在“應(yīng)用光學(xué)”課中實(shí)施研究型教學(xué)

李海燕+胡云安+劉亮+呂俊偉+陸斌

“應(yīng)用光學(xué)”課程是光電工程、光電信息工程、試驗(yàn)儀器及相近專業(yè)的一門重要的專業(yè)基礎(chǔ)課。本課程采用光線的概念，研究光傳播的基本規(guī)律和光通過光學(xué)系統(tǒng)成像的原理和應(yīng)用，培養(yǎng)學(xué)員運(yùn)用理論分析和解決光學(xué)工程和光電信息工程中的光學(xué)問題的能力。其教學(xué)質(zhì)量的好壞，對“光測信息處理”、“光電制導(dǎo)技術(shù)”、“光測設(shè)備原理”、“光電跟蹤設(shè)備”等后繼課程的學(xué)習(xí)效果有重要影響。在本課程中實(shí)施研究型教學(xué)改革，可為在軍事院校本科專業(yè)課程實(shí)施研究型教學(xué)方法積累經(jīng)驗(yàn)，具有重要的現(xiàn)實(shí)意義和示范效應(yīng)。

一研究型教學(xué)模式的特點(diǎn)

1教學(xué)目標(biāo)重在提升綜合素質(zhì)

研究型教學(xué)模式要求在傳授知識和技能的同時，更注重培養(yǎng)學(xué)員的自學(xué)能力、獨(dú)立思考能力、洞察能力、分析并解決問題的能力、研究與創(chuàng)新能力、合作能力、組織管理能力[2]等等，提高學(xué)員的綜合素質(zhì)。

2教學(xué)方法的多樣性

研究型教學(xué)主張教學(xué)方法的多樣性，要求教員要創(chuàng)造性地運(yùn)用多種教學(xué)方法，如發(fā)現(xiàn)法、啟發(fā)法、討論法、案例法、探究法等為學(xué)員積極創(chuàng)設(shè)問題情境，激發(fā)學(xué)習(xí)的積極性，激勵學(xué)員獨(dú)立思考、探索。

3教學(xué)手段的現(xiàn)代化

研究型教學(xué)實(shí)施過程中，應(yīng)綜合利用多媒體課件、FLASH動畫、網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺等現(xiàn)代化教學(xué)手段，充分調(diào)動學(xué)員的學(xué)習(xí)和研究興趣與積極性，以達(dá)到最佳的教學(xué)效果。

4教學(xué)組織的靈活性

研究型教學(xué)主張將實(shí)施集體教學(xué)、個別教學(xué)、方案比較、可行性論證等穿插進(jìn)行。

5教學(xué)過程的探索性

研究型教學(xué)要求教員引導(dǎo)學(xué)員獨(dú)立提出一些研究課題，在教學(xué)過程中充分發(fā)揮學(xué)員的想象力和創(chuàng)造力，鼓勵學(xué)員獨(dú)立尋求解決問題的最佳方式和方法，并倡導(dǎo)對研究成果的多樣化表達(dá)。

6教學(xué)角色的平等性

研究型教學(xué)要求改變傳統(tǒng)教學(xué)中以老師為主體的狀態(tài)，要求以學(xué)員為中心、教員為主導(dǎo)，為學(xué)員提供信息，補(bǔ)充思路，創(chuàng)設(shè)情境，設(shè)計(jì)實(shí)踐活動等激發(fā)學(xué)員主動學(xué)習(xí)、主動思索，強(qiáng)調(diào)師生互動、教學(xué)相長。

二“應(yīng)用光學(xué)”課程分析

1課程特點(diǎn)分析

“應(yīng)用光學(xué)”課程是一門理論性、技術(shù)性、操作性較強(qiáng)的課程，是光學(xué)工程專業(yè)和光電信息專業(yè)及相關(guān)專業(yè)的一門重要的專業(yè)課。它的一個最大特色就是內(nèi)容非常豐富，光學(xué)零件繁多，新的光學(xué)系統(tǒng)不斷涌現(xiàn)，應(yīng)用領(lǐng)域廣泛。學(xué)員普遍反映以下幾個問題：課程中概念很多、抽象難記；數(shù)學(xué)公式推導(dǎo)繁雜，而且計(jì)算過程銜接緊密，一個步驟甚至一個光學(xué)量的符號弄錯，整個光學(xué)系統(tǒng)設(shè)計(jì)就全錯了；理論多而實(shí)驗(yàn)少。因此，學(xué)員往往以為學(xué)習(xí)的重點(diǎn)在于掌握公式并會用來計(jì)算，而沒有體會到整門課程的精髓和樂趣，更不能理解這門課程在整個光學(xué)學(xué)科體系中的地位與作用。在學(xué)習(xí)中，學(xué)員只是被動地接受知識，學(xué)習(xí)熱情不高。

2教學(xué)現(xiàn)狀分析

第一，教學(xué)內(nèi)容方面。在本課程的基礎(chǔ)原理部分，包括幾何光學(xué)的基本原理、球面光學(xué)系統(tǒng)、平面鏡棱鏡系統(tǒng)、光闌以及像差等部分章節(jié)，教材上的教學(xué)內(nèi)容是比較合適的。但對于典型光學(xué)系統(tǒng)和當(dāng)今光學(xué)領(lǐng)域前沿技術(shù)的介紹部分，課本的局限性就比較大。隨著光電子技術(shù)和新型光學(xué)工藝的發(fā)展，根據(jù)不同的使用要求和不同的使用場合，對光學(xué)系統(tǒng)提出的具體指標(biāo)都是不同的，各種新型光學(xué)系統(tǒng)不斷出現(xiàn)，這使得教材中此部分教學(xué)內(nèi)容在時間和空間上存在一定的滯后性。

第二，教學(xué)方式和措施現(xiàn)狀。隨著信息技術(shù)進(jìn)入教學(xué)領(lǐng)域，本門課程已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了傳統(tǒng)板書+多媒體教學(xué)方式。多媒體課件內(nèi)容基本呈現(xiàn)課本內(nèi)容，但受到課程標(biāo)準(zhǔn)的要求限制，導(dǎo)致無法擴(kuò)展教學(xué)內(nèi)容；現(xiàn)行教學(xué)模式仍然是教員通過課堂傳授的方法向?qū)W員灌輸知識，學(xué)員在學(xué)習(xí)上被動地接受知識，以記憶知識為主是傳統(tǒng)教學(xué)模式下的教學(xué)方式和學(xué)習(xí)方式；應(yīng)用光學(xué)本身就是研究各種光學(xué)儀器的，如果沒有實(shí)際的光學(xué)系統(tǒng)分析和實(shí)際的設(shè)計(jì)操作，教學(xué)內(nèi)容很容易空洞化。

三“應(yīng)用光學(xué)”課程研究型教學(xué)實(shí)踐

針對“應(yīng)用光學(xué)”課程特性和教學(xué)現(xiàn)狀，結(jié)合學(xué)員特點(diǎn)與培養(yǎng)目標(biāo)，教員在本課程的教學(xué)過程中根據(jù)具體章節(jié)內(nèi)容采用恰當(dāng)?shù)慕虒W(xué)方法，輔以多樣的教學(xué)手段，探討實(shí)施了研究型教學(xué)。在整個教學(xué)過程中，始終以學(xué)員為教學(xué)主體，以提升學(xué)員綜合素質(zhì)為教學(xué)目的，靈活運(yùn)用多種教學(xué)方法和手段，精心設(shè)計(jì)問題，整合了教學(xué)資源，輔以配套的實(shí)驗(yàn)教學(xué)，依托網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺豐富了教學(xué)內(nèi)容，極大地激發(fā)了學(xué)員的學(xué)習(xí)興趣，取得了良好的教學(xué)效果，培養(yǎng)了學(xué)員的創(chuàng)新思維與創(chuàng)新能力。

1貼近軍用光電裝備拓寬教學(xué)內(nèi)容，整合教學(xué)資源，培養(yǎng)學(xué)員自主學(xué)習(xí)能力

為了保證在有限的教學(xué)時間內(nèi)，既要強(qiáng)化基礎(chǔ)理論教學(xué)，又要引入應(yīng)用技術(shù)及前沿課題，課程中進(jìn)行了教學(xué)內(nèi)容的改革。結(jié)合軍校學(xué)員的特點(diǎn)和軍用光電工程專業(yè)培養(yǎng)的目標(biāo)以及學(xué)員將來工作的需求，對教學(xué)內(nèi)容的深度、廣度與難度準(zhǔn)確把握，在培養(yǎng)學(xué)員運(yùn)用所學(xué)知識分析問題和解決問題的能力上下足了功夫。弱化了數(shù)學(xué)論證與推導(dǎo)，強(qiáng)化了基本原理，結(jié)合軍用光電裝備進(jìn)行教學(xué)，重在應(yīng)用分析。在教學(xué)過程中，所舉案例都具有明確的軍事應(yīng)用背景，如紅外搜索系統(tǒng)、可見光電視跟蹤系統(tǒng)、水下探潛系統(tǒng)、紅外熱成像目標(biāo)探測與識別系統(tǒng)等等。通過將所學(xué)知識與軍事應(yīng)用相結(jié)合，使學(xué)員的學(xué)習(xí)目的性更明確。

對于教材中的基礎(chǔ)知識部分，采用教員教授+學(xué)員自主獨(dú)立學(xué)習(xí)相結(jié)合的方式，并提供機(jī)會讓學(xué)員講述自己對這部分知識的理解，通過表達(dá)加深對文本的理解，通過對話加強(qiáng)與其它學(xué)員的溝通和交流，最終對文本知識接受并升華；針對具有研究性的問題實(shí)施研究型教學(xué)，教員積極啟發(fā)誘導(dǎo)學(xué)員獨(dú)立思考，以學(xué)員獨(dú)立自主學(xué)習(xí)和合作討論為前提，以所用教材為基本研究內(nèi)容，以學(xué)員的生活和工作實(shí)際為參照對象，為學(xué)員提供充分的表達(dá)、質(zhì)疑、研究、討論問題的機(jī)會，提高學(xué)員對知識的理解并提高學(xué)員將所學(xué)知識應(yīng)用于解決實(shí)際問題的能力。

2運(yùn)用多種教學(xué)方法和教學(xué)手段實(shí)施研究型教學(xué)，提升學(xué)員綜合素質(zhì)endprint

“應(yīng)用光學(xué)”作為專業(yè)基礎(chǔ)課，具有相當(dāng)?shù)睦碚撋疃?，同時又具有豐富的工程應(yīng)用。在研究型教學(xué)中，具體的教法的選擇應(yīng)與具體教學(xué)內(nèi)容相結(jié)合，既要抓住基本原理，又要注重實(shí)際應(yīng)用，開拓知識的應(yīng)用面。

在研究型教學(xué)方法實(shí)施過程中，教員系統(tǒng)深入地研究了授課內(nèi)容，以學(xué)員為中心對課程進(jìn)行設(shè)計(jì)，盡可能將與課程內(nèi)容有關(guān)的實(shí)際問題帶入課堂，靈活運(yùn)用啟發(fā)式、設(shè)問式、研討式、案例式、實(shí)物演示等多種教學(xué)方法，綜合利用多媒體課件、板書、動畫、網(wǎng)絡(luò)課程等教學(xué)手段為學(xué)員提供豐富的物理情景，激發(fā)學(xué)員提出問題，吸引學(xué)員共同思考，充分調(diào)動學(xué)員的學(xué)習(xí)研究興趣與積極性。

3深入研究開發(fā)多媒體網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺，實(shí)現(xiàn)互動教學(xué)

為提高研究型教學(xué)效果和教學(xué)質(zhì)量，我們深入研究并在校園網(wǎng)上開發(fā)了專門的“應(yīng)用光學(xué)”課程網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺，拓展了課堂教學(xué)，為學(xué)員的課外學(xué)習(xí)和發(fā)展提供了形式多樣的學(xué)習(xí)環(huán)境。我們將精心編制的教學(xué)課件、電子教案、課程標(biāo)準(zhǔn)、教學(xué)進(jìn)度安排、教員信息、國內(nèi)外優(yōu)秀電子教材、中英文參考文獻(xiàn)、習(xí)題庫與歷屆考卷、授課視頻、國內(nèi)外優(yōu)秀教學(xué)視頻、演示實(shí)驗(yàn)視頻、教學(xué)案例的相關(guān)資料、科學(xué)家傳記等放在課程網(wǎng)站上，學(xué)員可以在課外時間充分利用網(wǎng)絡(luò)課堂預(yù)習(xí)、自學(xué)、復(fù)習(xí)、提交作業(yè)、查閱、學(xué)習(xí)感興趣的課外知識。同時，課程網(wǎng)站還具有在線答疑、論壇留言等功能，可方便教員和學(xué)員進(jìn)行互動式交流，提高學(xué)員學(xué)習(xí)的主動性和自主性。我們還將國內(nèi)知名大學(xué)的“應(yīng)用光學(xué)”精品課程和先進(jìn)的學(xué)習(xí)網(wǎng)站進(jìn)行友情鏈接，里面匯集了國內(nèi)外一流大學(xué)的知名教授的視頻公開課，鼓勵學(xué)員進(jìn)行擴(kuò)展學(xué)習(xí)，了解國內(nèi)外相關(guān)課程教學(xué)模式和動態(tài)。

4結(jié)合學(xué)科前沿與科研工作進(jìn)行研究型教學(xué)，培養(yǎng)學(xué)員創(chuàng)新能力

在實(shí)施研究型教學(xué)過程中，教員將“應(yīng)用光學(xué)”課程設(shè)計(jì)與學(xué)科前沿和科研工作緊密結(jié)合，將科學(xué)研究工作的思想、方法、技術(shù)等注入教學(xué)，將一些科研成果轉(zhuǎn)化為具體的教學(xué)內(nèi)容。在教學(xué)過程中，我們充分利用本單位在光學(xué)精確制導(dǎo)技術(shù)方面的科研優(yōu)勢，結(jié)合教學(xué)內(nèi)容，向?qū)W員介紹相關(guān)領(lǐng)域國內(nèi)外研究的前沿動態(tài)；充分結(jié)合科研讓學(xué)員了解與應(yīng)用光學(xué)相關(guān)的一些研究項(xiàng)目，特別是應(yīng)用光學(xué)在一些重大軍事科研項(xiàng)目中的具體應(yīng)用，提高學(xué)員的學(xué)習(xí)熱情和學(xué)習(xí)效果。同時還適時將最新的研究成果引入課堂教學(xué)，加深學(xué)員對所學(xué)知識的理解。同時根據(jù)學(xué)員個性和能力，因材施教，讓一些有興趣、有想法的學(xué)員參與到科研活動中來，發(fā)揮學(xué)員的才華，讓他們跟隨教員體會運(yùn)用所學(xué)知識進(jìn)行創(chuàng)新研究。

5依托實(shí)驗(yàn)教學(xué)環(huán)節(jié)實(shí)施研究型教學(xué)，培養(yǎng)學(xué)員的實(shí)踐能力

為充分鍛煉學(xué)員的理論知識應(yīng)用能力，培養(yǎng)學(xué)員的實(shí)踐能力和創(chuàng)新意識，我們對學(xué)員完全開放光學(xué)實(shí)驗(yàn)室，讓學(xué)員參加實(shí)驗(yàn)室的研究活動，使學(xué)員能夠親身去體驗(yàn)一些實(shí)驗(yàn)方法和實(shí)際操作，激發(fā)學(xué)員的學(xué)習(xí)興趣和創(chuàng)造力，使所學(xué)理論能與實(shí)際相結(jié)合。學(xué)員可以自己選擇做實(shí)驗(yàn)的時間和實(shí)驗(yàn)的項(xiàng)目，除了原理性的實(shí)驗(yàn)外，還為優(yōu)秀學(xué)員提供大型綜合實(shí)驗(yàn)。實(shí)驗(yàn)室提供元器件，并提出實(shí)驗(yàn)?zāi)康?，沒有實(shí)驗(yàn)步驟與實(shí)驗(yàn)的布局，讓學(xué)員自行設(shè)計(jì)，更好地培養(yǎng)學(xué)員的獨(dú)立工作能力。依托實(shí)驗(yàn)室實(shí)施研究型教學(xué)，加強(qiáng)了學(xué)員對“應(yīng)用光學(xué)”核心基礎(chǔ)知識的理解和綜合運(yùn)用能力的培養(yǎng)，使學(xué)員掌握了基本的光學(xué)技能、基本光學(xué)測量儀器的使用方法和技術(shù)，提高了學(xué)員光學(xué)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和解決相關(guān)工程問題的能力。endprint