混合式教學在信息光學課程中的運用

徐德芹

混合式教學在信息光學課程中的運用

徐德芹

（天津職業技術師范大學 理學院，天津 300222）

為了增強信息光學課程的教學效果，采用混合式教學方法，線下課堂教學與網絡教學平臺優勢互補結合使用，對教學環節中各方面進行了教學改革與創新，提出了教學內容的新布局．通過靈活多樣的教學方法，增設實踐教學環節，完善成績考核評價制度等形式，有效地提高了教學質量．

信息光學課程；混合式教學；線下課堂教學

信息光學課程是應用物理、電子信息科學與技術等專業本科生的一門必修課程[1-4]．信息光學[5]是在激光、全息術和光學傳遞函數的基礎上，融合數學中的傅里葉變換和通信中的線性系統理論，在光學和通信2個不同領域架起了一座橋梁，進而從空間域走向頻率域．近年來，信息光學迅速發展，已滲透到科學技術的諸多領域，如光信息處理、圖像識別等．但信息光學課程的特點是理論性強、概念較抽象和數學公式多且較難理解．為了提高信息光學基礎課程的教學質量，培養學生獨立思考、分析問題、解決問題和創新能力，本研究將線下課堂教學與在線教學相結合，對整個教學環節進行一系列改革與創新的嘗試，尤其是教學方式方法的改革、教與學的角色互換和成績考核評定的改革與創新．這些措施的綜合應用有效地激發了學生學習興趣，從而提高了教學效果．

1 創新信息光學課程的教學內容布局

在組織課程教學內容時，考慮學生的需求，合理搭配課程內容使其豐富而實用．既要強調基礎理論和應用、學科前沿知識的滲透，又要有視頻資源、文本資源．對理論性強、公式推導復雜的內容，選擇學生易理解的方式進行授課．在教學過程中，用先進的教學理念、精彩的案例分析以及畫龍點睛的課程點評，引領、鼓勵和啟發學生，讓學生學有所獲，學以致用．

信息光學課程是以傅里葉變換這個概念為主線，結合通信理論中“系統”的觀點，處理傳統光學的知識．教學過程中始終以夯實基礎、銜接應用為目標，突出基本概念，凝練繁雜的內容，明確理論公式的物理含義．在內容上，系統地講解了信息光學的基本概念和基礎理論知識，如標量衍射理論、光學成像性質的頻率特性、透鏡的位相調制和傅里葉變換性質、光學成像系統的頻率特性等[5]78-80．在講解這部分內容時，采用線下課堂板書教學與多媒體技術結合，全方位多角度地向學生講解課程的基本理論和重難點知識．信息光學課程中多個章節涉及到的實踐應用，如光學全息、光學信息處理、激光散斑及其應用等．講解涉及實踐應用的內容時，采用多種教學方式引導學生，在理論教學中引入仿真實驗，通過計算機自編程序演示部分實驗，如利用Matlab程序仿真光學圖象增強處理、圖象識別等，較好地達到了鞏固學生的理論知識的效果[6-7]．講解全息術時，教師可以利用投影機展示最新的全息圖動態影像．同時與信息光學課程設計結合，增加設計性實驗內容，充分發揮學生的自主學習能力、團隊合作能力，培養學生的創新能力．對教材中理論性較強且較難的章節內容進行部分刪減，信息光學課程內容涉及面廣，受實際課時的限制，將課程各方面內容展現給學生是有一定的難度，所以更注重為學生夯實理論基礎，不斷引導學生思考、分析和創新．

此外，與學科前沿密切相關的應用領域，在教授課程時，課程內容要引用科學前沿最新成果．教師結合自己的科研情況，充分利用網絡資源，將前沿學科的動態實例傳遞給學生．例如：在講解菲涅爾衍射的泰伯效應、全息術知識時，引入近幾年的量子光學和量子通信等前沿話題．講解光學圖像識別時，向學生介紹目前國際上最新的實用型實時光電圖像識別系統．這些新的前沿科學知識，有效地激發了學生的學習興趣，調動了學生課堂學習的積極性，拓寬了學生的視野，提高了教學質量．

2 改革信息光學課程教學方法

現如今，高等教育信息化逐步深入，智能技術日新月異，知識更新的速率遠遠超出人們的預期．作為高校教師，要具備足夠的信息素養和教育技術能力，不僅要充分了解學生需求，教學活動后還要收集課程滿意度反饋．教師不能再照本宣科僅提供課本知識，要改變過去“以教師為中心”的教學模式，要理論和實踐結合，提升學生獲取知識、更新知識和整合資源的能力．混合式教學需要教師引導學生進行網絡教學平臺學習[8-10]，增強在線網絡平臺的團隊協作學習以及師生互動氛圍效果．教師要以學生的全面發展作為導向進行教學改革，廣泛利用網絡平臺和資源，充分嘗試多樣的教學方法．

首先，根據信息光學課程的特點，靈活結合線下課堂教學和線上學習．課程中重難點知識、理論的推導過程、公式的物理含義由教師采用線下課堂板書講解．講解后適當引導學生思考討論，同時，教師做好引導，及時總結，讓學生深入理解和消化理論導出思路和相關因果關系．對于課程內容的相關背景、問題的由來，以及結論性的知識，可以由多媒體課件展示，采用圖表、視頻演示等直觀而生動的教學方式．傳統板書教學與多媒體課件技術結合，互相促進，多方位激發學生聽課的興趣，給予學生全新的聽課感受，獲得良好的教學效果．對于新知識涉及的前沿內容，教師要做好引導，讓學生利用網絡資源，獨立思考、探索，進行自主學習，豐富學生的知識儲備．教師充分利用多種渠道的在線學習資源，如資源共享課程、MOOC資源、開放課程等，優選優用慕課中的國家精品課程，豐富教學內容，積累教學經驗，拓寬教學思路，提高教師的綜合素養．同時，將好的課程資源分享給學生，讓學生利用在線課程資源做好課后復習，有效地發揮學生學習的自主性．同時，對教學過程進行錄像，將其資源在網絡平臺分享，既能讓教師通過觀摩自我反省修正提高，還能讓學生通過網絡平臺反復學習，及時反饋，幫助教師有效地優化教學思路，改善教學效果．

其次，信息光學課程中全息術、光信息處理等章節涉及實踐應用．對于這部分內容，在講解理論知識的同時增設了實驗環節[11]．信息光學實驗主要分為綜合設計性實驗和驗證性實驗．綜合設計性實驗是理論聯系實際的關鍵環節，學生根據理論知識設計實驗方案，實驗時采用翻轉課堂和網絡課程形式進行．利用組建實驗學習討論小組（每組有4~5名學生組成）的方式，將實驗課程網絡資源推送給學生，學生團隊自主學習研究，協同合作完成實驗項目．這種教學模式既培養了學生的團隊合作精神，增強了學生對理論知識的掌握程度，又培養了學生綜合應用知識能力和創新能力．但由于實驗條件的限制，信息光學課程中部分實驗將Matlab的光學仿真實驗引入到課堂教學中，如在教學中為了讓學生較好地理解空間濾波的問題，教師借助 Matlab軟件對光學空間濾波實驗進行了編程．通過空間濾波仿真實驗，學生更直觀地觀察到空間濾波的作用，更容易理解復雜的物理理論．

最后，信息光學課程課后輔導時間相對充裕，教師可以利用網絡平臺與學生開展異步討論，答疑解惑，引導學生多角度交流互動，促進學生反思和建構知識．教師針對課程內容制作簡單題庫，通過網絡教學平臺發送給學生，指導學生在網絡平臺上提交答案，適時總結反饋．這不僅有助于師生互動，還可以幫助教師及時了解學生學習效果，幫助學生鞏固知識．

3 完善信息光學課程成績的考核評價體系

作為課程學習，信息光學課程須要有成績考核評價體系，但這種考核體系要符合信息光學課程的特點，包括考核形式、分數權重比例．考核體系的評定要與教學模式緊密相關，依據教學內容和教學方法的改革，信息光學課程在考核方式上也做了相應的改進．采取平時成績、實驗成績與期末考試結合的方式，多個方面按比例考核．平時成績包括日常考勤、課后作業、課堂表現、線上資源視頻學習與練習、平時測驗等．改變傳統的用考卷來決定學生成績的做法，將考核評價貫穿整個教學過程，突出以學生為本的教學理念，更注重學生平時的學習態度與質量，弱化期末考試成績．

線下課堂教學的好處是教師和學生可以面對面直接交流，及時地回饋．在線網絡平臺教學的優勢是教師不僅可以借助網絡進行在線教學，還可以在線上完成多種教學活動，如備課、布置作業、批改作業、答疑等．學生課后可以自主通過網絡瀏覽復習課堂的教學內容及補充資料，并進行在線練習、在線答疑、在線討論等學習活動．線下課堂教學與在線網絡教學平臺的銜接，需要教師在教學實踐中不斷研究探索，總結優化．

混合式教學的核心就是從以“教”為主，轉向以“學”為主的教學理念．在信息光學課程教學中，通過多媒體課件和在線網絡資源的應用，豐富教學內容，提升了學生課堂學習的興趣，啟發學生主動學習思考．改革教學方法，將課堂教學和實踐相結合，充分將網絡平臺資源應用到課程教學中，提高學生實踐能力和創新思維能力．健全的教學評價制度，調動學生學習的積極性．這些措施的綜合應用是必要、可行和高效的，遵循教學規律，提高教學質量，有助于培養學生實踐能力、創新精神和良好的科學素質．

[1] 解筱杉，朱祖林．高校混合式教學質量影響因素分析[J]．中國遠程教育，2012（10）：9-14

[2] 劉軒．信息技術在信息光學教學中的應用[J]．信息通信，2011（5）：88-89

[3] 張莉．提高“信息光學”課程教學效果的探索與實踐[J]．科技信息，2010（28）：529

[4] 胡章芳，羅元．信息光學實驗的改革與實踐[J]．實驗科學與技術，2006（5）：79-82

[5] 呂乃光．傅里葉光學[M]．北京：北京大學出版社，1998：78-80

[6] 呂文華．MATLAB在信息光學教學中的應用[J]．濰坊學院學報，2007（6）：153-155

[7] 胡章芳，羅元，席兵，等．Matlab仿真及其在光學課程中的應用[M]．北京：北京航空航天大學出版社，2015：108-136

[8] 蔣雯音，楊芬紅，范魯寧．雨課堂支持下的智慧課堂構建與應用研究[J]．中國教育信息化，2017（10）：14-17

[9] 楊靜，劉佳，郭丹．基于雨課堂平臺的混合式教學模式探索[J]．產業與科技論壇，2017，16（19）：168- 169

[10] 肖康，王瓊，陳月花．雨課堂的教學應用與反思[J]．廣東化工，2017，44（13）：283-284

[11] 王玉新，王艷，孫中皋，等．應用型大學物理實驗教學體系的構建與實踐[J]．教育教學論壇，2018（6）：129-131

The application of blending instruction in information optics course

XU Deqin

（School of Science，Tianjin University of Technology and Education，Tianjin 300222，China）

In order to enhance the teaching effect of information optics course，adopts blending instruction method，combines advantages of offline classroom teaching and online courses，carries out teaching reform and innovation in all aspects of the teaching links，and proposes a new layout of teaching content．The teaching quality has been effectively improved through flexible teaching methods，the addition of practical teaching links and the improvement of the performance assessment system．

information optics course；blending instruction；offline classroom teaching

O438∶G642.0

A

10.3969/j.issn.1007-9831.2020.09.020

1007-9831（2020）09-0078-03

2020-05-21

國家自然科學基金項目（11504271）；天津職業技術師范大學科研啟動項目（KYQD14039）

徐德芹（1986-），女，山東棗莊人，講師，博士，從事量子光學和光學通信研究．E-mail：xudeqin0428@126.com