光學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革的探索與實(shí)踐

摘要：本文結(jié)合本院光信息科學(xué)與技術(shù)專業(yè)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的現(xiàn)有情況，通過對(duì)教學(xué)內(nèi)容與教學(xué)模式的改進(jìn)與思考，采用了增設(shè)開放式實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，改革現(xiàn)有綜合性設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)內(nèi)容以及實(shí)驗(yàn)考核方式等教學(xué)改革措施，對(duì)光信息專業(yè)實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革進(jìn)行了初步的探索與實(shí)踐。

關(guān)鍵詞：實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革 開放式 綜合性設(shè)計(jì)性 考核方式

中圖分類號(hào)：G642 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1674-098X（2012）09（c）-0202-02

實(shí)驗(yàn)是學(xué)生從實(shí)踐中驗(yàn)證理論及加強(qiáng)動(dòng)手能力的一個(gè)重要過程。光學(xué)是以實(shí)驗(yàn)為基礎(chǔ)的自然科學(xué)。光學(xué)教學(xué)中的實(shí)驗(yàn)，不僅能幫助學(xué)生理解和掌握光學(xué)知識(shí)，學(xué)習(xí)實(shí)驗(yàn)操作技能，還具有激發(fā)學(xué)習(xí)光學(xué)的興趣、培養(yǎng)實(shí)事求是的科學(xué)態(tài)度、塑造堅(jiān)韌不拔的科學(xué)品質(zhì)、增長勇于探究的科學(xué)精神和思維能力、學(xué)習(xí)分析問題解決問題的科學(xué)方法、啟迪創(chuàng)新意識(shí)和創(chuàng)新精神的作用。因此，光學(xué)實(shí)驗(yàn)是培養(yǎng)創(chuàng)造型人才不可或缺的重要手段，是光學(xué)教學(xué)的重要組成部分。

1 原有的實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式中存在的問題

我院光信息科學(xué)與技術(shù)專業(yè)由于成立時(shí)間不長，在光學(xué)實(shí)驗(yàn)課程的教學(xué)上存在不少問題。主要體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：原有實(shí)驗(yàn)的內(nèi)容受實(shí)驗(yàn)課時(shí)的限制，學(xué)生只能在有限的時(shí)間內(nèi)熟悉實(shí)驗(yàn)設(shè)備及掌握一些實(shí)驗(yàn)基本操作，實(shí)驗(yàn)過程中，學(xué)生被動(dòng)接受老師的建議或指導(dǎo)，通常在學(xué)生聽老師講解完實(shí)驗(yàn)?zāi)康模砗缶筒患偎妓鞯匕磳?shí)驗(yàn)指導(dǎo)書的步驟，數(shù)據(jù)一步步照做下去，從來不思考為什么，遇到問題也不能獨(dú)立思考，獨(dú)立解決，導(dǎo)致實(shí)驗(yàn)只是為了學(xué)分而應(yīng)付了事，起不到鍛煉動(dòng)手能力的目的；原有的綜合性設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)不管是在實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書上，還是在實(shí)驗(yàn)的教學(xué)過程中，其模式與普通的驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)基本一致，起不到鍛煉學(xué)生綜合動(dòng)手能力的作用；實(shí)驗(yàn)考核評(píng)價(jià)方式存在一定的局限性，學(xué)生實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)往往出現(xiàn)多人雷同的情況，體現(xiàn)不出學(xué)生的思考能力和創(chuàng)新能力的情況。

2 光學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的改進(jìn)措施

2.1 結(jié)合光學(xué)課程的具體情況，增設(shè)開放式的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目

開放式實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式是課堂教學(xué)的一種有效的補(bǔ)充和延伸，他包含三方面的含義，即時(shí)間的開放、內(nèi)容的開放、實(shí)驗(yàn)儀器設(shè)備和資源的開放。通過建立開放式實(shí)驗(yàn)教學(xué)能促進(jìn)實(shí)驗(yàn)教學(xué)水平和質(zhì)量的提高，全面培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)際動(dòng)手能力和創(chuàng)新精神，提高學(xué)生的綜合素質(zhì)。在開放式實(shí)驗(yàn)中學(xué)生主導(dǎo)了整個(gè)實(shí)驗(yàn)過程，并始終充當(dāng)探索者的角色。開放式實(shí)驗(yàn)融合了綜合性、設(shè)計(jì)性及探索性實(shí)驗(yàn)的優(yōu)點(diǎn)，有利于增強(qiáng)學(xué)生動(dòng)手動(dòng)腦的機(jī)會(huì)，激發(fā)獨(dú)立思考和創(chuàng)新意識(shí)。實(shí)行開放式實(shí)驗(yàn)教學(xué)，就能實(shí)現(xiàn)從教師為中心向?qū)W生為中心的教學(xué)觀念的轉(zhuǎn)化，從單純的知識(shí)傳授向培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新能力的方向轉(zhuǎn)化，從根本上提高實(shí)驗(yàn)教學(xué)質(zhì)量。本專業(yè)的光學(xué)基礎(chǔ)與專業(yè)課程有《近代光學(xué)》，《激光原理》，《光電測量技術(shù)》，《光纖通信技術(shù)》，《光電子物理基礎(chǔ)》等等，各個(gè)課程都有相應(yīng)的光學(xué)實(shí)驗(yàn)。但是由于實(shí)驗(yàn)課時(shí)及條件的限制，每一次實(shí)驗(yàn)都是學(xué)生集中在很短的時(shí)間內(nèi)完成，學(xué)生很難很好地消化和吸收，更談不上獨(dú)立思考和鍛煉自己的動(dòng)手能力?；谝陨显颍覀?cè)诂F(xiàn)有實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，創(chuàng)建一批與各專業(yè)課內(nèi)容密切相關(guān)的開放式實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，由學(xué)生根據(jù)自己學(xué)習(xí)的需求自由選擇。

根據(jù)各門專業(yè)課的教學(xué)及實(shí)驗(yàn)室設(shè)備的具體情況，我們初步開設(shè)了10個(gè)開放式實(shí)驗(yàn)，其內(nèi)容包括：1.F-P照相法測量激光的譜線寬度；2.光信號(hào)外調(diào)制實(shí)驗(yàn)；3.全光纖多功能實(shí)驗(yàn)儀用于光纖長度測量實(shí)驗(yàn)；4.保密音頻傳輸系統(tǒng)（光纖電話）；5.全光纖音頻信號(hào)傳輸實(shí)驗(yàn)；6.光的波分復(fù)用實(shí)驗(yàn)；7.用雙棱鏡測定光波長；8.牛頓環(huán)實(shí)驗(yàn)；9.薄透鏡焦距的測定；10.衍射光柵測定光波長。

這些實(shí)驗(yàn)既包含對(duì)現(xiàn)有實(shí)驗(yàn)課程的補(bǔ)充的內(nèi)容，如用雙棱鏡測光波長，薄透鏡焦距的測定，衍射光柵測定光波長等實(shí)驗(yàn)是針對(duì)《近代光學(xué)實(shí)驗(yàn)》課程的，光的波分復(fù)用實(shí)驗(yàn)是針對(duì)《光纖通信技術(shù)》課程的；也包含了一些對(duì)光學(xué)新技術(shù)了解的內(nèi)容，如幾個(gè)全光纖通信及測量的實(shí)驗(yàn)。其所使用的實(shí)驗(yàn)設(shè)備基本涵蓋了實(shí)驗(yàn)室的所有現(xiàn)有設(shè)備。

開放式實(shí)驗(yàn)開放的具體方法是通過建立開放式實(shí)驗(yàn)網(wǎng)頁與學(xué)生進(jìn)行互動(dòng)交流，網(wǎng)頁上提供的內(nèi)容包括：開放式實(shí)驗(yàn)內(nèi)容簡介，實(shí)驗(yàn)室設(shè)備及光學(xué)元器件的詳細(xì)資料，開放式實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書的下載，實(shí)驗(yàn)時(shí)間預(yù)約等。學(xué)生不但能通過網(wǎng)絡(luò)預(yù)約做開放式實(shí)驗(yàn)，還可以在老師的指導(dǎo)及實(shí)驗(yàn)設(shè)備允許的情況下自主選擇并設(shè)計(jì)其所感興趣的其他光學(xué)實(shí)驗(yàn)，這樣不但鍛煉了學(xué)生的動(dòng)手能力，還提高了他們的獨(dú)立思考和創(chuàng)新的能力。

2.2 修改現(xiàn)有的綜合性和設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)教材，改進(jìn)光學(xué)設(shè)計(jì)性綜合性實(shí)驗(yàn)考核方式

實(shí)驗(yàn)教學(xué)是提高教學(xué)質(zhì)量、實(shí)現(xiàn)培養(yǎng)目標(biāo)的重要途徑。綜合性實(shí)驗(yàn)和設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)是按照課程體系要求，將幾個(gè)相關(guān)實(shí)驗(yàn)按一定方式進(jìn)行組合，能有效促進(jìn)學(xué)生對(duì)基本知識(shí)的理解，提高分析問題、解決問題能力，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新意識(shí)，提高學(xué)生實(shí)際操作技能?！都す庠砼c器件實(shí)驗(yàn)》《光電測量技術(shù)實(shí)驗(yàn)》《近代光學(xué)實(shí)驗(yàn)》《光纖通信原理與技術(shù)實(shí)驗(yàn)》等實(shí)驗(yàn)課程中包含著一些綜合性和設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)，但原有的實(shí)驗(yàn)教材編寫存在著很多不足，如實(shí)驗(yàn)內(nèi)容步驟過于詳細(xì)，考核方式不合理，導(dǎo)致學(xué)生在做綜合性和設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)時(shí)等同于在做一個(gè)大的驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)，達(dá)不到綜合性實(shí)驗(yàn)和設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)所應(yīng)起的鍛煉學(xué)生綜合實(shí)踐能力的目的。因此，我們對(duì)現(xiàn)有的綜合性和設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)教材進(jìn)行修改和完善，減少了實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書中的實(shí)驗(yàn)步驟的內(nèi)容，加強(qiáng)了實(shí)驗(yàn)原理的簡介及詳細(xì)的實(shí)驗(yàn)設(shè)備的功能介紹等方面內(nèi)容。

綜合性設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)的考核成績由三部分組成：預(yù)習(xí)報(bào)告，動(dòng)手能力，實(shí)驗(yàn)報(bào)告。占最終實(shí)驗(yàn)成績的比重為3：4：3。

2.2.1 預(yù)習(xí)報(bào)告（30%）

要求學(xué)生根據(jù)實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書中的原理及設(shè)備的簡介自己查資料設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)的方案（可以有多個(gè)可行方案），并將方案的原理光路及可行性分析報(bào)告作為預(yù)習(xí)報(bào)告的內(nèi)容。避免了以前預(yù)習(xí)報(bào)告只是單純地抄實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書的現(xiàn)象，達(dá)到鍛煉學(xué)生收集整理資料及設(shè)計(jì)方案能力的目的。

2.2.2 動(dòng)手能力（40%）

在綜合實(shí)驗(yàn)開設(shè)前，要求實(shí)驗(yàn)老師進(jìn)行周密設(shè)計(jì)和預(yù)實(shí)驗(yàn)，以達(dá)到綜合實(shí)驗(yàn)的規(guī)范操作要求，保證實(shí)驗(yàn)結(jié)果的嚴(yán)謹(jǐn)和科學(xué)。由于光學(xué)實(shí)驗(yàn)的特殊性，每次做實(shí)驗(yàn)的人數(shù)不多（4～6人），實(shí)驗(yàn)中的動(dòng)手能力成為考核的重點(diǎn)。老師引導(dǎo)學(xué)生對(duì)預(yù)習(xí)報(bào)告所設(shè)計(jì)的方案進(jìn)行實(shí)施，在實(shí)施的過程中主要考核學(xué)生的基本操作、基本技能、基本實(shí)驗(yàn)方法的掌握情況以及修正并執(zhí)行實(shí)驗(yàn)方案的能力。

2.2.3 實(shí)驗(yàn)報(bào)告（30%）

實(shí)驗(yàn)報(bào)告主要考核學(xué)生實(shí)驗(yàn)報(bào)告中的數(shù)據(jù)整理、分析、實(shí)驗(yàn)結(jié)果的正確性，以及思考能力和創(chuàng)新能力等情況。同時(shí)要對(duì)整個(gè)實(shí)驗(yàn)過程進(jìn)行總結(jié)。

3 教學(xué)改革的反饋效果

通過增設(shè)開放式實(shí)驗(yàn)及對(duì)現(xiàn)有綜合性設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)的改革，使學(xué)生的實(shí)踐能力得到了提高。由于開放式及綜合實(shí)驗(yàn)一改過去的驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)的執(zhí)行方式，給很多學(xué)生留下了很深的記憶，做實(shí)驗(yàn)不僅是學(xué)習(xí)，更是能力培養(yǎng)。各個(gè)實(shí)驗(yàn)部分緊密相連，并直接影響到最后的實(shí)驗(yàn)結(jié)果，學(xué)生始終抱著好奇心認(rèn)真學(xué)習(xí)相關(guān)的光學(xué)理論知識(shí)，在老師的指導(dǎo)下確定實(shí)驗(yàn)的基本方案及步驟，確保結(jié)果的準(zhǔn)確和可靠。

這些實(shí)驗(yàn)鞏固了學(xué)生以前所學(xué)的光學(xué)理論，使他們對(duì)光學(xué)課程產(chǎn)生濃厚興趣，更重要的是增強(qiáng)了學(xué)生的基本技能和科研思路的啟發(fā)。開放式實(shí)驗(yàn)為學(xué)生提供了很好的鍛煉技能的平臺(tái)，為今后能獨(dú)立從事科研工作奠定了很好的基礎(chǔ)。

4 結(jié)語

為學(xué)生服務(wù)、為教學(xué)服務(wù)是實(shí)行此次光學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革的出發(fā)點(diǎn)和最終目的，對(duì)學(xué)生來說，相應(yīng)地增加了學(xué)習(xí)時(shí)間，強(qiáng)化了對(duì)學(xué)生動(dòng)手能力、獨(dú)立思考能力、創(chuàng)新能力的培養(yǎng)，而對(duì)教師來說，意味著教學(xué)時(shí)間的延長、工作量的增大，也給傳統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)室管理帶來了許多新問題。在實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革的過程中我們不斷總結(jié)經(jīng)驗(yàn)，認(rèn)真思考，認(rèn)識(shí)到光學(xué)實(shí)驗(yàn)課程的教學(xué)改革是多方面的，也是系統(tǒng)性的，我們將在不斷探索、研究的基礎(chǔ)上，完善這些想法，保證實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革能持續(xù)深入地進(jìn)行。

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