以“光学”课程为例论本科教育的弊端

耿涛 孙伟民 李寒阳 张志林 戴强 卢春莲

摘  要：本科生是国家未来的栋梁，因此本科教育应不断进行改革以满足培养国家人才的需要。我们将以光学课程作为一个案例，来讨论一些在本科教育中常见的问题。通过对问题的反思与理性实践，我们提出了对现行教学方法、教学形式等方面的改进方法。提出一种“科研工作与课堂相结合”的教学新方法，使得学生能在学习本专业基础知识的同时，也培养学生发散思维与基本的科研能力。

关键词：本科教育  教育改革  创新型人才  光学课程

中图分类号：G640                             文獻标识码：A                    文章编号：1674-098X（2020）10（a）-0223-03

Abstract： The undergraduate student is the pillar of the country in the future， so the undergraduate education is reformed continuously to meet the needs of training national talents. This paper takes "optics" course as an example， and points out some problems in current undergraduate education. Through the reflection and rational practice of the problems， we put forward the improvement methods of the current teaching methods and teaching forms. This paper puts forward a teaching method of "combining scientific research work with classroom". It not only enables students to learn the basic knowledge of their major， but also cultivates their divergent thinking and basic scientific research ability.

Key Words： Undergraduate education; Educational reform; Innovative talent; Optics course

1  国内外本科教育情况

纵观各国，为了在世界科研领域拔得头筹，纷纷开启了新的教学模式改革。澳大利亚的高校重视培养学生的综合素质和实际动手能力，学生的每一门专业课都有配套的辅导课[1]。辅导课的意义在于方便学生更好地理解和学习专业课的知识以及为后续的论文写作准备充分的材料。美国的高校则秉承科研与教学相互渗透的原则，将科研融入到课堂中[2]。其优点是教师可以在教课的过程中发现问题并进行研究，学生也可以接触最新的思想、方法、技术成果，最终双方在愉快的课堂氛围下均有所收获。

然而我国高校的本科教育模式一直处于矛盾状态，矛盾主要集中于教学与科研[3]。高等学校教育的最终目的是给国家输送优质人才，使科研水平在众多高校中，拔得头筹。因此，重视教育是服务国家重大战略需求的必要选择，也是作为一名教育工作者的责任。但在过去的10年之间，研究型大学的崛起使得中国的一部分高校的政策与方向发生了悄然的变化。科研产出与项目为学校带来的知名度与实际效益，让越来越多的高校竞相效仿，教师不得不将目光锁定在科研项目上，这样就导致了高校对于本科阶段基础教育的忽视[4]。而一个国家科技的基础在于教育，而本科也是相关教育的基础也是重重之重。

本文在详细分析传统本科教育弊端的基础上，以光电专业的本科必修课——“光学”为例，探索一种“科研工作”教学化的方法。在学习过程中融入现代科学研究的前沿热点问题并引发讨论，使得学生不但能学习本专业的基础知识，也能获得发散思维能力的锻炼。

2  传统本科教育的弊端

2.1 教学方法陈旧

一直以来我国各项考试类型均以笔试为主。虽提倡素质教育，但最终看到的还是应试教育的地位居高不下的现象。尤其是在中学阶段，在高考的强压下，中学教师在教学手段上更倾向于“讲授法”。通过不断重复强调考试中考的知识点，并通过不断做题的题海战术让学生们对这些知识点不断加深记忆，但是具体怎么在题目之外应用却一点没有提及。而大学教师在讲课时会不自觉地效仿自己的中学教师，着重讲解考试的内容，对于考试盲区则一笔带过。然而大学培养的不是应试机器，是国家未来科技发展的后续储备力量。理论知识、应试技巧固然重要，但发散思维、科研精神对于学生的未来发展也同等重要。如果我们只重视学生的课业成绩，而忽略了发散思维、科研精神的培养则会表现为学生发现知识能力的缺失和解决实际问题能力减弱。一旦学生脱离了学校或老师，他们将不能作为一名独立的工作者踏入到社会实践中去。并且在学习过程中，学生若只重视课本上的表层含义和只重视考试的部分则一定会对知识的理解产生局限性，造成教学与科研“脱轨”的现象。因此我们得想办法改变这种情况，大学不是做题机器制造厂，而找到一种新的教学方法来取代这种传统的方式则迫在眉睫了。在有限的课时中尽可能传授学生学习知识的方法与技巧而不是让他们把精力放在考试与做题上，考试只是检验学习成果的一种手段，而不是学习知识的方法。教给他们在未来发展中所需要的理论知识;完成发散思维、自我学习能力、科研精神的培育，这才是大学教育的根本目标。然而，经过了高考的洗礼与中学老师们的应试思维的灌输，我们必须将一部分精力放在对学生们学习热情的激发上面。

2.2 学生缺乏创新思维、动手能力

本科阶段的许多课程都有配套的实验课，“光学”专业也有与之对应的“现代光学实验”，而多数高校在进行实验课教学时均存在这样的现象：学生被动地接受实验过程——学生只是按照书上的步骤，用教师调试好的仪器，按部就班地完成实验，这样并不能实现设置实验课的目的，让学生发现实验中蕴含的科学道理。对于类似“光学”这种科研性强的课程，开发一些与实际前沿科研领域相关的创新实验有利于开发学生的创新思维。更进一步地，设置开放性的问题给予学生们思考与自己动手的机会，在基础实验的基础上让学生进行拓展的思考与实践。在实践活动中给予学生们自己思考和动手的能力，避免出现最后走向社会的学生们变成只会重复性的机械操作。我们最终目标是将有较好基础的学生们，培养成具有较强的独立思考能力，并具有相当的创新精神和动手能力并能做出贡献的优秀人才。这时候就需要我们的学校和老师更多地付出一些精力与思考，让学生们去勇敢地尝试，并在学生需要帮助的时候，给予适当的帮助。

2.3 学生缺乏学习的动力与热情

本科生大多是一些刚刚成年的人，他们在经过了六年中学的学习与高考的洗礼，加上部分中学老师们形而上学的思维灌输，使得很多学生觉得大学就是一个可以休息和放松的地方，是一个可以随意生活的地方。用一句形象的话来形容大学生——“被窝是青春的坟墓”。很多学生们进入大学后就进入一种异常懒散的状态，这种过分放纵自己的心态使得他们失去了学习的热情与欲望。当然在失去了学习的热情与欲望后，他们仅剩的就是对及格的渴望，或者有些人连这些都不在乎。很多这样的学生怀有一种及格万岁的心理。因此我们这些老师很难用传统的办法再度激发出他们对知识的渴望，而且过分地强调他们所学知识对他们未来的作用，很多时候反而会适得其反。我们必须要打破他们这样的现状，打破学生们这种懒散的心态。

3  教学改革具体措施

3.1 教学中融入“科研”问题

“光学”这门课程，是光电信息与工程专业学生在本科阶段重要的专业基础课。光学知识渗透在生活中的每一个角落，同时也是当代新兴产业的排头兵。因此，将传统“光学”理论与新时代的前沿科技成果相结合就显得尤为重要。教师在课堂上可以提及与光学相关的前沿热点词汇，并结合当前基础知识讲解其中基本原理。例如，随着当前信息时代的蓬勃发展，光纤通信技术逐渐受到越来越多的关注。因此，当教师在讲全反射时，可以举例光纤就是应用全反射原理来传输信号的，并作适当的扩展讲解。这样既可以满足学生对于身边事物的好奇心，也可以提高学生的学习兴趣。

这就需要老师们讲课水平的不断提高，不能仅仅像过去一样将教学作为一项任务，而科研才是主要工作。当然，为了进一步激发教学积极性，老师们上课的时候不应再拘泥于传统的授课模式，以填鸭式的教育方式给予学生们知识。大学之所以称之为大学，就是因为大学中的学习氛围不拘泥于形式而在于大家在已经探讨问题与明理思辨。教师们要使用生动活泼的语言，而这不仅能活跃沉闷的教学课堂，更能把抽象的知识化繁为简。

教学部分与科学研究部分，本就是密不可分的一个有机整体，我们不能将两者割裂来看。因此教师要权衡好教学与科研的关系，进行一个有机的选择来保持一个平衡，而这便要求大学教师在进行科学研究的同时兼顾课堂教学。教师可以通过教学积累经验为科研提供理论依据，将科研成果进行加工来充实教学内容。教师们需要定期交流科研进展及成果，共同更新教學内容，制定教学目标。激发学生对知识的渴望的自主性。引导学生们，主动向更深更高的科研领域深造，提高学生对专业基本知识的综合应用。不再是仅仅局限于几个公式的背诵或是浮于纸面上的了解，要从知识的源头出发全面地了解并且运用知识。

3.2 数字化教学

本科阶段类似于“光学”这种专业性较强的课程，往往导致学生难以通过书面知识对其有深层次的理解。只有看到的才更加便于理解，在知识越发抽象的现在，仅仅通过方程与现象的描述是远远不够的。学生难以理解，老师们也难以讲解。因此我们教师可以发挥现代科技的优势，适当地利用网络与计算机进行课堂教学。例如，在实验条件有限的情况下，教师可以在网上查找关于光的偏振、干涉、衍射的实验公开课。让学生通过视频了解实验的细节，把抽象的实验过程具体化以达到提高学生学习效率的目的。此外可以利用仿真软件将理想的实验结果以直观的方式模拟出来[10]。在老师完成相关知识的基础仿真时，此时便是最好的时机，在这里给予学生们自己思考和动手的能力。而且在未来的科研工作中，模拟仿真相关数据的处理是一个无法回避的问题。因此老师在上课完成相关实验的仿真后，完全可以给予学生一些相应的仿真作业，做一些和上课仿真相似或相同的内容。并且可以以此为基础给予学生一些拓展的部分，拓展部分完成的学生可以给予加分鼓励。这样的数字化教学可以激励学生积极性的同时，也为以后继续深造与从事相关工作的学生们打下坚实的基础。

3.3 学生由“被动”转向“主动”

随着教学改革的不断推进，教学无论从方式还是从内容上都变得更加丰富起来，比如说最近就出现了一种非常常见的手段，“翻转课堂”的形式。这将过去的教学模式中师生之间的主被动关系改变，过去多为老师主动教，学生被动听。而翻转课堂则使得教师与学生的角色相互发生了转换，将学习的主动权从教师转向学生。在这种教学方式下，同学们需要扮演老师的角色讲授知识，教师则扮演学生的角色进行提问，补充。在课前，老师可以将同学们分成几个小组，并给予学生们与课程相关的问题。例如，光学中的光纤光栅部分，让学生针对这一个器件来进行资料的查询与整理。因为老师们的课时有限，如何在如此短的时间里培养学生们相关能力的同时进行知识的教导，这是一个巨大的难题，而研讨课的方式则能很好地帮助我们解决这个问题。当然小组内成员需要进行自我分工，将自己查到的资料、相关科研动态通过PPT的形式展现给老师和同学们，并阐述自己对于本节知识以及前沿科学技术的理解。老师们做的更多的反而是与同学们交流，帮助学生寻找合适的目标，引导学生们自我学习自我解决问题的能力，让学生们拥有独立能力面对这些困难。

4  结语

高校教师在本科生培养阶段应不断地采取新的教学方法、教学方式，增加教师与学生的交流与互动。关注学生的理论知识储备的同时也要重视培育学生的创新思维和宽阔的学术视野。同时，教师应树立将教学与科研相互融合相互促进的思想，与学生多交流本专业实施科研动态，激发学生获取知识的积极性。本科教育改革是一个长期的过程，需要我们不断去发现问题解决问题，相信在不久的将来本科教育的问题会得到很大的改善。

参考文献

[1] 陈波，刘子恒，张茁，等.以学为中心的物理光学课程教学设计和实践[J].产业与科技论坛，2020，19（10）：190-191.

[2] 闫霞.浅谈初中物理新课程导入方法——以《光学》为例[J].课程教育研究，2016（6）：149-150.

[3] 阳葵兰.新时代我国高等教育改革发展的方向与路径[J].中国乡镇企业会计，2020（6）：246-247.

[4] 张志伟.物理光学课程内容与教学方法研究与实践[J].大学教育，2017（3）：73-74.

[5] 吐尔逊·买买提.光学网络课程双语教学系统的设计和实现[D].吉林：吉林大学，2015.

[6] 赵明宇.基于案例教学的中学物理《光学》课程资源建设研究[D].呼和浩特：内蒙古师范大学，2019.