浅谈基于问题式学习法理论的 应用光学 教学实践
发布时间：2015-07-09 09:12
[论文关键词]问题式学习 应用光学 教学实践
[论文摘要]基于问题式学习近年来受到了理论界的广泛重视。我们以《应用光学》课程教学为例,在教学改革中引入基于问题的学习理论,尝试设计基于问题学习的教学策略。实践表明,将基于问题的学习理念应用到应用光学的教学中,增强了学生的主观能动性,取得了良好的教学效果。
问题式学习法的内涵
问题学习法(problem-basedlearning,简称pbl)，从教师的角度来讲,是一种教学方式,而站在学生的角度看,是一种学习方式。
问题学习法的教学过程概括起来是由这样几个环节构成的:形成一个新的学习小组;启动一项新问题;执行问题解决;展示成果;评价。也就是说是由教师设计问题学习单元,要求学生充当复杂问题的解决者,学生通过解决问题的过程,提高对某些概念和知识的理解,培养分析问题和解决问题的能力,从而获得解决现实问题的经验。
如果把问题学习法引入到实际教学改革中,教师引导学生先进行问题学习,然后让学生们把问题带到学习小组中进行讨论,这样讨论的时候更有针对性。这一方法强调用问题启动学生思维,让学生在探索中学习,与传统的教学方式相比,学生合作与交流的几率大大增加了,教学效果也大大加强了。与此同时，学生的思维能力得到了训练,学生搜集文献资料的能力也得到了锻炼和加强，这些技能都有利于学生终身学习。
以《应用光学》课程为例的教学实践
1.教学设计
研究者在《应用光学》这门课程（所用教材为安连生主编的《应用光学》）的“辐射度学和光度学基础”一章中采用了基于问题式学习的教学实践。由于这一章的基本内容在同一学期的另外一门课程——《光电子技术》中也有涉及，并且是先于《应用光学》课程开讲，也就是说学生对这一章的基本内容已经有了一个初步的掌握，因此对本章进行问题式学习法的教学实践是比较合适的，教学效果也是有一定保证的。
（1）设计问题
设计的问题要有启发性和针对性，要使课堂教学在不断提出问题和解决问题的过程中完成教学目标。同时,要让学生知道本课的难点及重点是什么,在学习中做到有的放矢。以《应用光学》课程为例:
a.光度学基本量部分
①阅读的部分：了解各光学量的定义，意义以及表示方法。②基于问题部分：采用讨论加计算的方法，解决实际的太阳辐射的相关问题，进而要求学生对结果联系实际加以梳理和小结。
b.朗伯定律和全扩散面部分
①阅读的部分:了解朗伯辐射体和全扩散面的主要特点。②基于问题的部分:朗伯辐射体和全扩散面有什么区别？它们的共同点又在哪里？朗伯定律能适用于全扩散面吗？③基于问题的扩展部分：散射和吸收定律中的“朗伯定律”部分跟本课程中的朗伯定律在表述上有何不同？要求学生课后利用图书馆资料和网络资源了解它们在本质上的共通性。
c.像平面的光照度部分
①阅读部分：要求学生了解像平面光照度的具体含义，了解光学系统相对孔径的概念以及它对像平面光照度的影响。②基于问题的部分：阳光被聚焦后，可用于点火、钻孔、溶化烧毁等，起作用的是辐照度还是光源本身的辐亮度？何以见得呢？③基于问题的扩展部分：古希腊人曾想用长焦距反光镜烧毁远距离敌舰，即所谓超远距离燃烧，实际上是不可能实现的。这是为什么呢？
d.光学系统光能损失的估计
基于问题的部分：光学系统光能损失的主要原因是什么？实际常用光学系统的光能损失如何进行估算？（可为学生提供一些实际光学系统的结构图）
（2）学生探索，尝试解决问题
根据教师所设问题,引导学生去研究、去探索,在讨论、交流中发现新问题、新知识,逐步解决所设计的问题。同时,教师作为参与者应主动参与学生的讨论、交流,起到促进和调节的作用,使问题不断引向深入。
引导学生根据探索、尝试所得,归纳、总结出有关的结论,然后教师通过必要的讲解,加以修正。
（4）运用规律，解决问题。
教师可以针对学生存在的问题,借题深入地展开分析,提炼出规律，并由点及面，由例及类,教给学生分析问题与解决问题的方法。
（5）教学相长，总结与反思
在师生共同研究学习的基础上,引导学生对本节课所学内容进行总结与反思，对知识进行整理，并对思考方法进行提炼,形成自已的观点。
2.实践研究方案
（1）划分新的学习小组。
（2）光度学基本量教学。
（3）朗伯定律和全扩散面教学。
（4）像平面的光照度和光学系统的相对孔径教学。
（5）光学系统光能损失的估算教学。
（6）总结与反思。
结束语
在教学实践中无论采用哪种策略,“基于问题”的教学方法对“教”和“学”两个环节都提出了挑战。教师作为教学活动的主导,需根据学生的认知规律选择合适的教学方法,精心设计教学方案,驾驭整个教学过程。学生作为教学活动的主体,学习模式由接收式的被动学习转向基于问题的探索式的自主学习,面对所设的问题情境,他们需要在整理和分析相关信息和数据的基础上,通过独立思考和团队合作学习,拿出解决问题的方案。因此,在这种教学改革中,师生都需要投入不少的时间和精力，并且还要在一些主要环节的配合上多下点功夫。
参考文献：
[1]张顺岚，莫建文，欧阳宁，丁勇.基于问题的教学在信号与系统中的应用.桂林电子科技大学学报，2008（4）.
[2]唐晓春.基于问题学习法教学选评，科教文汇，2008（8）.
[3]邱春红，朱小社.pbl学习模式之探讨.张家口职业技术学院学报，2007（3）.
[论文摘要]基于问题式学习近年来受到了理论界的广泛重视。我们以《应用光学》课程教学为例,在教学改革中引入基于问题的学习理论,尝试设计基于问题学习的教学策略。实践表明,将基于问题的学习理念应用到应用光学的教学中,增强了学生的主观能动性,取得了良好的教学效果。
问题式学习法的内涵
问题学习法(problem-basedlearning,简称pbl)，从教师的角度来讲,是一种教学方式,而站在学生的角度看,是一种学习方式。
问题学习法的教学过程概括起来是由这样几个环节构成的:形成一个新的学习小组;启动一项新问题;执行问题解决;展示成果;评价。也就是说是由教师设计问题学习单元,要求学生充当复杂问题的解决者,学生通过解决问题的过程,提高对某些概念和知识的理解,培养分析问题和解决问题的能力,从而获得解决现实问题的经验。
如果把问题学习法引入到实际教学改革中,教师引导学生先进行问题学习,然后让学生们把问题带到学习小组中进行讨论,这样讨论的时候更有针对性。这一方法强调用问题启动学生思维,让学生在探索中学习,与传统的教学方式相比,学生合作与交流的几率大大增加了,教学效果也大大加强了。与此同时，学生的思维能力得到了训练,学生搜集文献资料的能力也得到了锻炼和加强，这些技能都有利于学生终身学习。
以《应用光学》课程为例的教学实践
1.教学设计
研究者在《应用光学》这门课程（所用教材为安连生主编的《应用光学》）的“辐射度学和光度学基础”一章中采用了基于问题式学习的教学实践。由于这一章的基本内容在同一学期的另外一门课程——《光电子技术》中也有涉及，并且是先于《应用光学》课程开讲，也就是说学生对这一章的基本内容已经有了一个初步的掌握，因此对本章进行问题式学习法的教学实践是比较合适的，教学效果也是有一定保证的。
（1）设计问题
设计的问题要有启发性和针对性，要使课堂教学在不断提出问题和解决问题的过程中完成教学目标。同时,要让学生知道本课的难点及重点是什么,在学习中做到有的放矢。以《应用光学》课程为例:
a.光度学基本量部分
①阅读的部分：了解各光学量的定义，意义以及表示方法。②基于问题部分：采用讨论加计算的方法，解决实际的太阳辐射的相关问题，进而要求学生对结果联系实际加以梳理和小结。
b.朗伯定律和全扩散面部分
①阅读的部分:了解朗伯辐射体和全扩散面的主要特点。②基于问题的部分:朗伯辐射体和全扩散面有什么区别？它们的共同点又在哪里？朗伯定律能适用于全扩散面吗？③基于问题的扩展部分：散射和吸收定律中的“朗伯定律”部分跟本课程中的朗伯定律在表述上有何不同？要求学生课后利用图书馆资料和网络资源了解它们在本质上的共通性。
c.像平面的光照度部分
①阅读部分：要求学生了解像平面光照度的具体含义，了解光学系统相对孔径的概念以及它对像平面光照度的影响。②基于问题的部分：阳光被聚焦后，可用于点火、钻孔、溶化烧毁等，起作用的是辐照度还是光源本身的辐亮度？何以见得呢？③基于问题的扩展部分：古希腊人曾想用长焦距反光镜烧毁远距离敌舰，即所谓超远距离燃烧，实际上是不可能实现的。这是为什么呢？
d.光学系统光能损失的估计
基于问题的部分：光学系统光能损失的主要原因是什么？实际常用光学系统的光能损失如何进行估算？（可为学生提供一些实际光学系统的结构图）
（2）学生探索，尝试解决问题
根据教师所设问题,引导学生去研究、去探索,在讨论、交流中发现新问题、新知识,逐步解决所设计的问题。同时,教师作为参与者应主动参与学生的讨论、交流,起到促进和调节的作用,使问题不断引向深入。
（3）信息交流，揭示规律
引导学生根据探索、尝试所得,归纳、总结出有关的结论,然后教师通过必要的讲解,加以修正。
（4）运用规律，解决问题。
教师可以针对学生存在的问题,借题深入地展开分析,提炼出规律，并由点及面，由例及类,教给学生分析问题与解决问题的方法。
（5）教学相长，总结与反思
在师生共同研究学习的基础上,引导学生对本节课所学内容进行总结与反思，对知识进行整理，并对思考方法进行提炼,形成自已的观点。
2.实践研究方案
（1）划分新的学习小组。
（2）光度学基本量教学。
（3）朗伯定律和全扩散面教学。
（4）像平面的光照度和光学系统的相对孔径教学。
（5）光学系统光能损失的估算教学。
（6）总结与反思。
结束语
在教学实践中无论采用哪种策略,“基于问题”的教学方法对“教”和“学”两个环节都提出了挑战。教师作为教学活动的主导,需根据学生的认知规律选择合适的教学方法,精心设计教学方案,驾驭整个教学过程。学生作为教学活动的主体,学习模式由接收式的被动学习转向基于问题的探索式的自主学习,面对所设的问题情境,他们需要在整理和分析相关信息和数据的基础上,通过独立思考和团队合作学习,拿出解决问题的方案。因此,在这种教学改革中,师生都需要投入不少的时间和精力，并且还要在一些主要环节的配合上多下点功夫。
参考文献：
[1]张顺岚，莫建文，欧阳宁，丁勇.基于问题的教学在信号与系统中的应用.桂林电子科技大学学报，2008（4）.
[2]唐晓春.基于问题学习法教学选评，科教文汇，2008（8）.
[3]邱春红，朱小社.pbl学习模式之探讨.张家口职业技术学院学报，2007（3）.
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