新工科背景下“工程光学及光电检测”课程教学的改革探索
莫文琴宋俊磊晋芳
［摘要］新工科建设是服务于国家战略，为培养引领未来技术和产业发展的科技人才而提出的重要学科建设举措。针对“工程光学及光电检测”课程的特点及存在的问题，以学生为中心，从教学内容、教学模式和实验教学三个方面进行了改革探索。通过优化和整合教学内容，帮助学生建构知识体系；通过以工程问题为导向的教学模式的改革，提高学生的工程能力；通过开展多维度、多层次的实践教学，培养学生的实践创新能力，以适应新工科教育理念对我国高校人才培养提出的新要求。
［关键词］新工科；工程光学；光电检测；教学改革
［基金项目］2019年度中国地质大学（武汉）教学改革项目“新工科背景下‘工程光学及光电检测课程教学探索与实践”（2019A46）；2019年度第二批产学合作协同育人项目“新工科背景下校企协同‘工程光学及光电检测课程教学改革”（201902282012）
［中图分类号］G642.0［文献标识码］A［文章编号］1674-9324（2023）21-0067-04［收稿日期］2022-09-06
新工科是基于国家战略发展新需求、国际竞争新形势、立德树人新要求而提出的我国工程教育改革方向。新一轮科技和产业的发展依靠工程教育提供人才支撑，两者联系紧密，相互支撑。因此新工科对人才培养的目标提出了新的要求：学习能力强、工程实践能力强、创新能力强，具备学科交叉融合的特征［1］。
在新工科环境背景下，为提升学生的学习能力和工程实践能力，国内很多高校对“光电检测技术”课程做了一系列探索，比如天津大学提出了科研式实验教学模式以提高学生的研究能力和工程实践能力［2］；电子科技大学以“引导式讨论”和“方案答辩”教学方式让学生成为课堂主角，充分调动学生的学习积极性［3］；广州大学以激发学生学习兴趣和培养学生主动性为出发点进行课程教学方法的改革［4］等。上述各高校的改革措施均以学生为中心，以目标和问题为导向，通过新的理念、新的途径和新的要求推动工程教育改革的步伐。因此，为了适应新技术、新产业和新经济发展的需求，培养实践创新能力强、具备竞争力的高素质复合型新工科人才，我们对“工程光学及光电检测”课程的教学内容、教学方法、实验环节等进行了改革。
一、课程教学存在的主要问题
我校在一流本科建设中对各专业本科人才的培养方案进行了修订，因此测控技术及仪器专业也对传统课程体系进行了有效的整合和推陈出新。结合仪器专业教学质量国家标准和学校专业基础，“工程光学及光电检测技术”课程在原有光电检测技术的基础上增加了工程光学的基本内容，课时仅有48学时，包括课堂教学40学时和实验教学8学时，因此课程内容繁多与课时有限之间的矛盾给教学的有效实施提出了难题。目前“工程光学及光电检测”课程在教学上存在以下问题。
（一）课程内容涵盖知识点多而零散，章节关联度不足
“工程光学及光电检测”是一门重要的专业必修课，综合了工程光学、光电子技术、模拟电路等学科内容，具有综合性、实践性和学科交叉性等特点，同时说明了该课程涵盖了工程光学和光电检测技术两部分内容的重要知识点。由于工程光学自身具有较强的学科系统性和完整性［5］，导致与光电检测技术关联度不足，学生在学习过程中容易产生知识的割裂感，不利于提升其知识应用能力。另外，无论是工程光学还是光电检测的教材，通常只总结了知识体系中的重要概念和思想，对背后的问题、观点以及思想的发展都进行了简化处理，而这些是学生想要达到深刻理解所必须了解的。
（二）课程理论性太强，教学方式难以体现“以学生为中心”
工程光学教学内容涉及大量的理论分析和公式推导，一方面理论性太强、概念太抽象，学生普遍感觉难以理解；另一方面其在工程实践中的应用扩展不足，不利于培养学生的工程实践能力。原有的教学方式主要以课堂讲授为主，这种点到为止的“灌输式”教学不能让学生完成深度的理解。当学生对课程的概念还模糊时，再学习课程的其他内容是非常抽象和困难的［6］。通过这种方式来学习，学生接受的只是众多繁杂的观点，不需要积极主动地探究，也不需要参与课堂交流和讨论，从而导致学习积极性不强，学习效果不佳。
（三）实验教学模式陈旧，内容缺乏创新性
实验教学是培养学生动手和创新能力的重要途径，对人才培养起到了决定性作用。从实验教学模式来说，由于传统教学理念和实验条件的限制，实验教学主要以现场实际操作为主，一般通过分组的形式组织实验，指导教师在现场无法监督到每一位学生，因此难免会出现个别学生没有真正动手进行操作的现象。此外，由于几何光学实验中有复杂光路的搭建和调节，学生需要反复调节和不断观察才能获得较好的实验结果，而受课时的限制，大部分学生常常浅尝辄止，并没有入脑入心，导致实验效果不佳。从实验内容来说，主要以基础性和验证性实验为主，缺乏创新性设计