在“工程光学”课程教学中开展互动学习的探索和实践

第２４卷第２期　２０１０年４月　合肥工业大学学报（社会科学版）　Ｊ（）ＵＲＮＡＩ　ＯＦ　ＨＥＦＥＩ　ＵＮＩＶＥＲＳＩＴＹ　ＯＦ　ＴＥＣＨＮＯＩ　ＯＧＹ（Ｓｏｅｉａｌ　Ｓｃｉｅｎｃｅｓ）　Ｖｏ１．２４　Ｎｏ．２　Ａｐｒ．２０１０　在“工程光学＂课程教学中开展互动学习　的探索和实践　李桂华　，　张（１．安徽大学电子科学与技术学院，合肥梅　，　马修水　，　毕　涛　３１５１００）　２３００３９；２．浙江大学宁波理工学院电子信息与工程分院，浙江宁波摘要：在校大学生的学习方式有自主学习、探究式学习和合作学习等形式。文章在分析三种学习方式的基　础上，提出一种互动学习方式，这种互动学习既包括老师和学生问的教学互动，又包括学生问的合作互动。将　该方法应用于工程光学课程教学中，教学效果明显，学生参与教学的积极性显著提高。　关键词：工程光学；互动学习；合作；大学生　中图分类号：Ｎ４１　文献标志码：Ｂ　文章编号：１００８—３６３４（２０１０）０２—０００９—０４　Ｅｘｐｌｏｒａｔｉｏｎ　ａｎｄ　Ｐｒａｃｔｉｃｅ　ｏｆ　Ｄｅｖｅｌｏｐｉｎｇ　Ｉｎｔｅｒａｃｔｉｖｅ　Ｌｅａｒｎｉｎｇ　ｉｎ　Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ　Ｏｐｔｉｃｓ　Ｃｏｕｒｓｅ　Ｔｅａｃｈｉｎｇ　Ｉ　Ｉ　Ｇｕｉ—ｈｕａ　。　ＺＨＡＮＧ　Ｍｅｉ　。　ＭＡ　Ｘｉｕ—ｓｈｕｉ　，　ＢＩ　Ｔａｏ　（１．Ｓｃｈｏｏｌ　ｏｆ　Ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌ　Ｓｃｉｅｎｃｅ　ａｎｄ　Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ａｎｈｕｉ　Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｈｅｆｅｉ　２３０００９，Ｃｈｉｎａ　２．Ｓｃｈｏｏｌ　ｏｆ　Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ　Ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ　ａｎｄ　Ｅｎｇｉ　ｎｅｅｒｉｎｇ，Ｎｉｎｇｂｏ　Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ　ｏｆ　Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｚｈｅｊｉａｎｇ　Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｎｉｎｇｂｏ　３１５１００，Ｃｈｉｎａ）　Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｅｒｅ　ａｒｅ　ｔｈｒｅｅ　ｍｏｄｅｓ　ｏｆ　ｌｅａｒｎｉｎｇ　ａｍｏｎｇ　ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ　ｓｔｕｄｅｎｔｓ，ｗｈｉｃｈ　ａｒｅ　ａｕｔｏｎｏｍｉｃ　ｌｅａｒｎｉｎｇ，　ｉｎｑｕｉｒｉｎｇ　ｌｅａｒｎｉｎｇ　ａｎｄ　ｃｏｏｐｅｒａｔｉｖｅ　ｌｅａｒｎｉｎｇ．Ｂａｓｅｄ　ｏｎ　ｔｈｅｓｅ　ｍｏｄｅｓ，ｔｈｅ　ｉｎｔｅｒａｃｔｉｖｅ　ｌｅａｒｎｉｎｇ　ｍｏｄｅ　ｉｓ　ｐｒｏｐｏｓｅｄ　ｉｎ　ｔｈｉｓ　ｐａｐｅｒ，ｗｈｉｃｈ　ｉｎｃｌｕｄｅｓ　ｔｈｅ　ｔｅａｃｈｅｒ—ｓｔｕｄｅｎｔ　ｉｎｔｅｒａｃｔｉｏｎ　ａｓ　ｗｅｌｌ　ａｓ　ｔｈｅ　ｓｔｕｄｅｎｔ—ｓｔｕｄｅｎｔ　ｉｎｔｅｒａｃｔｉｏｎ．Ｔｈｉｓ　ｍｏｄｅ　ｉｓ　ａｐｐｌｉｅｄ　ｉｎ　Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ　Ｏｐｔｉｃｓ　ｃｏｕｒｓｅ　ｔｅａｃｈｉｎｇ，ａｎｄ　ｔｈｅ　ｒｅｓｕｌｔｓ　ｓｈｏｗ　ｔｈａｔ　ｔｈｅ　ｌｅａｒｎｉｎｇ　ｅｆｆｅｃｔ　ｉｓ　ｎｏｔａｂｌｅ，ａｎｄ　ｔｈｅ　ｅｎｔｈｕｓｉａｓｍ　ｏｆ　ｓｔｕｄｅｎｔｓ　ｉＳ　ｉｎｃｒｅａｓｅｄ　ｏｂｖｉｏｕｓｌｙ．　Ｋｅｙ　ｗｏｒｄｓ：ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ　ｏｐｔｉｃｓ；ｉｎｔｅｒａｃｔｉｖｅ　ｌｅａｒｎｉｎｇ；ｃｏｏｐｅｒａｔｉｏｎ；ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ　ｓｔｕｄｅｎｔ　“工程光学”是自动化测试与控制专业本科生必修课，是机械电子工程专业本科生的指定选修课。　教学大纲要求学生通过本课程的学习较全面掌握光学基本理论和实际应用技术，使学生在学习过程中　掌握工程光学的基本理论与计算，学会分析并设计光学系统；培养学生在掌握传统光学理论的基础上，　对现代光学系统原理及成像特性有更深入的认识，为进一步研究、开发光学测试仪器打下基础。可见　“工程光学”课程在专业教学中是非常重要的。但本课程由于涉及的教学内容多、理论性强，导致教学效　果不够理想，学生的学习兴趣不大。为此本文针对本课程教学中出现的问题，研究学习规律，探究一种　新的教学方法。　收稿日期：２００９　０８　０３；修回日期：２００９　０８　２７　基金项目：安徽大学教学改革项目（）（Ｊ２００７３２）　作者简介：李桂华（１９７１一），女，安徽肥东人，副教授，博士　马修水（１９６２一），男，安徽巢湖人，教授，博士。　１０　合肥工业大学学报（社会科学版）　２ＯｌＯ年４月　一、“工程光学＂教学中存在的共同问题　１．教学内容过于系统化　目前“工程光学”课程的课程定位、教学内容、教材建设基本上强调理论性和系统性，而知识体系的　实用性、探索性和趣味性都没有体现出来。教师在教学中往往也是机械地执行既定的教学计划，或重复　向学生灌输已有的知识内容，或枯燥、冗长地讲解理论公式，导致学生对课程的接受程度不够理想。在　对三届共２６０名学生进行调查后，调查结果显示，约５０　的同学认为课程内容过多，理论较难接受；　２Ｏ　的同学认为课程本身无趣，没有学习兴趣。　２．教学模式过于程序化　目前该门课程的教学形式，除了引入多媒体教学外，教学方法上并没有多大突破，仍然采用以教师　为中心、“满堂灌”“填鸭式”的接受教育模式。整个教学过程学生的主动性被忽视，甚至被压制，直接影　响教学效果。尽管教育主管部门一再强调增加互动环节，但实际上实施效果并不理想。　３．考核指标过于单一化　大多数学校仍然以考试成绩作为衡量学生知识掌握的主要手段，而忽视其它方面能力的培养。过　于单一的考核指标导致学生学习只是为了获得高分，为学而学。传统的考试制度已经影响了几代人，高　分低能现象屡见不鲜，尽管提倡素质教育的呼声见长，但长期形成的考评制度很难在短期内得到根本改　变，学生和老师仍然跳不出考试的框框，教与学的积极性和创造性被抑制，教学目的与手段的相悖也就　在情理之中了。　二、在“工程光学＂课堂教学中引入互动学习　针对“工程光学”教学中存在的共性问题，应改变教学模式，以工程应用为主线，优化教学内容、重构　课程体系，按知识模块构建课程体系，突破课程的系统性和完整性。同时还应该改变教学方法。教学方　法的改革是课程教学改革的突破口，教学过程中应充分发挥教师的主导作用，由以教师为中心转变为以　学生为中心，使学生由被动学习转变为主动学习，由以课堂为中心转变为多环节教学。　在校大学生的学习有自主学习、探究式学习和合作学习等多种方式＿】］。笔者在长期教学中总结经　验，在这三种学习方式的基础上，提出一种互动学习方式，这种互动学习既包含老师和学生间的教学互　动，又包括学生间的合作互动。授课采用投影＋课件＋动画、网络＋交流讨论、教师和学生角色互换，以　及边讲、边看、边做、边讨论等多种教学手段，充分发挥学生的自主能动作用，实现互动学习。“工程光　学”是一门专业课，教学方法不当很容易形成教师一言堂的独角戏。在教学中引入互动学习，有助于学　生提高学习兴趣而加深对理论知识的理解。例如，在讲解菲涅耳公式及讨论其内容时，公式的冗繁早让　学生失去耐性，再讨论其在入射界面的变化，学生显然更没兴趣，但若老师此时举起手上的钻石戒指问　学生为什么钻石会光芒四射，学生的情绪就会立即被调动起来，接下来的讨论就会异常活跃，这样正好　完成了菲涅耳公式讨论，学生轻松地掌握了关键的教学内容。　三、“工程光学＂课堂教学互动学习的实质　１．互动学习体现自主学习的精神　授之以“鱼”不如授之以“渔”，与其费尽Ｅｌ舌教其知识，不如教其如何学习，使学生逐步改变长期养　成的被动学习习惯，培养学生学习的主动性，让学生主动参与到学习和实践过程中来。美国教育家杜威　提出的“做中学”的教育思想，即要求学生在“做”的过程中获得主观经验，学习收集资料、确定问题、提出　假设、进行论证，其实质就是发挥学生学习的自主性　。我国教育家陶行知也认为不在做上用功夫，教　第２期　李桂华，等：在“工程光学”课程教学中开展互动学习的探索和实践　１１　固不成教，学也不成学。实践让我们逐渐认识到获取知识的最佳途径是让学生置身于充满趣味性、刺激　性、挑战性的活动环境中，边做边学，完成知识在大脑中的重构，形成一个学习知识和积累知识的良性循　环，主动掌握知识和技能。　２．互动学习是合作学习的一种表现形式　合作学习是优化教学过程的着力点。对于那些难以改变且影响教学目标实现的因素，如学生注意　力不集中、上课讲话、上课打瞌睡和时间、精力不投入等，通过小组合作学习可以有效地加以控制。在学　生分小组合作学习过程中，每个学生都将完成一定的任务，都是学习的主体。合作学习不受环境限制，　可以使学生的合作打破时空制约，做到４Ａ（Ａｎｙｏｎｅ，Ａｎｙｔｈｉｎｇ，Ａｎｙｗｈｅｒｅ，Ａｎｙｔｉｍｅ）学习＿３＿，大大提　高了合作学习的质量。　３．互动学习体现了新时期的师生关系　自从教育部要求加强素质教育以来，互动教学已在小学、幼儿园蔚然成风，如各式各样的“亲子班”、　“寓教于乐”、“蒙托梭利”教学等，其实质就是提倡在学生和老师、学生和家长、学生和学生间形成互动，　在互动中掌握知识。然而在大学教育中却难觅其踪，究其原因可能是认为大学生已有别于小学生，这种　教学方式太有点“￣Ｊ，ＪＬ科”了。实际上，小学生的互动学习的实质是调动情绪、培养兴趣、注重学生的参　与精神和学习自主性的培养；并且，互动方式不要拘于形式，只要能调动学生积极性的都不妨一试。　四、互动学习在“工程光学”课堂教学中的具体应用　１．由教师共同对“工程光学”课程进行总体规划，确定教学内容　在早期的课程教学大纲中，几何光学是主要内容之一，占到整个教学内容的一半以上，但随着光学　在近现代突飞猛进的发展，光学的波动理论发挥了更大的作用，与新现象、新理论、新器件、新应用有关　的现代光学内容必然在光学课程中有所反映，因此教学内容也必须相应地做出调整，以便及时反映光学　领域的最新科研成果。因而应根据以上的需要来优化教学内容、重构课程体系，以工程实际应用为主　线，按知识模块构建课程体系，突破课程的系统性和完整性；并通过对“工程光学”课程教学大纲的不断　调整与革新，使教学内容和素材也适时地得到补充。如在几何光学部分取消光度学和色度学部分的内　容，增加光电光学系统、光纤光学系统和扫描光学系统的基本内容；而在物理光学部分，弱化传统的光干　涉和光衍射的理论推导，强化理论的实际应用，适当增加全息术和光学信息处理的基本知识；针对考研　同学的需求汇编习题指导和习题库。　以教师为主导、学生为主体的互动式教学模式的建立，为课程改革提供了指导性的理念，明确了教　师、学生在教学活动中的地位和作用。每位教师都应该了解培养目标、课程体系以及二者的关系、课程　作用与地位，并能够在教学过程中有意识地去落实，通过其作用的发挥来提高教学效果，以有效地保证　教学目标的实现。教师将知识作为能力培养的“载体”，教学中努力利用知识的“载体属性”，通过在课堂　上与学生一起探索知识及其发现，向学生传授思想、方法，因此，教学活动变成师生双方共同的互动活　动＿４］。如在讲解远心光路时，老师一改传统做法，先让两组学生分别组装具有远心光路的和没有远心光　路的光学测量系统，并比较结果；再由老师带动学生找出产生差异的原因。通过这个互动环节的设计，　学生既理解了孔径光阑的概念，又掌握了不同安装位置所产生的不同效果以及如何巧妙应用远心光路　减少测量误差，其结果是既增加了对理论的理解，又锻炼了动手能力。又比如对用费马原理证明反射定　律和折射定律内容的教学，可安排教师和学生互换角色，学生凭借高等数学的知识和其他同学的补充可　以完成角色任务，参与的热情完全打破了课堂的沉闷，在期末试卷中几乎全部同学在这道证明题上都没　有丢分，可见自己动手解决问题记忆最深。　２．设计教学方法，创造互动学习环境　如果课本的每一章节都不加区分、面面俱到，就不可能集中力量深入学习重要的理论和方法。事实　上，二、三年级的本科生已有了一定的基础知识和很强的自学能力和分析问题能力，完全能够自学课本，　１２　合肥工业大学学报（社会科学版）　２０１０年４月　教师没有必要照本宣科，在课堂上复述课本上的文字，而应选择恰当的主题，从不同角度扩展和深入挖　掘，把枯燥的理论讲深、讲透；甚至可以提出一些大胆的设想或自己至今也没有搞清楚的难点和热点问　题，供学生课后思考、查阅。　在“工程光学”课程教学中应尝试经常变换互动方式。如在理论公式较多的物理光学部分以研究引　领学习，学生通过研究并解决教师提出的问题带动课程的学习。在几何光学部分课程教学中，教师先提　出自然现象（或一些光学现象）让学生分组学习，然后组织讨论这些现象产生的原因，用光学理论给予解　释补充。这些环节的设置，学生常有“茅塞顿开”的感觉，其成就感和喜悦不言而喻。因此课堂气氛活　跃、学习兴趣高涨。在典型光学系统章节的教学中，针对学生近视眼较多的现象，让他们寻找近视的原　因和纠正的方法。显然没有什么比让他们了解自身更兴奋的事了，教师几乎不费劲就能让他们轻松掌　握该章的学习内容。另外，通过自行组装望远镜、投影系统等实践，学生也能轻松掌握其原理和成像特　ｌ生。　五、互动学习实施后的效果　１．教学质量得到提高　以上互动式教学又称为情境任务。由于情境任务注重与现实应用相结合，开阔了学生眼界，营造了　轻松、开放、自由的教学氛围，活跃了学生思维，肯定了学生以前所具有的各方面能力；具体成果展示激　起学生的学习兴趣，帮助学生建立足够的自信心和自我胜任感，所以教学效果良好。期末考核时，在本　校的教务管理系统中学生对该课程的教学质量评价的满意度达到９３．５　；卷面分析表显示卷面通过率　超过９２Ｋｏｏ；在学校组织的学生动手能力随机抽查考核中该课程的通过率为１００　；在准备报考研究生的　同学中有近一半的同学准备选择光学专业方向。　２．教师的教学能力得到提高　教师的角色由知识传授者转向学生学习活动的组织者、引导者、设计者、帮助者、服务者。互动教学　环节也使教师将理论知识与生产实践相结合，教学与科研相结合，促进了教师专业知识发展。教学小组　成员中先后获得学校的教研项目３项，获得省级教研项目１项，获得学校教学成果奖三等奖１人次。通　过与学生的互动学习，学生对知识的需求也改变了教师的观念，并促进其不断改变教学方法和教学手　段，教学能力也得到提升。在学院组织的基本功比赛上，教学小组中有３位教师获得二等奖，ｌ位获得　三等奖；总体教学水平获得教授委员会的一致好评。　‘　参考文献：　Ｅｌｉ蔡映辉．高校开展互助学习的理论与实践探索［Ｊ］．中国大学教学，２００８，（８）：２６～２９．　［２］曹志华．“先做后学”在计算机专业课中的应用探讨［Ｊ］．安徽电子信息职业技术学院学报，２００８，（３）：３３—３５．　［３］杨鼎强，蒋加伏，傅明，等．独立学院“大学计算机基础”课程改革与建设ＥＪ］．中国大学教学，２００８，（８）：４４—４６　［４］叶佩青，石川，张辉．非必修类专业课教学实践探讨【＿ＩＩ］．实验技术与管理，２００７，（４）：１ｏ０—１Ｏ３．　（责任编辑刘翠）