工程教育专业认证理念引导下的《应用光学》课程建设

郭仁慧 高志山

摘 要：在我校光电信息科学与工程专业两次参加工程教育专业认证的过程中，深入学习工程教育专业认证的基本理念，并将其应用于《应用光学》的课程建设中。首先，以学生为中心，毕业达成度为目标，修缮教学大纲，明确课程教学目标以及课程支撑毕业要求相关指标点的对应关系。其次，以产出为导向，围绕教学目标和学生毕业要求的达成，采用匹配的教学方法和教学资源，进行实际教学。最后，建立持续改进机制，定期进行课程体系设置和教学质量的评价。在今后的教学过程中将继续贯彻工程教育专业认证的理念，不断加强《应用光学》课程建设。

关键词：课程建设；工程教育专业认证；应用光学

中图分类号：G642 文献标识码：A 文章编号：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

《应用光学》主要研究光在光学仪器中的传播规律与光学系统成像特性的理论，用以指导各种光学系统、光学仪器的设计与制造，是光学的重要研究内容之一，是研究光学各方面内容的基础手段。该课程是光电信息科学与工程专业及相关专业的专业基础课，与后续的《像质评价技术》《光学CAD课程设计》构成紧密相关的课程体系，也为后续其他专业课程的学习打下基础。作为光电信息科学与工程专业的专业基础课程，《应用光学》的课程建设一直是专业建设的一个重要内容之一。

工程教育专业认证是一种国际通行的工程教育质量保障制度，旨在为相关工程人才进入工业界从业提供预备教育质量保证[1]。我校光电信息科学与工程专业连续于2014年和2017年参加工程教育专业认证，并顺利通过认证。在认证过程中，深入学习了工程教育专业认证“以学生为中心、以产出为导向、持续改进”的基本理念，并将其应用于《应用光学》的课程建设中。

一、以学生为中心，修缮教学大纲

以学生为中心，体现了以学生为本的教育思想，把全体学生的实际学习质量作为教学质量和教学管理水平的检验标準[2]。对于一门课程，要实现此目标，首先应以学生为中心，毕业达成度为目标，修缮教学大纲，明确课程教学目标以及课程支撑毕业要求相关指标点的对应关系。在教学大纲的引导下实施教学，才有可能做到提高教学质量。

本专业通过课程教学大纲的制定与修订，明确提出对每一门课程的质量要求，并用这一要求，严格规范教师的教学行为，科学评价学生的学习效果。在专业认证的毕业要求中，明确指出专业培养应满足“工程知识”“问题分析”“设计/开发解决方案”等12条毕业要求[3]。为评价毕业要求达成，将毕业要求逐项分解指标点。在本专业制定培养方案过程中，由专业负责人负责、学院主管教学的副院长及全体教师参加，对本专业12项毕业要求逐项分解为若干条指标点，并列出了支撑每条指标点的课程。评价对象即是每一项的每个指标点，某项毕业要求的指标点全部达成，则该项毕业要求达成。因此，在《应用光学》的教学大纲中，明确指出通过本课程的学习，学生以下几项能力得到培养和锻炼，从而完成课程支撑的毕业要求指标点。

1.能够掌握和应用解决光电信息工程领域复杂工程问题所需要的光学基础知识，包括几何光学的基本定律和成像概念、理想光学系统成像理论、平面系统的成像性质等（支撑毕业要求指标点1.3）。

2. 掌握典型光学系统的成像性质、光学系统中的光束限制，能够运用数学与自然科学和工程科学的基本原理表述光电信息技术与系统中的相关复杂工程问题（支撑毕业要求指标点2.1）。

3. 通过对理想光学系统成像理论和典型光学系统成像理论的学习，能够对光电信息工程相关复杂问题建立正确的数理模型并求解（支撑毕业要求指标点2.3）。

在《应用光学》的教学大纲以及本专业所有课程的教学大纲中，都明确了课程目标、课程目标与相关毕业要求指标点的对应关系、课程目标与教学内容和方法的对应关系和课程考核方式。在教学过程中，按照教学大纲实施教学，通过各种教学方式，提高每位学生的学习效果，并发现教学过程中存在的问题，对全体学生评估以上三种能力的达成度，并在考勤册上进行记录。

二、以产出为导向，实施教学

产出导向是国际工程教育倡导的一种先进理念，也是工程教育認证的核心理念，它关注“教育产出”（学生学到什么），而非“教育输入”（教师教了什么）[1]。在《应用光学》课程建设中，以产出为导向，将培养目标和毕业要求作为教学活动的导向，围绕教学目标和学生毕业要求的达成，采用匹配的教学方法和教学资源，进行实际教学。

（一）采用多种教学方法，使学生掌握基本概念

根据课程所要完成的毕业要求指标点，学生应该掌握应用光学相关的基本概念。在教学过程中，采用多样化的教学方法，加深学生对概念的理解。

首先，利用精心制作的课件，进行课堂教学。对于这门课程，大多数时候利用课件讲授是比较好的方法，因为在课程内容中有很多光路图，在课件制作时，可以将光路的走向制成动画。课堂上，教师控制其一步一步地出现光线，学生们能直观地看出光线的具体走向。同时，还可以让同学们观看一些光学现象的视频，让他们思考其中的原因，画出光路图，这样既活跃课堂气氛，又能够让学生们轻松地掌握相关知识。

其次，创造一种和谐欢快的教学氛围，精心设计一些具有启发性、趣味性和实际意义的问题，让学生对问题感兴趣的同时发现问题，逐步引导学生积极思考，提高学生学习的主动性和创造性，进而激发起学生探索其中奥秘的强烈欲望。只有这样才能使学生愉快地掌握知识，并且他们的各种潜能也能在这种和谐宽松的氛围里得以发展。

对于应用光学基本概念的掌握，可以采取的方法还有实物教学、对比教学。如讲到反射棱镜时，可以将不同型式的反射棱镜带到课堂中去，让学生看到实际物体，学生有了感性认识，就容易理解相关概念了。另外，讲到两个类似概念时，可以通过对比的方式，将两者放在一起进行讲解。如讲到典型光学系统时，可以将望远镜系统的结构和显微镜系统的结构对比来讲，指出两者物镜、目镜以及相对位置的区别，还有它们的成像性质、光学参数的不同，将它们进行对比后，学生便能够较为清晰地掌握这两种典型光学系统结构以及它们的成像性质了。

（二）培养学生对相关复杂工程问题的表述、建模和解决能力

根据课程所要完成的毕业要求指标点，学生应该能够对光电信息技术与系统中的相关复杂工程问题进行描述，并建立模型进行求解。

光电信息科学与工程专业作为工科光学专业，该专业培养的学生除了具备深厚扎实的光学理论基础之外，还要具备强烈的创新意识与扎实的工程实践能力，并且能够解决光电信息工程相关的复杂问题。光学工程学科中任何一门专业课都有其工程应用背景，《应用光学》作为基础课应预先培养学生的工程素质。我校光学工程学科是中国光学学会光学测试专业委员会的挂靠单位，每两年举办一次全国性的学术会议。在学术活动中，经常特邀一些院士与著名专家做大会学术报告，这些专家的报告往往跟国内外的重大工程背景有关。在不涉及保密内容的情况下，可以有选择地将这些学术报告的音像资料，引入到教学活动中， 任课老师通过总结，将工程问题与应用光学中的具体知识点相联系，有助于学生对于光电信息技术与系统中的相关复杂问题有一定的认识。

其次，利用授课教师所在课题组科研项目的相关资源、学院的实验设备等资源，组织开展辅助教学。在课程讲解到具体的光学元件和光学系统时，由于大多数学生都没有接触过这方面的内容，所以都觉得比较陌生和抽象，很难完全理解所讲的知识。因此，我们组织学生们到实验室进行参观，看一下光学元件以及光学系统的具体结构以及工作过程，这样再讲这些光学元件和光学系统的结构、性质时，学生就很容易接受，也能够较好地理解掌握了。同时，在授课过程中，引入课题组承担的工程项目的介绍，让学生了解所学知识和工程项目之间的关系，提高对光电类工程问题的认识。

再次，改变教师“一言堂”的模式，针对一些重点难点和学生感兴趣的问题，组织一些教学讨论，使学生们积极思考，深刻理解所学知识，同时培养他们的参与意识、主动意识以及语言表达能力。如讲到理想光学系统组合中的“摄远”与“反远距”型式时，以“摄远型或反远距型光学系统的应用”为题，要学生利用网络图书馆与数字期刊等信息资源做出综述，并做出演示文稿后走上讲台，面向全班学生做出学术报告，同时大家对两种结构型式的光学系统的应用进行讨论。经过实践，学生既掌握了知识，还与具体应用背景联系， 提出了许多新颖的观点与思路，反过来也促进了老师的教学。

另外，在《应用光学》的教学过程中，通过学生自己动手，培养学生工程素质，同时也能在实际操作中更深入地理解课程所教授的内容。如讲解“景深”概念时， 可以让学生自己制作小孔相机，拍摄有层次感的景物，或者让学生用不同的光圈， 拍摄同一目标。同时，开展《光学基础实验Ⅰ》实验课程，该课程为《应用光学》课程的配套实验课程。在该实验课程中，指导学生完成针孔相机、三棱镜的角度与色散测量、望远镜的参数测量等。通过实验，学生既加深了对相关概念的理解，同时也提高了实际操作和解决问题的能力。

三、建立持续改进措施

工程教育认证的一大重要特点就是要求专业建立持续改进的质量文化[1]。本专业为促进毕业生毕业要求的达成，建有完整的教学过程质量监控机制。各主要教学环节有明确的质量要求，通过教学环节、过程监控和质量评价促进毕业要求的达成，定期进行课程体系设置和教学质量的评价，持续改进。《应用光学》作为本专业学生必修的专业基础课程，也应有其监督和持续改进的措施，方能保证其达到毕业要求的指标点。

首先，学生的最终成绩由平时成绩、期中成绩和期末成绩三项构成，对学生的整个学习过程有了一个监督和促进的作用。在教学过程中，通过课堂提问、课堂练习、课后作业等，发现教学过程中存在的问题，并进行相关记录。同时，在《应用光学》的课程考核方式中增加了期中考试，检验学生前半学期的学习效果，同时也让学生进行一阶段的复习，为后续的学习打下基础。学生也会根据期中考试成绩，进一步调整自己的学习思路，端正学习态度，激发学生的学习动力。老师也可以在学生的考试结果中发现学生存在的普遍问题，在接下来的授课过程中，可以有针对性地着重讲解，加深学生对相关知识的认知，提高学生对于光电类复杂问题的解决本领。在教学过程中，通过对学生平时的学习状态、平时作业和期中考试成绩的分析，评估学生对于课程所应达到的能力的达成度。

其次，本专业每学期末由专业负责人召开有教学副院长参加的全体教师专业教学总结分析会，对一个学期教学过程中每个环节，其中包括教学计划，各门课程学生成绩及学习状态，查、听课，学生评价，考试及监考等，逐一总结分析，发现问题，及时讨论纠正方案，并完成《教学工作总结表》上报学院，以保证教学质量。在教学工作总结会中，全系老师一起认真分析《应用光学》及其他课程的课程目标达成度和毕业要求达度，针对考核内容是否完整体现了对相应毕业要求指标点的考核（试题难度、分值、覆盖面等）、考核的形式是否合理，考核学生是否获取该条指标点所列能力、结果判定是否严格（是否存在试卷很难，得分很高的现象）等进行分析讨论，并针對存在的问题提出相应的改进措施，使得课程教学质量持续提高。

总之，在工程教育专业认证理念的引导下，《应用光学》的课程建设也在不断地完善，所有教学活动围绕着教学目标和学生毕业要求的达成进行，同时有着监督和持续改进的措施。在这样的理念引导下培养出来的光学专业人才，相信他们一定能够掌握分析、解决光电类复杂工程问题的能力，同时有着扎实的理论知识，为学生们学习后续专业课打下坚实的基础。

参考文献：

[1]中国工程教育专业认证协会.工程教育认证一点通[Z].2015.

[2]陈平.专业认证理念推进工科专业建设内涵式发展[J].中国大学教学，2014，1.

[3]中国工程教育专业认证协会秘书处.工程教育认证工作指南（2016版）[Z].2015，12.

[4]李永华，刘红，杜晓明，等.工程教育专业认证视角下的专业建设[J].高教学刊，2016（11）：82-83.

[5]纪峻岭，齐晓杰.工程教育认证背景下的专业改革探索[J].高教学刊，2016（13）：120-121.

[6]李恒梅，王震，万志龙，等.工程教育认证背景下应用型地方本科院校《大学物理》课程教学改革研究[J].高教学刊，2017（05）：53-54.

[7]孙娜.我国高等工程教育专业认证发展现状分析及其展望[J].创新与创业教育，2016（03）.