“光電子技術(shù)基礎(chǔ)”在線課程建設(shè)及探索

林宏翔 孫光東 彭文娟 楊明亮

[摘 要] “光電子技術(shù)基礎(chǔ)”是光電技術(shù)專業(yè)的重要課程。對于應(yīng)用型本科學(xué)生而言，畢業(yè)生的培養(yǎng)目標(biāo)更偏重于技術(shù)應(yīng)用，因此在“光電子技術(shù)基礎(chǔ)”的教學(xué)過程中，應(yīng)當(dāng)因材施教、適當(dāng)變革。2020年，受新冠疫情影響，惠州學(xué)院電子信息系開展在線課程教學(xué)。從教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)技巧兩個方面出發(fā)，結(jié)合在線課程教學(xué)經(jīng)驗，論述如何培養(yǎng)應(yīng)用型本科學(xué)生的創(chuàng)造性思維和自主學(xué)習(xí)的能力，總結(jié)了“光電子技術(shù)基礎(chǔ)”在線課程教學(xué)改進的一些經(jīng)驗及技巧。

[關(guān)鍵詞] 光電子技術(shù);課程教學(xué);教育技術(shù)

[基金項目] 2017—2019年惠州學(xué)院國家自然科學(xué)基金“瞬態(tài)高頻噪聲離散分析模型的研究”（11605202）;2019—2020年惠州學(xué)院教研教改項目“光電子技術(shù)基礎(chǔ)在線開放課程”（ZXKF2019011）

[作者簡介] 林宏翔（1987—），男，福建莆田人，博士，惠州學(xué)院電子信息與電氣工程學(xué)院副教授，主要從事電子信息技術(shù)研究。

[中圖分類號] G642.41? ? ?[文獻(xiàn)標(biāo)識碼] A? ? ?[文章編號] 1674-9324（2021）08-0104-04? ? [收稿日期] 2020-08-27

應(yīng)用型本科高校的培養(yǎng)目標(biāo)在于為地方經(jīng)濟建設(shè)輸送應(yīng)用型人才，故在進行人才培養(yǎng)的過程中偏重于學(xué)生技術(shù)技能的培養(yǎng)，但又有別于職校人才培養(yǎng)模式，要求學(xué)生掌握一定理論基礎(chǔ)，具備今后職業(yè)發(fā)展的潛力。“光電子技術(shù)基礎(chǔ)”作為電子信息專業(yè)的重要專業(yè)課程，在其知識體系上有著重要地位[1-4]。由于課程內(nèi)容具有極強的應(yīng)用性，在教學(xué)過程中，學(xué)生對于技術(shù)性實驗更為感興趣，而對理論知識較為輕視。然而理論知識是工程技術(shù)應(yīng)用的基石，不能完全丟棄理論知識，因此在教學(xué)過程中，如何平衡理論知識與實驗技術(shù)顯得尤為重要。通過長時間的教學(xué)經(jīng)驗積累，通過與學(xué)生進行溝通交流，了解到學(xué)生更希望通過一些形象的工程實例來幫助理論知識的理解。為了提高學(xué)習(xí)效果，采用理論和工程實例相結(jié)合的方法，結(jié)合教師自身的工程項目及大學(xué)生競賽實例，在課堂教學(xué)中與學(xué)生分享工程案例，培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)造思維和自主學(xué)習(xí)能力。

一、教學(xué)內(nèi)容的選取

“光電子技術(shù)基礎(chǔ)”是一門應(yīng)用性較強的專業(yè)課程，課程內(nèi)容較為豐富，但由于課時數(shù)限制，在教學(xué)過程中無法做到也不必做到面面俱到的講解。惠州學(xué)院電子信息系于2018年開始嘗試應(yīng)用型本科專業(yè)模塊化教學(xué)改革。學(xué)院組織青年教師以掛職鍛煉的方式前往企業(yè)進行調(diào)研，動態(tài)掌握行業(yè)領(lǐng)域的技術(shù)應(yīng)用和技術(shù)需求，以企業(yè)需求的職業(yè)技能為導(dǎo)向，結(jié)合課程內(nèi)容進行重組，將一門專業(yè)課程劃分為多個教學(xué)模塊，每個模塊包含特定的技能要素，每個教學(xué)模塊由若干個知識點共同支撐，這些知識點可能來源于實驗課程甚至是不同專業(yè)課程。如圖1所示，電子信息專業(yè)的培養(yǎng)目標(biāo)，由其專業(yè)能力進行支撐，而每項專業(yè)能力則由多個模塊要素支撐。支撐某一項能力的教學(xué)模塊要素可能來源于同一門專業(yè)課程，也可能分布在不同的專業(yè)課程中。圖中頂層圓球表示培養(yǎng)目標(biāo)，立方體表示專業(yè)能力，底層球體表示所屬某個專業(yè)課（底層正方形格子）的教學(xué)模塊要素。

通過對教材內(nèi)容的甄選，確定最為精華的部分進行最深入的講解，保證絕大部分學(xué)生能夠掌握基本理論，形成電子科學(xué)技術(shù)專業(yè)基本科學(xué)素養(yǎng)的培養(yǎng)。同時，對相對次要的內(nèi)容任課教師要大膽舍去，因為這些知識技能，學(xué)生可以在今后的實際工作中進行學(xué)習(xí)，暫時的缺失不會對學(xué)生未來的職業(yè)上升空間造成很大限制[5]。這樣就對教師的教學(xué)水平提出很高的要求。教師需要了解整個電子信息技術(shù)行業(yè)的發(fā)展歷史，準(zhǔn)確分辨各個知識點在整個“光電子技術(shù)基礎(chǔ)”這門課程的中重要性，完成重點、難點的突破。此外，任課教師需要在若干個科學(xué)領(lǐng)域都有所涉獵，以教材的知識作為立足點，將各個學(xué)科知識融會貫通，并在課程教學(xué)中進行交叉，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新創(chuàng)造能力。

（一）競賽促進教學(xué)、科研融入課堂

以全國大學(xué)生電子設(shè)計競賽為例，電子信息專業(yè)的學(xué)生通過參加競賽將專業(yè)課程學(xué)習(xí)內(nèi)容與當(dāng)前新技術(shù)新方法有機結(jié)合，通過具有工程意義、實踐意義的綜合電子系統(tǒng)設(shè)計，培養(yǎng)學(xué)生解決復(fù)雜問題的能力[6]。在電子設(shè)計大賽中，學(xué)生需要用到大量的專業(yè)知識和技能，包括模擬電子技術(shù)、數(shù)字電子技術(shù)、高頻電子線路、電路原理等理論知識，同時還需要用到單片機、FPGA，以及大量光電器件。學(xué)生在參加大賽的器件方面，其專業(yè)能力得到極大鍛煉，團隊協(xié)作精神、科研報告撰寫能力也得到很大提升。同時在“光電子技術(shù)基礎(chǔ)”課堂教學(xué)的過程中，引入競賽題目，結(jié)合光電器件的原理和性能進行深入教學(xué)，將往屆學(xué)生的作品進行講解分析，加強學(xué)生對教材知識點的理解。經(jīng)過長期的教學(xué)積累，我們發(fā)現(xiàn)學(xué)生在進行電子器件設(shè)計的過程中往往具有相同相似的思維模式，往屆學(xué)生的作品所包含的一些錯誤，后幾屆的學(xué)生嘗試時極有再次可能出現(xiàn)，對往屆學(xué)生作品的剖析能夠幫助后幾屆同學(xué)迅速適應(yīng)競賽強度，避免常見錯誤，而往屆學(xué)生作品中的一些閃光點，對于其他學(xué)生群體而言也更容易接受。此外在幫助指導(dǎo)學(xué)生的同時也是對教師隊伍的鍛煉，能夠有效提高教師隊伍指導(dǎo)競賽的能力。因此，我們在課堂模塊化教學(xué)的過程中，會結(jié)合課程所學(xué)的光電器件，以及一些往屆學(xué)生的作品進行講解，讓學(xué)生吸收往屆大賽題目的精髓。

（二）模塊動態(tài)變化，緊跟行業(yè)需求

企業(yè)技術(shù)更新變化迅速，但高校所用的教材往往更新較慢，導(dǎo)致學(xué)生不能掌握企業(yè)當(dāng)前最新技術(shù)[7]。為此，惠州學(xué)院電子信息系組織青年教師定期前往企業(yè)調(diào)研，以掛職鍛煉的方式了解惠州市當(dāng)?shù)佚堫^企業(yè)的技術(shù)發(fā)展動態(tài)，并對課程教學(xué)的內(nèi)容進行及時調(diào)整?；葜莞咭暱萍加邢薰臼且患覍Ｗ⒂诠I(yè)光學(xué)質(zhì)檢的高科技公司，其在國內(nèi)手機配件的智能檢測領(lǐng)域處于領(lǐng)導(dǎo)地位，在機器視覺、人工智能、深度學(xué)習(xí)方面有深厚的技術(shù)積累。2019年惠州學(xué)院與惠州高視科技有限公司簽訂青年博士實踐基地以及人才培養(yǎng)協(xié)議，高視科技有限公司為惠州學(xué)院電子信息系的學(xué)生提供了先進的機器視覺教學(xué)案例及人工智能、深度學(xué)習(xí)的產(chǎn)業(yè)應(yīng)用實例。通過在高視科技有限公司的實踐學(xué)習(xí)，學(xué)生的專業(yè)技能得到了極大的提升。例如惠州學(xué)院學(xué)生參與高視科技“手機屏幕缺陷光學(xué)檢測程序開發(fā)”所用到的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)識別方案，通過以實際項目的方式將學(xué)生引入生產(chǎn)、研發(fā)的第一線，激發(fā)學(xué)生學(xué)以致用的學(xué)習(xí)興趣。在加強校企合作的過程中，惠州學(xué)院電子信息系根據(jù)近幾年的企業(yè)需求，適時調(diào)整課程體系，為本系學(xué)生增加了人工智能、數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)等多門課程，有效提升了畢業(yè)生的行業(yè)競爭力。此外，學(xué)院要求每門專業(yè)課配有嵌入式教學(xué)，即邀請企業(yè)工程師進入課堂，為學(xué)生帶來最前沿的企業(yè)應(yīng)用技術(shù)。

二、教學(xué)技術(shù)技巧的改進

（一）在線課程教學(xué)開發(fā)

在線課程教學(xué)主要包括課前、課中、課后三大時間段[8]。在課前安排中，主要是關(guān)于課程教學(xué)時間和內(nèi)容上的通知，以及課前預(yù)習(xí)任務(wù)。在課前預(yù)習(xí)任務(wù)中，我們可以利用一些其他的網(wǎng)絡(luò)教學(xué)技術(shù)手段配合在線教學(xué)，例如微課等。微課是指運用信息技術(shù)按照認(rèn)知規(guī)律，呈現(xiàn)碎片化學(xué)習(xí)內(nèi)容、過程及擴展素材的結(jié)構(gòu)化數(shù)字資源。相對于常規(guī)課程其課程內(nèi)容較為短小，在短暫的時間內(nèi)針對性地解決一個問題或掌握一項技能，具有教學(xué)目標(biāo)明確、主題突出、教學(xué)時間短等，適合個體自主學(xué)習(xí)等特點[9]。微課教學(xué)的這種特性非常適合模塊化教學(xué)，配合在線教學(xué)平臺，能夠很好地幫助學(xué)生進行課前預(yù)習(xí)和課后復(fù)習(xí)。在進行線上模塊化教學(xué)的過程中，我們將每個教學(xué)模塊封裝成一個微課教學(xué)內(nèi)容，學(xué)生通過自主學(xué)習(xí)微課內(nèi)容，能夠迅速獲取所需的知識及技能。

課中是整個教學(xué)環(huán)節(jié)中最為重要的部分，主要包括直播教學(xué)和在線互動兩個環(huán)節(jié)。在直播教學(xué)中，教師使用重組后的教學(xué)模塊進行講解，并通過互動過程實時了解學(xué)生的學(xué)習(xí)效果和學(xué)習(xí)狀態(tài)。此外，目前大部分的教學(xué)平臺軟件都提供了良好的在線測試方法，在直播授課的過程中，教師可以在授課結(jié)束前發(fā)布在線測試，了解本次課程學(xué)生的學(xué)習(xí)效果及知識盲點。

課后部分是學(xué)生鞏固知識強化記憶的重要環(huán)節(jié)。學(xué)生可以通過網(wǎng)絡(luò)平臺，多次重復(fù)觀看教學(xué)錄播視頻，復(fù)習(xí)微課教學(xué)模塊，并通過網(wǎng)絡(luò)平臺完成教師發(fā)布的課后作業(yè)。常規(guī)教學(xué)通常采用問卷或者教師談話的方式來進行課程反饋，收集的反饋信息非常有限;而網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺通常提供了友好的反饋界面，學(xué)生可以在反饋區(qū)和討論區(qū)提出自己對課程教學(xué)的一些意見以及學(xué)習(xí)過程中的一些困惑，加強了教師與學(xué)生之間的溝通。

（二）教學(xué)效果分析

惠州學(xué)院電子信息專業(yè)模塊化教學(xué)于2018年起步，通過對2016級、2018級電子信息科學(xué)技術(shù)4個班進行平行對比觀察，發(fā)現(xiàn)采用模塊化教學(xué)的班級對知識掌握較好，整體學(xué)習(xí)興趣更為濃厚，表現(xiàn)為作業(yè)完成度高、出勤率高，同時對于知識的運用較為靈活，其參賽的成績優(yōu)于常規(guī)班級。通過大量問卷調(diào)查，從4個對比班級中的反饋信息中，我們得知大部分同學(xué)對模塊化教學(xué)持認(rèn)可態(tài)度，認(rèn)為模塊化教學(xué)效果更好;但是也有部分同學(xué)反映模塊化教學(xué)知識點零碎，不易形成知識體系。

三、結(jié)論

經(jīng)歷近一個學(xué)期的在線教學(xué)摸索，我們總結(jié)了“光電子技術(shù)基礎(chǔ)”基于在線教學(xué)平臺的模塊化教學(xué)改進，通過以賽促學(xué)的方式激發(fā)學(xué)生自主學(xué)習(xí)的積極性，采用科研項目融科教學(xué)的方法，讓理論知識與工程實例相結(jié)合。在每周一次的線上教學(xué)反饋中，學(xué)生表示在模塊化教學(xué)過程，教材中的理論知識直接與工程實例相結(jié)合，更容易理解記憶，學(xué)習(xí)效果更好，大部分學(xué)生對本學(xué)期的在線模塊化教學(xué)效果較為滿意。

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