“光電子技術基礎”在線課程建設及探索

林宏翔 孫光東 彭文娟 楊明亮

[摘 要] “光電子技術基礎”是光電技術專業的重要課程。對于應用型本科學生而言，畢業生的培養目標更偏重于技術應用，因此在“光電子技術基礎”的教學過程中，應當因材施教、適當變革。2020年，受新冠疫情影響，惠州學院電子信息系開展在線課程教學。從教學內容、教學技巧兩個方面出發，結合在線課程教學經驗，論述如何培養應用型本科學生的創造性思維和自主學習的能力，總結了“光電子技術基礎”在線課程教學改進的一些經驗及技巧。

[關鍵詞] 光電子技術;課程教學;教育技術

[基金項目] 2017—2019年惠州學院國家自然科學基金“瞬態高頻噪聲離散分析模型的研究”（11605202）;2019—2020年惠州學院教研教改項目“光電子技術基礎在線開放課程”（ZXKF2019011）

[作者簡介] 林宏翔（1987—），男，福建莆田人，博士，惠州學院電子信息與電氣工程學院副教授，主要從事電子信息技術研究。

[中圖分類號] G642.41? ? ?[文獻標識碼] A? ? ?[文章編號] 1674-9324（2021）08-0104-04? ? [收稿日期] 2020-08-27

應用型本科高校的培養目標在于為地方經濟建設輸送應用型人才，故在進行人才培養的過程中偏重于學生技術技能的培養，但又有別于職校人才培養模式，要求學生掌握一定理論基礎，具備今后職業發展的潛力。“光電子技術基礎”作為電子信息專業的重要專業課程，在其知識體系上有著重要地位[1-4]。由于課程內容具有極強的應用性，在教學過程中，學生對于技術性實驗更為感興趣，而對理論知識較為輕視。然而理論知識是工程技術應用的基石，不能完全丟棄理論知識，因此在教學過程中，如何平衡理論知識與實驗技術顯得尤為重要。通過長時間的教學經驗積累，通過與學生進行溝通交流，了解到學生更希望通過一些形象的工程實例來幫助理論知識的理解。為了提高學習效果，采用理論和工程實例相結合的方法，結合教師自身的工程項目及大學生競賽實例，在課堂教學中與學生分享工程案例，培養學生創新創造思維和自主學習能力。

一、教學內容的選取

“光電子技術基礎”是一門應用性較強的專業課程，課程內容較為豐富，但由于課時數限制，在教學過程中無法做到也不必做到面面俱到的講解。惠州學院電子信息系于2018年開始嘗試應用型本科專業模塊化教學改革。學院組織青年教師以掛職鍛煉的方式前往企業進行調研，動態掌握行業領域的技術應用和技術需求，以企業需求的職業技能為導向，結合課程內容進行重組，將一門專業課程劃分為多個教學模塊，每個模塊包含特定的技能要素，每個教學模塊由若干個知識點共同支撐，這些知識點可能來源于實驗課程甚至是不同專業課程。如圖1所示，電子信息專業的培養目標，由其專業能力進行支撐，而每項專業能力則由多個模塊要素支撐。支撐某一項能力的教學模塊要素可能來源于同一門專業課程，也可能分布在不同的專業課程中。圖中頂層圓球表示培養目標，立方體表示專業能力，底層球體表示所屬某個專業課（底層正方形格子）的教學模塊要素。

通過對教材內容的甄選，確定最為精華的部分進行最深入的講解，保證絕大部分學生能夠掌握基本理論，形成電子科學技術專業基本科學素養的培養。同時，對相對次要的內容任課教師要大膽舍去，因為這些知識技能，學生可以在今后的實際工作中進行學習，暫時的缺失不會對學生未來的職業上升空間造成很大限制[5]。這樣就對教師的教學水平提出很高的要求。教師需要了解整個電子信息技術行業的發展歷史，準確分辨各個知識點在整個“光電子技術基礎”這門課程的中重要性，完成重點、難點的突破。此外，任課教師需要在若干個科學領域都有所涉獵，以教材的知識作為立足點，將各個學科知識融會貫通，并在課程教學中進行交叉，培養學生的創新創造能力。

（一）競賽促進教學、科研融入課堂

以全國大學生電子設計競賽為例，電子信息專業的學生通過參加競賽將專業課程學習內容與當前新技術新方法有機結合，通過具有工程意義、實踐意義的綜合電子系統設計，培養學生解決復雜問題的能力[6]。在電子設計大賽中，學生需要用到大量的專業知識和技能，包括模擬電子技術、數字電子技術、高頻電子線路、電路原理等理論知識，同時還需要用到單片機、FPGA，以及大量光電器件。學生在參加大賽的器件方面，其專業能力得到極大鍛煉，團隊協作精神、科研報告撰寫能力也得到很大提升。同時在“光電子技術基礎”課堂教學的過程中，引入競賽題目，結合光電器件的原理和性能進行深入教學，將往屆學生的作品進行講解分析，加強學生對教材知識點的理解。經過長期的教學積累，我們發現學生在進行電子器件設計的過程中往往具有相同相似的思維模式，往屆學生的作品所包含的一些錯誤，后幾屆的學生嘗試時極有再次可能出現，對往屆學生作品的剖析能夠幫助后幾屆同學迅速適應競賽強度，避免常見錯誤，而往屆學生作品中的一些閃光點，對于其他學生群體而言也更容易接受。此外在幫助指導學生的同時也是對教師隊伍的鍛煉，能夠有效提高教師隊伍指導競賽的能力。因此，我們在課堂模塊化教學的過程中，會結合課程所學的光電器件，以及一些往屆學生的作品進行講解，讓學生吸收往屆大賽題目的精髓。

（二）模塊動態變化，緊跟行業需求

企業技術更新變化迅速，但高校所用的教材往往更新較慢，導致學生不能掌握企業當前最新技術[7]。為此，惠州學院電子信息系組織青年教師定期前往企業調研，以掛職鍛煉的方式了解惠州市當地龍頭企業的技術發展動態，并對課程教學的內容進行及時調整。惠州高視科技有限公司是一家專注于工業光學質檢的高科技公司，其在國內手機配件的智能檢測領域處于領導地位，在機器視覺、人工智能、深度學習方面有深厚的技術積累。2019年惠州學院與惠州高視科技有限公司簽訂青年博士實踐基地以及人才培養協議，高視科技有限公司為惠州學院電子信息系的學生提供了先進的機器視覺教學案例及人工智能、深度學習的產業應用實例。通過在高視科技有限公司的實踐學習，學生的專業技能得到了極大的提升。例如惠州學院學生參與高視科技“手機屏幕缺陷光學檢測程序開發”所用到的神經網絡識別方案，通過以實際項目的方式將學生引入生產、研發的第一線，激發學生學以致用的學習興趣。在加強校企合作的過程中，惠州學院電子信息系根據近幾年的企業需求，適時調整課程體系，為本系學生增加了人工智能、數據結構等多門課程，有效提升了畢業生的行業競爭力。此外，學院要求每門專業課配有嵌入式教學，即邀請企業工程師進入課堂，為學生帶來最前沿的企業應用技術。

二、教學技術技巧的改進

（一）在線課程教學開發

在線課程教學主要包括課前、課中、課后三大時間段[8]。在課前安排中，主要是關于課程教學時間和內容上的通知，以及課前預習任務。在課前預習任務中，我們可以利用一些其他的網絡教學技術手段配合在線教學，例如微課等。微課是指運用信息技術按照認知規律，呈現碎片化學習內容、過程及擴展素材的結構化數字資源。相對于常規課程其課程內容較為短小，在短暫的時間內針對性地解決一個問題或掌握一項技能，具有教學目標明確、主題突出、教學時間短等，適合個體自主學習等特點[9]。微課教學的這種特性非常適合模塊化教學，配合在線教學平臺，能夠很好地幫助學生進行課前預習和課后復習。在進行線上模塊化教學的過程中，我們將每個教學模塊封裝成一個微課教學內容，學生通過自主學習微課內容，能夠迅速獲取所需的知識及技能。

課中是整個教學環節中最為重要的部分，主要包括直播教學和在線互動兩個環節。在直播教學中，教師使用重組后的教學模塊進行講解，并通過互動過程實時了解學生的學習效果和學習狀態。此外，目前大部分的教學平臺軟件都提供了良好的在線測試方法，在直播授課的過程中，教師可以在授課結束前發布在線測試，了解本次課程學生的學習效果及知識盲點。

課后部分是學生鞏固知識強化記憶的重要環節。學生可以通過網絡平臺，多次重復觀看教學錄播視頻，復習微課教學模塊，并通過網絡平臺完成教師發布的課后作業。常規教學通常采用問卷或者教師談話的方式來進行課程反饋，收集的反饋信息非常有限;而網絡教學平臺通常提供了友好的反饋界面，學生可以在反饋區和討論區提出自己對課程教學的一些意見以及學習過程中的一些困惑，加強了教師與學生之間的溝通。

（二）教學效果分析

惠州學院電子信息專業模塊化教學于2018年起步，通過對2016級、2018級電子信息科學技術4個班進行平行對比觀察，發現采用模塊化教學的班級對知識掌握較好，整體學習興趣更為濃厚，表現為作業完成度高、出勤率高，同時對于知識的運用較為靈活，其參賽的成績優于常規班級。通過大量問卷調查，從4個對比班級中的反饋信息中，我們得知大部分同學對模塊化教學持認可態度，認為模塊化教學效果更好;但是也有部分同學反映模塊化教學知識點零碎，不易形成知識體系。

三、結論

經歷近一個學期的在線教學摸索，我們總結了“光電子技術基礎”基于在線教學平臺的模塊化教學改進，通過以賽促學的方式激發學生自主學習的積極性，采用科研項目融科教學的方法，讓理論知識與工程實例相結合。在每周一次的線上教學反饋中，學生表示在模塊化教學過程，教材中的理論知識直接與工程實例相結合，更容易理解記憶，學習效果更好，大部分學生對本學期的在線模塊化教學效果較為滿意。

參考文獻

[1]劉玉峰，房永征，李倩倩.應用型本科教學中光電子技術基礎課程建設與教學改革探索[J].科技創新導報，2018，15（26）：238+241.

[2]許明坤，毛雷鳴，陳宇.應用型高校光電子技術課程教學改革初探[J].黑龍江工業學院學報（綜合版），2018，18（8）：24-27.

[3]張成云，劉佐濂.新工科背景下《光電子技術》課程教學探索與實踐[J].教育現代化，2018，5（19）：111-113.

[4]朱偉玲，何穎君，陳海波，李天樂，方運良，陳麗娜.高校應用型人才培養框架下的光學課程的改革與思考[J].教育現代化，2016，3（33）：39-41.

[5]林宏翔，史洪宇.應用型本科高校《信號與系統》課程教學改進及探究[J].高教學刊，2019（16）：138-140.

[6]吳迪，符策，李濤.全國大學生電子設計競賽與實驗教學融合實驗案例設計[J].中國現代教育裝備，2020（11）：116-118.

[7]李雷，劉海.光電類專業課程的實驗實踐教學體系構建[J].教育教學論壇，2018（24）：254-255.

[8]林承友.基于在線課程平臺與網絡直播平臺的線上教學方案探索——以“光電子技術”課程為例[J].教育教學論壇，2020（26）：375-376.

[9]張傳香，章曉波，巨佳，談淑詠，賀顯聰.“互聯網+”背景下集慕課、微課、翻轉課堂于一體的功能材料專業教學探討[J].教育教學論壇，2020（34）：255-256.