科研信息交叉引領(lǐng)的激光原理教學方法探索

王祥夫,步妍妍,沈雪陽

(南京郵電大學,江蘇 南京 210023)

隨著高等教育全球化發(fā)展,全英文教學在國家高等教育建設(shè)中的地位日益突顯。全英文教學是實現(xiàn)我國高等教育與國際接軌,培養(yǎng)面向世界的復合型高等人才的必要途徑[1-2]?！都す庠怼氛n程是電子信息專業(yè)的基礎(chǔ)課程,也是主干課程,是其它課程的先導課程,在電子信息專業(yè)相關(guān)知識學習中具有重要的地位。隨著科技的發(fā)展,《激光原理》全英文教學實踐要適應(yīng)形勢,注重培養(yǎng)學生的創(chuàng)新能力和知識遷移能力。作為一門理論較強的專業(yè)課程,激光原理全英文教學在培養(yǎng)學生的創(chuàng)新思維、動手能力、拓寬視野等方面有重要意義。在全英文教學的不同教學模式和方法中,引導學生突破慣性思維,培養(yǎng)出多維度的思維模式;在課程實踐中,培養(yǎng)學生操作實驗的能力,為以后從事光學相關(guān)工作打下堅實的基礎(chǔ)。在全英文教學整體過程中,強化學生的外語水平,增強學生國際交流水平,拓寬學生的國際視野。其次,激光原理全英文教學有利于提高授課教師的教研能力。在全英文教學中,教師需要從國際化角度進行教學內(nèi)容、教學方法、教學技巧的選擇與學習,掌握激光專業(yè)領(lǐng)域的國際層面最新發(fā)展,從而實現(xiàn)對教學的把握,提高激光原理全英文教學的效率。

隨著近年來電子信息飛速發(fā)展,相關(guān)領(lǐng)域知識更新周期縮短,光學器件更新?lián)Q代速度加快,激光原理的設(shè)計方法也發(fā)生了根本性變革,使該課程教學體系、教學內(nèi)容、實踐性等方面的要求越來越高[3-4]。如何提升英文教學質(zhì)量,讓學生搞懂復雜的激光發(fā)射機理,培養(yǎng)新時代中具有創(chuàng)新精神和創(chuàng)新能力的人才,是在激光原理英文教學方法中探討解決的重要問題。

目前,國內(nèi)外已經(jīng)對《激光原理》課程的教學方法作了大量的嘗試和研究[5-6]。但是,對于激光原理這門課程,教學研究成果不太明顯。國內(nèi)激光原理全英文教學需要面臨以下幾個方面的問題:(1)激光原理基礎(chǔ)理論涉及數(shù)學、電學、信號理論和電磁場理論等多個復雜學科領(lǐng)域的知識。在全英文激光原理授課的過程中,有些基本概念較抽象,學生難以理解;(2)在激光領(lǐng)域中文和英文的對譯會產(chǎn)生偏差,從而使學生難以理解英文背景下的復雜基礎(chǔ)理論;(3)該課程原理部分涉及較多物理概念,激光器件設(shè)計技術(shù)部分則需要靈活、綜合運用先修的數(shù)理和專業(yè)知識,需要學生有較好的實驗動手能力;(4)實際應(yīng)用中要求以這些理論為基礎(chǔ),培養(yǎng)解決各種復雜問題的能力,要求老師具有較多的工程實踐經(jīng)驗和不斷與時俱進的知識探索能力,也要求學生對課程的基礎(chǔ)知識掌握牢固。

針對《激光原理》全英文教學的問題,我們提出了“科研信息交叉引領(lǐng)的全英文激光原理教學方法”,提出的設(shè)計方法主要包括以下幾個方面:

1 科研信息交叉引領(lǐng)的激光原理教學方法的前期準備

在課程開始前需要做好三個準備工作。第一,采用無記名問卷調(diào)查方式,了解學生對激光原理這門課的興趣和需要;第二,對學生的數(shù)理知識基礎(chǔ)、專業(yè)相關(guān)基礎(chǔ)理論、知識獲得取向等進行統(tǒng)計和分析;第三,以調(diào)查結(jié)果為根據(jù)設(shè)計教學方法、教學方式和教學進度。

2 激光原理課程相關(guān)基礎(chǔ)準備

激光原理涉及到較多的物理概念,需要學生有扎實的數(shù)學、電磁場理論、光學等知識基礎(chǔ)[7]。在正式引入課程前,需要對激光原理所涉及的專業(yè)基礎(chǔ)知識進行簡單的回顧,為學生高效理解打下充實的理論基礎(chǔ)。全英文課程需要學生有專業(yè)詞匯的基礎(chǔ),因此教師需要把專業(yè)性詞匯在課前整理出來。讓學生能夠課前預習,從而保證在全英文授課過程中學習的流暢性。

3 信息引入方式與教學大綱要求之間的平衡

根據(jù)全英文激光原理教學大綱要求,針對重要的激光原理指標設(shè)計驗證性實驗。學生科研能力、動手能力和知識掌握程度的不同,對不同知識點、實驗的理解和學習興趣各有不同,對課程中激光理論的理解以及是否有興趣更深入地探索也不一樣[8]。因此,按照學生的上課學習情況和基礎(chǔ)掌握熟練程度進行分組實驗,并針對各組的情況提出不同的實驗要求,以團隊合作的方式依據(jù)大綱讓學生進行針對性設(shè)計實驗、獨立解決實驗中遇到的問題和合作交流解釋光學實驗現(xiàn)象,這有助于學生加深理論知識的學習、提升動手能力及團隊合作的能力。如果信息引入方式和教學大綱不能平衡,將會增加學生的學習負擔、影響學生的學習效率、增加教學難度,從而給教師的教學帶來一定挑戰(zhàn)。

4 教學相長的信息交叉互動性教學模式的運用

在教的過程中,廣泛借鑒已有激光原理科研成果和前人的教改成果,形成獨特的教學方法。加入適當?shù)募す忸I(lǐng)域的科研成果和科研思想來充實知識內(nèi)容,拓寬學生知識面以掌握激光領(lǐng)域發(fā)展現(xiàn)狀與方向。將以上內(nèi)容與激光原理課程的重要知識點緊密結(jié)合,力求把難懂的公式、激光原理和科研思路通過形象的光學實驗現(xiàn)象展示出來。在學的過程中,積極引導學生在掌握好激光理論知識基礎(chǔ)上,對激光原理能提出問題并解釋與解決,形成“學以致用”的學習方式。在學生充分掌握理論知識基礎(chǔ)上,讓學生進行分組討論,鼓勵他們在課堂上分享各自對理論知識的理解。教師對學生的展示進行肯定和補充,增加對學生的學習心理關(guān)注,從而調(diào)動學生對課程的學習興趣,逐漸形成互動式教學模式。設(shè)計性實驗對信息交叉互動性的教學模式有補充推動作用:充分借鑒國內(nèi)外高校專業(yè)課程的教學模式特別是在課程配套實驗中的經(jīng)驗,在較好完成配套的驗證性實驗同時,鼓勵學生利用實驗室現(xiàn)有條件、針對課程理論知識自行設(shè)計實驗來加深對物理概念的理解,對于實驗中可能出現(xiàn)的問題能進行解釋和解決[9]。課后布置帶有應(yīng)用背景的任務(wù)、結(jié)合理論知識點給予一定的思路、要求學生在一定時間內(nèi)通過學習工具獨立完成任務(wù)要求。這種有目的訓練方式,能夠有效地激發(fā)學生的創(chuàng)新能力,同時可以培養(yǎng)團隊合作精神。

5 全英文授課中多樣化教學工具的使用

多樣化教學工具對全英文激光原理授課有積極的幫助,促進學生對抽象概念地生動理解,豐富教師的授課模式[10]。重點是要把知識內(nèi)容,主要是在工程應(yīng)用和深造過程中涉及較多的內(nèi)容以應(yīng)用實例表現(xiàn)出來,解決學生“有沒有用”和“怎樣用”的疑慮,也可以激發(fā)學生的學習樂趣。首先,在課堂上可以借助多媒體材料如投影儀進行激光實物動畫演示。其次,提供激光原理專業(yè)電子資源供學生自主學習,引導學生科學、高效地學習和養(yǎng)成嚴謹?shù)目蒲兴季S模式,實現(xiàn)一種互教互學、輕松愉快、學有所用的學習模式。最后,通過物理、光學、工程實驗建模,利用計算機三維光學仿真如LightTools光學設(shè)計、OpticStudio等對相關(guān)理論知識進行驗證、理解、再創(chuàng)新,從而代替死板的滿堂灌。

6 全英文授課過程中大學生學習狀態(tài)和心理狀態(tài)的準確掌握

充分了解全英文授課過程中學生的心理狀態(tài)和學習狀態(tài)、教學過程中外語造成的理解困難、現(xiàn)有教學條件和實驗條件的不足,為提高課程教學質(zhì)量提供現(xiàn)實依據(jù)。采用課間交談和問卷調(diào)查反饋等方式,及時掌握學生心理狀態(tài)和學習狀態(tài)的信息,從而及時調(diào)整恰當?shù)慕虒W計劃、選擇合適的教學方式和教學內(nèi)容。

7 全英文授課中考核方式的調(diào)整

充分利用已有的教學資料和國際性科研成果,借鑒國內(nèi)和國外高校激光原理相關(guān)領(lǐng)域、相關(guān)課程的先進教學模式,引入設(shè)計性實驗和具有實際應(yīng)用背景的習題及考題,著重培養(yǎng)學生綜合運用先修數(shù)理及專業(yè)課程基礎(chǔ)知識,從而實現(xiàn)分析和解決實際問題的能力提升。鼓勵學生寫作與本課程相關(guān)的小論文,或者總結(jié)學習成果,將其作為成績評估的重要部分。

8 及時歸因成敗的教學反饋

根據(jù)美國著名的歸因理論心理學家韋納的理論[11-12],我們要積極引導學生正確對待成敗歸因,提高學習積極性,防止消極心理的產(chǎn)生。在激光原理的學習過程中,學生學習基本知識后,可能會出現(xiàn)不能進行知識遷移、沒有能力承擔激光器件分析或設(shè)計的問題。這時,教師要及時指導學生進行成敗歸因,找出不能夠?qū)崿F(xiàn)器件分析或設(shè)計的原因,然后及時糾正錯誤和補充相關(guān)知識。并在課堂教學過程中體現(xiàn)出來,做到及時查缺補漏[13-14]。