《高等光電技術(shù)實(shí)驗(yàn)》課程建設(shè)探討

劉進(jìn) 黃宗福 毛宏軍 梁永輝

【摘要】作為研究生學(xué)員從課程學(xué)習(xí)走向課題研究的過(guò)渡橋梁，綜合實(shí)驗(yàn)課程在培養(yǎng)學(xué)員的能力方面發(fā)揮了重要作用。本文以《高等光電技術(shù)實(shí)驗(yàn)》課程為例，結(jié)合近年來(lái)該課程的教學(xué)實(shí)踐，主要從課程開設(shè)的幾個(gè)主要方面對(duì)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中的一些建設(shè)思路與舉措進(jìn)行介紹。

【關(guān)鍵詞】研究生實(shí)驗(yàn) 光學(xué)工程 創(chuàng)新能力

【中圖分類號(hào)】G64 【文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼】A 【文章編號(hào)】2095-3089（2016）03-0255-02

作為研究生學(xué)員從課程學(xué)習(xí)走向課題研究的過(guò)渡性橋梁，綜合實(shí)驗(yàn)課程在培養(yǎng)學(xué)員的理論運(yùn)用、實(shí)踐動(dòng)手、創(chuàng)新能力、分析問題和解決問題等方面具有極其重要的作用。為了更好的獲得實(shí)驗(yàn)教學(xué)的效果，培養(yǎng)并提高學(xué)員的創(chuàng)新能力和動(dòng)手分析解決問題的能力，需要重視實(shí)驗(yàn)教學(xué)的各個(gè)環(huán)節(jié)。

《高等光電技術(shù)實(shí)驗(yàn)》是國(guó)防科技大學(xué)光學(xué)工程碩士研究生的綜合性必修實(shí)驗(yàn)課程，以使研究生深入系統(tǒng)的掌握本學(xué)科的基本實(shí)驗(yàn)技能，初步具備對(duì)學(xué)科基礎(chǔ)知識(shí)的綜合應(yīng)用和集成設(shè)計(jì)能力為基本教學(xué)目的，以培養(yǎng)研究生綜合動(dòng)手實(shí)踐能力為核心，以輔助學(xué)員順利從課程教學(xué)走向課題研究為宗旨。本文以近幾年《高等光電技術(shù)實(shí)驗(yàn)》課程建設(shè)為例，結(jié)合近幾年在實(shí)驗(yàn)教學(xué)方面的經(jīng)驗(yàn)與不足，重點(diǎn)對(duì)為提高實(shí)驗(yàn)教學(xué)效果而進(jìn)行的一系列教學(xué)改革思路與舉措進(jìn)行介紹。

1.課程簡(jiǎn)介

《高等光電技術(shù)實(shí)驗(yàn)》依托學(xué)院光電技術(shù)研究生綜合實(shí)驗(yàn)中心開設(shè)。該實(shí)驗(yàn)中心是“十一五”期間學(xué)校建設(shè)的七個(gè)綜合實(shí)驗(yàn)中心之一，主要服務(wù)于我校光學(xué)工程專業(yè)碩士研究生綜合實(shí)驗(yàn)課程和各專業(yè)課課程實(shí)驗(yàn)的開設(shè)，同時(shí)支持研究生和高年級(jí)本科生相關(guān)創(chuàng)新實(shí)踐活動(dòng)的開展。根據(jù)“國(guó)防科技大學(xué)研究生培養(yǎng)方案”對(duì)光學(xué)工程專業(yè)研究生培養(yǎng)的要求，以光電學(xué)院本科生課程《高等光學(xué)》、《光電子學(xué)》、《光電系統(tǒng)設(shè)計(jì)與仿真》、《激光物理》等理論核心課程為基礎(chǔ)，充分吸收國(guó)內(nèi)外相關(guān)專業(yè)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的精華，并結(jié)合多年來(lái)本學(xué)院實(shí)驗(yàn)教學(xué)的經(jīng)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)中心對(duì)《高等光電技術(shù)實(shí)驗(yàn)》的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容進(jìn)行了精心挑選和設(shè)計(jì)，使研究生深入系統(tǒng)的掌握本學(xué)科的基本實(shí)驗(yàn)技能，初步具備對(duì)學(xué)科基礎(chǔ)知識(shí)的綜合應(yīng)用能力。通過(guò)實(shí)驗(yàn)課程深化鞏固學(xué)員在課堂教學(xué)學(xué)習(xí)的理論知識(shí)與概念，提高研究生的動(dòng)手能力，培養(yǎng)學(xué)員思考分析問題解決問題的能力。

2.教學(xué)內(nèi)容

根據(jù)本學(xué)院對(duì)學(xué)員培養(yǎng)的要求，在“十一五”期間，基于新的實(shí)驗(yàn)設(shè)備體系的《高等光電技術(shù)實(shí)驗(yàn)》課程成功開設(shè)時(shí)，實(shí)驗(yàn)中心將課程設(shè)計(jì)成主要包含“光學(xué)與光電檢測(cè)”“激光技術(shù)”和“光纖技術(shù)”等三個(gè)大模塊共計(jì)12個(gè)子實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)，每個(gè)子實(shí)驗(yàn)均設(shè)計(jì)為3學(xué)時(shí)。實(shí)驗(yàn)內(nèi)容涵蓋幾何光學(xué)、物理光學(xué)、激光原理、激光技術(shù)及應(yīng)用、光纖光學(xué)、光纖技術(shù)及應(yīng)用等多個(gè)方面，形成了與學(xué)院主要學(xué)科方向相匹配的比較完備的實(shí)踐能力培養(yǎng)體系。隨著課程的開展，為更全面的訓(xùn)練學(xué)員的工程實(shí)踐能力和動(dòng)手能力，更好的貼合研究生學(xué)員自身的知識(shí)特點(diǎn)、實(shí)踐技能和求知需求，實(shí)驗(yàn)中心一直在思考和探索改革傳統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式，修訂教學(xué)內(nèi)容，對(duì)教學(xué)內(nèi)容進(jìn)行持續(xù)的優(yōu)化調(diào)整。整個(gè)實(shí)驗(yàn)教學(xué)團(tuán)隊(duì)在課程負(fù)責(zé)人的帶領(lǐng)組織下，對(duì)前幾年的實(shí)驗(yàn)教學(xué)進(jìn)行分析和總結(jié)，結(jié)合設(shè)備使用情況，于2013年對(duì)教學(xué)內(nèi)容進(jìn)行了初步優(yōu)化設(shè)置，課程仍然設(shè)置為三大模塊，但刪減個(gè)別實(shí)驗(yàn)，精簡(jiǎn)為9個(gè)子實(shí)驗(yàn)。然而，受限于實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)的硬件條件，這些實(shí)驗(yàn)內(nèi)容大部分都只關(guān)注于某個(gè)具體的知識(shí)點(diǎn)，且以驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)居多，對(duì)學(xué)員綜合運(yùn)用專業(yè)知識(shí)的訓(xùn)練偏弱。

為依托現(xiàn)有內(nèi)容，進(jìn)一步突出訓(xùn)練重點(diǎn)，同時(shí)考慮到學(xué)員在步入課題進(jìn)行科研動(dòng)手能力的需要，提高課程實(shí)驗(yàn)的實(shí)際效果，經(jīng)充分論證和多次調(diào)研討論后，2014年，實(shí)驗(yàn)中心將實(shí)驗(yàn)改為必做實(shí)驗(yàn)和選做實(shí)驗(yàn)相結(jié)合的模式，保留五個(gè)基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)作為必做實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)課時(shí)與以前設(shè)置相同，訓(xùn)練學(xué)員對(duì)光學(xué)類基礎(chǔ)知識(shí)的理解；對(duì)原有兩個(gè)與學(xué)員專業(yè)研究緊密相關(guān)的光學(xué)實(shí)驗(yàn)（激光陀螺實(shí)驗(yàn)、光纖傳感實(shí)驗(yàn)）進(jìn)行擴(kuò)充，同時(shí)引入三個(gè)新增實(shí)驗(yàn)，共計(jì)五個(gè)選做實(shí)驗(yàn)，五個(gè)選做實(shí)驗(yàn)的課時(shí)均增加為18學(xué)時(shí)，為學(xué)員進(jìn)行完整而充分的鍛煉提供平臺(tái)。

目前研究生實(shí)驗(yàn)設(shè)置一般以實(shí)際的實(shí)驗(yàn)平臺(tái)為主，很少有專業(yè)的仿真軟硬件實(shí)驗(yàn)設(shè)置。然而，在現(xiàn)今科研工作中，一些軟硬件已經(jīng)成為科研人員分析問題、解決問題必不可少的工具和手段。我院對(duì)學(xué)員在一些軟硬件的知識(shí)需求也日益增加。因此在光電技術(shù)實(shí)驗(yàn)中設(shè)置一些軟硬件仿真實(shí)驗(yàn)，可以開拓學(xué)員的視野，提高學(xué)員對(duì)軟硬件的理解與掌握，幫助學(xué)員更好的理解這些軟硬件在光學(xué)工程項(xiàng)目中的應(yīng)用，促進(jìn)學(xué)員更加自如的進(jìn)入科研課題中。結(jié)合光學(xué)工程專業(yè)特色，實(shí)驗(yàn)中心初步選取了三項(xiàng)軟硬件作為實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容：LABVIEW基礎(chǔ)與信號(hào)處理實(shí)驗(yàn)，有限元仿真及工程應(yīng)用實(shí)驗(yàn)，F(xiàn)PGA開發(fā)設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)，學(xué)員可根據(jù)自己的學(xué)科方向、學(xué)習(xí)興趣、學(xué)習(xí)需求等自主選擇。兩年的開設(shè)經(jīng)驗(yàn)使我們發(fā)現(xiàn)，學(xué)員對(duì)這些選做實(shí)驗(yàn)的好評(píng)率很高，選擇率也在穩(wěn)步提升，這也增加了實(shí)驗(yàn)中心在課程建設(shè)方面的信心。

總之，在實(shí)驗(yàn)內(nèi)容選擇上，教學(xué)團(tuán)隊(duì)一直堅(jiān)持以學(xué)員的實(shí)際需求為本，對(duì)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目的設(shè)置進(jìn)行不斷調(diào)整與優(yōu)化。

3.教學(xué)方式

本課程秉承“教員少說(shuō)、學(xué)員多做”的理念，采用“分大組集中講課、分小組具體指導(dǎo)”的教學(xué)模式，其目的是為了避免出現(xiàn)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中常見的“教員占主導(dǎo)、學(xué)員只動(dòng)手不動(dòng)腦”的情況。從以往的課堂情況來(lái)看，集中授課難以達(dá)到應(yīng)有的效果。在集中授課完成，學(xué)員后期進(jìn)入各實(shí)驗(yàn)時(shí)，往往對(duì)授課內(nèi)容的記憶不深，影響教學(xué)效果。

對(duì)于選做實(shí)驗(yàn)，只規(guī)定實(shí)驗(yàn)要求和目標(biāo)，不規(guī)定實(shí)驗(yàn)步驟和方法，完全由學(xué)員自主完成，充分的發(fā)揮學(xué)員的理解力創(chuàng)造力和自主思考能力。實(shí)驗(yàn)時(shí)間不局限于課堂時(shí)間，學(xué)員在課堂時(shí)間外的任何時(shí)間均在進(jìn)入實(shí)驗(yàn)室開展實(shí)驗(yàn)。每個(gè)課前或課后，教員可以進(jìn)行簡(jiǎn)短點(diǎn)評(píng)。

雖然我們將實(shí)驗(yàn)的主導(dǎo)權(quán)交給學(xué)員自己，但是，注意到，實(shí)驗(yàn)教學(xué)一方面也是理論知識(shí)的補(bǔ)充與驗(yàn)證，通過(guò)實(shí)驗(yàn)對(duì)理論知識(shí)獲得更深刻的理解與認(rèn)識(shí)，然而，學(xué)員對(duì)一些知識(shí)點(diǎn)的理解總是有限的，因此，我們要求在每次實(shí)驗(yàn)后留一點(diǎn)時(shí)間，讓學(xué)生對(duì)整個(gè)實(shí)驗(yàn)從理論到實(shí)驗(yàn)過(guò)程進(jìn)行再思考，通過(guò)討論通過(guò)再思考，對(duì)實(shí)驗(yàn)的體會(huì)更加深刻。在學(xué)生獨(dú)立完成實(shí)驗(yàn)時(shí)，及時(shí)與學(xué)生討論“實(shí)驗(yàn)的結(jié)果是怎樣的，為什么會(huì)出現(xiàn)這樣的結(jié)果，是否可以改進(jìn)”等問題，可以很好的以學(xué)生實(shí)際實(shí)驗(yàn)的情況進(jìn)行實(shí)例示范，讓學(xué)生對(duì)整個(gè)實(shí)驗(yàn)的原理有更清晰準(zhǔn)確的認(rèn)識(shí)，藉此，教師可以將實(shí)驗(yàn)中的一些實(shí)驗(yàn)小技巧、方法和思想傳遞給學(xué)生，同時(shí)也可以從學(xué)生的觀點(diǎn)中受益，以便更好的的設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)。

在每年實(shí)驗(yàn)課開課前，實(shí)驗(yàn)中心都會(huì)召集所有的選課學(xué)員與教學(xué)、管理團(tuán)隊(duì)見面，課程負(fù)責(zé)人對(duì)課程情況進(jìn)行簡(jiǎn)單介紹，告知學(xué)員實(shí)驗(yàn)的開設(shè)方式以及實(shí)驗(yàn)中的一些注意事項(xiàng)，同時(shí)明確學(xué)員關(guān)于選做實(shí)驗(yàn)、實(shí)驗(yàn)預(yù)習(xí)、實(shí)驗(yàn)考核等的要求。

4.考核方式

《高等光電技術(shù)實(shí)驗(yàn)》課程的重點(diǎn)是培養(yǎng)提高研究生對(duì)專業(yè)知識(shí)的理解能力和動(dòng)手分析解決問題的能力，采取綜合全面的考核方式是檢驗(yàn)實(shí)驗(yàn)效果的重要手段。課程建設(shè)初期，采取實(shí)驗(yàn)報(bào)告和平時(shí)成績(jī)相結(jié)合的方式對(duì)學(xué)員進(jìn)行考核，實(shí)驗(yàn)報(bào)告占80%，平時(shí)成績(jī)占20%。然而，過(guò)高的實(shí)驗(yàn)報(bào)告占比容易讓學(xué)員陷入強(qiáng)調(diào)實(shí)驗(yàn)結(jié)果而不注重實(shí)驗(yàn)過(guò)程的誤區(qū)，不利于提高學(xué)員的動(dòng)手實(shí)踐能力。同時(shí)，從往年的成績(jī)結(jié)果來(lái)看，實(shí)驗(yàn)報(bào)告的質(zhì)量普遍不高，對(duì)實(shí)驗(yàn)原理等現(xiàn)成內(nèi)容的描述比重偏高，對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果和現(xiàn)象分析的比重偏低，且存在個(gè)別的雷同現(xiàn)象。為此，需要進(jìn)一步完善考核機(jī)制。在課程考核上，一方面我們引入對(duì)實(shí)驗(yàn)預(yù)習(xí)的考查（占成績(jī)的20%），通過(guò)提高對(duì)實(shí)驗(yàn)預(yù)習(xí)的考查占比督促學(xué)員積極主動(dòng)的學(xué)習(xí)理解相應(yīng)實(shí)驗(yàn)，對(duì)相應(yīng)實(shí)驗(yàn)形成一個(gè)基本框架，這樣在進(jìn)行實(shí)驗(yàn)時(shí)才會(huì)更有效率；另一方面，我們進(jìn)一步弱化對(duì)實(shí)驗(yàn)報(bào)告的要求，而著重體現(xiàn)實(shí)驗(yàn)操作及完成情況的考查（占成績(jī)的50%），重點(diǎn)考查學(xué)員在每個(gè)實(shí)驗(yàn)中的實(shí)際動(dòng)手情況，同時(shí)要求學(xué)員在實(shí)驗(yàn)完成時(shí)記錄實(shí)驗(yàn)結(jié)果和現(xiàn)象，教員現(xiàn)場(chǎng)簽字確認(rèn)，要求學(xué)員直接對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果和現(xiàn)象進(jìn)行分析作為評(píng)分依據(jù)；此外，由于實(shí)驗(yàn)人數(shù)眾多，實(shí)驗(yàn)分組制不可避免的會(huì)導(dǎo)致部分學(xué)員的依賴性，為提高學(xué)員的動(dòng)手積極性，引入實(shí)驗(yàn)考試（占成績(jī)的30%），實(shí)驗(yàn)考試安排在整個(gè)實(shí)驗(yàn)課程的所有實(shí)驗(yàn)全部完結(jié)后，每個(gè)學(xué)員只抽取一個(gè)實(shí)驗(yàn)進(jìn)行考試，通過(guò)合理設(shè)置各實(shí)驗(yàn)簽數(shù)，學(xué)員進(jìn)行抽簽決定具體考試實(shí)驗(yàn)，考試時(shí)學(xué)員獨(dú)立進(jìn)行實(shí)驗(yàn)操作；抽簽工作開始前，我們鼓勵(lì)學(xué)生預(yù)約進(jìn)入實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行所有實(shí)驗(yàn)的復(fù)習(xí)，抽簽工作開始確定各學(xué)員具體考試實(shí)驗(yàn)后，到考試前的時(shí)間里則不再允許學(xué)員進(jìn)入實(shí)驗(yàn)室復(fù)習(xí)）。同時(shí)，為鼓勵(lì)學(xué)員認(rèn)真思考實(shí)驗(yàn)課程開設(shè)和進(jìn)行中的一些問題，以進(jìn)一步改進(jìn)課程質(zhì)量，對(duì) 實(shí)驗(yàn)提出有建設(shè)性建議的學(xué)員可以適當(dāng)加分。

為不斷提高《高等光電技術(shù)實(shí)驗(yàn)》的教學(xué)質(zhì)量，真正起到提升學(xué)員水平與能力的作用，實(shí)驗(yàn)中心一直在摸索中不斷前進(jìn)，對(duì)實(shí)驗(yàn)進(jìn)行優(yōu)化改革與微調(diào)，近幾年的實(shí)驗(yàn)教學(xué)也取得了很好的教學(xué)效果，得到了學(xué)員的認(rèn)可，也得到了學(xué)院學(xué)校教學(xué)督導(dǎo)組的認(rèn)可，多次被評(píng)為優(yōu)秀課程。實(shí)驗(yàn)中心教學(xué)團(tuán)隊(duì)也深知，我們?nèi)匀挥泻芏鄦栴}有待進(jìn)一步提高改進(jìn)，每年的課程進(jìn)行中和課程結(jié)束，我們都會(huì)對(duì)學(xué)員進(jìn)行不記名問卷調(diào)查，調(diào)查學(xué)員對(duì)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容設(shè)置、教學(xué)運(yùn)行方式等方面的意見，充分總結(jié)吸收學(xué)員們提出的有益建議。同時(shí)每年在課程開設(shè)前課程進(jìn)行中以及課程結(jié)束后，教學(xué)團(tuán)隊(duì)都會(huì)多次召開教學(xué)會(huì)議，對(duì)課程開設(shè)中遇到的一些問題進(jìn)行及時(shí)總結(jié)，力求將課程建設(shè)提高到一個(gè)更高的臺(tái)階，為學(xué)員提供更好的平臺(tái)。

參考文獻(xiàn)：

[1]國(guó)防科學(xué)技術(shù)大學(xué)研究生院. 國(guó)防科學(xué)技術(shù)大學(xué)研究生2012年培養(yǎng)方案[Z]. 2012.

[2]于旭東.《高等光電技術(shù)實(shí)驗(yàn)》教學(xué)研究及探討[J].實(shí)驗(yàn)科學(xué)與技術(shù)， 2014， 5： 147-149.

[3]聶錕，王新強(qiáng)，彭智勇.光學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革的探索與實(shí)踐[J].科技創(chuàng)新導(dǎo)報(bào)，2012， 27： 202-204.