依托創(chuàng)新實驗室的光學(xué)實驗教學(xué)的探討*

朱湘萍（湖南科技學(xué)院 理學(xué)院，湖南 永州 425199）

依托創(chuàng)新實驗室的光學(xué)實驗教學(xué)的探討*

朱湘萍
（湖南科技學(xué)院 理學(xué)院，湖南 永州 425199）

光學(xué)實驗課程是高校基礎(chǔ)教學(xué)重要組成部分，是培養(yǎng)學(xué)生實踐能力和創(chuàng)新思維重要途徑。通過分析光學(xué)實驗教學(xué)現(xiàn)狀，構(gòu)建了光學(xué)創(chuàng)新實驗教學(xué)體系，探討了幾種新穎的實驗教學(xué)方法，為光學(xué)實驗教學(xué)改革提供一定的參考。

創(chuàng)新實驗室；光學(xué)；實驗教學(xué)

引言

光學(xué)實驗是高校基礎(chǔ)教學(xué)的一個重要組成部分，對后續(xù)專業(yè)課程的學(xué)習(xí)具有重要的啟發(fā)性、基礎(chǔ)性、研究性，尤其是光學(xué)實驗的思想、基本訓(xùn)練的原理及方法，是培養(yǎng)科學(xué)實驗素質(zhì)及創(chuàng)新能力的重要基礎(chǔ)［1］。因此加強和改革光學(xué)實驗教學(xué)，有助于學(xué)生對光學(xué)教學(xué)內(nèi)容的理解與掌握，提高學(xué)生的實驗技能，培養(yǎng)學(xué)生分析問題、解決問題和設(shè)計能力［2］。文章依托湖南科技學(xué)院創(chuàng)新實驗室，探討了光學(xué)實驗教學(xué)改革。

一、光學(xué)實驗教學(xué)現(xiàn)狀

（一）實驗資金不足，實驗設(shè)備陳舊

在多年的光學(xué)實驗教學(xué)中發(fā)現(xiàn)，部分院校實驗設(shè)備陳舊、實驗儀器老化、一些經(jīng)典實驗不能開設(shè)；部分先進(jìn)的光學(xué)實驗儀器比較昂貴，但資金不足，無法開設(shè)與時俱進(jìn)的設(shè)計性、研究性實驗，這樣降低了學(xué)生對光學(xué)實驗的興趣及信心。

（二）實驗項目缺乏更新、創(chuàng)新及應(yīng)用

通常教師更新實驗項目或者開設(shè)一項新的設(shè)計性、應(yīng)用型實驗項目要花很多時間和精力。部分二本院校，光學(xué)實驗課相對比較少，又沒有激勵措施，所以實驗項目比較簡單、單一、不變，且驗證性實驗比較多，這樣不能滿足學(xué)生的需要，達(dá)不到創(chuàng)新、應(yīng)用效果和培養(yǎng)學(xué)生探究問題的能力。

（三）實驗教學(xué)方法單一，實驗體系落后

光學(xué)實驗課堂上，部分教師仍以“講解為主”傳統(tǒng)的教學(xué)方法，詳細(xì)演示實驗操作，學(xué)生只是臨時模仿，沒有思考、探究問題，只為了完成任務(wù)而完成實驗，不主動預(yù)習(xí)和設(shè)計方案，達(dá)不到實驗效果。

二、依托創(chuàng)新實驗室，構(gòu)建光學(xué)創(chuàng)新實驗體系

構(gòu)建光學(xué)創(chuàng)新實驗體系，培養(yǎng)創(chuàng)新型、設(shè)計型人才，是光學(xué)教學(xué)及改革的目的。依托創(chuàng)新實驗室，本著“拓寬基礎(chǔ)，重視創(chuàng)新，提高素質(zhì)，強化能力”的原則，以“基本技能-現(xiàn)代技術(shù)、綜合應(yīng)用-創(chuàng)新能力”為認(rèn)知鏈條，在構(gòu)建基礎(chǔ)型實驗、綜合設(shè)計型實驗、探究型實驗和開放型的實驗、應(yīng)用型實驗等教學(xué)模塊基礎(chǔ)上，改革和創(chuàng)新實驗教學(xué)內(nèi)容、模式、方法［3］。

（一）優(yōu)化課程結(jié)構(gòu)，完善實驗教學(xué)要素，構(gòu)建“一體”實驗體系

創(chuàng)新實驗室是實驗教學(xué)改革一個實踐的基地。依托創(chuàng)新實驗室，根據(jù)光學(xué)學(xué)科特點、培養(yǎng)目標(biāo)及實驗教學(xué)自身的規(guī)律、社會需要、學(xué)生實際情況及實驗資源，進(jìn)行光學(xué)實驗體系改革，優(yōu)化光學(xué)課程結(jié)構(gòu)，完善實驗教學(xué)要素，不斷修訂和完善光學(xué)實驗教學(xué)大綱、實驗課程計劃，改革實驗教學(xué)內(nèi)容，完善實驗教材建設(shè)，正確增或縮實驗時間，建立一個有利于提高學(xué)生實驗技能和實驗素質(zhì)、培養(yǎng)學(xué)生探究問題和解決問題的能力的創(chuàng)新型的“一體”實驗體系［3］。

（二）優(yōu)化實驗教學(xué)內(nèi)容，構(gòu)建“三元化”的實驗體系

所謂“三元化”的實驗教學(xué)體系由基礎(chǔ)實驗（包括驗證性實驗、演示性）、綜合實驗（包括設(shè)計性、綜合性）、創(chuàng)新實驗（研究創(chuàng)新性、社會應(yīng)用性）組成，它們構(gòu)成了實驗教學(xué)體系的三個層次，目的是培養(yǎng)學(xué)生的基本技能、專業(yè)技能和綜合創(chuàng)新技能［4］。實驗教學(xué)內(nèi)容是直接影響實驗教學(xué)質(zhì)量。優(yōu)化實驗教學(xué)內(nèi)容，是指對現(xiàn)有的實驗教學(xué)內(nèi)容進(jìn)行篩選、整合，對不符合現(xiàn)代科學(xué)發(fā)展的實驗項目進(jìn)行刪除或更新，做到少而精，整體優(yōu)化［5］。同時教師可將自己的科研項目分解成難度適中、合理的實驗項目，也可以吸收兄弟院校的精品實驗以及從相關(guān)的項目中，精簡出一些具有強烈現(xiàn)代意識和高新技術(shù)色彩的前沿科技實驗項目，以科研項目帶動教學(xué)，豐富光學(xué)實驗的內(nèi)涵。

（三）優(yōu)化實驗器材，構(gòu)建自主性創(chuàng)新實驗體系

由于實驗場地的約束，實驗器材需要優(yōu)化與調(diào)整。比如應(yīng)用光學(xué)《望遠(yuǎn)鏡組裝實驗》，如果按傳統(tǒng)的實驗方式進(jìn)行實驗，米尺離自組望遠(yuǎn)鏡3米左右，這樣占用的空間比較大。如果采用一定的方法，用量程為7毫米的毫米尺代替米尺，就可以在光具座上進(jìn)行實驗，這樣既節(jié)約了空間，又創(chuàng)新了實驗內(nèi)容，使學(xué)生感覺實驗的新穎性，激發(fā)了學(xué)生實驗的興趣和動力。優(yōu)化實驗器材，通過自購或自制實驗器材，構(gòu)建自主性創(chuàng)新實驗體系，可以節(jié)約實驗空間或者減少實驗繁瑣過程，突出學(xué)生實驗的主體地位，培養(yǎng)了學(xué)生動手能力，激勵學(xué)生解決問題，促使學(xué)生自主完成實驗。

三、依托創(chuàng)新實驗室，改革光學(xué)實驗教學(xué)方法

（一）依托創(chuàng)新實驗室，利用資源，進(jìn)行交叉分組實驗教學(xué)

創(chuàng)新實驗是湖南科技學(xué)院實踐教學(xué)的一個亮點。部分學(xué)生從大一開始進(jìn)入創(chuàng)新實驗室學(xué)習(xí)，創(chuàng)新實驗室有大量的軟件資源和豐富的單件實驗設(shè)備，是學(xué)生自學(xué)及實踐的平臺。利用創(chuàng)新實驗室的資源，先讓學(xué)生學(xué)習(xí)一些軟件的操作和應(yīng)用、一些基本儀器的使用，查找資源，設(shè)計實驗方案和步驟；實驗儀器數(shù)目比較少，則可采用交叉分組完成實驗項目，依托創(chuàng)新實驗室，可以同一時間開多個實驗，這樣數(shù)目較少的實驗設(shè)備既可作演示實驗設(shè)備，也可用來做實驗實踐設(shè)備，這樣就充分利用了資源，彌補實驗設(shè)備數(shù)量少的問題，同時，監(jiān)督了學(xué)生獨自完成實驗，實現(xiàn)學(xué)生自主實驗，培養(yǎng)了學(xué)生探究問題、解決問題的能力。

（二）依托創(chuàng)新實驗室，組成創(chuàng)新團體，進(jìn)行項目式實驗教學(xué)

由于光學(xué)知識抽象，課時比較少，教師可以采用項目式教學(xué)法進(jìn)行實驗教學(xué)。以創(chuàng)新實驗室為創(chuàng)新實踐的基地，以3-5個人組成一個創(chuàng)作團體，2-3教師組成一個指導(dǎo)教師團隊，教師根據(jù)教學(xué)的需要，把費時比較長的、難度比較大的實驗分成項目的形式，指導(dǎo)學(xué)生們各自獨立，相互配合、真正完成一個實際項目或光學(xué)設(shè)計［6］。創(chuàng)新團體中的學(xué)生，可以根據(jù)自己特長分擔(dān)編程、硬件調(diào)試、論文報告制作等任務(wù)，需要技術(shù)攻關(guān)時，發(fā)揮團隊優(yōu)勢，凝聚團隊力量，集聚團隊智慧，共同破解難題［6］。這樣可以磨練學(xué)生的毅志，學(xué)會抓住關(guān)鍵問題，擬定解決方案，激發(fā)學(xué)生探究問題的欲望，用實驗解決理論課程中抽象問題，激發(fā)學(xué)生創(chuàng)新思維的熱情和學(xué)習(xí)的興趣。

（三）依托創(chuàng)新實驗室，進(jìn)行分層實驗教學(xué)

所謂“分層實驗教學(xué)”是指按照教學(xué)對象不同，實施不同實驗教學(xué)方法。針對不同層次的學(xué)生，根據(jù)學(xué)生的實際情況、興趣、愛好及個體差異，教師在教學(xué)內(nèi)容選擇上注重知識的連貫性和實際應(yīng)用性，改變統(tǒng)一的教學(xué)模式，從學(xué)生、實驗教學(xué)內(nèi)容進(jìn)行分層，做到以人為本、因材施教，充分喚起學(xué)生主動參與的積極性，促進(jìn)每一位學(xué)生的持續(xù)發(fā)展，讓不同層次的學(xué)生通過一定的努力獲得相應(yīng)的成功，收到良好的教學(xué)效果，為培養(yǎng)多規(guī)格、多層次的人才培養(yǎng)提供有效措施［7］。

四、依托創(chuàng)新實驗室，加強師資隊伍的建設(shè)，保證實驗教學(xué)質(zhì)量

（一）加強教師專業(yè)知識學(xué)習(xí)，提高實驗教學(xué)水平

實驗教學(xué)改革，特別是綜合設(shè)計、研究型的光學(xué)實驗改革，可吸引教學(xué)水平高、科研能力強、把理論與實踐相結(jié)合的教師參與實驗教學(xué)。同時，鼓勵教師多參加一些實驗培訓(xùn)、實驗專題講座、網(wǎng)絡(luò)實驗學(xué)習(xí)、指導(dǎo)學(xué)生實驗競賽等，加強教師專業(yè)知識學(xué)習(xí)，優(yōu)化教師的實驗師資隊伍，提高教師的實驗水平。

（二）加強實踐教學(xué)獎勵措施，鼓勵教師科研與教學(xué)相結(jié)合

加強實踐教學(xué)獎勵措施，鼓勵教師更新實驗內(nèi)容和實驗項目，鼓勵教師將科研成果向教學(xué)實驗轉(zhuǎn)化，鼓勵教師研制開發(fā)新的實驗教學(xué)儀器，提高實驗教學(xué)質(zhì)量，滿足學(xué)生的需要。

五、結(jié)束語

以創(chuàng)新實驗室為實踐基地，改革光學(xué)實驗體系、實驗教學(xué)方法，采取激勵措施，鼓勵教師參與光學(xué)實驗教學(xué)改革隊伍之中。通過培訓(xùn)和指導(dǎo)學(xué)生的實踐，教師的實踐教學(xué)水平提高了，同時培養(yǎng)了學(xué)生獨立、自主、創(chuàng)新的實踐應(yīng)用能力。

［1］賀順忠.工程光學(xué)實驗教程［M］.機械工業(yè)出版社，2007.

［2］林凱燕，陳國貴.光學(xué)實驗課程教學(xué)探究與實踐［J］.宜春學(xué)院學(xué)報，2010，32（4）：180.

［3］葉樹鈴，毛錫鋒，肖文華.團隊合作式大學(xué)生科技創(chuàng)新活動探索［J］.實驗技術(shù)與管理，2013，30（4）：87-89.

［4］柏俊杰，張小云，吳英.面向工程應(yīng)用的工程光學(xué)教學(xué)改革與實踐——以重慶科技學(xué)院工程光學(xué)課程為例［J］.重慶科技學(xué)院學(xué)報，2013（13）：186-188.

［5］李英春，忻志海.“項目教學(xué)”的試點與思考［J］.實驗室研究與探索，2008，27（9）：82-84.

［6］王典等.數(shù)字信號處理課程分類和分層教學(xué)模式探索［J］.實驗技術(shù)與管理，2013，30（2）：31-35.

［7］潘宏利，盧超.應(yīng)用型本科院校創(chuàng)新實驗教學(xué)體系的探索與實踐［J］.實驗室研究與探索，2011，30（6）：254-257.

Optical experiment course is an important part of the basic teaching content in colleges and universities.It is an important way to develop the practice ability and innovative thinking of students.By analyzing the common problems of the optical experiment，we built an innovative experimental teaching system and discussed several kinds of original experimental teaching methods.And It provided some reference for the reform of experimental teaching in optics.

innovation lab；optics；experiment teaching

G642

A

2096-000X（2016）17-0129-02

2015年湖南省普通高校信息化教學(xué)應(yīng)用資助項目（批號為：湘教科研通［2015］36號No.44）

朱湘萍（1975-），湖南永州人，高級實驗師，碩士，主要從事集成電子電路設(shè)計、新型材料的研究及光學(xué)教學(xué)改革的研究工作。