線上線下混合教學(xué)模式下“光學(xué)”課程教學(xué)設(shè)計(jì)與分析

張英俏 明 瑩 崔慢愛

延邊大學(xué)理學(xué)院 吉林延吉 133002

一、概述

近幾年，隨著云計(jì)算、大數(shù)據(jù)、物聯(lián)網(wǎng)、移動(dòng)計(jì)算等技術(shù)在社會(huì)各行業(yè)的廣泛應(yīng)用，信息技術(shù)對(duì)教育的影響也日益加深。國(guó)務(wù)院、教育部相繼頒布了一系列政策以推動(dòng)信息技術(shù)與教育的融合發(fā)展。例如，2017年，國(guó)務(wù)院在“國(guó)家教育事業(yè)發(fā)展‘十三五’規(guī)劃”中強(qiáng)調(diào)：以教育信息化推動(dòng)教育現(xiàn)代化，積極促進(jìn)信息技術(shù)與教育的融合創(chuàng)新發(fā)展。2018年，教育部印發(fā)的“教育信息化2.0行動(dòng)計(jì)劃”要求：積極推進(jìn)“互聯(lián)網(wǎng)+教育”，堅(jiān)持信息技術(shù)與教育教學(xué)深度融合的核心理念。依托各類智能設(shè)備及網(wǎng)絡(luò)，積極開展智慧教育創(chuàng)新研究和示范。這些政策為廣大教育工作者利用信息技術(shù)改革教育教學(xué)模式指明了方向。此背景下，依托于信息化教學(xué)平臺(tái)的多種教學(xué)模式相繼出現(xiàn)，其中線上線下相結(jié)合的智慧課堂[1-7]利用共享的教學(xué)資源鍛煉學(xué)生自主學(xué)習(xí)能力，通過(guò)學(xué)習(xí)數(shù)據(jù)即時(shí)統(tǒng)計(jì)了解學(xué)生學(xué)習(xí)和知識(shí)掌握情況的個(gè)體差異，通過(guò)師生超時(shí)空互動(dòng)為學(xué)生針對(duì)性地答疑解惑，實(shí)現(xiàn)了真正意義上的以學(xué)生為中心的“個(gè)性化和差異化”教學(xué)。

“光學(xué)”是普通本科院校物理專業(yè)學(xué)生的一門必修課程，通過(guò)學(xué)習(xí)該課程，學(xué)生能夠了解光的本性，掌握光傳播的基本規(guī)律、光與物質(zhì)相互作用的基本原理，了解其在生產(chǎn)生活及科學(xué)研究中的應(yīng)用，有助于培養(yǎng)學(xué)生分析問(wèn)題、解決問(wèn)題的能力和科學(xué)素養(yǎng)。由于學(xué)生學(xué)習(xí)的個(gè)體差異性，加之傳統(tǒng)教學(xué)模式下師生的溝通互動(dòng)有限，難以掌握每個(gè)學(xué)生的學(xué)習(xí)狀態(tài)，缺乏對(duì)學(xué)生的個(gè)性化關(guān)注和指導(dǎo)，無(wú)法滿足學(xué)生個(gè)體的學(xué)習(xí)需求，難以達(dá)到預(yù)期的教學(xué)目的。為此，我們基于超星爾雅教學(xué)平臺(tái)，從課前、課堂和課后三個(gè)階段對(duì)課程的教學(xué)內(nèi)容和教學(xué)過(guò)程進(jìn)行了優(yōu)化和重設(shè)，構(gòu)建了線上線下混合教學(xué)模式下的“光學(xué)”智慧課堂，并節(jié)選《光學(xué)教程》(第六版，姚啟均原著，高等教育出版社)的部分內(nèi)容為例，展示了混合教學(xué)模式下的智慧課堂不僅能培養(yǎng)學(xué)生自主學(xué)習(xí)的積極性與能力、鍛煉學(xué)生深入分析問(wèn)題和獨(dú)立解決問(wèn)題的綜合能力，而且對(duì)于實(shí)現(xiàn)“因材施教”和“以學(xué)定教”的精準(zhǔn)教學(xué)可以起到極大的促進(jìn)作用。

二、混合教學(xué)模式下“光學(xué)”課程教學(xué)設(shè)計(jì)

線上線下混合教學(xué)模式下“光學(xué)”教學(xué)分為課前、課上和課后三個(gè)階段，具體教學(xué)設(shè)計(jì)如下：

課前，教師將本節(jié)課需要的教學(xué)資料(包括：PPT、電子教案、慕課視頻、微課、習(xí)題、作業(yè)、討論問(wèn)題、測(cè)試題、相關(guān)熱點(diǎn)研究資源和網(wǎng)址推送等)上傳到超星爾雅平臺(tái)的資料模塊上，并編輯預(yù)習(xí)要求，發(fā)布預(yù)習(xí)任務(wù)點(diǎn)，引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行自主學(xué)習(xí)并完成任務(wù)點(diǎn)。教師通過(guò)統(tǒng)計(jì)模塊查看學(xué)生的學(xué)習(xí)數(shù)據(jù)、任務(wù)點(diǎn)完成、正確率等信息，了解學(xué)生個(gè)體的預(yù)習(xí)情況、知識(shí)理解情況，并針對(duì)性地答疑解惑，使教師既能從整體上掌握學(xué)生的學(xué)習(xí)狀況，又能了解學(xué)生對(duì)知識(shí)點(diǎn)理解的個(gè)體差異性，為教師制訂和調(diào)整課堂教學(xué)方案提供參考，使課堂教學(xué)更精準(zhǔn)、更高效。

課上，首先開始作業(yè)點(diǎn)評(píng)環(huán)節(jié)，教師利用超星平臺(tái)的統(tǒng)計(jì)模塊向?qū)W生展示上節(jié)課作業(yè)完成情況和錯(cuò)誤率分析圖，進(jìn)行錯(cuò)題分析、講解，幫助學(xué)生鞏固上節(jié)課知識(shí)點(diǎn)。接著是知識(shí)回顧環(huán)節(jié)，教師采用提問(wèn)方式引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行知識(shí)回顧，并在平臺(tái)上進(jìn)行搶答或選人回答等活動(dòng)，答對(duì)同學(xué)將會(huì)得到適當(dāng)分?jǐn)?shù)計(jì)入平時(shí)成績(jī)，學(xué)生參與這一環(huán)節(jié)的積極性非常高，他們通常會(huì)在課前認(rèn)真梳理上節(jié)課的內(nèi)容，為知識(shí)回顧做好準(zhǔn)備。然后開始預(yù)習(xí)匯報(bào)環(huán)節(jié)，教師組織學(xué)生分組匯報(bào)對(duì)預(yù)習(xí)內(nèi)容的理解，并進(jìn)行補(bǔ)充和答疑。此過(guò)程以學(xué)生講解為主，教師補(bǔ)充為輔，鍛煉學(xué)生分析能力、總結(jié)能力和邏輯思維能力。通過(guò)此過(guò)程教師可進(jìn)一步了解學(xué)生對(duì)預(yù)習(xí)知識(shí)點(diǎn)的理解情況，針對(duì)性地進(jìn)行講解說(shuō)明，避免重復(fù)，提高了課堂效率。在新課導(dǎo)入環(huán)節(jié)，教師設(shè)計(jì)問(wèn)題引導(dǎo)學(xué)生思考，通過(guò)問(wèn)題的解答引出本節(jié)課的教學(xué)內(nèi)容，該過(guò)程使學(xué)生養(yǎng)成主動(dòng)積極思考問(wèn)題和分析問(wèn)題的習(xí)慣。新知呈現(xiàn)環(huán)節(jié)，教師先向?qū)W生展示本節(jié)課的主要內(nèi)容或要解決的主要問(wèn)題，再熟悉本節(jié)課所涉及的實(shí)驗(yàn)、現(xiàn)象，繼而引導(dǎo)學(xué)生定性分析現(xiàn)象產(chǎn)生的基本原理，以達(dá)到培養(yǎng)學(xué)生從現(xiàn)象入手定性分析問(wèn)題的能力。在深入分析環(huán)節(jié)，教師引導(dǎo)學(xué)生深入分析上述現(xiàn)象產(chǎn)生的物理機(jī)制，并自由討論研究方案或解決方法。此過(guò)程不僅能使學(xué)生明確解決問(wèn)題的方案、方法，而且能培養(yǎng)學(xué)生深入分析問(wèn)題的能力，同時(shí)起到活躍課堂、增強(qiáng)學(xué)生團(tuán)隊(duì)協(xié)作的意識(shí)的作用。在拓展環(huán)節(jié)，教師根據(jù)知識(shí)點(diǎn)的逐步深入，引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行定量計(jì)算，設(shè)計(jì)出能夠培養(yǎng)學(xué)生數(shù)值計(jì)算能力和加深學(xué)生對(duì)物理思想理解的問(wèn)題，引導(dǎo)學(xué)生拓展性鍛煉。這一環(huán)節(jié)使學(xué)生認(rèn)識(shí)到某些理論問(wèn)題的研究對(duì)于解決當(dāng)前相關(guān)領(lǐng)域科技發(fā)展面臨的挑戰(zhàn)和難題所起的積極作用。在課堂練習(xí)環(huán)節(jié)，教師組織學(xué)生進(jìn)行相關(guān)的習(xí)題訓(xùn)練和在線小測(cè)試，訓(xùn)練學(xué)生應(yīng)用基礎(chǔ)知識(shí)解決實(shí)際問(wèn)題的能力并強(qiáng)化學(xué)生對(duì)知識(shí)點(diǎn)的理解。接著是應(yīng)用介紹環(huán)節(jié)，教師介紹相關(guān)知識(shí)在生產(chǎn)、生活中的應(yīng)用情況和國(guó)際上相關(guān)領(lǐng)域研究的最新進(jìn)展和動(dòng)態(tài)，使學(xué)生了解所學(xué)知識(shí)點(diǎn)的應(yīng)用價(jià)值，增強(qiáng)學(xué)生的求知熱情，繼而介紹我國(guó)在該領(lǐng)域研究所取得的成果和不足之處。通過(guò)了解我國(guó)相關(guān)研究在國(guó)際上的領(lǐng)先地位以增強(qiáng)學(xué)生的民族自豪感，培養(yǎng)學(xué)生的愛國(guó)主義情懷。在了解到我國(guó)在某些方面仍存在不足時(shí)，自然而然升起努力學(xué)習(xí)為國(guó)家做貢獻(xiàn)的動(dòng)力和熱情，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)了將專業(yè)知識(shí)學(xué)習(xí)與思政教育的有機(jī)融合。最后是總結(jié)環(huán)節(jié)，學(xué)生通過(guò)總結(jié)完成了對(duì)知識(shí)點(diǎn)的再次梳理。

課后，教師在平臺(tái)上布置作業(yè)和課后討論問(wèn)題。通過(guò)作業(yè)的完成情況來(lái)了解每個(gè)學(xué)生對(duì)知識(shí)點(diǎn)的理解程度，師生之間、生生之間通過(guò)平臺(tái)進(jìn)行在線互動(dòng)、分析討論，幫助學(xué)生掌握運(yùn)用理論知識(shí)解決實(shí)際問(wèn)題的方法。由于課堂時(shí)間有限，平臺(tái)師生互動(dòng)能夠突破時(shí)空限制，使教師的指導(dǎo)更有針對(duì)性，更高效。

三、混合教學(xué)模式下“光學(xué)”課程教學(xué)過(guò)程和教學(xué)目的分析

“2.5節(jié)平面衍射光柵”的主要教學(xué)內(nèi)容是光柵衍射現(xiàn)象、光柵衍射圖樣特征和光柵衍射的強(qiáng)度分布等。通過(guò)學(xué)習(xí)該節(jié)課使學(xué)生了解光柵衍射現(xiàn)象和圖樣特點(diǎn)、理解光柵衍射形成的物理過(guò)程、掌握計(jì)算光柵衍射光強(qiáng)分布的計(jì)算方法。與之相應(yīng)的教學(xué)過(guò)程設(shè)計(jì)和目的分析如下表所示：

二、課堂教學(xué)流程設(shè)計(jì)與目的分析教學(xué)流程設(shè)計(jì)目的分析(一)作業(yè)點(diǎn)評(píng)環(huán)節(jié)利用學(xué)習(xí)通平臺(tái)向?qū)W生展示上節(jié)課作業(yè)完成情況,對(duì)錯(cuò)誤率高的問(wèn)題分析、講解。幫助學(xué)生鞏固上節(jié)課知識(shí)點(diǎn)。(二)知識(shí)回顧環(huán)節(jié)提出兩個(gè)問(wèn)題引導(dǎo)學(xué)生知識(shí)回顧:1.多光束干涉原理和強(qiáng)度分布特點(diǎn)?2.夫瑯和費(fèi)單縫衍射原理和強(qiáng)度分布特點(diǎn)?多光束干涉和夫瑯和費(fèi)單縫衍射與光柵衍射密切相關(guān),通過(guò)回顧可為理解光柵衍射做鋪墊。(三)預(yù)習(xí)匯報(bào)環(huán)節(jié)組織學(xué)生分組匯報(bào)對(duì)光柵基礎(chǔ)知識(shí)的理解,并進(jìn)行補(bǔ)充講解和答疑。1.光柵的基本結(jié)構(gòu)和種類;2.光柵的實(shí)驗(yàn)裝置;3.光柵衍射的圖樣。通過(guò)學(xué)生的講解和疑問(wèn)可以了解學(xué)生預(yù)習(xí)情況和知識(shí)點(diǎn)的理解情況,以便及時(shí)進(jìn)行講解說(shuō)明。(四)新課導(dǎo)入環(huán)節(jié)引導(dǎo)學(xué)生思考并回答:由多個(gè)平行狹縫構(gòu)成的光柵衍射圖樣與單縫衍射有怎樣的關(guān)聯(lián)呢?其光強(qiáng)分布是怎樣的?了解學(xué)生對(duì)光柵衍射光強(qiáng)分布的理解情況,并進(jìn)行補(bǔ)充講解,為由多光束干涉和單縫衍射順利導(dǎo)入光柵衍射做準(zhǔn)備。(五)新知呈現(xiàn)環(huán)節(jié)向?qū)W生展示以下內(nèi)容:1.實(shí)驗(yàn)裝置和現(xiàn)象的定性解釋;2.光柵衍射的強(qiáng)度分布;組織學(xué)生分組定性討論光柵衍射的圖樣特征和基本原理,并在平臺(tái)上提交,教師對(duì)每組答案分別點(diǎn)評(píng)、答疑并進(jìn)行總結(jié)。使學(xué)生首先從整體上了解本節(jié)課的主要內(nèi)容,繼而了解衍射光柵的裝置、實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象,并分析光柵衍射產(chǎn)生的基本原理,以培養(yǎng)學(xué)生從現(xiàn)象入手定性分析問(wèn)題的能力。(六)深入分析環(huán)節(jié)引導(dǎo)學(xué)生深入分析光柵衍射產(chǎn)生的機(jī)制,并自由討論計(jì)算光柵衍射光強(qiáng)的思路和方法。有助于學(xué)生以理解物理機(jī)制為目的設(shè)計(jì)計(jì)算光柵衍射強(qiáng)度的思路和方法,以培養(yǎng)學(xué)生深入分析問(wèn)題的能力。(七)拓展環(huán)節(jié)引導(dǎo)學(xué)生依據(jù)既定思路計(jì)算光柵衍射的光強(qiáng),并總結(jié)計(jì)算過(guò)程中注意的問(wèn)題,分析衍射光強(qiáng)中各因子的物理意義,最后由老師補(bǔ)充講解。不僅鍛煉學(xué)生數(shù)值計(jì)算能力和解決問(wèn)題的能力,更側(cè)重培養(yǎng)學(xué)生對(duì)物理思想的理解。(八)課堂練習(xí)環(huán)節(jié)組織學(xué)生在平臺(tái)上進(jìn)行與光柵衍射圖樣特點(diǎn)和強(qiáng)度分布等相關(guān)的習(xí)題訓(xùn)練和在線小測(cè)試,并進(jìn)行錯(cuò)題分析。了解學(xué)生對(duì)光柵衍射的基本理論的理解情況和學(xué)生應(yīng)用基礎(chǔ)知識(shí)解決實(shí)際問(wèn)題的能力,及時(shí)發(fā)現(xiàn)學(xué)習(xí)過(guò)程中存在的問(wèn)題和困難,并進(jìn)行有針對(duì)性的講解和訓(xùn)練。(九)應(yīng)用介紹環(huán)節(jié)1.組織學(xué)生舉例說(shuō)明光柵的應(yīng)用;2.教師以本專業(yè)《光信息實(shí)驗(yàn)》中的光譜分析、色度計(jì)算、半導(dǎo)體激光器等實(shí)驗(yàn)為例展示光柵的作用;3.介紹光柵相關(guān)研究在國(guó)內(nèi)外的最新進(jìn)展和動(dòng)態(tài)及我國(guó)在該領(lǐng)域研究所處的國(guó)際地位。1.使學(xué)生了解光柵的應(yīng)用價(jià)值和光柵研究在國(guó)內(nèi)外發(fā)展動(dòng)態(tài),增強(qiáng)學(xué)生的求知熱情;2.理論教學(xué)與實(shí)踐教學(xué)相結(jié)合,增強(qiáng)學(xué)生對(duì)光柵作用的理解;3.在專業(yè)課中潛移默化地培養(yǎng)學(xué)生的愛國(guó)主義情懷,增強(qiáng)學(xué)生努力學(xué)習(xí)為國(guó)家做貢獻(xiàn)的動(dòng)力。(十)總結(jié)環(huán)節(jié)組織學(xué)生總結(jié)本節(jié)課的主要內(nèi)容、重點(diǎn)、難點(diǎn),最后老師進(jìn)行補(bǔ)充。通過(guò)學(xué)生總結(jié)學(xué)習(xí)中的重、難點(diǎn),完成了對(duì)知識(shí)點(diǎn)的再次梳理。

三、課后復(fù)習(xí)與拓展及目的分析課后復(fù)習(xí)與拓展目的分析(一)布置作業(yè)。學(xué)生通過(guò)完成作業(yè)進(jìn)一步鞏固知識(shí)點(diǎn),老師通過(guò)作業(yè)的完成情況進(jìn)一步了解學(xué)生對(duì)知識(shí)點(diǎn)的掌握情況。(二)布置課后討論任務(wù),師生、學(xué)生之間進(jìn)行在線互動(dòng)。課堂時(shí)間有限,平臺(tái)師生互動(dòng)更有針對(duì)性,更高效,更有利于落實(shí)以學(xué)生為中心的“個(gè)性化和差異化”教學(xué)。

結(jié)語(yǔ)

從信息技術(shù)與教育教學(xué)相融合的理念出發(fā)，踐行國(guó)家“以教育信息化推動(dòng)教育現(xiàn)代化”的號(hào)召，實(shí)現(xiàn)“以學(xué)定教”為目標(biāo)對(duì)傳統(tǒng)“光學(xué)”課程的教學(xué)模式和教學(xué)內(nèi)容進(jìn)行了改革。我們利用超星學(xué)習(xí)通教學(xué)平臺(tái)從課前、課堂和課后三個(gè)階段入手，對(duì)“光學(xué)”課程的教學(xué)內(nèi)容和教學(xué)過(guò)程進(jìn)行了優(yōu)化和重新設(shè)計(jì)，將線上教學(xué)和課堂教學(xué)有效結(jié)合，構(gòu)建了線上線下混合模式下的“光學(xué)”智慧課堂。并以具體教學(xué)實(shí)例分析了線上線下混合教學(xué)模式下的“光學(xué)”教學(xué)對(duì)于培養(yǎng)學(xué)生自主學(xué)習(xí)的積極性、鍛煉學(xué)生獨(dú)立分析問(wèn)題和解決問(wèn)題的綜合能力、實(shí)現(xiàn)因材施教的“個(gè)性化和差異化”教學(xué)和以學(xué)生為中心的“以學(xué)定教”所起的積極作用。