光电信息物理基础课程的教学,该文是光电信息方面有关在职毕业论文范文跟教学探索和光电和课程有关在职研究生论文范文.
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摘 要“光电信息物理基础”课程是光电信息科学与工程专业（光电专业）的基础骨干课程之一,本课程涉及内容多,知识面广,理论性强,加之学生对于课程认识不足等原因造成实际教学效果不理想.针对这些问题,本文对教学模式和手段进行初步探索,促进本专业学生能够有效学习接纳本门课程.
关键词光电信息物理基础教学探索问题
Exploration on the Teaching of the "Fundamentals of Op原toelectronic Information Physics" Course // Qu Suping,ZengAiyun,Fu Yuanxia,Cheng Ronglong
Abstract The "Fundamentals of Optoelectronic InformationPhysics" course is one of the basic backbone courses of the majorof optoelectronics information science and engineering (optoelectronics).This course involves many topics, wide knowledge andstrong theory, and students´ lack understanding of the course, resultingin unforable teaching effect. In order to solve theseproblems, this paper explores the teaching mode and means topromote students of this major to effectively study and accept thiscourse.
Key words Fundamentals of Optoelectronic Information Physics;teaching exploration;problems
1 引言
光电信息产业是21 世纪最具发展潜力的产业,成为影响整个科技领域及生产制造业的关键技术之一,而且该行业对光电信息科学与工程专业（光电专业）人才从数量上和层次上一直都有旺盛的需求[1-3].“光电信息物理基础”是光电专业的专业基础课之一,蚌埠学院选用的是电子工业出版社出版的“十二五”光电专业规划教材、沈为民等主编的《光电信息物理基础》（第2 版）,涵盖了电磁理论、量子知识和半导体物理基础知识,对于其他后续专业课程的学习和理解有很大支撑作用,因此学好并能用好本门课程是很有必要的.教学效果是影响学生对本门课程的理解和把握的重要环节.目前这门课程已开展两年,然而,通过对开设这门课程的2 个班级电子调查结果来看,大部分学生觉得本课程内容较多,理论抽象,比较难学.针对这些问题,本文通过分析存在的问题,探索解决之道,对于本课程的研究、教学效率的提高有一些积极的推动意义.
2 教学中存在的问题
2.1 学习兴趣不高
首先,本课程是一门理论课,而所采用的教材例题和习题较少,很难一下子吸引学生的兴趣.其次,本门课需要具备较多的物理基础知识、数学知识,学生的大学物理、高等数学基础相对薄弱,造成了学生的学习兴趣不高和教师的教学效果不理想.再次,学习的诱因是自我需要,学生应该充分自主学习,主动求索,然而由于学生对于本专业的人才培养方案不熟悉,没有充分了解到本专业所需要掌握的必备知识和就业前景.再次,学生对于期末考试的恐惧.在新工科的大背景下,本课程将独立的三部分内容综合成一本教材,内容跨度大,知识点覆盖广,要想面面俱到很困难,而单一的考试形式使学生在学习时以通过考试为最终目的,对学习丧失主动性,从而使考试也失去了意义.
2.2 课程认识不明确
“光电信息物理基础”作为光电专业最为核心的专业基础课之一,是其他专业课的基石[4].然而,本门课的特点是理论知识太强,对于讲究实用性和趣味性的工科学生来讲,认为没有必要开设这门课.这里存在一个严重的认识误区,工科学生认为应该开设应用性强、就业前景好的学科,对于基础课应付考试就行了.事实上理论是实践的先驱,实践是检验理论的真理,二者相辅相成,很多现代科技的进步离不开理论的支撑.
2.3 章节课时划分不合理
本门课虽然安排64 个理论课时,然而相较于原来独立的三门课程,课时比较有限.在有限的时间内理解掌握大量的物理概念和专业术语,本身有一定的困难,然而目前课程体系中存在一些不同课程安排不合理的问题,例如这门课程和同期开设的“物理光学”“光电检测技术及应用”等课程部分内容重复,教学侧重点不同,造成在课程设置时课程先后顺序、学时分配矛盾等,导致学生重复学习相同内容[5].
3 教学模式和手段的探索
3.1 知识点归纳整理,教学内容适当调整补充
初学一门课时学生觉得内容越学越多,越来越难把握,很容易半途而废,在教学的过程中任课教师应把握学生的这种学习心理,结合教学大纲,对知识点按章节进行梳理分类,并与其他同期课程对照,选取适当知识点进行重点讲解.本课程教学难度较大,教师更要注重课后反思,对教学内容的理解深度、教学设计及教学效果及时反思总结.讲完一章做一次小结,强调重要概念和应用,适当增加例题,通过例题把“思想”传授给学生,鼓励学生们跳出课本或传统的教学材料,不死记硬背,学会解决问题的思路和手段.
对于光电专业的学生来讲,电磁理论对他们非常重要,同期开设的“物理光学”中大量的实例对是所学的光电知识的应用,在课堂上可适当参考.而对于高频信号的传输问题,教材中没有相应的知识,在教学过程中补充谐振腔、波导等内容.固体的光学性质与同期开设的“光电子检测技术”第一章的内容有重复,而我们所选教材位于第九章,就不再讲述,作为科普知识自学.另外,为保持知识主线的连贯性,教学内容顺序需要适当调整,氢原子光谱、玻尔量子化条件与氢原子的量子化条件放在一起讲解对比,讲PN 结时增加太阳能电池的原理.
3.2 正确看待理论课,穿插故事,增加趣味性
要想消除学生对于理论课的恐惧,就要先让学生能够客观地对待理论课.理论课难的地方在于概念抽象,有理无物,与现实实物相差很远,而且数学推导过程繁琐,需要具备综合的数学素养.因此,在引入重要定理和物理概念之前适当复习和补充相关的数学工具,例如电磁理论,不管是静电磁场还是讯变电磁场,由积分形式变成微分形式,需要两大定理———高斯散度定理和斯托克斯定理.另外需要掌握常见的三大曲线正交坐标系———直角、柱形、球形坐标系,以及这三大曲线坐标系间坐标变量、线元、面元和体积元之间的变换.有了这些数学工具,电磁理论归结为麦克斯韦方程组,以及围绕这四个方程在不同情况下的应用.
不仅要让学生能够正确看待理论课,而且还要让课堂生动有趣起来,讲到某一个知识点的时候,可以穿插些物理学家之间的趣味性的故事,例如讲薛定谔方程时,就可以讲这个公式的由来等.还可以讲一些物理学简史,例如磁现象在宇宙是普遍存在的,利用磁现象我们可以掌握太阳黑子的活动情况,发明出现代医学中常用的核磁共振谱仪等,以此来激发学生内在学习的渴望.
3.3 改善教学手段,适当开展以学生为主体的课堂模式
教材中的公式不仅枯燥无味而且给人的印象不深刻,适当增加动画演示能够增加趣味性,因此教学手段上采用PPT 与板书、图片与公式和声音与动画相结合的形式.比如在讲晶体结构时,立体的晶体结构可以让学生很直观地接受晶体的基本结构、晶胞以及近邻结点个数等概念.
现在的学生上课的一个重要特征就是带教材和手机,教师在讲到某一个知识点时,可以在手机上设置抢答题鼓励学生参与课题活动.这样不仅调动了学生学习的热情,让更多的学生有效地参与到课堂,还有效地阻止了学生上课走神玩手机的习惯.有些内容适合作为翻转课堂,例如“介质的色散”这小节.课前让学生调研模型建立、存在的问题及解决方法,课堂班级分组进行辩论,这种以学生为主导的课堂还一些主动权给学生,教学效果也大幅提升.
3.4 灵活多样的考核方式,注重课后建设
单一的考试方式让学生缩手缩脚,疲于应付作业和考试[6].让学生真正喜欢学习,就要消除对考试的顾虑.考试成绩可以适当向平时成绩倾斜,平时成绩考核的形式可以多样化,可以采取将调研的内容总结提炼,以科技小论文、PPT汇报等形式.也可以鼓励兴趣浓厚、学习优异的学生参与到老师的教研、科研项目中,根据分配到的任务,自己去思考、寻找和建构解决问题的方案,根据项目负责人对参与学生表现打分,计入平时的考核成绩.
课堂师生交流时间有限,课后交流起到补充的作用.课后利用好学校的网络教学平台,在平台上增加小测试题、思考题等,督促学生及时预习复习,减轻期末考试压力.另外,学生可以在虚拟的环境下对遇到的问题畅所欲言,老师通过反馈结果时时掌握学生的兴趣爱好和心理变化,改善教学策略.为了让学生了解本领域的需要,提高学生学习兴趣,学院可以邀请同领域教授给学生做专题讲座.组织学生参加本专业的生产实习,走进企业工厂进行参观学习,了解企业生产研发过程和本行业的发展前景.
4 总结
光电专业强调光电结合、以工程应用为重点,培养不仅具备系统、扎实的光学和电子学理论基础,又有很强的光电综合应用能力的创新应用型人才,而光电信息物理基础作为骨干基础课程,教学的责任重大.本文基于平时的教学实践,针对整个课堂教学环节存在的问题,对课堂理论教学方式、教学内容、课后实践及平时考试成绩改革进行了初步尝试,注重培养学生对于物理概念、思路的理解和综合应用能力,使教与学相辅相长,共同促进光电学科的发展.
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