工科專業(yè)課混合式教學(xué)模式探索*
——以“光電信息物理基礎(chǔ)”為例

朱月紅 鄭一博 王 遠(yuǎn) 楊清蓮(河北地質(zhì)大學(xué)光電技術(shù)研究所 河北 石家莊 050031；河北省光電信息與地球探測技術(shù)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室 河北 石家莊 050031)

光電信息物理基礎(chǔ)是光電信息科學(xué)與工程專業(yè)(簡稱光電專業(yè))的一門專業(yè)基礎(chǔ)課，教材采用電子工業(yè)出版社的《光電信息物理基礎(chǔ)》，由中國計(jì)量學(xué)院沈?yàn)槊竦壤蠋熅帉?該教材是普通高等教育“十二五”規(guī)劃教材，涵蓋電磁理論、量子力學(xué)、固體物理、半導(dǎo)體物理、固體光學(xué)等主要內(nèi)容.這些內(nèi)容是光電信息技術(shù)發(fā)展的重要理論基礎(chǔ)，對于光電專業(yè)的學(xué)生來說，全面掌握這門課具有很重要的意義.然而由于這門課程涉及的理論知識較多，同時(shí)需要扎實(shí)的先修課高等數(shù)學(xué)和物理基礎(chǔ)，導(dǎo)致學(xué)生整體對這門課學(xué)習(xí)興趣不高，積極性不夠，教學(xué)效果不太理想.國內(nèi)多所高校采用該教材作為光電專業(yè)的教材，任課教師及其團(tuán)隊(duì)對該課程教學(xué)進(jìn)行積極探索與研究，并提出一些改進(jìn)方法[1～4]，這些改進(jìn)的方法都各具特色.

本文結(jié)合該專業(yè)學(xué)生特點(diǎn)，提出以“板書+多媒體，線上+線下，教師授課+學(xué)生上講臺”相結(jié)合的混合式教學(xué)模式，以此來改善教學(xué)效果，提升整體教學(xué)質(zhì)量.該教學(xué)模式成果可以推廣到學(xué)校其他工科專業(yè)的專業(yè)課教學(xué)中，促進(jìn)學(xué)校工科專業(yè)整體教學(xué)水平的提高.

1 課程特點(diǎn)及存在問題

1.1 課程特點(diǎn)

該課程具有以下特點(diǎn)：

(1)多學(xué)科交叉.該課程涵蓋電磁理論、量子力學(xué)、固體物理3部分.這3部分的其中任一部分都可以單獨(dú)設(shè)課.電磁理論主要介紹電磁波的基本規(guī)律和基本方程、電磁波的波動性、電磁波輻射與傳播等問題.量子理論主要介紹量子理論的實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)、波函數(shù)與薛定諤方程、光的吸收和發(fā)射等問題.固體物理主要介紹晶體結(jié)構(gòu)與晶體結(jié)合、晶格振動、能帶理論基礎(chǔ)、固體的導(dǎo)電性、半導(dǎo)體發(fā)光等.這就要求任課教師在授課時(shí)需要掌握這3部分內(nèi)容以及它們之間的聯(lián)系.

(2)知識涵蓋面廣.作為光電專業(yè)主要研究對象的光與電，其產(chǎn)生機(jī)理、傳輸特性、與物質(zhì)的相互作用等問題都呈現(xiàn)在該課程中.該課程將光電知識從宏觀到微觀，從產(chǎn)生到傳輸，以及兩者相互轉(zhuǎn)換都進(jìn)行了闡述.

(3)理論性強(qiáng).該課程所涵蓋的3大部分內(nèi)容，都是原理性和基礎(chǔ)性知識，是從光與電的本質(zhì)上進(jìn)行闡述，解釋電磁波基本規(guī)律和光與電的產(chǎn)生及傳播，以及與物質(zhì)的相互作用.

(4)課時(shí)少.培養(yǎng)方案規(guī)定該課課時(shí)為48課時(shí).該課的任一部分作為單獨(dú)一門課，48課時(shí)基本可以滿足.3部分內(nèi)容放到48課時(shí)里面講授，顯得時(shí)間比較緊張.

1.2 課程教學(xué)存在問題

該課程在教學(xué)過程中面臨的問題，主要有以下幾點(diǎn)：

(1)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣不高.該課程先修課是高等數(shù)學(xué)、大學(xué)物理，如果這兩門先修課基礎(chǔ)比較薄弱，學(xué)習(xí)這門課就容易產(chǎn)生畏懼感，影響學(xué)習(xí)興趣.

(2)課程認(rèn)識不明確.該課程作為一門專業(yè)基礎(chǔ)課，其理論性很強(qiáng).大多數(shù)學(xué)生感覺課程內(nèi)容和實(shí)際聯(lián)系較少，產(chǎn)生該課程無用或用處不大等想法.

(3)課程考核方式單一.該課程的成績構(gòu)成為平時(shí)成績+期末成績，其中平時(shí)成績占總成績30%，期末成績占總成績70%.平時(shí)成績由考勤、課堂回答等構(gòu)成.期末成績采用閉卷考核方式，滿分100分，60分及格.該課程的3部分內(nèi)容，分別從宏觀和微觀角度討論問題，既相互聯(lián)系又有本質(zhì)區(qū)別.教學(xué)過程中，經(jīng)常出現(xiàn)學(xué)生掌握后面知識的同時(shí)，忘記前面知識內(nèi)容，導(dǎo)致期末考試不理想.

2 混合式教學(xué)模式

互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)與計(jì)算機(jī)技術(shù)的快速發(fā)展，帶動教學(xué)模式的改變，多媒體教學(xué)逐漸進(jìn)入課堂.2019年底新型冠狀病毒肺炎的出現(xiàn)，打破了人們以往生活、工作、學(xué)習(xí)的方式和習(xí)慣.2020年2月，因防控新冠肺炎疫情需要，教育部提出利用網(wǎng)絡(luò)平臺，“停課不停學(xué)”，進(jìn)一步推進(jìn)了多媒體教學(xué)與在線教學(xué).

2.1 板書+多媒體教學(xué)模式混合

板書作為傳統(tǒng)教學(xué)的主要模式，具有直觀、簡潔、邏輯清晰等優(yōu)點(diǎn)，在理論性比較強(qiáng)的課程中，具有比較大的優(yōu)勢.光電信息物理基礎(chǔ)是面向光電專業(yè)二年級學(xué)生開設(shè)的專業(yè)基礎(chǔ)課，48學(xué)時(shí)，3學(xué)分.該課程集成了電磁理論、量子力學(xué)、固體物理3部分內(nèi)容，涉及多個(gè)定理、定律和方程，其中包含大量的數(shù)學(xué)計(jì)算與推導(dǎo).講授這些內(nèi)容時(shí)更適合板書形式，以便學(xué)生更好地理解和掌握.

相比傳統(tǒng)板書，多媒體融合了語言文字、聲音、動畫、視頻等大量信息，能更生動形象地展示內(nèi)容，學(xué)生更易接受.在授課過程中，將相關(guān)技術(shù)應(yīng)用、科學(xué)家軼事和生平等內(nèi)容以視頻方式播放，學(xué)生可以更明確所學(xué)內(nèi)容的由來及應(yīng)用.在實(shí)際授課過程中，將多媒體穿插于板書中，既可以讓學(xué)生得到放松，也調(diào)動了學(xué)習(xí)興趣.

2.2 線上與線下教學(xué)模式混合

線下授課是相對線上授課而言，是師生在同一個(gè)教室中面對面的上課，可以有語言、眼神、肢體語言等交流，也是傳統(tǒng)的教學(xué)方式.線下授課主要是以教師為主導(dǎo)，管理課堂秩序，講授相關(guān)知識.學(xué)生作為學(xué)習(xí)的主體，在課堂上師生可以互動、交流，同時(shí)教師可以通過學(xué)生的眼神、表情來了解學(xué)生對所講知識的掌握情況，同時(shí)也能將教育情感貫穿于課堂之中，增進(jìn)師生情感.

線上授課則是利用互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，通過網(wǎng)絡(luò)平臺如釘釘、騰訊會議、Zoom、雨課堂等進(jìn)行授課.教師通過這些網(wǎng)絡(luò)平臺授課并布置相關(guān)學(xué)習(xí)內(nèi)容及作業(yè)，學(xué)生通過網(wǎng)絡(luò)平臺學(xué)習(xí)相關(guān)內(nèi)容并提交作業(yè).相比線下授課，線上授課使學(xué)生學(xué)習(xí)地點(diǎn)不受限制，學(xué)習(xí)更便捷.根據(jù)防控新冠肺炎疫情需要，在授課過程中線上授課隨時(shí)準(zhǔn)備著.在線下授課時(shí)，也會時(shí)不時(shí)插入線上學(xué)習(xí)任務(wù)，讓學(xué)生更好地理解相關(guān)內(nèi)容.

2.3 教師授課+學(xué)生上講臺教學(xué)模式混合

傳統(tǒng)教學(xué)過程中，大多數(shù)情況都是教師講課，學(xué)生聽課模式.教師作為知識傳授的主動實(shí)施者，學(xué)生作為知識的被動接收者.如何改善授課效果，調(diào)動學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性，成了大多數(shù)教師較為關(guān)注的一個(gè)問題.

學(xué)生上講臺，在此是指教師提前給學(xué)生布置任務(wù)，學(xué)生針對布置的知識點(diǎn)進(jìn)行梳理，并做成課件，在課堂上進(jìn)行講解，必要時(shí)附以板書解釋.學(xué)生針對某一個(gè)知識點(diǎn)進(jìn)行梳理，是一個(gè)自我學(xué)習(xí)的過程，在一定程度上能夠調(diào)動學(xué)習(xí)的積極性，同時(shí)鍛煉學(xué)生的語言組織能力和克服上講臺的心理恐懼.教學(xué)過程中，適當(dāng)安排學(xué)生上講臺，給學(xué)生展示自己的機(jī)會，同時(shí)上講臺的學(xué)生，對臺下學(xué)生起到積極的帶動作用.該學(xué)生會從自己的角度和知識層面去理解問題，分析問題，最后解決問題.通過多名學(xué)生講解，一個(gè)知識點(diǎn)可以有多方位、多角度、多層次的理解，直接調(diào)動了學(xué)生學(xué)習(xí)的興趣，帶動了學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性.

3 結(jié)論

工科專業(yè)課相對其他課程具有理論性強(qiáng)、知識面廣等特點(diǎn)，又涉及高等數(shù)學(xué)、大學(xué)物理等先修課，導(dǎo)致先修課基礎(chǔ)弱的學(xué)生在學(xué)習(xí)該課時(shí)比較吃力，表現(xiàn)出沒興趣、沒動力，影響整體學(xué)習(xí)效果.為了提高本校工科專業(yè)課教學(xué)質(zhì)量，借助互聯(lián)網(wǎng)+技術(shù)，提出以“板書+多媒體，線上+線下，教師授課+學(xué)生上講臺”相結(jié)合的混合式教學(xué)模式，既有傳統(tǒng)教學(xué)的板書教學(xué)，又有視頻、動畫等多媒體教學(xué)，既有教師授課的過程，又有學(xué)生講解的過程，讓學(xué)生既有壓力，又有動力，同時(shí)提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和積極性，促進(jìn)教學(xué)效果，進(jìn)而提高教學(xué)質(zhì)量.該混合式教學(xué)模式可以適用于工科專業(yè)其他專業(yè)課的教學(xué)，提高整體教學(xué)質(zhì)量.