Exploration in the Application of Cloud Class in Advanced Experimental Course of ptoelectronics Technology

Wan Jing, Yang Huizhe, Liang Yonghui, Liu Jin

College of Advanced Interdisciplinary Studies, National University of Deffesne Technology, Changsha Hunan, 410073, China

Abstract: As the core experimental course of the optical engineering major, the traditional teaching mode of "Advanced Optoelectronics Technology Experiment" has problems such as insufficient preview, incomplete experiments, and inadequate experimental reports. In response to the above issues, this article explores the introduction of cloud class courses as a digital teaching method into experimental teaching, in order to improve the preview effect before class, strengthen experimental expansion during class, and establish feedback mechanisms after class. This helps students better understand experimental principles and improve experimental skills, while providing teachers with more means to evaluate and adjust teaching.

《高等光电技术实验》是光学工程硕士研究生的综合实验课，属专业核心课程。该课程旨在使研究生学生在本科专业实验基础上按学科基础分类掌握更为全面的专业实验技能和数据处理方法，主要开设光学基础与仪器、激光技术、光纤技术、信号处理与数字仿真等实验内容，强化学生在物理光学、激光原理与应用、光电子学、数字信号处理与仿真技术等方面综合实践训练^[1-3]。

1、《高等光电技术实验》传统教学方式及存在的问题

1.1 《高等光电技术实验》传统教学方式

根据《高等光电技术实验》课程教学计划，实验过程以学生自主操作为主。实验开课前，教师提前下发实验指导书，学生对各实验进行预习，自主学习必要的基础知识，掌握各实验的基本原理。学生进入实验后，教师对学生预习情况进行考察，考察合格后方可进入实验。每组学生首次进入实验时，教师对实验进行简要讲解，强调主要实验内容及操作注意事项，之后学生自行完成实验内容，教师予以必要的指导和辅助。由于受实验仪器设备台套数的限制，实验课程采用分组教学，每次2-4组，每组3-4名学生同时进行^[4]。

1.2 存在的问题

在传统的教学模式下，学生通过实验指导书进行预习，学习资料单一枯燥，学生对实验仪器设备的使用方法没有感官的认识，对实验每一步预期的测定结果及现象并没有系统了解，预习效果不佳，且通过线下考察的方式，教师难以及时准确掌握学生的预习情况^[3,4]。

学生进入实验时，由于预习不充分，存在只是按照实验指导书中的步骤机械的开展实验的问题，并未深入探究每个实验现象产生的原理，且每个实验同时有几组学生同时进行操作，教师难以观察到每名学生的每个步骤是否规范。整个实验过程中，没有引入开放性实验的思考与实践，实验教学难以深入。

课程结束后，学生提交实验报告时，大多只是照搬讲义中的实验步骤，仅添加一些实验数据，缺乏主动性和创新性。教师仅通过实验报告完成情况，难以全面判断学生是否真正理解了实验原理，掌握了实验操作方法^[2]。

2、云班课在《高等光电技术实验》中的应用思路

云班课是蓝墨公司推出的一款免费的课堂互动教学App，可实现教师与学生之间的即时互动、资源推送和作业任务布置等多种功能，实现对学生学习行为的记录和学习的过程性考核，为教师提供高质量的教学研究大数据^[5-8]。

针对传统教学存在的几个明显不足，云班课可以通过提供个性化学习、实时互动、多媒体资源、灵活时间安排以及实时反馈等功能，有力地提高实验教学的效率和质量，具体体现在课前提高预习效果、课中加强实验拓展和课后建立反馈机制。

2.1 课前提高预习效果

课前，教师可以根据实验教学内容，将实验原理、实验仪器介绍及操作方法录制成微课视频上传发布至云班课资源中。学生可以灵活利用课余时间，自主掌握学习进度，随时随地利用云班课观看预习内容，并配合实验指导书对照学习。教师在云班课发布课前测试题，学生需要在上课前完成测试才能进入实验，针对每次测试，云班课给出了学生平均分、平均用时及单题正确率，教师通过查看学生答题情况，了解学生预习情况，及时调整授课侧重点^[5,6]。

通过上述课前预习过程，云班课平台为学生和教师提供了一种强大的工具，主要体现在:

(1)提供灵活性和自主性: 学生可以根据自己的时间表和需求选择何时学习。这种自主性有助于学生更好地管理自己的学习进度，允许他们在最佳状态下进行实验预习，提高学习效率。

(2)多媒体资源的丰富性: 通过微课视频、图像、模拟实验等多媒体资源，云班课平台能够以更生动、具体的方式呈现实验原理和操作方法。这有助于学生更深入地理解实验的背后原理，激发他们的学习兴趣^[7]。

(3)个性化学习支持:根据学生的学习表现和测试结果，提供个性化的学习建议。通过平台的统计分析教师可以发现共性的难点和易错点，从而调整在课堂上对实验原理或操作方法的解释或强调。

(4)增强学习效果:通过提前预习实验内容，学生在实际实验课上会更加自信和积极参与。他们已经具备了基本的知识和理解，这使得实验教学更加深入和有意义，有助于提高学习效果。

课前预习对于实验课的教学效果至关重要，云班课的使用为学生和教师提供了互动、个性化、多媒体和实时反馈等多重好处，使学生更好地准备和理解实验课程，有助于提高实验教学的质量和效果。

2.2 课中加强实验拓展

在这种教学模式下，基于前期学生已经完成了充分的实验课程预习，课堂上的教学焦点发生了显著的变化，主要体现在：

(1)深度理解与实际应用:通过学生的预习工作，他们已经建立了对实验原理和操作的初步理解。这为教师创造了机会，可以更深入地讨论相关的实际应用和案例研究。这样的教学方法有助于将知识与实际情境联系起来，激发学生的实际兴趣，提高学生解决实际问题的能力。

(2)提升学术探索:在课堂上，教师可以提出更具挑战性和创新性的实验扩展研究问题，鼓励学生进行更广泛的学术探索。这有助于培养学生的批判性思维和独立研究能力，为未来的学术和职业发展奠定坚实的基础。

(3)促进互动交流:由于学生已经通过预习对实验内容有了一定的了解，课堂时间可以更多地用于互动交流。学生可以提出问题、分享他们的观察和发现，而教师可以提供实时反馈和指导，从而加强学生与教师之间以及学生之间的互动合作。

(4)综合评估与反馈: 云班课平台不仅为学生提供了学习资源，还为教师提供了评估学生课堂表现的工具。通过观察学生在实验中的参与和提问，教师可以更全面地评估他们的学术进步，并为个体学生提供个性化的反馈和建议^[8]。

(5)培养自主学习能力: 这种方法鼓励学生积极主动地参与学习过程，培养了他们的自主学习能力。他们不再依赖教师提供所有信息，而是学会自己主动探索和解决问题，这是一种宝贵的学习技能。

总之，通过将学生的预习与课堂互动相结合，这种教学方法不仅优化了学习流程，还提供了更深入、更丰富的学术体验。它有助于学生更全面地理解实验原理，培养实验技能，并激发他们的创新精神，同时也让教师更好地了解学生的学术需求，提供更有针对性的指导和评估。

2.3 课后建立反馈机制

通过有效的课前预习和深化拓展的实验过程，学生对于实验原理和实验结果的理解更加深入和全面。为了巩固和提升实验教学效果，课后教师可在云班课中发起头脑风暴及讨论答疑，引导学生对实验现象及结果进行深入思考和讨论，对学生提出的问题进行答疑，进一步帮助学生加深对实验原理的理解。实验结束后一段时间内（如两个星期），学生需将实验报告上传到云班课平台中，教师进行在线评分^[7,8]。

最后课程结束后，教师使用导出/报告功能查看并下载每一名学生各项活动得分情况，全面掌握每一名学生的学习情况，进行实验课程教学分析与总结。同时教师还可以有针对性的设置教学调查问卷，了解学生的学习需求和建议等，作为改进教学方法的重要参考。

总之，云班课作为一个重要的数字化教学手段，不仅有助于学生深化对实验内容的理解和掌握，还为教师提供了强大的工具和数据来进行教学评估、调整和改进。这种循环式的反馈机制有助于教育过程的不断优化，为学生提供更高质量的学习体验。

3、云班课在《高等光电技术实验》中的应用效果

目前，利用云班课的混合式教学模式在《高等光电技术实验》课程中的应用还处于探索阶段。2022年春季学期，我们第一次使用云班课进行《高等光电技术实验》辅助教学，通过云班课共发布资源16个，测试活动8个，作业/小组任务14个，投票问卷1个，所有活动学生参与率达95%以上。云班课中部分学习资源如图1所示。部分班课课前测试等班课活动如图2所示，学生答题情况分析如图3所示。

图1 云班课中部分学习资源

与传统教学模式相比，使用云班课混合式教学模式提高了学生预习的积极性，以及拓展研究的能力，也使教师能够实时追踪并分析每名学生的学习情况，及时进行教学分析总结。较好的发挥了教师的主导作用和学生的主体作用。

4、结语

本文在分析学校研究生高等光电技术实验课程传统线下模式授课存在问题的基础上，引入了云班课课前预习、课中拓展以及课后分析反馈的线上线下混合式教学模式。不仅有效的提高了学生的学习积极性，也为教师提供了更丰富的教学手段，增加了量化考核的针对性和资料共享的便捷性。今后还可以使用更丰富的数字化资源，设计更多的云班课活动，进一步加强师生之间的互动，提升课程教学质量。

参考文献

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