《高等光電技術(shù)實驗》教學(xué)研究及探討

于旭東

·研究生實驗教學(xué)·

《高等光電技術(shù)實驗》教學(xué)研究及探討

于旭東

（國防科技大學(xué) 光電科學(xué)與工程學(xué)院，長沙 410073）

為了提高光電類研究生的創(chuàng)新能力和動手能力，突出本專業(yè)特色，結(jié)合近幾年的高等光電技術(shù)實驗的教學(xué)經(jīng)驗，介紹了國防科技大學(xué)光電類研究生實驗教學(xué)的主要內(nèi)容，對實驗教學(xué)中采用的教學(xué)方法、教學(xué)模式及考核方式進行了闡述，對如何提高教學(xué)效果提出了幾點看法。

研究生實驗；教學(xué)；創(chuàng)新能力；探討

實驗教學(xué)是培養(yǎng)高等學(xué)校學(xué)生創(chuàng)新能力、動手能力、分析問題和解決問題的重要環(huán)節(jié)，與課程教學(xué)在學(xué)歷教育中具有同等重要的作用［1－2］。為了更好地獲得實驗教學(xué)的效果，需要重視實驗教學(xué)的各個環(huán)節(jié)。研究生相對于本科生具備一定的專業(yè)知識，如何提高其創(chuàng)新能力和動手實踐能力成為研究生實驗教學(xué)的重點。

《高等光電技術(shù)實驗》是國防科技大學(xué)光學(xué)工程專業(yè)的必修實驗課程，以培養(yǎng)光學(xué)工程專業(yè)綜合實踐能力為核心，培養(yǎng)創(chuàng)新能力和創(chuàng)新精神為宗旨，經(jīng)過幾年的有效運轉(zhuǎn)，較好地完成了研究生實驗教學(xué)任務(wù)，形成了一個特色鮮明、綜合性強、開放性高的先進實驗平臺。

1 《高等光電技術(shù)實驗》內(nèi)容簡介

根據(jù)“國防科技大學(xué)研究生培養(yǎng)方案”對光學(xué)工程類研究生的要求，以我院本科階段教授的《激光原理》《激光技術(shù)》《應(yīng)用光學(xué)》《光纖傳感技術(shù)》《光纖通信技術(shù)》等核心課程為基礎(chǔ)，結(jié)合多年來實驗教學(xué)的經(jīng)驗，對《高等光電技術(shù)實驗》的實驗內(nèi)容進行了精心挑選和設(shè)計［3］。本實驗平臺涉及光、機、電多個學(xué)科領(lǐng)域，主要包含“激光技術(shù)”“光學(xué)系統(tǒng)設(shè)計與分析”和“光纖傳感與通信”三個大模塊共九個子實驗系統(tǒng)［4］，各子實驗內(nèi)容、學(xué)時安排及實驗?zāi)康木唧w如表1所示。

通過實驗可以提高學(xué)生的動手能力，擴展學(xué)生的視野，培養(yǎng)學(xué)生獨立思考問題的能力和思維方式，引導(dǎo)學(xué)生根據(jù)現(xiàn)有的實驗條件進行創(chuàng)新，深化本科階段及研究生階段所學(xué)的知識及物理概念。

2 實驗課程教學(xué)分析

2.1 實驗中采用的教學(xué)方法

《高等光電技術(shù)實驗》充分調(diào)動學(xué)院現(xiàn)有的教學(xué)資源，選用多名具有博士學(xué)位的年輕教員，每名教員單獨負責(zé)一個子實驗，教員對每一個子實驗進行精心備課，緊密結(jié)合實驗內(nèi)容及本科教學(xué)中講授的內(nèi)容，深入挖掘?qū)嶒炛刑N含的物理現(xiàn)象及物理意義，達到鞏固所學(xué)知識的目的。實驗根據(jù)學(xué)員人數(shù)分為若干小組，采用每個大模塊集中授課、分組試驗的方法。每個大模塊開始時，負責(zé)各個試驗的教員將實驗的目的、實驗設(shè)計的基本原理及基礎(chǔ)知識進行簡要的介紹，對實驗的內(nèi)容和實驗的注意事項進行說明，讓學(xué)員對所作實驗有一個清晰的認識。

表1 《高等光電技術(shù)實驗》各實驗簡介

2.2 啟發(fā)式教學(xué)

研究生實驗與本科生實驗有本質(zhì)的區(qū)別，我們設(shè)計實驗時定位于提高學(xué)員的自我創(chuàng)新能力和動手能力［5］，因此實驗中所有教員都堅持“以學(xué)員為主、教師為輔”的啟發(fā)式教學(xué)原則。在實驗設(shè)計環(huán)節(jié)，個別實驗設(shè)計得非常靈活，可以讓學(xué)員自己設(shè)計光學(xué)實驗，搭建實驗平臺，觀察實驗效果。在實驗教學(xué)環(huán)節(jié)，精心設(shè)計實驗步驟，對實驗中遇到的難點、疑點，采用啟發(fā)式討論，讓每個學(xué)員都充分發(fā)表自己的意見，讓學(xué)員充分理解實驗背后的物理本質(zhì)，激發(fā)學(xué)員的學(xué)習(xí)興趣，提高實驗教學(xué)的效果。

2.3 考核機制

《高等光電技術(shù)實驗》的重點是培養(yǎng)研究生的實驗動手能力和創(chuàng)新能力，采取綜合全面的考核方式是檢驗實驗效果的重要手段。以單一的實驗報告為考核的方法容易讓學(xué)員陷入只注重實驗結(jié)果不注重實驗過程的誤區(qū)，不利于提高學(xué)員的創(chuàng)新能力。因此，采用平時考核與實驗報告相結(jié)合的方式，加大平時成績的比重，平時成績占60，實驗報告占40。平時成績主要考核學(xué)員的實驗操作能力，實驗過程中的創(chuàng)造能力和理解能力。重點鼓勵學(xué)員進行創(chuàng)新，在實驗中有創(chuàng)新想法、創(chuàng)新實驗方案的給予額外的加分，鼓勵學(xué)員進行創(chuàng)新實驗活動。

3 教學(xué)改革及探索

3.1 優(yōu)化實驗設(shè)置

為了更加全面地訓(xùn)練學(xué)員的工程實踐能力和原始創(chuàng)新能力，參加實驗教學(xué)的所有老師在課程負責(zé)人的組織下，對前幾年的實驗教學(xué)進行了分析和總結(jié)，優(yōu)化了課程設(shè)置，突出專業(yè)特色，將“激光技術(shù)”“光學(xué)系統(tǒng)設(shè)計與分析”和“光纖傳感與通信”三個大模塊的各個試驗進行了優(yōu)化組合，依托現(xiàn)有內(nèi)容、突出訓(xùn)練重點、把握操作環(huán)節(jié)、充分調(diào)動學(xué)員的積極性。對個別實驗進行豐富，刪減個別實驗，提高實驗效果，對個別操作極為復(fù)雜的實驗進行了刪減。將實驗設(shè)置改為“必修實驗+選修實驗”模式，必修實驗5個；選修實驗6個，學(xué)員任選1個，必修實驗的考核方式參照原有方式執(zhí)行，但實驗報告只包含實驗數(shù)據(jù)、結(jié)果分析和問題回答三部分內(nèi)容，略去實驗?zāi)康?、實驗原理等重?fù)性的文字工作；選修實驗的實驗報告采用20頁左右的項目技術(shù)報告形式，課程結(jié)束時對所選修的實驗進行答辯。

3.2 加大仿真軟件的實驗環(huán)節(jié)

我校研究生實驗設(shè)置一般以具體的實驗平臺為主，很少有專業(yè)仿真軟件實驗設(shè)置。隨著軟件設(shè)計的進步，仿真軟件成為科研人員分析問題、解決問題必不可少的工具和手段。因此，在光電技術(shù)實驗中設(shè)置軟件仿真實驗，可以開拓學(xué)員的視野，提高學(xué)員掌握軟件的能力。結(jié)合光學(xué)工程專業(yè)特色，在選修實驗中開設(shè)仿真軟件的實驗教學(xué)內(nèi)容，例如，光電子器件設(shè)計與仿真軟件（OPTIWAVE），虛擬儀器仿真軟件（LABVIEW），有限元仿真軟件（ANSYS），光學(xué)CAD設(shè)計軟件（ZE2MAX）等，學(xué)員根據(jù)自己的學(xué)科方向和興趣自主選擇。

4 結(jié)束語

對近幾年研究生《高等光電技術(shù)實驗》教學(xué)進行了問卷調(diào)查，學(xué)員對實驗課程的設(shè)置、課程的運行方式和教學(xué)效果普遍反映滿意，取得了很好的教學(xué)效果，鍛煉了學(xué)員的動手能力和創(chuàng)新能力。經(jīng)過全體教員的共同努力，將教學(xué)改革和課程優(yōu)化設(shè)計提高到一個更高的臺階，為學(xué)員今后開展科研實踐提供更好的平臺。

致謝：本文作者誠摯感謝光電技術(shù)綜合實驗中心和梁永輝教授及教學(xué)團隊為課程《高等光電技術(shù)實驗》所付出的艱辛勞動，感謝他們?yōu)樽髡邆兲峁┝擞幸粋€很好的研究生實驗課程的教學(xué)平臺和實踐機會。

［1］李剛，曹浪舟.光電檢測技術(shù)課程教學(xué)改革的探討［J］.高等函授學(xué)報：自然科學(xué)版，2010，23（4）：43－45.

［2］胡浩軍，梁永輝，馬浩統(tǒng)，等.關(guān)于改進光電工程類本科專業(yè)實踐能力培養(yǎng)環(huán)節(jié)設(shè)置的思考［J］.高等教育研究學(xué)報，2012，35（1）：57－59.

［3］國防科學(xué)技術(shù)大學(xué)研究生院.國防科學(xué)技術(shù)大學(xué)研究生2012年培養(yǎng)方案［Z］.長沙：國防科技大學(xué)，2012.

［4］譚中奇，姜廣文，謝文科，等.淺談研究生課程《高等光電技術(shù)實驗》的教學(xué)體會［J］.高等教育研究學(xué)報，2012，35（1）：68－70.

［5］高朋，黃濤，薛艷霞.光電信息技術(shù)實驗與實踐教學(xué)體系的建設(shè)［J］.沈陽師范大學(xué)學(xué)報：自然科學(xué)版，2010，28（1）：41－44.

Teaching Research and Discussion for Higher Optoelectronics Technology Experiment

YU Xudong
（College of Opto－electronic Science and Engineering，National University of Defense Technology，Changsha 410073，China）

In order to improve innovation ability and practice ability of graduate student，highlight themajor characteristics，themain content of the graduate optoelectronic experiment teaching is introduced combining with the experiment teaching experience in recent years.The teachingmethod，teachingmode and assessmentmethod of experimental teaching are given.Some opinions are listed to improve the experiment teaching effect.

graduate student experiment；teaching；innovation ability；discussion

G642.423；TN201

A

10.3969/j.issn.1672－4550.2014.05.048

2013－10－29

于旭東（1982－），男，博士，講師，從事機械抖動激光陀螺及激光捷聯(lián)慣導(dǎo)系統(tǒng)的研究。