工程教育專業認證理念引導下的《應用光學》課程建設

郭仁慧 高志山

摘 要：在我校光電信息科學與工程專業兩次參加工程教育專業認證的過程中，深入學習工程教育專業認證的基本理念，并將其應用于《應用光學》的課程建設中。首先，以學生為中心，畢業達成度為目標，修繕教學大綱，明確課程教學目標以及課程支撐畢業要求相關指標點的對應關系。其次，以產出為導向，圍繞教學目標和學生畢業要求的達成，采用匹配的教學方法和教學資源，進行實際教學。最后，建立持續改進機制，定期進行課程體系設置和教學質量的評價。在今后的教學過程中將繼續貫徹工程教育專業認證的理念，不斷加強《應用光學》課程建設。

關鍵詞：課程建設；工程教育專業認證；應用光學

中圖分類號：G642 文獻標識碼：A 文章編號：2096-000X（2018）05-0103-03

Abstract： In our school， the specialty of optoelectronic information science and engineering has participated in engineering education accreditation twice. In the accreditation process， the concept of the engineering education accreditation was studied and applied in the course construction of Applied Optics. Firstly， the syllabus was modified with the concept of students as the center， graduation achievement as the goal. In the syllabus， the relationships of the aims of teaching and the supporting points of graduation were expressed clearly. Secondly， guided by the outcome based education and achievement of teaching goals and student graduation requirements， the matching teaching methods and teaching resources were carried out in actual teaching. Finally， a mechanism for continuous improvement was established to evaluate the construction of the curriculum system and the quality of teaching regularly. In the future teaching process， the concept of engineering education accreditation will be carried out continuously. And the construction of Applied Optics course will be enhanced constantly.

Keywords： course construction； engineering education accreditation； Applied Optics

《應用光學》主要研究光在光學儀器中的傳播規律與光學系統成像特性的理論，用以指導各種光學系統、光學儀器的設計與制造，是光學的重要研究內容之一，是研究光學各方面內容的基礎手段。該課程是光電信息科學與工程專業及相關專業的專業基礎課，與后續的《像質評價技術》《光學CAD課程設計》構成緊密相關的課程體系，也為后續其他專業課程的學習打下基礎。作為光電信息科學與工程專業的專業基礎課程，《應用光學》的課程建設一直是專業建設的一個重要內容之一。

工程教育專業認證是一種國際通行的工程教育質量保障制度，旨在為相關工程人才進入工業界從業提供預備教育質量保證[1]。我校光電信息科學與工程專業連續于2014年和2017年參加工程教育專業認證，并順利通過認證。在認證過程中，深入學習了工程教育專業認證“以學生為中心、以產出為導向、持續改進”的基本理念，并將其應用于《應用光學》的課程建設中。

一、以學生為中心，修繕教學大綱

以學生為中心，體現了以學生為本的教育思想，把全體學生的實際學習質量作為教學質量和教學管理水平的檢驗標準[2]。對于一門課程，要實現此目標，首先應以學生為中心，畢業達成度為目標，修繕教學大綱，明確課程教學目標以及課程支撐畢業要求相關指標點的對應關系。在教學大綱的引導下實施教學，才有可能做到提高教學質量。

本專業通過課程教學大綱的制定與修訂，明確提出對每一門課程的質量要求，并用這一要求，嚴格規范教師的教學行為，科學評價學生的學習效果。在專業認證的畢業要求中，明確指出專業培養應滿足“工程知識”“問題分析”“設計/開發解決方案”等12條畢業要求[3]。為評價畢業要求達成，將畢業要求逐項分解指標點。在本專業制定培養方案過程中，由專業負責人負責、學院主管教學的副院長及全體教師參加，對本專業12項畢業要求逐項分解為若干條指標點，并列出了支撐每條指標點的課程。評價對象即是每一項的每個指標點，某項畢業要求的指標點全部達成，則該項畢業要求達成。因此，在《應用光學》的教學大綱中，明確指出通過本課程的學習，學生以下幾項能力得到培養和鍛煉，從而完成課程支撐的畢業要求指標點。

1.能夠掌握和應用解決光電信息工程領域復雜工程問題所需要的光學基礎知識，包括幾何光學的基本定律和成像概念、理想光學系統成像理論、平面系統的成像性質等（支撐畢業要求指標點1.3）。

2. 掌握典型光學系統的成像性質、光學系統中的光束限制，能夠運用數學與自然科學和工程科學的基本原理表述光電信息技術與系統中的相關復雜工程問題（支撐畢業要求指標點2.1）。

3. 通過對理想光學系統成像理論和典型光學系統成像理論的學習，能夠對光電信息工程相關復雜問題建立正確的數理模型并求解（支撐畢業要求指標點2.3）。

在《應用光學》的教學大綱以及本專業所有課程的教學大綱中，都明確了課程目標、課程目標與相關畢業要求指標點的對應關系、課程目標與教學內容和方法的對應關系和課程考核方式。在教學過程中，按照教學大綱實施教學，通過各種教學方式，提高每位學生的學習效果，并發現教學過程中存在的問題，對全體學生評估以上三種能力的達成度，并在考勤冊上進行記錄。

二、以產出為導向，實施教學

產出導向是國際工程教育倡導的一種先進理念，也是工程教育認證的核心理念，它關注“教育產出”（學生學到什么），而非“教育輸入”（教師教了什么）[1]。在《應用光學》課程建設中，以產出為導向，將培養目標和畢業要求作為教學活動的導向，圍繞教學目標和學生畢業要求的達成，采用匹配的教學方法和教學資源，進行實際教學。

（一）采用多種教學方法，使學生掌握基本概念

根據課程所要完成的畢業要求指標點，學生應該掌握應用光學相關的基本概念。在教學過程中，采用多樣化的教學方法，加深學生對概念的理解。

首先，利用精心制作的課件，進行課堂教學。對于這門課程，大多數時候利用課件講授是比較好的方法，因為在課程內容中有很多光路圖，在課件制作時，可以將光路的走向制成動畫。課堂上，教師控制其一步一步地出現光線，學生們能直觀地看出光線的具體走向。同時，還可以讓同學們觀看一些光學現象的視頻，讓他們思考其中的原因，畫出光路圖，這樣既活躍課堂氣氛，又能夠讓學生們輕松地掌握相關知識。

其次，創造一種和諧歡快的教學氛圍，精心設計一些具有啟發性、趣味性和實際意義的問題，讓學生對問題感興趣的同時發現問題，逐步引導學生積極思考，提高學生學習的主動性和創造性，進而激發起學生探索其中奧秘的強烈欲望。只有這樣才能使學生愉快地掌握知識，并且他們的各種潛能也能在這種和諧寬松的氛圍里得以發展。

對于應用光學基本概念的掌握，可以采取的方法還有實物教學、對比教學。如講到反射棱鏡時，可以將不同型式的反射棱鏡帶到課堂中去，讓學生看到實際物體，學生有了感性認識，就容易理解相關概念了。另外，講到兩個類似概念時，可以通過對比的方式，將兩者放在一起進行講解。如講到典型光學系統時，可以將望遠鏡系統的結構和顯微鏡系統的結構對比來講，指出兩者物鏡、目鏡以及相對位置的區別，還有它們的成像性質、光學參數的不同，將它們進行對比后，學生便能夠較為清晰地掌握這兩種典型光學系統結構以及它們的成像性質了。

（二）培養學生對相關復雜工程問題的表述、建模和解決能力

根據課程所要完成的畢業要求指標點，學生應該能夠對光電信息技術與系統中的相關復雜工程問題進行描述，并建立模型進行求解。

光電信息科學與工程專業作為工科光學專業，該專業培養的學生除了具備深厚扎實的光學理論基礎之外，還要具備強烈的創新意識與扎實的工程實踐能力，并且能夠解決光電信息工程相關的復雜問題。光學工程學科中任何一門專業課都有其工程應用背景，《應用光學》作為基礎課應預先培養學生的工程素質。我校光學工程學科是中國光學學會光學測試專業委員會的掛靠單位，每兩年舉辦一次全國性的學術會議。在學術活動中，經常特邀一些院士與著名專家做大會學術報告，這些專家的報告往往跟國內外的重大工程背景有關。在不涉及保密內容的情況下，可以有選擇地將這些學術報告的音像資料，引入到教學活動中， 任課老師通過總結，將工程問題與應用光學中的具體知識點相聯系，有助于學生對于光電信息技術與系統中的相關復雜問題有一定的認識。

其次，利用授課教師所在課題組科研項目的相關資源、學院的實驗設備等資源，組織開展輔助教學。在課程講解到具體的光學元件和光學系統時，由于大多數學生都沒有接觸過這方面的內容，所以都覺得比較陌生和抽象，很難完全理解所講的知識。因此，我們組織學生們到實驗室進行參觀，看一下光學元件以及光學系統的具體結構以及工作過程，這樣再講這些光學元件和光學系統的結構、性質時，學生就很容易接受，也能夠較好地理解掌握了。同時，在授課過程中，引入課題組承擔的工程項目的介紹，讓學生了解所學知識和工程項目之間的關系，提高對光電類工程問題的認識。

再次，改變教師“一言堂”的模式，針對一些重點難點和學生感興趣的問題，組織一些教學討論，使學生們積極思考，深刻理解所學知識，同時培養他們的參與意識、主動意識以及語言表達能力。如講到理想光學系統組合中的“攝遠”與“反遠距”型式時，以“攝遠型或反遠距型光學系統的應用”為題，要學生利用網絡圖書館與數字期刊等信息資源做出綜述，并做出演示文稿后走上講臺，面向全班學生做出學術報告，同時大家對兩種結構型式的光學系統的應用進行討論。經過實踐，學生既掌握了知識，還與具體應用背景聯系， 提出了許多新穎的觀點與思路，反過來也促進了老師的教學。

另外，在《應用光學》的教學過程中，通過學生自己動手，培養學生工程素質，同時也能在實際操作中更深入地理解課程所教授的內容。如講解“景深”概念時， 可以讓學生自己制作小孔相機，拍攝有層次感的景物，或者讓學生用不同的光圈， 拍攝同一目標。同時，開展《光學基礎實驗Ⅰ》實驗課程，該課程為《應用光學》課程的配套實驗課程。在該實驗課程中，指導學生完成針孔相機、三棱鏡的角度與色散測量、望遠鏡的參數測量等。通過實驗，學生既加深了對相關概念的理解，同時也提高了實際操作和解決問題的能力。

三、建立持續改進措施

工程教育認證的一大重要特點就是要求專業建立持續改進的質量文化[1]。本專業為促進畢業生畢業要求的達成，建有完整的教學過程質量監控機制。各主要教學環節有明確的質量要求，通過教學環節、過程監控和質量評價促進畢業要求的達成，定期進行課程體系設置和教學質量的評價，持續改進?！稇霉鈱W》作為本專業學生必修的專業基礎課程，也應有其監督和持續改進的措施，方能保證其達到畢業要求的指標點。

首先，學生的最終成績由平時成績、期中成績和期末成績三項構成，對學生的整個學習過程有了一個監督和促進的作用。在教學過程中，通過課堂提問、課堂練習、課后作業等，發現教學過程中存在的問題，并進行相關記錄。同時，在《應用光學》的課程考核方式中增加了期中考試，檢驗學生前半學期的學習效果，同時也讓學生進行一階段的復習，為后續的學習打下基礎。學生也會根據期中考試成績，進一步調整自己的學習思路，端正學習態度，激發學生的學習動力。老師也可以在學生的考試結果中發現學生存在的普遍問題，在接下來的授課過程中，可以有針對性地著重講解，加深學生對相關知識的認知，提高學生對于光電類復雜問題的解決本領。在教學過程中，通過對學生平時的學習狀態、平時作業和期中考試成績的分析，評估學生對于課程所應達到的能力的達成度。

其次，本專業每學期末由專業負責人召開有教學副院長參加的全體教師專業教學總結分析會，對一個學期教學過程中每個環節，其中包括教學計劃，各門課程學生成績及學習狀態，查、聽課，學生評價，考試及監考等，逐一總結分析，發現問題，及時討論糾正方案，并完成《教學工作總結表》上報學院，以保證教學質量。在教學工作總結會中，全系老師一起認真分析《應用光學》及其他課程的課程目標達成度和畢業要求達度，針對考核內容是否完整體現了對相應畢業要求指標點的考核（試題難度、分值、覆蓋面等）、考核的形式是否合理，考核學生是否獲取該條指標點所列能力、結果判定是否嚴格（是否存在試卷很難，得分很高的現象）等進行分析討論，并針對存在的問題提出相應的改進措施，使得課程教學質量持續提高。

總之，在工程教育專業認證理念的引導下，《應用光學》的課程建設也在不斷地完善，所有教學活動圍繞著教學目標和學生畢業要求的達成進行，同時有著監督和持續改進的措施。在這樣的理念引導下培養出來的光學專業人才，相信他們一定能夠掌握分析、解決光電類復雜工程問題的能力，同時有著扎實的理論知識，為學生們學習后續專業課打下堅實的基礎。

參考文獻：

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