任务驱动教学法在光学基础课程教学中的探索

邵桢迪 熊达鹏 许文强 王庆宇

（航天工程大学士官学校 北京 100000）

随着激光产业的蓬勃发展，激光的应用日渐广泛，当前对于激光技术型人才需求越来越大。激光原理及应用作为一门实践性较强的专业基础课程，要求学员将基础理论活用到实践当中，培养出激光方向的高素质专业人才。根据“教育教学大纲”中提出的教学目标与教学内容，三年来逐步推进激光原理及应用课程的教学改革，但是就访谈调查及日常反馈中仍存在很多问题。本文就在现况下如何更合理地构建激光原理及应用课程内容体系，让学员综合素质得到全面发展，进行了深入的探索与改革。

一、课程的基本情况

1.教学时间短，教学任务紧。高职教育为三年制，学员只有两年时间在校学习，因此要求在较短的时间完成职业素质培养，这对于教员来说，教学任务重，教学压力大；对于学员来说，课程编排紧，教授内容难以掌握。

2.学员知识水平参差不齐。学历覆盖初中、高中、大学，学员普遍动手能力强，理论学习偏弱，相对于理论与实验分开教学，学员更喜欢在动手中进行探索和理论学习。

3.理论与实践脱节。由于激光原理及应用为专业课，在排课时还需向基础课让步，造成理论课和实验课在课程安排上存在时间差，使得理论与实验无法很好融合，同时排课紧密，一天上6到8节课时也让知识难以消化，易出现听课疲劳等问题。

二、存在的主要问题

传统的激光原理及应用课程主要以教员为主的课堂讲授式模式，根据教材大纲安排进行教学，将每节课的知识点逐一进行讲解。这种模式存在以下问题：

1.知识覆盖广，理解不够深入。激光原理及应用课程教学内容多，然而课程总学时只有60学时，其中理论仅占30学时，实验30学时。要在30学时内讲授所有的内容，那么每个知识点必然点到为止，又因课程编排紧，学员还没理解到位，加之理论与实践脱节，无法起到知识巩固的作用。

2.重理论授课，轻独立思考[1]。传统教学虽然这种授课方式可以高效简洁的传授知识，但是教学方法单一，缺少学员主动思考环节，学员课堂参与度低、积极性不高。

3.学员基础差异大，传统式教学以教员统一传授知识，无法做到针对教学，学员主观能动性发挥不足，这会制约部分优秀学员的个人提升。

4.考核评价方式不合理。考核主要分为形成性考核20%和终结性考核80%，形成性考核指平时成绩由课堂提问、平时作业、课堂考试三部分组成，形成性考核的评定主要基于理论授课时学员的表现。终结性考核包含理论考核50%和实验考核30%。理论考核以笔试形式考察理论知识，实验考核考察实验的完成情况。当前理论考核占主要比重，与实验内容相分离，仅涉及理论授课的知识点，这种考核方式轻过程重结果，学员只需在考前突击背知识点即可通过，考核没有体现学员真实技能水平。

三、任务驱动式教学法的实施

（一）项目系统的确定

“任务驱动”就是教员以多个任务为核心进行推动式教学，每个任务的背后隐含着相应的教学内容[2]。在任务驱动下，学员根据自己对问题的理解，应用学习资源自主探索学习。“任务驱动教学法”是一种建立在构建主义学习理论基础上的教学法，它将传统的以传授知识为主的多维互动式的教学理念转变为积极探索式学习。

（二）主要做法

为解决当前的问题，运用任务驱动教学法的主要做法有[3]：

1.讲授内容抓主放轻。首先将知识点以重要程度进行分类，以核心知识为中心设计任务，通过任务深入理解要点，并在此基础上进行一定程度扩展，余下的知识由教员提供辅助性资料作为了解学习，鼓励学员自主探究并从旁协助。

2.以任务为主线进行教学。任务内容由浅入深，前后尽可能有相关性，以完成任务为课堂目标来学习相应知识。由于目的明确，学员清楚地知道学习内容与任务间的密切联系，从而激发学员的学习积极性。

3.注重培养学员自主探索的学习能力。随着任务的层层深入，后续难度会逐步提升，这就要求学员在完全掌握前面的任务后，能综合所学内容独立设计实验，完成任务要求。

4.考核注重理论与实践相融合。形成性考核中任务的完成质量也作为课程成绩评定的参考，理论考核加入对任务的理解和操作中的关键步骤等，能真实反映出学员对本门课程的学习水平。

四、任务驱动教学法的具体实践

（一）任务编排

激光原理及应用课程由理论讲授和实验操作两部分构成。其中第一章简述激光的发展应用特性等基本概况。第二章是激光的基本原理，包含激光的特性、激光产生的基本原理、激光器的组成等基础理论部分。第三章讲述具有典型性的改善激光性能的几种激光的技术：模式选择技术、稳频技术、调Q技术和放大技术。

传统教学方式在第三章结束才开始实践环节，通过课堂反馈发现前面内容学员已经遗忘大半。由于第一二章只有理论讲述，学员对于激光器的基本组成没有一个直观的认识，尤其是激光器中重要组成光学谐振腔在激光产生过程中起到的作用没有真正理解，在激光设备的维护中，光路的调节是光学技能操作的一大要点，光路调节实际上就是光学谐振腔及内部光学元件的调节，是产生高质量可利用激光的关键。

任务驱动教学法的任务设计思路[4]：知识点由浅入深，层层递进，每一步都设计相关的任务进行知识点的巩固，在任务设计中让学员培养良好的操作技能，学会独立思考和协同合作，同时在现有的基础上进行举一反三。

按照任务驱动法教学，可在第一章激光介绍后安排第一个任务，结合任务讲授必要的知识点，直接将第二三章的内容穿插进到任务中，而不是在章节讲完后去操作。如表1展示，第二三章内容细化为六个小任务进行教学。

表1 任务安排表

第一个任务：激光工作物质发射谱测量实验。任务涉及到基本光学元件的准直，通过调节光学元件的位置关系来找到产生激光的最佳位置，观察激光工作物质的光谱。学员完成了第一个实验会对光路调试及激光产生的基本结构有一个直观的了解。

第二个任务：半导体泵浦固体激光器的安装与准直。它是在第一个任务基础上的改进，通过光谱的观察发现，仅用泵浦源和激光工作物质产生的激光功率低且杂光多，因此引入新的内容光学谐振腔，用它来提高激光的质量。如何选择光学谐振腔的腔长和结构是本次任务的重要。

第三个任务：半导体泵浦固体激光器调Q实验。第二个任务提高激光的质量同时功率没有大幅度提高，需要极大的瞬时功率，因此研发了调Q技术，本任务是结合任务理解调Q技术。

第四个任务：半导体泵浦固体激光器倍频实验。这个任务是在第二个任务的基础上完成，细分为腔内倍频实验和腔外倍频实验。重点考察光学元件的选取和仪器的使用，希望学员能在前面任务上举一反三，完成本次实验，并对过程中的问题大胆分析。

第五个任务：设计并安装适合测距的激光器。要求学员运用之前的知识选取合适的元件设计激光器。

第六个任务：激光测距实验。作为一个激光应用实验，安排在第四章激光应用的部分结合理论讲解。

（二）内容选取

基于当前现状，无论是岗位需要还是学员兴趣所在，本门课程都应将重点培养学员的动手能力上，因此制定教学内容时有所选取。例如，在讲光学谐振腔的时候，在参考教材中需要详细讲述稳定腔和非稳定腔，但是在实际调试几乎用不到。各种不同谐振腔的结构，比如对称共焦腔、对称共心腔等，这些可以根据任务需要来取舍。教员不讲的内容可以提供资料让学员课后学习，腾出更多时间让学员在完成任务的过程中加深核心知识的理解。

（三）辅助支持

由于课程以任务驱动，学员为完成任务会尝试各种方法，教员需要提供辅导性帮助和指导，必要时可实验课中增加部分理论内容或提供教学资源方便学员自学。比如相关书籍、文档、MOOC、学堂在线等资源。课下可以安排专门的答疑时间，汇总后统一解答。

（四）考核评定

激光原理及应用课程采用任务驱动教学法主要是为了提高学员的操作能力同时巩固理论知识，改善当前理论和实验脱节情况，因此除课程安排外，考核的内容和形式也需要相应地进行调整。课程考核成绩结构不变，仍为形成性考核和终结性考核。形成性考核增加任务过程性评价，并且作为主要参考依据。终结性考核中实验考核为所有实验任务完成后考核，最后笔试考核为该课程结课后进行。实验考核前需要给学员一定课时进行练习，每名学员在考核开始时抽签确定考核题目以防学员只针对自己题目进行练习，每名考核完毕教员进行点评，指出学员考核中问题，同时为了公平公正下一名同样题目的学员犯同样的错误扣分×2，第三名犯同样错误的学员扣分×3，以此类推。对于可变换的题目也可以根据考核出现的次数加深难度。同时理论考核部分可加入在实验课的易错点和操作过程相关问题，提高实验相关题的分值。通过理论考核引入实验内容进一步巩固实验的理解，以此做到理论与实验的相互促进的闭环。

五、任务驱动教学法需要关注的问题

当前激光原理及应用课程中运用任务驱动教学法也存在一些问题。

（一）教学条件

采用任务驱动教学法教学，课程对于教学条件有所要求。第一是实验仪器充足。比较理想的情况是2～3人一套设备，但是激光的器件价格不菲、容易损坏且对实验环境要求高，现有的仪器配备的数量无法满足当前的需求，因此学员的实际操作次数较少，难以达到大纲要求的熟练程度。第二适合30人以下的小班教学。由于部分激光实验中激光功率不低有可能对人体造成损害，这就需要教员在旁监督，保证学员规范操作，若发现问题及时干预指导，因此师生比在1∶30以上比较合理。

（二）知识体系的完整性

由于课程以任务来进行教学驱动的，学员所掌握的知识点仅限于任务中所涉猎的，其他知识点如果学员在课下没有自学，那么学员所掌握的知识体系可能会出现不完全的情况。如何在课程中进行知识的扩展延伸以构建完整的知识体系，也是需要教员认真思考的问题。

（三）教学内容对岗位能力支撑较弱

高职教学与大学的教学内容不同，高职教学是为岗位输送技术型操作人才，但是由于高职院校与地方实际工作联系不够紧密，造成一定程度的教学内容与实际岗位的不匹配，这也是制约高职院校定向培养高素质操作人才的一大困难。

六、结束语

高职院校是为输送实践能力强的高素质人才，在教学探索中采用任务驱动法进行改革。实践发现将任务驱动教学法运用到课程设计中，有利于调动学员学习的主动性，提高学员的实际操作能力，引导学员学会分析解决问题，同时培养学员的团结协作精神，采用后的效果非常明显，值得广大教员采用。但是，这也对授课教员提出了更高的要求，无论是课程任务设计还是资料收集以及课下答疑，都需要花费更多的精力，来保证学员知识体系的完整性，才能最大程度保证任务式驱动教学法取得预期效果。