“激光原理與技術”混合式教學探索與實踐

摘 要 文章結合中國計量大學教學實際，對“激光原理與技術”課程線上線下混合式教學進行探索與實踐。采用線上線下混合式教學模式，將多媒體教學、實踐教學，結合書本知識解決實際問題，小組合作專題研究等多種手段和方式相結合，分別在教學內容、教學設計和成績評定等環節進行了改革和創新。實施后的教學效果表明，混合式教學激發了學生的自主學習興趣，提升了學生解決實際應用問題的能力，同時也為提高應用型人才培養質量提供了有效的途徑。

關鍵詞 激光原理與技術；線上線下混合式教學；教學研究

中圖分類號：G424 " " " " " " " " " " " " " " 文獻標識碼：A " " DOI：10.16400/j.cnki.kjdk.2025.03.020

Exploration and Practice of Mixed Teaching in Laser Principles and Technology

LIU Chen， XU Ben， FANG Bin

（College of Optical and Electrical Technology， China Jiliang University， Hangzhou， Zhejiang 310018）

Abstract Combining with the teaching practice of China Jiliang University， this paper explores and practices the online and offline mixed teaching of Laser Principle and Technology. The mixed teaching mode of \"MOOC+SPOC+ offline teaching\" has been adopted， combining multimedia teaching， practical teaching， problem-solving training based on textbook knowledge， and group collaborative project research， innovation and reform have been carried out in teaching content， teaching design and performance evaluation. From the implementation of the teaching effect shows that the mixed teaching mode stimulates the students' interest in independent learning， improves the students' ability to solve practical application problems， and also provides an effective way for schools to improve the quality of application-oriented talent training.

Keywords laser principles and technology; online and offline mixed teaching; teaching research

“激光原理與技術”是光電信息科學與工程專業的專業核心課，也是從事光學和光電子領域的科學研究與技術開發所必須掌握的基礎內容[1-2]。其主要內容包括激光的產生及特性、激光諧振腔理論、激光振蕩及增益理論、激光應用技術等。該課程于2008年和2011年先后作為校級重點、校精品課程建設，課程也由最初的純理論講授向理論結合實驗的教學方式發展。隨著近年來各種課程建設平臺的興起與逐步完善，自2021年起，該課程開始進行線上教學平臺建設，并于2022年通過“浙江省線上線下混合式一流課程”認定，現已完成兩輪線上線下混合式教學。

從過往的教學過程發現該課程存在以下問題：首先，課程的物理概念抽象、理論性強、基礎知識面廣，學生學習理解困難；其次，教學過程對學生能力的培養存在不足，需在基礎知識傳授的同時，注重培養學生的工程應用能力；再次，評價標準相對單一，對學生知識掌握情況、處理問題能力等的過程評估較少；最后，教與學互動性不強，學生缺乏自主學習和實踐的能力。

針對以上問題，課程組從培養學生解決復雜工程問題的能力出發，提出構建一種以學生需求為中心，線下線上聯動的教學模式[3-5]。優化教學內容，制定合理的考核評價方法，以解決學生學習理解困難、無法全面評估學生能力等問題，從而提升教學質量。

1" 混合式教學內容設計

課程教學設計主要圍繞如何構建教學內容與前沿技術的應用聯系，加強知識的融會貫通，培養學生的工程應用與協同創新能力；如何改變教學模式，加強教與學的互動，激發學生自主學習和提升其實踐能力而進行。實現以教為主向以學為主轉變，以課堂教學為主向課內外結合轉變，以結果評價為主向過程與結果結合評價轉變。

1.1" 線上平臺

本課程的線上部分基于超星泛雅網絡教學平臺開展，該平臺集成網絡教學、師生交流互動、答疑和管理等功能，依托該平臺可以開展作業、考試、答疑、討論、評價等互動教學活動。同時該平臺兼容超星“學習通”手機App，對于教師和學生在課堂內外即時反饋教學互動的需求提供了便捷的移動學習環境。

1.2" 線上線下內容安排

針對目前課程教學中存在的問題，我們對教學內容進行了重新規劃。本課程的課堂總學時為48學時，其中線上10學時，線下38學時。線上課堂學時部分包括專題學習、學術講座、激光應用的模擬仿真和專題任務翻轉課堂[6]，同時基于超星平臺還建設了課程相關的作業、測試、互動話題討論等內容。除此之外，課程還引用了國家級線上一流課程資源（MOOC），并根據中國計量大學課程的教學目標和特點，形成了差異化的特色線上SPOC異步學習平臺。線上以基本知識講述和背景拓展為主，拓展學生學習的廣度。線下以重點難點講授、綜合應用、思政教育為主，增加學生學習的深度[7]。線上側重課前和課后教學，線下側重課中教學，具體內容安排如下。

1.2.1" 課前準備

課前學習主要依靠線上平臺開展，教師提前發布導學任務，給出學習目標、重點難點。學生利用線上資源以任務驅動的方式進行自學，完成相關學習任務及測試。

1.2.2" 課堂教學

課堂教學以線下教學為主，教師針對課前預習的情況對學生學習和掌握知識點的情況作一個預判，對教學任務進行分級處理：對重點難點進行詳講精講，配合習題確保學生學懂、學透；對一般難度的知識點，幫助學生進行歸納總結。教師應注意在教學過程中強調學生對物理過程和物理意義的理解，不局限于死記硬背復雜公式。

1.2.3" 課程思政

專業課教學中應注重思政元素的融入。例如對第六章第5節激光在科學技術前沿問題中的應用，開展了主題為《激光慣性約束核聚變工程——中國“神光”點亮未來》的思政教學。教師首先提出兩個啟發思考問題：①人類可利用的能源主要有哪些？各有什么特點？②結合已經學習的相關激光知識，思考提高激光輸出功率的方法。圍繞啟發思考問題，教師引導學生思考核聚變作為新型能源的重大意義，從而介紹引出我國的激光慣性約束核聚變裝置——“神光”計劃。通過介紹“神光”計劃的研究背景、基本知識和發展歷程，融入國家重大科學工程對綜合國力和國家發展的戰略意義，激發學生的民族自豪感和愛國主義精神，鼓勵學生將自己的人生發展融入國家發展潮流。

1.2.4" 課后復習

課堂教學結束后，教師結合線上教學資源，根據知識點的難易程度和需要學生掌握的程度將其分為必學、選學和拓展部分，給不同層次的學生以指導，以學生為中心，滿足學生的個性化需求。

1.2.5" 拓展訓練

課程除了重要的激光原理理論知識外，其涉及的許多問題符合“復雜工程問題”的多個特征，需要深入的工程原理分析、建模、綜合、創新，具有較高的綜合性，要求學生在注重基礎的同時與應用相結合。線上課程中針對這一需求和專業特色，增加了虛擬仿真實驗、專題任務翻轉和前沿學術講座三個部分。

針對激光應用的虛擬仿真部分，教師在線下授課中已引入相應的應用實例，結合虛擬仿真部分深入講解，同時適當延伸一些內容，鼓勵學生通過后續的線上模擬仿真尋找答案，并嘗試利用理論知識對仿真結果給出合理的解釋，培養學生自主學習和協同創新的能力。

針對專題任務翻轉課堂部分，教師以分組任務的形式進行翻轉課堂，引入組內自評和組間互評環節，引導學生主動參與討論，形成更加客觀、學生參與度更高的評價方式。

針對學術講座部分，學校可邀請行業相關的專家學者對學科相關前沿專題作學術講座，通過提前向學生征集問題、講座中專家答疑、與學生互動、提出開放性問題等形式促使學生主動了解學科前沿、拓寬知識面，鼓勵學生積極思考、勇于發問，培養學生的科學素養。

2" 混合式教學考核方式設計

針對成績評定過分依賴期末考試的問題，課程組構建了過程性考核與期末考試相結合的方式以全面評估學生的成績。過程性考核分布于教學過程的各個環節，包括專題視頻學習點、課堂表現、課后練習及測試、翻轉課堂、虛擬仿真實驗等。期末考試安排在課程學習結束后進行，通過閉卷考試的方式量化學生對激光知識的理解，對學生進行全面細致的考核。

線上各項成績的評定也采取過程為主的評定方式，將線上學習時長、活躍度、活動參與度等納入考核評價標準。對專題翻轉課堂采用知識準確性（50%）、論述合理性（30%）、問題的深入及拓展性（10%）和表達多樣性（10%）四方面評價，同時引入組內自評和組間互評環節，并將自評和互評結果進行綜合構成最終成績，形成更加客觀、學生參與度更高的評價方式。將線上虛擬仿真部分涉及的知識作為附加知識點在期末考試中適當體現，形成線上線下考核的聯動。注重過程考核，多元化的教學評價體系可以充分調動學生學習的積極性和自主性，鼓勵學生利用豐富的線上資源進行自主學習。

3" 混合式教學改革的效果

經過2輪線上線下混合式教學建設，中國計量大學2019級和2020級學生的課程目標達成度如表1所示，2020級課程目標1―4的達成度均大于0.7，目標5超過0.8。與第一輪線上線下混合教學相比，課程目標的達成度均有提升，其中目標1的達成度提升7.4%；目標2和3的達成度提升7.6%；目標4的達成度提升7.1%；目標5的達成度提升8.6%。

從實踐結果來看，混合式課堂線上線下的有機融合初見成效，線下教學與線上教學的結合讓學生有充足的時間完成各項學習任務。此外，課程評價深入每個階段，很好地促進了學生在課程學習中投入精力，認真完成本門課程，最后獲得一個相對客觀真實的評價。學生比以往展示出更多的主動性，分析問題和解決問題的能力也有相應提高。

4" 思考與改進

總結線上線下混合式教學建設的初步經驗，考慮從以下幾個方面繼續對課程進行改進：①在保證課程基礎內容的同時，不斷加強相關前沿知識和進展的學習。在有限的課時內，兼顧課程內容的基礎性和前沿性，合理安排教學內容。②將課程混合式教學的線上學習和線下教學有序合理地安排分配，在建設過程中通過學生的學習情況反饋對教學安排作出持續調整，以達到更好的教學效果。③繼續發展完善課程評價方法和體系，勇于嘗試新的評價方法和準則，在過程評價中促進教師與學生共同進步。利用過程評價尋找學生的優勢，充分利用小班化教學的優勢因材施教，激勵學生的主觀能動性。

5" 結語

激光原理與技術課程的線上線下混合式教學模式從實際出發，通過優化教學內容和考核方式，對混合式教學進行了探索和實踐。從目前的教學效果來看，學生的學習興趣與自主學習能力得到了提升，理論知識和實踐能力也有一定的進步，工程應用與協同創新的能力得到了多層次培養，為建成一流本科課程以及對本校其他專業課程的混合式教學建設提供了依據和參考。

參考文獻

[1] 蘇紅.“激光原理”課程的專題研究型教學方案探討[J].電氣電子教學學報，2011，33（3）：34-35.

[2] 蘇紅.《激光原理》教學方法的初探與實踐[J].中國校外教育，2009（S1）：90.

[3] 田嫄.線上線下混合教學模式的起源和課程設計[J].科教文匯（上旬刊），2021（19）：55-56.

[4] 趙小俠，賀俊芳，王紅英，等.基于超星泛雅網絡教學平臺線上線下混合式教學模式在《激光原理與技術》教學中的應用與探究[J].中國新通信，2021，23（17）：175-176.

[5] 邱慧麗，盧彪，高銘悅.基于超星學習通的混合式課堂教學模式研究[J].鄂州大學學報，2019，26（4）：96-97，103.

[6] 李雪璁，郭津博，劉玲.基于新型翻轉課堂的激光原理與技術課程教學改革探索[J].教育教學論壇，2018（26）：107-108.

[7] 于銀山，張紅云.研究性教學在激光原理課程的應用[J].教育教學論壇，2019（27）：199-200.