工科專業課混合式教學模式探索*
——以“光電信息物理基礎”為例

朱月紅 鄭一博 王 遠 楊清蓮(河北地質大學光電技術研究所 河北 石家莊 050031；河北省光電信息與地球探測技術重點實驗室 河北 石家莊 050031)

光電信息物理基礎是光電信息科學與工程專業(簡稱光電專業)的一門專業基礎課，教材采用電子工業出版社的《光電信息物理基礎》，由中國計量學院沈為民等老師編寫.該教材是普通高等教育“十二五”規劃教材，涵蓋電磁理論、量子力學、固體物理、半導體物理、固體光學等主要內容.這些內容是光電信息技術發展的重要理論基礎，對于光電專業的學生來說，全面掌握這門課具有很重要的意義.然而由于這門課程涉及的理論知識較多，同時需要扎實的先修課高等數學和物理基礎，導致學生整體對這門課學習興趣不高，積極性不夠，教學效果不太理想.國內多所高校采用該教材作為光電專業的教材，任課教師及其團隊對該課程教學進行積極探索與研究，并提出一些改進方法[1～4]，這些改進的方法都各具特色.

本文結合該專業學生特點，提出以“板書+多媒體，線上+線下，教師授課+學生上講臺”相結合的混合式教學模式，以此來改善教學效果，提升整體教學質量.該教學模式成果可以推廣到學校其他工科專業的專業課教學中，促進學校工科專業整體教學水平的提高.

1 課程特點及存在問題

1.1 課程特點

該課程具有以下特點：

(1)多學科交叉.該課程涵蓋電磁理論、量子力學、固體物理3部分.這3部分的其中任一部分都可以單獨設課.電磁理論主要介紹電磁波的基本規律和基本方程、電磁波的波動性、電磁波輻射與傳播等問題.量子理論主要介紹量子理論的實驗基礎、波函數與薛定諤方程、光的吸收和發射等問題.固體物理主要介紹晶體結構與晶體結合、晶格振動、能帶理論基礎、固體的導電性、半導體發光等.這就要求任課教師在授課時需要掌握這3部分內容以及它們之間的聯系.

(2)知識涵蓋面廣.作為光電專業主要研究對象的光與電，其產生機理、傳輸特性、與物質的相互作用等問題都呈現在該課程中.該課程將光電知識從宏觀到微觀，從產生到傳輸，以及兩者相互轉換都進行了闡述.

(3)理論性強.該課程所涵蓋的3大部分內容，都是原理性和基礎性知識，是從光與電的本質上進行闡述，解釋電磁波基本規律和光與電的產生及傳播，以及與物質的相互作用.

(4)課時少.培養方案規定該課課時為48課時.該課的任一部分作為單獨一門課，48課時基本可以滿足.3部分內容放到48課時里面講授，顯得時間比較緊張.

1.2 課程教學存在問題

該課程在教學過程中面臨的問題，主要有以下幾點：

(1)學生學習興趣不高.該課程先修課是高等數學、大學物理，如果這兩門先修課基礎比較薄弱，學習這門課就容易產生畏懼感，影響學習興趣.

(2)課程認識不明確.該課程作為一門專業基礎課，其理論性很強.大多數學生感覺課程內容和實際聯系較少，產生該課程無用或用處不大等想法.

(3)課程考核方式單一.該課程的成績構成為平時成績+期末成績，其中平時成績占總成績30%，期末成績占總成績70%.平時成績由考勤、課堂回答等構成.期末成績采用閉卷考核方式，滿分100分，60分及格.該課程的3部分內容，分別從宏觀和微觀角度討論問題，既相互聯系又有本質區別.教學過程中，經常出現學生掌握后面知識的同時，忘記前面知識內容，導致期末考試不理想.

2 混合式教學模式

互聯網技術與計算機技術的快速發展，帶動教學模式的改變，多媒體教學逐漸進入課堂.2019年底新型冠狀病毒肺炎的出現，打破了人們以往生活、工作、學習的方式和習慣.2020年2月，因防控新冠肺炎疫情需要，教育部提出利用網絡平臺，“停課不停學”，進一步推進了多媒體教學與在線教學.

2.1 板書+多媒體教學模式混合

板書作為傳統教學的主要模式，具有直觀、簡潔、邏輯清晰等優點，在理論性比較強的課程中，具有比較大的優勢.光電信息物理基礎是面向光電專業二年級學生開設的專業基礎課，48學時，3學分.該課程集成了電磁理論、量子力學、固體物理3部分內容，涉及多個定理、定律和方程，其中包含大量的數學計算與推導.講授這些內容時更適合板書形式，以便學生更好地理解和掌握.

相比傳統板書，多媒體融合了語言文字、聲音、動畫、視頻等大量信息，能更生動形象地展示內容，學生更易接受.在授課過程中，將相關技術應用、科學家軼事和生平等內容以視頻方式播放，學生可以更明確所學內容的由來及應用.在實際授課過程中，將多媒體穿插于板書中，既可以讓學生得到放松，也調動了學習興趣.

2.2 線上與線下教學模式混合

線下授課是相對線上授課而言，是師生在同一個教室中面對面的上課，可以有語言、眼神、肢體語言等交流，也是傳統的教學方式.線下授課主要是以教師為主導，管理課堂秩序，講授相關知識.學生作為學習的主體，在課堂上師生可以互動、交流，同時教師可以通過學生的眼神、表情來了解學生對所講知識的掌握情況，同時也能將教育情感貫穿于課堂之中，增進師生情感.

線上授課則是利用互聯網技術，通過網絡平臺如釘釘、騰訊會議、Zoom、雨課堂等進行授課.教師通過這些網絡平臺授課并布置相關學習內容及作業，學生通過網絡平臺學習相關內容并提交作業.相比線下授課，線上授課使學生學習地點不受限制，學習更便捷.根據防控新冠肺炎疫情需要，在授課過程中線上授課隨時準備著.在線下授課時，也會時不時插入線上學習任務，讓學生更好地理解相關內容.

2.3 教師授課+學生上講臺教學模式混合

傳統教學過程中，大多數情況都是教師講課，學生聽課模式.教師作為知識傳授的主動實施者，學生作為知識的被動接收者.如何改善授課效果，調動學生的學習積極性，成了大多數教師較為關注的一個問題.

學生上講臺，在此是指教師提前給學生布置任務，學生針對布置的知識點進行梳理，并做成課件，在課堂上進行講解，必要時附以板書解釋.學生針對某一個知識點進行梳理，是一個自我學習的過程，在一定程度上能夠調動學習的積極性，同時鍛煉學生的語言組織能力和克服上講臺的心理恐懼.教學過程中，適當安排學生上講臺，給學生展示自己的機會，同時上講臺的學生，對臺下學生起到積極的帶動作用.該學生會從自己的角度和知識層面去理解問題，分析問題，最后解決問題.通過多名學生講解，一個知識點可以有多方位、多角度、多層次的理解，直接調動了學生學習的興趣，帶動了學生學習的積極性.

3 結論

工科專業課相對其他課程具有理論性強、知識面廣等特點，又涉及高等數學、大學物理等先修課，導致先修課基礎弱的學生在學習該課時比較吃力，表現出沒興趣、沒動力，影響整體學習效果.為了提高本校工科專業課教學質量，借助互聯網+技術，提出以“板書+多媒體，線上+線下，教師授課+學生上講臺”相結合的混合式教學模式，既有傳統教學的板書教學，又有視頻、動畫等多媒體教學，既有教師授課的過程，又有學生講解的過程，讓學生既有壓力，又有動力，同時提高學生的學習興趣和積極性，促進教學效果，進而提高教學質量.該混合式教學模式可以適用于工科專業其他專業課的教學，提高整體教學質量.