《光電子學(xué)》課程中實(shí)施研究性教學(xué)的策略探索

葉海

(東莞理工學(xué)院 電子工程學(xué)院，廣東東莞 523808)

光電子技術(shù)作為光學(xué)和電子學(xué)的交叉學(xué)科，在國(guó)防建設(shè)、工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、交通、醫(yī)療、科學(xué)研究等國(guó)民經(jīng)濟(jì)各領(lǐng)域中都獲得日益顯著的應(yīng)用［1－3］。為滿足社會(huì)的發(fā)展需要，培養(yǎng)專業(yè)技術(shù)人才，各高校相關(guān)專業(yè)均開設(shè)了《光電子學(xué)》這門課程。東莞作為華南制造產(chǎn)業(yè)基地，對(duì)光電信息類人才需求量大。我校為了響應(yīng)工科類專業(yè)課程教學(xué)改革號(hào)召，培養(yǎng)符合市場(chǎng)需求的應(yīng)用型人才，2012年對(duì)光信息科學(xué)與工程專業(yè)進(jìn)行了系統(tǒng)的課程調(diào)整。根據(jù)國(guó)家教委對(duì)專業(yè)的指導(dǎo)思想，綜合考慮本專業(yè)教學(xué)工作的整體性和銜接性，我校對(duì)《光電子學(xué)》的教學(xué)內(nèi)容確定為:光與工作物質(zhì)相互作用及放大原理、諧振腔理論、激光與激光器、光波導(dǎo)傳輸、光波調(diào)制、光顯示和非線性光學(xué)基礎(chǔ)幾部分。

采用研究性教學(xué)方法重構(gòu)基礎(chǔ)教育課程體系是目前我國(guó)課程教學(xué)改革的基本方向，考慮東莞的地方院校實(shí)際教學(xué)情況，筆者對(duì)《光電子學(xué)》課程的教學(xué)方法和教學(xué)模式展開深入研究，對(duì)教學(xué)中存在問題進(jìn)行分析，提出在教學(xué)中開展研究性教學(xué)，將教學(xué)與科研有機(jī)結(jié)合起來開展教學(xué)改革，使教學(xué)能緊跟社會(huì)和科技的飛速發(fā)展。

1 現(xiàn)有課程教學(xué)存在問題

通過近幾年的課程教學(xué)總結(jié)，同時(shí)與兄弟院校擔(dān)任相關(guān)課程的任課老師交流，發(fā)現(xiàn)目前光電子學(xué)教學(xué)環(huán)節(jié)存在以下普遍問題。

1.1 教材與教學(xué)內(nèi)容缺乏新穎性和系統(tǒng)性

一方面，光電技術(shù)發(fā)展迅速，相關(guān)產(chǎn)品更新?lián)Q代快，作為教學(xué)的經(jīng)典教材內(nèi)容陳舊，基本是偏重于光學(xué)理論知識(shí)和公式推導(dǎo)，對(duì)實(shí)際應(yīng)用介紹較少，與社會(huì)發(fā)展脫節(jié)，缺乏新穎性，難以激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣;另一方面，雖然近年光電子學(xué)方面新教材不斷出版，其中不乏優(yōu)秀教材為我國(guó)光電技術(shù)的發(fā)展做出了重要的貢獻(xiàn)，但同樣也存在問題，如很多教材在某領(lǐng)域中的研究有其獨(dú)到之處，但整本教材缺乏系統(tǒng)性，不利于學(xué)生構(gòu)建完整的知識(shí)框架體系。

1.2 教學(xué)模式單一，缺乏有效的教學(xué)方法

傳統(tǒng)的教學(xué)采用講授－接受模式的“填鴨教學(xué)”，老師在講臺(tái)上唱獨(dú)角戲，學(xué)生在下面消極聽講，課堂氣氛沉悶，學(xué)習(xí)主觀能動(dòng)性受壓抑。這種教學(xué)思想忽視學(xué)生自主學(xué)習(xí)、自主研究和探討能力的培養(yǎng)，師生間缺乏互動(dòng)，學(xué)生注意力不集中，對(duì)課程不重視，教師難以把握學(xué)生學(xué)習(xí)狀況，講課也索然無味。如何引導(dǎo)學(xué)生由被動(dòng)學(xué)習(xí)轉(zhuǎn)變?yōu)橹鲃?dòng)學(xué)習(xí)，是目前教育面臨的重要問題［4］。

2 開展研究性教學(xué)改革的具體實(shí)踐

傳統(tǒng)教學(xué)的弊端顯而易見，問題根源出在哪里?任課教師基本都是博士或碩士，具有較高的理論水平，且老師非常注重自己職業(yè)榮譽(yù)，基本不存在能力不足和備課不充分的情況。于學(xué)生而言，既然能考上大學(xué)，說明具有一定的學(xué)習(xí)基礎(chǔ)，也希望通過學(xué)習(xí)改變自身命運(yùn)。因此我們只能說社會(huì)不同，觀念不同，填鴨式的教學(xué)已經(jīng)跟不上時(shí)代的節(jié)奏，傳統(tǒng)教學(xué)模式必須改革，老師應(yīng)該引領(lǐng)學(xué)生成為課堂的主角，這正是研究性教學(xué)的理念。

國(guó)外大學(xué)很早就開展以學(xué)生為主的辦學(xué)模式。本文根據(jù)東莞地方院校的實(shí)際教學(xué)水平，結(jié)合自己的教學(xué)經(jīng)驗(yàn)，對(duì)光電子學(xué)課程教學(xué)提出幾點(diǎn)建議，可以有效開展研究性教學(xué)，提高教學(xué)效果。

圖1 立體式教學(xué)結(jié)構(gòu)圖

2.1 多層次立體式教學(xué)，構(gòu)建學(xué)生知識(shí)框架體系

根據(jù)我校辦學(xué)定位，本課程的學(xué)習(xí)模塊主要分為如圖1所示的四個(gè)層次。以“光與工作物質(zhì)的相互作用”基礎(chǔ)理論部分，以“光源、光波導(dǎo)傳輸、光調(diào)制、光檢測(cè)、光顯示”的光電信號(hào)轉(zhuǎn)換的主體結(jié)構(gòu)部分，以“光電信號(hào)系統(tǒng)”作為整合，是課程的設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)部分;以“光電創(chuàng)新”作為課程知識(shí)的提升層次，加深學(xué)生對(duì)光電技術(shù)整體的理解和應(yīng)用。前兩部分主要通過理論教學(xué)實(shí)現(xiàn)，后兩部分通過研究性任務(wù)和實(shí)驗(yàn)教學(xué)實(shí)施，兩者有機(jī)結(jié)合，可實(shí)現(xiàn)課程的專業(yè)培養(yǎng)目標(biāo)。

《光電子學(xué)》知識(shí)覆蓋面廣，在教學(xué)中起承上啟下的作用，可以將現(xiàn)代光電信息的多門專業(yè)課程聯(lián)系起來，克服以往課程結(jié)構(gòu)體系松散，多個(gè)知識(shí)點(diǎn)間缺少有機(jī)聯(lián)系等問題，有助于學(xué)生構(gòu)建光電整體知識(shí)框架［5－6］。因此本課程構(gòu)建起“光源－光傳輸－光調(diào)制－光探測(cè)－光顯示”為主線的課程理論知識(shí)框架，將其他專業(yè)課程各知識(shí)點(diǎn)融入此結(jié)構(gòu)體系中，有助于學(xué)生加深光電技術(shù)的整體認(rèn)知，將各知識(shí)點(diǎn)融會(huì)貫通，充分發(fā)揮骨干課程在培養(yǎng)光電人才的重要作用。

2.2 運(yùn)用研究性教學(xué)，提高學(xué)生自學(xué)能力和動(dòng)手能力

研究性教學(xué)以學(xué)生發(fā)展為主體，以尊重學(xué)生的探究興趣和自我發(fā)展需要為前提，以達(dá)到發(fā)展學(xué)生研究意識(shí)和能力的目標(biāo)。

研究性教學(xué)不排斥傳統(tǒng)教學(xué)方法，在教學(xué)中應(yīng)根據(jù)具體情況靈活應(yīng)用。填鴨式教學(xué)強(qiáng)調(diào)知識(shí)的傳承性，這種被動(dòng)的灌輸教學(xué)會(huì)造成學(xué)生知識(shí)點(diǎn)印象不深，理解不夠深入的后遺癥。研究性教學(xué)雖然能激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，但不可能指望老師提出幾個(gè)研究性問題，學(xué)生就能自我學(xué)習(xí)和探索把整個(gè)課程所有知識(shí)點(diǎn)學(xué)好學(xué)透。所以教師應(yīng)該根據(jù)教學(xué)要求選擇部分內(nèi)容講解透徹，留部分內(nèi)容進(jìn)行研究性教學(xué)，讓學(xué)生自我學(xué)習(xí)和深入消化，發(fā)揮學(xué)生自主性和探索性學(xué)習(xí)。教師作為研究性教學(xué)中的問題設(shè)計(jì)者，應(yīng)考慮學(xué)生整體水平和個(gè)體差異，精挑細(xì)選部分知識(shí)點(diǎn)，設(shè)置研究性問題。應(yīng)注意把握好每一個(gè)研究問題的深度和難度，符合學(xué)生解決問題的能力水平，才能有效增強(qiáng)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣，而且要控制研究性問題的數(shù)量，不宜給學(xué)生添加學(xué)習(xí)壓力和影響教學(xué)進(jìn)度。

在課程開始學(xué)生明確知道必須積極參與課堂討論和問題解決才能通過考核。學(xué)生成為學(xué)習(xí)的主體，以個(gè)人或小組合作方式，在老師的精心組織和引導(dǎo)下獨(dú)立思考、自主學(xué)習(xí)和實(shí)踐操作，通過親身實(shí)踐獲取直接經(jīng)驗(yàn)。學(xué)生意識(shí)到，課堂上的理論知識(shí)原來可以這樣應(yīng)用到某具體問題中。在探索過程中，理解和應(yīng)用所學(xué)知識(shí)去解決實(shí)際問題，從而培養(yǎng)自己的自學(xué)能力和和創(chuàng)新能力，增強(qiáng)學(xué)習(xí)自信心和積極性。

2.3 采用案例教學(xué)和開放性提問，提高學(xué)生學(xué)習(xí)興趣和思考能力

案例教學(xué)是從實(shí)際出發(fā)，通過分析案例，提出問題、分析問題、解決問題，從而實(shí)現(xiàn)某個(gè)知識(shí)點(diǎn)的傳授，使學(xué)生增強(qiáng)理解，融會(huì)貫通、并且理論聯(lián)系實(shí)際。根據(jù)課程教學(xué)內(nèi)容和特點(diǎn)，本課程選取一些關(guān)聯(lián)度強(qiáng)的知識(shí)點(diǎn)，如諧振腔對(duì)激光的影響、電光調(diào)制怎樣實(shí)現(xiàn)等相關(guān)問題作為案例，力求將其原理和關(guān)鍵點(diǎn)講透，剩下的文字內(nèi)容就可以引導(dǎo)學(xué)生自己進(jìn)行探索學(xué)習(xí)。

現(xiàn)在的學(xué)生課堂上自信心不足，不愿發(fā)言。為了引起學(xué)生的注意力和學(xué)習(xí)興趣，積極參與教學(xué)活動(dòng)中，采用開放性問題增強(qiáng)教學(xué)的深度和趣味。圍繞著“What、Why、How”，結(jié)合課堂的教學(xué)內(nèi)容，提開放性問題，不在乎答案正確與否，鼓勵(lì)學(xué)生大膽發(fā)言，積極發(fā)言，參與問題討論中，互相辯論。比如對(duì)于激光，可以設(shè)置問題“什么是激光”“激光有什么用”等問題，學(xué)生結(jié)合自己的興趣點(diǎn)和知識(shí)面，可以無壓力的暢談。接著可以接著提問“為什么激光有這些特點(diǎn)”、“激光武器會(huì)怎樣發(fā)展”、“當(dāng)激光炮遇到反射鏡會(huì)是什么后果”，引導(dǎo)學(xué)生了解激光的特性，最后是“怎樣實(shí)現(xiàn)”的問題，這就要從基本原理和器件結(jié)構(gòu)講起，從而將問題切入教學(xué)活動(dòng)中。這些問題對(duì)于訓(xùn)練和考察學(xué)生的發(fā)散思維，進(jìn)而培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新意識(shí)和創(chuàng)新能力十分有益［7］。

2.4 運(yùn)用靈活的教學(xué)方式，鍛煉學(xué)生基本科學(xué)素質(zhì)

本著“消化理論，發(fā)展能力”的思想，采用多種靈活的教學(xué)方式提高學(xué)生綜合素質(zhì)。教師在研究性教學(xué)中應(yīng)著重引導(dǎo)學(xué)生通過圖書館和互聯(lián)網(wǎng)檢索文獻(xiàn)，進(jìn)行資料整理，提出解決問題方案和進(jìn)行動(dòng)手設(shè)計(jì)。要求學(xué)生制作演示文檔在課堂中做簡(jiǎn)短匯報(bào)，引導(dǎo)大家發(fā)言和討論，通過討論讓學(xué)生掌握各問題任務(wù)的知識(shí)點(diǎn)。最后撰寫格式規(guī)范的科技小論文作為課程考核。此外，采用教學(xué)與科研相結(jié)合，鼓勵(lì)部分學(xué)有余力的學(xué)生參加教師的創(chuàng)新項(xiàng)目、挑戰(zhàn)杯及老師的科研課題。通過這些手段訓(xùn)練學(xué)生的文獻(xiàn)檢索能力、動(dòng)手能力、創(chuàng)新能力和團(tuán)體合作精神，同時(shí)提高他們的表達(dá)能力和寫作技巧，培養(yǎng)嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目茖W(xué)態(tài)度。

3 結(jié)語

光電子學(xué)課程研究性教學(xué)實(shí)踐，必將從根本上轉(zhuǎn)變教師教學(xué)和學(xué)生學(xué)習(xí)形式，讓學(xué)生更好地將理論和實(shí)踐相結(jié)合，加深知識(shí)的理解，達(dá)到多方面能力培養(yǎng)的目的。經(jīng)過近幾年來的不斷建設(shè)和發(fā)展，本課程在理論教學(xué)和實(shí)驗(yàn)教學(xué)取得了一定成績(jī)，但與國(guó)內(nèi)高水平相關(guān)光電專業(yè)課程相比，我們存在很大的差距。因此在以后的教學(xué)工作中，要根據(jù)教學(xué)效果將課程教學(xué)改革措施進(jìn)行修正、深化和提升，為培養(yǎng)適應(yīng)社會(huì)和企業(yè)發(fā)展的應(yīng)用性人才做出更大貢獻(xiàn)。

［1］孫培懋，光電技術(shù)及其應(yīng)用和發(fā)展［J］．光電工程，1990，17(2):57－62．

［2］石順祥，過已吉．光電子技術(shù)及其應(yīng)用［M］．成都:電子科技大學(xué)出版社，2000．

［3］吳小所，光電技術(shù)的應(yīng)用及研究熱點(diǎn)［J］．黑龍江科技信息，2014(27):74－74．

［4］蔣炳春，李佳，姜旭章．對(duì)大學(xué)生研究性學(xué)習(xí)與創(chuàng)新性實(shí)驗(yàn)的思考［J］．湖南社會(huì)和足以學(xué)院學(xué)報(bào)，2014(4):68－70．

［5］陳元枝．光電檢測(cè)技術(shù)課程的教學(xué)體會(huì)［J］．桂林電子科技大學(xué)學(xué)報(bào)，2007，13(5):425－427．

［6］崔巖．光電子技術(shù)課程的教學(xué)體會(huì)［J］．中國(guó)科技信息，2009，11(6):259－260．

［7］葉海，凌東雄，王紅成．《激光原理》課程教學(xué)研究［J］．東莞理工學(xué)院學(xué)報(bào)，2013，20(6):122－124．