激光與光學(xué)信息技術(shù)應(yīng)用實(shí)踐教學(xué)體系建設(shè)探索

方寶英　李毅　董祥美　賈宏志

摘要：本文提出并建立了集基礎(chǔ)型、設(shè)計(jì)型和創(chuàng)新型為一體的綜合性激光與光學(xué)信息技術(shù)應(yīng)用實(shí)踐教學(xué)體系，增強(qiáng)光電信息類工科大學(xué)生的學(xué)習(xí)能力培養(yǎng)和創(chuàng)新思維提高，實(shí)現(xiàn)因材施教和實(shí)驗(yàn)資源的最佳配置，并在教學(xué)實(shí)踐中取得了良好的效果。

關(guān)鍵詞：實(shí)驗(yàn)教學(xué)；激光應(yīng)用；光學(xué)信息技術(shù)；開放式教學(xué)

中圖分類號(hào)：G642.0 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號(hào)：1674-9324（2016）12-0136-02

一、引言

實(shí)驗(yàn)是學(xué)生從實(shí)踐中學(xué)習(xí)的重要手段，如何在有限的時(shí)間內(nèi)讓學(xué)生學(xué)到更多的知識(shí)，掌握更新的技能是實(shí)驗(yàn)教學(xué)必須考慮的問題[1]。光電信息類各專業(yè)的學(xué)生必須具備較強(qiáng)的工程實(shí)踐能力和研究創(chuàng)新能力，才能適應(yīng)時(shí)代發(fā)展需求[2]。傳統(tǒng)的以課堂為中心，學(xué)生圍著教師轉(zhuǎn)的教學(xué)方法已經(jīng)不再適應(yīng)新形勢(shì)的需要，如何轉(zhuǎn)變傳統(tǒng)人才培養(yǎng)模式，是擺在實(shí)驗(yàn)教學(xué)工作者面前的問題，這就要求我們不斷地開發(fā)新的實(shí)驗(yàn)，積極探索提高實(shí)驗(yàn)教學(xué)效果的方法和途徑，使學(xué)生的實(shí)踐能力得到更大的提高。在光學(xué)工程專業(yè)的實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，加強(qiáng)實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革，創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式，設(shè)立開放探索性實(shí)驗(yàn)教學(xué)平臺(tái)，以學(xué)生獨(dú)立操作為主，教師輔導(dǎo)為輔，自主地進(jìn)行實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)與探索，這樣的實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式可以讓學(xué)生感到自己是在真正地做實(shí)驗(yàn)，而不是年復(fù)一年地重復(fù)別人的實(shí)驗(yàn)[3]。

在激光與光學(xué)信息技術(shù)應(yīng)用實(shí)踐教學(xué)體系建設(shè)的過程中，我們?cè)诨A(chǔ)光學(xué)實(shí)驗(yàn)中增加了現(xiàn)代光學(xué)的內(nèi)容，注重了定性觀察、定量研究和結(jié)果思考。設(shè)計(jì)型、科研型和創(chuàng)新型實(shí)驗(yàn)的引入，可以讓學(xué)生自己設(shè)計(jì)、獨(dú)立操作和分析結(jié)果，允許實(shí)驗(yàn)失敗，不以實(shí)驗(yàn)結(jié)果論成績(jī)，這種實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式力圖激發(fā)學(xué)生興趣，使過去被視為既傷眼睛又枯燥乏味的光學(xué)實(shí)驗(yàn)，變成了興趣盎然、富有挑戰(zhàn)性的課程。同時(shí)，我們加入了開放式實(shí)驗(yàn)教學(xué)的元素，學(xué)生的主動(dòng)性被充分調(diào)動(dòng)起來，激發(fā)了其潛在好奇心和求知欲，從而培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)精神、創(chuàng)新思維以及自主分析問題、解決問題的能力，為今后走向就業(yè)崗位和自主創(chuàng)業(yè)打下良好的基礎(chǔ)[4]。

二、激光與光學(xué)信息技術(shù)應(yīng)用實(shí)踐教學(xué)體系的建立

激光與光學(xué)信息技術(shù)實(shí)驗(yàn)中心是一個(gè)不斷發(fā)展與進(jìn)步的實(shí)驗(yàn)教學(xué)基地，伴隨著精品課程的建設(shè)，我們更新教學(xué)手段，注重啟發(fā)式教學(xué)，通過網(wǎng)絡(luò)答疑等形式，加強(qiáng)師生間的互動(dòng)交流，并將最新的科研工作和教學(xué)相結(jié)合，建立了新的教學(xué)評(píng)價(jià)體系，將理論考核、實(shí)驗(yàn)動(dòng)手能力和科研創(chuàng)新能力結(jié)合起來，綜合考慮評(píng)價(jià)學(xué)生的成績(jī)。同時(shí)，我們注重配套實(shí)驗(yàn)室的建設(shè)，重點(diǎn)加強(qiáng)科研型和創(chuàng)新性實(shí)驗(yàn)的設(shè)置與建立，將最新的光電產(chǎn)品引入實(shí)驗(yàn)教學(xué)，結(jié)合學(xué)術(shù)導(dǎo)師的課題內(nèi)容，搭建起綜合性創(chuàng)新型實(shí)驗(yàn)平臺(tái)，以便于學(xué)生了解光學(xué)產(chǎn)業(yè)前沿及創(chuàng)新思維的培養(yǎng)。同時(shí)，我們探究并實(shí)現(xiàn)了開放式實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式，實(shí)現(xiàn)了實(shí)驗(yàn)室資源共享，培養(yǎng)了同學(xué)之間的團(tuán)隊(duì)合作意識(shí)。

1.嚴(yán)格化實(shí)驗(yàn)室教學(xué)和管理制度。激光與光學(xué)信息技術(shù)實(shí)驗(yàn)中心是一個(gè)系統(tǒng)性強(qiáng)的實(shí)驗(yàn)教學(xué)基地，其內(nèi)容全面，體系合理，結(jié)構(gòu)科學(xué)。激光應(yīng)用光學(xué)實(shí)驗(yàn)室中，光學(xué)儀器的造價(jià)比較高、精密度高，在日常實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，要求實(shí)驗(yàn)儀器保存和維護(hù)狀況良好。在實(shí)驗(yàn)操作過程中，實(shí)驗(yàn)環(huán)境和客觀人為等因素都可能影響實(shí)驗(yàn)結(jié)果，所以，加強(qiáng)實(shí)驗(yàn)設(shè)備的管理與維護(hù)，建立完善的實(shí)驗(yàn)規(guī)章制度是非常必要的。我們要求每位同學(xué)必須穿鞋套進(jìn)入實(shí)驗(yàn)室，實(shí)驗(yàn)全程注意衛(wèi)生，實(shí)驗(yàn)室內(nèi)不能隨意搬動(dòng)儀器設(shè)備。在做實(shí)驗(yàn)之前，必須首先熟悉光學(xué)元件和儀器設(shè)備的使用規(guī)則和維護(hù)措施，預(yù)習(xí)好實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，做好實(shí)驗(yàn)的準(zhǔn)備，實(shí)驗(yàn)前實(shí)驗(yàn)教師會(huì)針對(duì)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容做隨機(jī)提問和簡(jiǎn)短答辯，實(shí)驗(yàn)操作期間不得隨意進(jìn)出實(shí)驗(yàn)室，如果惡意損壞儀器應(yīng)照價(jià)賠償，等等。

2.實(shí)驗(yàn)體系的分層次教學(xué)。根據(jù)理論教學(xué)內(nèi)容及專業(yè)培養(yǎng)目標(biāo)，實(shí)驗(yàn)課程中各個(gè)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目的具體實(shí)現(xiàn)形式可以采用驗(yàn)證型、操作型、演示型、設(shè)計(jì)型中的一種或多種。為了保證實(shí)驗(yàn)課程的教學(xué)質(zhì)量，該實(shí)驗(yàn)課程實(shí)行小班上課，以組為單位，每組使用一套實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)，每組人數(shù)和小班人數(shù)根據(jù)具體的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容和學(xué)時(shí)長短確定。實(shí)驗(yàn)課程在設(shè)計(jì)時(shí)，采用分層次教學(xué)的思想。整個(gè)教學(xué)內(nèi)容包括兩大類：一是基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)，二是實(shí)驗(yàn)提高環(huán)節(jié)?；A(chǔ)實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)是根據(jù)培養(yǎng)目標(biāo)，對(duì)所有學(xué)生實(shí)施的基本實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容，以配合理論教學(xué)順利進(jìn)行。實(shí)驗(yàn)提高環(huán)節(jié)是針對(duì)能夠輕松完成基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)，又有進(jìn)一步提高愿望的部分學(xué)生實(shí)施的實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容，以實(shí)現(xiàn)培養(yǎng)優(yōu)秀工程技術(shù)人員及研究型人才的目標(biāo)。根據(jù)學(xué)生的個(gè)性和發(fā)展需求，按研究型、應(yīng)用型、特長型三類模式培養(yǎng)，對(duì)不同類型學(xué)生按照不同的培養(yǎng)方法，培養(yǎng)不同的能力，鼓勵(lì)個(gè)性化發(fā)展。加強(qiáng)具有探索性原理實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)的建設(shè)，夯實(shí)專業(yè)理論基礎(chǔ)。光電信息類課程理論性比較強(qiáng)，內(nèi)容比較抽象，學(xué)生理解有一定的難度。為此，國內(nèi)許多高校往往會(huì)有針對(duì)性地開設(shè)一些原理性課程實(shí)驗(yàn)，但是這類實(shí)驗(yàn)多為驗(yàn)證性的演示實(shí)驗(yàn)，教學(xué)效果并不理想。針對(duì)這一現(xiàn)狀，激光應(yīng)用實(shí)驗(yàn)室準(zhǔn)備系統(tǒng)性地開設(shè)一些具有探索性原理的科研型實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)，切實(shí)保證本科教學(xué)效果。這在國內(nèi)同類專業(yè)院校實(shí)驗(yàn)室建設(shè)中是一次新的大膽嘗試。實(shí)驗(yàn)課是使學(xué)生加深理解課程內(nèi)容、提高實(shí)踐能力的重要環(huán)節(jié)。在實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，我們突破傳統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)課模式，設(shè)置了大型綜合性設(shè)計(jì)型實(shí)驗(yàn)，對(duì)于綜合性設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)，教師只提出方向，不規(guī)定具體的實(shí)驗(yàn)題目，由學(xué)生自己創(chuàng)意、制訂方案，論證其可行性，然后由教師審核。審核通過后學(xué)生自行搭建光路，編制軟件，調(diào)試實(shí)驗(yàn)。在實(shí)驗(yàn)報(bào)告中，要求闡明題目的意義、方案的可行性以及調(diào)試的結(jié)果，最后談自己的感想，需要改進(jìn)的方面及措施。這些創(chuàng)新型實(shí)驗(yàn)調(diào)動(dòng)了學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性，發(fā)揮了學(xué)生的想象力，培養(yǎng)了學(xué)生的創(chuàng)新意識(shí)和能力。

3.實(shí)驗(yàn)考核評(píng)價(jià)體系。在實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，確立公平、公正的實(shí)驗(yàn)考核評(píng)價(jià)體系也是對(duì)學(xué)生成績(jī)公平性的體現(xiàn)。我們嘗試著把實(shí)驗(yàn)成績(jī)劃分為三部分：實(shí)驗(yàn)預(yù)習(xí)成績(jī)、實(shí)驗(yàn)操作成績(jī)和實(shí)驗(yàn)結(jié)果報(bào)告成績(jī)。其中，實(shí)驗(yàn)預(yù)習(xí)成績(jī)主要來自于學(xué)生的預(yù)習(xí)實(shí)驗(yàn)報(bào)告以及實(shí)驗(yàn)開始之前的隨機(jī)提問抽查；實(shí)驗(yàn)操作成績(jī)的評(píng)定主要依據(jù)學(xué)生在實(shí)驗(yàn)過程中的具體表現(xiàn)，包括對(duì)實(shí)驗(yàn)儀器的熟悉程度、對(duì)實(shí)驗(yàn)過程和實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象的了解和理解情況以及實(shí)驗(yàn)過程中排除操作故障的能力，并對(duì)學(xué)生的表現(xiàn)進(jìn)行記錄作為考核的依據(jù)，在學(xué)生離開實(shí)驗(yàn)室之前，檢查每組學(xué)生的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)是否完整合理；實(shí)驗(yàn)報(bào)告成績(jī)依賴于學(xué)生的實(shí)驗(yàn)報(bào)告是否完整、準(zhǔn)確，誤差分析是否合理，實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象分析是否正確，實(shí)驗(yàn)誤差是否在允許范圍之內(nèi)以及誤差的處理和分析情況來評(píng)定。

4.關(guān)于開放式實(shí)驗(yàn)教學(xué)的探索和實(shí)踐。開放式實(shí)驗(yàn)教學(xué)是一個(gè)系統(tǒng)工程，是從封閉的教學(xué)模式中走出來，為學(xué)生提供一個(gè)能夠充分發(fā)揮自主性、創(chuàng)造性的學(xué)習(xí)環(huán)境，提供更為豐富的、可以留給學(xué)生更大思考空間的教學(xué)模式[4]。同時(shí)，開放實(shí)驗(yàn)室可以實(shí)現(xiàn)實(shí)驗(yàn)設(shè)備的共享，相關(guān)領(lǐng)域知識(shí)的滲透，加強(qiáng)同學(xué)之間的合作、交流、討論與提高。開放實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目向本專業(yè)或相關(guān)專業(yè)的學(xué)生公布，主要面向本科優(yōu)等生和低年級(jí)研究生，學(xué)生對(duì)感興趣的項(xiàng)目提出申請(qǐng)，由指導(dǎo)教師及相關(guān)實(shí)驗(yàn)教師共同做好錄取工作，學(xué)生的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目確定后，制訂出實(shí)驗(yàn)方案，再將方案提交給指導(dǎo)教師和實(shí)驗(yàn)技術(shù)人員，共同商定實(shí)驗(yàn)日程。在學(xué)生進(jìn)入實(shí)驗(yàn)室時(shí)，先由實(shí)驗(yàn)技術(shù)人員對(duì)學(xué)生培訓(xùn)，培訓(xùn)內(nèi)容包括實(shí)驗(yàn)室規(guī)章制度、實(shí)驗(yàn)室儀器設(shè)備使用、低值耗材使用及日常排列要求等。在培訓(xùn)過程中盡量細(xì)節(jié)化，這樣做即讓學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)室布局和儀器設(shè)備有了更深的了解，也能最大限度的提高儀器設(shè)備的使用安全性，保證實(shí)驗(yàn)的順利進(jìn)行。當(dāng)學(xué)生在實(shí)驗(yàn)中遇到各種困難、障礙時(shí)，可以自由討論，也可以和教師一起研究和討論，共同尋求解決問題的方法，這樣能對(duì)培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新思維起到重要的作用，為今后從事科學(xué)研究與開發(fā)奠定基礎(chǔ)，同時(shí)也完善了實(shí)驗(yàn)教材中實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目的知識(shí)結(jié)構(gòu)，豐富了實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容，適應(yīng)新時(shí)代人才培養(yǎng)的要求[5，6]，實(shí)現(xiàn)師生互動(dòng)、教學(xué)相長，對(duì)實(shí)驗(yàn)教學(xué)工作者的業(yè)務(wù)能力也提出了更高的要求。

三、結(jié)語

在傳統(tǒng)光電實(shí)驗(yàn)中增加現(xiàn)代內(nèi)容，注重定性的觀察與定量分析，理解實(shí)驗(yàn)過程，探究實(shí)驗(yàn)結(jié)果，加入開放性實(shí)驗(yàn)教學(xué)元素，讓學(xué)生自己設(shè)計(jì)和研究，提高實(shí)驗(yàn)興趣和挑戰(zhàn)性，這樣的教學(xué)改革受到學(xué)生的普遍歡迎，并在日常教學(xué)實(shí)踐中起到良好效果。綜合性實(shí)驗(yàn)教學(xué)體系使學(xué)生的視野開闊了，實(shí)驗(yàn)技能提高了，不僅培養(yǎng)了他們對(duì)光學(xué)探究的能力，并且在一定程度上提高了學(xué)生的創(chuàng)新思維能力、實(shí)踐能力和科研能力。在不斷的探索過程中，激光與光學(xué)信息技術(shù)應(yīng)用實(shí)踐教學(xué)體系已經(jīng)基本建立，基礎(chǔ)型、設(shè)計(jì)型、科研型和創(chuàng)新型元素相結(jié)合，能夠合理安排實(shí)驗(yàn)資源，同時(shí)也實(shí)現(xiàn)了因材施教。在不斷的建設(shè)、總結(jié)和教學(xué)實(shí)踐過程中，我們認(rèn)真思考，勇于開拓，也體會(huì)到實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革是多方面的，也是系統(tǒng)性的。我們將在不斷探索、研究的基礎(chǔ)上，繼續(xù)更新與完善。

參考文獻(xiàn)：

[1]巫建坤，趙雙琦.工程光學(xué)基礎(chǔ)課程的實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革[J].實(shí)驗(yàn)室研究與探索，2007，20（1）：39-40.

[2]余厚全，吳凌云.電子信息類專業(yè)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的幾點(diǎn)思考[J].實(shí)驗(yàn)室研究與探索，2009，28（6）：102-104.

[3]張明霞.高等院校光學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式改革與實(shí)踐研究[J].天水師范學(xué)院學(xué)報(bào)，2007，27（5）：72-74.

[4]田麗娟，陶波.開放式實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式培養(yǎng)創(chuàng)新人才[J].黑龍江教育學(xué)院學(xué)報(bào)，2010，29（3）：67-70.

[5]諶素華，王維民.實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目開放式實(shí)驗(yàn)教學(xué)探索與實(shí)踐[J].實(shí)驗(yàn)室研究與探索，2009，28（2）：142-144.

[6]汪靜，胡玉才，遲建衛(wèi).物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)示范中心建設(shè)的研究與實(shí)踐[J].實(shí)驗(yàn)技術(shù)與管理，2013，30（2）：131-133.