建设一流本科

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【建设一流本科】光的世界:从无处不在到无所不能
文:罗莎 图:光电学院 来源:新闻中心 时间:2023-03-23 22856

  超越极限的光芯片、唯快不破的光通信、集颜值与威力于一身的激光武器......

  没有艰涩的公式推导、没有枯燥难懂的数学知识,只有随循循善诱的话语不断抛出的专业特色和前沿新知,老师像不断推开着一扇扇门,门的背后,链接的是当今最尖端的光电科技……

  回忆起刚入学时上新生研讨课的情景,光电学院2020级学生付明越至今仍记忆犹新。2020年的秋天,对他这样刚踏入大学校园的新鲜人而言,心怀期待的是每周五下午,与一门叫作“光的世界:从无处不在到无所不能” 课程的见面。

明确定位:引导学生对专业感兴趣

  “未来的方向在哪里?专业如何规划?自己将去往何处?”对于众多的大一新生而言,褪去刚进入大学象牙塔时的喜悦与憧憬,因其对专业认知上的不足,容易出现上述“灵魂三问”,这些让人迷惑的地方如同一层雾气,让大学新鲜人难免心生忐忑。

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  结合世界一流大学和国内知名高校新生研讨课的开设情况,电子科大面向本科新生开设新生研讨课,以小班研讨课的形式,由知名教授领衔主讲,在主动参与和合作学习中,激发学术志趣、启迪思维、思辨表达、开阔视野,顺利完成从高中到大学学习方式与思维方式的转变。

  作为课程的主讲人,光电科学与工程学院刘爽教授潜心教学改革多年,主要从事光电探测与传感等研究,谈起在繁忙的教学科研管理工作之余,依然坚持为新生研讨课下一番苦功夫,她爽朗的声音中透出热情,“以‘光’照亮新生未来前进的道路,引导学子在科学探究路途上永葆好奇心,是很有意义和价值的事情。”

  “光电学院积极响应学校号召开设了新生研讨课,但学生普遍反馈难,老师也多有困惑,我就想,到底问题出在哪里了呢,不如自己亲自来上一下。”接下新生研讨课时,当时主管光电学院教学工作的刘爽也曾遇到困惑,谈起教学中的“拦路虎”,她总结为“四难”:

  本门课程开设在新生,学生完全没有相关专业基础,如何设置课程内容,让学生都有话可说?是课程面临的第一个难点。二是学生刚刚入校,从高中生变为大学生,来自不同的环境,性格、表现力各异,彼此缺乏了解,如何设计教学活动,使得学生都敢说?再有如何组织讨论话题,使得学生都愿意说?以及如何有效牵引学生了解学科、进而热爱学科等。

  是困难更是机会。在刘爽看来,新生研讨课首先是要“引导学生对专业感兴趣,不能一来就把学生吓跑了。”

  依循“了解什么是光,光的基本原理和分析方法、光的应用领域以及未来发展的前景,本专业的培养目标内容和课程体系设置依据,大学自主学习的特点” 等教学目标,刘爽提出了五大教学创新方法,成功化解了新生研讨课上的教学难点,也令该课程成为学校首批新生研讨课示范课。

推动之道:“五大创新法”打开研学的第一扇窗

  在探索和实践中,刘爽进行了精心的教学设计,从不同年级学生“转专业”的故事切入,介绍了学院如何把新生研讨课作为“基于项目的新生课”的铺垫,形成了“基于项目的课程体系”,并提出:“新生研讨课是开启大学研学之旅的第一扇窗!”

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  在“光的世界:从无处不在到无所不能”课程中,课程教学从易到难,分为“导入”“引入”“深入”三个阶段,分别设计了“看与见”“颜色的奥秘”“光:信息的载体”“光:能量的使者”“光与医疗”“光子集成”“光的未来”等专题,做到了内容准备天马行空但“形散而神不散”地服务于课程的整体目标。

  命名夸张的课程名称。首先是设计了一个不寻常的课程名称——“光的世界:从无处不在到无所不能”,以此吸引学生的兴趣和关注度。

  组建给力的课程团队。联合青年教师陆荣国博士共同建设课程,在课程名称、课程内容、活动形式以及相关资源等方面,共同商量完成,特别是充分采纳青年教师结合青年学生的喜好所提出的好的建议。形成方案,通过反馈逐步改进完善。

  设置递进的研讨内容。课程设置了“看”与“见”、颜色的奥秘、光-信息的载体、光-能量的使者、光与医疗、光子集成、光与军事、光的未来等八讲内容。其中,第一讲和第二讲是整个课程的“导入”,学生可以结合高中的认识展开讨论,做到从浅入手,有话可说,通过研讨,特别提出他们之前认知可能未涉及的知识,让他们有所顿悟,到达吸引关注的目的。

  第三讲和第四讲,是对课程整体目标的“引入”,引导学生思考、认识光的本质,向课程目标进一步靠近。第五讲到第八讲是“深入”阶段,用案例、视频等资料,带领学生深入研讨光在各个领域的应用,以及光在未来可能的发展与应用,以此引导学生热爱专业,并对个人学术发展早规划。

  如在“光子集成”中突出该技术是“卡脖子”问题中光电子技术的关键,以此说明“拥有初学者的心态,才能获得心灵的开放与自由,随时准备好去接受,去怀疑,充满好奇地去探索这个未知的世界。不断创新。”在“光的未来”中鼓励大家“胡思乱想”光的应用未来场景,以引导学生思考“不固步自封,崭新的、革命性产品哲学和思维方式改变人类生活。”的意义。

  设立无处不在的研讨环节。新生研讨课的教学关键之一在于研讨,强调“以学为中心”,注重对学生在主动学习、自主学习、表达沟通等方面的适应性教育,在教学过程中着力培养学生的思辨与表达、交流与沟通能力;对学生进行综合评价,引导学生注重体验学习过程。

  开课时提醒学生“这是一门课,不是讲座!”,要求学生必须深度参与研讨。研讨的形式除了提前给出主题,让每个小组课下查阅资料,组织报告,在课堂上阐述观点,接受其他小组的提问以外,还有在分析讲解中实时引入研讨话题。

  在“光-信息的载体”中,从同学们熟悉的“光的直线传播”谈起,让他们分析光的直线传播带来的不便,以引出光直线传播的条件,引导学生认识到还有很多的知识需要他们进一步学习。用一个实验案例,组织学生研讨,这个现象在工程上可以怎么用?引导他们关注工程应用,树立科学的工程观。

  建立强调过程的考核方式。最终成绩由:20%报告1+40%研讨+40%报告2组成,为充分体现以“学生为中心”,培养学生质疑、评判能力,在研讨过程设计了学生互评环节。

  开课前要求学生提交报告,主要了解学生对光认识的基本情况,重点考察认真度、文字表达、格式规范、结构等;研讨环节主要考察资料准备、口头表达、团队协作、创新思维等;期末报告主要考察收获、思考、专业认识、对学科领域期望等等。

  “通过新生研讨课,我们最终希望学生达到锻炼基本口头和文字交流能力,激发对专业的学习兴趣,为今后深入的专业领域学习打下有益的基础。目前来看,基本达到了这样的效果!”刘爽欣慰地表示。

新生“心声”: 做最渊博的学者,也永远是个好奇的孩子

  作为课程助教,光电学院2021级硕士研究生李维是第一次担任助教工作,负责协助刘爽教授开展分组讨论和课堂演示设计等工作,他分享了在新生研讨课上印象深刻的一个故事:

  小组研讨环节中,有一组同学选择讲“全息投影”主题,大家自主制作了一个裸眼3D投影简易模型,并且成功演示了裸眼3D投影技术。“刘老师和我都感到很惊讶,当时没作这方面要求,但同学们通过查阅资料,尽然手工复原了一个裸眼3D投影模型!”李维说,“这次的研讨给全班同学都留下了深刻的印象,既激发了大家的学习兴趣,也加深了对于专业课程的理解,同时印证了刘老师的教学设计是成功的。”

  看到选课名单中出现的“光的世界”课程时,2022级英才实验学院柏晓坤感觉眼前一亮,高中时就特别喜爱物理、尤其对“光”的部分感兴趣的他而言,选择这门课,希望在老师带领下,对“无处不在”到“无所不能”的光一探究竟。

  他记得在讲“光在探测方面的应用” 时,老师以“可见光探测-可见光伪装-红外探测-红外伪装”为线,引导同学们了解工程应用需求推动科学研究的意义。助教带领同学们先用手机看给定的目标,大家一起讨论该功能的优点;再改为黑暗中看,同学们分析了可见光成像所面临的困难;接下来在黑暗中用红外相机观察目标,同学们看到图像兴奋的同时,对光探测的基本概念与魅力有了很深的体会。

  这些生动鲜活的互动体验式感受,进一步加强了大一的柏晓坤对专业的了解和认知,也推动着他今后对个人未来专业及研究方向上的选择。对大三的付明越而言,新生研讨课的学习经历,起到了专业兴趣引导和热身的效果,专业分流时,他毫不犹豫地选择了光电信息科学与工程专业。

  经过两年多的学习,“固体与半导体物理”“物理光学”“激光原理与技术”……每一门课都准确地点醒了新生研讨课时的懵懂,“这种感觉就像读一部扣人心弦的小说,当伏笔和悬念被一个个揭开时,令人大呼过瘾、拍案叫绝! ” 付明越兴奋地说。

  面对未来的征途,付明越说,做科研不是写小说,容不得半点虚假,需要不断地求真知、做实事。“科研的道路从来不是平坦的,但在光电学院的学习给了我足够的能力和勇气,无论面对怎样的未知与挑战,我的心底总有一个声音在呼喊——我要做最渊博的学者,也永远是那个心怀好奇追光的孩子!”


编辑:罗莎  / 审核:罗莎  / 发布:陈伟