萬洪丹 施偉華 李培麗
摘要:針對《光電子學(xué)》的課程特點(diǎn)和教學(xué)實(shí)際,以信息社會培養(yǎng)個性化、創(chuàng)新型人才為出發(fā)點(diǎn),分析了目前該課程存在的問題,總結(jié)了通過啟發(fā)式教學(xué)、師生同臺授課、多樣化考核等以學(xué)生為主體的交互式教學(xué)模式來改進(jìn)課堂教學(xué)方法和學(xué)習(xí)效果,激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣與自主學(xué)習(xí)能力,為光學(xué)類專業(yè)課程的課堂教學(xué)探索與改革提供有益的參考。
關(guān)鍵詞:光電子學(xué);交互式教學(xué);創(chuàng)新
中圖分類號:G642.0 文獻(xiàn)標(biāo)志碼:A 文章編號:1674-9324(2015)49-0168-02
一、《光電子學(xué)》課程特點(diǎn)
《光電子學(xué)》是光電信息科學(xué)與技術(shù)及相關(guān)專業(yè)開設(shè)的一門專業(yè)必修基礎(chǔ)課程。在學(xué)生學(xué)習(xí)了《光電信息物理基礎(chǔ)》等課程之后,深入討論基于光子和載流子相互作用實(shí)現(xiàn)光電轉(zhuǎn)換的半導(dǎo)體激光器、光電檢測器等的基本工作原理、器件結(jié)構(gòu)和工作特性等,為后續(xù)的《光通信器件》《光纖通信系統(tǒng)》等課程提供必要的基礎(chǔ)。該課程是現(xiàn)代光學(xué)理論的基本組成部分,旨于通過物理概念、相關(guān)器件的介紹,讓學(xué)生了解光電互作用規(guī)律,掌握光的產(chǎn)生、探測和調(diào)制等基本原理,為今后從事光電技術(shù)領(lǐng)域的研究、開發(fā)和應(yīng)用奠定知識基礎(chǔ)。
南京郵電大學(xué)光電工程學(xué)院將《光電子學(xué)》課程安排在大學(xué)三年級上學(xué)期學(xué)習(xí)。按照最新教學(xué)大綱的要求,課程的教學(xué)重點(diǎn)是讓學(xué)生掌握半導(dǎo)體中光子-電子的互作用;重點(diǎn)掌握半導(dǎo)體激光器和探測器的原理、特性等。難點(diǎn)是光與物質(zhì)互作用的分析、先進(jìn)結(jié)構(gòu)的工作原理、瞬態(tài)特性等。課程共48個學(xué)時,其中授課45學(xué)時,習(xí)題課3學(xué)時,采用平時作業(yè)、小測驗和期末閉卷考試作為考察形式。課程采用《半導(dǎo)體光電子學(xué)》(黃德修,電子科技大學(xué)出版社)一書作為教材。大部分章節(jié)的講解需要結(jié)合物理機(jī)制和實(shí)際器件結(jié)構(gòu)、工作特性等,以系統(tǒng)化的思路引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行學(xué)習(xí)?!豆怆娮訉W(xué)》著眼于在理論分析和器件研究方面給學(xué)生一個清晰的脈絡(luò),在講解光電互作用等基本原理概念的同時,講授與其相關(guān)的器件技術(shù)和特性。
二、教學(xué)過程中存在的問題
羅杰斯在《學(xué)習(xí)的自由》一書中明確提出,教育的目的是培養(yǎng)知道如何學(xué)習(xí)和能夠適應(yīng)變化的人,滿足當(dāng)代信息社會發(fā)展的新型創(chuàng)新型信息技術(shù)人才應(yīng)該具有以下特點(diǎn)[1-3]:(1)具有多樣化、個性化特點(diǎn),對每一個人才的培養(yǎng)不再是工業(yè)流水線或者機(jī)械化系統(tǒng),要尊重學(xué)生個性以保持其創(chuàng)新能力以適應(yīng)信息化科技社會的發(fā)展。(2)具有充滿活力的大腦,能夠通過互動的思考方式而非呆板的常規(guī)模式來進(jìn)行原理或技術(shù)創(chuàng)新。擁有一顆好奇心,讓大腦平衡發(fā)展,進(jìn)行具有價值的原創(chuàng)性思想活動。
《光電子學(xué)》課程是典型的信息化社會發(fā)展過程在光學(xué)領(lǐng)域分支出現(xiàn)的一門重要學(xué)科。由于專業(yè)性較強(qiáng),內(nèi)容上涵蓋領(lǐng)域廣,所涉及的學(xué)科門類較多,比如:數(shù)學(xué)、物理、電子學(xué)等相關(guān)物理概念豐富,推導(dǎo)計算較多。針對培養(yǎng)滿足上述新型信息技術(shù)人才的需求,目前該課程在教學(xué)主體、學(xué)生學(xué)習(xí)方式、授課效果評價體系三個方面存在以下問題:
1.教學(xué)方式上:《光電子學(xué)》的設(shè)課初衷是為了使學(xué)生獲得本專業(yè)特有知識結(jié)構(gòu)和從事實(shí)際科學(xué)研究的工程師思維方式;具備本專業(yè)必須的基礎(chǔ)知識、研究能力和創(chuàng)新意識。目前的教學(xué)方式以教師授課一課到底為主的方式,還是填鴨式教學(xué),理論與實(shí)際脫鉤,缺乏問題引導(dǎo),造成了學(xué)生學(xué)習(xí)的主動性和學(xué)習(xí)熱情不足,限制了學(xué)生的交流與協(xié)作能力。在學(xué)習(xí)安排上,主要以課堂學(xué)習(xí)為主,學(xué)生被動地聽課,做教材上的作業(yè)以及課上習(xí)題,最后考前突擊記憶一下“重點(diǎn)”,就可能獲得高分。這樣的結(jié)果是學(xué)生遲早會忘記所學(xué)的內(nèi)容,不能學(xué)以致用并解決后期工作或者學(xué)習(xí)研究中在此遇到專業(yè)相關(guān)的問題。例如:僅通過書本講解半導(dǎo)激光器的原理性內(nèi)容時學(xué)生容易陷在一堆公式里面,不能把握公式的物理意義和來龍去脈。在遇到實(shí)際激光器工程應(yīng)用問題時,仍然一頭霧水。此外,對于信息大時代,相關(guān)技術(shù)是在不斷進(jìn)步的,理論與實(shí)際的脫鉤會使學(xué)生失去時時學(xué)習(xí)與把握最新知識的興趣。因此,教學(xué)方式需要考慮:如何將生機(jī)注入課堂,讓學(xué)生擺脫不想學(xué)的陰影?如何讓學(xué)生在了解《光電子學(xué)》原理的基礎(chǔ)上,能夠掌握和應(yīng)用相關(guān)的技術(shù),開闊視野,培養(yǎng)創(chuàng)新意識,加強(qiáng)理論與實(shí)踐的銜接?特別是,近幾年,班級授課規(guī)模由原來70人以上的大班教學(xué)壓縮到30-40人的小班規(guī)模,如何利用小班優(yōu)勢改進(jìn)教學(xué)效果也是要考慮的問題。
2.教學(xué)主體方面:學(xué)生是教學(xué)的主體,在以往學(xué)習(xí)過程中接受了一套應(yīng)試教育的學(xué)習(xí)方式,習(xí)慣于讓教師提供現(xiàn)成的知識和答案,并通過題海戰(zhàn)術(shù)來掌握。這種學(xué)習(xí)方式使學(xué)生孤立地學(xué)習(xí)各個章節(jié)中的知識點(diǎn),割裂了其中的緊密聯(lián)系。最終以應(yīng)付考試為學(xué)習(xí)目的,在課程學(xué)習(xí)中容易出現(xiàn)一系列問題,如:(1)對實(shí)際問題缺乏有準(zhǔn)備的頭腦,過于依賴題海戰(zhàn)術(shù)。面對復(fù)雜的實(shí)際問題無從下手,或者以點(diǎn)蓋全;(2)學(xué)習(xí)上被動孤立,不善于交流。由于在以往的學(xué)習(xí)中強(qiáng)調(diào)獨(dú)立思考更勝于合作交流,學(xué)生們無可避免地產(chǎn)生了學(xué)習(xí)上的被動和滯后性,表現(xiàn)為:被動聽課,有問題往往不和同學(xué)或者老師交流,學(xué)習(xí)雖然努力,但對問題似懂非懂,甚至到考試的時候才知道部分內(nèi)容沒有真正掌握。由此帶來的后果不僅僅影響了學(xué)生學(xué)習(xí)能力的提升,在以后工作中,也將因為缺乏交流和討論,限制其從事相關(guān)研究的職業(yè)生涯的發(fā)展。(3)對基礎(chǔ)知識掌握不系統(tǒng)導(dǎo)致后半程學(xué)習(xí)困難。例如:半導(dǎo)體中電子與空穴復(fù)合產(chǎn)生光子的物理過程是研究光電探測器的先行理論基礎(chǔ)。而掌握光的吸收機(jī)制、吸收過程中參與躍遷的電子類型以及半導(dǎo)體的材料特性是研究各種具體光探測器的前提。相關(guān)知識點(diǎn)環(huán)環(huán)相扣,逐步深入。部分同學(xué)前面理論基礎(chǔ)未打好,導(dǎo)致后面在學(xué)習(xí)具體器件特性與應(yīng)用時遇到困難。
3.評價體系上:目前課程以期終閉卷考試來考察學(xué)生的學(xué)習(xí)效果。這種一刀切的方式無法體現(xiàn)學(xué)生的綜合素質(zhì),無法避免學(xué)生的不用心、期末考試臨時抱佛腳、熬夜死記硬背、考完就忘的情況。此外,按照傳統(tǒng)的教師授課-作業(yè)-考試的方式,學(xué)生會認(rèn)為課程過于簡單和平淡,失去學(xué)習(xí)的樂趣。如何在《光電子學(xué)》授課過程中引入挑戰(zhàn)性學(xué)習(xí)與考察內(nèi)容,是調(diào)動學(xué)生學(xué)習(xí)積極性和提高綜合能力、創(chuàng)新性關(guān)鍵問題。
三、尊重學(xué)生個性化特點(diǎn),改進(jìn)教學(xué)手段和方法,為課堂注入新能量
針對上述問題,在教學(xué)方法、授課方式和課程考核方式中引入交互式教學(xué)方法,改進(jìn)教學(xué)手段和方法,提高教學(xué)質(zhì)量:
1.師生同臺授課。教師制定議題并鼓勵學(xué)生進(jìn)行課堂報告。充分利用小班化教學(xué)的優(yōu)勢,將學(xué)生進(jìn)行分組,課前布置課程知識點(diǎn)相關(guān)議題,要求學(xué)生以小組形式合作完成相關(guān)問題所涉及的文獻(xiàn)查閱、歸納整理、理解判斷、制作PPT并口頭匯報。例如:講解光電探測器部分,要求學(xué)生預(yù)先查閱光電探測器相關(guān)文獻(xiàn)資料,包括光電探測器的類型和應(yīng)用實(shí)例等最新研究成果,并歸納制作做成幻燈片。授課過程中安排時間,由學(xué)生上臺講述他們查閱到的關(guān)于光電探測器最新的材料、結(jié)構(gòu)以及新穎的應(yīng)用案例等,學(xué)生進(jìn)行提問并展開討論,老師進(jìn)行適當(dāng)?shù)囊龑?dǎo)與總結(jié)。如此,在增加課程趣味性的同時加深學(xué)生對課程內(nèi)容的理解。不同于傳統(tǒng)一言堂的教學(xué)方式,學(xué)生之間能夠密切交流,學(xué)生成為課堂的演員,而非僅僅是被動的聽眾。整個教學(xué)過程成為基于問題的學(xué)習(xí),圍繞問題展開,以問題的提出開始,以問題的解決結(jié)束,將學(xué)習(xí)、討論和思考貫穿于整個教學(xué)過程當(dāng)中。這樣的方式可以兼顧學(xué)生知識、能力和素質(zhì)等的協(xié)調(diào)發(fā)展,注重能力的培養(yǎng)與素質(zhì)的提高。此外,積極采用習(xí)題沙龍的方式,改變老師抄黑板、講答案的被動學(xué)習(xí)形式,采用學(xué)生討論習(xí)題、分析錯誤、總結(jié)經(jīng)驗、教師進(jìn)行總結(jié)的形式,變枯燥、低效率的習(xí)題講解課為充滿互動的習(xí)題討論課。
2.啟發(fā)式教學(xué):采用課堂發(fā)問的方式,學(xué)生自主思考來獲取知識,把握學(xué)習(xí)的主動權(quán)。教師進(jìn)行示范性講授,啟發(fā)思維、解疑析難。例如,講授半導(dǎo)體激光器腔內(nèi)光放大原理,引導(dǎo)學(xué)生思考激光的產(chǎn)生過程,有幾個要素,以二能級系統(tǒng)為例講解如何實(shí)現(xiàn)光放大,并引出速率方程理論,讓學(xué)生基于上述問題自主思考三能級與四能級系統(tǒng)圖和實(shí)現(xiàn)光放大,并討論如何通過速率方程求解。
3.采用多樣化考核方法:將課堂討論的參與度、報告水平、出勤率、平時作業(yè)、期末閉卷考試結(jié)合起來作為課程考核內(nèi)容。此外,僅僅是教師講解答案的習(xí)題課容易讓部分學(xué)生因概念冷僻、難記而產(chǎn)生聽覺疲勞并漸漸失去學(xué)習(xí)興趣,久而久之,掉進(jìn)補(bǔ)考或重修的泥潭。因此,開展習(xí)題沙龍活動不失為一種有效方法,可將關(guān)注點(diǎn)轉(zhuǎn)移到學(xué)生個人對問題的看法或?qū)﹀e誤的理解和對錯誤來源的認(rèn)識,而非僅僅是答案的對與錯。例如,計算激光器共振模式數(shù)目遇到一個問題是得到非整數(shù),應(yīng)該結(jié)合實(shí)際激光器的工作模式,讓學(xué)生理解取整實(shí)際物理意義,而非死記硬背。由此照顧到學(xué)生的個性化特點(diǎn),鼓勵其發(fā)表個人意見,激起學(xué)習(xí)的興趣和熱情。
五、總結(jié)
信息社會不斷發(fā)展的背景下,未來我們的學(xué)生將要用我們不知道的知識,去解決我們不能預(yù)料的問題。充分調(diào)動學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性和自主性是時代發(fā)展條件下對創(chuàng)新型、高素質(zhì)人才培養(yǎng)所提出的重要要求。針對《光電子學(xué)》的課程特點(diǎn),采用以師生同臺授課、啟發(fā)式教學(xué)、多樣化考核等相結(jié)合的交互式教學(xué)方法,可有效調(diào)動學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣,變被動學(xué)習(xí)為主動學(xué)習(xí),激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)的興趣,提高課堂的教學(xué)效果。
參考文獻(xiàn):
[1]董春勝,鄧雨巍.信息社會背景下90后大學(xué)生社會主義核心價值觀的培育[J].黑龍江教育(理論與實(shí)踐),2015,(4):35-36.
[2]黃芳.信息時代大學(xué)生自主學(xué)習(xí)能力的塑造[J].教育教學(xué)論壇,2015,(24):45-46.