2025年湖南省普通本科高校教育教学改革
典型分享项目成果简介
项目名称：线上线下混合式教学模式下《光学》课程
教学改革的研究与实践
单位名称：湖南文理学院
项目主持人：聂建军
团队成员：杨江河 贺志 王琼 马磊
一、项目研究背景
项目基于师范认证要求，全面培养人才为目的，研究物理学专业光学课程的建设,激发学生对物理专业课程的深刻认识，让学生发自内心的去学习，培养更多的优秀学生，提高人才培养质量。利用学习通课程资源，研究线上线下混合式教学模式下《光学》课程教学改革,引导改革教学方案和教学实践，加快转变教育教学观念，提高教学质量。
积极响应教育部发布的师范认证要求，对教师和学生具有重要的理论与实践意义。对教师而言，混合式教学提供了极大的便利性，使其能整合优质的在线课程、视频讲座、互动工具等资源，满足不同学生的学习需求，精准调整教学策略，体现了“以学生为中心”的教育理念。对学生而言，混合式教学提供了自主学习的机会，学生可以根据个人节奏安排学习，通过虚拟实验与实际实验的结合，学生先进行模拟操作，再线下实际实验深化理解。这不仅提高了学习效率，还培养了学生的协作能力、创新思维和实践能力，全面促进了学生的综合素质发展，为教师教育的专业化、标准化发展提供了有力支持，为教育现代化注入了新的活力。
二、研究目标、任务和主要思路
1. 研究目标
课程结构设计：合理设计线上线下的课堂内容，构建合理的课程体系，确保理论教学与实践操作的有机结合。
互动与反馈机制：通过线上平台和线下课堂的结合，增强师生互动，激发学生学习兴趣，及时反馈学情。
技术应用：充分有效利用现代教育技术，如虚拟仿真实验，在线交流平台，提升教学效果。
学习成效评估：通过多元化的评估方法，全面评价学生的学习成效，确保教学目标的达成。
2. 研究任务
教学改革方案
项目团队提出基于混合式教学模式的《光学》课程教学改革方案，具体包括以下几个方面：
（1）课程设计
线上部分：视频讲座、交互式模拟实验和在线讨论。视频讲座详细讲解光学的基本原理和复杂概念，辅以动画、图表和实例，帮助学生直观理解光学现象。交互式模拟实验利用专业软件进行实验的模拟，加深学生对理论知识的理解。通过讨论板和即时消息功能，结合腾讯课堂，学生可随时提出问题，教师和其他学生共同参与讨论。
线下部分：课堂讨论、实验操作和理论应用。课堂上，教师组织小组讨论，解决实际问题，如设计测量微小尺度变化的光学系统，学生通过讨论和实际操作，将理论知识应用于实践。实验室环节中，学生应用线上学习的内容，通过实际操作光学仪器进行实验，如测量光的波长、研究光的单缝衍射、光栅光谱，He-Ne激光的波长，迈克尔逊干涉仪的使用等。这种环节设计增强了学生的实践技能和理论应用能力，为今后开展教学研究提供认知基础。
（2）互动与反馈机制
线上互动：通过平台的讨论区和即时消息功能，学生随时与教师和同学共同讨论疑难问题，提供不同的解释和示例，帮助学生理解。
线下反馈：教师观察学生的实验操作，课堂中观察学生的讨论情况，提供即时反馈，帮助学生深化对理论知识的理解。
（3）技术应用
虚拟仿真实验：利用光学仿真平台，学生可以在虚拟环境中进行实验操作，观察光的行为（如折射、反射和干涉），如图1、2、3所示。这种模拟环境的设计使学生能够在安全的环境中进行实验，提高了他们的实验技能和理解能力。
在线测试工具：利用泛雅平台进行课堂小测试，如图4所示，教师可以即时了解学生的学习状况，并根据测试结果调整教学策略。
多媒体教学资源：通过多媒体课件、项目案例、微课视频等形式，如图5所示，丰富了教学内容，提升了学生的学习兴趣和参与度。
图 1 干涉法测微小量实验
图 2 分光计的调节和使用
图 3 单缝衍射实验
图 4 课堂测试
图 5 微课堂
（4）学习成效评估
课程成绩评定方式
期末考试总分为100分，占课程总成绩的60%；
课后作业为100分，占课程总成绩的20%；课堂笔记、知识反思总结，各100分，各占课程总成绩的10%，共40%；
课程总成绩=期末考试成绩×0.6 +课后作业成绩×0.2+课堂笔记×0.1+知识反思总结成绩×0.1
课程目标达成度评价方法,见表1：
表 1 课程目标达成度评价方式
3. 主要思路
教学实践过程
项目的实践过程分为以下几个阶段：
（1）调研准备阶段（2020年9月前）
教学团队建设：项目团队以光学课程为依托，组建了教学团队，制定了相关规划，并进行了分工。课题组成员进一步明确了研究目标和对象，在广泛调研的基础上，制定了课程的三年发展计划。
首先，从课程性质、培养目标、课程作用三个方面来明确课程定位：
课程性质：《光学》是物理专业本科人才培养的核心课程之一，是继《力学》、《热学》、《电磁学》之后的又一门基础物理课程。
培养目标：《光学》课程的培养目标是通过系统学习光学的基本原理、现象和应用，使学生深入掌握光波干涉、衍射、偏振等核心知识，并能够熟练运用高等数学工具解决光学问题。课程注重理论与实践的结合，培养学生解释生活中光学现象的能力。课程响应教育部的师范认证要求，提升其对中学物理光学内容的综合运用水平，培养科学精神与创新精神。
其次，根据湖南文理学院数理学院物理学人才培养方案来制定本课程目标，如图6所示。
最后，针对课程进行学生的学情分析，如图7，从而明确教学内容。
图 7 光学课程学情分析
学生在学习《光学》课程时，已具备了《高等数学》、《力学》和《电磁学》的基础知识。然而，光学中衍射等概念较抽象，学生可能会遇到困难，则课程设计需注重理论与实践的结合，通过例题讲解强化数学推导能力。此外，光学课程不仅是《激光原理》、《电动力学》等课程的基础，还为学生未来从事科研工作奠定基础。
（2）项目实施及检验阶段（2020年9月-2022年7月）
教案完成阶段：基于《光学》教学资源，结合虚拟仿真实验教学中心，丰富和完善线上教学资源。课程组定期研讨，完善每一个知识点的讲授方式，并形成电子教案。
学习通视频完善阶段：针对讲授内容和混合式教学模式实行内容的细致划分，讨论制作相关课件、微视频等课程资源，并进行课题实验。
混合式教学的探索与实践：组织课程组教师通过广泛查阅专业文献并结合最新的专业进展，利用翻转课堂使课堂有趣又有用。
课堂效果调查追踪：项目组根据教学内容和进度同学生交谈或发布调查问卷，掌握实际的课堂效果和学生接受程度，共同做改进。
（3）课程效果的调查追踪分析（2022年7月-2024年9月）
课程总结与教案整理：在课程结束后，项目组对课程内容和效果做全面的总结，如图8所示，教师结合课程体会，找出闪光点，写出教改论文，集体讨论学习。
成果应用与整改措施：项目将相关成果应用到实践教学中，并提出整改措施。接受上级主管部门对课题的结题鉴定。
图 6 光学课程目标
图 8 光学课程效果总结
基于图中数据，线上线下混合式教学模式下《光学》课程教学改革的效果从以下方面进行总结分析：
（1）教学资源的丰富性与多样性
课程提供了大量的学习资源，包括87个视频（总时长1130分钟）、86个文档、346道题、255个讨论区话题和1次考试，为学生提供多样化的学习选择，帮助其巩固知识和提升解题能力。
（2）学生参与度与互动性
课程设计了31个课堂活动和13个作业，增强了学生的参与感和互动性。通过线上线下结合的方式，学生可以在课堂上进行讨论和实践，同时通过线上平台完成作业和参与讨论。
讨论区活跃：讨论区话题达到255个，发表答题9个，回复话题246个，表明学生积极参与课程讨论，形成了良好的学习氛围。这种互动性不仅提升了学生的学习兴趣，还促进了知识的深入理解和应用。
（3）学习效果与成绩管理
学情统计与成绩管理：通过学情统计和学生成绩管理，教师可以实时了解学生的学习进度和表现，及时调整教学策略。例如，根据学生的作业和考试表现，教师可以提供个性化的学习建议和辅导。
任务布置与章节分布：课程布置了61个任务，帮助学生系统地学习光学知识。通过任务驱动的学习方式，学生能够更好地掌握课程内容，并逐步提升学习效果。
（4）技术支持的创新性
线上平台的高效利用：课程活动数达到73773次，表明线上平台得到了高效利用。通过线上平台，学生可以随时访问学习资源、参与讨论和完成作业，提升了学习的灵活性和便捷性。
数据分析与反馈：通过基础数据和课堂报告，教师可以分析学生的学习行为数据，提供精准的反馈和指导。例如，根据学生的视频观看时长和作业完成情况，教师可以识别学生的学习难点并进行针对性辅导。
总之，线上线下混合式教学模式在《光学》课程中的应用，显著提升了教学效果。通过丰富的线上资源和多样化的学习活动，学生能够灵活安排学习时间，并通过讨论区和课堂活动增强互动性。技术的支持（如数据分析、线上平台）进一步优化了教学过程，帮助教师实时了解学生的学习情况并提供个性化指导。总体而言，混合式教学模式为《光学》课程的教学改革提供了有力支持，为学生的全面发展和未来职业发展奠定了坚实基础。
三、主要工作举措
自项目启动以来，项目团队围绕“线上线下混合式教学模式下《光学》课程教学改革的研究与实践”这一主题，开展了大量的理论研究和改革实践工作。具体工作如下：分析了当前线上线下混合式教学模式现状及其在《光学》课程中的运行情况，初步确定了对于《光学》课程混合教学模式的框架及运行方案。项目所做工作主要在五个方面：1、理论研究，发表论文；2、改革实践取得的主要成绩；3、校内外应用和推广情况；4、研究工作中存在的问题分析；5、下一步的工作。
1、理论研究，发表论文：
项目公开发表署名(湖南省普通高等学校教学改革研究项目，HNJG-2020-0721; 湖南文理学院校级教改项目，编号：JGZD2008)论文4篇，均为一般期刊。4篇署名论文及研究内容如下:
[1]聂建军，冷洋，王琼，混合式教学模式在《光学》课程中的应用研究，教育[J],2024（12）:15-18
我们探讨了混合式教学模式在《光学》课程中的应用及其对提升教学效果的重要性。《光学》作为物理学的一个关键分支，对于培养学生的科学素养和实验技能极为重要。然而，传统教学模式下的课程往往忽视了实践能力的培养和创新思维的激发。为解决这一问题，文章提出了混合式教学模式，该模式结合了线上资源和线下课堂教学，旨在提供更灵活多样的学习方式，增强学生与教师之间的互动，以及学生之间的交流。国内外的研究现状表明，混合式教学在多个学科领域都取得了积极成效，为《光学》等科学课程的教学提供更多可能性，进一步促进学生的全面发展。
[2]聂建军，文伟，R.培根还是F.培根？--浅谈光学教学中的一个史料问题，科普天地[J], 2024，13: 91-92
光学史料的学习可以增加光学教学的趣味性，可以帮助物理学专业学生厘清光学中的基本概念和规律的形成过程，从而有利于光学教学。本文分别介绍了R·培根及F·培根以及他们对于科学的贡献，对光学教学中人们极易出错的一个史料问题进行了分析。我们认为对这些史料的正确认识不仅可以培养物理学专业学生严谨的学习态度，也有助于培养其科学态度与责任等物理学的核心素养。
[3]曹斌芳，马磊，罗兵，基于师范认证的中学物理师范生人才培养模式的探索，高等教育前沿[J],2023,1:1-6
师范认证是对大学师范类专业教育质量的评估，这有利于提高师范生的培养质量。在师范认证的背景下，以湖南文理学院的物理学师范专业为基础，对中学物理师范生人才培养模式进行了改革，按照二级认证标准对培养目标重新进行定位，完善课程体系对毕业要求指标点的支撑，健全毕业要求对培养目标的矩阵关系，逐步完成考核评价机制，制定出一套适合地方院校中学物理师范生培养的模式，光学作为专业基础课，必须予以高度重视。
[4]郭杰荣，马磊，汪盛辉，虚拟仿真技术在中职普通物理实验教学的探索-以电磁学实验为例，高等教育前沿[J],2023,1:220-222
近几年，随着线上线下混合教学模式逐渐走进了教育课堂，以虚拟仿真实验平台为基础的线上实践课堂也在不断地建设实践中，虚拟仿真实践教学具有仿真度高和自由灵活的特点，对线下实验教学有很好的辅助作用。论文以普通物理实验中电磁学实验为研究对象，利用虚拟仿真实验平台完成线上实验案例应用，以此激发学生的学习兴趣，进一步加强学生实践能力和创新能力，可以充分利用学校的虚拟实验平台，开展光学实验的教学，促进学生能力的提升。
2、改革实践及取得的主要成绩
（1）课程设计、教学资源和混合式教学的实施
项目团队对《光学》课程进行规划设计，线上部分包括视频讲座、交互式模拟实验和在线讨论，线下部分则侧重于实验操作和理论应用。
开发教学资源，包括87个视频（总时长1130分钟）、86个文档，测试题目有346题，255个讨论区话题等。通过在线平台，学生可以随时随地访问资源，提升了学习的灵活性和便利性。
项目团队在《光学》课程中采用混合式教学模式，通过线上平台和线下课堂的结合，增强师生互动，提供及时学习反馈。利用现代教育技术，开展虚拟仿真实验、在线测试，丰富教学内容，提升教学效果。
（2）教学效果评估与反馈
项目团队采用了多元化的评估方法，包括课后作业、课堂笔记、知识反思总结、调查问卷和期末考试等，结合物理学专业师范认证要求，全面评价学生的学习成效。
项目执行以来，促进了学院与物理学有关的几个工作室的建设，并取得很好的效果，这些工作室包括：庹满先老师负责的师范技能工作室，2020-2024年间指导学生50余人，获省市教学一、二等10奖；贺志老师的量子光学和量子信息工作室，学生发表SCI论文2篇；马磊老师负责的大学物理竞赛工作室，辅导学生参加大学生物理竞赛，2020年-2024年指导190余名学生参加大学生物理，获省赛一、二、三等奖共30余项。聂建军老师负责的物理学方向考研工作室，辅导学生考取研究生。这些工作室有助于促进光学教学改革，形成教学相长的良好氛围。
3、校内外应用和推广情况
项目团队通过组织教师培训、教学研讨会和经验分享会，积极推进混合式教学模式在《光学》课程中的应用。通过校内教学资源共享平台，项目团队将《光学》课程的线上资源开放给其他教师使用，促进了教学资源的共享与优化。教师们借鉴了混合式教学模式的设计思路，将其应用到其他课程中，取得了良好的教学效果。
混合式教学模式在《光学》课程中的应用得到了学生的广泛认可和积极参与。通过线上平台，学生可以随时随地访问丰富的学习资源，如视频讲座、交互式模拟实验和在线讨论区，极大地提升了学习的灵活性和便利性。
项目团队还通过组织学生科研小组和竞赛团队，将混合式教学模式的应用延伸到课外科研和竞赛活动中。例如，学生在“大学物理竞赛工作室”和“量子光学和量子信息工作室”中，利用线上资源和线下实验相结合的方式，开展科研项目并取得了丰硕成果，发表了多篇高水平论文，并在各类竞赛中获奖。
项目团队还与多所高校的教师合作，开展混合式教学模式的联合研究和实践。如湖南师范大学等高校的物理学科教师合作，推动混合式教学模式的应用。
4、研究工作中存在的问题分析
(1)技术应用的局限性
尽管项目团队充分利用了现代教育技术，但在实际应用中，部分学生对虚拟仿真实验和在线测试工具的掌握程度有限，影响了教学效果。
在线平台的稳定性和技术支持仍需进一步加强，以确保学生能够顺利访问和使用教学资源。
(2)教师角色的转变
混合式教学模式要求教师从传统的知识传递者转变为学习引导者和学习社区的构建者。部分教师在角色转变过程中遇到了困难，影响了教学效果。
(3)学生自主学习能力的差异
混合式教学模式强调学生的自主学习能力，但部分学生的自主学习能力较弱，影响了学习效果。如何提升学生的自主学习能力，是项目团队需要进一步解决的问题。
5、下一步的工作
1. 优化技术应用
项目团队将进一步优化虚拟仿真实验和在线测试工具的设计，提升学生的使用体验。同时，加强在线平台的稳定性和技术支持，确保学生能够顺利访问和使用教学资源。
2. 加强教师培训
项目团队将加强对教师的培训，帮助教师更好地适应混合式教学模式中的新角色。通过教学研讨会、教学论文等形式，提升教师的教学能力和科研水平。
3. 提升学生自主学习能力
项目团队将通过设计更多的自主学习任务和互动活动，提升学生的自主学习能力。同时，通过在线平台提供更多的学习资源和支持，帮助学生更好地进行自主学习。
4. 扩大推广范围
项目团队将继续扩大混合式教学模式的推广范围，与更多高校合作，开展混合式教学模式的培训和推广工作。通过教学研讨会、教学论文等形式，将混合式教学模式的经验推广到更多学科和高校。
四、取得的工作成效
教改论文：
项目目前公开发表署名(湖南省普通高等学校教学改革研究项目，HNJG-2020-0721; 湖南文理学院校级教改项目，JGZD2008)论文4篇，均为一般期刊，4篇署名论文列表如下:
聂建军，冷洋，王琼，混合式教学模式在《光学》课程中的应用研究，教育[J],2024（12）:15-18（一般期刊）
聂建军，文伟，R.培根还是F.培根？--浅谈光学教学中的一个史料问题，科普天地[J], 2024，13: 91-92（一般期刊）
曹斌芳，马磊，罗兵 基于师范认证的中学物理师范生人才培养模式的探索，高等教育前沿[J],2023,1:1-6（一般期刊）
郭杰荣，马磊，汪盛辉，虚拟仿真技术在中职普通物理实验教学的探索-以电磁学实验为例，高等教育前沿[J],2023,1:220-222（一般期刊）
受益学生人数: 500余人
线上线下混合式教学模式下《光学》课程教学改革的研究与实践的受益人数为500余人，其中2020—2024年大学物理竞赛工作室室指导学生190人参加大学物理竞赛，获省大学物理竞赛一、二、三等奖共28项；师范技能工作指导学生50余人参加师范技能竞赛，获省、市级教学竞赛一、二、三等奖共10余项；物理学考研工作室指导学生80余人考上国内知名高校研究生。
五、特色和创新点
（1）理论创新
本项目在理论上的创新主要体现在以下几个方面：
（1）混合式教学模式的设计 ：项目团队提出了基于线上线下结合的混合式教学模式，通过线上资源与线下课堂的有机结合，解决了传统教学模式中理论与实践脱节的问题。
（2）互动与反馈机制的设计 ：项目团队通过在线平台和线下课堂的结合，设计了有效的互动与反馈机制，增强了师生之间的交流，提升了学生的学习效果。
(3)多元化评估体系的构建 ：项目团队结合师范认证标准，建立并采用了多元化的评估方法，全面评价学生的学习成效，确保了教学目标的达成。
（2）实践创新
本项目在实践上的创新主要体现在以下几个方面：
(1)虚拟仿真实验的应用：项目团队利用虚拟仿真实验软件，让学生在虚拟环境中进行实验操作，加深了对光学现象的理解。
(2)利用在线交流平台：项目团队利用在线交流平台，及时了解学生的学习情况，调整教学策略。
(3)教学资源的共享：项目团队通过在线平台，实现了教学资源的共享，学生可以随时随地访问丰富的教学资源，提升了学习的灵活性和便利性。
六、结语
通过混合式教学模式的设计与实施，项目团队成功解决了传统教学模式中理论与实践脱节、学习资源单一、互动性不足等问题，提升了《光学》课程的教学质量。项目的研究成果不仅为高校教学改革提供了理论和实践支持，还为其他学科的教学改革提供了借鉴，具有广泛的社会影响。随着教育技术的不断进步，混合式教学模式的应用将继续演进，为高校教学改革提供更多的可能性。
