混合式教学在信息光学课程中的运用

徐德芹

混合式教学在信息光学课程中的运用

徐德芹

（天津职业技术师范大学 理学院，天津 300222）

为了增强信息光学课程的教学效果，采用混合式教学方法，线下课堂教学与网络教学平台优势互补结合使用，对教学环节中各方面进行了教学改革与创新，提出了教学内容的新布局．通过灵活多样的教学方法，增设实践教学环节，完善成绩考核评价制度等形式，有效地提高了教学质量．

信息光学课程；混合式教学；线下课堂教学

信息光学课程是应用物理、电子信息科学与技术等专业本科生的一门必修课程[1-4]．信息光学[5]是在激光、全息术和光学传递函数的基础上，融合数学中的傅里叶变换和通信中的线性系统理论，在光学和通信2个不同领域架起了一座桥梁，进而从空间域走向频率域．近年来，信息光学迅速发展，已渗透到科学技术的诸多领域，如光信息处理、图像识别等．但信息光学课程的特点是理论性强、概念较抽象和数学公式多且较难理解．为了提高信息光学基础课程的教学质量，培养学生独立思考、分析问题、解决问题和创新能力，本研究将线下课堂教学与在线教学相结合，对整个教学环节进行一系列改革与创新的尝试，尤其是教学方式方法的改革、教与学的角色互换和成绩考核评定的改革与创新．这些措施的综合应用有效地激发了学生学习兴趣，从而提高了教学效果．

1 创新信息光学课程的教学内容布局

在组织课程教学内容时，考虑学生的需求，合理搭配课程内容使其丰富而实用．既要强调基础理论和应用、学科前沿知识的渗透，又要有视频资源、文本资源．对理论性强、公式推导复杂的内容，选择学生易理解的方式进行授课．在教学过程中，用先进的教学理念、精彩的案例分析以及画龙点睛的课程点评，引领、鼓励和启发学生，让学生学有所获，学以致用．

信息光学课程是以傅里叶变换这个概念为主线，结合通信理论中“系统”的观点，处理传统光学的知识．教学过程中始终以夯实基础、衔接应用为目标，突出基本概念，凝练繁杂的内容，明确理论公式的物理含义．在内容上，系统地讲解了信息光学的基本概念和基础理论知识，如标量衍射理论、光学成像性质的频率特性、透镜的位相调制和傅里叶变换性质、光学成像系统的频率特性等[5]78-80．在讲解这部分内容时，采用线下课堂板书教学与多媒体技术结合，全方位多角度地向学生讲解课程的基本理论和重难点知识．信息光学课程中多个章节涉及到的实践应用，如光学全息、光学信息处理、激光散斑及其应用等．讲解涉及实践应用的内容时，采用多种教学方式引导学生，在理论教学中引入仿真实验，通过计算机自编程序演示部分实验，如利用Matlab程序仿真光学图象增强处理、图象识别等，较好地达到了巩固学生的理论知识的效果[6-7]．讲解全息术时，教师可以利用投影机展示最新的全息图动态影像．同时与信息光学课程设计结合，增加设计性实验内容，充分发挥学生的自主学习能力、团队合作能力，培养学生的创新能力．对教材中理论性较强且较难的章节内容进行部分删减，信息光学课程内容涉及面广，受实际课时的限制，将课程各方面内容展现给学生是有一定的难度，所以更注重为学生夯实理论基础，不断引导学生思考、分析和创新．

此外，与学科前沿密切相关的应用领域，在教授课程时，课程内容要引用科学前沿最新成果．教师结合自己的科研情况，充分利用网络资源，将前沿学科的动态实例传递给学生．例如：在讲解菲涅尔衍射的泰伯效应、全息术知识时，引入近几年的量子光学和量子通信等前沿话题．讲解光学图像识别时，向学生介绍目前国际上最新的实用型实时光电图像识别系统．这些新的前沿科学知识，有效地激发了学生的学习兴趣，调动了学生课堂学习的积极性，拓宽了学生的视野，提高了教学质量．

2 改革信息光学课程教学方法

现如今，高等教育信息化逐步深入，智能技术日新月异，知识更新的速率远远超出人们的预期．作为高校教师，要具备足够的信息素养和教育技术能力，不仅要充分了解学生需求，教学活动后还要收集课程满意度反馈．教师不能再照本宣科仅提供课本知识，要改变过去“以教师为中心”的教学模式，要理论和实践结合，提升学生获取知识、更新知识和整合资源的能力．混合式教学需要教师引导学生进行网络教学平台学习[8-10]，增强在线网络平台的团队协作学习以及师生互动氛围效果．教师要以学生的全面发展作为导向进行教学改革，广泛利用网络平台和资源，充分尝试多样的教学方法．

首先，根据信息光学课程的特点，灵活结合线下课堂教学和线上学习．课程中重难点知识、理论的推导过程、公式的物理含义由教师采用线下课堂板书讲解．讲解后适当引导学生思考讨论，同时，教师做好引导，及时总结，让学生深入理解和消化理论导出思路和相关因果关系．对于课程内容的相关背景、问题的由来，以及结论性的知识，可以由多媒体课件展示，采用图表、视频演示等直观而生动的教学方式．传统板书教学与多媒体课件技术结合，互相促进，多方位激发学生听课的兴趣，给予学生全新的听课感受，获得良好的教学效果．对于新知识涉及的前沿内容，教师要做好引导，让学生利用网络资源，独立思考、探索，进行自主学习，丰富学生的知识储备．教师充分利用多种渠道的在线学习资源，如资源共享课程、MOOC资源、开放课程等，优选优用慕课中的国家精品课程，丰富教学内容，积累教学经验，拓宽教学思路，提高教师的综合素养．同时，将好的课程资源分享给学生，让学生利用在线课程资源做好课后复习，有效地发挥学生学习的自主性．同时，对教学过程进行录像，将其资源在网络平台分享，既能让教师通过观摩自我反省修正提高，还能让学生通过网络平台反复学习，及时反馈，帮助教师有效地优化教学思路，改善教学效果．

其次，信息光学课程中全息术、光信息处理等章节涉及实践应用．对于这部分内容，在讲解理论知识的同时增设了实验环节[11]．信息光学实验主要分为综合设计性实验和验证性实验．综合设计性实验是理论联系实际的关键环节，学生根据理论知识设计实验方案，实验时采用翻转课堂和网络课程形式进行．利用组建实验学习讨论小组（每组有4~5名学生组成）的方式，将实验课程网络资源推送给学生，学生团队自主学习研究，协同合作完成实验项目．这种教学模式既培养了学生的团队合作精神，增强了学生对理论知识的掌握程度，又培养了学生综合应用知识能力和创新能力．但由于实验条件的限制，信息光学课程中部分实验将Matlab的光学仿真实验引入到课堂教学中，如在教学中为了让学生较好地理解空间滤波的问题，教师借助 Matlab软件对光学空间滤波实验进行了编程．通过空间滤波仿真实验，学生更直观地观察到空间滤波的作用，更容易理解复杂的物理理论．

最后，信息光学课程课后辅导时间相对充裕，教师可以利用网络平台与学生开展异步讨论，答疑解惑，引导学生多角度交流互动，促进学生反思和建构知识．教师针对课程内容制作简单题库，通过网络教学平台发送给学生，指导学生在网络平台上提交答案，适时总结反馈．这不仅有助于师生互动，还可以帮助教师及时了解学生学习效果，帮助学生巩固知识．

3 完善信息光学课程成绩的考核评价体系

作为课程学习，信息光学课程须要有成绩考核评价体系，但这种考核体系要符合信息光学课程的特点，包括考核形式、分数权重比例．考核体系的评定要与教学模式紧密相关，依据教学内容和教学方法的改革，信息光学课程在考核方式上也做了相应的改进．采取平时成绩、实验成绩与期末考试结合的方式，多个方面按比例考核．平时成绩包括日常考勤、课后作业、课堂表现、线上资源视频学习与练习、平时测验等．改变传统的用考卷来决定学生成绩的做法，将考核评价贯穿整个教学过程，突出以学生为本的教学理念，更注重学生平时的学习态度与质量，弱化期末考试成绩．

线下课堂教学的好处是教师和学生可以面对面直接交流，及时地回馈．在线网络平台教学的优势是教师不仅可以借助网络进行在线教学，还可以在线上完成多种教学活动，如备课、布置作业、批改作业、答疑等．学生课后可以自主通过网络浏览复习课堂的教学内容及补充资料，并进行在线练习、在线答疑、在线讨论等学习活动．线下课堂教学与在线网络教学平台的衔接，需要教师在教学实践中不断研究探索，总结优化．

混合式教学的核心就是从以“教”为主，转向以“学”为主的教学理念．在信息光学课程教学中，通过多媒体课件和在线网络资源的应用，丰富教学内容，提升了学生课堂学习的兴趣，启发学生主动学习思考．改革教学方法，将课堂教学和实践相结合，充分将网络平台资源应用到课程教学中，提高学生实践能力和创新思维能力．健全的教学评价制度，调动学生学习的积极性．这些措施的综合应用是必要、可行和高效的，遵循教学规律，提高教学质量，有助于培养学生实践能力、创新精神和良好的科学素质．

[1] 解筱杉，朱祖林．高校混合式教学质量影响因素分析[J]．中国远程教育，2012（10）：9-14

[2] 刘轩．信息技术在信息光学教学中的应用[J]．信息通信，2011（5）：88-89

[3] 张莉．提高“信息光学”课程教学效果的探索与实践[J]．科技信息，2010（28）：529

[4] 胡章芳，罗元．信息光学实验的改革与实践[J]．实验科学与技术，2006（5）：79-82

[5] 吕乃光．傅里叶光学[M]．北京：北京大学出版社，1998：78-80

[6] 吕文华．MATLAB在信息光学教学中的应用[J]．潍坊学院学报，2007（6）：153-155

[7] 胡章芳，罗元，席兵，等．Matlab仿真及其在光学课程中的应用[M]．北京：北京航空航天大学出版社，2015：108-136

[8] 蒋雯音，杨芬红，范鲁宁．雨课堂支持下的智慧课堂构建与应用研究[J]．中国教育信息化，2017（10）：14-17

[9] 杨静，刘佳，郭丹．基于雨课堂平台的混合式教学模式探索[J]．产业与科技论坛，2017，16（19）：168- 169

[10] 肖康，王琼，陈月花．雨课堂的教学应用与反思[J]．广东化工，2017，44（13）：283-284

[11] 王玉新，王艳，孙中皋，等．应用型大学物理实验教学体系的构建与实践[J]．教育教学论坛，2018（6）：129-131

The application of blending instruction in information optics course

XU Deqin

（School of Science，Tianjin University of Technology and Education，Tianjin 300222，China）

In order to enhance the teaching effect of information optics course，adopts blending instruction method，combines advantages of offline classroom teaching and online courses，carries out teaching reform and innovation in all aspects of the teaching links，and proposes a new layout of teaching content．The teaching quality has been effectively improved through flexible teaching methods，the addition of practical teaching links and the improvement of the performance assessment system．

information optics course；blending instruction；offline classroom teaching

O438∶G642.0

A

10.3969/j.issn.1007-9831.2020.09.020

1007-9831（2020）09-0078-03

2020-05-21

国家自然科学基金项目（11504271）；天津职业技术师范大学科研启动项目（KYQD14039）

徐德芹（1986-），女，山东枣庄人，讲师，博士，从事量子光学和光学通信研究．E-mail：xudeqin0428@126.com