“物理光學(xué)”課程混合式教學(xué)模式改革的探索

哈斯烏力吉， 呂志偉， 何偉明， 董永康， 趙 航

(哈爾濱工業(yè)大學(xué) 航天學(xué)院， 黑龍江 哈爾濱 150001)

0 引言

“物理光學(xué)”是我院電子科學(xué)與技術(shù)和光學(xué)工程專業(yè)的一門重要的專業(yè)必修基礎(chǔ)課，是物理電子學(xué)、光學(xué)工程和儀器科學(xué)與技術(shù)等學(xué)科的考研專業(yè)基礎(chǔ)課。本課程以光的電磁理論為理論基礎(chǔ)，著重講授了光在各向同性介質(zhì)傳播特性、光的干涉、光的衍射、光在各向異性介質(zhì)中的傳播特性、晶體的感應(yīng)雙折射、光的吸收、色散和散射等六章內(nèi)容。

為了達(dá)到更好的教學(xué)效果，我院“物理光學(xué)”課程組近幾年開始進(jìn)行了混合式教學(xué)模式的改革，即傳統(tǒng)教學(xué)與網(wǎng)絡(luò)化教學(xué)優(yōu)勢(shì)互補(bǔ)的一種教學(xué)模式。

在傳統(tǒng)教學(xué)模式中，教師是教學(xué)活動(dòng)的主體，是知識(shí)的傳授者，而學(xué)生則處于被動(dòng)接受教師灌輸知識(shí)的地位。這種教學(xué)模式忽視了學(xué)生的認(rèn)知主體作用，不利于培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新思維和創(chuàng)新能力[1]。

隨著多媒體技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展，網(wǎng)絡(luò)化教學(xué)模式應(yīng)運(yùn)而生，在培養(yǎng)學(xué)習(xí)者基本技能、信息素養(yǎng)、創(chuàng)新能力等方面表現(xiàn)出了巨大優(yōu)勢(shì)[2]。但網(wǎng)絡(luò)化教學(xué)在實(shí)施過程中教學(xué)監(jiān)控難度較大，而且由于過分強(qiáng)調(diào)學(xué)生的“學(xué)”，忽視了教師的主導(dǎo)作用，當(dāng)學(xué)生學(xué)習(xí)的自由度過大時(shí)，會(huì)導(dǎo)致學(xué)習(xí)偏離教學(xué)目標(biāo)?；旌鲜浇虒W(xué)模式的出現(xiàn)則為教學(xué)改革提供了新的思路。

本文探索了“物理光學(xué)”混合式教學(xué)模式改革，目的是把傳統(tǒng)課堂教學(xué)和網(wǎng)絡(luò)教學(xué)的優(yōu)勢(shì)相結(jié)合，改變教師和學(xué)生的角色，體現(xiàn)“以學(xué)生為主體，以教師為主導(dǎo)”的教學(xué)理念。同時(shí)，混合式教學(xué)可以充分利用各類教學(xué)資源，擴(kuò)展學(xué)生的知識(shí)面，還可以通過各種教學(xué)方法、教學(xué)媒體、教學(xué)策略等的優(yōu)化組合、合理利用，發(fā)揮學(xué)生的主體作用，培養(yǎng)學(xué)生的積極性和創(chuàng)造性[3]。

1 課程建設(shè)

十多年來，我院“物理光學(xué)”課程組進(jìn)行了以教學(xué)方法和考試方法為核心的綜合性改革，其目的是把講課的重點(diǎn)從死的數(shù)據(jù)公式的傳授轉(zhuǎn)向活的思維能力上來，使學(xué)生不僅學(xué)到具體的知識(shí)，更重要的是學(xué)到獲取知識(shí)的方法，提高其分析問題、解決問題的能力，培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)素質(zhì)和創(chuàng)新能力。另外，我院“物理光學(xué)”課程組在教學(xué)設(shè)計(jì)、規(guī)劃教材選取、師資隊(duì)伍建設(shè)等方面也進(jìn)行了探索和改革[4～6]。經(jīng)過十幾年的實(shí)踐 ，這些改革取得了明顯的效果： 2007年該課程被評(píng)為省級(jí)精品課程；2010年被評(píng)為國家精品課程；2013年被評(píng)為國家精品資源共享課程；2017年被評(píng)為黑龍江省精品在線開放課程，目前正在準(zhǔn)備申報(bào)國家精品在線開放課程。2013年申報(bào)國家精品資源共享課程時(shí)，已經(jīng)錄制了課程全程錄像，免費(fèi)向社會(huì)學(xué)習(xí)者開放。為了進(jìn)一步提高網(wǎng)絡(luò)教學(xué)的效果，2016年春季開始建設(shè)成了在線課程，并在中國大學(xué)MOOC平臺(tái)上運(yùn)行。課程具備全套物理光學(xué)相關(guān)資料，包括教學(xué)視頻、講義、內(nèi)容總結(jié)、典型例題講解、部分課后作業(yè)題解答、課程題庫等素材。

過去的這些教改成果為混合式教學(xué)模式改革的開展打下了良好的基礎(chǔ)。

2 混合式教學(xué)模式的改革

混合式教學(xué)模式是課堂教學(xué)與在線教學(xué)相結(jié)合的教學(xué)模式。課堂教學(xué)包括課堂講學(xué)、課堂討論和課堂測(cè)試三個(gè)部分，在線教學(xué)包括大型開放式網(wǎng)絡(luò)課程即MOOC(Massive Open Online Courses)和小規(guī)模限制性在線課程即SPOC(Small Private Online Course)兩種模式。

2.1 課堂教學(xué)的設(shè)計(jì)

1)課堂講學(xué)

課堂講學(xué)占課堂教學(xué)總學(xué)時(shí)的80%，騰出的20%的學(xué)時(shí)開展課堂討論和課堂測(cè)試(各占10%的學(xué)時(shí))。任何一門課程都包含復(fù)雜而繁多的知識(shí)點(diǎn)，課堂講學(xué)受學(xué)時(shí)限制并不能全面具體地講授所有的知識(shí)點(diǎn)。故而課堂講學(xué)上重點(diǎn)講解核心和難點(diǎn)內(nèi)容，并引導(dǎo)學(xué)生課外在線學(xué)習(xí)次要、簡(jiǎn)單、補(bǔ)充延展的內(nèi)容，以此為脈絡(luò)將整個(gè)課程知識(shí)點(diǎn)串聯(lián)起來。相對(duì)于在線教學(xué)，課堂講學(xué)提供了一個(gè)在知識(shí)傳遞過程中，師生能夠思想碰撞交流的平臺(tái)，通過教師的才智和人格魅力提高學(xué)生熱情。另外，通過課堂講學(xué)教師可以及時(shí)發(fā)現(xiàn)學(xué)生難以理解、容易忽視的細(xì)節(jié)，進(jìn)而為在線教學(xué)的進(jìn)一步補(bǔ)充完善提供了線索。

2)課堂討論

課堂討論占總學(xué)時(shí)的10%，每章講完之后都會(huì)有一次課堂討論。首先主講教師根據(jù)課程核心和重點(diǎn)內(nèi)容給學(xué)生提供相關(guān)討論題目；然后學(xué)生們搜集相關(guān)資料，并利用網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)的便利條件在討論區(qū)中開展討論；最后在課堂討論環(huán)節(jié)中分組討論共性問題和熱門問題，并在教師的指導(dǎo)下進(jìn)一步分析和解決問題，初步達(dá)成共識(shí)。我們準(zhǔn)備了百余項(xiàng)討論題目，這不僅給每位學(xué)生提供了多次發(fā)表自己的看法的機(jī)會(huì)，而且為學(xué)生的自由選取討論題目提供了便利。討論課堂上學(xué)生爭(zhēng)先恐后搶答，課堂氣氛非常活躍。

3)課堂測(cè)試

課堂測(cè)試占總學(xué)時(shí)的10%，每章講完之后都有一次課堂測(cè)試。課堂測(cè)試題相當(dāng)于在課堂上寫作業(yè)(一頁開卷考試，每次10分，總共四次)，以此對(duì)學(xué)生知識(shí)掌握情況作及時(shí)了解和評(píng)價(jià)。在出測(cè)試題方面，我們通過增加簡(jiǎn)答題的比重(約占60%)，以解決實(shí)際問題為背景的簡(jiǎn)答題不僅能夠培養(yǎng)學(xué)生思考問題、分析問題、解決實(shí)際問題的能力，而且也給學(xué)生活躍科學(xué)思維提供了一定的空間。同時(shí)，我們通過已有題庫中隨機(jī)抽出多套測(cè)試題的方法(每套測(cè)試題的難度和題量近似，但在具體算法上有一定的差異)，基本杜絕了抄襲現(xiàn)象(因?yàn)橹車瑢W(xué)的卷子與自己不同，只能獨(dú)立解決)。

2.2 在線教學(xué)的設(shè)計(jì)

每年分春季和秋季兩個(gè)學(xué)期開放在線教學(xué)，春季學(xué)期從3月上旬開始，秋季學(xué)期從9月上旬開始，每學(xué)期12周。在線教學(xué)包括MOOC和SPOC兩種模式，其中MOOC不僅為本校學(xué)生還面向社會(huì)學(xué)習(xí)者。社會(huì)學(xué)習(xí)者在中國大學(xué)MOOC平臺(tái)上可搜索到本門課程，然后用郵箱注冊(cè)即可24小時(shí)免費(fèi)學(xué)習(xí)或資料下載，并可參加相關(guān)考試獲得證書。本課程分合格證書與優(yōu)秀證書兩種，按百分制計(jì)分，60分至84分為合格，85分至100分為優(yōu)秀。總分值來自三部分：兩次階段考試(分別在第二章、第四章課程學(xué)習(xí)之后，每次15個(gè)單選題30分，總計(jì)60分)；期末考試(15個(gè)單選題30分)；課堂交流討論10分(在“課堂交流區(qū)”中跟帖回復(fù)總次數(shù)10次，即可獲得滿分10分)。

SPOC現(xiàn)階段僅向本校學(xué)生開放，要求學(xué)生通過學(xué)號(hào)登錄系統(tǒng)學(xué)習(xí)。MOOC和SPOC唯一不同之處是考試方式，在校學(xué)生相比于社會(huì)學(xué)習(xí)者對(duì)知識(shí)的深度有更高的要求。故而SPOC改為對(duì)每章內(nèi)容較為深入的測(cè)試，以此來檢驗(yàn)學(xué)生的學(xué)習(xí)效果。同時(shí)通過測(cè)驗(yàn)時(shí)間節(jié)點(diǎn)的調(diào)控督促學(xué)生進(jìn)行相應(yīng)內(nèi)容的學(xué)習(xí)。最終采用六次章節(jié)測(cè)驗(yàn)(每次10個(gè)單選題10分，總計(jì)60分)+期末考試(30個(gè)選擇題30分)+討論(10分)的方式將總成績(jī)的10%折合為最終成績(jī)的一部分。

在線教學(xué)為學(xué)生的課前預(yù)習(xí)、同步多次學(xué)習(xí)、課后復(fù)習(xí)、課后作業(yè)題答案參考等方面提供了極大的便利，并利用討論區(qū)可以及時(shí)得到疑惑解答，這為學(xué)生自由、自主地開展學(xué)習(xí)打好了基礎(chǔ)。

3 考核方法

對(duì)本校學(xué)生采用累加式考核方式，其中課堂測(cè)試40分，課堂討論10分，在線考試10分，期末考試40分。前四章是考核的重點(diǎn)部分，每章講完之后都進(jìn)行一次課堂測(cè)試(每次10分，總40分)和一次課堂討論(每次2.5分，總10分)。通過多元化的學(xué)習(xí)評(píng)價(jià)體系，融合過程性評(píng)價(jià)與終結(jié)性評(píng)價(jià)的考核模式，可以促進(jìn)學(xué)生自主性、過程性、體驗(yàn)性的學(xué)習(xí)，更加客觀地反映了學(xué)習(xí)效果。

4 結(jié)語

我院“物理光學(xué)”課程采用混合式教學(xué)模式能使傳統(tǒng)教學(xué)和網(wǎng)絡(luò)教學(xué)優(yōu)勢(shì)互補(bǔ)，既可以發(fā)揮教師的主導(dǎo)作用，又可以發(fā)揮學(xué)生的主體作用。為學(xué)生提供個(gè)性化的學(xué)習(xí)時(shí)間、空間和多種學(xué)習(xí)渠道，使學(xué)生能根據(jù)自身的情況完成課前的自主學(xué)習(xí)，課堂上有更多的時(shí)間和機(jī)會(huì)發(fā)揮學(xué)習(xí)主動(dòng)性、挖掘?qū)W習(xí)潛力，課后能完成知識(shí)技能的有效遷移，從而切實(shí)提高教學(xué)質(zhì)量。經(jīng)過兩年的實(shí)踐，該項(xiàng)改革也得到了學(xué)生的一致好評(píng)，大部分學(xué)生由被動(dòng)學(xué)習(xí)向主動(dòng)學(xué)習(xí)轉(zhuǎn)變，學(xué)生評(píng)教等級(jí)由B+逐漸上升到A 或A+。另外，每學(xué)期的社會(huì)學(xué)習(xí)者正在明顯增加，由最初的兩千多名已經(jīng)上升到五千多名。課堂教學(xué)和在線教學(xué)具有互補(bǔ)性，只有把它們有機(jī)結(jié)合起來，取長(zhǎng)補(bǔ)短，才能顯著提高教學(xué)效果。