應(yīng)用光學(xué)教學(xué)中引入產(chǎn)學(xué)研模式的創(chuàng)新與實踐

郜洪云 黎敏 陳清明

摘 要 針對應(yīng)用光學(xué)課程教學(xué)中教師、學(xué)生和企業(yè)三者之間不能實現(xiàn)資源有效共享的問題，本論文將產(chǎn)學(xué)研這一創(chuàng)新模式引入教學(xué)環(huán)節(jié)中。通過靈活課堂教學(xué)、網(wǎng)絡(luò)課堂融入課后學(xué)習(xí)以及校企聯(lián)合實踐貫穿始終三個重要教學(xué)手段，旨在提高教學(xué)效果，實現(xiàn)高校、企業(yè)和學(xué)生的三方共贏，并為高校專業(yè)課程教學(xué)提供一個有效的教學(xué)參考方法。

關(guān)鍵詞 產(chǎn)學(xué)研 應(yīng)用光學(xué)課程 課程教學(xué) 創(chuàng)新與實踐

中圖分類號：G424 文獻標識碼：A ? DOI：10.16400/j.cnki.kjdks.2015.10.049

Innovation and Practice of Introducing Combination of Production，

Study and Research Model in Applied Optics Teaching

GAO Hongyun， LI Min， CHEN Qingming

（Physics Department， School of Science， Wuhan University of Technology， Wuhan， Hubei 430070）

Abstract For the "Applied Optics" Teaching resources can not be achieved between the teachers， students and businesses of the three effective sharing of issues， this paper will research this innovative model into teaching session. Through flexible classroom teaching， classroom into the after-school learning network， as well as colleges， enterprises and practices throughout the three important teaching tool， designed to improve teaching effectiveness and achieve win three universities， businesses and students， and to provide a University Professional Courses effective teaching reference method.

Key words production， study and research; applied optics course; course teaching; innovation and practice

“產(chǎn)學(xué)研”這一創(chuàng)新模式在2011年就從國家高度被提出，它為高校的辦學(xué)理念指出了一個重要的發(fā)展方向。①關(guān)于產(chǎn)學(xué)研的研究和應(yīng)用受到眾多相關(guān)研究人員的重視。②③然而，目前關(guān)于產(chǎn)學(xué)研的研究主要集中在內(nèi)涵、辦學(xué)、特征等方面進行分析，而關(guān)于產(chǎn)學(xué)研這一創(chuàng)新模式用于某個具體的專業(yè)課程卻鮮有提到。眾所周知，高校開設(shè)專業(yè)課和學(xué)生畢業(yè)以后的工作學(xué)習(xí)密切相關(guān)，扎實的理論基礎(chǔ)和豐富的實踐經(jīng)驗使學(xué)生具有更強的工作能力和競爭力。具有光學(xué)專業(yè)的著名高校，如浙江大學(xué)、南開大學(xué)、天津大學(xué)等都把應(yīng)用光學(xué)列為重要的專業(yè)基礎(chǔ)課程。盡管相關(guān)教育工作者在應(yīng)用光學(xué)課程教研方面做了大量的工作，但是一些問題和矛盾也一直存在。④⑤其主要原因是科研經(jīng)驗豐富的授課老師、對專業(yè)知識茫然而又向往的學(xué)生以及一直提倡產(chǎn)學(xué)研的企業(yè)之間并沒有有效實現(xiàn)資源共享和互動。

因此，本論文提出引入新型產(chǎn)學(xué)研模式這一理念，通過應(yīng)用光學(xué)課程內(nèi)容方法的創(chuàng)新與實踐，為學(xué)校專業(yè)課程找尋一個有效的教學(xué)方法，為培養(yǎng)具有較強綜合知識能力、較高競爭力和創(chuàng)新能力的復(fù)合型人才奠定扎實的專業(yè)基礎(chǔ)。本論文研究主要包括靈活課堂教學(xué)、網(wǎng)絡(luò)課堂融入課后學(xué)習(xí)以及實踐和校企聯(lián)合貫穿始終三個重要教學(xué)手段。

1 靈活課題教學(xué)

應(yīng)用光學(xué)課程作為公共基礎(chǔ)課程和專業(yè)課程的橋梁，它的成功開展不僅關(guān)乎本科生從公共基礎(chǔ)課程到專業(yè)課程的順利轉(zhuǎn)換，更是學(xué)生后續(xù)專業(yè)課程的必要基礎(chǔ)。靈活的課題教學(xué)不僅能提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，而且有助于課堂知識的掌握，本論文首要的工作就是如何有效地靈活課堂教學(xué)。多媒體教學(xué)一直是高校推崇的有效教學(xué)手段，本論文主要是在多媒體教學(xué)的基礎(chǔ)上采用以下兩個方面靈活課堂教學(xué)：

（1）科研經(jīng)驗、實際應(yīng)用和書本知識有效融合到課堂教學(xué)中。在課程開設(shè)期間，有效利用課題組成員的豐富科研經(jīng)驗，結(jié)合目前國家的熱點發(fā)展和研究方向，尤其是航空航天、環(huán)境監(jiān)測、新能源開發(fā)等方向中的應(yīng)用。如講授透鏡成像這部分內(nèi)容時，可讓學(xué)生了解在我國目前最振奮人心的探月工程項目中，從月球上傳回的每幅圖片都有成像光學(xué)系統(tǒng)的功勞;在講授望遠系統(tǒng)這部分內(nèi)容時，可列舉最著名的哈勃天文望遠鏡以及其拍攝的部分經(jīng)典圖片;在講授全反射原理這部分知識時，可以和當前環(huán)境監(jiān)測中PM2.5的檢測聯(lián)系起來，光學(xué)表面等離子體共振生物傳感器也利用的是光學(xué)全反射原理;在講授光學(xué)不變量這部分知識時，可列舉激光雷達中的光束擴束系統(tǒng)等等。如果每個教學(xué)內(nèi)容部分都能和目前實際應(yīng)用結(jié)合起來，就會使學(xué)生對所學(xué)習(xí)的知識有很深的理解，并能明確學(xué)習(xí)的目的和方向，自然而然地使學(xué)生的學(xué)習(xí)由被動變成了主動，大大提高了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，同時也會讓授課教師更有激情和自信。

（2）光學(xué)計算機仿真融入課堂理論教學(xué)。在課堂教學(xué)中可充分利用光學(xué)軟件輔助講授光路追跡和光學(xué)像差等晦澀難懂的理論知識。如在講授光路追跡公式這部分內(nèi)容時，可利用光學(xué)設(shè)計軟件Zemax仿真光線在光路系統(tǒng)中的傳播過程;在講授平面鏡旋轉(zhuǎn)這部分內(nèi)容時，可利用PPT自帶的動畫功能仿真出旋轉(zhuǎn)和光線傳播的關(guān)系;在講授光闌這部分內(nèi)容時，可利用Matlab仿真出不同光闌對光路的影響;在講授幾何像差這部分內(nèi)容時，可利用Zemax仿真不同像差的圖樣等等。應(yīng)用光學(xué)不同于其他課程，課程內(nèi)容里幾乎所有知識都能用計算機形象地仿真和實現(xiàn)，如果課程內(nèi)容的講授和計算機仿真演示能有效結(jié)合起來，可使枯燥、晦澀的課程內(nèi)容變得生動、形象。因此，三維圖形和動畫的合理使用會使學(xué)生有效地掌握專業(yè)知識，并能在以后的光學(xué)系統(tǒng)設(shè)計和實際應(yīng)用中凸現(xiàn)較強的能力和潛力。

此外，可根據(jù)每個成員的優(yōu)勢，協(xié)作完成應(yīng)用光學(xué)課程教學(xué)，如科研經(jīng)驗豐富的老師講授應(yīng)用方面的知識內(nèi)容，計算機技能熟練的老師講授晦澀難懂的理論知識，這樣會更好地引起學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，在有限的教學(xué)時間內(nèi)讓學(xué)生掌握更扎實的應(yīng)用光學(xué)知識。

2 網(wǎng)絡(luò)課堂融入課后學(xué)習(xí)

在教學(xué)過程中老師一般會留一些思考題或課后習(xí)題，然而這類學(xué)習(xí)缺少很大的互動性，學(xué)生自主學(xué)習(xí)的動力明顯不足，致使不少同學(xué)都采用抄襲方式完成，給后續(xù)的教學(xué)帶來不利的影響。網(wǎng)絡(luò)教學(xué)是一種非常重要的輔助教學(xué)手段。本論文主要從以下兩個方面使網(wǎng)絡(luò)教學(xué)融入課后學(xué)習(xí)進而促進課堂教學(xué)。

2.1 建立一個專業(yè)課程學(xué)習(xí)網(wǎng)站供學(xué)生下載相關(guān)學(xué)習(xí)資料和視頻

建立一個應(yīng)用光學(xué)專業(yè)課程學(xué)習(xí)網(wǎng)站，學(xué)生可利用空閑時間下載并學(xué)習(xí)相關(guān)資料和視頻，避免在課堂上記錄大量的學(xué)習(xí)筆記，一定程度上減輕了學(xué)生的學(xué)習(xí)負擔，學(xué)生只需在課堂上認真聽講，必要時做一下問題記錄即可，大大提高了學(xué)生的學(xué)習(xí)效果。網(wǎng)絡(luò)教學(xué)也是教師和學(xué)生的一個互動平臺。教師把上課的教案、習(xí)題、測試題、思考題和一些相關(guān)的科研應(yīng)用等放到網(wǎng)上，讓學(xué)生自主學(xué)習(xí)消化，如果學(xué)生有任何問題或疑問可以在網(wǎng)上和老師交流討論，實現(xiàn)網(wǎng)上在線答疑，可以把有限的40個學(xué)時的課堂教學(xué)發(fā)揮最大的教學(xué)效果。尤其是課堂上展示的三維動畫視頻，學(xué)生不一定能及時消化，如果學(xué)生能及時從網(wǎng)站上下載相關(guān)視頻，就可以隨時查看和學(xué)習(xí)，不受有限的課堂學(xué)習(xí)時間的限制，可以讓學(xué)生的學(xué)習(xí)時間更靈活。此外，課程學(xué)習(xí)網(wǎng)站上可以上傳一些相關(guān)的課外資料，如阿貝折光儀最早是誰發(fā)明的，現(xiàn)在已經(jīng)發(fā)展到什么程度，望遠鏡最早是誰發(fā)明的，望遠鏡的種類和最新發(fā)展，尤其是同學(xué)們比較感興趣的天文望遠鏡其原理和結(jié)構(gòu)，照相機的發(fā)明者、種類、最新發(fā)展等等，大量的文字、圖片、視頻等資料都是同學(xué)們感興趣而課堂上無法給他們詳細展示的內(nèi)容，這樣一來專業(yè)課程網(wǎng)站的使用很大程度上拓寬了學(xué)生的知識面，開闊了學(xué)生的視野。

2.2 建立一個QQ交流群可以讓學(xué)生和老師之間進行及時互動交流

目前武漢的無線網(wǎng)絡(luò)已經(jīng)普及，利用這一網(wǎng)絡(luò)優(yōu)勢，可以建立一個供課程學(xué)習(xí)交流的QQ群。這樣一來，無論是老師還是學(xué)生都可以很方便地互動，一定程度上彌補了專業(yè)網(wǎng)站必須登錄才能交流的問題。利用所有同學(xué)都在使用手機QQ的現(xiàn)狀，建立的QQ群可以實現(xiàn)問題和信息的及時互動，讓老師能夠第一時間掌握學(xué)生的學(xué)習(xí)動態(tài)，信息的及時反饋可以讓老師更好地給學(xué)生授業(yè)解惑，一定程度上促進了教學(xué)效果的提高。此外，免費的信息交流方式讓學(xué)生在學(xué)習(xí)更有主動性和積極性。

3 校企聯(lián)合實踐貫穿始終

我們不僅要培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新思維，更重要的是培養(yǎng)學(xué)生的實踐能力和實際科研能力。主要通過課外實驗、專業(yè)課程設(shè)計、實踐實習(xí)考察和邀請企業(yè)技術(shù)高管人員來校開設(shè)公開講座等方式，具體實踐過程主要分為如下兩個方面。

（1）產(chǎn)學(xué)研培養(yǎng)模式可以大大提高學(xué)生的綜合能力和競爭力。應(yīng)用光學(xué)課程不同于其他課程，課程內(nèi)容的每部分理論知識都能和實際應(yīng)用結(jié)合起來，在教學(xué)過程中可以充分利用這一優(yōu)勢，在每個獨立章節(jié)之后都安排1～2個相應(yīng)的應(yīng)用光學(xué)實驗，這樣可以充分調(diào)動學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性，而且通過實驗可以讓學(xué)生很容易理解和掌握所學(xué)的知識。學(xué)習(xí)期間也可讓學(xué)生分成若干學(xué)習(xí)興趣小組，如果有好的創(chuàng)新理論可以結(jié)合光電實驗室實行具體實驗和實踐應(yīng)用，這樣可以大大提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和創(chuàng)新能力。此外，通過課程設(shè)計可以讓學(xué)生的學(xué)習(xí)能力得到進一步提高。這種理論和實踐相結(jié)合的教學(xué)模式是基于學(xué)分制和大類培養(yǎng)背景下提出的新的教學(xué)方法，也是針對其他就業(yè)創(chuàng)業(yè)類人才提前開設(shè)的準備課程環(huán)節(jié)。這就使得產(chǎn)學(xué)研模式不再是企業(yè)公司的專屬，面對激烈的殘酷競爭，讓學(xué)生的能力提前得到全方位的鍛煉和加強。

（2）校企聯(lián)合可以從根本上杜絕學(xué)校和企業(yè)的脫節(jié)問題。在課程學(xué)習(xí)期間可以適當安排學(xué)生到相關(guān)企業(yè)進行參觀和學(xué)習(xí)，讓學(xué)生提前了解到課程知識的具體科研和社會應(yīng)用。適時邀請一些企業(yè)的技術(shù)高管進入課堂為學(xué)生開設(shè)相關(guān)的理論和實踐公開講座，并為感興趣的和學(xué)習(xí)優(yōu)秀的學(xué)生提供一定的企業(yè)實習(xí)機會，這會讓學(xué)生看到未來的專業(yè)發(fā)展方向，讓學(xué)生的學(xué)習(xí)有了明確的方向和目標，不僅促進了學(xué)生的學(xué)習(xí)動力，也提高了課堂教學(xué)效果。

4結(jié)束語

引入產(chǎn)學(xué)研模式后應(yīng)用光學(xué)課程教學(xué)效果明顯。然而，在這一新型模式下，有些問題必須引起一定的重視，一、每個成員老師都承擔著一定量的教學(xué)和科研工作，如何協(xié)調(diào)好教學(xué)時間和實踐教學(xué)活動不沖突是面臨的首要問題;二、科研所需的知識面廣而深奧，如何將書本知識和科研進行優(yōu)化結(jié)合而不讓學(xué)生覺得科研太難而失去對科研的興趣;三、開設(shè)企業(yè)實踐和相關(guān)課程設(shè)計，由于人數(shù)較多，過程環(huán)節(jié)監(jiān)督有待完善。這一創(chuàng)新模式可以成功推廣到其它專業(yè)課程教學(xué)當中。

基金項目：武漢理工大學(xué)教學(xué)研究項目（項目編號：2013081）

注釋

① 胡錦濤.在慶祝清華大學(xué)建校100周年大會上的講話[N].人民日報，2011-04-25.

② 朱方來，劉世林.高等職業(yè)教育實踐教學(xué)基地產(chǎn)學(xué)研結(jié)合人才培養(yǎng)模式的研究[J].高教探索，2006（3）：78-81.

③ 饒燕婷.“產(chǎn)學(xué)研"協(xié)同創(chuàng)新的內(nèi)涵、要求與政策構(gòu)想[J].高教探索，2012（4）：29-32.

④ 岑兆豐，李曉彤，劉向東.浙江大學(xué)應(yīng)用光學(xué)課程的發(fā)展和改革[J].光學(xué)技術(shù)，2007（S1）：268-269.

⑤ 劉浩.基于問題式學(xué)習(xí)法理論的《應(yīng)用光學(xué)》教學(xué)實踐[J].陜西教育（高教版），2009（2）：54.