基金项目：南阳理工学院高等教育教学改革研究资助项目（NIT2020JY-095）；南阳理工学院《应用光学》校级一流课程建设项目。

摘要：为培养高水平应用型创新人才，地方本科院校光电信息科学与工程专业的《应用光学》课堂教学过程中，应重视和加强与区域内光学冷加工特色产业的有机融合，以实践和理论相结合的方式激发学生学习兴趣，培养学习主动性。本文基于《应用光学》课程理论与实际结合紧密的特点，通过典型光学系统组装、企业生产流程调研、一线工程师进课堂等多举措实施，以真是感官丰富理论课堂教学，有效提高了学生学习兴趣和课程教学效果。

关键词：应用光学；教学模式；地方产业特色；实践和理论相结合

《应用光学》是光电信息科学与工程、电子科学与技术、测控技术与仪器等专业的必修技术基础课程，是学习光学系统设计、光电成像技术、显示技术和光通信技术等后续课程的重要理论基础[1]。该课程具有理论与实际结合紧密的特点，知识体系层次分明，脉络清晰。课程从几何光学基本概念出发，采用光路计算的方法阐述光学系统的基本成像规律、光束限制、能量分布、像差等理论形式，进而具体分析典型光学系统和现代光学系统的成像特性与设计要求[2]。学生不仅能够通过课程学习掌握光电系统设计所需的基本理论，同时能够通过工程实例分析具备一定解决光电系统复杂工程问题的基本能力[3-5]。

一、《应用光学》课堂特点分析

鉴于《应用光学》课程知识体系特点，传统课堂教学往往存在以下特点：

1、课程开端从几何光学的基本理论出发，利用光路计算的方法研究光学系统中光的传播规律和成像特征，数理基础要求高。课堂教学过程中需要通过推到和计算掌握大量的概念和公式，抽象且易混淆。学生往往因感觉理论枯燥无味而学习兴趣不高[6]。

2、受到应用型本科人才培养方案影响，地方高校更加侧重学生实践能力的培养，大幅度压缩理论课堂学时。有限的课堂教学时间内，教师不能很好地通过工程案例和光学前沿技术呈现理论课堂的实用性，导致学生对课程体系的应用前景不清晰，专业认知度和认同感下降[7]。

3、教学方法和考核方式过于单一，教学方法上强调教师为主的传统讲授方法，忽略学生课前预习、课堂表现和课后复习等，师生之间缺乏互动交流，缺乏学生学习主动性的引导机制。课程考核主要依赖期末考试，过程考核主要为课后作业，且批改讲解流于形式[8]。

4、受光电产业区域性分布限制，许多地方没有《应用光学》相关联的典型光学系统和现代光学系统设计、生产企业，理论课堂与生产实践不能有效衔接，教师和学生无法获取光学系统设计与构成的真实场景，光学系统理论分析无法落地生根。

针对传统《应用光学》课堂教学中存在的普遍问题，我们在2018、2019和2020级光电信息科学与工程专业开展《应用光学》课堂教学模式改革，在理论课堂实施过程中充分结合地方光学冷加工产业特色，采用典型光学系统组装、一线工程师进课堂、企业调研等多途径并举，为枯燥的理论课堂注入活力。同时在有限的理论课时基础上，开展线上线下结合教学模式，延伸课堂教学时间，拓宽光学前沿视野，同时升级过程考核方式。通过课堂教学模式改革，三个年级《应用光学》教学效果得到有效提升，学生在《光学系统设计》等后续课程学习、考研、就业等方面表现出明显的优势。

二、地方光电产业特色分析

我们所在区域素有“中原光谷”的美称，在光电产业诸多领域具有雄厚的发展基础和广阔的市场潜力，特别是光学冷加工、光电显示、光电设备、光学薄膜、光电信息记录材料等的研发和生产方面处于国内外领先水平，市场占有率高。近年来，地方政府高度重视区域光电产业发展，提出打造千亿级数字光电产业集群的产业发展目标，先后出台地方政府关于加快推进光电产业发展的意见和地方数字光电产业链群高质量发展行动方案等文件，依托区域现有重点企业的研发和生产方面的优势，充分发挥中心城区在光电产业发展中的引领带动作用，形成光电产业核心区。据统计，截至2021年10月，区域内注册光电产业504家，达到规上标准企业49家，占比9.72%，主要集中在光学镜头加工和望远镜装配领域。区域内投影机年销售40万台，占全国市场份额的20%，光学镜片年销量1.6亿片，占全国市场份额的16%，合色棱镜、TIR棱镜产品全国市场占有率达60%以上，AR/VR阵列光波导器件产品市场占有率达20%以上。目前所在区域已完成国家级光电产业园、光电孵化园、创业中心建设。

南阳理工学院瞄准地域光电产业发展长远布局，立足区域地方光电产业特色开设光电信息科学与工程本科专业，为地方光电产业发展培养高素质应用型人才。专业以《应用光学》为理论基础，开展光学系统设计、光电成像技术、显示技术、光通信技术等地方特需人才课程体系建设，与中光学集团共同推进中试基地产业研究院建设，与翊轩光电、河南宏昌科技、河南新正方电子等光学企业共建研发中心、开展产学研合作及签订应用型人才培养协议等。

三、《应用光学》创新课堂教学模式研究

结合《应用光学》课程特点、地方光电产业特色以及当前课程教学中存在的明显不足，同时考虑我校办学定位和校企合作实际情况，我们在《应用光学》课堂教学过程中采取了一些措施，使教学效果得到进一步提升。

1、典型光学系统组装工艺导入

根据地方光学冷加工产业特点，为贯彻“地方院校服务地方”的宗旨，我们已配套开设有《应用光学课程设计》，该实践课程目的为通过企业相关望远镜、显微镜、投影物镜、VR等典型光学系统的结构认识、组装体验、生产实践等，增强《应用光学》课程体系的应用认知，提高学生动手能力和培养学习兴趣。《应用光学课程设计》一直开设在《应用光学》理论课结束后，希望学生掌握典型光学系统的理论模型后，起到强化理解的作用。课程目标达成分析发现，学生对典型光学系统组装工艺的学习兴致高，动手实践反馈理论教学效果好。因此，我们通过系统调研和综合分析，把《应用光学课课程设计》贯穿整个《应用光学》理论课堂，提出“望远镜诞生记”的创新课堂教学模式，以感性认知带动理性认知。与传统课程结构设计不同，新的课堂教学模式强调理论课堂从典型光学系统组装工艺出发，选取地方普遍、师生熟悉、工艺流程简单的望远系统进行动手制作，让学生在动手中体验典型光学系统设计的奥妙，通过工程实际引导学生重视《应用光学》理论课程体系的学习。理论课堂各部分均可与组装的望远系统的细节相统一，提高学生理论学习的目的性，从而有效提高课堂教学质量。课程最后回归组装典型光学系统，整理典型光学系统（望远镜）的光学设计原理、典型光学系统主要参数计算和表征方法（放大倍率、像差成因等），达到整个课程体系的总体把握。全新的《应用光学》课堂教学模式工程案例与理论课堂为一体，自上而下融会贯通，大幅度提高学生学习积极性和教师授课趣味性。

2、校企合作丰富课程教学

因地方光学冷加工、镜头组装、投影设备等光电企业与《应用光学》课程密切相关，我们在课堂教学过程中借助校企合作优势，开展企业家讲座、工程师授课及企业调研等活动，通过光学企业的生动生产活动浸润理论课堂，激发课堂活力。在2019级《应用光学》课堂实施过程中，我们带领学生到卡尔奇光学仪器有限公司参观光学透镜的加工过程和望远系统的生产过程。邀请翊轩光电技术总监深入课堂讲解安防镜头的应用场景、设计原理、生产流程等。在2020级《应用光学》课堂实施过程中我们邀请中光学集团董事长李智超正高级工程师开展“计算光学与微纳光学的应用与发展前景”的产业学术报告，邀请宏昌科技总经理深入课堂讲解投影系统的发展过程、行业状况、系统设计、生产工艺等。我们与新正方电子共建镀膜新材料研发中心和签订产学研合作项目，共同促进应用光学领域“双师双能”师资队伍建设。在地方政府的推动下，我们与中光学集团共同推进中试产业研究院建设，学校成立南阳理工学院光微研究所，负责推进研究院基础科研团队建设和光学专门应用型人才培养。

3、线上课堂建设延伸教学宽度

受学校应用型人才培养模式限制，《应用光学》理论课时为56学时，课堂体系中基本理论的讲解尚不能满足，往往授课教师会选择删减教学内容。伴随课堂教学模式改革，实际需要课时量逐步增加，线下课堂教学压力越来越大。为有效延伸《应用光学》课堂宽度，我们通过学校购买的建课平台完成了《应用光学》和《应用光学课程设计》线上课程建设，并在2020级综合线下教学实施。《应用光学》线上资源包括课堂重构后的课件、电子教案、教学大纲、教学进度、教师资料、国家精品课程视频、章节习题、授课视频、科学家与大国工匠案例等。《应用光学课程设计》线上资源包括典型光学系统国内现状PPT、望远系统组装工艺PPT、组装工艺演示视频等。同时线上课程还具有提问、布置作业、线上测试等功能，面对所有同学免费开放。线上课程作为线下课程的有效补充，学生可按照教师要求在规定时间内完成，在理论预习、阶段性考核、事业拓宽等方面发挥重要作用。

四、结束语

针对《应用光学》课堂理论联系实践紧密的特点，结合区域光电产业特色，构建工程案例、校企合作、网络课堂与传统理论教学相融合的创新课堂教学模式。选取师生熟悉的望远系统组装工艺，通过动手实践充分调动学生学习积极性，通过望远系统设计细节与《应用光学》理论课堂各部分相统一提高课程学习目的性。结合地方光电产业优势，在理论课堂中融入学科领域企业专家讲座、工程师授课、企业调研等活动，在校企合作环境下推进“双师双能型”《应用光学》师资队伍建设和应用型人才培养机制改革。通过线上教学资源建设，线上线下协同推进《应用光学》课程建设。在《应用光学》创新课堂教学模式下，学生学习积极性和主动性得到有效加强，课堂教学效果得到有效提升。学生在应用光学领域就业数量逐年增加，2018级光电信息科学与工程专业光学工程领域研究生录取率达到毕业生总数的31%以上。

参考文献：

[1]吉紫娟，肖飞，郑秋莎，陶进杰，熊伟钉.“任务驱动法”在翻转课堂中的应用——以“应用光学”课程为例[J].湖北第二师范学院学报，2018，35（02）：118-121.

[2]张玲玲，丁冬艳，郑武，朱荣刚.课程思政理念下应用光学课程建设的探索与实践[J].教育教学论坛，2020（47）：210-212.

[3]丁喜峰，王文静，孙鑫.OBE教学理念下课程规范化教学实践与探索——应用物理专业应用光学课程教学改革的实践[J].教学研究，2019，42（06）：103-108.

[4]柏俊杰，张小云，吴英.面向工程应用的工程光学教学改革与实践——以重庆科技学院工程光学课程为例[J].重庆科技学院学报（社会科学版），2012（13）：186-188.