成果导向教育OBE理念下的应用光学课程改革

边心田 陈贵宾

摘  要：应用光学是光学工程、仪器科学与技术、物理电子学等学科重要的技术基础，对《应用光学》课程传统教学模式中教学方法、课程内容设置和课程考核等方面进行改革，提出将成果导向教育理念（Outcome-Based Education，OBE）引入到应用光学课程教学改革实践中，在应用光学课程教学中通过逆向设计、正向实施的方法，根据课程的预期学习产出优化教学过程，通过对教学内容，教学方法和课程考核进行设计和优化，构建有效的学习评价体系。从而提高教学质量，提高学生的专业实践能力。

关键词：OBE;教育模式;课程改革

中图分类号：G642 文献标志码：A 文章编号：2096-000X（2019）07-0113-03

Abstract： Applied optics is an important technological basis for optical engineering， instrumental science and technology， physical electronics etc. The arrangement of teaching contents， teaching methods and course assessment in the conventional teaching mode of Applied Optics are reformed. The Outcome-Based Education （OBE） concept is introduced. In the practice of teaching reform of Applied Optics course， the teaching process is optimized according to the expected learning output of the course by means of reverse design and forward implementation， and an effective learning evaluation system is constructed by designing and optimizing the teaching content， teaching methods and course assessment， so as to improve the quality of teaching and students' practice ability.

Keywords： OBE; course reform; teaching mode

应用光学是光电类专业本科生的学科基础课，课程涉及光学的基本原理和基本理论，具有光学理论与实际应用相结合的特点，反映现代光学的发展与应用。应用光学是淮阴师范学院光电信息科学与工程专业和应用物理学专业的专业必修课，其理论和实验课时分别为48学时、16学时。让学生在有限的学时内掌握应用光学的基本理论知识和相关光学类工作的能力既是该课程的基本任务，也是OBE理念教学关键环节。

关于应用光学的课程教学改革，许多研究者进行了大量的探索并取得较好的效果[1-7]。基于成果导向的教学模式（Outcome-Based Education，简称OBE）是20世纪90年代发展起来的教育理念，已在澳大利亚、日本、英国、美国等国家实施并取得较好的反馈[8-13]，在国内众多高校的专业教育中得到广泛的应用。探索基于OBE教学理念的光电类专业《应用光学》课程在教学方法、内容设置和课程考核等方面的课程改革，对提高学生创新思维和综合实践能力具有重要意义。

一、《应用光学》课程教学改革的意义

《应用光学》以几何光学原理为基础，分析研究典型光学仪器、光度学、色度学、光纤光学系统、激光光学系统及红外光学系统等的基础理论和这些光学领域的计算方法。通过本课程的学习，对树立学生理论与实践相结合，培养学生科学研究能力和创新思维能力都有重要的作用[14]。

该课程具有实际应用性强、知识点繁多、课时短等特点，在目前的传统教学中具有以下问题：

1. 课程内容多，教学课时短。本课程包含了几何光学、理想光学系统的成像性质与计算方法、目视光学仪器、平面镜棱镜系统、成像光束的选择、辐射度学和光度学的基础理论、光能量计算方法、光學系统成像质量等教学内容，但是课时较少，而且教学实践与教学任务中课程目标不匹配。

2. 课程知识点逻辑性强，公式多。应用光学中许多知识点需要通过推导的方式来加以理解和掌握。传统的教学方法阻碍了学生的思维，学生掌握知识不牢固，导致学生不能很好的结合所学应用光学知识解决对应的问题，学生的实际工程实践能力不足。

3. 应用性强。本课程的培养目标是使学生具有实际工程实践能力。但是由于该课程的课时太少，学生在有限的课时内对某些知识点难以理解，不能达到该有的解决工程问题的实践能力。

由于存在以上问题，使得现有的《应用光学》教学效果不尽理想，要想上好这门课，既存在一定的难度，也具有一定的挑战性。OBE教育理念和教育管理模式强调以学生的学习产出为动力，进而反向探索改善学习方法，有助于培养学生的自学和创新能力[15，16]。OBE教学理念是以“学”为中心的教学范式，强调提高学生学的质量，注重学生特定的学习成果，教师不再是课上的讲解者，而是学习方法和学习环境的设计者，注重学生预期学习成果的达成。我们在《应用光学》的课程教学中采用OBE教学模式对课程内容、教学方法和课程考核评价体系三个方面进行改革，提高学生学习效果，达到预期的工程实践能力。

二、课程内容的改革

（一）基于OBE理念优化教材，设计合理的教学内容

按照淮阴师范学院光电信息科学与工程专业培养目标，培养适合具有国际化视野，能在光学类技术领域从事研究、设计、开发等工作的应用型高素质人才。采用OBE理念的教学方式，以培养学生实际实践能力为导向，针对性的选择合适的教材，优化教学内容。目前，课程教学采用的教材主要有《应用光学》（张以谟 主编，电子工业出版社，2015年，第4版）、《应用光学》（李林 黄一帆 主编，北京理工大学出版社，2017年，第5版）、《应用光学》（胡玉禧 主编，中国科学技术大学出版社，2015年，第2版）。依据本课程的教学目标，结合学生实际情况，以能促进学生深层次学习为目的，我们选用李林老师编写的《应用光学》为教程，同时选用另外两本为参考书，重点突出学生的预期成果，在教学中对基于成果导向的策略进行实施，并对其效果进行评估和反思。

教学内容方面，以目标为导向，优化教学内容和教学过程。将尽量多的实验搬入课堂，提升学生的兴趣，实时与学生进行讨论并及时掌握学生动态学习的能力，并对学习过程中学生存在的问题进行及时的指导和纠正，培养学生良好的学习习惯。

（二）以成果产出为导向，对课程教学大纲进行合理化设置

OBE教学模式是以预期成果产出为目标，需要教师明确课程的“预期成果产出”并根据课程的知识点多，理论公式复杂繁多，逻辑性强等特点引入“项目式教学方法”[6]。学生在课程的学习中经过这种成果产出的课程实践训练，加深学生对知识点的理解，促进学生在解决应用应用光学问题过程中，善于利用应用光学的思维方式考虑问题，提高学生的兴趣，最终提升学生的学习效果。

（三）以产出成果为导向，考核体系选用过程性考核的方式

基于OBE理念的教学模式，以能力为目标，基于OBE的过程性课程考核方式更注重考核的灵活性和目标性。在学生研讨、评价过程中，对于难度较小、花费时间不长的题目可以进行随堂测试，可以采用分组讨论、题目测试以及课堂提问等方式。对于难度大的题目可以采用讨论后形成报告的形式测验。学生的最终学习效果通过学生学习的整个过程体现出来，达到整体评价的目的。

三、课程改革成效

近年来，本校对应用物理学专业和光电信息科学与工程专业实施OBE理念实践教学模式改革以来，学校的人才培养质量得到大幅的提升，学生对待课程有明显的学习积极性。课程给学生带来有意义的变化，而且这种变化在课程结束后还能持续下去。课程改革改变了传统的以“教”为中心的教学范式，改为以“为”为中心，任务目标从以前的注重如何提高教的质量，转为提高学的质量，学习理论是嵌套式、是知识框架的相互沟通，教师在整个课程中起到的作用是学习方法和学习环境的设计者，针对不同的教学目标，设计不同的课上或课下的教学活动，并通过有效的教学方法将这些教学活动有效的组织起来，让学生去学习和应用，不断扩展完善头脑中对应知识的框架，促使学生进入深层次学习，从而激发学生的学习潜力。

自从学校推行OBE理念教育以来，学生《应用光学》课程的学习有了显著的成效。学生对课程学习的满意度也有了明显的提高。学生学习成绩与以前相比也明显上升，学生高分数段人数明显上升，不及格人数明显下降。课程改革后该门课程的学生平均成绩提高了15分左右。提出OBE课程改革前、后学生成绩的变化如图1所示。由图1中课改前、后学生成绩分布统计图可以看出，课改前学生（2015级）的高分数段人数不足10%，不及格人数较多超过10%，课改后的2016级学生和2017级学生的成绩有了显著的提高，超过90分的学生和超过80分的学生人数均有了大幅度提升，不及格人数下降到5%左右。所以，推行OBE理念的教学模式教学以来，学生的成绩有了明显的提升。

四、《应用光学》课程改革的思考

新时代下学生以及学生的学习发生着巨大变化，现在多元化的学习环境，上课的课堂已经不再是学生学习知识的唯一信息来源，学生的学习倾向于碎片化的学习，不喜欢长时间的听讲，学生更容易受智能手机等移动设备的影响，习惯于图像视频的刺激，不习惯阅读长篇文字，面对海量的知识信息，学生知识面广、思维活跃但是思考问题的深度不够，专注力下降。喜欢尝试新鲜事物但是不能静下心来潜心学习，容易受到挫折就放弃。认为课程学习乏味，认识不到学习内容与未来生活的关联性，这就促使我们在教学过程中积极适应时代变化，改变教学策略，应用适合学生的教学模式，引导学生。促进教与学目标的达成。

基于OBE教学模式应用于应用光学的课程教学改革，注重课程安排和教学内容的持续改进优化，采用过程性考核体制，提升了学生的创新能力和实践应用能力。基于OBE模式的应用光学课程改革采用以学生的成果产出最大化为目的，将学习科学的理论应用于课程教学，从课程的实际出发设计出适合所教授课程、能够促进学生学习的深层次教学策略。改变了传统的教师课堂讲授和学生实验，以期末考试成绩作为评价结果的固定教学方式，将项目化教学引入课程改革中，采用过程性考核体制。通过课程改革，实现了学生的主体性，促进学生的积极性，解决了传统教学中学生掌握知识难以均衡的问题。OBE教学模式的灵活性和先进性决定了在未来教学过程中具有广阔的应用前景。

参考文献：

[1]许嘉文，程湘爱，钟海荣.“应用光学”课程教学模式的思考与建议[J].高等教育研究学报，2016（1）：115-120.

[2]郭仁慧，高志山.谈《应用光学》教学的改进方法[J].高教论坛，2009（1）：90-92.

[3]顾佩华，胡文龙，林鹏，等.基于学习产出OBE的工程教育模式——汕头大学的实践与探索[J].高等工程教育研究，2014（1）：27-37.

[4]边心田，陈贵宾.基于OBE理念的应用光学课程改革与实践[J].高教学刊，2017，18：125-127.

[5]宋哲英，宋雪玲.基于OBE的工程教育模式下“误差理论与数据处理”课程改革[J].高教学刊，2016（16）：153-155.

[6]倫镜盛，刘柱，陈美珍，等.基于OBE与整合思维的细胞工程教学改革初探[J].高校生物学教学研究：电子版，2016（3）：35-39.

[7]黄斯珉，杨宇.OBE模式在《物理化学》课程教学中的应用研究[J].东莞理工学院学报，2016（3）：111-114.

[8]梅运军，黄岚，胡纯，等.成果导向教育理念（OBE）下的环境工程微生物学课程教学改革与实践[J].微生物学通报，2018，45（3）：609-615.

[9]王洪华，王敏玲，丁彦礼，等.OBE教学模式下《工程物探》课程教学改革与实践[J].高教学刊，2018，11：71-73.

[10]周萍，孙跃东，张振东，等.基于OBE理念的“汽车设计制造”课程的教学改革与实践[J].江苏科技信息，2016（24）：35-37.

[11]郭兵，林秀珍，徐平如，等.OBE思维导向的问题启发教学法在物理化学教学中的应用[J].东莞理工学院学报，2015，22（5）：104-107.

[12]徐送宁，岱钦，黄月，等.基于光电产业需求的光电信息科学与工程专业的改革与实践[J].高教学刊，2016，3：232-235.

[13]朱进容，黄楚云，姚育成，等.光电信息专业人才培养模式的研究与实践[J].教育教学论坛，2013（52）：202.

[14]李林，黄一帆.应用光学[M].北京：北京理工大学出版社，2017.

[15]宋晓岚，金胜明，许向阳，等.基于OBE理念的“无机材料科学基础”课程教学设计与课堂文化建设[J].创新与创业教育，2018，9（4）：87-92.

[16]边心田，陈贵宾.基于翻转课堂模式的应用光学实验教学探索[J].高教论坛，2016，8：44-46.