喬文

【摘要】為改變傳統(tǒng)《光學》課程中學生被動的接受知識點的現(xiàn)狀，教學團隊選擇“小組項目”的形式開展任務(wù)型課堂教學。本文以“手機中光學應(yīng)用”為項目題目，通過具體實例分析項目式教學的課題設(shè)置方法，項目執(zhí)行與成果。實踐表明，以學生為主體，引導學生自主完成資料收集、實驗設(shè)計、總結(jié)和成果展示的全過程，可提高學生課堂積極性，增強學生的合作意識，培養(yǎng)學生進行獨立學術(shù)思考的能力。本文對光學課程的開展翻轉(zhuǎn)式課堂教學設(shè)計具有一定參考價值。

【關(guān)鍵詞】項目式教學 ?教學探討

【中圖分類號】G42 【文獻標識碼】A 【文章編號】2095-3089（2018）42-0166-02

《光學》課程是高等院校物理專業(yè)一門重要的必修基礎(chǔ)課，它在為大學生系統(tǒng)地打好必要的光學基礎(chǔ)知識，培養(yǎng)大學生初步的科學思想方法和研究問題的方法方面起著非常重要的作用。由于《光學》又是低年級開設(shè)的課程，它在使大學生樹立端正的學習態(tài)度，掌握科學的學習方法，培養(yǎng)獨立獲取知識的能力，初步嘗試科學研究前沿領(lǐng)域等方面也有著十分重要的作用。

1.項目式教學設(shè)置背景

《光學》課程主要包括幾何光學及波動光學兩大部分內(nèi)容，具有與學生生活息息相關(guān)，與前沿科技聯(lián)系緊密的特點。傳統(tǒng)光學課程以啟發(fā)式、灌輸式教學為主，教師起主導作用，通過板書或幻燈片的形式將知識點歸納總結(jié)后傳授給學生，學生被動地接受知識點。此種教學模式已不再適應(yīng)當今教育的要求和發(fā)展。為此，教學團隊進行教學改革，選擇“項目”的形式開展翻轉(zhuǎn)式課堂教學探索。

“項目”式教學源自歐洲的勞動教育思想，最早的雛形是18 世紀歐洲的工讀教育和19世紀美國的合作教育。歷經(jīng)發(fā)展，直至20世紀后期逐步成熟和完善，成為十分重要的一種教育思潮?！绊椖俊笔浇虒W是指在老師的指導下，將一個相對獨立的項目交由學生自己處理。通過引導學生完成信息收集、方案設(shè)計、項目實施和最終評價，使學生自主學習，了解并掌握整個過程的知識難點。

“項目”式教學最顯著的特點可概括為“項目牽引、學生主要、教師輔助”。在《光學》課程中，通過項目的形式，設(shè)計任務(wù)型的教學活動，以學生為主體，獨立完成設(shè)定人物的資料收集、閱讀、理解、總結(jié)和成果展示的全過程，從而提高學生課堂積極性，鼓勵學生表達個人觀點，增強學生的合作意識，培養(yǎng)學生進行獨立學術(shù)思考的能力?！绊椖俊笔浇虒W是高校國際化教育的重要實踐途徑之一。然而，“項目”式教學成果好壞，與項目課題設(shè)立、實施方法等有密切關(guān)系。為此，教學團隊對項目課題進行了仔細的研究。

2.項目設(shè)置實例

項目課題應(yīng)充分體現(xiàn)《光學》課程與生活息息相關(guān)，與前沿技術(shù)緊密聯(lián)系的特點。同時，項目課題應(yīng)充分考慮學生的興趣和綜合能力發(fā)展需求。為此，教學團隊設(shè)立的項目題目之一為：手機相機的光學應(yīng)用。下面就該項目實例進行詳細說明。

課題設(shè)置原因：手機作為最重要的個人信息交互平臺，已經(jīng)成為最重要的產(chǎn)業(yè)之一。經(jīng)過幾年的迅猛發(fā)展，手機產(chǎn)業(yè)上市公司中，市值在200億以上的至少有30多家。手機已集成各行業(yè)頂尖技術(shù)，是技術(shù)革新最快的領(lǐng)域之一。而手機攝像頭則成為每位同學都有的光學系統(tǒng)，并代表了目前小型光學系統(tǒng)發(fā)展的前沿水平。充分利用人手一個的光學系統(tǒng)，可以了解光學產(chǎn)業(yè)的發(fā)展現(xiàn)狀，并探討光學在手機中的其他應(yīng)用和發(fā)展趨勢。

課題研究內(nèi)容：為滿足不同層次學生對知識汲取與探究的需求，課題設(shè)置“階梯式”研究內(nèi)容。主要分為三個階梯：

2.1手機攝像頭的性能參數(shù)評測方法

首先，通過文獻查找獲得手機所用圖像芯片的像素數(shù)與像素大小，并記錄主要參數(shù)。其次利用課堂所學知識和身邊工具，設(shè)計實驗估算手機系統(tǒng)的焦距、視場角等性能參數(shù)。之后設(shè)計實驗，測量手機景深、動態(tài)成像范圍等性能參數(shù)。最后，引導學生討論系統(tǒng)的主要評價參數(shù)指標，及各參數(shù)之間的關(guān)系，并分析參數(shù)設(shè)計值選定原因。

2.2 手機攝像頭的像差評測方法

像差是指實際光學系統(tǒng)中，由非近軸光線追跡所得的結(jié)果和近軸光線追跡所得的結(jié)果不一致，與近軸光學的理想狀況之間的偏差。像差主要可分為球差、彗差、場曲、像散、畸變、色差以及波像差。利用通過測量手機攝像頭的畸變、色差等參數(shù)，初步了解光學系統(tǒng)成像質(zhì)量的評價方法。最后，通過文獻調(diào)研，了解圖像質(zhì)量提升的硬件方法與途徑。

2.3 光學在手機中的其他應(yīng)用

除了攝像頭，手機在光學系統(tǒng)中的應(yīng)用還包括：平板顯示技術(shù)、基于結(jié)構(gòu)光的深度感知、裸眼3D顯示技術(shù)、玻璃蓋板上的微納技術(shù)、屏下指紋識別等。教學團隊鼓勵學生選擇一個感興趣的領(lǐng)域，并進行深度研究，從工作原理、發(fā)展現(xiàn)狀和技術(shù)瓶頸、未來發(fā)展方向等方面進行詳細闡述。

3.項目執(zhí)行與實施效果

項目執(zhí)行分為組隊、文獻調(diào)研、實驗、綜述撰寫、報告討論五個環(huán)節(jié)。項目要求學生完成一個完整的學術(shù)研究閉環(huán)，即從資料收集，到實驗設(shè)計，到成果整理與發(fā)表的整個環(huán)節(jié)。最后成果遞交形式分為論文和口頭報告兩部分。

在論文撰寫中，需包含論文題目、作者信息、摘要、論文主體、致謝和參考文獻五個部分。并通過前言、實驗步驟、實驗結(jié)果、總結(jié)和討論幾個方面對項目研究進行詳細闡述。教學團隊預(yù)先提供范例論文以供學生模仿和參考，達到事半功倍的效果。實踐中，學生遞交的成果總會帶來驚喜，說明他們的潛力是可以激發(fā)出來的。

在口頭報告中，要求學生制作幻燈片，對“手機中光學的其他應(yīng)用”這一部分調(diào)研內(nèi)容進行概述，利用有限的時間對調(diào)研成果進行介紹?？紤]到施教對象是本科低年級學生，幻燈片制作經(jīng)驗欠缺。實踐中，教學團隊預(yù)先提供優(yōu)秀幻燈片范本，并提供科技型幻燈片制作技巧。在進行口頭報告時，不少同學就報告的研究領(lǐng)域表達了自己的想法，并展開了熱烈的討論。比如，有幾個小組都選擇了基于結(jié)構(gòu)光的深度感知這一研究課題。一個小組做完口頭報告后，在提問環(huán)節(jié)就結(jié)構(gòu)光的產(chǎn)生機理和影響因素進行了熱烈爭論，很好的達到了加深課堂所學知識，拓展和延伸到研究前沿領(lǐng)域的目的。

4.結(jié)論

多輪教學實踐成果表明，教學團隊堅持開展的項目式教學探索，構(gòu)建的本科生任務(wù)型“階梯次”能力訓練的教學實踐培養(yǎng)模式，受到了各屆本科生的普遍歡迎。對培養(yǎng)本科生具有“寬泛的專業(yè)知識、團隊合作和領(lǐng)導能力、解決問題能力”的創(chuàng)新型綜合素質(zhì)人才具有十分顯著的教學效果。