基于SP0C翻轉(zhuǎn)課堂的光電探測理論與技術(shù)教學(xué)探索

0 引言

近年來，隨著信息技術(shù)在高等教育中的廣泛應(yīng)用和OBE 理念的深入影響，SPOC（SmallPrivateOnlineCourse，小規(guī)模私人在線課程）結(jié)合翻轉(zhuǎn)課堂（FlippedClassroom）的混合式教學(xué)模式在各類大學(xué)課程中得到了廣泛應(yīng)用。與傳統(tǒng)的課堂教學(xué)相比，這種混合式教學(xué)模式具有學(xué)習(xí)資源豐富、學(xué)習(xí)時(shí)間與空間靈活、信息交流迅速、課堂互動(dòng)充分等優(yōu)勢，能夠更好地體現(xiàn)學(xué)生的主體地位，提高學(xué)生的學(xué)習(xí)效果。

光電探測理論與技術(shù)課程注重培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)際操作技能和將理論知識(shí)應(yīng)用于實(shí)踐的能力。本研究以該課程為例，采用SPOC結(jié)合翻轉(zhuǎn)課堂的混合式教學(xué)模式展開教學(xué)并進(jìn)行實(shí)證分析。這種教學(xué)模式涵蓋網(wǎng)絡(luò)視頻教程、學(xué)生自主學(xué)習(xí)和課堂內(nèi)的討論與探究，目的是在傳統(tǒng)教學(xué)模式中引入創(chuàng)新理念和實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，從而推動(dòng)教育領(lǐng)域的持續(xù)改進(jìn)和創(chuàng)新。

1SP0C翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)模式

翻轉(zhuǎn)課堂是一種新的教學(xué)模式，它將傳統(tǒng)的課堂學(xué)習(xí)與家庭作業(yè)的順序進(jìn)行顛倒，學(xué)生在課前通過觀看視頻、閱讀材料或完成在線任務(wù)學(xué)習(xí)新知識(shí)，而課堂時(shí)間則用于討論、解決問題和進(jìn)行更深入的學(xué)習(xí)活動(dòng)。這種教學(xué)模式的目的是將教師的角色從知識(shí)的傳授者轉(zhuǎn)變?yōu)閷W(xué)習(xí)的指導(dǎo)者，并鼓勵(lì)學(xué)生在學(xué)習(xí)過程中發(fā)揮更積極的作用[1]

SPOC是一種在線教學(xué)模式，類似于大規(guī)模開放在線課程（MOOC），不過針對的是小規(guī)模課程[2]。

SPOC教學(xué)模式中，通常由一位教師或一組教師為一群學(xué)生提供在線課程，學(xué)生可以通過網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)進(jìn)行學(xué)習(xí)、交流和互動(dòng)。相比于傳統(tǒng)教學(xué)，SPOC教學(xué)模式因其高度的個(gè)性化、靈活性和互動(dòng)性，能夠更有效地適應(yīng)學(xué)生的學(xué)習(xí)需求。

SPOC翻轉(zhuǎn)課堂是一種結(jié)合SPOC和翻轉(zhuǎn)課堂的混合式教學(xué)模式，是一種將在線教育資源與面對面教學(xué)相結(jié)合的現(xiàn)代教學(xué)方法，可以增強(qiáng)學(xué)生的參與度和學(xué)習(xí)深度，提高教學(xué)質(zhì)量和學(xué)生的學(xué)習(xí)體驗(yàn)[3]。

2光電探測理論與技術(shù)課程傳統(tǒng)教學(xué)模式存在的問題

光電探測理論與技術(shù)課程是光電信息科學(xué)與工程專業(yè)的一門重要專業(yè)課，傳統(tǒng)教學(xué)模式往往采用“理論課 + 實(shí)驗(yàn)課”的形式，但有限的課時(shí)與不斷增加的內(nèi)容之間存在一定的矛盾，在一定程度上影響了教學(xué)效果和學(xué)生發(fā)展。以下是該課程傳統(tǒng)教學(xué)模式存在的主要問題。

2.1 課程實(shí)踐難度大

光電探測理論與技術(shù)是一門理論和實(shí)踐并重的課程，涉及光電檢測技術(shù)基礎(chǔ)的知識(shí)需要理論講解，但更多的知識(shí)需要通過實(shí)踐操作才能掌握。然而，有限的學(xué)時(shí)不允許學(xué)生做較多的實(shí)驗(yàn)，綜合實(shí)踐較少，導(dǎo)致學(xué)生不能由點(diǎn)到面地理解所學(xué)知識(shí)，很多專業(yè)知識(shí)無法與實(shí)踐相結(jié)合，課程實(shí)踐難度較大。

2.2教學(xué)效果不理想

在光電探測理論與技術(shù)課程傳統(tǒng)教學(xué)模式下，學(xué)生往往處于被動(dòng)接受知識(shí)的狀態(tài)，這導(dǎo)致學(xué)生在課堂上的參與度和積極性不高；同時(shí)，由于班級(jí)人數(shù)眾多，教師很難為每個(gè)學(xué)生提供個(gè)性化的教學(xué)服務(wù)，這可能會(huì)影響不同學(xué)習(xí)風(fēng)格和能力水平學(xué)生的學(xué)習(xí)效果。

2.3 評價(jià)方式較單一

傳統(tǒng)評價(jià)方式中，學(xué)生成績通常是由 70% 的期末考試成績 +30% 的平時(shí)成績組成。這種評價(jià)方式以成績和作業(yè)為主，忽略了學(xué)生在平時(shí)學(xué)習(xí)過程中的表現(xiàn)，無法全面反映學(xué)生的學(xué)習(xí)效果，不僅讓教師無法了解學(xué)生的學(xué)習(xí)情況和需求，而且可能導(dǎo)致學(xué)生過于關(guān)注分?jǐn)?shù)而忽視實(shí)際能力的提升。

針對以上問題，需對光電探測理論與技術(shù)課程的教學(xué)模式進(jìn)行改進(jìn)，提出SPOC翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)模式，對該課程教學(xué)內(nèi)容進(jìn)行完善整合，并在教學(xué)中不斷更新教學(xué)方法、完善評價(jià)機(jī)制。

3光電探測理論與技術(shù)課程教學(xué)模式的改進(jìn)

3.1混合式教學(xué)模式下的教學(xué)改革現(xiàn)狀

混合式教學(xué)模式是當(dāng)前教育改革的重要方向，它結(jié)合了傳統(tǒng)面對面教學(xué)和現(xiàn)代在線學(xué)習(xí)的優(yōu)勢，旨在提供更加靈活和個(gè)性化的學(xué)習(xí)體驗(yàn)。混合式教學(xué)模式既能夠優(yōu)化教師的引導(dǎo)作用，也強(qiáng)調(diào)學(xué)生在學(xué)習(xí)中的主動(dòng)參與，創(chuàng)造了一個(gè)融合教師引導(dǎo)和學(xué)生主動(dòng)性的教學(xué)框架。同時(shí)，混合式教學(xué)模式不只是簡單地結(jié)合了在線和面對面的教學(xué)方式，它還注重更新教學(xué)理念、應(yīng)用教學(xué)策略、創(chuàng)新教學(xué)方法和協(xié)調(diào)教學(xué)元素，讓這些方面共同作用以促進(jìn)學(xué)生深層次的學(xué)習(xí)成效，實(shí)現(xiàn)教育最佳化[4-5]。

深度學(xué)習(xí)是一種教學(xué)和學(xué)習(xí)的理念，強(qiáng)調(diào)學(xué)生在學(xué)習(xí)過程中的主動(dòng)性、批判性思維、問題解決能力和知識(shí)的應(yīng)用，它不僅關(guān)注知識(shí)的獲取，更重視學(xué)生對知識(shí)的深入理解和內(nèi)化[6]。在教學(xué)實(shí)踐中，深度學(xué)習(xí)可與混合式教學(xué)模式相結(jié)合，形成一種新型教學(xué)模式。目前，教育界將SPOC、MOOC、微課、翻轉(zhuǎn)課堂等多種新教學(xué)模式進(jìn)行整合與創(chuàng)新，已初步形成教學(xué)改革的新格局[7]。將“互聯(lián)網(wǎng) + ”與傳統(tǒng)教學(xué)模式深度融合，提高學(xué)生解決實(shí)際問題的能力，成為當(dāng)前工科專業(yè)教學(xué)改革的主要方向。

3.2SP0C翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)模式設(shè)計(jì)與實(shí)施

針對光電探測理論與技術(shù)課程，筆者建立了“對分易 + 線下教學(xué)”SPOC翻轉(zhuǎn)課堂，提出“對分易一線下教學(xué)一實(shí)驗(yàn)分析一翻轉(zhuǎn)課堂一全過程評價(jià)”的新教學(xué)模式，具體實(shí)現(xiàn)過程如圖1所示。

基于SPOC翻轉(zhuǎn)課堂的學(xué)習(xí)主要包括三部分。

3.2.1課前：在對分易教學(xué)平臺(tái)上預(yù)習(xí)

教師在課前一周根據(jù)所學(xué)內(nèi)容，依托對分易教學(xué)平臺(tái)向?qū)W生推送視頻、課件和預(yù)習(xí)題，發(fā)布學(xué)習(xí)目標(biāo)和重點(diǎn)難點(diǎn)，學(xué)生根據(jù)自己的習(xí)慣在規(guī)定時(shí)間內(nèi)完成內(nèi)容的學(xué)習(xí)和測驗(yàn)即可。教師通過后臺(tái)系統(tǒng)監(jiān)控學(xué)生的學(xué)習(xí)狀況，通過分析測試結(jié)果的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)識(shí)別學(xué)生的薄弱環(huán)節(jié)，在線下教學(xué)時(shí)可以根據(jù)這些薄弱點(diǎn)進(jìn)行重點(diǎn)講解與分析。為了將知識(shí)點(diǎn)與實(shí)際相聯(lián)系，可以根據(jù)學(xué)生熟悉的知識(shí)點(diǎn)或生活現(xiàn)象設(shè)置預(yù)習(xí)點(diǎn)，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。例如：講傳感器時(shí)，提前讓學(xué)生思考傳感器在我們的生活中用在什么地方、有什么作用，不同傳感器的區(qū)別等。預(yù)習(xí)可以幫助學(xué)生建立學(xué)習(xí)預(yù)期，搭建課中學(xué)習(xí)支架，激發(fā)學(xué)習(xí)主動(dòng)性。

3.2.2課中：實(shí)體課堂 + 翻轉(zhuǎn)課堂講授

課程理論部分如三度學(xué)、半導(dǎo)體物理、量子論等基礎(chǔ)理論，涉及抽象模型的建立和數(shù)學(xué)過程的推演，必須進(jìn)行課堂講授。學(xué)生通過預(yù)習(xí)對所學(xué)的知識(shí)點(diǎn)有了一定了解，并確定了學(xué)習(xí)難點(diǎn)。教師根據(jù)預(yù)習(xí)測試結(jié)果和熱點(diǎn)討論問題，針對性開展課堂教學(xué)。例如，講量子效率時(shí)，提前在對分易教學(xué)平臺(tái)發(fā)布討論題“探討影響光電探測器量子效率的因素，并討論如何提高量子效率”，學(xué)生在討論區(qū)給出材料的光吸收系數(shù)、表面的反射率、載流子的收集效率等回答。之后教師在課堂上進(jìn)行詳細(xì)解釋。

圖1“對分易 + 線下教學(xué)”SPOC 翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)模式

針對實(shí)驗(yàn)部分，設(shè)置案例并提前發(fā)布在對分易教學(xué)平臺(tái)。例如：設(shè)置光調(diào)制與解調(diào)實(shí)驗(yàn)的目的是利用不同的調(diào)制方式（如幅度調(diào)制、頻率調(diào)制等）觀察信號(hào)的傳輸特性和使用鎖相放大器等設(shè)備進(jìn)行信號(hào)的解調(diào)與恢復(fù)，讓學(xué)生提前查閱相關(guān)文獻(xiàn)資料，然后在實(shí)體課堂中，通過小組討論、相互答疑和上臺(tái)展示等方式，讓每個(gè)小組都有機(jī)會(huì)發(fā)表意見。這樣，教學(xué)方式從“師講生聽”的傳統(tǒng)教學(xué)模式變成“師生／生生互動(dòng)交流”的翻轉(zhuǎn)課堂模式，可以有效激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)知識(shí)的內(nèi)在動(dòng)力，培養(yǎng)他們解決實(shí)際問題的能力。

3.2.3課后：復(fù)習(xí)鞏固，輔導(dǎo)答疑

課后，教師在對分易教學(xué)平臺(tái)發(fā)布作業(yè)，目的是加深學(xué)生對課堂中探討的問題的理解，并強(qiáng)化那些關(guān)鍵概念。通過做作業(yè)，學(xué)生可以將零散的信息整合成有組織的知識(shí)體系，識(shí)別不同知識(shí)點(diǎn)的層級(jí)關(guān)系和它們之間的邏輯聯(lián)系。這個(gè)過程可以幫助學(xué)生構(gòu)建一個(gè)清晰且嚴(yán)謹(jǐn)?shù)闹R(shí)體系，從而增強(qiáng)他們的學(xué)習(xí)效率和自主學(xué)習(xí)能力。

學(xué)生評估是對學(xué)生課程內(nèi)容掌握程度的主觀評價(jià)，主要通過觀察分析他們在課堂上的表現(xiàn)和課后作業(yè)的完成情況來了解他們對所學(xué)知識(shí)的理解和掌握程度。同時(shí)，學(xué)生也可以通過反思和評價(jià)自己參與課堂活動(dòng)的結(jié)果，進(jìn)一步了解自己的學(xué)習(xí)進(jìn)度和效果。通過這種自我反思的過程，學(xué)生能夠持續(xù)鞏固專業(yè)知識(shí)、提高專業(yè)技能。

在教學(xué)過程中，教師需要對學(xué)生的學(xué)習(xí)情況進(jìn)行全面反饋和評價(jià)。反饋內(nèi)容不僅包括學(xué)生的課堂參與度，還涵蓋他們課后提出的問題和完成作業(yè)的質(zhì)量。為了實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)，教師可以借助在線互動(dòng)平臺(tái)和評分系統(tǒng)，實(shí)時(shí)、高效地為學(xué)生提供反饋。這樣的方式不僅可以幫助教師更好地了解學(xué)生的學(xué)習(xí)情況，還有助于教師及時(shí)調(diào)整教學(xué)方法，確保教學(xué)質(zhì)量。此外，在課程結(jié)束后，會(huì)進(jìn)行一次全面的課程評估。這一做法不僅能夠鼓勵(lì)學(xué)生更加主動(dòng)地參與日常學(xué)習(xí)活動(dòng)，實(shí)現(xiàn)翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)，還能有效改變傳統(tǒng)教學(xué)過分強(qiáng)調(diào)考試成績的做法。

4SP0C翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)模式的評價(jià)體系與教學(xué)效果

4.1 評價(jià)體系

SPOC翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)模式考核的具體做法和分?jǐn)?shù)分配原則如表1所示，多個(gè)環(huán)節(jié)形成多元考核機(jī)制，并將學(xué)生的參與度、創(chuàng)新能力作為考核重點(diǎn)。

4.2教學(xué)效果

4.2.1教學(xué)效果課堂展示

SPOC翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)模式促進(jìn)了師生之間的積極互動(dòng)。學(xué)生的興趣被案例激發(fā)，在課堂上的參與度（包括注意力集中、積極互動(dòng)和主動(dòng)性）顯著提高，上課的抬頭率比之前高了很多。圖2中的對分易教學(xué)平臺(tái)展示了對分易課程資源、學(xué)生考勤、作業(yè)提交情況。通過將理論知識(shí)與實(shí)際操作相結(jié)合，學(xué)生的工程創(chuàng)新能力顯著增強(qiáng)，在完成作業(yè)的過程中能夠準(zhǔn)確運(yùn)用基礎(chǔ)概念和理論分析和解決問題。

表1SP0C翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)模式考核機(jī)制細(xì)化表

4.2.2教學(xué)效果主觀評測

課程教學(xué)結(jié)束后，向?qū)W生發(fā)放關(guān)于光電探測理論與技術(shù)課程教學(xué)滿意度的調(diào)查問卷，主要調(diào)查學(xué)生對SPOC翻轉(zhuǎn)課堂的整體滿意度、學(xué)習(xí)效果、學(xué)習(xí)動(dòng)力、傳授知識(shí)的效果和自主學(xué)習(xí)能力等，具體統(tǒng)計(jì)結(jié)果見圖3～圖8（圖中數(shù)據(jù)因四舍五入的原因，存在分項(xiàng)合計(jì)不等于 100% 的情況）。從圖3可以看到， 93.76% 的學(xué)生對SPOC翻轉(zhuǎn)課堂是滿意的，說明這種教學(xué)模式是可行的；從圖4可以看到， 96.88% 的學(xué)生覺得這種教學(xué)模式讓自己的學(xué)習(xí)效果有所提升；從圖5可以看到，幾乎所有學(xué)生都認(rèn)為這種教學(xué)模式提高了自己的學(xué)習(xí)動(dòng)力；從圖6可以看到，87.51% 的學(xué)生認(rèn)為這種教學(xué)模式傳授知識(shí)的效果好；從圖7可以看到，所有學(xué)生都認(rèn)為這種教學(xué)模式提高了自己的自主學(xué)習(xí)能力；從對該課堂的意見詞云圖（圖8）中可以看到，“增加小組交流”“提高學(xué)生之間的互動(dòng)性”“建議推廣使用”等建議。

5 結(jié)束語

本研究針對光電探測理論與技術(shù)課程的教學(xué)模式進(jìn)行了改進(jìn)，提出一種結(jié)合SPOC和翻轉(zhuǎn)課堂的新型混合式教學(xué)模式。經(jīng)過實(shí)踐驗(yàn)證，該模式可以有效提升學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情和自主學(xué)習(xí)積極性。結(jié)合在線學(xué)習(xí)材料與面對面課堂討論，學(xué)生能夠按照自己的節(jié)奏進(jìn)行學(xué)習(xí)，并在課堂上與教師和同伴展開交流，從而提升學(xué)習(xí)成效。這種教學(xué)策略著重于培養(yǎng)學(xué)生的自主學(xué)習(xí)能力和團(tuán)隊(duì)協(xié)作能力。學(xué)生在課前利用互聯(lián)網(wǎng)資源進(jìn)行自主學(xué)習(xí)，然后在課堂上通過小組討論和案例分析等互動(dòng)形式加深對知識(shí)的理解和應(yīng)用。這樣的方法不僅鍛煉了學(xué)生獨(dú)立獲取和處理信息的能力，還增強(qiáng)了他們與同伴合作解決問題的技能。實(shí)踐證明，這種教學(xué)模式在提高學(xué)生的滿意度和課程評價(jià)上取得了積極效果。

圖3SP0C翻轉(zhuǎn)課堂整體滿意度

圖4SP0C翻轉(zhuǎn)課堂學(xué)習(xí)效果分析

圖5SP0C翻轉(zhuǎn)課堂學(xué)習(xí)動(dòng)力分析

SPOC翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)模式在光電探測理論與技術(shù)課程中獲得了積極的教學(xué)成果，但在實(shí)施過程中也遇到一些需要解決的問題，主要涉及在線學(xué)習(xí)材料的質(zhì)量、教師的教學(xué)方法和學(xué)生的自我管理能力。為了不斷優(yōu)化這種教學(xué)模式，未來的研究將聚焦這些關(guān)鍵領(lǐng)域，進(jìn)行持續(xù)改進(jìn)和完善。

圖6SPOC翻轉(zhuǎn)課堂傳授知識(shí)的效果

圖7SPOC翻轉(zhuǎn)課堂自主學(xué)習(xí)能力分析

6參考文獻(xiàn)

[1］董江麗，周群，何志巍，等．運(yùn)用“翻轉(zhuǎn)課堂”教學(xué)法推動(dòng)教與學(xué)系統(tǒng)性改革［J].中國高等教育，2022（9）：56-58.