“物理光学”课程混合式教学模式改革的探索

哈斯乌力吉， 吕志伟， 何伟明， 董永康， 赵 航

(哈尔滨工业大学 航天学院， 黑龙江 哈尔滨 150001)

0 引言

“物理光学”是我院电子科学与技术和光学工程专业的一门重要的专业必修基础课，是物理电子学、光学工程和仪器科学与技术等学科的考研专业基础课。本课程以光的电磁理论为理论基础，着重讲授了光在各向同性介质传播特性、光的干涉、光的衍射、光在各向异性介质中的传播特性、晶体的感应双折射、光的吸收、色散和散射等六章内容。

为了达到更好的教学效果，我院“物理光学”课程组近几年开始进行了混合式教学模式的改革，即传统教学与网络化教学优势互补的一种教学模式。

在传统教学模式中，教师是教学活动的主体，是知识的传授者，而学生则处于被动接受教师灌输知识的地位。这种教学模式忽视了学生的认知主体作用，不利于培养学生的创新思维和创新能力[1]。

随着多媒体技术和网络技术的发展，网络化教学模式应运而生，在培养学习者基本技能、信息素养、创新能力等方面表现出了巨大优势[2]。但网络化教学在实施过程中教学监控难度较大，而且由于过分强调学生的“学”，忽视了教师的主导作用，当学生学习的自由度过大时，会导致学习偏离教学目标。混合式教学模式的出现则为教学改革提供了新的思路。

本文探索了“物理光学”混合式教学模式改革，目的是把传统课堂教学和网络教学的优势相结合，改变教师和学生的角色，体现“以学生为主体，以教师为主导”的教学理念。同时，混合式教学可以充分利用各类教学资源，扩展学生的知识面，还可以通过各种教学方法、教学媒体、教学策略等的优化组合、合理利用，发挥学生的主体作用，培养学生的积极性和创造性[3]。

1 课程建设

十多年来，我院“物理光学”课程组进行了以教学方法和考试方法为核心的综合性改革，其目的是把讲课的重点从死的数据公式的传授转向活的思维能力上来，使学生不仅学到具体的知识，更重要的是学到获取知识的方法，提高其分析问题、解决问题的能力，培养学生的科学素质和创新能力。另外，我院“物理光学”课程组在教学设计、规划教材选取、师资队伍建设等方面也进行了探索和改革[4～6]。经过十几年的实践 ，这些改革取得了明显的效果： 2007年该课程被评为省级精品课程；2010年被评为国家精品课程；2013年被评为国家精品资源共享课程；2017年被评为黑龙江省精品在线开放课程，目前正在准备申报国家精品在线开放课程。2013年申报国家精品资源共享课程时，已经录制了课程全程录像，免费向社会学习者开放。为了进一步提高网络教学的效果，2016年春季开始建设成了在线课程，并在中国大学MOOC平台上运行。课程具备全套物理光学相关资料，包括教学视频、讲义、内容总结、典型例题讲解、部分课后作业题解答、课程题库等素材。

过去的这些教改成果为混合式教学模式改革的开展打下了良好的基础。

2 混合式教学模式的改革

混合式教学模式是课堂教学与在线教学相结合的教学模式。课堂教学包括课堂讲学、课堂讨论和课堂测试三个部分，在线教学包括大型开放式网络课程即MOOC(Massive Open Online Courses)和小规模限制性在线课程即SPOC(Small Private Online Course)两种模式。

2.1 课堂教学的设计

1)课堂讲学

课堂讲学占课堂教学总学时的80%，腾出的20%的学时开展课堂讨论和课堂测试(各占10%的学时)。任何一门课程都包含复杂而繁多的知识点，课堂讲学受学时限制并不能全面具体地讲授所有的知识点。故而课堂讲学上重点讲解核心和难点内容，并引导学生课外在线学习次要、简单、补充延展的内容，以此为脉络将整个课程知识点串联起来。相对于在线教学，课堂讲学提供了一个在知识传递过程中，师生能够思想碰撞交流的平台，通过教师的才智和人格魅力提高学生热情。另外，通过课堂讲学教师可以及时发现学生难以理解、容易忽视的细节，进而为在线教学的进一步补充完善提供了线索。

2)课堂讨论

课堂讨论占总学时的10%，每章讲完之后都会有一次课堂讨论。首先主讲教师根据课程核心和重点内容给学生提供相关讨论题目；然后学生们搜集相关资料，并利用网络平台的便利条件在讨论区中开展讨论；最后在课堂讨论环节中分组讨论共性问题和热门问题，并在教师的指导下进一步分析和解决问题，初步达成共识。我们准备了百余项讨论题目，这不仅给每位学生提供了多次发表自己的看法的机会，而且为学生的自由选取讨论题目提供了便利。讨论课堂上学生争先恐后抢答，课堂气氛非常活跃。

3)课堂测试

课堂测试占总学时的10%，每章讲完之后都有一次课堂测试。课堂测试题相当于在课堂上写作业(一页开卷考试，每次10分，总共四次)，以此对学生知识掌握情况作及时了解和评价。在出测试题方面，我们通过增加简答题的比重(约占60%)，以解决实际问题为背景的简答题不仅能够培养学生思考问题、分析问题、解决实际问题的能力，而且也给学生活跃科学思维提供了一定的空间。同时，我们通过已有题库中随机抽出多套测试题的方法(每套测试题的难度和题量近似，但在具体算法上有一定的差异)，基本杜绝了抄袭现象(因为周围同学的卷子与自己不同，只能独立解决)。

2.2 在线教学的设计

每年分春季和秋季两个学期开放在线教学，春季学期从3月上旬开始，秋季学期从9月上旬开始，每学期12周。在线教学包括MOOC和SPOC两种模式，其中MOOC不仅为本校学生还面向社会学习者。社会学习者在中国大学MOOC平台上可搜索到本门课程，然后用邮箱注册即可24小时免费学习或资料下载，并可参加相关考试获得证书。本课程分合格证书与优秀证书两种，按百分制计分，60分至84分为合格，85分至100分为优秀。总分值来自三部分：两次阶段考试(分别在第二章、第四章课程学习之后，每次15个单选题30分，总计60分)；期末考试(15个单选题30分)；课堂交流讨论10分(在“课堂交流区”中跟帖回复总次数10次，即可获得满分10分)。

SPOC现阶段仅向本校学生开放，要求学生通过学号登录系统学习。MOOC和SPOC唯一不同之处是考试方式，在校学生相比于社会学习者对知识的深度有更高的要求。故而SPOC改为对每章内容较为深入的测试，以此来检验学生的学习效果。同时通过测验时间节点的调控督促学生进行相应内容的学习。最终采用六次章节测验(每次10个单选题10分，总计60分)+期末考试(30个选择题30分)+讨论(10分)的方式将总成绩的10%折合为最终成绩的一部分。

在线教学为学生的课前预习、同步多次学习、课后复习、课后作业题答案参考等方面提供了极大的便利，并利用讨论区可以及时得到疑惑解答，这为学生自由、自主地开展学习打好了基础。

3 考核方法

对本校学生采用累加式考核方式，其中课堂测试40分，课堂讨论10分，在线考试10分，期末考试40分。前四章是考核的重点部分，每章讲完之后都进行一次课堂测试(每次10分，总40分)和一次课堂讨论(每次2.5分，总10分)。通过多元化的学习评价体系，融合过程性评价与终结性评价的考核模式，可以促进学生自主性、过程性、体验性的学习，更加客观地反映了学习效果。

4 结语

我院“物理光学”课程采用混合式教学模式能使传统教学和网络教学优势互补，既可以发挥教师的主导作用，又可以发挥学生的主体作用。为学生提供个性化的学习时间、空间和多种学习渠道，使学生能根据自身的情况完成课前的自主学习，课堂上有更多的时间和机会发挥学习主动性、挖掘学习潜力，课后能完成知识技能的有效迁移，从而切实提高教学质量。经过两年的实践，该项改革也得到了学生的一致好评，大部分学生由被动学习向主动学习转变，学生评教等级由B+逐渐上升到A 或A+。另外，每学期的社会学习者正在明显增加，由最初的两千多名已经上升到五千多名。课堂教学和在线教学具有互补性，只有把它们有机结合起来，取长补短，才能显著提高教学效果。