“激光原理与技术”混合式教学探索与实践

摘 要 文章结合中国计量大学教学实际，对“激光原理与技术”课程线上线下混合式教学进行探索与实践。采用线上线下混合式教学模式，将多媒体教学、实践教学，结合书本知识解决实际问题，小组合作专题研究等多种手段和方式相结合，分别在教学内容、教学设计和成绩评定等环节进行了改革和创新。实施后的教学效果表明，混合式教学激发了学生的自主学习兴趣，提升了学生解决实际应用问题的能力，同时也为提高应用型人才培养质量提供了有效的途径。

关键词 激光原理与技术；线上线下混合式教学；教学研究

中图分类号：G424 " " " " " " " " " " " " " " 文献标识码：A " " DOI：10.16400/j.cnki.kjdk.2025.03.020

Exploration and Practice of Mixed Teaching in Laser Principles and Technology

LIU Chen， XU Ben， FANG Bin

（College of Optical and Electrical Technology， China Jiliang University， Hangzhou， Zhejiang 310018）

Abstract Combining with the teaching practice of China Jiliang University， this paper explores and practices the online and offline mixed teaching of Laser Principle and Technology. The mixed teaching mode of \"MOOC+SPOC+ offline teaching\" has been adopted， combining multimedia teaching， practical teaching， problem-solving training based on textbook knowledge， and group collaborative project research， innovation and reform have been carried out in teaching content， teaching design and performance evaluation. From the implementation of the teaching effect shows that the mixed teaching mode stimulates the students' interest in independent learning， improves the students' ability to solve practical application problems， and also provides an effective way for schools to improve the quality of application-oriented talent training.

Keywords laser principles and technology; online and offline mixed teaching; teaching research

“激光原理与技术”是光电信息科学与工程专业的专业核心课，也是从事光学和光电子领域的科学研究与技术开发所必须掌握的基础内容[1-2]。其主要内容包括激光的产生及特性、激光谐振腔理论、激光振荡及增益理论、激光应用技术等。该课程于2008年和2011年先后作为校级重点、校精品课程建设，课程也由最初的纯理论讲授向理论结合实验的教学方式发展。随着近年来各种课程建设平台的兴起与逐步完善，自2021年起，该课程开始进行线上教学平台建设，并于2022年通过“浙江省线上线下混合式一流课程”认定，现已完成两轮线上线下混合式教学。

从过往的教学过程发现该课程存在以下问题：首先，课程的物理概念抽象、理论性强、基础知识面广，学生学习理解困难；其次，教学过程对学生能力的培养存在不足，需在基础知识传授的同时，注重培养学生的工程应用能力；再次，评价标准相对单一，对学生知识掌握情况、处理问题能力等的过程评估较少；最后，教与学互动性不强，学生缺乏自主学习和实践的能力。

针对以上问题，课程组从培养学生解决复杂工程问题的能力出发，提出构建一种以学生需求为中心，线下线上联动的教学模式[3-5]。优化教学内容，制定合理的考核评价方法，以解决学生学习理解困难、无法全面评估学生能力等问题，从而提升教学质量。

1" 混合式教学内容设计

课程教学设计主要围绕如何构建教学内容与前沿技术的应用联系，加强知识的融会贯通，培养学生的工程应用与协同创新能力；如何改变教学模式，加强教与学的互动，激发学生自主学习和提升其实践能力而进行。实现以教为主向以学为主转变，以课堂教学为主向课内外结合转变，以结果评价为主向过程与结果结合评价转变。

1.1" 线上平台

本课程的线上部分基于超星泛雅网络教学平台开展，该平台集成网络教学、师生交流互动、答疑和管理等功能，依托该平台可以开展作业、考试、答疑、讨论、评价等互动教学活动。同时该平台兼容超星“学习通”手机App，对于教师和学生在课堂内外即时反馈教学互动的需求提供了便捷的移动学习环境。

1.2" 线上线下内容安排

针对目前课程教学中存在的问题，我们对教学内容进行了重新规划。本课程的课堂总学时为48学时，其中线上10学时，线下38学时。线上课堂学时部分包括专题学习、学术讲座、激光应用的模拟仿真和专题任务翻转课堂[6]，同时基于超星平台还建设了课程相关的作业、测试、互动话题讨论等内容。除此之外，课程还引用了国家级线上一流课程资源（MOOC），并根据中国计量大学课程的教学目标和特点，形成了差异化的特色线上SPOC异步学习平台。线上以基本知识讲述和背景拓展为主，拓展学生学习的广度。线下以重点难点讲授、综合应用、思政教育为主，增加学生学习的深度[7]。线上侧重课前和课后教学，线下侧重课中教学，具体内容安排如下。

1.2.1" 课前准备

课前学习主要依靠线上平台开展，教师提前发布导学任务，给出学习目标、重点难点。学生利用线上资源以任务驱动的方式进行自学，完成相关学习任务及测试。

1.2.2" 课堂教学

课堂教学以线下教学为主，教师针对课前预习的情况对学生学习和掌握知识点的情况作一个预判，对教学任务进行分级处理：对重点难点进行详讲精讲，配合习题确保学生学懂、学透；对一般难度的知识点，帮助学生进行归纳总结。教师应注意在教学过程中强调学生对物理过程和物理意义的理解，不局限于死记硬背复杂公式。

1.2.3" 课程思政

专业课教学中应注重思政元素的融入。例如对第六章第5节激光在科学技术前沿问题中的应用，开展了主题为《激光惯性约束核聚变工程——中国“神光”点亮未来》的思政教学。教师首先提出两个启发思考问题：①人类可利用的能源主要有哪些？各有什么特点？②结合已经学习的相关激光知识，思考提高激光输出功率的方法。围绕启发思考问题，教师引导学生思考核聚变作为新型能源的重大意义，从而介绍引出我国的激光惯性约束核聚变装置——“神光”计划。通过介绍“神光”计划的研究背景、基本知识和发展历程，融入国家重大科学工程对综合国力和国家发展的战略意义，激发学生的民族自豪感和爱国主义精神，鼓励学生将自己的人生发展融入国家发展潮流。

1.2.4" 课后复习

课堂教学结束后，教师结合线上教学资源，根据知识点的难易程度和需要学生掌握的程度将其分为必学、选学和拓展部分，给不同层次的学生以指导，以学生为中心，满足学生的个性化需求。

1.2.5" 拓展训练

课程除了重要的激光原理理论知识外，其涉及的许多问题符合“复杂工程问题”的多个特征，需要深入的工程原理分析、建模、综合、创新，具有较高的综合性，要求学生在注重基础的同时与应用相结合。线上课程中针对这一需求和专业特色，增加了虚拟仿真实验、专题任务翻转和前沿学术讲座三个部分。

针对激光应用的虚拟仿真部分，教师在线下授课中已引入相应的应用实例，结合虚拟仿真部分深入讲解，同时适当延伸一些内容，鼓励学生通过后续的线上模拟仿真寻找答案，并尝试利用理论知识对仿真结果给出合理的解释，培养学生自主学习和协同创新的能力。

针对专题任务翻转课堂部分，教师以分组任务的形式进行翻转课堂，引入组内自评和组间互评环节，引导学生主动参与讨论，形成更加客观、学生参与度更高的评价方式。

针对学术讲座部分，学校可邀请行业相关的专家学者对学科相关前沿专题作学术讲座，通过提前向学生征集问题、讲座中专家答疑、与学生互动、提出开放性问题等形式促使学生主动了解学科前沿、拓宽知识面，鼓励学生积极思考、勇于发问，培养学生的科学素养。

2" 混合式教学考核方式设计

针对成绩评定过分依赖期末考试的问题，课程组构建了过程性考核与期末考试相结合的方式以全面评估学生的成绩。过程性考核分布于教学过程的各个环节，包括专题视频学习点、课堂表现、课后练习及测试、翻转课堂、虚拟仿真实验等。期末考试安排在课程学习结束后进行，通过闭卷考试的方式量化学生对激光知识的理解，对学生进行全面细致的考核。

线上各项成绩的评定也采取过程为主的评定方式，将线上学习时长、活跃度、活动参与度等纳入考核评价标准。对专题翻转课堂采用知识准确性（50%）、论述合理性（30%）、问题的深入及拓展性（10%）和表达多样性（10%）四方面评价，同时引入组内自评和组间互评环节，并将自评和互评结果进行综合构成最终成绩，形成更加客观、学生参与度更高的评价方式。将线上虚拟仿真部分涉及的知识作为附加知识点在期末考试中适当体现，形成线上线下考核的联动。注重过程考核，多元化的教学评价体系可以充分调动学生学习的积极性和自主性，鼓励学生利用丰富的线上资源进行自主学习。

3" 混合式教学改革的效果

经过2轮线上线下混合式教学建设，中国计量大学2019级和2020级学生的课程目标达成度如表1所示，2020级课程目标1―4的达成度均大于0.7，目标5超过0.8。与第一轮线上线下混合教学相比，课程目标的达成度均有提升，其中目标1的达成度提升7.4%；目标2和3的达成度提升7.6%；目标4的达成度提升7.1%；目标5的达成度提升8.6%。

从实践结果来看，混合式课堂线上线下的有机融合初见成效，线下教学与线上教学的结合让学生有充足的时间完成各项学习任务。此外，课程评价深入每个阶段，很好地促进了学生在课程学习中投入精力，认真完成本门课程，最后获得一个相对客观真实的评价。学生比以往展示出更多的主动性，分析问题和解决问题的能力也有相应提高。

4" 思考与改进

总结线上线下混合式教学建设的初步经验，考虑从以下几个方面继续对课程进行改进：①在保证课程基础内容的同时，不断加强相关前沿知识和进展的学习。在有限的课时内，兼顾课程内容的基础性和前沿性，合理安排教学内容。②将课程混合式教学的线上学习和线下教学有序合理地安排分配，在建设过程中通过学生的学习情况反馈对教学安排作出持续调整，以达到更好的教学效果。③继续发展完善课程评价方法和体系，勇于尝试新的评价方法和准则，在过程评价中促进教师与学生共同进步。利用过程评价寻找学生的优势，充分利用小班化教学的优势因材施教，激励学生的主观能动性。

5" 结语

激光原理与技术课程的线上线下混合式教学模式从实际出发，通过优化教学内容和考核方式，对混合式教学进行了探索和实践。从目前的教学效果来看，学生的学习兴趣与自主学习能力得到了提升，理论知识和实践能力也有一定的进步，工程应用与协同创新的能力得到了多层次培养，为建成一流本科课程以及对本校其他专业课程的混合式教学建设提供了依据和参考。

参考文献

[1] 苏红.“激光原理”课程的专题研究型教学方案探讨[J].电气电子教学学报，2011，33（3）：34-35.

[2] 苏红.《激光原理》教学方法的初探与实践[J].中国校外教育，2009（S1）：90.

[3] 田嫄.线上线下混合教学模式的起源和课程设计[J].科教文汇（上旬刊），2021（19）：55-56.

[4] 赵小侠，贺俊芳，王红英，等.基于超星泛雅网络教学平台线上线下混合式教学模式在《激光原理与技术》教学中的应用与探究[J].中国新通信，2021，23（17）：175-176.

[5] 邱慧丽，卢彪，高铭悦.基于超星学习通的混合式课堂教学模式研究[J].鄂州大学学报，2019，26（4）：96-97，103.

[6] 李雪璁，郭津博，刘玲.基于新型翻转课堂的激光原理与技术课程教学改革探索[J].教育教学论坛，2018（26）：107-108.

[7] 于银山，张红云.研究性教学在激光原理课程的应用[J].教育教学论坛，2019（27）：199-200.