□屠煒巍

我國(guó)高校的應(yīng)用物理學(xué)專(zhuān)業(yè)(光電方向)主要培養(yǎng)光電類(lèi)科研或技術(shù)工作者，其課程中包含專(zhuān)業(yè)基礎(chǔ)課《光學(xué)》，專(zhuān)業(yè)課《激光原理與技術(shù)》《信息光學(xué)》等課程。這些課程是應(yīng)用物理學(xué)專(zhuān)業(yè)(光電方向)的核心課程，其教學(xué)效果直接影響人才培養(yǎng)的質(zhì)量。而這些課程的相同點(diǎn)是難度大，概念和理論比較抽象，僅憑課堂授課，學(xué)生無(wú)法很好的掌握。在新媒體蓬勃發(fā)展的大環(huán)境下，各種新型教學(xué)模式給傳統(tǒng)教學(xué)模式帶來(lái)很大的沖擊。尤其是翻轉(zhuǎn)課堂這種模式，將傳統(tǒng)的教育教學(xué)的主體從教師向?qū)W生傾斜，能夠更大程度地挖掘?qū)W生的主觀能動(dòng)性，對(duì)于培養(yǎng)具有創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)能力的新型人才非常有益。然而單純的反轉(zhuǎn)課堂并不能滿(mǎn)足所有課程的教學(xué)需求，而且對(duì)學(xué)生的知識(shí)基礎(chǔ)和學(xué)習(xí)態(tài)度有很高的要求。因此，本文探索了結(jié)合實(shí)驗(yàn)的微課程輔助教學(xué)的方法，并達(dá)到了提高教學(xué)質(zhì)量的結(jié)果。

一、教學(xué)現(xiàn)狀分析

(一)概念抽象，學(xué)生難以理解。例如，《光學(xué)》課程是專(zhuān)業(yè)基礎(chǔ)課，該課程主要講授幾何光學(xué)的基本原理，光闌、像差以及成像光學(xué)儀器的基本原理，光波以及光的干涉、衍射和偏振的特征，光的吸收、色散和散射特征；《信息光學(xué)》課程是利用信息學(xué)的概念，在光學(xué)研究中引入傅里葉變換這一數(shù)學(xué)工具，將光學(xué)在空域的研究拓展到了頻域，并且利用這些變換域理論來(lái)進(jìn)行光學(xué)成像分析和光學(xué)圖像處理；《激光原理與技術(shù)》課程的教學(xué)內(nèi)容包括激光產(chǎn)生的基本原理、光學(xué)諧振腔和激光模式的基礎(chǔ)理論、激光的應(yīng)用領(lǐng)域與典型應(yīng)用技術(shù)等。在實(shí)際的教學(xué)過(guò)程中，由于這些課程的理論性較強(qiáng)，對(duì)學(xué)生的物理分析能力和數(shù)學(xué)計(jì)算能力都有著較高的要求，傳統(tǒng)的“填鴨式”教學(xué)也容易引起學(xué)生的厭學(xué)情緒。天津職業(yè)技術(shù)大學(xué)是公辦普通本科院校，應(yīng)用物理學(xué)專(zhuān)業(yè)非學(xué)校特色專(zhuān)業(yè)，學(xué)生入校分?jǐn)?shù)較低。學(xué)生的知識(shí)基礎(chǔ)和理解能力較重點(diǎn)本科院校學(xué)生有很大差距。而學(xué)校的課程大綱和重點(diǎn)本科學(xué)校的課程大綱相差無(wú)幾。因此，學(xué)生學(xué)習(xí)困難很大。很多學(xué)生靠死記硬背達(dá)到及格，教學(xué)效果不佳。本文對(duì)正在學(xué)習(xí)《激光原理和激光技術(shù)》的2016級(jí)學(xué)生進(jìn)行問(wèn)卷調(diào)查，調(diào)查以該課程的若干個(gè)知識(shí)點(diǎn)為例，考查學(xué)生的學(xué)習(xí)狀況。調(diào)查結(jié)果顯示，學(xué)生掌握狀況并不好，測(cè)試題目正確率僅為60%。

(二)容易遺忘，對(duì)知識(shí)點(diǎn)掌握不牢。通過(guò)考試并不是教學(xué)的真正目的，讓學(xué)生能在未來(lái)的科研或生產(chǎn)中用到知識(shí)才是教學(xué)的真正目的。由于很多學(xué)生靠死記硬背通過(guò)考試，通過(guò)考試后，大部分知識(shí)被很快遺忘。以學(xué)校2015級(jí)學(xué)生為例，對(duì)其進(jìn)行問(wèn)卷調(diào)查，調(diào)查內(nèi)容為已學(xué)習(xí)一年的《激光原理與激光技術(shù)》和已學(xué)習(xí)半年的《信息光學(xué)》中的若干知識(shí)點(diǎn)。調(diào)查結(jié)果顯示，學(xué)生均表示對(duì)知識(shí)點(diǎn)有印象，但具體內(nèi)容遺忘很多，測(cè)試題目正確率僅為50%。

(三)缺少興趣，不知道知識(shí)點(diǎn)在生產(chǎn)生活中的應(yīng)用。很多專(zhuān)業(yè)課的內(nèi)容在生產(chǎn)中有廣泛應(yīng)用，但是授課主要以理論知識(shí)為主，涉及應(yīng)用部分相對(duì)較少。這也造成了學(xué)生缺乏興趣，間接影響了教學(xué)效果。

(四)實(shí)驗(yàn)對(duì)教學(xué)的輔助有一定局限性。實(shí)驗(yàn)對(duì)學(xué)生掌握知識(shí)有很大的幫助，但也存在一定的局限性。由于課程總課時(shí)有限，實(shí)驗(yàn)課時(shí)量也非常少，大量知識(shí)點(diǎn)無(wú)法被實(shí)驗(yàn)覆蓋，課時(shí)數(shù)量?jī)H夠?qū)W生進(jìn)行一次實(shí)驗(yàn)，無(wú)法讓學(xué)生透徹地理解知識(shí)點(diǎn)；實(shí)驗(yàn)場(chǎng)地和設(shè)備數(shù)量有限，光學(xué)實(shí)驗(yàn)儀器價(jià)格相對(duì)較高，無(wú)法保證人手一臺(tái)，需要多人一組進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，由于部分學(xué)生依賴(lài)心理較強(qiáng)，沒(méi)有能夠通過(guò)實(shí)驗(yàn)加深對(duì)知識(shí)點(diǎn)的理解；實(shí)驗(yàn)課時(shí)和理論課課時(shí)時(shí)間搭配也有一定局限性，由于實(shí)驗(yàn)教學(xué)需要固定的實(shí)驗(yàn)室，所以實(shí)驗(yàn)課時(shí)需要根據(jù)實(shí)驗(yàn)室的使用情況進(jìn)行安排，通常安排在某個(gè)固定的時(shí)間段統(tǒng)一實(shí)驗(yàn)。這樣的結(jié)果是學(xué)生在實(shí)驗(yàn)前學(xué)習(xí)的理論知識(shí)可能已經(jīng)遺忘，通過(guò)實(shí)驗(yàn)提高教學(xué)效果的目的并沒(méi)有達(dá)到。

二、教學(xué)改革的探索和若干實(shí)例

根據(jù)以上現(xiàn)狀，學(xué)校進(jìn)行了通過(guò)實(shí)驗(yàn)視頻微課程輔助授課的探索。在探索中放棄了傳統(tǒng)的反轉(zhuǎn)課堂的形式，因?yàn)榉崔D(zhuǎn)課堂對(duì)學(xué)生的自覺(jué)性要求很高。本文探索的方式是錄制簡(jiǎn)短的實(shí)驗(yàn)視頻作為微課程，每段微課程約3分鐘左右，內(nèi)容大多為較難理解的知識(shí)點(diǎn)或在生產(chǎn)生活中有應(yīng)用的內(nèi)容。在課上由教師播放并講解，學(xué)生也可以在課下反復(fù)觀看復(fù)習(xí)。以《激光原理與技術(shù)》中“高斯光束的透鏡變換”這個(gè)知識(shí)點(diǎn)為例，以往教師授課主要注重公式推導(dǎo)，學(xué)生因?yàn)椴涣私膺@個(gè)知識(shí)點(diǎn)的應(yīng)用，因此興趣不高，影響教學(xué)效果。通過(guò)對(duì)正在學(xué)習(xí)該課程的2016級(jí)學(xué)生進(jìn)行調(diào)查，大部分學(xué)生對(duì)該知識(shí)點(diǎn)有印象，但掌握情況不佳。針對(duì)此知識(shí)點(diǎn)，錄制了激光打標(biāo)機(jī)的實(shí)驗(yàn)視頻微課程。學(xué)生通過(guò)視頻學(xué)習(xí)和教師的講解，了解到很多商品標(biāo)識(shí)等都是通過(guò)激光打標(biāo)機(jī)打標(biāo)而成。而激光打標(biāo)的原理就是將光纖激光器產(chǎn)生的激光光束，經(jīng)透鏡組變換后束腰變小，大幅提高能量密度。學(xué)生了解了該知識(shí)點(diǎn)在激光加工、激光打標(biāo)等領(lǐng)域有廣泛應(yīng)用，提高了學(xué)習(xí)的積極性，達(dá)到了較好的教學(xué)效果。

《光學(xué)》中，法布里珀羅干涉是干涉部分的重要知識(shí)點(diǎn)，而且與很多后序課程關(guān)系緊密。傳統(tǒng)授課模式中，教師以理論推導(dǎo)為主，且沒(méi)有實(shí)驗(yàn)課時(shí)。學(xué)生很難想象到其干涉現(xiàn)象，對(duì)實(shí)驗(yàn)裝置印象也不深刻。對(duì)過(guò)去已修過(guò)《光學(xué)》的學(xué)生進(jìn)行調(diào)查，結(jié)果顯示大部分學(xué)生對(duì)法布里珀羅干涉的實(shí)驗(yàn)裝置和干涉現(xiàn)象遺忘嚴(yán)重。因此錄制了這個(gè)知識(shí)點(diǎn)的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象微課程，包括實(shí)驗(yàn)裝置、實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象以及微調(diào)前后腔鏡角度后干涉條紋的變化。在課堂由教師播放并結(jié)合理論講解，課下學(xué)生觀看復(fù)習(xí)。經(jīng)過(guò)視頻學(xué)習(xí)后的學(xué)生對(duì)該知識(shí)點(diǎn)理解較好。

《信息光學(xué)》中，余弦振幅光柵是標(biāo)量衍射理論中的一個(gè)知識(shí)點(diǎn)。該知識(shí)點(diǎn)是信息光學(xué)夫瑯和費(fèi)衍射的重要例子，但是實(shí)驗(yàn)較困難，理論運(yùn)算出的結(jié)果無(wú)法用實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象驗(yàn)證。學(xué)生如果沒(méi)有看過(guò)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，對(duì)這個(gè)知識(shí)點(diǎn)理解不夠深刻。教學(xué)中用空間光調(diào)制器模擬余弦振幅光柵，進(jìn)行其夫瑯和費(fèi)衍射實(shí)驗(yàn)，并制作微課程。學(xué)生學(xué)習(xí)時(shí)不但驗(yàn)證了余弦振幅光柵的衍射計(jì)算結(jié)果，還了解了信息光學(xué)的常用實(shí)驗(yàn)器件——空間光調(diào)制器，對(duì)其未來(lái)的學(xué)習(xí)也會(huì)產(chǎn)生幫助。

三、結(jié)語(yǔ)

綜上所述，本文通過(guò)應(yīng)用物理學(xué)專(zhuān)業(yè)若干課程錄制實(shí)驗(yàn)微課程輔助教學(xué)的改革探索，介紹了改革實(shí)踐中的經(jīng)驗(yàn)和獲得的教學(xué)效果，并且分享了三個(gè)微課程的案例，以達(dá)到提高教學(xué)質(zhì)量的目的。