基于“SPOC+翻轉(zhuǎn)課堂”雙混合模式的工程光學(xué)課程改革

田明麗　趙換麗

［摘 要］采用“SPOC+翻轉(zhuǎn)課堂”混合式教學(xué)模式的目的是為學(xué)生創(chuàng)造一種高參與度的課堂體驗(yàn)。然而，由于學(xué)生學(xué)習(xí)慣性，翻轉(zhuǎn)課堂環(huán)節(jié)往往存在課堂活力不足、討論參與度低等問題。文章結(jié)合平頂山學(xué)院工程光學(xué)課程近年來的課改實(shí)踐，依據(jù)該課程實(shí)驗(yàn)資源豐富、理實(shí)結(jié)合緊密的特點(diǎn)，提出了“任務(wù)驅(qū)動(dòng)線上學(xué)習(xí)，實(shí)驗(yàn)助力課堂翻轉(zhuǎn)”的技術(shù)線路，通過合理整合課程資源、充分介入實(shí)驗(yàn)元素、完善多元評(píng)價(jià)機(jī)制等一系列舉措，打造“線上+線下”“理論+實(shí)驗(yàn)”雙混合學(xué)習(xí)模式，有效推動(dòng)了課堂翻轉(zhuǎn)，提升了學(xué)生學(xué)習(xí)的主動(dòng)性和參與意識(shí)，課堂氛圍呈現(xiàn)明顯變化。

［關(guān)鍵詞］SPOC；翻轉(zhuǎn)課堂；理實(shí)一體；工程光學(xué)

［中圖分類號(hào)］G642.0［文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼］A［文章編號(hào)］2095-3437（2024）03-0046-04

近年來，隨著信息化技術(shù)在高等教育領(lǐng)域的普及以及OBE（Outcome?Based Education）教育教學(xué)理念的深度滲透，“SPOC+翻轉(zhuǎn)課堂”混合式教學(xué)模式在高校各級(jí)各類課程中得以廣泛應(yīng)用[1-2]。相對(duì)于傳統(tǒng)課堂授課，這種混合教學(xué)模式由于學(xué)習(xí)資源豐富、學(xué)習(xí)時(shí)空靈活、信息交換及時(shí)、課堂互動(dòng)充分等特點(diǎn)，更能突顯學(xué)生中心地位，提升學(xué)生學(xué)習(xí)效果。然而在實(shí)施中我們發(fā)現(xiàn)，由于大學(xué)生傳統(tǒng)學(xué)習(xí)方式的慣性，翻轉(zhuǎn)課堂環(huán)節(jié)往往存在課堂活力不足、討論參與度低等普遍問題。而相對(duì)于線上學(xué)生自主學(xué)習(xí)，線下翻轉(zhuǎn)課堂是師生深度交流、達(dá)成高階目標(biāo)的主場(chǎng)。如何激活線下課堂活力、實(shí)現(xiàn)高效課堂翻轉(zhuǎn)是作為課程設(shè)計(jì)者與實(shí)施者的教師應(yīng)高度關(guān)注的核心問題。

本文依據(jù)工程光學(xué)課程實(shí)驗(yàn)資源豐富、理實(shí)結(jié)合緊密的特點(diǎn)，提出 “任務(wù)驅(qū)動(dòng)線上學(xué)習(xí)，實(shí)驗(yàn)助力課堂翻轉(zhuǎn)”的技術(shù)線路，通過合理整合課程資源、充分介入實(shí)驗(yàn)元素、完善多元評(píng)價(jià)機(jī)制等一系列舉措，打造“線上+線下”“理論+實(shí)驗(yàn)”雙混合學(xué)習(xí)模式。

一、問題及沿改

工程光學(xué)是平頂山學(xué)院（以下簡稱我校）為測(cè)控技術(shù)與儀器專業(yè)開設(shè)的一門專業(yè)基礎(chǔ)課。該課程除了要求學(xué)生掌握幾何光學(xué)和物理光學(xué)的基礎(chǔ)理論外，更重要的是培養(yǎng)學(xué)生具備與工程實(shí)際相結(jié)合的實(shí)踐與應(yīng)用能力[3-4]。而該課程涉及的概念多、公式多、圖形多、原理抽象，使部分學(xué)生有畏難情緒，學(xué)習(xí)主動(dòng)性與積極性不高[5-6]；由于課時(shí)少，該課程多以理論講授為主，實(shí)驗(yàn)開出率低，學(xué)生實(shí)踐與應(yīng)用能力不強(qiáng)；傳統(tǒng)課堂教學(xué)以“教師講、學(xué)生聽”為主，信息單向輸送，課堂缺乏活力；評(píng)價(jià)方式傳統(tǒng)，學(xué)生課堂表現(xiàn)、課后拓展等環(huán)節(jié)在學(xué)業(yè)成績中較少體現(xiàn)。

為適應(yīng)我校向應(yīng)用型大學(xué)轉(zhuǎn)型發(fā)展，2015年起，工程光學(xué)課程團(tuán)隊(duì)（以下簡稱課程團(tuán)隊(duì)）開始積極融入OBE教學(xué)理念，進(jìn)行對(duì)分課堂、翻轉(zhuǎn)課堂等嘗試。2016年課程團(tuán)隊(duì)開始在超星平臺(tái)建立工程光學(xué)SPOC課程，開展線上、線下混合式教學(xué)探索。工程光學(xué)2019年被認(rèn)定為我校精品在線開放課程；2022年被認(rèn)定為河南省線上線下混合式省級(jí)一流本科課程。近3年來，課程團(tuán)隊(duì)致力于理論與實(shí)驗(yàn)的高度融合，打造了“線上+線下”“理論+實(shí)驗(yàn)”雙混合學(xué)習(xí)模式；同時(shí)更新、優(yōu)化了課程內(nèi)容，體現(xiàn)出課程的“兩性一度”和價(jià)值引領(lǐng)。目前，該課程已經(jīng)擁有豐富且多維度的學(xué)習(xí)資源，雙混合模式優(yōu)勢(shì)日趨凸顯。

二、課改實(shí)踐

（一）整合資源提興趣

為滿足學(xué)生線上線下混合式學(xué)習(xí)需求，提升學(xué)生興趣，從2016年開始，課程團(tuán)隊(duì)在超星教學(xué)平臺(tái)建設(shè)了自己的SPOC課程。課程團(tuán)隊(duì)結(jié)合地方院校學(xué)生基礎(chǔ)，梳理了與課程內(nèi)容相關(guān)的思政素材，將學(xué)科前沿、技術(shù)進(jìn)步、軟件設(shè)計(jì)等融入課程，突出內(nèi)容“兩性一度”和價(jià)值引領(lǐng)。比如在“幾何光學(xué)的基本定律”一章的教學(xué)中，課程團(tuán)隊(duì)引用我國古代《墨經(jīng)》中記載的小孔成像、影子形成等作為教學(xué)案例，在幫助學(xué)生理解基本定律的同時(shí)，增強(qiáng)文化自信。又如在“典型光學(xué)系統(tǒng)”一章的教學(xué)中，課程團(tuán)隊(duì)將“中國天眼”FAST系統(tǒng)、中國超級(jí)顯微鏡、華為手機(jī)攝像頭等創(chuàng)新技術(shù)成果引入課堂，加強(qiáng)了學(xué)生的知識(shí)外延，同時(shí)增強(qiáng)了學(xué)生的民族自豪感。再如在“雙光束干涉系統(tǒng)”一節(jié)的教學(xué)中，課程團(tuán)隊(duì)將引力波探測(cè)裝置作為教學(xué)案例，使邁克爾遜干涉儀這一傳統(tǒng)儀器的教學(xué)更加緊貼學(xué)科前沿，極大地提升了學(xué)生興趣。課程團(tuán)隊(duì)通過線上平臺(tái)，增加了基于Zemax的光學(xué)設(shè)計(jì)案例，輔助學(xué)生參加學(xué)科競(jìng)賽和畢業(yè)設(shè)計(jì)，提升課程的高階性和職業(yè)融合度。在搭建SPOC課程框架時(shí)，課程團(tuán)隊(duì)充分利用超星教學(xué)平臺(tái)的多元化優(yōu)勢(shì)，探索學(xué)生喜聞樂見的知識(shí)展示方式，對(duì)應(yīng)章節(jié)知識(shí)點(diǎn)錄制了顆?；桃曨l供學(xué)生線上自學(xué)；同時(shí)上線課程PPT，使章節(jié)內(nèi)容系統(tǒng)化；精心組織章節(jié)測(cè)試題供學(xué)生線上檢測(cè)；開發(fā)與課程內(nèi)容相關(guān)的綜合性練習(xí)和開放性作業(yè)，促進(jìn)學(xué)生能力拓展，提高課程挑戰(zhàn)度。目前，線上課程按章節(jié)展開，包含教學(xué)視頻、教學(xué)課件、章節(jié)測(cè)試和能力拓展等四個(gè)模塊。

除了線上資源外，課程團(tuán)隊(duì)還不斷補(bǔ)充、完善實(shí)驗(yàn)資源，目前實(shí)驗(yàn)室總面積400m2，有光學(xué)平臺(tái)、分光計(jì)、多種干涉儀、光譜儀以及各種光學(xué)元器件近千件，不僅可以滿足一般的學(xué)生實(shí)驗(yàn)需要，還可以滿足課堂演示及課堂分組實(shí)驗(yàn)需要。

（二）理實(shí)貫通練能力

為充分貫徹OBE教育教學(xué)理念，課程團(tuán)隊(duì)在教學(xué)上采用“SPOC+翻轉(zhuǎn)課堂”模式。課堂翻轉(zhuǎn)的實(shí)現(xiàn)，離不開學(xué)生的深度參與，但長期以來，部分學(xué)生已養(yǎng)成了被動(dòng)聽課的習(xí)慣，不愿意、不主動(dòng)參與課堂探究和討論；學(xué)生普遍沒有預(yù)習(xí)行為，對(duì)討論的內(nèi)容缺乏共識(shí)，感覺無話可說。

針對(duì)以上學(xué)情，課程團(tuán)隊(duì)利用自建的SPOC課程平臺(tái)，通過下發(fā)任務(wù)清單的形式驅(qū)動(dòng)學(xué)生進(jìn)行線上學(xué)習(xí)。這種任務(wù)驅(qū)動(dòng)下的線上學(xué)習(xí)目標(biāo)明確、內(nèi)容確定，不僅解決了課前預(yù)習(xí)問題，還為教師課堂教學(xué)設(shè)計(jì)反饋信息，使得課堂教學(xué)更具有針對(duì)性。由于工程光學(xué)課程實(shí)驗(yàn)素材豐富、理實(shí)結(jié)合緊密，在設(shè)計(jì)課堂教學(xué)環(huán)節(jié)時(shí)，課程團(tuán)隊(duì)充分引入實(shí)驗(yàn)元素，通過實(shí)物展示、演示實(shí)驗(yàn)、學(xué)生分組實(shí)驗(yàn)等形式，助力課堂翻轉(zhuǎn)，使學(xué)生在課堂上有事做、有話講，沉浸式參與其中。這種 “線上+線下”“理論+實(shí)驗(yàn)”的雙混合模式極大地激活了學(xué)生的學(xué)習(xí)活力，使學(xué)生的課堂參與度明顯提升，使學(xué)生的實(shí)驗(yàn)技能和實(shí)踐能力也得到了有效鍛煉。

實(shí)施流程如圖1所示，課程團(tuán)隊(duì)將學(xué)生的學(xué)習(xí)過程分為“課前線上學(xué)習(xí)、課中翻轉(zhuǎn)課堂、課后能力拓展”三個(gè)階段。

課前，針對(duì)知識(shí)目標(biāo)，教師首先發(fā)放任務(wù)清單，驅(qū)動(dòng)學(xué)生線上觀看短視頻，完成章節(jié)測(cè)試。教師依據(jù)學(xué)生線上完成情況設(shè)計(jì)具有針對(duì)性的課堂學(xué)習(xí)環(huán)節(jié)。工程光學(xué)作為理實(shí)結(jié)合緊密的課程，其內(nèi)容大多具有豐富的實(shí)驗(yàn)和應(yīng)用背景，教師在教學(xué)時(shí)應(yīng)盡可能結(jié)合實(shí)驗(yàn)資源，融入實(shí)物展示、實(shí)驗(yàn)演示、分組實(shí)驗(yàn)等環(huán)節(jié)助力課堂翻轉(zhuǎn)。

課中，以實(shí)現(xiàn)課程能力目標(biāo)為導(dǎo)向，將實(shí)驗(yàn)元素恰當(dāng)融入理論課教學(xué)中，推進(jìn)課堂翻轉(zhuǎn)。通過“新課導(dǎo)入—重難點(diǎn)梳理—參與式實(shí)驗(yàn)與討論—學(xué)習(xí)總結(jié)—自評(píng)互評(píng)”等環(huán)節(jié)，完成課堂翻轉(zhuǎn)，引發(fā)學(xué)生深度學(xué)習(xí)，促進(jìn)知識(shí)內(nèi)化；運(yùn)用小組競(jìng)賽、結(jié)果展示、質(zhì)疑辯論等手段，開展以“實(shí)作—合作—溝通—測(cè)評(píng)”等為主要途徑的參與式學(xué)習(xí)，突出以學(xué)生為中心，提高學(xué)生的綜合能力。

課后，基于課堂的深入學(xué)習(xí)，依靠線上能力拓展模塊，設(shè)計(jì)綜合性練習(xí)或開放性作業(yè)，提高課程挑戰(zhàn)度。

師生雙向進(jìn)行課后反思與總結(jié)，完成“目標(biāo)—措施—評(píng)價(jià)”的閉環(huán)。思政育人要貫穿整個(gè)流程，教師就應(yīng)找到合適的切入點(diǎn)，將其有機(jī)融入教學(xué)環(huán)節(jié)。

以“望遠(yuǎn)鏡系統(tǒng)”一節(jié)教學(xué)設(shè)計(jì)和實(shí)施為例。

本節(jié)課知識(shí)目標(biāo)包括：掌握開普勒望遠(yuǎn)鏡和伽利略望遠(yuǎn)鏡的基本結(jié)構(gòu)及其成像特性；掌握視覺放大率、工作放大率、分辨率的概念及其相關(guān)性。能力目標(biāo)包括：能量化計(jì)算鏡筒長度、視覺放大率、分辨率等光學(xué)參數(shù)；能正確選擇物鏡和目鏡，初步設(shè)計(jì)或搭建望遠(yuǎn)鏡光路，并能對(duì)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行正確的采集、處理、分析與解釋。在提升學(xué)生素養(yǎng)上，可借助目視光學(xué)儀器“光瞳銜接”原則，培養(yǎng)學(xué)生的規(guī)范和規(guī)則意識(shí)；在思政元素融入方面，可結(jié)合“中國天眼”FAST系統(tǒng)的建設(shè)過程與成就，增強(qiáng)學(xué)生的民族自豪感。

教學(xué)資源方面，課程團(tuán)隊(duì)在超星平臺(tái)上錄制了對(duì)應(yīng)本節(jié)知識(shí)點(diǎn)的教學(xué)短視頻以及PPT，設(shè)計(jì)了配套的章節(jié)測(cè)試題（客觀題）；在線上能力拓展模塊鏈接有CCTV科技之光錄像——《“中國天眼”FAST系統(tǒng)》。實(shí)驗(yàn)資源包括焦距、口徑不等的透鏡若干、普羅Ⅰ型轉(zhuǎn)像棱鏡、米尺（被觀察目標(biāo)物）、鋼卷尺、光具座、透鏡夾若干。

教學(xué)實(shí)施過程如表1所示：本節(jié)課所涉及的知識(shí)目標(biāo)，比如望遠(yuǎn)鏡基本結(jié)構(gòu)及其成像特性、放大率和分辨率的計(jì)算公式及其推導(dǎo)，通過課前任務(wù)驅(qū)動(dòng)讓學(xué)生線上學(xué)習(xí)；所涉及的能力目標(biāo)，比如量化計(jì)算、器件選擇、光路搭建、現(xiàn)象觀察、分析與解釋等放在課中線下課堂完成；拓展與創(chuàng)新類作業(yè)放在課后線上、線下聯(lián)合完成；選擇《“中國天眼”FAST系統(tǒng)》作為課程思政素材引入課堂教學(xué)，對(duì)應(yīng)育人目標(biāo)。

“線上+線下”“理論+實(shí)驗(yàn)”雙混合學(xué)習(xí)模式的有效實(shí)施極大調(diào)動(dòng)了學(xué)生的學(xué)習(xí)主動(dòng)性，充分體現(xiàn)了以學(xué)生為中心的教學(xué)理念，使教學(xué)目標(biāo)得以高效落實(shí)。

（三）評(píng)價(jià)多元激活力

為全程督導(dǎo)學(xué)生的學(xué)習(xí)投入，充分激發(fā)課堂活力，達(dá)到以評(píng)促學(xué)效果，課程團(tuán)隊(duì)堅(jiān)持過程性評(píng)價(jià)與結(jié)果性評(píng)價(jià)相結(jié)合，將線上學(xué)習(xí)、課堂表現(xiàn)、線下作業(yè)、實(shí)驗(yàn)操作、實(shí)驗(yàn)報(bào)告等過程性學(xué)習(xí)成果按比例計(jì)入成績，如圖2所示，有效地避免了學(xué)生平時(shí)不努力、考試靠突擊的現(xiàn)象。

三、課改成效

經(jīng)過幾年課程建設(shè)和改革，目前工程光學(xué)課程已形成了目標(biāo)明確、資源豐富、特色突出、成效顯著的課程體系。具體表現(xiàn)在：一是通過自建SPOC課程，形成了豐富的、立體式的教學(xué)資源，為學(xué)生的學(xué)習(xí)提供了多種場(chǎng)景和渠道。二是形成了以“任務(wù)驅(qū)動(dòng)線上學(xué)習(xí)，實(shí)驗(yàn)助力課堂翻轉(zhuǎn)”為特色的“線上+線下”“理論+實(shí)驗(yàn)”雙混合學(xué)習(xí)模式。三是建立和完善了多元考核評(píng)價(jià)體系，極大地提升了學(xué)生學(xué)習(xí)的主動(dòng)性和參與意識(shí)。四是線上線下自然融入思政元素，做到課程思政與專業(yè)課程同向同行，實(shí)現(xiàn)價(jià)值引領(lǐng)和立德樹人目標(biāo)。近年來，與本課程相關(guān)的課程目標(biāo)達(dá)成度、繼續(xù)深造率有顯著提升，學(xué)生在省級(jí)以上學(xué)科競(jìng)賽、職業(yè)技能大賽、創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)大賽中屢獲嘉獎(jiǎng)。

以本為本，根植課程。秉承以學(xué)生為中心，持續(xù)改進(jìn)的建設(shè)宗旨， 課程團(tuán)隊(duì)將不斷積累經(jīng)驗(yàn)，及時(shí)反饋教學(xué)效果，持續(xù)更新、補(bǔ)充課程資源，優(yōu)化教學(xué)模式。

［ 參 考 文 獻(xiàn) ］

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[2] 葉立國.思政課“三位一體、四步走”SPOC翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)模式探索：以“原理”課程為例[J].思想政治教育研究，2022，38（1）：84-88.

[3] 巫建坤，趙雙琦，鄧文怡.工程光學(xué)基礎(chǔ)課程的實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革[J].實(shí)驗(yàn)室研究與探索，2001，20（4）：29-30.

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［責(zé)任編輯：鐘 嵐］