反思性教学应用于激光原理与技术课程的探索

张兴强 蔡青 胡永金 毛书哲

摘要：反思性教学作为一种重要的教学方法，已广泛应用于教学活动之中。近两年通过对激光原理与技术课程的反思性教学，课程组调整了教学内容，优化了教学方式，改进了教学方法，理顺了教学环节。经过教师对“教学”的反思和学生对“学习”的反思，激光原理与技术课程的及格率上升到了100%，优良率提高了10%以上，考研通过率超过80%，这表明反思性教学取得了良好的教学效果。在今后的教学活动中，课程组将进一步完善反思性教学过程，推广反思性教学成果，并尝试其他重要的教学方法。

关键词：反思性教学;激光原理与技术课程;课程组;应用探索

光学是最古老的物理知识之一，人类对光的本性、光的传播、光与物质的相互作用等进行了漫长而艰苦的探索，直到二十世纪六十年代初，世界上第一台红宝石激光器才得以问世。自此光学的历史开启了新的篇章，光学研究步入了高歌猛进的时代。激光器的发明促进了非线性光学、相干光学、量子光学、光学仪器、精密光学检测等科技的发展。激光原理与技术属于物理学大类的光学分支，主要介绍激光的基本原理和基础技术。激光原理与技术课程以普通物理学、高等数学、光学、量子力学、原子物理学等为基础，具有理论性强、内容抽象、数学表述及推导复杂、背景知识丰富等特征，这导致学生对该课程望而生畏，进而失去学习兴趣。为了克服他们的畏难情绪，激发其学习的积极性，激光原理与技术课程组的教师们在多年的教学实践中不断改进教学内容，改良教学方法，改革教学手段，希望达到预期的教学效果，但大多数情况下都是事与愿违，这迫使教师们不得不对教学活动进行全面反思。因此，在近两年激光原理与技术课程的教学中，教师们开展了反思性教学，期望通过对教学内容、教学方式和教学环节等的改革来增强教学效果，以便有效调节好教师的“教学”与学生的“学习”之间的平衡，特别是对于學生来说，应逐步激发学习兴趣，使其从“被动接受知识”变为“主动探求真知”，恢复学习的积极性、能动性和创造性。

一、反思性教学

反思性教学可以引入华东师范大学熊川武教授给出的定义：反思性教学是教学主体借助行动研究，不断探究与解决自身和教学目的以及教学工具等方面的问题，将“学会教学”（Learning how to teach）与“学会学习”（Learning how to learn）结合起来，努力提升教学实践合理性，使自己成为学者型教师的过程。

反思性教学是对丰富而复杂的教学情境以及教学环节产生一定的应激反应，以此调整教学内容，优化教学方式，改进教学方法，重构教学环节等，从而提升教学效果。反思性教学需要从教师的日常教学和学生的课堂、课外学习等方面发力，努力协调好“教”与“学”之间的固有矛盾，如此不但可以提高教师的专业能力和授课水平，而且能够激发学生的学习兴趣，培养学习的主动性和探索性，训练其思维能力和创新能力，确保反思性教学贯穿于激光原理与技术课程的教学活动后，取得良好的教学效果。

二、对激光原理与技术课程的教学反思

（一）反思教学内容

激光原理与技术是光电信息科学与工程专业为大三下学期本科生开设的必修专业核心课程。由于该课程关联的相关知识较多，学生在进入课程学习前应掌握必要的基础知识。为了了解学生对激光原理与技术课程的学习状况，课程组开展了毕业生和在校生调研。从调研数据或信息可知，本课程计划的教学内容主要存在以下不足：①教学内容安排太多。②绪论部分介绍了较多的科技前沿和应用领域等，占用了过多的课堂学时。此外，典型激光器和新型激光器一章介绍的大部分知识可以通过看书或浏览电子教案得以解决。③激光原理与技术涉及很多数学知识，必要的数学推导是不能省略的，但所有的数学推导都按部就班地演示出来就完全没有必要了。

在近两年的课堂教学中，课程组调整了教学内容。为了在较短的学时内顺利完成教学任务，首先教师们提前将电子课件上传到学习通，绪论部分不涉及具体的基本原理和基础技术，学生可以通过学习通了解激光技术的发展背景、动态、前沿以及最新应用等，由此激发其学习兴趣。教师们省略了绪论部分的讲授，节省了宝贵的课堂学时。典型激光器和新型激光器一章也作类似处理，大部分内容通过学习通解决。其次，在课堂教学中省略了繁复冗长的数学推导过程，课堂教学力求思路清晰，逻辑严谨，重点突出。最后，以学生理解激光原理与技术课程的物理思想与脉络为是，如何在较短的学时内完成较多的教学内容，除了删减不必理解的铺垫知识和拓展知识之外，还应该讲清楚课程的物理思路、轮廓和思想等，在学生的心里必须清晰地刻画出激光知识的概念、原理、规律、应用以及它们之间的相互联系，才能保证在规定的学时内完成计划的教学内容，并取得良好的成绩。

（二）反思教学方式

在激光原理与技术课程的教学实践中，教师们根据该专业的培养方案和毕业要求认真备课。在深入领会培养目标的前提下，挑选权威性的优秀教材，编写好电子教案，准备好课堂讲稿和课程进度表，一切工作都是围绕课堂教学做足充分的准备，教学的焦点完全集中在课堂教学环节。课外的教学延伸仅仅只是布置适量的作业，一方面是为了训练学生的知识应用能力，确保所学知识能够学以致用;另一方面是用以检验课堂教学效果，及时发现教学过程中出现的问题。

针对教学方式存在的弊端，课程组深入实际，仔细调研，不断优化教学方式。尽管课堂、课外相结合的教学方式存在一定的不足，但彻底将其从教学活动中加以摒除也是不可取的。因此，在原有教学方式的基础上，教师们引入线上、线下相结合的教学方式来弥补其中的不足，上课前尽早将教学内容的电子教案上传到学习通，学生能够提前预习相关的知识，不明白的地方学生之间可以相互探讨。如果在课堂教学或课外作业中学生遇到各种难题，课程组会定期开放教研室，留出必要的答疑时间，以便线下处理好这些难题。通过线上、线下相结合方式的补充，原有课堂、课外相结合的教学方式相得益彰，教学成绩得到了很大的提升。

（三）反思教学方法

激光原理与技术课程的教学内容多，涉及的横向知识面较广，如果学生对基础知识的掌握情况存在差异，那么需要讲解或提示的教学内容必然增加。尽管安排了足够的学时，但对所有的教学内容进行详细讲解也是费时费力的事情。为了在规定的学时内完成计划的教学内容，教师们主要采用讲授法来实施课堂教学。讲授法实质上对学生的要求较高，无论是常识性知识，还是重点、难点知识等都需要学生对教学内容做出应激性反应，一方面是对教师课堂用语的理解程度所做的反应，具体包括：①教师的课堂用语是否表达到位，这是客观性的。②学生对教师的课堂用语是否理解，对知识是否领悟，这是主观性的。另一方面是对教学内容所做的逻辑性反应，具体包括：教学内容的逻辑是否严谨，层次是否紊乱。知识是有前因后果的，铺垫知识是否到位？重点知识是否突出？这些问题有着内在的逻辑关系，教师的头脑里是非常清楚的，但如何传授给学生则变成了一项严峻的考验。

根据上述原因可知，在教学实践中完全依靠讲授法是站不住脚的，这不利于知识的传授和教学质量的提高。但摒弃讲授法之后，采用新的教学方法必然使得教学内容无法在规定的学时内完成。因此，课程组在调整教学内容并优化教学方式的基础上引进了演示法和探究法。演示法主要采用课堂实物演示和多媒体图像演示，目的是为了加强学生对重点知识和难点问题的理解，使复杂的知识脉络简单化，便于学生掌握和应用。课堂实物演示具有直观、具体等特点，例如讲授激光束的发射角时，教师带上一只激光指示笔，先垂直指向近处的白色墙壁，然后再垂直指向远处的教室后墙壁，在不同距离处激光束投射在白色墙壁上的光斑大小不同，以此启发学生：激光束不是一丝细束，而是存在一定的发散角。发散角从何而来？由此引导学生从感官直觉过渡到理论分析。探究法主要针对一些重要内容或应用等开展探讨性教学，一方面激发学生的学习兴趣，使其尽快掌握必修的专业知识，另一方面引导学生在充分理解基础知识的前提下，发现与本专业相关的实际应用。探究法既可以在课堂上进行，也可以在课后拓展。由于演示法和探究法不一定占用课堂时间，这不仅极大地缩短了课内学时，而且培养了学生的应用能力和创新能力。

（四）反思教学环节

激光原理与技术课程长期以来主要采用课堂教学的方式，偶有极少量的课外作业以巩固教学内容。固化的教学环节难以对学生的学习成绩产生积极的作用，为了在课堂上利用有限的學时去完成大量的教学内容，教师必然会长篇累牍地满堂灌，这些强塞给学生的知识，不仅不利于它们的吸收，而且极易产生学习疲劳。此外，学生盲目接受的教学内容是否能够应用到合适的场景也面临着巨大的挑战。

这种课堂、课外相互补充的教学环节过于呆板，只有从教师到学生的“教学”，失去了从学生到教师的“学习”，更没有体现出从学生到教师的“质疑”，这不利于知识的传授，为此课程组对这种僵化的教学环节进行了深刻的反思。教师们感到整个学习过程也是严格遵循辩证法的，教学是教师与学生之间交互作用的过程，无论教师的“教学”还是学生的“学习”都是教学环节的两个方面。故首先需要解决好“教学”与“学习”是否脱节的问题。其次，需要解决好理论教学与实践教学是否脱节的问题，理论学习是学生掌握知识并应用知识的基础，实践教学是对理论知识的检验、巩固和应用。课程组将一些课堂知识转移到实践教学中，在缩短课堂学时的同时，强化了实践教学内容，学生在深入了解理论知识的前提下，锻炼了实践操作能力，掌握了运用知识的技能。最后，需要解决好线上学习与线下学习是否脱节的问题。

（五）反思教学效果

教学活动的最终指标归结为教学效果。诚然教学效果受到各种因素的影响，如教师的、学生的、主观的、客观的等，这些因素交织在一起，共同作用于教学过程的各个环节，比较直观且客观的判据是学生的学习成绩，大体上反映了教学效果。以往的教学活动中，学生接收大量的课堂信息，基本上没有太多的时间进行思考，即使课外有时间加以思考，各个知识点之间的关联也很难吃透，更谈不上对物理图景地理解了，这导致他们费了很大的精力，要么没有真正掌握教学内容，要么学会了基础知识但无法应用。最直接的证据是学生的考试成绩不佳，没有达到预期的效果。

通过分析多届学生的卷面，课程组发现考试失分的主要原因是学生没有理解一些基本的概念、原理、规律、公式等，没有理解就难以记忆，知识的应用更是难上加难。经过对教学效果的深刻反思，教师们合理调整了教学内容，科学优化了教学方式，逐步改进了教学方法，持续重构了教学环节，经过近两年的教学实践，学生的学习成绩获得了长足的进步，教学效果得到了很大的提升。

三、 反思性教学对激光原理与技术课程的促进作用

从广义上讲，反思性教学是指教师对激光原理与技术课程的教学内容、教学方式、教学方法、教学环节和教学效果等进行全面反思。教师是施教的主体，把控着整个教学过程。在日常的教学活动中，教学内容是否合适？教学方式是否得当？教学方法是否科学？教学环节是否合理？教学效果是否满意？这些问题都值得教师们予以深刻反思。

从狭义方面而言，反思性教学也包括学生对激光原理与技术课程的教学内容等进行认真反思。一切教学活动都是以学生为中心的，学生是受教的主体，引领着教学活动的动向。在具体的实施过程中，教学内容是否易于理解接受？教学方式是否过于机械单调？教学方法是否过于简单粗暴？教学环节是否存在脱节紊乱？教学质量能否得到保障提升？这些问题应该引起学生的警觉，任何方面出现纰漏，后果将不堪设想。近两年通过对激光原理与技术课程的教学反思，学生在课堂上增强了与教师的互动，不懂的问题当堂解决，课堂气氛变得更加活跃。除了课堂学习，学生能够按时完成课外作业，积极参与线下答疑和学习通答疑，学习的积极性、主动性和创造性被充分地调动了起来。

教师对“教学”的反思与学生对“学习”的反思是辩证统一的，它们相互依赖，相互制约，贯穿于教学活动的始终。教师对“教学”的反思指引着教学活动的方向，这为顺利完成培养目标并达成毕业要求铺平了道路;学生对“学习”的反思调整着教学活动的节奏，不断完善着教学过程的各个环节，两者相得益彰。通过开展反思性教学，学生的学习能力得到了很大的提高，并取得了良好的学习效果。

四、 结语

在激光原理与技术课程的教学中，课程组深刻反思了以往教学过程中存在的突出问题。通过反思性教学，教师们调整了教学内容，优化了教学方式，改进了教学方法，重构了教学环节，使教学内容更加合适，教学方式更为妥当，教学方法更加科学，教学环节更为合理，在此基础上取得了良好的教学效果。尽管如此，教师们将继续开展反思性教学，并将成果推广到其他课程的教学。同时，在反思性教学的基础上，课程组拟尝试探究性教学、交互式教学、引导式教学等。

参考文献：

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基金项目：湖北汽车工业学院2021年教研改革项目（JY2021031）资助。