賈國瑞，趙慧潔，郭　琦，劉慧蘭

(北京航空航天大學(xué)　儀器科學(xué)與光電工程學(xué)院，北京　100191)

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網(wǎng)絡(luò)教學(xué)融入高校工科專業(yè)基礎(chǔ)課的實踐
——以“光電子技術(shù)”課程為例

賈國瑞，趙慧潔，郭琦，劉慧蘭

(北京航空航天大學(xué)儀器科學(xué)與光電工程學(xué)院，北京100191)

摘要：高校工科專業(yè)基礎(chǔ)課在教學(xué)目標(biāo)上具有“理論與應(yīng)用結(jié)合，知識與能力并重”的特點。但由于班容量大、課時有限，目前的課堂教學(xué)以“教”為主、“重知識、輕能力”的問題比較普遍。以《光電子技術(shù)》課程為例，進(jìn)行了網(wǎng)絡(luò)教學(xué)與課堂教學(xué)相結(jié)合的方法設(shè)計，開展了利用課程網(wǎng)站、在線答題、QQ/微信群等網(wǎng)絡(luò)教學(xué)工具支撐課堂研究型教學(xué)的實踐探索，使得教學(xué)模式向課堂和網(wǎng)絡(luò)相結(jié)合的方向轉(zhuǎn)變?；趯W(xué)生反饋和考核成績的教學(xué)效果評價表明：學(xué)生能夠適應(yīng)也愿意接受這種以學(xué)生為“主體”的教學(xué)模式，不斷提高自身的學(xué)習(xí)能力和實踐能力。

關(guān)鍵詞：工科專業(yè)基礎(chǔ)課；教學(xué)模式；課堂教學(xué)；網(wǎng)絡(luò)教學(xué)

一、引言

當(dāng)代學(xué)生在發(fā)達(dá)的網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下成長，利用網(wǎng)上資源解決疑惑甚至自學(xué)新知識已經(jīng)成為很多在校大學(xué)生的習(xí)慣。隨著網(wǎng)絡(luò)公開課[1]、慕課[2]、微課[3]等形成熱潮，如何將網(wǎng)絡(luò)教學(xué)這種現(xiàn)代教育手段和網(wǎng)上大量優(yōu)質(zhì)教學(xué)資源引入高校課程教學(xué)，已在高等教育領(lǐng)域引起了廣泛關(guān)注和討論。但是，上述討論大多仍停留在理論探討層面，目前公開的實踐范例很少，網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)總體上仍是學(xué)生的自發(fā)行為。

高校工科專業(yè)基礎(chǔ)課是基礎(chǔ)理論向?qū)嶋H應(yīng)用過渡的橋梁性課程，主要講授相應(yīng)專業(yè)中典型器件與系統(tǒng)的概念、原理、基本分析和設(shè)計方法，往往具有專有名詞多、指標(biāo)分析多、知識結(jié)構(gòu)零散等特點[4]。而在實際教學(xué)中多為百人的大班授課，并且課堂學(xué)時有限，因此課堂講授中“滿堂灌”的現(xiàn)象比較普遍[5-6]，學(xué)生參與度總體較低。引入網(wǎng)絡(luò)教學(xué)手段，提高此類課程的教學(xué)效率，同時增強學(xué)生“聯(lián)系相關(guān)理論，分析和解決實際問題”的能力，具有強烈而緊迫的現(xiàn)實意義。

本教學(xué)團(tuán)隊針對北京航空航天大學(xué)信息工程專業(yè)“光電子技術(shù)”課程，進(jìn)行了“課堂和網(wǎng)絡(luò)相結(jié)合”教學(xué)模式的一些實踐探索，以期為網(wǎng)絡(luò)教學(xué)實際融入高校工科專業(yè)基礎(chǔ)課的教學(xué)過程提供參考。

二、網(wǎng)絡(luò)教學(xué)的任務(wù)定位分析

隨著信息技術(shù)的飛速發(fā)展，目前的在校大學(xué)生中，智能手機等移動上網(wǎng)終端的普及率已經(jīng)超過90%，上網(wǎng)已經(jīng)成為大學(xué)生日常生活中的重要組成部分[7]。同時，廣大高校中移動通信網(wǎng)絡(luò)和校園無線網(wǎng)的高覆蓋度，也為大學(xué)生隨時隨地上網(wǎng)提供了非常便利的條件。例如，我校的校園無線網(wǎng)已實現(xiàn)了對重點區(qū)域(包括所有教室、圖書館、宿舍、操場)的全覆蓋。這些為網(wǎng)絡(luò)教學(xué)融入課程提供了良好的技術(shù)基礎(chǔ)。

“光電子技術(shù)”的主要分析對象為光電探測器和光電探測系統(tǒng)，涉及光學(xué)、電子學(xué)、信號處理、自動控制等學(xué)科的交叉[8-9]。在本校目前的信息工程專業(yè)培養(yǎng)計劃中，本課程安排在大三下學(xué)期。在該學(xué)期，學(xué)生還需修另外5門專業(yè)基礎(chǔ)課、2門專業(yè)課和1門實驗課，此外每屆都有一定比例的學(xué)生是該學(xué)期舉行的?！榜T如杯”科技實踐競賽的主力參賽選手。綜上，學(xué)生在該學(xué)期的學(xué)習(xí)和實踐內(nèi)容較飽滿，尚不具備實施將大部分學(xué)習(xí)內(nèi)容安排在課下自學(xué)的“翻轉(zhuǎn)教學(xué)”[10]的條件。

因此，目前將網(wǎng)絡(luò)教學(xué)的任務(wù)定位為課堂教學(xué)的輔助和拓展：一方面，利用在線答題中心等網(wǎng)絡(luò)教學(xué)工具，實現(xiàn)課堂全體學(xué)生參加的即時問答及其基礎(chǔ)上的教學(xué)效果統(tǒng)計，從而提高師生互動效率；另一方面，利用課程網(wǎng)站、QQ/微信群等學(xué)生喜聞樂見的平臺，提高學(xué)生進(jìn)行課前預(yù)習(xí)、課后復(fù)習(xí)和拓展閱讀及思考的積極性。相應(yīng)地，對課堂教學(xué)的內(nèi)容和形式進(jìn)行調(diào)整，使其與網(wǎng)絡(luò)教學(xué)成為一個有機結(jié)合的整體。

三、“課堂與網(wǎng)絡(luò)相結(jié)合”的方法

本課程充分利用已有的網(wǎng)絡(luò)平臺資源，在開課學(xué)期初開設(shè)包含教學(xué)大綱、通知、資源、討論區(qū)、調(diào)查等模塊的課程網(wǎng)站，建立包含所有上課學(xué)生的微信群。在持續(xù)一個學(xué)期的教學(xué)過程中，通過以下幾方面的努力，將課程網(wǎng)站和微信群的運用與課堂教學(xué)融為一體：

(一)充分利用課程網(wǎng)站，引導(dǎo)學(xué)生課前預(yù)習(xí)

在學(xué)期初就將課程所有PPT上傳至網(wǎng)站，為學(xué)生自學(xué)提供條件。每節(jié)課前一周，發(fā)布預(yù)習(xí)指引(包括應(yīng)在課程網(wǎng)站上閱讀的PPT、思考問題等)，引導(dǎo)學(xué)生在上課前對所要學(xué)習(xí)的核心知識點有所了解，帶著問題上課。對于自學(xué)能力強的學(xué)生，可以利用課程網(wǎng)站上的資源，實現(xiàn)自主學(xué)習(xí)。由此，真正把學(xué)習(xí)的主動權(quán)交給學(xué)生。

(二)將在線答題引入課堂，實現(xiàn)教學(xué)效果的過程中監(jiān)測

在線問答和實時反饋是慕課等網(wǎng)絡(luò)課程提高教學(xué)效率的一個有效途徑。在不開展“翻轉(zhuǎn)教學(xué)”的情況下，我們也設(shè)法將其引入課堂。每講完一個核心概念或原理后，隨即在微信群中推送1-3道選擇題的在線答題鏈接，要求學(xué)生通過手機實時作答，并通過多媒體教學(xué)設(shè)備實時公布答題正確率等統(tǒng)計結(jié)果。

這種課堂在線問答起到了兩個方面的作用：其一，提醒并幫助學(xué)生辨析本次課中的重點、難點知識；其二，檢測學(xué)生對當(dāng)次課中核心知識點的理解掌握情況，以便及時調(diào)整講課進(jìn)度。

(三)通過微信群，實現(xiàn)7×24H教學(xué)互動

微信已經(jīng)成為當(dāng)代大學(xué)生日常生活的一部分。不在課下找老師當(dāng)面答疑，而在微信上抒發(fā)自學(xué)或作業(yè)中產(chǎn)生的感想，已成為很多大學(xué)生的一個共性習(xí)慣。與此相適應(yīng)，我們通過微信群，在每節(jié)課后發(fā)布復(fù)習(xí)材料(含本節(jié)作業(yè)題、相關(guān)知識和發(fā)展趨勢的擴展閱讀材料、以往作業(yè)參考解答等)，引導(dǎo)學(xué)生完成課內(nèi)知識的鞏固并與其他課程和課外知識融會貫通，潛移默化地激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)欲望、擴展其科技視野。

另外，微信群的存在還促進(jìn)了微信答疑的運用。我們分工配合，在微信上實現(xiàn)了7×24小時在線，對學(xué)生的疑問及時反饋。這種形式貼近學(xué)生的交流習(xí)慣，有效地拉近了師生間的心理距離，為改善教學(xué)效果奠定了“群眾基礎(chǔ)”。

(四)對課堂教學(xué)內(nèi)容和方法做相應(yīng)調(diào)整

在將網(wǎng)上自學(xué)納入課程教學(xué)過程的情況下，在課堂教學(xué)中挖掘深度、拓展廣度、提高學(xué)生參與度就成為必然要求。因此，我們對課堂教學(xué)內(nèi)容和方法進(jìn)行了相應(yīng)的調(diào)整：一方面，通過簡明扼要的理論講解和實時在線問答，使學(xué)生在更短的時間內(nèi)掌握課程的核心知識點；另一方面，利用與課程內(nèi)容對應(yīng)的實際生活和工程中的具體案例，開展啟發(fā)式和案例式教學(xué)，讓學(xué)生得到光電探測系統(tǒng)的分析和設(shè)計過程的親身體驗。

例如：在“光電成像探測器件”章節(jié)，首先，在課前安排學(xué)生自學(xué)CCD和CMOS器件的工作原理；然后，課上提綱挈領(lǐng)地講解CCD的電荷耦合工作機制、CCD成像器件的分類和主要性能參數(shù)、CMOS在工作原理和結(jié)構(gòu)方面的不同之處；之后，以設(shè)計一臺監(jiān)控成像儀為例，從原理、系統(tǒng)所需達(dá)到的功能和性能、核心器件性能指標(biāo)、配套光學(xué)/機械/電子學(xué)系統(tǒng)、整機體積、功耗、價格等角度，組織學(xué)生在觀看圖片、視頻或現(xiàn)場演示的基礎(chǔ)上，對比分析CCD和CMOS成像系統(tǒng)，并分組討論幾種設(shè)計方案的優(yōu)缺點。這種理論聯(lián)系實際的教學(xué)過程，不僅大大激發(fā)了學(xué)生的參與熱情，而且?guī)椭涓笍氐乩斫馑鶎W(xué)內(nèi)容的實際應(yīng)用，有助于增強學(xué)生的創(chuàng)新意識和創(chuàng)新信心。

(五)對學(xué)生考核方式的調(diào)整

傳統(tǒng)的“課后作業(yè)+實驗報告+考試”的考核方式主要檢驗學(xué)生對知識的掌握程度。而將網(wǎng)絡(luò)與課堂相結(jié)合之后，教學(xué)模式由課堂講授為主轉(zhuǎn)變?yōu)檎n下學(xué)生自學(xué)和課上學(xué)生參與相結(jié)合。在此過程中，學(xué)生可得到更多的展現(xiàn)其探索精神、邏輯思維、動手實踐等能力的機會。相應(yīng)地，學(xué)生的主動性對教學(xué)效果也將產(chǎn)生更顯著的影響。

這就要求我們在豐富教學(xué)形式、設(shè)法提高教學(xué)互動性的基礎(chǔ)上，建立對學(xué)生平時參與積極性和參與效果的評價方法，使考核方式與教學(xué)模式相適應(yīng)，以對學(xué)生主動學(xué)習(xí)、積極思考產(chǎn)生正向激勵?？傮w上，考核方式應(yīng)向“平時表現(xiàn)占比更大”的方向轉(zhuǎn)變，同時，學(xué)生參與形式的多樣化還要求對其平時表現(xiàn)的考核更加多面和細(xì)致。

我們嘗試將學(xué)生課堂在線問答參與度與正確性、完成課后閱讀與思考題的主動性及正確度、案例教學(xué)中的積極性與創(chuàng)造性等多種平時表現(xiàn)納入平時成績，使課程總成績中平時成績(包括課堂在線答題、課后作業(yè)、階段測驗、實驗表現(xiàn)及報告等)和考試成績各占50%，引導(dǎo)學(xué)生把工夫花在平時，著力提高自己的各項能力，而不僅僅滿足于考試分?jǐn)?shù)。

四、教學(xué)效果評價

上述“課堂和網(wǎng)絡(luò)相結(jié)合”教學(xué)模式經(jīng)過兩個輪次的試點實踐，參與學(xué)生達(dá)到160余人。從基于調(diào)查問卷的學(xué)生反饋意見收集、實施前后不同屆學(xué)生的考核成績對比、對課外科技實踐的支撐作用等方面，分析該教學(xué)模式的效果及存在的不足，以支持進(jìn)一步優(yōu)化。

(一)學(xué)生反饋

針對參與“課堂和網(wǎng)絡(luò)相結(jié)合”教學(xué)模式實踐的學(xué)生，設(shè)計了包含課下學(xué)習(xí)用時、教學(xué)模式滿意度評價、學(xué)習(xí)效果自我評價等方面的調(diào)查問卷。實際發(fā)放問卷81份，收回44份，其中有效問卷43份。

調(diào)查問卷結(jié)果揭示了以下信息：

1.學(xué)生能夠在現(xiàn)有培養(yǎng)計劃對應(yīng)的學(xué)習(xí)節(jié)奏下適應(yīng)本教學(xué)模式

如表1所示，多數(shù)(67%)學(xué)生除了規(guī)定的上課和實驗時間外，平均每周在本課程上所花時間(包括做作業(yè)、看參考資料、預(yù)習(xí)復(fù)習(xí)等)為0.5-1.5小時，而培養(yǎng)計劃規(guī)定的本課程每周課堂教學(xué)時間為3學(xué)時，說明本教學(xué)模式未給學(xué)生增加過多的課外學(xué)習(xí)時間。而表2和表3表明，在這種教學(xué)進(jìn)度下，多數(shù)學(xué)生感覺可以適應(yīng)。

表1　課下學(xué)習(xí)用時調(diào)查結(jié)果

表2　課程講授速度滿意度調(diào)查結(jié)果

表3　習(xí)題講解與答疑模式滿意度調(diào)查結(jié)果

2.學(xué)生有信心完成對基礎(chǔ)理論的自學(xué)，希望通過上課增強理論聯(lián)系實際的能力

如表4和表5所示，分別有將近一半(48.8%)和超過四分之一(25.6%)的學(xué)生希望進(jìn)一步增大課堂講授和實驗中實際應(yīng)用分析設(shè)計的比例，這對教學(xué)模式的優(yōu)化提出了需求。

表4　課堂講授中基礎(chǔ)理論和應(yīng)用實例的比例滿意度調(diào)查結(jié)果

表5　實驗設(shè)置滿意度調(diào)查結(jié)果

3.學(xué)生對課程重點難點把握度的自我評價仍不夠理想，最大的困擾仍然是知識結(jié)構(gòu)零散

鑒于絕大多數(shù)(90.7%)學(xué)生仍不敢肯定已明確重點難點(見表6)，以后的教學(xué)中應(yīng)進(jìn)一步加強在課堂講授中對課程知識體系的梳理(見表7)和重點難點的強調(diào)。

表6　自我感覺對課程重點難點的把握度調(diào)查結(jié)果

表7　自我感覺影響重點難點把握度的原因調(diào)查結(jié)果

(二)考核成績

統(tǒng)計教學(xué)模式實施前、后各兩年學(xué)生成績的分布情況(如圖1)發(fā)現(xiàn)，“課堂與網(wǎng)絡(luò)相結(jié)合”的教學(xué)模式引起了以下變化：

由于考核方式比以往更加強調(diào)學(xué)生的主動參與教學(xué)過程的綜合能力，而不僅僅考核學(xué)生對知識的記憶程度，取得“良好”(80-89分)和“中等”(70-79分)成績的學(xué)生比例有所提高。

利用網(wǎng)絡(luò)媒介增加教學(xué)過程中師生間的互動，在調(diào)動學(xué)生參與熱情的同時，增加了教師評估階段性教學(xué)效果并調(diào)整教學(xué)進(jìn)程的機會，因而減少了總評“不及格”的學(xué)生比例。

學(xué)生成績分布的趨勢逐漸逼近正態(tài)分布，印證了調(diào)查問卷得到的“多數(shù)學(xué)生能夠適應(yīng)本教學(xué)模式”的結(jié)論。

(三)對學(xué)生課外科技實踐的支撐

課外科技實踐活動需要學(xué)生綜合運用所學(xué)知識解決實際問題。因此，科技實踐中的表現(xiàn)，是對學(xué)生綜合能力的有效評價，同時也是對課程教學(xué)在傳授知識和能力培養(yǎng)兩方面取得效果的評價指標(biāo)之一。

我們在教學(xué)模式改革實踐過程中對課程教學(xué)實驗進(jìn)行了補充完善，增加了“隨環(huán)境光變化自動開啟/關(guān)閉的照明”、“防入侵紅外檢測”等設(shè)計性、應(yīng)用型實驗，以啟發(fā)學(xué)生針對日常生活和工程實際中存在的具體問題，綜合運用多門課程所學(xué)知識和能力，通過團(tuán)隊合作完成相應(yīng)光電系統(tǒng)的設(shè)計、分析與制作。

在后來課外科技實踐中，學(xué)生進(jìn)行了“抗霧霾的圖像監(jiān)控系統(tǒng)”等選題，體現(xiàn)了學(xué)生理論聯(lián)系實際和自主思考創(chuàng)新的能力，也體現(xiàn)了課程教學(xué)對課外科技實踐的支撐作用。下一步我們將繼續(xù)加強對學(xué)生課外科技實踐的啟發(fā)和引導(dǎo)，促進(jìn)課程教學(xué)和課外科技實踐在學(xué)生創(chuàng)新能力培養(yǎng)方面的銜接。

圖1　2012-2015年學(xué)生成績各分?jǐn)?shù)段所占比例

五、結(jié)語

近年來不斷升溫的網(wǎng)絡(luò)教學(xué)模式給予了學(xué)生很強的主動權(quán)，允許學(xué)習(xí)過程具有較豐富的多樣性和較高的發(fā)散度，有助于提高學(xué)生的自主學(xué)習(xí)能力。針對信息工程專業(yè)“光電子技術(shù)”課程，通過將課程網(wǎng)站、QQ/微信群在線答題/答疑等網(wǎng)絡(luò)教學(xué)工具與課堂教學(xué)相結(jié)合，以符合當(dāng)今大學(xué)生信息獲取習(xí)慣的形式吸引他們更主動地參與教學(xué)過程，形成了課下、課上一體的高效互動，提高了教學(xué)效率，騰出的時間用以開展理論聯(lián)系應(yīng)用的研究型教學(xué)，培養(yǎng)學(xué)生的學(xué)習(xí)能力和實踐能力。在此教學(xué)模式下，學(xué)生在教學(xué)過程中的“主體”地位進(jìn)一步凸顯。

從基于調(diào)查問卷的學(xué)生反饋意見收集、實施前后不同屆學(xué)生的考核成績對比、對課外科技實踐的支撐作用等方面，開展了教學(xué)效果的初步評價。結(jié)果表明，學(xué)生能夠適應(yīng)也愿意接受這種 “課堂與網(wǎng)絡(luò)相結(jié)合”的教學(xué)模式。

下一步應(yīng)繼續(xù)朝“增強學(xué)生理論聯(lián)系實際能力”的方向優(yōu)化教學(xué)模式，打通課內(nèi)實驗與課外實踐的銜接通道，為學(xué)生發(fā)揮其創(chuàng)造性提供正向激勵，使專業(yè)基礎(chǔ)課真正成為創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)能力培養(yǎng)體系的重要一環(huán)。

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(責(zé)任編輯：陳勇)

Practice on Integration of Online Teaching into Engineering Majors’Basic Courses inColleges and Universities:Exemplified by the Course “Opto-electronics Technology”

JIA Guo-rui，ZHAO Hui-jie，GUO Qi，LIU Hui-lan

(SchoolofInstrumentationScience&Opto-electronicsEngineering,BeihangUniversity,Beijing100191,China)

Abstract:Engineering Majors’ Basic Courses in Colleges and Universities take “theory combined with application，knowledge equally important with ability” as teaching objective. But as a result of big class capacity and limited class hours，it is now an ordinary phenomenon that classroom teaching is mainly composed of lecture and focuses more on knowledge than capability. This paper takes the course Opto-electronics Technology as an example，to design the combining method for the classroom teaching and online teaching，to practise research-oriented classroom teaching based on online teaching tools such as course website，on-line answer，and QQ/WeChat group. It makes teaching mode change to classroom-web-combined. Teaching effect assessment based on the students’feedback information and scores show that students could and are willing to adapt to the new teaching mode，in which students are subjects，to improve their own learning and practicing abilities.

Key words：engineering major basic course; teaching mode; classroom teaching; online teaching

中圖分類號：G642.4

文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A

文章編號：1672-8874 (2016) 01-0096-05

收稿日期：2015-10-29基金項目：北京航空航天大學(xué)精品課建設(shè)項目(43133601)，北京航空航天大學(xué)2013年教改項目

作者簡介：賈國瑞(1984-)，男，山西文水人。北京航空航天大學(xué)儀器科學(xué)與光電工程學(xué)院講師，博士，碩士生導(dǎo)師，主要從事高光譜遙感、光電子教學(xué)研究。