光學(xué)實驗課程在培養(yǎng)創(chuàng)新型人才方面的研究與實踐

賀澤龍 智清雙

摘要：光學(xué)實驗課程是培養(yǎng)本科理科生實踐素養(yǎng)的一個必修課程，對物理學(xué)專業(yè)來說尤為重要。光學(xué)實驗課程教學(xué)改革的目的是以理論為基。根據(jù)長江師范學(xué)院的辦學(xué)定位和人才培養(yǎng)模式，以物理學(xué)類課程體系為依據(jù)，優(yōu)化實驗教學(xué)內(nèi)容，改革實驗考核制度，提高實驗實踐授課質(zhì)量，保障應(yīng)用型人才的整體質(zhì)量。這對培養(yǎng)具有創(chuàng)新型的卓越工程師人才具有重要的實際意義。

關(guān)鍵詞：光學(xué)實驗課程;創(chuàng)新型人才;卓越工程師

中圖分類號：TP311? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A? ? ? 文章編號：1009-3044（2019）01-0154-02

1 光學(xué)實驗課程改革的必要性

隨著“卓越工程師人才培養(yǎng)計劃”的提出，我國開始由工程教育大國向工程教育強國轉(zhuǎn)變。[1-3]培養(yǎng)一批創(chuàng)新能力強且適應(yīng)經(jīng)濟社會發(fā)展需求的工程技術(shù)人才，從而促進高等教育能夠面向社會需求來培養(yǎng)人才，對提高工程教育人才的培養(yǎng)質(zhì)量起到一個十分重要的引導(dǎo)作用。高校實驗進行教學(xué)改革，能夠更好地實施我校應(yīng)用型本科學(xué)校的發(fā)展戰(zhàn)略。因此根據(jù)我校實際情況，建立創(chuàng)新型光學(xué)實驗教學(xué)新體系及完備的考核制度是非常有必要的。

光學(xué)實驗課程是現(xiàn)代信息科學(xué)技術(shù)的基礎(chǔ)，并且是物理學(xué)專業(yè)學(xué)生的一門必修內(nèi)容。光學(xué)實驗包含基礎(chǔ)光學(xué)實驗和綜合性光學(xué)實驗兩部分。強調(diào)光機電結(jié)合，以物理學(xué)中光學(xué)基本理論、基本技能、光學(xué)器件和光源為基礎(chǔ)，以傳統(tǒng)的光學(xué)理論與現(xiàn)代光學(xué)理論為指導(dǎo)，以光學(xué)實驗平臺為訓(xùn)練平臺，同時適時引入光電子學(xué)新技術(shù)相關(guān)的學(xué)習(xí)內(nèi)容。光學(xué)實驗內(nèi)容覆蓋面較寬，現(xiàn)已經(jīng)形成多學(xué)科相互交叉，且富有應(yīng)用性與工程性。光學(xué)是信息產(chǎn)業(yè)的一門基礎(chǔ)學(xué)科，涉及國防軍工、醫(yī)療與航空航天等新技術(shù)領(lǐng)域。[4-6]光學(xué)實驗課程要求學(xué)生具備光學(xué)器件、光路設(shè)計、光學(xué)復(fù)雜系統(tǒng)的設(shè)計與制造等知識和技能。近年來，學(xué)院一直把光學(xué)實驗課程作為物理學(xué)專業(yè)建設(shè)的一個重點。經(jīng)過專業(yè)的光學(xué)實驗實踐以后，使學(xué)生可以在光學(xué)、光電子學(xué)、激光學(xué)、非線性光學(xué)等領(lǐng)域從事相關(guān)的研究、設(shè)計和開發(fā)等工作。其中所涉及的主要實驗有：自組望遠(yuǎn)鏡、?調(diào)制和顏色合成、自組投影儀、透鏡組基點的測定、自組帶正像棱鏡的望遠(yuǎn)鏡、楊氏雙縫干涉、菲涅爾雙棱鏡干涉、菲涅耳雙面反射鏡干涉、夫瑯和費單縫衍射、發(fā)光器件與顯示技術(shù)、菲涅爾圓孔衍射、阿貝成像原理和空間濾波、菲涅爾直邊衍射、菲涅爾直邊衍射、偏振光分析、發(fā)光器件與顯示技術(shù)、光柵衍射、制作全息光柵等。學(xué)生通過這些實驗項目的學(xué)習(xí)鍛煉能夠了解光學(xué)的應(yīng)用范圍與發(fā)展前景，掌握一些基本的光學(xué)儀器的原理與操作，在整個所有光學(xué)實驗過程中可以很好地引導(dǎo)、加強學(xué)生創(chuàng)新能力的培養(yǎng)。同時以教師的科研課題為依托平臺，可以開展光電子器件研發(fā)和光電技術(shù)應(yīng)用等方向研究，進一步提升學(xué)生在就業(yè)市場中的競爭力。

2 光學(xué)實驗培養(yǎng)創(chuàng)新型人才的意義

光學(xué)實驗課程教學(xué)是學(xué)習(xí)與鞏固物理學(xué)專業(yè)的基礎(chǔ)知識，培養(yǎng)創(chuàng)新能力，強化科學(xué)研究態(tài)度的實踐性教學(xué)課程，教學(xué)理念、教學(xué)手段和教學(xué)效果會直接影響到學(xué)生對物理學(xué)專業(yè)知識的理解和掌握，還會有助于培養(yǎng)學(xué)生良好的學(xué)習(xí)態(tài)度、科學(xué)的理念和創(chuàng)新能力的培養(yǎng)。在“卓越工程師人才培養(yǎng)計劃”正確方案的指引下，通過對物理學(xué)專業(yè)光學(xué)實驗課程教學(xué)的改革與實踐，可以構(gòu)建光學(xué)實驗課程教學(xué)新體系，鍛煉學(xué)生從自主學(xué)習(xí)、主動學(xué)習(xí)到動手實踐操作，激發(fā)學(xué)生的實踐學(xué)習(xí)興趣。因此，卓越工程師創(chuàng)新能力培養(yǎng)的光學(xué)實驗課程改革與實踐，對培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新與創(chuàng)造能力具有尤其重要的現(xiàn)實意義，對光學(xué)實驗課程的教學(xué)改革與實踐具有很好的理論研究價值，能夠在我校實現(xiàn)“卓越后備工程師人才培養(yǎng)”模式的過程中發(fā)揮十分積極有效的促進作用。在高校中對光學(xué)實驗教學(xué)進行改革與實踐，可以更好地去實施我校“卓越工程師人才培養(yǎng)”與應(yīng)用型本科學(xué)校的宏偉發(fā)展戰(zhàn)略。以創(chuàng)新能力培養(yǎng)為目標(biāo)的光學(xué)實驗課程改革與實踐是一個相對復(fù)雜的工程，需要大量物理學(xué)專業(yè)教師長期的、堅持不斷地努力探索與實踐。卓越工程師創(chuàng)新能力培養(yǎng)的光學(xué)實驗課程改革與實踐是現(xiàn)今國內(nèi)外都在積極開展深入研究的課題，具有一定的廣泛性和實際推廣意義。

3 實驗課程改革與實踐

3.1 完善光學(xué)實驗教學(xué)手段的改革與實踐

將理論教學(xué)、多媒體技術(shù)與計算機仿真等現(xiàn)代科技手段應(yīng)用在光學(xué)實驗課程教學(xué)過程中，使光學(xué)實驗教學(xué)注入新的隨時代發(fā)展的活力。讓學(xué)生掌握現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)在光學(xué)實驗中靈活的使用，培養(yǎng)與訓(xùn)練學(xué)生能夠運用物理學(xué)思想，注重物理學(xué)專業(yè)學(xué)生在光學(xué)實驗的光學(xué)設(shè)計各個環(huán)節(jié)過程中的創(chuàng)新意識與能力的培養(yǎng)。在光學(xué)實驗課程中潛移默化的給學(xué)生建立起創(chuàng)新思維。建立一套適應(yīng)“卓越后備工程師人才培養(yǎng)”發(fā)展的實驗教學(xué)內(nèi)容的改革方案。在我校有關(guān)“卓越后備工程師人才培養(yǎng)”模式創(chuàng)新人才培養(yǎng)的指導(dǎo)下，通過合理的調(diào)整使得學(xué)生可以更加系統(tǒng)地掌握光學(xué)理論知識，進一步加強近現(xiàn)代科技進步成果的了解，讓學(xué)生學(xué)會使用新式的光學(xué)實驗儀器和工具，將新的實驗手段開展光學(xué)實驗相關(guān)的實驗項目。在教與學(xué)的過程中提高學(xué)生的動手能力與創(chuàng)新能力。完善實驗教學(xué)手段的改革與實踐。

3.2 在光學(xué)實驗中實時引入科技前沿內(nèi)容

在實驗開始前的理論背景介紹過程中，可以介紹有關(guān)此次光學(xué)實驗的發(fā)展及科技前沿內(nèi)容。同時也可以介紹一些我校教師已申請到的在研國家和省級課題的相關(guān)研究的進展情況。在實驗課后，也可以讓學(xué)生挑選幾個具有創(chuàng)新性的課題方向，例如光纖通信，雷達(dá)測距，激光制導(dǎo)，紅外遙感等。接著，把學(xué)生們分成幾個小組先進行相關(guān)研究資料的查找。最后撰寫一篇有創(chuàng)新性的光學(xué)實驗作文。這可以促進學(xué)生對光學(xué)實驗方面興趣的培養(yǎng)。在這個過程中，能夠使得學(xué)生們學(xué)會如何利用現(xiàn)有的工具書、圖書館等網(wǎng)絡(luò)資源獲取所需的光學(xué)方面的資料。同時通過查閱光學(xué)前沿研究課題，并閱讀一定量的文獻(xiàn)資料，對其選擇、消化、歸納，可以使得學(xué)生學(xué)會分析問題和解決問題。通過閱讀文獻(xiàn)，可以使得學(xué)生更加接近了解光學(xué)科技的前沿領(lǐng)域，拓寬學(xué)生們的視野。

3.3 學(xué)生進行課外實踐的建設(shè)嘗試

培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力是一個長期過程，需要一套系統(tǒng)合理的實驗教學(xué)體系，在課外建立實踐基地也尤為重要。與相關(guān)光學(xué)企業(yè)進行聯(lián)系，營造一個循序漸進階梯形的光學(xué)實驗環(huán)境氛圍，進而來激發(fā)學(xué)生的實驗學(xué)習(xí)興趣，鼓勵學(xué)生的個性發(fā)展。與光學(xué)器件加工企業(yè)保持良好的溝通與聯(lián)系，利用課外實踐基地來激發(fā)學(xué)生們對光學(xué)實驗學(xué)習(xí)的積極主動性。學(xué)生通過課外實踐的鍛煉，可以對學(xué)生在光學(xué)實驗操作有一個很好的動手能力方面的訓(xùn)練。這對其他實驗項目也會有一個很好的借鑒。

3.4 建立光學(xué)實驗與發(fā)明創(chuàng)新團隊

在光學(xué)實驗課程中，為了更好地激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，建立有關(guān)光學(xué)的專業(yè)實驗與發(fā)明創(chuàng)新團隊，并使學(xué)生可以結(jié)合理論課程來了解這些內(nèi)容在高新科技中的應(yīng)用，如《全息成像技術(shù)》《發(fā)光器件與顯示技術(shù)》等實驗項目，還需開設(shè)一些與現(xiàn)代光學(xué)科技創(chuàng)新相關(guān)內(nèi)容的新實驗，使學(xué)生能夠在實踐與動手能力方面得到進一步的提高。建立光學(xué)實驗與發(fā)明創(chuàng)新團隊，一方面能夠有力的推動學(xué)校教學(xué)的整體改革，為其他實驗課程教學(xué)的改革提供思路;另一方面可以大大激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，促進大學(xué)生對科學(xué)知識的求知預(yù)，為學(xué)生在從事科研的時間與空間上提供更加寬松的環(huán)境。一方面能夠有力推動學(xué)校教學(xué)試點的整體改革，為專業(yè)實踐教學(xué)的改革提供思路;另一方面大大激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，在時間和空間上為學(xué)生對科學(xué)的求知和科研能力個性發(fā)展方面提供寬松的環(huán)境。

3.5 鼓勵學(xué)生積極參加各種光學(xué)大賽

在平時的理論與實驗教學(xué)過程中，讓學(xué)生能夠更加系統(tǒng)地掌握光學(xué)理論知識，了解光學(xué)方面的近現(xiàn)代科技進步的成果，使學(xué)生不但能夠利用新的光學(xué)實驗儀器、工具，而且能夠利用新的實驗手段來開展光學(xué)相關(guān)的實驗，在整個光學(xué)內(nèi)容的理論與實驗教學(xué)過程中提高學(xué)生的動手能力與創(chuàng)新能力。鼓勵學(xué)生參加各種光學(xué)方面的科技競賽等課外活動來激發(fā)學(xué)生們進行科學(xué)研究的興趣，進一步加強學(xué)生的創(chuàng)新意識和能力方面的培養(yǎng)。也可組織校內(nèi)光學(xué)競賽，主要以完成整個實驗項目情況來給予成績。每個光學(xué)項目組可以由兩位教師帶隊，讓學(xué)生輪流進行光學(xué)實驗的實踐，實驗室可以全天候開放，這樣學(xué)生可以按照自己的課外業(yè)余時間來靈活開展光學(xué)實驗。然后，教師先發(fā)放題目并給出具體的實驗要求，學(xué)生自己先熟悉光學(xué)儀器和實驗原理，教師再針對具體問題進行講解與示范操作。可以進行實際操作又可以提供教學(xué)視頻，例如光電偵聽、光纖傳輸?shù)韧瑫r有視頻。“競賽項目”的具體實踐教學(xué)的模式主要以現(xiàn)代教育的理念為指導(dǎo)，以培養(yǎng)學(xué)生的實踐動手能力為主，同時培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新思維。

3.6 建立理論與實踐相結(jié)合的實驗課程考核體系

通過改革課程考試的考核方式，使之能做到從理論到實際動手能力與創(chuàng)新能力方面來考查學(xué)生，又能突出學(xué)生們的實踐能力與創(chuàng)新意識的培養(yǎng)，激發(fā)學(xué)生在光學(xué)實驗中積極學(xué)習(xí)的主動性。為了能夠很好地將光學(xué)理論知識與光學(xué)實驗?zāi)軌蛴袡C地結(jié)合在一起，每個光學(xué)實驗教師既承擔(dān)光學(xué)相關(guān)課程的理論教學(xué)任務(wù)，又承擔(dān)光學(xué)相關(guān)課程的實驗教學(xué)任務(wù)，這能夠保證光學(xué)課程教學(xué)中的理論與實際有機的結(jié)合，實驗與理論教學(xué)不脫節(jié)，同時進一步鍛煉了師資隊伍。從而做到教師和學(xué)生，從教室到實驗室的一個有機結(jié)合。在具體的光學(xué)實驗考核過程中，讓學(xué)生能夠設(shè)計出一個合理的、有創(chuàng)新性的光學(xué)系統(tǒng)。這種實驗考核方式既可以讓學(xué)生能夠掌握相關(guān)理論知識，又能夠培養(yǎng)學(xué)生的動手實踐與應(yīng)用能力和團隊協(xié)作能力。還可以不斷地通過開放實驗和綜合實驗設(shè)計等多種激勵機制去引導(dǎo)學(xué)生主動學(xué)習(xí)，進一步提高學(xué)生的實驗素養(yǎng)，建立起完備的光學(xué)實驗課程成績考核制度。

4 結(jié)束語

根據(jù)我校應(yīng)用型高校在創(chuàng)新型人才培養(yǎng)方面的發(fā)展要求，對物理學(xué)光學(xué)實驗課程的教學(xué)內(nèi)容和教學(xué)方法方面做了一些的改革與實踐，尤其是在如何培養(yǎng)創(chuàng)新型人才方面進行了重點的討論。在光學(xué)實驗課程的光學(xué)設(shè)計過程中，注重對相關(guān)光學(xué)基礎(chǔ)理論知識的掌握，了解每個光學(xué)實驗的實際應(yīng)用價值。利用計算機等多種教學(xué)手段呈現(xiàn)成更加形象、清晰的光學(xué)實驗過程。通過光學(xué)創(chuàng)新團隊的建立，在課程教學(xué)過程中加入科技前沿內(nèi)容的講解，參加各種光學(xué)實驗大賽。通過課外實踐基地進一步讓學(xué)生所學(xué)的光學(xué)理論知識與實驗內(nèi)容有機地結(jié)合到一起。最終實現(xiàn)提高學(xué)生的創(chuàng)新能力和動手能力和團隊溝通協(xié)作能力。

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