“光电技术”课堂教学的优化模型研究

    曹飞

    摘 要：文章借鉴MOOC翻转课堂教学模式提出了一种优化模型：在保持原有优良教材不变的情况下，将优秀教材、教案PPT作为纲目，课堂教学内容补充大量有关新型光电技术的鲜活素材，增加应用内容比例，降低理论知识比例；老师课前制作相关资料引导学生预习，学生课堂中发挥主体功能；课堂授课有机结合实验课；开放考核方式激发学生创新潜能等。此优化模型有助于课堂教学效益最大化的实现，学生可以通过实践综合其所学，完善其知識体系，获取真正意义上的知识与技能。此研究将为类似应用性较强的课程教学提供一定的参考价值，以期为传统课堂的教学优化改革做出一定的贡献。

    关键词：光电技术；课堂教学；MOOC翻转课堂；优化模型

    现代光电技术的发展日新月异，涉及光学、计算机技术和电子学等多个领域的技术理论，自然光电子产业也成了不可忽视的高科技技术产业[1]。“光电技术”这门应用性极强的课程的课堂教学方式与过去也应有所不同，跟上新技术的脚步，为学生打开一扇技术应用之门。传统课堂的授课模式，大多基于台上老师的单向输出，台下学生的被动输入，存在的弊端显而易见，如老师精心备课，但学生体会不到其重要性，造成沟通的闭塞，以及知识的单向传输效率之低，诸如等等。故课堂教学模型的优化是很有必要的。

    1 传统课堂教学的不足

    传统课堂的教学往往只关注知识的“传递”，而不是理解吸收，在课堂上学生成为盛装知识的“容器”，而不是具体的有个性的人—有独立思想的生命主体。这就显现出学习中的诸多弊端，究其根本原因，有以下两点[2]。

    1.1 传统课堂教学以课本、教案PPT为本位

    传统课堂教学中，记忆一大堆干巴巴的文字符号是学生的首要任务，这样学生自然没有理解课本知识的实际内容，学习便是机械的学习，即记忆性的学习。标准地来讲，记忆性的学习是重文字符号、轻实际内容的学习过程，这种教学严重地符号化、抽象化、狭窄化了课本知识，甚至将学习课本知识变成文字游戏。例如课本中的“概念辨析”就是如此，稍加偏差就被所谓的“标准答案”判别为错。

    传统课堂教学中，最终任务是关注结果、结论，不注重过程。但实际是追求答案的过程更加有意义，因为这个过程可以展示学生独特个性、聪明才智、创新成果，也可以暴露学生各种疑问、思维、障碍和矛盾，进而可以发挥教师的作用—解惑。重结论、轻过程的教学极大排斥了学生的个性和思考的发挥，传递给学生的偏驳信息是平时学习只需听讲课堂内容并记忆结果、结论就能掌握知识，于是便有了后面出现的“高分低能儿”。这实际上是对学生智慧的扼杀和对个性的摧残。

    对学生而言，这是主观原因，即大部分可以归咎到学生本身，其主观能动性较差，不能抵抗环境所致。

    1.2 传统课堂教学以教师为本位

    课堂以教师为本位，表现在以老师的思想为唯一正确答案。教学关系就是：我讲，你听；我写，你抄；我问，你答。在这样的课堂上，本该双向交流变成了单向传递，学生完全成了盛装知识的“容器”，没有了独立思考、创新、大胆质疑的时间和空间，只能努力附和着老师的思维，唯恐掉队。这无疑将老师积极营造学习氛围的作用显现得相当重要。

    上述原因“传统课堂教学以课本、教案PPT为本位”实际上也与“传统课堂教学以教师为本位”有莫大的联系，即老师在课堂上发挥的主导作用不容忽视。这种主导不是知识范围的限定、答案唯一性的独裁、考核制度的死板，而是课本、教案PPT选材内容上的主导，即光电装备发展中涌现出的新技术、新思想是否纳入到了课堂教学中，这些都是可以由老师先决改变的，然后才激发学生积极参与课堂交流。

    对学生而言，这是客观原因，即大部分可以归咎到老师本身，其主观能动性较差，没有营造环境所致。

    2 对“传统课堂教学”优化模型的建立

    只有最终能够作用于现实的学习，才是唯一有效的学习，即学习的最终目标，是实践应用。首先一点，也是根本性一点，课堂教学优化必须实现课堂主体本位的“翻转”，即由以教师为本位，翻转为以学生为本位；然后课堂教学内容基于课本、教案PPT，引入强大互联网做支撑的现代技术，即由以知识为本位，转向以发展为本位。

    2.1 课堂内容加大光电应用发展内容比例，缩减理论知识比例

    将光电装备发展中涌现出的新技术、新思想纳入到课堂教学，不仅能够充实和丰富教学内容，而且能够增强教学的时代感和针对性，为学生的创新和后续发展奠定坚实的基础[3]。

    传统课堂以理论知识为主，大约占课堂内容的85%，光电应用为辅，大约占课堂内容的15%。这样的比例对一门应用性极高的“光电探测及应用”实属失调。因为此门课程主要要求掌握实际应用，这样的比例，对理论知识的深刻理解不利。故提出课堂内容应加大光电应用内容比例至50%，缩减理论知识比例至50%。没有必要将器件的原理解释得太过深奥，将转移出来的35%精力放在光电新科技产品之上，从新科技入手，辅助讲解理论知识，这样一方面可以提升学生的兴趣度，更加积极投入到课堂学习，另一方面也将学习的真正目的无形中传递给学生—学以致用。

    2.2 课堂主体转变为学生，学生自主预习收集资料，老师大幅度增加课堂随机交流次数

    课堂主体转变为学生，体现于学生在课堂中的角色不再是盛装知识的“容器”，而是和老师积极交流的学习者，这无疑要求学生对这堂课的内容有一定的了解，也得对这堂课程有所兴趣。如何保证兴趣和了解这两点呢？

    首先兴趣应该摆在第一位。既然学生是课堂主体，自然任课教师要付出更多的辛苦来“服务”学生。借鉴美国大学翻转课堂，其采用了大型开放式网络课程（Massive Open Online Courses，MOOC）教学模式，教师可以通过搜集网络的相关资料制成生动有趣的视频，然后分享到网络平台供学生课前学习观看，或者搜集相关优秀、可以基本涵盖本课时内容的资料引导学生参考，然后在课堂之中和大家互相交流。

    互相交流中可以体现启发式教学，因为一旦摆脱了师生单向输出输入的关系，课堂气氛就变得活跃积极，这无疑对教师授课、学生吸收是很好的效果。在教学过程中注重启发式教学，也极大地有利于引导学生转变角色。以光电器件中的激光笔为例，没有平铺直叙地介绍激光的工作原理、性能特征以及应用，也没有直接抛出其结构谐振腔的构成，而是先给学生提出“老师手中的激光笔大家知道多少？”，让学生思考后给出问题的可能答案。心中有解决问题的强烈愿望，再逐一为学生介绍激光的工作原理等相关内容，学生便能够积极、主动地参与教学的全过程，提出的这个问题也就是知识的最终目标—将知识转换为实际，不光学会也要会用。

    2.3 课堂授课有机结合实验课

    根据中北大学仪器与电子学院“光电探测技术及应用”的实际情况，课堂授课课时为24课时，时间在3～4月份；实验课时为8课时，时间在4月月末集中两天。这样的实验安排可能是由于教学资源的限制，但是确实不利于学生所学知识的充分吸收。学完基本理论知识就安排与本课时内容关联度极高的动手实验，可以每一章综合一个实验，根据实际情况安排，这样可使学习效率大大增加。显而易见的益处有：（1）知识不易脱节忘记，实验中可以联系课堂理论知识，相得益彰；（2）可以触类旁通，对以后的教学内容增加一定的兴趣；（3）在辅助课堂教学的同时，解决了实验课时，无需结课之后再重新学过，而且也避免了集中时间单纯做实验所导致的效果之差；（4）让学校投资的实验产品真正发挥作用，而不是为了完成教学任务而实验，做一些流水線、无意义的工作。

    2.4 考核机制改变，理论联系实际做实物

    在考核方面，放弃以往具有标准答案的试卷考试，改用实际构造或者撰写论文开放式作业，激发和鼓励同学们发挥自己的主观能动性和想象力自主发挥进行设计，最后再找集中时间请同学们在课堂上讲解自己设计的构思。这样有两大益处：（1）真正地达到了大纲的要求，将学习书本纸上知识，转换为了学生自己头脑中、可以运用实际的能力；（2）避免了试卷考试中出现的作弊等不诚信问题。于学生，在制度要求之下，掌握到了真正的知识；于教师，达到了真正的教书育人的效果，更促进了师生关系的友好和谐发展。

    在其他的院校，这种考核方式已经实行，并且取得了较好的效果。以下为“东莞理工学院”3个真实案例。

    （1）讲授光源部分的内容的时候，作业要求根据之前的实践经验以及理论知识去设计一种平行光源，为光电仪器或光电系统提供一种平行度高且很均匀又能达到一定亮度的光源，并要求给出该平行光源平行度的检测方法。这看似普通的作业引发了不同的思考，老师看到了各种各样的答案，虽有共性，但展现出来的更多是每位同学的思考独立性和思维活跃性，当然也从各种不同的角度暴露出来了一些同学光学原理和实验方面的不足，这样的结果正是老师希望看到的，不光看到进步，也要看到不足，因为毕竟学生还是需要老师在某一点上及时指导。

    （2）某次作业要求：对微型飞行器进行设计。这宽泛的题目本身就具有大的自由余地，可想而知，学生给老师的回馈有时多么多姿多彩。课上老师仅仅对微型飞行器的适用范围、功能、构成做了简单讲解，但是同学们的课下作业给老师的反馈确实非常触动老师，有些甚至是老师都没有考虑到的形式，学生虽然知识体系没有老师渊博，但他们的发散性思维却可能远远超过老师，学生们的设计作品虽然有些从目前的物理原理上还并不能实现，但却体现出同学们积极地思考和各自的独特性的过程，不注重结论，更加重视过程在这里得以体现，这也充分体现出了同学们学习的主观能动性。最终该作业形式也得到了同学们的普遍认可。

    （3）请同学们在课堂上讲解自己作业中的设计和构思。这次的教学实践活动是以智能应急灯设计的作业判完之后所开展的。一方面把同学从作业中体现出来的良好的设计更愿意跟更多的人分享，另一方面将部分同学设计中具有代表性的瑕疵告诉大家，希望通过课堂讨论大家共同找出问题，如此印象会更加深刻。老师在最后对这些问题好的构思和不足之处都予以总结，肯定了同学们劳动的成果。

    还有重要的一点，也希望通过这种方式来锻炼大家的表达能力和说服能力，技术也得会表达，这样才是完整的教书育人，以便于同学们毕业之后在自己的工作岗位上争取更多的发展机会。该种课堂形式也得到了同学们的普遍认可与好评[4]。

    2.5 美国大学翻转课堂教学模式的启示

    美国大学翻转课堂采用了MOOC教学模式。2012年，美国的顶尖大学陆续设立网络学习平台，在网上提供免费课程，给更多学生提供了系统学习的更多可能性。大型开放式网络课程成功实现了一种高端的知识交换，它可适用于专家培训，各学科间的交流学习以及特别教育的学习模式—任何学习类型的信息都可以通过网络传播，让每个人都能免费获取来自名牌大学的资源，可以在任何地方、用任何设备进行学习。其特征有：工具资源多元、课程易于使用、课程受众面广、课程参与自主性等。

    在基于MOOC的翻转课堂教学模式中，上课之前，教师可以通过搜集网络的相关资料，制成生动有趣的视频MOOC，然后分享到网络平台供学生课前学习观看。在课堂上，教师通过课堂讨论、任务完成等灵活多样的形式检验学生学习成果，并对所学内容进行问题汇总、总结等。基于MOOC 的翻转课堂的教学模式形式多样，生动有趣，能够吸引学生的注意力，启发学生思考，激发学生学习的主动性和积极性，使学生能够真正参与到英语课堂教学中[5]。美国大学翻转课堂教学模式，较好地为本篇“传统课堂教学”优化模型提供了一定启发和依据。

    3 对“传统课堂教学”优化模型的预期

    现代化的课堂教学要以学生所学知识运用实际、学生素质发展、思维潜力开放为本位。强调运用过程、素质发展、思维灵活开放，这是当前课堂教学改革的3大基本走向。

    借鉴MOOC的翻转课堂教学模式，优化模型将优秀教材、教案PPT作为纲目，用大量新型光电装备的鲜活素材，将传统课本与现代科技有机结合起来，老师课前引导学生预习，学生课堂中发挥主体功能，做到师生双向积极交流，课堂授课有机结合实验课，考核激发学生思想潜能，引导学生理论联系实际，提高学生分析和认识问题的深度。优化模型的最终目的、最高原则就是真正意义上让学生实现学以致用，让老师实现教书育人。相信这样的预期效果在优化模型的灵活应用中不难实现，也期待着现代课堂崭新的面貌。

    [參考文献]

    [1]王文光，刘涛，谢晓晖，等.光电子技术发展态势分析[J].电子技术与软件工程，2015（9）：150.

    [2]余文森.试析传统课堂教学的特征及弊端[J].教育研究，2001（5）：50-52.

    [3]华文深，陈玉丹，毛少娟，等.“光电技术”课程教学改革研究与实践[J].教育教学论坛，2015（29）：99-101.

    [4]魏亚东，李洪涛，胡西多，等.浅谈光电仪器设计基础课程教学改革策略与方法[J].东莞理工学院学报，2012（3）：108-110.

    [5]何朝阳，欧玉芳，曹祁.美国大学翻转课堂教学模式的启示[J].高等工程教育研究，2014（2）：148-151，161.

    Abstract： This paper proposes an optimized model based on MOOC flip classroom teaching mode. In the case of maintaining the original excellent teaching materials， the excellent teaching materials and lesson plans PPT as outline. The classroom teaching content to supply a large number of fresh materials on the new photoelectric technology， increase the proportion of the application content， reduce the proportion of theoretical knowledge. The teacher product relevant information to guide students before class， while the students play the main function in the classroom. The classroom teaching combined with experimental classes， open assessment methods to stimulate students innovation potential. This optimization model can help to maximize the benefits of classroom teaching， students can through the practice of comprehensive learning， improve the knowledge system， access to knowledge and skills on the true sense. This study will provide some reference value for the teaching of similar practical course， so as to make some contribution to the optimized reform of traditional classroom teaching.

    Key words： Optoelectronic Technology； classroom teaching； MOOC flip classroom； optimized model