光電類專業課換位式教學模式初探

黃震+張保軍+盧啟柱+齊躍峰+畢衛紅

＼[作者簡介＼]黃震（1976），男，天津東麗人。副教授，博士，主要研究方向為光電檢測技術。

＼[摘要＼]結合光電類專業課特點，積極探索專業課教學模式改革。以燕山大學信息科學與工程學院光電子系光纖通信系統課為研究對象，從專業課教學的目的和意義出發，對現行教學模式進行了闡述與分析，并對教學模式的換位式改革進行了探索與嘗試，旨在為相關本科專業課教學過程中提高學生學習的主動性和積極性、高素質人才培養提供有益的參考。

＼[關鍵詞＼]教學改革;教學模式;專業課;光電類;換位

＼[中圖分類號＼]G642.42＼[文獻標識碼＼]A＼[文章編號＼]10054634（2015）03008703

0引言

光電類專業課程，如光纖通信系統、光纖傳感、光電子器件等，其共同點是知識面廣、理論性強、工程技術范圍寬，但授課學時相對較少。尤其在CDIO理念逐漸滲透進教學過程的大背景下，實踐教學被提到了一個新的高度[1，2]。特別是近年來，各專業課都進行了相應調整，大幅增加了實踐教學的內容層次與結構和學時數量。以燕山大學光纖通信系統課為例，總共32學時，其中實踐學時占了近1/3，共10學時，并在實踐環節增加了現代光纖通信系統設計與仿真內容[3]。而與此同時，理論教學內容不減反增，這給理論教學帶來了新的挑戰。然而目前光電類專業課在理論教學過程中存在著的學生專業課學習缺乏主動性和積極性的現象就顯得尤為突出和嚴重。造成這種現象的原因既有主觀態度問題，也有客觀因素影響。其中，單一的灌輸式教學模式作為客觀因素，在較大程度上限制了學生主動性和積極性的發揮，對學生專業課學習效果以及主動學習意識和能力的培養產生嚴重影響。比如，某大四學生在校外企業做畢業設計，負責光電系統測試。在指導過程中，發現該生只是知道了系統參數在一定范圍內屬于正常工作狀態，但從來沒想過參數范圍是如何得到的，超出這個范圍會對系統造成什么樣的影響。這說明學生缺乏主動學習的意識，而主動學習能力的培養就更無從談起了。因此，教學模式的改革是非常必要的。

換位式教學改革，就是促使學生從教師的角度和高度去對待專業課知識，以教師的角色完成授課內容梳理、講義編寫、課堂內容組織、PPT制作和課堂講解等活動。將學生由原來課堂上被動的、單純的傾聽者轉換為知識學習的組織者和講授者，從而提高學生學習專業課的主動性和積極性，最終實現提高畢業生綜合素質的目的。

1教學改革

1.1教學改革措施

針對學生專業課學習積極性和主動性不高的問題，教研組以角色換位為中心，經過長時間調查研究，設計了一系列改革措施。包括團隊協作、緊貼專業、角色換位、高度自治、靈活追新和雙重激勵。具體內容如下。

1） 團隊協作。學生進行分組討論，每組作為一個團隊，每位隊員分別負責討論工作的一部分。討論活動在課下進行，不占用課上時間。討論過程中，隊員既要各司其職，又要相互幫助、共同進步，培養學生的團隊協作精神。

2） 緊貼專業。討論是以專業課相關內容為主題，主題相對來說要具體，不求廣泛而求其深度。討論問題的深度是評價該團隊總成績優劣的主要依據之一。

3） 角色換位。學生從老師的角度對待專業課討論內容。各團隊討論結果以講義和PPT演示文檔的形式展現，并由該團隊成員在課堂上講解PPT內容，還需要設計與討論內容相關的習題。

4） 高度自治。討論組實行組長負責制，由組長負責分配和協調組內工作事務。組長對組員工作質量進行綜合評價（或者隊員互評），其評價結論是區別組員成績的主要依據之一。

5） 靈活追新。教學和討論內容求新，不拘泥于教材內容。適時減少教材內容所占學時，擴展內容覆蓋范圍，緊密跟隨專業課發展前沿。打印、復印相關材料分發給學生，并增加PPT詳細程度，使學生更容易學習。

6） 雙重激勵。講義內容的組織形式和討論深度，以及PPT的制作水平和講解效果是評價該團隊總成績優劣的主要依據，會得到一定的分數獎勵。另外，各組設計的習題可能間接或直接成為期末考試的試題。

1.2教學改革實施

如果采用單一換位式教學模式，有兩個問題：（1）由于招生規模的擴大，即使是專業課也往往采取多班一起授課的形式進行，學生人數多;（2）授課學時有限。所以，純粹的換位式教學改革的開展難度很大。因此采取的還是以傳統教學模式為主、換位式教學模式輔助的綜合教學模式。傳統教學模式可以幫助學生清晰地勾勒出專業課知識體系的總體框架，并在傳統授課過程中積極引導學生如何轉換角色、選擇討論主題等;而換位教學模式則可以提高學生的學習興趣，充分發揮學生學習的主動性和積極性，進而促進學生對專業問題進行深入研究，并培養學生主動學習的意識和主動學習的能力。所以，灌輸式教學和換位式教學兩種教學模式并不是矛盾的，而是相輔相成的。

在實際改革運作過程中，教研組采取了自愿參加的形式，賦予學生角色換位的權利。角色換位式教學改革中，權利互換還體現在討論主題選擇、組內成員構成和組員成績評定等環節。參加討論的同學會在期末獲得分數獎勵。有兩種獎勵方式，一種是以百分比的形式并入期末總成績，如占期末成績的10%～20%;另一種是在期末卷面成績基礎上額外加分，如加5～10分。各討論組雖然是自由組合，但最多3名同學，這樣討論選題內容和規模容易控制，考評也相對簡單。教師在授課過程中，要留出學生深入研究的余地。比如光纖通信系統中的“色散”問題，既有深奧的數學理論推導，也涉及到大量的工程技術應用。教師在講解過程中可以點到為止，并提示學生，可以作為討論主題。教師還要在學生討論過程中進行必要的講解和引導。但討論主題并不局限于教材，因為光電類專業課教材內容相對專業發展前沿滯后問題比較突出。以光纖通信系統課程為例，光纖通信系統發展雖然只有40余年的時間，但其發展勢頭是相當迅速的。從開始的45 Mbps傳輸速率，發展到成熟的10 Gbps，而新一代的40 Gbps和100 Gbps傳輸技術也在積極向實用化和商業化大踏步挺進。另外，以往光纖通信系統主要應用在長途、高速的核心傳輸網絡中，而現在光纖接入網正開始逐步取代以銅線為介質的傳統接入網絡。而與之相比，教材內容無論在先進性方面還是廣度上都很難滿足專業課的教學要求。在討論后期，教師的PPT和講義就是學生展現其討論成果的模版。最后，留出一定的課上時間，學生在講臺上講解PPT，給學生一個展示的機會和舞臺。

2教學改革前后

改革實施之前，教研組專門進行了一次問卷調查，了解學生是否能接受改革措施。調查結果表明：贊成改革的占到了55%，大多數學生是接受這種形式的;20%不贊成的同學主要認為會占用過多課余時間，或對于成績比例不滿意;其余的同學則表示無所謂。從實際的分組參加情況來看，參加人數基本和調查結果一致。

從討論選題內容上來看，可以說是五花八門。既有教材內容深入研究的題目，如光電二極管噪聲模型分析、色散補償原理與技術、光交換與光學混沌等等;也有和光纖通信系統專業課相差較遠的內容，如基于光纖的制導武器、激光武器、光纖激光器等等。大多數學生的PPT和講義做的都是圖文并茂，有的同學還在PPT中加入了自編的動畫和解說，講解過程生動活潑。從學生完成的電子版講義和PPT的情況以及在課堂講解的狀態來看，參加討論的學生大多數都是認真去做了，而且非常愿意在講臺上和老師同學分享討論成果。

雖然討論成果展示占用了一些課上時間，講課學時相對減少了，但學生的學習氣氛更濃了，教學效率提高了。講課內容和教學大綱基本一致，考試內容和沒有改革前是一致的，考試成績基本上也是一致的。改革前后兩次期末考試卷面平均成績：2013年（改革前一年）82分，2014年83.5分。成績統計結果說明實行改革的2014年考試平均成績沒有明顯提高，但討論過程中擴大了學生的專業知識面和深度。即便是沒有參加分組討論的同學，在聽取討論同學講解過程后，也擴展了專業知識面。更重要的是在換位式教學過程中，討論題目是學生自主選擇的、討論活動是自行組織開展的、討論問題的深入研究是獨立進行的。這充分體現了學生在學習生活中的主體地位，激發了學生學習的主動性和積極性，培養了主動學習的意識和能力。

3結束語

改革過程順利完成，但仍有問題需要進一步探索研究。分數獎勵是改革順利進行的主要推動力之一。如果是按照百分比將討論成績加入期末總成績的方式，很可能出現總分減少現象。因為即使是組內成員之間的討論成績，由于討論分工不同、工作量不同，也是不一樣的。如果是在卷面成績的基礎上直接加額外分數，又會引出新的問題。

總體來說，這次教學改革是達到了預期的效果。學生能通過扮演教師的角色提高學習專業課的主動性和積極性，增加了學習氣氛，提高了學習效率。

參考文獻

[1] 李曼麗.用歷史解讀CDIO及其應用前景[J].清華大學教育研究，2008，29（5）：7887.

[2] 畢衛紅，張保軍，付廣偉，等.光電子專業綜合訓練實踐教學模式初探[J].教學研究，2014，37（4）：8486.

[3] 黃震，畢衛紅，張保軍，等.光纖通信教學實踐與總結[J].教學研究，2011，34（3）：5859.

Research on teaching model of specialized courses of

photoelectricity based on role exchange

HUANG Zhen1，2，ZHANG Baojun1，2，LU Qizhu1， QI Yuefeng1，2， BI Weihong1，2

（1. College of Information Science and Engineering，Yanshan University;2. The Key Laboratory for

Special Fiber and Fiber Sensor of Hebei Province， Qinhuangdao， Hebei066004， China）

Abstract

According to the characteristics of the specialized courses of photoelectricity， the reform of teaching modes was actively developing. With the purpose and significance of specialized courses teaching， and the courseoptical communication system as the research object， the traditional teaching model was presented and analyzed. And reform of teaching model based on the idea of role exchange was proposed in order to promote the activity and initiative while learning related specialized courses for students， and to cultivate highquality intellectuals， which provide the beneficial reference.

Key words

teaching reform; teaching model; specialized courses; photoelectricity; role exchange