光电类专业课换位式教学模式初探

黄震+张保军+卢启柱+齐跃峰+毕卫红

＼[作者简介＼]黄震（1976），男，天津东丽人。副教授，博士，主要研究方向为光电检测技术。

＼[摘要＼]结合光电类专业课特点，积极探索专业课教学模式改革。以燕山大学信息科学与工程学院光电子系光纤通信系统课为研究对象，从专业课教学的目的和意义出发，对现行教学模式进行了阐述与分析，并对教学模式的换位式改革进行了探索与尝试，旨在为相关本科专业课教学过程中提高学生学习的主动性和积极性、高素质人才培养提供有益的参考。

＼[关键词＼]教学改革;教学模式;专业课;光电类;换位

＼[中图分类号＼]G642.42＼[文献标识码＼]A＼[文章编号＼]10054634（2015）03008703

0引言

光电类专业课程，如光纤通信系统、光纤传感、光电子器件等，其共同点是知识面广、理论性强、工程技术范围宽，但授课学时相对较少。尤其在CDIO理念逐渐渗透进教学过程的大背景下，实践教学被提到了一个新的高度[1，2]。特别是近年来，各专业课都进行了相应调整，大幅增加了实践教学的内容层次与结构和学时数量。以燕山大学光纤通信系统课为例，总共32学时，其中实践学时占了近1/3，共10学时，并在实践环节增加了现代光纤通信系统设计与仿真内容[3]。而与此同时，理论教学内容不减反增，这给理论教学带来了新的挑战。然而目前光电类专业课在理论教学过程中存在着的学生专业课学习缺乏主动性和积极性的现象就显得尤为突出和严重。造成这种现象的原因既有主观态度问题，也有客观因素影响。其中，单一的灌输式教学模式作为客观因素，在较大程度上限制了学生主动性和积极性的发挥，对学生专业课学习效果以及主动学习意识和能力的培养产生严重影响。比如，某大四学生在校外企业做毕业设计，负责光电系统测试。在指导过程中，发现该生只是知道了系统参数在一定范围内属于正常工作状态，但从来没想过参数范围是如何得到的，超出这个范围会对系统造成什么样的影响。这说明学生缺乏主动学习的意识，而主动学习能力的培养就更无从谈起了。因此，教学模式的改革是非常必要的。

换位式教学改革，就是促使学生从教师的角度和高度去对待专业课知识，以教师的角色完成授课内容梳理、讲义编写、课堂内容组织、PPT制作和课堂讲解等活动。将学生由原来课堂上被动的、单纯的倾听者转换为知识学习的组织者和讲授者，从而提高学生学习专业课的主动性和积极性，最终实现提高毕业生综合素质的目的。

1教学改革

1.1教学改革措施

针对学生专业课学习积极性和主动性不高的问题，教研组以角色换位为中心，经过长时间调查研究，设计了一系列改革措施。包括团队协作、紧贴专业、角色换位、高度自治、灵活追新和双重激励。具体内容如下。

1） 团队协作。学生进行分组讨论，每组作为一个团队，每位队员分别负责讨论工作的一部分。讨论活动在课下进行，不占用课上时间。讨论过程中，队员既要各司其职，又要相互帮助、共同进步，培养学生的团队协作精神。

2） 紧贴专业。讨论是以专业课相关内容为主题，主题相对来说要具体，不求广泛而求其深度。讨论问题的深度是评价该团队总成绩优劣的主要依据之一。

3） 角色换位。学生从老师的角度对待专业课讨论内容。各团队讨论结果以讲义和PPT演示文档的形式展现，并由该团队成员在课堂上讲解PPT内容，还需要设计与讨论内容相关的习题。

4） 高度自治。讨论组实行组长负责制，由组长负责分配和协调组内工作事务。组长对组员工作质量进行综合评价（或者队员互评），其评价结论是区别组员成绩的主要依据之一。

5） 灵活追新。教学和讨论内容求新，不拘泥于教材内容。适时减少教材内容所占学时，扩展内容覆盖范围，紧密跟随专业课发展前沿。打印、复印相关材料分发给学生，并增加PPT详细程度，使学生更容易学习。

6） 双重激励。讲义内容的组织形式和讨论深度，以及PPT的制作水平和讲解效果是评价该团队总成绩优劣的主要依据，会得到一定的分数奖励。另外，各组设计的习题可能间接或直接成为期末考试的试题。

1.2教学改革实施

如果采用单一换位式教学模式，有两个问题：（1）由于招生规模的扩大，即使是专业课也往往采取多班一起授课的形式进行，学生人数多;（2）授课学时有限。所以，纯粹的换位式教学改革的开展难度很大。因此采取的还是以传统教学模式为主、换位式教学模式辅助的综合教学模式。传统教学模式可以帮助学生清晰地勾勒出专业课知识体系的总体框架，并在传统授课过程中积极引导学生如何转换角色、选择讨论主题等;而换位教学模式则可以提高学生的学习兴趣，充分发挥学生学习的主动性和积极性，进而促进学生对专业问题进行深入研究，并培养学生主动学习的意识和主动学习的能力。所以，灌输式教学和换位式教学两种教学模式并不是矛盾的，而是相辅相成的。

在实际改革运作过程中，教研组采取了自愿参加的形式，赋予学生角色换位的权利。角色换位式教学改革中，权利互换还体现在讨论主题选择、组内成员构成和组员成绩评定等环节。参加讨论的同学会在期末获得分数奖励。有两种奖励方式，一种是以百分比的形式并入期末总成绩，如占期末成绩的10%～20%;另一种是在期末卷面成绩基础上额外加分，如加5～10分。各讨论组虽然是自由组合，但最多3名同学，这样讨论选题内容和规模容易控制，考评也相对简单。教师在授课过程中，要留出学生深入研究的余地。比如光纤通信系统中的“色散”问题，既有深奥的数学理论推导，也涉及到大量的工程技术应用。教师在讲解过程中可以点到为止，并提示学生，可以作为讨论主题。教师还要在学生讨论过程中进行必要的讲解和引导。但讨论主题并不局限于教材，因为光电类专业课教材内容相对专业发展前沿滞后问题比较突出。以光纤通信系统课程为例，光纤通信系统发展虽然只有40余年的时间，但其发展势头是相当迅速的。从开始的45 Mbps传输速率，发展到成熟的10 Gbps，而新一代的40 Gbps和100 Gbps传输技术也在积极向实用化和商业化大踏步挺进。另外，以往光纤通信系统主要应用在长途、高速的核心传输网络中，而现在光纤接入网正开始逐步取代以铜线为介质的传统接入网络。而与之相比，教材内容无论在先进性方面还是广度上都很难满足专业课的教学要求。在讨论后期，教师的PPT和讲义就是学生展现其讨论成果的模版。最后，留出一定的课上时间，学生在讲台上讲解PPT，给学生一个展示的机会和舞台。

2教学改革前后

改革实施之前，教研组专门进行了一次问卷调查，了解学生是否能接受改革措施。调查结果表明：赞成改革的占到了55%，大多数学生是接受这种形式的;20%不赞成的同学主要认为会占用过多课余时间，或对于成绩比例不满意;其余的同学则表示无所谓。从实际的分组参加情况来看，参加人数基本和调查结果一致。

从讨论选题内容上来看，可以说是五花八门。既有教材内容深入研究的题目，如光电二极管噪声模型分析、色散补偿原理与技术、光交换与光学混沌等等;也有和光纤通信系统专业课相差较远的内容，如基于光纤的制导武器、激光武器、光纤激光器等等。大多数学生的PPT和讲义做的都是图文并茂，有的同学还在PPT中加入了自编的动画和解说，讲解过程生动活泼。从学生完成的电子版讲义和PPT的情况以及在课堂讲解的状态来看，参加讨论的学生大多数都是认真去做了，而且非常愿意在讲台上和老师同学分享讨论成果。

虽然讨论成果展示占用了一些课上时间，讲课学时相对减少了，但学生的学习气氛更浓了，教学效率提高了。讲课内容和教学大纲基本一致，考试内容和没有改革前是一致的，考试成绩基本上也是一致的。改革前后两次期末考试卷面平均成绩：2013年（改革前一年）82分，2014年83.5分。成绩统计结果说明实行改革的2014年考试平均成绩没有明显提高，但讨论过程中扩大了学生的专业知识面和深度。即便是没有参加分组讨论的同学，在听取讨论同学讲解过程后，也扩展了专业知识面。更重要的是在换位式教学过程中，讨论题目是学生自主选择的、讨论活动是自行组织开展的、讨论问题的深入研究是独立进行的。这充分体现了学生在学习生活中的主体地位，激发了学生学习的主动性和积极性，培养了主动学习的意识和能力。

3结束语

改革过程顺利完成，但仍有问题需要进一步探索研究。分数奖励是改革顺利进行的主要推动力之一。如果是按照百分比将讨论成绩加入期末总成绩的方式，很可能出现总分减少现象。因为即使是组内成员之间的讨论成绩，由于讨论分工不同、工作量不同，也是不一样的。如果是在卷面成绩的基础上直接加额外分数，又会引出新的问题。

总体来说，这次教学改革是达到了预期的效果。学生能通过扮演教师的角色提高学习专业课的主动性和积极性，增加了学习气氛，提高了学习效率。

参考文献

[1] 李曼丽.用历史解读CDIO及其应用前景[J].清华大学教育研究，2008，29（5）：7887.

[2] 毕卫红，张保军，付广伟，等.光电子专业综合训练实践教学模式初探[J].教学研究，2014，37（4）：8486.

[3] 黄震，毕卫红，张保军，等.光纤通信教学实践与总结[J].教学研究，2011，34（3）：5859.

Research on teaching model of specialized courses of

photoelectricity based on role exchange

HUANG Zhen1，2，ZHANG Baojun1，2，LU Qizhu1， QI Yuefeng1，2， BI Weihong1，2

（1. College of Information Science and Engineering，Yanshan University;2. The Key Laboratory for

Special Fiber and Fiber Sensor of Hebei Province， Qinhuangdao， Hebei066004， China）

Abstract

According to the characteristics of the specialized courses of photoelectricity， the reform of teaching modes was actively developing. With the purpose and significance of specialized courses teaching， and the courseoptical communication system as the research object， the traditional teaching model was presented and analyzed. And reform of teaching model based on the idea of role exchange was proposed in order to promote the activity and initiative while learning related specialized courses for students， and to cultivate highquality intellectuals， which provide the beneficial reference.

Key words

teaching reform; teaching model; specialized courses; photoelectricity; role exchange