基于三位一體的創(chuàng)新型教學模式研究

楊亮亮 劉成林 尤源

摘?要：針對光學課程知識點多、學時有限等特點，提出了基于三位一體的創(chuàng)新型教學模式的研究，主要涵蓋三個方面：課程思政元素的引入、混合式教學模式的實施以及翻轉(zhuǎn)課堂教學模式的開展。最終實現(xiàn)“思想引領(lǐng)、知識傳授、能力提升”三位一體的課程建設(shè)目標，實現(xiàn)立德樹人的根本宗旨。

關(guān)鍵詞：光學；教學模式；三位一體；課程建設(shè)

Researchon?Innovative?Teaching?Mode?Based?on?Trinity

—Take?Optics?Course?as?an?Example

Yang?Liangliang?Liu?Chenglin?You?Yuan

School?of?Physics?and?Electronics?Engineering，Yancheng?Teachers?University?JiangsuYancheng?224007

Abstract：In?view?of?the?characteristics of?optics?course，such?as?many?knowledge?points?and?limited?class?hours，a?research?on?innovative?teaching?mode?based?on?trinity?is?put?forward.It?mainly?covers?three?aspects：the?introduction?of?ideological?and?political?elements?in?the?curriculum，the?implementation?of?hybrid?teaching?mode，and?the?development?of?flipped?classroom?teaching?mode.Finally，the?curriculum?construction?goal?of?"thought?leading，knowledge?imparting?and?ability?upgrading"?will?be?realized，and?the?fundamental?purpose?of?moral?education?will?be?realized.

Keywords：optics；teaching?mode；trinity；curriculum?construction

近年來，“兩性一度”“金課”“課程思政”等詞語得到高效課程建設(shè)工作的廣泛關(guān)注。許多高校都在積極開展和推進一流課程的建設(shè)與應用，打造“金課”，淘汰“水課”。高校課程的授課宗旨要體現(xiàn)以學生發(fā)展為中心，注重學生德智體美勞的全面發(fā)展，實現(xiàn)立德樹人的教學目標。

光學是物理學的重要分支學科。光學的研究內(nèi)容十分廣泛，包括光的發(fā)射、傳播和接收等規(guī)律，光與物質(zhì)的相互作用，光的本性等問題［13］。學好光學，既能為進一步學習原子物理、分子物理、相對論、量子力學等課程準備必要的條件，又有助于進一步探討微觀與宏觀世界的聯(lián)系和規(guī)律，并把這些規(guī)律用于指導科學實踐。

本文以我校物理學師范專業(yè)的光學課程為例，課程的知識點多而學時有限，傳統(tǒng)課堂教學內(nèi)容固定化且與學生的互動不足。當代教學方式方法的創(chuàng)新、改革與實踐，為光學課程的教學改革提供了理論基礎(chǔ)和保障。本文從課程思政元素的引入，線上、線下混合式教學模式的實施，翻轉(zhuǎn)課堂的開展三個方面，構(gòu)建了基于“思想引領(lǐng)、知識傳授、能力提升”三位一體的創(chuàng)新型教學模式，凸顯了學生的主體地位，提升了學生的參與度，強化了學生人文素養(yǎng)、科學素養(yǎng)和科研方法能力的建立。

1?光學課程目前的教學現(xiàn)狀

光學是物理學、光學工程等專業(yè)的必修課程，也是核心基礎(chǔ)課程。通過光學課程的學習，學生可以牢固掌握光學的基本概念、原理和規(guī)律，并能利用其解決具體的計算問題；對光學的發(fā)展概況、研究方法以及在科研、生產(chǎn)和實踐上的應用有所了解，具有分析和處理初高中物理教材中光學部分問題的能力，為學好后繼課程及適應今后的科學技術(shù)飛速發(fā)展的需要打下良好的基礎(chǔ)。除此之外，要培養(yǎng)師范生熱愛教育事業(yè)，具有鄉(xiāng)村教育情懷；具有較好的學科素養(yǎng)和教學能力；具有較好的自主學習能力；具備反思研究能力和團隊協(xié)作精神。

鑒于光學課程的特點，目前高校教學中普遍采用如下的教學模式：以某一個具體現(xiàn)象來引出科學問題，然后抽象成物理模型進行分析討論，再利用定理、公式等進行推導，進一步得出結(jié)論。在教學過程中，這種教學模式中間部分的理論推導會占據(jù)較多的時間。多次采用這種教學模式，容易導致學生更看重公式推導、死記硬背結(jié)論，而光學中許多物理現(xiàn)象具有相似性，公式多，定律相似，學生容易混淆，容易把公式記混，這樣不僅使原本有趣、有意義的物理現(xiàn)象被活生生地抽離成一堆冷冰冰的公式，而且學生對知識點的混淆會導致學生難以學以致用、觸類旁通地去解決實際的問題，這樣很難實現(xiàn)學生能力的提升，更加難以實現(xiàn)三位一體的課程建設(shè)目標。

2?課程思政元素的引入

作為專業(yè)任課教師，我們不僅要完成“傳道受業(yè)解惑”的教學任務，還要完成思想政治和德育的教育任務，將高校專業(yè)課程的教學與思政內(nèi)容進行有機融合。在整個光學課程的教學過程中的每一次課程中，在知識傳授和能力培養(yǎng)與提升的過程中融入價值觀的教育，培養(yǎng)學生的責任感和使命感，在思想上引領(lǐng)學生，實現(xiàn)全程育人、全方位育人。

光學是一門有悠久歷史的學科，在光學發(fā)展過程中，有許多科研工作者、諾貝爾獎獲得者為光學的發(fā)展做出貢獻。例如，光學的起源可以追溯到春秋戰(zhàn)國時期墨子所著的《墨經(jīng)》，其中記載了光沿直線傳播、光的反射等現(xiàn)象；牛頓觀察到白光在空氣薄層上干涉時產(chǎn)生的彩色條紋，即牛頓環(huán)的現(xiàn)象；愛因斯坦提出了光電效應方程，證實了光的粒子性；1961年，王大珩院士研制了我國第一臺紅寶石激光器［46］。通過不同國家科學家的科學發(fā)現(xiàn)，學生了解到建立知識是無國界的，要站在巨人的肩膀上，才能有更大的科學發(fā)現(xiàn)；通過介紹我國科學家在光學領(lǐng)域的杰出貢獻，激勵學生學習老一輩忘我奉獻的愛國愛崗和大國工匠精神。

在講解望遠鏡的結(jié)構(gòu)和放大本領(lǐng)時，可以引入中國“天眼”這一偉大工程，見證南仁東這位天文學家是如何完成500米口徑球面射電望遠鏡的設(shè)計、建設(shè)、試驗和應用的。讓學生認識到學習的重要性，下定從事科研活動的決心，進一步增強學生的責任感和使命感。

利用諾貝爾獎獲得者的科研事跡、軍工儀器的成果研制和應用以及物理現(xiàn)象的新發(fā)現(xiàn)、新解釋等，引入課程思政元素，激發(fā)學生的愛國主義情懷，鍛煉和培養(yǎng)學生的研究性思維方式、創(chuàng)新素養(yǎng)及創(chuàng)新能力。把思想政治教育的目標和內(nèi)容與專業(yè)教育進行有機、有意、有效的銜接和融合，讓大學生成為德才兼?zhèn)洹⒌轮求w美勞全面發(fā)展的社會主義建設(shè)者和接班人。

在備課過程中，要充分挖掘課程的思想政治元素，將思想指導和價值觀的培養(yǎng)融入課程的教學中，更新完善光學課程的校級SPOC課程，實現(xiàn)思想引領(lǐng)、思政育人的目的。

3?線上、線下混合式教學模式的實施

近年來，隨著國家對教育教學資源的大力投入和教學改革的加速推進，線上教學模式得到了飛速的發(fā)展，所以，采用線上線下混合式教學模式的教學方式將是一種有益的改革方向。

從課程內(nèi)容上講，光學課程概念、定理、公式等知識點多，部分知識點容易混淆，而學時有限。從教學形式上講，傳統(tǒng)“教師一言堂”的教學模式已被擺脫，微課、SPOC、慕課、在線開放課程等形式得到廣泛關(guān)注。但是，采用單純的線上教學，個別學生會存在心不在焉、不認真聽課等現(xiàn)象；個別自制力差的學生認為教學視頻可以隨時觀看學習，聽課不專心，沒有緊迫感，從而落后于實際的教學進度。

對于公式的推導過程在線上教學中可以完整體現(xiàn)，而在課堂教學過程中，要注重基本理論、概念和方法的講授，淡化計算過程和技巧。課堂上可以拋出一些物體問題或者演示實驗，抽取部分學生進行講解，其他學生進行討論和總結(jié)，讓學生能夠把理論知識和實際問題更加緊密地聯(lián)系起來，進一步激發(fā)學生綜合應用所學知識進行科學觀察、新知識探求的思維能力，鍛煉學生把數(shù)學概念、物理概念及工程概念進行有機結(jié)合的能力。

綜上，對于光學課程，既要利用SPOC模式等線上教學的時間充裕、空間自由等優(yōu)勢，也要結(jié)合傳統(tǒng)面對面課堂教學的互動優(yōu)勢，才能提高光學內(nèi)容的深度和廣度，保證學生的學習效果，為日后考研、從事相關(guān)工作奠定基礎(chǔ)。在設(shè)定教學目標的同時，要充分挖掘具有專業(yè)課程特色的思政元素，擴展教學內(nèi)容，指導學生樹立正確的世界觀、人生觀和價值觀。

4?翻轉(zhuǎn)課堂的開展

利用線上教學和傳統(tǒng)課堂相結(jié)合的混合式教學模式，可以彌補學時少的缺點。如圖1所示，在課堂教學中可以采用提問式方法考查學生基本概念、公式及定律的學習狀況和掌握程度；對課程內(nèi)容的重點、難點，課堂上可以進行強調(diào)，或者查漏補缺；對容易混淆的定律或光學現(xiàn)象，課堂上可以采用研討式教學、項目式教學等不同教學方法，開展翻轉(zhuǎn)課堂。下表給出了干涉、衍射兩章節(jié)中采用翻轉(zhuǎn)課堂模式的教學內(nèi)容和教學方法，這種混合式教學模式能夠提升學生的參與度，提高學生分析和解決問題的能力，強化學生的科學素養(yǎng)和科研方法能力的建立，培養(yǎng)學生從事研究的科學思維，凸顯學生的主體地位。

利用翻轉(zhuǎn)課堂模式可以使學生在較短的時間內(nèi)對某一問題有深刻的認識，起到事半功倍的效果。例如，虛擬現(xiàn)實技術(shù)中的頭盔顯示器包括目鏡和物鏡的設(shè)計，學生通過虛擬眼鏡的佩戴和體驗，可以增強對目視光學儀器的理解；多區(qū)域人工晶狀體的研究和應用可以解決由晶狀體渾濁引起的白內(nèi)障，能夠?qū)Σ煌锞嗪筒煌晥鰧崿F(xiàn)清晰成像，進一步加深學生對幾何光學的認知；3D顯示技術(shù)在電影業(yè)的應用，使人們能夠在觀看電影時有立體縱深的感覺，由此讓學生認識到光的偏振性質(zhì)，理解偏振光的產(chǎn)生和干涉等理論知識。

在光學課程專業(yè)知識講授過程中，引入課程思政元素，同時，采用線上、線下混合式教學模式開展翻轉(zhuǎn)課堂，建設(shè)以學生為中心，以實際應用或解決實際問題為驅(qū)動，以綜合型人才培養(yǎng)為目標的教學模式。這種基于“思想引領(lǐng)、知識傳授、能力提升”三位一體的創(chuàng)新型教學模式的建設(shè)和發(fā)展能夠提高學生的學習興趣和課堂參與度，提高學生自主學習的能力、理論與實踐結(jié)合的能力等。

由于光學課程采用了線上線下的混合式教學模式，所以，其成績考核采用平時成績、討論參與度和考試成績?nèi)齻€部分，各個部分都包括線下和線上兩塊。平時成績主要是課堂考勤和在線學習及作業(yè)完成情況；討論參與度包括SPOC線上討論和翻轉(zhuǎn)課堂；考試成績包括期中考試和期末考試。期中測驗可以采用線上開卷模式考核，期末考試仍然采用線下傳統(tǒng)課堂的模式。潤物細無聲地融入課程思政、科學合理地融入翻轉(zhuǎn)課堂的混合式教學模式，相比較傳統(tǒng)的課堂教學，學生的自主學習能力和學習效果都得到了提高。

結(jié)語

基于課程思政元素的引入，線上、線下混合式教學模式的實施，翻轉(zhuǎn)課堂的開展三個方面，構(gòu)建良好的教學模式、教學方法，提高學生的學習效果，實現(xiàn)“知識傳授、思想引領(lǐng)和能力提升”三者的有機統(tǒng)一，增長學生見識，塑造其品格，努力使其成為社會主義新時代的建設(shè)者和接班人。本文所提出的教學模式也可以推廣應用到其他理工類課程中。

參考文獻：

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基金項目：鹽城師范學院教育教學改革課題資助（重點課題）（2021YCTCJGZ007）

作者簡介：楊亮亮（1986—?），女，漢族，吉林長春人，工學博士，副教授，主要從事光學、檢測技術(shù)等方面的研究。