混合式教學(xué)在信息光學(xué)課程中的運(yùn)用

徐德芹

混合式教學(xué)在信息光學(xué)課程中的運(yùn)用

徐德芹

（天津職業(yè)技術(shù)師范大學(xué) 理學(xué)院，天津 300222）

為了增強(qiáng)信息光學(xué)課程的教學(xué)效果，采用混合式教學(xué)方法，線下課堂教學(xué)與網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺優(yōu)勢互補(bǔ)結(jié)合使用，對教學(xué)環(huán)節(jié)中各方面進(jìn)行了教學(xué)改革與創(chuàng)新，提出了教學(xué)內(nèi)容的新布局．通過靈活多樣的教學(xué)方法，增設(shè)實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)，完善成績考核評價制度等形式，有效地提高了教學(xué)質(zhì)量．

信息光學(xué)課程；混合式教學(xué)；線下課堂教學(xué)

信息光學(xué)課程是應(yīng)用物理、電子信息科學(xué)與技術(shù)等專業(yè)本科生的一門必修課程[1-4]．信息光學(xué)[5]是在激光、全息術(shù)和光學(xué)傳遞函數(shù)的基礎(chǔ)上，融合數(shù)學(xué)中的傅里葉變換和通信中的線性系統(tǒng)理論，在光學(xué)和通信2個不同領(lǐng)域架起了一座橋梁，進(jìn)而從空間域走向頻率域．近年來，信息光學(xué)迅速發(fā)展，已滲透到科學(xué)技術(shù)的諸多領(lǐng)域，如光信息處理、圖像識別等．但信息光學(xué)課程的特點(diǎn)是理論性強(qiáng)、概念較抽象和數(shù)學(xué)公式多且較難理解．為了提高信息光學(xué)基礎(chǔ)課程的教學(xué)質(zhì)量，培養(yǎng)學(xué)生獨(dú)立思考、分析問題、解決問題和創(chuàng)新能力，本研究將線下課堂教學(xué)與在線教學(xué)相結(jié)合，對整個教學(xué)環(huán)節(jié)進(jìn)行一系列改革與創(chuàng)新的嘗試，尤其是教學(xué)方式方法的改革、教與學(xué)的角色互換和成績考核評定的改革與創(chuàng)新．這些措施的綜合應(yīng)用有效地激發(fā)了學(xué)生學(xué)習(xí)興趣，從而提高了教學(xué)效果．

1 創(chuàng)新信息光學(xué)課程的教學(xué)內(nèi)容布局

在組織課程教學(xué)內(nèi)容時，考慮學(xué)生的需求，合理搭配課程內(nèi)容使其豐富而實(shí)用．既要強(qiáng)調(diào)基礎(chǔ)理論和應(yīng)用、學(xué)科前沿知識的滲透，又要有視頻資源、文本資源．對理論性強(qiáng)、公式推導(dǎo)復(fù)雜的內(nèi)容，選擇學(xué)生易理解的方式進(jìn)行授課．在教學(xué)過程中，用先進(jìn)的教學(xué)理念、精彩的案例分析以及畫龍點(diǎn)睛的課程點(diǎn)評，引領(lǐng)、鼓勵和啟發(fā)學(xué)生，讓學(xué)生學(xué)有所獲，學(xué)以致用．

信息光學(xué)課程是以傅里葉變換這個概念為主線，結(jié)合通信理論中“系統(tǒng)”的觀點(diǎn)，處理傳統(tǒng)光學(xué)的知識．教學(xué)過程中始終以夯實(shí)基礎(chǔ)、銜接應(yīng)用為目標(biāo)，突出基本概念，凝練繁雜的內(nèi)容，明確理論公式的物理含義．在內(nèi)容上，系統(tǒng)地講解了信息光學(xué)的基本概念和基礎(chǔ)理論知識，如標(biāo)量衍射理論、光學(xué)成像性質(zhì)的頻率特性、透鏡的位相調(diào)制和傅里葉變換性質(zhì)、光學(xué)成像系統(tǒng)的頻率特性等[5]78-80．在講解這部分內(nèi)容時，采用線下課堂板書教學(xué)與多媒體技術(shù)結(jié)合，全方位多角度地向?qū)W生講解課程的基本理論和重難點(diǎn)知識．信息光學(xué)課程中多個章節(jié)涉及到的實(shí)踐應(yīng)用，如光學(xué)全息、光學(xué)信息處理、激光散斑及其應(yīng)用等．講解涉及實(shí)踐應(yīng)用的內(nèi)容時，采用多種教學(xué)方式引導(dǎo)學(xué)生，在理論教學(xué)中引入仿真實(shí)驗(yàn)，通過計(jì)算機(jī)自編程序演示部分實(shí)驗(yàn)，如利用Matlab程序仿真光學(xué)圖象增強(qiáng)處理、圖象識別等，較好地達(dá)到了鞏固學(xué)生的理論知識的效果[6-7]．講解全息術(shù)時，教師可以利用投影機(jī)展示最新的全息圖動態(tài)影像．同時與信息光學(xué)課程設(shè)計(jì)結(jié)合，增加設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，充分發(fā)揮學(xué)生的自主學(xué)習(xí)能力、團(tuán)隊(duì)合作能力，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力．對教材中理論性較強(qiáng)且較難的章節(jié)內(nèi)容進(jìn)行部分刪減，信息光學(xué)課程內(nèi)容涉及面廣，受實(shí)際課時的限制，將課程各方面內(nèi)容展現(xiàn)給學(xué)生是有一定的難度，所以更注重為學(xué)生夯實(shí)理論基礎(chǔ)，不斷引導(dǎo)學(xué)生思考、分析和創(chuàng)新．

此外，與學(xué)科前沿密切相關(guān)的應(yīng)用領(lǐng)域，在教授課程時，課程內(nèi)容要引用科學(xué)前沿最新成果．教師結(jié)合自己的科研情況，充分利用網(wǎng)絡(luò)資源，將前沿學(xué)科的動態(tài)實(shí)例傳遞給學(xué)生．例如：在講解菲涅爾衍射的泰伯效應(yīng)、全息術(shù)知識時，引入近幾年的量子光學(xué)和量子通信等前沿話題．講解光學(xué)圖像識別時，向?qū)W生介紹目前國際上最新的實(shí)用型實(shí)時光電圖像識別系統(tǒng)．這些新的前沿科學(xué)知識，有效地激發(fā)了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，調(diào)動了學(xué)生課堂學(xué)習(xí)的積極性，拓寬了學(xué)生的視野，提高了教學(xué)質(zhì)量．

2 改革信息光學(xué)課程教學(xué)方法

現(xiàn)如今，高等教育信息化逐步深入，智能技術(shù)日新月異，知識更新的速率遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出人們的預(yù)期．作為高校教師，要具備足夠的信息素養(yǎng)和教育技術(shù)能力，不僅要充分了解學(xué)生需求，教學(xué)活動后還要收集課程滿意度反饋．教師不能再照本宣科僅提供課本知識，要改變過去“以教師為中心”的教學(xué)模式，要理論和實(shí)踐結(jié)合，提升學(xué)生獲取知識、更新知識和整合資源的能力．混合式教學(xué)需要教師引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺學(xué)習(xí)[8-10]，增強(qiáng)在線網(wǎng)絡(luò)平臺的團(tuán)隊(duì)協(xié)作學(xué)習(xí)以及師生互動氛圍效果．教師要以學(xué)生的全面發(fā)展作為導(dǎo)向進(jìn)行教學(xué)改革，廣泛利用網(wǎng)絡(luò)平臺和資源，充分嘗試多樣的教學(xué)方法．

首先，根據(jù)信息光學(xué)課程的特點(diǎn)，靈活結(jié)合線下課堂教學(xué)和線上學(xué)習(xí)．課程中重難點(diǎn)知識、理論的推導(dǎo)過程、公式的物理含義由教師采用線下課堂板書講解．講解后適當(dāng)引導(dǎo)學(xué)生思考討論，同時，教師做好引導(dǎo)，及時總結(jié)，讓學(xué)生深入理解和消化理論導(dǎo)出思路和相關(guān)因果關(guān)系．對于課程內(nèi)容的相關(guān)背景、問題的由來，以及結(jié)論性的知識，可以由多媒體課件展示，采用圖表、視頻演示等直觀而生動的教學(xué)方式．傳統(tǒng)板書教學(xué)與多媒體課件技術(shù)結(jié)合，互相促進(jìn)，多方位激發(fā)學(xué)生聽課的興趣，給予學(xué)生全新的聽課感受，獲得良好的教學(xué)效果．對于新知識涉及的前沿內(nèi)容，教師要做好引導(dǎo)，讓學(xué)生利用網(wǎng)絡(luò)資源，獨(dú)立思考、探索，進(jìn)行自主學(xué)習(xí)，豐富學(xué)生的知識儲備．教師充分利用多種渠道的在線學(xué)習(xí)資源，如資源共享課程、MOOC資源、開放課程等，優(yōu)選優(yōu)用慕課中的國家精品課程，豐富教學(xué)內(nèi)容，積累教學(xué)經(jīng)驗(yàn)，拓寬教學(xué)思路，提高教師的綜合素養(yǎng)．同時，將好的課程資源分享給學(xué)生，讓學(xué)生利用在線課程資源做好課后復(fù)習(xí)，有效地發(fā)揮學(xué)生學(xué)習(xí)的自主性．同時，對教學(xué)過程進(jìn)行錄像，將其資源在網(wǎng)絡(luò)平臺分享，既能讓教師通過觀摩自我反省修正提高，還能讓學(xué)生通過網(wǎng)絡(luò)平臺反復(fù)學(xué)習(xí)，及時反饋，幫助教師有效地優(yōu)化教學(xué)思路，改善教學(xué)效果．

其次，信息光學(xué)課程中全息術(shù)、光信息處理等章節(jié)涉及實(shí)踐應(yīng)用．對于這部分內(nèi)容，在講解理論知識的同時增設(shè)了實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)[11]．信息光學(xué)實(shí)驗(yàn)主要分為綜合設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)和驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)．綜合設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)是理論聯(lián)系實(shí)際的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，學(xué)生根據(jù)理論知識設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案，實(shí)驗(yàn)時采用翻轉(zhuǎn)課堂和網(wǎng)絡(luò)課程形式進(jìn)行．利用組建實(shí)驗(yàn)學(xué)習(xí)討論小組（每組有4~5名學(xué)生組成）的方式，將實(shí)驗(yàn)課程網(wǎng)絡(luò)資源推送給學(xué)生，學(xué)生團(tuán)隊(duì)自主學(xué)習(xí)研究，協(xié)同合作完成實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目．這種教學(xué)模式既培養(yǎng)了學(xué)生的團(tuán)隊(duì)合作精神，增強(qiáng)了學(xué)生對理論知識的掌握程度，又培養(yǎng)了學(xué)生綜合應(yīng)用知識能力和創(chuàng)新能力．但由于實(shí)驗(yàn)條件的限制，信息光學(xué)課程中部分實(shí)驗(yàn)將Matlab的光學(xué)仿真實(shí)驗(yàn)引入到課堂教學(xué)中，如在教學(xué)中為了讓學(xué)生較好地理解空間濾波的問題，教師借助 Matlab軟件對光學(xué)空間濾波實(shí)驗(yàn)進(jìn)行了編程．通過空間濾波仿真實(shí)驗(yàn)，學(xué)生更直觀地觀察到空間濾波的作用，更容易理解復(fù)雜的物理理論．

最后，信息光學(xué)課程課后輔導(dǎo)時間相對充裕，教師可以利用網(wǎng)絡(luò)平臺與學(xué)生開展異步討論，答疑解惑，引導(dǎo)學(xué)生多角度交流互動，促進(jìn)學(xué)生反思和建構(gòu)知識．教師針對課程內(nèi)容制作簡單題庫，通過網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺發(fā)送給學(xué)生，指導(dǎo)學(xué)生在網(wǎng)絡(luò)平臺上提交答案，適時總結(jié)反饋．這不僅有助于師生互動，還可以幫助教師及時了解學(xué)生學(xué)習(xí)效果，幫助學(xué)生鞏固知識．

3 完善信息光學(xué)課程成績的考核評價體系

作為課程學(xué)習(xí)，信息光學(xué)課程須要有成績考核評價體系，但這種考核體系要符合信息光學(xué)課程的特點(diǎn)，包括考核形式、分?jǐn)?shù)權(quán)重比例．考核體系的評定要與教學(xué)模式緊密相關(guān)，依據(jù)教學(xué)內(nèi)容和教學(xué)方法的改革，信息光學(xué)課程在考核方式上也做了相應(yīng)的改進(jìn)．采取平時成績、實(shí)驗(yàn)成績與期末考試結(jié)合的方式，多個方面按比例考核．平時成績包括日?？记凇⒄n后作業(yè)、課堂表現(xiàn)、線上資源視頻學(xué)習(xí)與練習(xí)、平時測驗(yàn)等．改變傳統(tǒng)的用考卷來決定學(xué)生成績的做法，將考核評價貫穿整個教學(xué)過程，突出以學(xué)生為本的教學(xué)理念，更注重學(xué)生平時的學(xué)習(xí)態(tài)度與質(zhì)量，弱化期末考試成績．

線下課堂教學(xué)的好處是教師和學(xué)生可以面對面直接交流，及時地回饋．在線網(wǎng)絡(luò)平臺教學(xué)的優(yōu)勢是教師不僅可以借助網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行在線教學(xué)，還可以在線上完成多種教學(xué)活動，如備課、布置作業(yè)、批改作業(yè)、答疑等．學(xué)生課后可以自主通過網(wǎng)絡(luò)瀏覽復(fù)習(xí)課堂的教學(xué)內(nèi)容及補(bǔ)充資料，并進(jìn)行在線練習(xí)、在線答疑、在線討論等學(xué)習(xí)活動．線下課堂教學(xué)與在線網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺的銜接，需要教師在教學(xué)實(shí)踐中不斷研究探索，總結(jié)優(yōu)化．

混合式教學(xué)的核心就是從以“教”為主，轉(zhuǎn)向以“學(xué)”為主的教學(xué)理念．在信息光學(xué)課程教學(xué)中，通過多媒體課件和在線網(wǎng)絡(luò)資源的應(yīng)用，豐富教學(xué)內(nèi)容，提升了學(xué)生課堂學(xué)習(xí)的興趣，啟發(fā)學(xué)生主動學(xué)習(xí)思考．改革教學(xué)方法，將課堂教學(xué)和實(shí)踐相結(jié)合，充分將網(wǎng)絡(luò)平臺資源應(yīng)用到課程教學(xué)中，提高學(xué)生實(shí)踐能力和創(chuàng)新思維能力．健全的教學(xué)評價制度，調(diào)動學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性．這些措施的綜合應(yīng)用是必要、可行和高效的，遵循教學(xué)規(guī)律，提高教學(xué)質(zhì)量，有助于培養(yǎng)學(xué)生實(shí)踐能力、創(chuàng)新精神和良好的科學(xué)素質(zhì)．

[1] 解筱杉，朱祖林．高?；旌鲜浇虒W(xué)質(zhì)量影響因素分析[J]．中國遠(yuǎn)程教育，2012（10）：9-14

[2] 劉軒．信息技術(shù)在信息光學(xué)教學(xué)中的應(yīng)用[J]．信息通信，2011（5）：88-89

[3] 張莉．提高“信息光學(xué)”課程教學(xué)效果的探索與實(shí)踐[J]．科技信息，2010（28）：529

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[8] 蔣雯音，楊芬紅，范魯寧．雨課堂支持下的智慧課堂構(gòu)建與應(yīng)用研究[J]．中國教育信息化，2017（10）：14-17

[9] 楊靜，劉佳，郭丹．基于雨課堂平臺的混合式教學(xué)模式探索[J]．產(chǎn)業(yè)與科技論壇，2017，16（19）：168- 169

[10] 肖康，王瓊，陳月花．雨課堂的教學(xué)應(yīng)用與反思[J]．廣東化工，2017，44（13）：283-284

[11] 王玉新，王艷，孫中皋，等．應(yīng)用型大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)體系的構(gòu)建與實(shí)踐[J]．教育教學(xué)論壇，2018（6）：129-131

The application of blending instruction in information optics course

XU Deqin

（School of Science，Tianjin University of Technology and Education，Tianjin 300222，China）

In order to enhance the teaching effect of information optics course，adopts blending instruction method，combines advantages of offline classroom teaching and online courses，carries out teaching reform and innovation in all aspects of the teaching links，and proposes a new layout of teaching content．The teaching quality has been effectively improved through flexible teaching methods，the addition of practical teaching links and the improvement of the performance assessment system．

information optics course；blending instruction；offline classroom teaching

O438∶G642.0

A

10.3969/j.issn.1007-9831.2020.09.020

1007-9831（2020）09-0078-03

2020-05-21

國家自然科學(xué)基金項(xiàng)目（11504271）；天津職業(yè)技術(shù)師范大學(xué)科研啟動項(xiàng)目（KYQD14039）

徐德芹（1986-），女，山東棗莊人，講師，博士，從事量子光學(xué)和光學(xué)通信研究．E-mail：xudeqin0428@126.com