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

        2022-12-03 01:58:53朱月紅鄭一博楊清蓮河北地質(zhì)大學光電技術(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)重點實驗室河北石家莊050031
        物理通報 2022年5期
        關(guān)鍵詞:內(nèi)容教學模式課程

        朱月紅 鄭一博 王 遠 楊清蓮(河北地質(zhì)大學光電技術(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)重點實驗室 河北 石家莊 050031)

        光電信息物理基礎(chǔ)是光電信息科學與工程專業(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)》,由中國計量學院沈為民等老師編寫.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、固體物理、半導體物理、固體光學等主要內(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,同時需要扎實的先修課高等數(shù)學和物理基礎(chǔ),導致學生整體對這門課學習興趣不高,積極性不夠,教學效果不太理想.國內(nèi)多所高校采用該教材作為光電專業(yè)的教材,任課教師及其團隊對該課程教學進行積極探索與研究,并提出一些改進方法[1~4],這些改進的方法都各具特色.

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

        1 課程特點及存在問題

        1.1 課程特點

        該課程具有以下特點:

        (1)多學科交叉.該課程涵蓋電磁理論、量子力學、固體物理3部分.這3部分的其中任一部分都可以單獨設(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驗基礎(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)、固體的導電性、半導體發(fā)光等.這就要求任課教師在授課時需要掌握這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)換都進行了闡述.

        (3)理論性強.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)課時少.培養(yǎng)方案規(guī)定該課課時為48課時.該課的任一部分作為單獨一門課,48課時基本可以滿足.3部分內(nèi)容放到48課時里面講授,顯得時間比較緊張.

        1.2 課程教學存在問題

        該課程在教學過程中面臨的問題,主要有以下幾點:

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

        (2)課程認識不明確.該課程作為一門專業(yè)基礎(chǔ)課,其理論性很強.大多數(shù)學生感覺課程內(nèi)容和實際聯(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)成為平時成績+期末成績,其中平時成績占總成績30%,期末成績占總成績70%.平時成績由考勤、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.教學過程中,經(jīng)常出現(xiàn)學生掌握后面知識的同時,忘記前面知識內(nèi)容,導致期末考試不理想.

        2 混合式教學模式

        互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)與計算機技術(shù)的快速發(fā)展,帶動教學模式的改變,多媒體教學逐漸進入課堂.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、學習的方式和習慣.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”,進一步推進了多媒體教學與在線教學.

        2.1 板書+多媒體教學模式混合

        板書作為傳統(tǒng)教學的主要模式,具有直觀、簡潔、邏輯清晰等優(yōu)點,在理論性比較強的課程中,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)二年級學生開設(shè)的專業(yè)基礎(chǔ)課,48學時,3學分.該課程集成了電磁理論、量子力學、固體物理3部分內(nèi)容,涉及多個定理、定律和方程,其中包含大量的數(shù)學計算與推導.講授這些內(nèi)容時更適合板書形式,以便學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,學生更易接受.在授課過程中,將相關(guān)技術(shù)應(yīng)用、科學家軼事和生平等內(nèi)容以視頻方式播放,學生可以更明確所學內(nèi)容的由來及應(yīng)用.在實際授課過程中,將多媒體穿插于板書中,既可以讓學生得到放松,也調(diào)動了學習興趣.

        2.2 線上與線下教學模式混合

        線下授課是相對線上授課而言,是師生在同一個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)的教學方式.線下授課主要是以教師為主導,管理課堂秩序,講授相關(guān)知識.學生作為學習的主體,在課堂上師生可以互動、交流,同時教師可以通過學生的眼神、表情來了解學生對所講知識的掌握情況,同時也能將教育情感貫穿于課堂之中,增進師生情感.

        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、雨課堂等進行授課.教師通過這些網(wǎng)絡(luò)平臺授課并布置相關(guān)學習內(nèi)容及作業(yè),學生通過網(wǎng)絡(luò)平臺學習相關(guān)內(nèi)容并提交作業(yè).相比線下授課,線上授課使學生學習地點不受限制,學習更便捷.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準備著.在線下授課時,也會時不時插入線上學習任務(wù),讓學生更好地理解相關(guān)內(nèi)容.

        2.3 教師授課+學生上講臺教學模式混合

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

        學生上講臺,在此是指教師提前給學生布置任務(wù),學生針對布置的知識點進行梳理,并做成課件,在課堂上進行講解,必要時附以板書解釋.學生針對某一個知識點進行梳理,是一個自我學習的過程,在一定程度上能夠調(diào)動學習的積極性,同時鍛煉學生的語言組織能力和克服上講臺的心理恐懼.教學過程中,適當安排學生上講臺,給學生展示自己的機會,同時上講臺的學生,對臺下學生起到積極的帶動作用.該學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.通過多名學生講解,一個知識點可以有多方位、多角度、多層次的理解,直接調(diào)動了學生學習的興趣,帶動了學生學習的積極性.

        3 結(jié)論

        工科專業(yè)課相對其他課程具有理論性強、知識面廣等特點,又涉及高等數(shù)學、大學物理等先修課,導致先修課基礎(chǔ)弱的學生在學習該課時比較吃力,表現(xiàn)出沒興趣、沒動力,影響整體學習效果.為了提高本校工科專業(yè)課教學質(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+學生上講臺”相結(jié)合的混合式教學模式,既有傳統(tǒng)教學的板書教學,又有視頻、動畫等多媒體教學,既有教師授課的過程,又有學生講解的過程,讓學生既有壓力,又有動力,同時提高學生的學習興趣和積極性,促進教學效果,進而提高教學質(zhì)量.該混合式教學模式可以適用于工科專業(yè)其他專業(yè)課的教學,提高整體教學質(zhì)量.

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