基于翻转课堂的《激光原理与技术》教学改革与实践

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1、基于翻转课堂的《激光原理与技术》教学改革与实践　　摘要：新一轮基于互联网技术引领的教学改革和人才培养模式改革即将到来，微课、慕课、翻转课堂已快速、深入地影响到各大高校。本文介绍了翻转课堂教学模式的特征，并结合《激光原理与技术》课程的特点、学生学习状况和教学过程中存在的问题，提出了一种基于翻转课堂教学理念的教学改革设计方案。　　关键词：翻转课堂激光原理与技术课程教学模式教学设计　　中图分类号：G642.0　　文献标识码：C　　DOI：1（）.3969/j.issn.1672-8181.2015.03.005　　1我校《激光

2、原理与技术》专业课存在问题　　我省许多理工类院校的光信息、光电类和大部分应用物理专业都开设《激光原理与技术》课程。作为重要专业基础或方向课，此课程：第一，具有较强的理论性、实践性、前沿性和探讨性；理论抽象，公式众多，有相当学术和技术含量的课程，教学中经常发现学生对概念缺乏准确理解或概念和实际应用“两张皮”的现象。第二，课程教学内容多，课程容量大。第三，由于激光技术、光电技术的发展日新月异，器件层出不穷，与新现象、新理论、新器件、新应用有关的课程教学内容也必须不断地做出更新调整，　　另外，《激光原理与技术》课程涵盖知识点包

3、括激光原理、激光技术两部分，知识点明确，可以用一个实验、一个概念来组织教学内容。课程具备开展翻转课堂的实施要求。　　2翻转课堂在《激光原理与技术》课程中的实施方案　　结合我校《激光原理与技术》课程特点，在现有的翻转课堂模型基础上，我们设计了翻转课堂的教学路线图f如图1）。主要由线上学习、课堂学习和课后学习三部分组成。LMS作为教学实施的基础性管理学习平台，可提供教学资源、学习过程记录和互动场所。　　线上学习　　课堂学习　　课后学习　　2.1设计知识单元的策略　　将课程按“知识块”分成8个教学单元，即：激光的基本机理，激光

4、谐振腔理论以及激光振荡理论，连续和脉冲激光器的工作特性，选模技术，放大技术，稳频技术和激光短脉冲技术。每个教学单元可以由一次或多次课程完成，以便教师开发课程视频。　　2.2设计课程微课　　第一，根据本专业课程教学内容（突出难点、重点），设计微课。第二，每个教学单元可分成若干个模块，以模块为单位设计微课。第三，微课内容包括微视频、课间练习和每周作业。通过微视频中的导读内容、课间练习和作业，向学生提出问题，引导学习者自主思考。　　2.3翻转课堂教学设计　　2.3.1线上学习　　第一，通过慕课学习。让学生假期在慕课平台查找与激

5、光器件有关的知识，提前使学生进入到课程中来，在头脑中初步形成激光器件的结构框架，对激光器件的主要应用等有简单的了解，简单的知识点通过慕课学习。第二，通过微课学习。设置每周微课发布时间和作业提交截止时间。课间练习和每周作业可采用填空或选择形式，每道题在截止日期之前允许学生提交3次，否则当次作业记为0分。另外，在学生看完微课之后，对微课中的收获和疑问可以在讨论区发帖。由教师团队或学生讨论互动给出解答，完成课题组布置的线上学习任务。　　2.3.2课堂学习　　第一，分析每个教学单元的目标、知识类型、学生线上学习情况和存在的问题，

6、确定教学策略，如“讲授”、“自学”、“讨论”、“实验”、“探究”等。第二，学生的独立探索和协作学习。具体分为五个环节：①明确问题：根据课程内容和学生观看微课时提出的疑问，总结出-些有探究价值的问题；②独立探究：从开始时选择性指导逐渐转至为学生的独立探究学习方面，让学生在独立学习中构建自己的知识体系，注重和培养学生的独立学习能力；③协同学习：通过“探究式案例”、“探究式实验”鼓励学生以小组协作形式，采用对话、商讨、争论等形式进行讨论并实施；④交流展示：成果交流采用如：举行展览会、报告会、辩论会、小型比赛等；⑤考核评定：建立

7、线上学习、课堂和课后学习各环节的考核评价。考核成绩构成为“课间练习20分+每周作业15分+课后研究报告和小论文5分+讨论区及课堂活跃度10分+期末考试50分”。　　2.3.3课后学习　　由课后的复习，学生定期的答疑，学生完成的项目任务和课程论文构成。　　3翻转课堂教学实施案例――以光学谐振腔（FP腔）为例　　3.1线上学习　　首先利用微课介绍实验现象，给出FP腔的输出装置，给出了连续波入射时单模光纤FP腔输出光谱。提出问题：如何解释上述实验现象呢？接下来在微课上介绍描述上述激光现象的基本概念与相关规律。根据多光束干涉原理

8、，可得垂直入射时，光学FP腔的输出与输入光强之比为：　　将光纤长度，折射率（n=1.48）代人，可得其自由谱宽为50CHz，利用变换式，可得自由谱宽为0.4nm，理论计算与实验现象一致。通过微课学习，学生完成知识的内化。课间提问，采用填空题：C02激光器波长为10.6um，当腔长L=lm时，自由谱宽为（），如果该激光