光電類專業(yè)課換位式教學模式初探

黃震+張保軍+盧啟柱+齊躍峰+畢衛(wèi)紅

＼[作者簡介＼]黃震（1976），男，天津東麗人。副教授，博士，主要研究方向為光電檢測技術(shù)。

＼[摘要＼]結(jié)合光電類專業(yè)課特點，積極探索專業(yè)課教學模式改革。以燕山大學信息科學與工程學院光電子系光纖通信系統(tǒng)課為研究對象，從專業(yè)課教學的目的和意義出發(fā)，對現(xiàn)行教學模式進行了闡述與分析，并對教學模式的換位式改革進行了探索與嘗試，旨在為相關(guān)本科專業(yè)課教學過程中提高學生學習的主動性和積極性、高素質(zhì)人才培養(yǎng)提供有益的參考。

＼[關(guān)鍵詞＼]教學改革;教學模式;專業(yè)課;光電類;換位

＼[中圖分類號＼]G642.42＼[文獻標識碼＼]A＼[文章編號＼]10054634（2015）03008703

0引言

光電類專業(yè)課程，如光纖通信系統(tǒng)、光纖傳感、光電子器件等，其共同點是知識面廣、理論性強、工程技術(shù)范圍寬，但授課學時相對較少。尤其在CDIO理念逐漸滲透進教學過程的大背景下，實踐教學被提到了一個新的高度[1，2]。特別是近年來，各專業(yè)課都進行了相應調(diào)整，大幅增加了實踐教學的內(nèi)容層次與結(jié)構(gòu)和學時數(shù)量。以燕山大學光纖通信系統(tǒng)課為例，總共32學時，其中實踐學時占了近1/3，共10學時，并在實踐環(huán)節(jié)增加了現(xiàn)代光纖通信系統(tǒng)設計與仿真內(nèi)容[3]。而與此同時，理論教學內(nèi)容不減反增，這給理論教學帶來了新的挑戰(zhàn)。然而目前光電類專業(yè)課在理論教學過程中存在著的學生專業(yè)課學習缺乏主動性和積極性的現(xiàn)象就顯得尤為突出和嚴重。造成這種現(xiàn)象的原因既有主觀態(tài)度問題，也有客觀因素影響。其中，單一的灌輸式教學模式作為客觀因素，在較大程度上限制了學生主動性和積極性的發(fā)揮，對學生專業(yè)課學習效果以及主動學習意識和能力的培養(yǎng)產(chǎn)生嚴重影響。比如，某大四學生在校外企業(yè)做畢業(yè)設計，負責光電系統(tǒng)測試。在指導過程中，發(fā)現(xiàn)該生只是知道了系統(tǒng)參數(shù)在一定范圍內(nèi)屬于正常工作狀態(tài)，但從來沒想過參數(shù)范圍是如何得到的，超出這個范圍會對系統(tǒng)造成什么樣的影響。這說明學生缺乏主動學習的意識，而主動學習能力的培養(yǎng)就更無從談起了。因此，教學模式的改革是非常必要的。

換位式教學改革，就是促使學生從教師的角度和高度去對待專業(yè)課知識，以教師的角色完成授課內(nèi)容梳理、講義編寫、課堂內(nèi)容組織、PPT制作和課堂講解等活動。將學生由原來課堂上被動的、單純的傾聽者轉(zhuǎn)換為知識學習的組織者和講授者，從而提高學生學習專業(yè)課的主動性和積極性，最終實現(xiàn)提高畢業(yè)生綜合素質(zhì)的目的。

1教學改革

1.1教學改革措施

針對學生專業(yè)課學習積極性和主動性不高的問題，教研組以角色換位為中心，經(jīng)過長時間調(diào)查研究，設計了一系列改革措施。包括團隊協(xié)作、緊貼專業(yè)、角色換位、高度自治、靈活追新和雙重激勵。具體內(nèi)容如下。

1） 團隊協(xié)作。學生進行分組討論，每組作為一個團隊，每位隊員分別負責討論工作的一部分。討論活動在課下進行，不占用課上時間。討論過程中，隊員既要各司其職，又要相互幫助、共同進步，培養(yǎng)學生的團隊協(xié)作精神。

2） 緊貼專業(yè)。討論是以專業(yè)課相關(guān)內(nèi)容為主題，主題相對來說要具體，不求廣泛而求其深度。討論問題的深度是評價該團隊總成績優(yōu)劣的主要依據(jù)之一。

3） 角色換位。學生從老師的角度對待專業(yè)課討論內(nèi)容。各團隊討論結(jié)果以講義和PPT演示文檔的形式展現(xiàn)，并由該團隊成員在課堂上講解PPT內(nèi)容，還需要設計與討論內(nèi)容相關(guān)的習題。

4） 高度自治。討論組實行組長負責制，由組長負責分配和協(xié)調(diào)組內(nèi)工作事務。組長對組員工作質(zhì)量進行綜合評價（或者隊員互評），其評價結(jié)論是區(qū)別組員成績的主要依據(jù)之一。

5） 靈活追新。教學和討論內(nèi)容求新，不拘泥于教材內(nèi)容。適時減少教材內(nèi)容所占學時，擴展內(nèi)容覆蓋范圍，緊密跟隨專業(yè)課發(fā)展前沿。打印、復印相關(guān)材料分發(fā)給學生，并增加PPT詳細程度，使學生更容易學習。

6） 雙重激勵。講義內(nèi)容的組織形式和討論深度，以及PPT的制作水平和講解效果是評價該團隊總成績優(yōu)劣的主要依據(jù)，會得到一定的分數(shù)獎勵。另外，各組設計的習題可能間接或直接成為期末考試的試題。

1.2教學改革實施

如果采用單一換位式教學模式，有兩個問題：（1）由于招生規(guī)模的擴大，即使是專業(yè)課也往往采取多班一起授課的形式進行，學生人數(shù)多;（2）授課學時有限。所以，純粹的換位式教學改革的開展難度很大。因此采取的還是以傳統(tǒng)教學模式為主、換位式教學模式輔助的綜合教學模式。傳統(tǒng)教學模式可以幫助學生清晰地勾勒出專業(yè)課知識體系的總體框架，并在傳統(tǒng)授課過程中積極引導學生如何轉(zhuǎn)換角色、選擇討論主題等;而換位教學模式則可以提高學生的學習興趣，充分發(fā)揮學生學習的主動性和積極性，進而促進學生對專業(yè)問題進行深入研究，并培養(yǎng)學生主動學習的意識和主動學習的能力。所以，灌輸式教學和換位式教學兩種教學模式并不是矛盾的，而是相輔相成的。

在實際改革運作過程中，教研組采取了自愿參加的形式，賦予學生角色換位的權(quán)利。角色換位式教學改革中，權(quán)利互換還體現(xiàn)在討論主題選擇、組內(nèi)成員構(gòu)成和組員成績評定等環(huán)節(jié)。參加討論的同學會在期末獲得分數(shù)獎勵。有兩種獎勵方式，一種是以百分比的形式并入期末總成績，如占期末成績的10%～20%;另一種是在期末卷面成績基礎上額外加分，如加5～10分。各討論組雖然是自由組合，但最多3名同學，這樣討論選題內(nèi)容和規(guī)模容易控制，考評也相對簡單。教師在授課過程中，要留出學生深入研究的余地。比如光纖通信系統(tǒng)中的“色散”問題，既有深奧的數(shù)學理論推導，也涉及到大量的工程技術(shù)應用。教師在講解過程中可以點到為止，并提示學生，可以作為討論主題。教師還要在學生討論過程中進行必要的講解和引導。但討論主題并不局限于教材，因為光電類專業(yè)課教材內(nèi)容相對專業(yè)發(fā)展前沿滯后問題比較突出。以光纖通信系統(tǒng)課程為例，光纖通信系統(tǒng)發(fā)展雖然只有40余年的時間，但其發(fā)展勢頭是相當迅速的。從開始的45 Mbps傳輸速率，發(fā)展到成熟的10 Gbps，而新一代的40 Gbps和100 Gbps傳輸技術(shù)也在積極向?qū)嵱没蜕虡I(yè)化大踏步挺進。另外，以往光纖通信系統(tǒng)主要應用在長途、高速的核心傳輸網(wǎng)絡中，而現(xiàn)在光纖接入網(wǎng)正開始逐步取代以銅線為介質(zhì)的傳統(tǒng)接入網(wǎng)絡。而與之相比，教材內(nèi)容無論在先進性方面還是廣度上都很難滿足專業(yè)課的教學要求。在討論后期，教師的PPT和講義就是學生展現(xiàn)其討論成果的模版。最后，留出一定的課上時間，學生在講臺上講解PPT，給學生一個展示的機會和舞臺。

2教學改革前后

改革實施之前，教研組專門進行了一次問卷調(diào)查，了解學生是否能接受改革措施。調(diào)查結(jié)果表明：贊成改革的占到了55%，大多數(shù)學生是接受這種形式的;20%不贊成的同學主要認為會占用過多課余時間，或?qū)τ诔煽儽壤粷M意;其余的同學則表示無所謂。從實際的分組參加情況來看，參加人數(shù)基本和調(diào)查結(jié)果一致。

從討論選題內(nèi)容上來看，可以說是五花八門。既有教材內(nèi)容深入研究的題目，如光電二極管噪聲模型分析、色散補償原理與技術(shù)、光交換與光學混沌等等;也有和光纖通信系統(tǒng)專業(yè)課相差較遠的內(nèi)容，如基于光纖的制導武器、激光武器、光纖激光器等等。大多數(shù)學生的PPT和講義做的都是圖文并茂，有的同學還在PPT中加入了自編的動畫和解說，講解過程生動活潑。從學生完成的電子版講義和PPT的情況以及在課堂講解的狀態(tài)來看，參加討論的學生大多數(shù)都是認真去做了，而且非常愿意在講臺上和老師同學分享討論成果。

雖然討論成果展示占用了一些課上時間，講課學時相對減少了，但學生的學習氣氛更濃了，教學效率提高了。講課內(nèi)容和教學大綱基本一致，考試內(nèi)容和沒有改革前是一致的，考試成績基本上也是一致的。改革前后兩次期末考試卷面平均成績：2013年（改革前一年）82分，2014年83.5分。成績統(tǒng)計結(jié)果說明實行改革的2014年考試平均成績沒有明顯提高，但討論過程中擴大了學生的專業(yè)知識面和深度。即便是沒有參加分組討論的同學，在聽取討論同學講解過程后，也擴展了專業(yè)知識面。更重要的是在換位式教學過程中，討論題目是學生自主選擇的、討論活動是自行組織開展的、討論問題的深入研究是獨立進行的。這充分體現(xiàn)了學生在學習生活中的主體地位，激發(fā)了學生學習的主動性和積極性，培養(yǎng)了主動學習的意識和能力。

3結(jié)束語

改革過程順利完成，但仍有問題需要進一步探索研究。分數(shù)獎勵是改革順利進行的主要推動力之一。如果是按照百分比將討論成績加入期末總成績的方式，很可能出現(xiàn)總分減少現(xiàn)象。因為即使是組內(nèi)成員之間的討論成績，由于討論分工不同、工作量不同，也是不一樣的。如果是在卷面成績的基礎上直接加額外分數(shù)，又會引出新的問題。

總體來說，這次教學改革是達到了預期的效果。學生能通過扮演教師的角色提高學習專業(yè)課的主動性和積極性，增加了學習氣氛，提高了學習效率。

參考文獻

[1] 李曼麗.用歷史解讀CDIO及其應用前景[J].清華大學教育研究，2008，29（5）：7887.

[2] 畢衛(wèi)紅，張保軍，付廣偉，等.光電子專業(yè)綜合訓練實踐教學模式初探[J].教學研究，2014，37（4）：8486.

[3] 黃震，畢衛(wèi)紅，張保軍，等.光纖通信教學實踐與總結(jié)[J].教學研究，2011，34（3）：5859.

Research on teaching model of specialized courses of

photoelectricity based on role exchange

HUANG Zhen1，2，ZHANG Baojun1，2，LU Qizhu1， QI Yuefeng1，2， BI Weihong1，2

（1. College of Information Science and Engineering，Yanshan University;2. The Key Laboratory for

Special Fiber and Fiber Sensor of Hebei Province， Qinhuangdao， Hebei066004， China）

Abstract

According to the characteristics of the specialized courses of photoelectricity， the reform of teaching modes was actively developing. With the purpose and significance of specialized courses teaching， and the courseoptical communication system as the research object， the traditional teaching model was presented and analyzed. And reform of teaching model based on the idea of role exchange was proposed in order to promote the activity and initiative while learning related specialized courses for students， and to cultivate highquality intellectuals， which provide the beneficial reference.

Key words

teaching reform; teaching model; specialized courses; photoelectricity; role exchange