目標，通過架構“知識—能力—創新—價值”四維度一體化高質量課堂，使學生能夠在課程內容基礎上提煉并掌握部分通用的思維模式，具備初步的認知思維構建和知識遷移創新能力，具備良好的查找和閱讀專業外文文獻的能力及展示匯報能力，能夠開展有效的自主與合作學習，具備終身學習的意識和致力于國產光學測量儀器研發、打造民族儀器品牌的價值取向。

一、高質量課堂的構建

“物理光學”是一門經典理論與近代技術相結合的應用性很強的課程，課程教學過程中，存在學生參與度低、學習熱情不高、交流互動不足等問題。

通過梳理“物理光學”課程教學體系，結合測控技術與儀器專業人才培養需求，“以學生為中心，成果導向，立德樹人，價值引領”為課程核心目標，將基于BLOOM模型的教學目標設計[1]（如圖1所示）和基于BOPPPS模型的教學方法設計（如圖2所示）進行有機結合[2-3]，構建“知識—能力—創新—價值”四維度一體化的高質量課堂。

課程教學歷程即教學目標、教學行為、學習活動、教學評估的循環過程，教學目標既是教學設計的起點也是終點，如何科學合理地設計課程教學目標，是有效教學的核心問題。基于BLOOM認知模型將教學目標進行科學合理的多層次劃分，針對知識、能力、創新、價值多層面教學目標進行創新性綜合式教學設計。

基于BOPPPS模型規范課堂教學組織過程，注重課程的教學目標達成，以學生的參與式學習為核心，突出學生的主導地位，課程教學實施過程利用多種方式激發學生學習興趣，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、雨課堂的智慧教學等，形成教師與學生深度互動的混合環境，讓學生深度參與到課堂教學中，提高教學效果。實時反饋教學效果，通過有效的課堂教學，煥發課堂生機活力，發揮課堂教學主陣地、主渠道的作用。營造充滿自主性、參與性、探索性的學習氛圍，有效激發學生對儀器學科的熱愛和興趣。同時注重過程管理，以學生發展為中心，以成果產出為導向，構建高質量課堂。

2018—2019年1學期和2019—2020年1學期“物理光學”課程能力分項達成度如圖3所示。

教學過程中著重基礎知識的講解，通過反復強調、增加練習等手段增強學生對基本概念、基礎理論知識的掌握情況，從圖3可以看到2019—2020年1學期該課程能力達成度從0.59提高到0.69，取得了良好的教學效果。將最近兩學期“物理光學”課程目標總達成度進行比較，課程目標有效達成并提升。

2020—2021年1學期“物理光學”課程設計了基于微信小程序的課程教學效果調查問卷，課堂學生人數46人，全部有效參與調查，有65.22% 的學生通過課程的學習認為自學能力有效提升，71.74%的學生對課程整體掌握情況滿意度達到“非常滿意”，80.43%的學生對課程教學的整體滿意度達到“非常滿意”，91.3%的學生非常贊同“課程授課教師講解清晰”，90%以上的學生贊同“隨著課程進行，對本學科的興趣不斷增加”。通過高質量教學，僅有15.22%的學生認為“物理光學”課程非常難。

可見“物理光學”課程教學將基于BLOOM模型的教學目標設計和基于BOPPPS模型的教學方法設計進行有機結合，構建“知識—能力—創新—價值”四維度一體化的高質量課堂取得了良好的效果。

二、以解決問題為中心，培養學生創新能力

以高階性、綜合性問題為牽引，通過科學合理、循序漸進的引導式教學方法，進行系統創新性思維方法訓練，整合知識體系，培養學生的學習主動性、對問題的探究和鉆研精神及追求創新的態度和意識，提高學生獲取知識的效率和能力，引導學生掌握獲取知識的方法，幫助學生建立發現問題和分析問題的思維模式，培養學生高效的學習能力和創新的思維方式及將知識轉化為解決問題的能力，使其能夠駕馭社會和學科的快速發展。

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

以2019—2020年1學期“物理光學”課程為例，課程匯報任務增加研究性、創新性和綜合性內容，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、激光干涉測量系統誤差、外差激光干涉儀的應用。合作性學習以學習小組方式進行，45名學生分為7組。合作性學習過程中教師是點撥者、推進者，學生針對教師布置的教學材料進行學習和討論，課前需要進行知識儲備，加大了學習投入。教師引導學生掌握分析問題的思維方法，通過學生自主學習、查閱文獻、積極思考、寫課程報告、匯報答辯等，提升了學生解決復雜工程問題的能力，培養學生的深度分析能力和創新精神，有效提高學生獲取知識的能力。學生參與課程匯報有很大收獲，學生反饋“在文獻翻譯、PPT制作、團隊分工協作、溝通、查閱文獻、自主學習、解決復雜問題的方法”等方面有較大進步。

三、面向工程教育認證，持續改進

由于“物理光學”課程理論性強，內容抽象，學生難以建立與物理光學相關的工程概念，很難將光學測量領域復雜工程問題與物理光學理論模型相聯系。

教師將光學儀器的應用及解決關鍵問題的方法引入課堂，提高學生對物理光學知識應用于實際工程的認識，將知識轉化為解決問題的應用能力，提高課程內容創新性和挑戰度，提高學生獲取知識，以及遷移應用的能力，使學生能夠適應學科的快速發展。

例如，在講授薄膜的雙光束干涉內容時，將邁克爾遜干涉儀實驗拍攝為視頻進行演示，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象，學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系在一起。

為了能綜合反映學生對知識的理解、運用、分析和創新能力，有效支撐專業培養目標的達成，課程強化過程性考核，弱化死記硬背性知識的考核，增強學生收獲能力和素質提高的成就感。如表2所示，以2019—2020年1學期“物理光學”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、出勤及課堂測驗（15%），課內實驗操作及報告（10%）和課程綜合報告（30%）。

“物理光學”課程通過強化過程性考核，側重知識的遷移、融會貫通、應用等能力性考核，考核結果展示了學生學習了什么，學會了什么，能力等級水平如何，通過過程性考核成績分布圖（如圖5），能夠掌握學生課程目標達成情況和發現存在的問題，有效達成課程目標，支撐培養目標達成，契合工程教育認證理念，有效培養學生解決復雜工程問題的能力。

四、立足課堂，將思政元素有機融入教學

及時將學科前沿成果引入課堂，厚植學生愛國主義情懷，使學生樹立正確的理想信念，使其具有遠大的抱負和工匠精神，培養其致力于國產光學測量儀器研發、打造民族儀器品牌的價值取向[4]。同時進行使命教育，驅動學生在職業生涯中追求卓越，契合專業培養目標，學生畢業之后有能力、有意識、有擔當進行有效實踐。培養具有回饋社會、心系社會、有時代擔當的人才。

參考文獻：

[1]? MUZYK A J，TEW C，THOMAS-FAN-NINA， et al. Utilizing Bloom’s Taxonomy toDesign a Substance Use Disorders Course forHealth Professions Students[J]. Substance Abuse，2018，39（3）：351.

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

[3]? 向模軍，岐世峰.學習通輔助BOPPPS教學模型的有效課堂教學探析[J].工業和信息化教育，2021（4）：36. [4]? 中國科學院，中國工程院.百名院士談建設科 ? ? ? ? ? 技強國[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，黑龍江安達人，北京工業大學材料與制造學部教授，博士研究生導師，研究方向：激光精密測量技術。

基金項目：北京市社會科學基金項目“素質教育視野下高校工程技術人才培養創新研究——基于工程教育認證框架分析”（16JDJYC002）;北京工業大學思想政治理論課程專項建設經費項目“思想政治理論課程專項建設”（048000513106）