基于問題導(dǎo)向和翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)方式的“光電信息物理基礎(chǔ)”課程改革

陳桂華 王紅成 吳木營(yíng) 譚艷珍

摘 要 翻轉(zhuǎn)課堂是當(dāng)前的研究熱點(diǎn)問題之一，真正體現(xiàn)了教學(xué)統(tǒng)一發(fā)展理念，應(yīng)用在教學(xué)過程中，可以最大程度提高教學(xué)質(zhì)量，改善教學(xué)效果。本文主要針對(duì)“光電信息物理基礎(chǔ)”課程改革進(jìn)行分析，基于該課程中存在的問題，結(jié)合問題導(dǎo)向和翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)方式，具體設(shè)計(jì)教學(xué)內(nèi)容和教學(xué)環(huán)節(jié)，以供參考。

關(guān)鍵詞 光電信息物理基礎(chǔ) 問題導(dǎo)向 翻轉(zhuǎn)課堂 課程改革

中圖分類號(hào)：G424? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A? DOI：10.16400/j.cnki.kjdks.2019.10.051

Abstract Flipped classroom is one of the hot topics in current research. It truly embodies the concept of unified development of teaching. When applied in the teaching process， it can maximize the quality of teaching and improve the teaching effect. This paper mainly aims at the analysis of the curriculum reform of "Photoelectric Information Physics Foundation". Based on the problems existing in the curriculum， combining with the problem-oriented and reversal of classroom teaching methods， the teaching contents and links are specifically designed for reference.

Keywords Photoelectric Information Physics Foundation; problem-oriented; flipped classroom; course reform

1 “光電信息物理基礎(chǔ)”原有教學(xué)模式存在的問題

1.1 學(xué)生學(xué)習(xí)興趣弱

“光電信息物理基礎(chǔ)”本身就是一種基礎(chǔ)理論性課程，教材中的實(shí)際案例相對(duì)較少，學(xué)生無法提起較大的興趣。而且這門課程中對(duì)學(xué)生物理知識(shí)、數(shù)學(xué)知識(shí)的掌握程度有著較高要求，但實(shí)際上，大部分學(xué)生這方面基礎(chǔ)較為薄弱，繼而對(duì)后續(xù)教學(xué)效果產(chǎn)生負(fù)面影。更為重要的是，這門課程中含有的內(nèi)容較多，知識(shí)點(diǎn)密集，想要全面消化吸收存在較大的困難，而單一的教學(xué)方式、考核形式讓學(xué)生在學(xué)習(xí)過程中壓力較大，喪失學(xué)習(xí)興趣，缺少學(xué)習(xí)主動(dòng)性，教學(xué)效率較低、教學(xué)活動(dòng)效果不理想。

1.2 課程認(rèn)識(shí)不明確

“光電信息物理基礎(chǔ)”是光電專業(yè)的核心基礎(chǔ)，也是光電專業(yè)其他課程的基礎(chǔ)，由上可知，因?yàn)樵撻T課程的理論知識(shí)較強(qiáng)，學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣較低，在這樣的狀態(tài)下，學(xué)生就會(huì)對(duì)這門課程形成錯(cuò)誤的認(rèn)識(shí)。一部分學(xué)生認(rèn)為這門課程無用，甚至還有一部分學(xué)生認(rèn)為不需要考生這門課程，這是十分嚴(yán)重的錯(cuò)誤認(rèn)知。雖然工科專業(yè)以創(chuàng)新創(chuàng)造應(yīng)用實(shí)踐為主，但是基礎(chǔ)課程是必不可少的，理論是實(shí)踐的基礎(chǔ)，實(shí)踐是理論的具體體現(xiàn)，二者相輔相成、缺一不可。在這樣錯(cuò)誤的認(rèn)知下，大部分學(xué)生的課堂參與度較差，課堂注意力不集中，只是為了應(yīng)付考試，“光電信息物理基礎(chǔ)”的教學(xué)意義沒有得到全面的發(fā)揮。

1.3 課時(shí)劃分不合理

根據(jù)多年教學(xué)經(jīng)驗(yàn)和實(shí)際調(diào)查情況來看，大部分院校中為“光電信息物理基礎(chǔ)”安排了64個(gè)課時(shí)，對(duì)于一般的基礎(chǔ)理論課程來看，課時(shí)充足，但是這門課程中綜合了原有的三門課程，課時(shí)緊張。不僅是教師存在較大的教學(xué)壓力，學(xué)生也面臨著嚴(yán)重的學(xué)習(xí)考驗(yàn)，在有限的時(shí)間內(nèi)掌握大量的物理概念和專業(yè)術(shù)語(yǔ)，存在現(xiàn)實(shí)上的困難。不僅如此，這門課程的課時(shí)安排中還會(huì)存在一些不合理的問題，經(jīng)常合同期開設(shè)的其他類似課程出現(xiàn)內(nèi)容重復(fù)，但教學(xué)側(cè)重點(diǎn)不同的情況，學(xué)生不得不重復(fù)學(xué)習(xí)相同的內(nèi)容，最終造成邏輯結(jié)構(gòu)混亂，無法找出學(xué)習(xí)的側(cè)重點(diǎn)。

2 基于問題導(dǎo)向的翻轉(zhuǎn)課堂混合式教學(xué)模式構(gòu)建

2.1 課前準(zhǔn)備模塊

課前準(zhǔn)備模塊可以分為兩個(gè)部分，一個(gè)是教師教學(xué)準(zhǔn)備部分，另一個(gè)是學(xué)生自學(xué)研究部分。教師在課前要根據(jù)教學(xué)目標(biāo)、教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)重難點(diǎn)、學(xué)生情況對(duì)課程進(jìn)行具體的設(shè)計(jì)，提煉出教學(xué)內(nèi)容中的關(guān)鍵知識(shí)點(diǎn)，并且在教學(xué)平臺(tái)上布置具體的學(xué)習(xí)任務(wù)，發(fā)布微課視頻、微課課件等教學(xué)資料。教師發(fā)布完成后，學(xué)生就可以登錄到相應(yīng)的平臺(tái)上，觀看視頻，完成自主學(xué)習(xí)并且完成教師布置的作業(yè)，提取出無法理解或者重難點(diǎn)知識(shí)點(diǎn)，為課堂學(xué)習(xí)做好準(zhǔn)備。除此之外，學(xué)生在這一階段還可以利用這一平臺(tái)和其他同學(xué)實(shí)現(xiàn)線上交流，自行討論、分析、解決問題。

2.2 課堂互動(dòng)模塊

經(jīng)過上述兩個(gè)模塊后，就進(jìn)入到正式的課堂教學(xué)，教師要根據(jù)課前準(zhǔn)備以及學(xué)生自學(xué)情況，結(jié)合學(xué)生提出的無法理解或者重難點(diǎn)知識(shí)點(diǎn)，合理設(shè)計(jì)教學(xué)模塊，引導(dǎo)學(xué)生在小組合作的方式下，討論問題、解決問題。在課堂互動(dòng)模塊中，如果存在學(xué)生無法通過自己方式解決的問題，再由教師進(jìn)行逐步的解析，最后，由教師對(duì)整個(gè)教學(xué)內(nèi)容進(jìn)行總結(jié)和評(píng)估。課堂互動(dòng)模塊的教學(xué)方式有很多不只是小組內(nèi)的生生互動(dòng)，教師可以根據(jù)學(xué)生課前完成的作業(yè)情況，和學(xué)生互相討論其中存在得到問題，針對(duì)教學(xué)重難點(diǎn)，引導(dǎo)學(xué)生自主分析思考知識(shí)點(diǎn)內(nèi)容。課堂上練習(xí)也十分關(guān)鍵，教師根據(jù)具體的教學(xué)內(nèi)容，讓學(xué)生自主完成練習(xí)，以此在課堂上對(duì)知識(shí)點(diǎn)內(nèi)容進(jìn)行鞏固。

2.3 課后鞏固模塊

教師根據(jù)學(xué)生課前遇到的問題，為學(xué)生布置課后作業(yè)，幫助學(xué)生在課后主動(dòng)思考問題，對(duì)重難點(diǎn)或者復(fù)雜問題進(jìn)行鞏固，同時(shí)也能夠起到查缺補(bǔ)漏的作用。學(xué)生在課后鞏固階段對(duì)學(xué)習(xí)到的知識(shí)進(jìn)行深層次的鞏固思考，配合教師布置的作業(yè)，可以對(duì)學(xué)習(xí)內(nèi)容進(jìn)行一步拓展。不僅如此，教師還可以在教學(xué)平臺(tái)上形成自測(cè)和單元測(cè)試，為學(xué)生提供多樣化的測(cè)試方式和自我檢驗(yàn)手段，在這樣的情況下，學(xué)生根據(jù)自身的學(xué)習(xí)情況，有針對(duì)性地選擇具體的題目，完成復(fù)習(xí)鞏固。除此之外，學(xué)生可以在教學(xué)平臺(tái)上相互解答問題疑惑，以此讓學(xué)生之間的協(xié)作能力得到提升。

2.4 課后考核階段

基于問題導(dǎo)向和翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)模式中，也要落實(shí)完善的考核評(píng)價(jià)工作，但是和傳統(tǒng)的考核評(píng)價(jià)工作存在一定的差別。新時(shí)期，考核要分為線上、線下兩個(gè)部分，線上考核成績(jī)占比35%，線下考核成績(jī)占比65%，線上考核項(xiàng)目包括：視頻觀看、線上測(cè)試、討論數(shù)量、訪問數(shù)量，線下考核項(xiàng)目包括：課堂表現(xiàn)、線下作業(yè)、期末筆試。以視頻觀看為例，在課堂開始前，課程視頻全部看完滿分為100分，如果沒有全部看完，按照具體比例進(jìn)行計(jì)分。以此充分調(diào)動(dòng)學(xué)生的學(xué)習(xí)主動(dòng)性和自主學(xué)習(xí)能力。[1]

3 “光電信息物理基礎(chǔ)”課程改革的實(shí)際應(yīng)用案例

3.1 研究對(duì)象

以該校2016級(jí)光電信息科學(xué)與工程專業(yè)本科生為研究對(duì)象，分為兩個(gè)班級(jí)，一個(gè)為實(shí)驗(yàn)班共70人，另一個(gè)為基礎(chǔ)班共61人，實(shí)驗(yàn)班采用問題導(dǎo)向和翻轉(zhuǎn)課堂的教學(xué)方式，基礎(chǔ)班則采用傳統(tǒng)教學(xué)模式。

3.2 研究過程

根據(jù)“光電信息物理基礎(chǔ)”為實(shí)踐載體，對(duì)其進(jìn)行教學(xué)設(shè)計(jì)，本課程一共64個(gè)課時(shí)，分為理論和實(shí)驗(yàn)兩個(gè)階段，其中理論48學(xué)時(shí)，實(shí)驗(yàn)16學(xué)時(shí)。不同知識(shí)點(diǎn)采用不同的教學(xué)模式，課后考核評(píng)價(jià)采用過程性和終結(jié)性評(píng)價(jià)兩種方式，計(jì)算成績(jī)內(nèi)容。

在理論階段，教學(xué)內(nèi)容以基本概念原理等陳述性知識(shí)為主，采用問題導(dǎo)向和翻轉(zhuǎn)課堂的教學(xué)方式，根據(jù)教材的九個(gè)章節(jié)提煉具體知識(shí)點(diǎn)，并且設(shè)計(jì)具體的教學(xué)任務(wù)和問題，分別為：矢量代數(shù)和矢量函數(shù)、電磁場(chǎng)的能量和能流、電磁場(chǎng)的波動(dòng)性、電磁波在導(dǎo)電介質(zhì)表面上的反射和折射、光電效應(yīng)與光量子假說、軌道角動(dòng)量和氫原子的量子力學(xué)描述、自由電子理論、半導(dǎo)體中的載流子濃度、半導(dǎo)體的光生伏特效應(yīng)。同時(shí)讓學(xué)生在課下觀看視頻、完成相應(yīng)的學(xué)習(xí)任務(wù)和學(xué)習(xí)作業(yè)，在課上和教師和學(xué)生一起觀看視頻，討論解決問題。

在實(shí)驗(yàn)階段，大部分是一些理論操作驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)，因此采用案例教學(xué)和翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)模式，大學(xué)生在課下也可以對(duì)基本原理和操作步驟進(jìn)行反復(fù)鞏固，從而更好的理論知識(shí)，提高自身的操作應(yīng)用能力，繼而從根本上解決問題。[2]

以光電效應(yīng)這一知識(shí)點(diǎn)教學(xué)為例，教師在教學(xué)過程中要充分結(jié)合光學(xué)領(lǐng)域的應(yīng)用情況，從教學(xué)的重點(diǎn)出發(fā)，以激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，結(jié)合其他應(yīng)用類專業(yè)課程進(jìn)行教學(xué)，讓理論知識(shí)以實(shí)際的案例展現(xiàn)出來。而在實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，教師組織學(xué)生開展實(shí)習(xí)、社會(huì)調(diào)查、其他實(shí)踐活動(dòng)，幫助學(xué)生構(gòu)建出合理的知識(shí)體系，讓學(xué)生積極參與其中，提高具體的學(xué)習(xí)成效。在課后利用該校提供的Blackboard網(wǎng)上學(xué)習(xí)平臺(tái)，學(xué)生可以對(duì)光電效應(yīng)進(jìn)行進(jìn)一步的學(xué)習(xí)討論、聯(lián)系。在實(shí)際應(yīng)用的過程中，考核方式采用了綜述題目進(jìn)行考察，如：為何經(jīng)典理論無法解釋光電效應(yīng)，如何成功解釋光電效應(yīng)等。只有學(xué)生真正理解光電效應(yīng)的物理意義，才能夠回答這些問題。

3.3 實(shí)驗(yàn)結(jié)果

根據(jù)實(shí)際考察情況來看，實(shí)驗(yàn)班的平均分為74.9，基礎(chǔ)班的平均分為71.1，同時(shí)對(duì)不同分?jǐn)?shù)區(qū)間的人數(shù)百分比情況進(jìn)行了詳細(xì)分析，可以看出實(shí)驗(yàn)班中成績(jī)優(yōu)秀的占比明顯高于基礎(chǔ)班，而成績(jī)較差的占比則低于基礎(chǔ)班。由此可以看出，基于問題導(dǎo)向和翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)方式的“光電信息物理基礎(chǔ)”課程改革對(duì)成績(jī)中等和基礎(chǔ)能力一般的學(xué)生具有較大的促進(jìn)作用，學(xué)習(xí)成績(jī)優(yōu)秀或者學(xué)習(xí)成績(jī)較差的學(xué)生則沒有較大的影響。同時(shí)根據(jù)具體的教學(xué)效果上看，采用這種教學(xué)方法可以最大程度提高學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性，提高教學(xué)效率。除此之外，還對(duì)實(shí)驗(yàn)班的學(xué)生進(jìn)行了問卷調(diào)查，根據(jù)學(xué)生反應(yīng)的情況來看，學(xué)生對(duì)基于問題導(dǎo)向和翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)方式滿意度較高，并且樂于接受這種教學(xué)模式。這是因?yàn)樵谶@種教學(xué)模式下，理論和時(shí)間得到了全面的集合，學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性、操作性、協(xié)作合作能力都得到根本上的提升，更為主要的是，在運(yùn)用翻轉(zhuǎn)課堂之后，不僅學(xué)習(xí)成果得到提升，學(xué)生的意識(shí)形態(tài)也發(fā)生了改變，創(chuàng)新創(chuàng)造能力也在無形之中得到提高，這對(duì)于后續(xù)的教學(xué)活動(dòng)而言，具有著十分重要的意義，因此，新時(shí)期，要將問題導(dǎo)向和翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)方式在“光電信息物理基礎(chǔ)”課程改革活動(dòng)大幅度推廣。[3]

4 總結(jié)

綜上所述，通過本文對(duì)基于問題導(dǎo)向和翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)方式的“光電信息物理基礎(chǔ)”課程改革研究分析，可知想要提高教學(xué)效果，提升教學(xué)質(zhì)量，就要對(duì)教學(xué)過程、教學(xué)實(shí)踐、考核方法進(jìn)行改革，利用問題導(dǎo)向和翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)方式可以針對(duì)整個(gè)教學(xué)過程進(jìn)行改革，以滿足當(dāng)代社會(huì)對(duì)復(fù)合型人才的培養(yǎng)需求。

基金項(xiàng)目：東莞理工學(xué)院教學(xué)改革項(xiàng)目（2017）;東莞理工學(xué)院質(zhì)量工程項(xiàng)目（專業(yè)核心課程建設(shè)）“光電信息物理基礎(chǔ)”（2019）;廣東省《大學(xué)物理》精品資源共享課，東莞理工學(xué)院《大學(xué)物理課程群建設(shè)》

參考文獻(xiàn)

[1] 屈蘇平，曾愛云，傅院霞，程榮龍.“光電信息物理基礎(chǔ)”課程的教學(xué)探索[J].科教文匯（中旬刊），2018（05）：55-56.

[2] 孫娜，田園，黃霞.基于問題導(dǎo)向的翻轉(zhuǎn)課堂混合教學(xué)模式本土化研究[J].計(jì)算機(jī)教育，2018（03）：77-80.

[3] 張偉.《光電信息物理基礎(chǔ)》課程教學(xué)的研究與探索[J].課程教育研究，2016（34）：182-183.