《工程光学》课程教学内容优化与教学模式改革的研究

官邦贵 何恩节 秦炎福 许会芳

摘要： 针对安徽科技学院工程光学课程教学过程中出现的问题，对工程光学课程教学内容进行了优化，在理论课程教学中，删除了一些重复性的教学内容；在实验课程教学中，加大了综合性、设计性实验的比例；同时对教学模式进行了改革，在考核方式上开展了阶段性考核模式；改革后的实践表明，通过课程教学内容的优化提高了学生的创新能力，通过教学模式的改革激发了学生的学习热情，使学生真正融入到课堂教学中，工程光学教学质量有了明显的提高。

Abstract： Aiming at the problems in the teaching process of Engineering Optics of University of Science and Technology of Anhui， the teaching content of engineering optics course is optimized. In the teaching of theory course， some repetitive teaching contents are deleted. In the teaching of experiment course， the proportion of comprehensive and self-designed experiments is increased， and the teaching mode is reformed. In the way of assessment， the stage assessment model is carried out. Practice of reform indicated： through the optimization of the teaching content of the course， the students' innovation ability is improved and students' enthusiasm for learning is stimulated through the reform of teaching mode， students really integrate into the classroom， and the quality of teaching on engineering optics has improved significantly.

关键词： 工程光学；教学内容；教学模式；教学改革

Key words： Engineering Optics；teaching content；teaching pattern；teaching reform

中图分类号：G642 文献标识码：A 文章编号：1006-4311（2017）01-0160-03

0 引言

《工程光学》是安徽科技学院光电信息科学与工程和电子科学与技术专业的一门专业必修课程，在课程体系中具有非常重要的作用。教学内容包括几何光学和物理光学。这些内容是后续相关课程（如光电子技术、信息光学、光电检测与信号处理、光纤通信等）的基础。

根据人才培养方案的要求，课程组编写了该课程的理论教学大纲和实验教学大纲，光电信息科学与工程专业总学时80学时（含实验学时18学时），电子科学与技术专业总学时64学时（含实验学时12学时）。在实施工程光学教学改革之前，教学过程中出现了以下问题：①理论教学中，侧重公式推导，没有突出学生工程应用能力的培养；同时，物理光学中有部分内容与大学物理中波动光学内容重叠，这部分内容再一次教学显得累赘。②实验课中，没有突出综合性、设计性实验的重要地位，不利于学生创新能力的培养。实验课教学内容的设置是实验教学中的关键问题[1]，综合性、设计性实验对于培养学生的动手能力、实践能力和创新能力具有重要的作用。改革以前，学校的工程光学实验教学中，主要以基础性实验为主。③教学方法与手段单一。在理论课教学中，教学过程是教师讲、学生听满堂灌的教学模式，缺少与学生有效的互动环节，学生的主观能动性得不到体现；在实验课教学中，学生按照实验步骤机械地完成实验，实验教学效果不理想。④考核方式太单一。改革之前，工程光学考核成绩由两部分组成，其中闭卷笔试成绩占80%，平时成绩占20%。这种考核方式不能多角度反映学生的学习情况。

针对工程光学课程教学过程中出现的这些问题，我们对工程光学课程教学内容进行了优化，在理论课程教学中，删除了一些重复性的教学内容；在实验课程教学中，加大了综合性、设计性实验的比例；同时对教学模式进行了改革，在考核方式上开展了阶段性考核模式。

1 工程光学课程理论教学内容的优化

1.1 注重与大学物理的衔接

波动光学是目前大学物理波动部分讲授的主要内容，学生通过大学物理的学习，对于光波的基本概念和光的干涉、衍射的基本现象有了较深刻的认识，为了避免重复讲授相同内容，课程组对这部分教学内容进行了优化：删除了与大学物理课程重复的内容（如光的干涉中的部分内容），增加了部分现代光学内容，弱化了理论公式推导。

1.2 注重与后续课程的衔接

由于这两个专业后续将开设多门光学课程，比如激光原理与技术、光电子技术、信息光学、光纤通信技术、光电探测与信号处理、光学设计等。为了保证课程体系的系统性同时避免后续课程的重复，我们对工程光学教学内容进行了优化选择。

几何光学部分选择了以下教学内容：①几何光学基本定律与成像概念；②共轴球面光学系统；③理想光学系统； ④平面系统；⑤光学系统的光束限制；⑥像差概论；⑦实用光学系统。将现代光学系统内容移至后续的光纤通信技术课程中讲授，这样安排既有利于避免相同内容的重复讲授，又保证了几何光学部分课程体系的系统性。

物理光学部分主要讲授：①光的电磁理论基础；②光的干涉；③光的衍射；④光的偏振。对于教材中涉及的晶体光学基础放在后续课程进行讲授。

1.3 加强课堂教学内容与现代光学前沿问题的联系

在课堂教学中，加强课堂教学内容与现代光学前沿问题的联系，向学生讲授这些知识在现代光学技术中的应用，更能使学生了解光学前沿的概况及其发展动态，这样比传统教材更具活力和现代气息，同时，通过讲授这些知识还可以开阔学生视野，启发学生思维，拓展学生的知识面。

2 工程光学课程实验教学内容的优化

2.1 工程光学课程实验教学内容的整合与优化

在多年的工程光学实验教学实践的基础上，我们对工程光学课程实验教学内容进行了整合与优化，构建了基础性、综合性、设计性三个层次的工程光学实验教学内容体系，各层次实验教学内容所包括的实验项目如表1、表2、表3所示。

2.2 突出综合性、设计性实验的重要地位

改革之前，安徽科技学院的工程光学实验教学中，主要以基础性实验为主，没有突出综合性、设计性实验的重要地位，显然这种实验教学内容体系不利于培养学生的开拓精神和创新能力，为了突出综合性、设计性实验在实验教学中的重要地位，我们加大了综合性、设计性实验所占比例，压缩了基础性的验证实验。目前，学校光电信息科学与工程专业工程光学实验总学时为18学时，我们安排9学时的基础性实验，6学时的综合性实验，3学时的设计性实验；电子科学与技术专业工程光学实验总学时为12学时，我们安排了6学时的基础性实验，3学时的综合性实验，3学时的设计性实验；通过改革实验教学内容将综合性实验、设计性实验的比例提高到了50%，几年的教学实践表明：改革后的实验教学内容体系更有利于提高学生开展实验的积极性，学生的动手能力和创新精神在实验过程得到了充分地体现，在今后的教学改革中，我们将继续加大综合性、设计性实验的比例，进一步突出综合性、设计性实验的重要地位。

3 工程光学教学方法与教学模式的改革

3.1 充分发挥多媒体课件教学的优越性

工程光学课程光路图多、知识面广泛、公式推导繁杂，而且具有一定的抽象性；应用多媒体课件教学，可以综合文字、图像、声音、动画和视频等信息，展示工程光学的教学内容，实现立体教学[2]。可以将抽象的内容形象化，从而有助于学生对知识点的理解和掌握。同时利用多媒体课件教学还可以节省课堂板书、公式推导和作复杂光路图的时间，从而大幅度扩展工程光学单位学时的授课信息量，解决了当前该门课程普遍存在的内容多与学时少的的矛盾。

3.2 改革工程光学实验教学模式，变被动接受为主动探索

在工程光学实验教学模式上，我们建立了以“学生为主体”的新型教学模式。对三种不同层次的实验教学内容采用了不同的实验教学模式，其中基础性实验主要由学生自主完成，教师在实验教学中主要做好以下工作：①维护实验课堂教学秩序；②对学生实验过程中出现的故障实验设备进行及时维修；③对个别通过实验指导书仍无法单独完成实验的学生进行指导；④组织学生对实验进行讨论等。综合性、设计性实验的教学模式：教师提前两个星期布置实验任务，让学生明确实验要求并提供所用实验设备等相关信息，学生在这段时间内以组为单位通过查阅资料完成实验方案的设计，在实验课上，以组为单位完成实验，记录实验数据并撰写实验报告。实践结果表明：这种以“学生为主体”的新型教学模式极大地提高了学生的独立思考能力和开拓精神，同时也很好地培养了同学之间的协作精神。

3.3 开展开放式教学模式的改革

目前，学校工程光学实验室能够开出的实验项目共26个，以后还将不断地增加一些新的实验项目，在实验课堂教学中，我们只能完成部分实验项目，而很多学生对没有开出的其它实验项目也很敢兴趣，为了满足这部分学生的要求，我们进行了开放式教学模式的改革，开放实验项目包括实验课堂教学中没有安排的所有实验项目，学生结合自己的兴趣可以在一个学期或几个学期内选择完成几个开放性实验项目，开放实验室并由专职教师进行管理，并负责启发、引导学生解决实际问题。

4 考核内容与考核方式的改革

教学改革之前，课程组确定的考核方式是闭卷笔试成绩占80%，平时成绩占20%，平时成绩中作业和实验各占10%。这种考核方式不能真实反映学生的学习水平，而且也不能多角度反映学生的学习情况。为此我们进行了考核内容与考核方式的改革，将考核成绩分成了四部分：期中闭卷笔试成绩占30%，期终闭卷笔试成绩占30%，实验操作考核占20%，平时成绩占20%。

4.1 实行分阶段考核

实行分阶段考核方式，有利于维持学生的学习热情，有利于教学环节的顺利进行，有利于促进学生的自主学习[3]。我们的做法是将理论考核分为期中和期终闭卷考核，权重各为总成绩的30%，为了体现实验教学的重要性，在期中和期终闭卷考核中实验部分所占的比例不低于20%。期中闭卷考核一般安排在学期的第11周进行，考核内容为除实用的光学系统以外的几何光学部分相关内容；期终闭卷考核安排在学期末进行，考核内容为实用的光学系统和波动光学部分相关内容。

4.2 进行实验操作考核

我们建立了详细的实验操作考核细则，第一次实验课时，向学生讲清楚实验操作考核的时间，地点，内容，考核方式以及在总成绩中权重等，实验操作考核主要从实验设计、实验操作情况及实验报告完成情况等方面对学生本学期已完成过的实验进行全方位评价，实验操作总成绩按权重的20%计入总成绩。通过实验操作考核这种方式大大提高了学生独立进行实验的积极性，实验教学效果大大提高。

5 结束语

本文是针对安徽科技学院的实际情况，借鉴了国内各高校的工程光学教学改革的经验，对工程光学课程教学内容进行了优化，在理论课程教学中，删除了一些重复性的教学内容；在实验课程教学中，加大了综合性、设计性实验的比例；同时对教学模式进行了改革，在考核方式上开展了阶段性考核模式；改革后的实践表明，通过课程教学内容的优化提高了学生的创新能力，通过教学模式的改革激发了学生的学习热情，使学生真正融入到课堂教学中，工程光学教学质量有了明显的提高。

参考文献：

[1]官邦贵，秦炎福，张永峰，等.大学物理实验教学内容重组的研究与实践[J].成都师范学院学报，2014，30（9）：116-119.

[2]柏俊杰，张小云，吴英.面向工程应用的工程光学教学改革与实践[J].重庆科技学院学报（社会科学版），2012（13）：186-188.

[3]徐胤，杨清林.高职院校实施分阶段考核改革优势分析[J]. 教育与电子技术，2014（13）：91.