在“应用光学”课中实施研究型教学

李海燕+胡云安+刘亮+吕俊伟+陆斌

“应用光学”课程是光电工程、光电信息工程、试验仪器及相近专业的一门重要的专业基础课。本课程采用光线的概念，研究光传播的基本规律和光通过光学系统成像的原理和应用，培养学员运用理论分析和解决光学工程和光电信息工程中的光学问题的能力。其教学质量的好坏，对“光测信息处理”、“光电制导技术”、“光测设备原理”、“光电跟踪设备”等后继课程的学习效果有重要影响。在本课程中实施研究型教学改革，可为在军事院校本科专业课程实施研究型教学方法积累经验，具有重要的现实意义和示范效应。

一研究型教学模式的特点

1教学目标重在提升综合素质

研究型教学模式要求在传授知识和技能的同时，更注重培养学员的自学能力、独立思考能力、洞察能力、分析并解决问题的能力、研究与创新能力、合作能力、组织管理能力[2]等等，提高学员的综合素质。

2教学方法的多样性

研究型教学主张教学方法的多样性，要求教员要创造性地运用多种教学方法，如发现法、启发法、讨论法、案例法、探究法等为学员积极创设问题情境，激发学习的积极性，激励学员独立思考、探索。

3教学手段的现代化

研究型教学实施过程中，应综合利用多媒体课件、FLASH动画、网络教学平台等现代化教学手段，充分调动学员的学习和研究兴趣与积极性，以达到最佳的教学效果。

4教学组织的灵活性

研究型教学主张将实施集体教学、个别教学、方案比较、可行性论证等穿插进行。

5教学过程的探索性

研究型教学要求教员引导学员独立提出一些研究课题，在教学过程中充分发挥学员的想象力和创造力，鼓励学员独立寻求解决问题的最佳方式和方法，并倡导对研究成果的多样化表达。

6教学角色的平等性

研究型教学要求改变传统教学中以老师为主体的状态，要求以学员为中心、教员为主导，为学员提供信息，补充思路，创设情境，设计实践活动等激发学员主动学习、主动思索，强调师生互动、教学相长。

二“应用光学”课程分析

1课程特点分析

“应用光学”课程是一门理论性、技术性、操作性较强的课程，是光学工程专业和光电信息专业及相关专业的一门重要的专业课。它的一个最大特色就是内容非常丰富，光学零件繁多，新的光学系统不断涌现，应用领域广泛。学员普遍反映以下几个问题：课程中概念很多、抽象难记；数学公式推导繁杂，而且计算过程衔接紧密，一个步骤甚至一个光学量的符号弄错，整个光学系统设计就全错了；理论多而实验少。因此，学员往往以为学习的重点在于掌握公式并会用来计算，而没有体会到整门课程的精髓和乐趣，更不能理解这门课程在整个光学学科体系中的地位与作用。在学习中，学员只是被动地接受知识，学习热情不高。

2教学现状分析

第一，教学内容方面。在本课程的基础原理部分，包括几何光学的基本原理、球面光学系统、平面镜棱镜系统、光阑以及像差等部分章节，教材上的教学内容是比较合适的。但对于典型光学系统和当今光学领域前沿技术的介绍部分，课本的局限性就比较大。随着光电子技术和新型光学工艺的发展，根据不同的使用要求和不同的使用场合，对光学系统提出的具体指标都是不同的，各种新型光学系统不断出现，这使得教材中此部分教学内容在时间和空间上存在一定的滞后性。

第二，教学方式和措施现状。随着信息技术进入教学领域，本门课程已经实现了传统板书+多媒体教学方式。多媒体课件内容基本呈现课本内容，但受到课程标准的要求限制，导致无法扩展教学内容；现行教学模式仍然是教员通过课堂传授的方法向学员灌输知识，学员在学习上被动地接受知识，以记忆知识为主是传统教学模式下的教学方式和学习方式；应用光学本身就是研究各种光学仪器的，如果没有实际的光学系统分析和实际的设计操作，教学内容很容易空洞化。

三“应用光学”课程研究型教学实践

针对“应用光学”课程特性和教学现状，结合学员特点与培养目标，教员在本课程的教学过程中根据具体章节内容采用恰当的教学方法，辅以多样的教学手段，探讨实施了研究型教学。在整个教学过程中，始终以学员为教学主体，以提升学员综合素质为教学目的，灵活运用多种教学方法和手段，精心设计问题，整合了教学资源，辅以配套的实验教学，依托网络教学平台丰富了教学内容，极大地激发了学员的学习兴趣，取得了良好的教学效果，培养了学员的创新思维与创新能力。

1贴近军用光电装备拓宽教学内容，整合教学资源，培养学员自主学习能力

为了保证在有限的教学时间内，既要强化基础理论教学，又要引入应用技术及前沿课题，课程中进行了教学内容的改革。结合军校学员的特点和军用光电工程专业培养的目标以及学员将来工作的需求，对教学内容的深度、广度与难度准确把握，在培养学员运用所学知识分析问题和解决问题的能力上下足了功夫。弱化了数学论证与推导，强化了基本原理，结合军用光电装备进行教学，重在应用分析。在教学过程中，所举案例都具有明确的军事应用背景，如红外搜索系统、可见光电视跟踪系统、水下探潜系统、红外热成像目标探测与识别系统等等。通过将所学知识与军事应用相结合，使学员的学习目的性更明确。

对于教材中的基础知识部分，采用教员教授+学员自主独立学习相结合的方式，并提供机会让学员讲述自己对这部分知识的理解，通过表达加深对文本的理解，通过对话加强与其它学员的沟通和交流，最终对文本知识接受并升华；针对具有研究性的问题实施研究型教学，教员积极启发诱导学员独立思考，以学员独立自主学习和合作讨论为前提，以所用教材为基本研究内容，以学员的生活和工作实际为参照对象，为学员提供充分的表达、质疑、研究、讨论问题的机会，提高学员对知识的理解并提高学员将所学知识应用于解决实际问题的能力。

2运用多种教学方法和教学手段实施研究型教学，提升学员综合素质endprint

“应用光学”作为专业基础课，具有相当的理论深度，同时又具有丰富的工程应用。在研究型教学中，具体的教法的选择应与具体教学内容相结合，既要抓住基本原理，又要注重实际应用，开拓知识的应用面。

在研究型教学方法实施过程中，教员系统深入地研究了授课内容，以学员为中心对课程进行设计，尽可能将与课程内容有关的实际问题带入课堂，灵活运用启发式、设问式、研讨式、案例式、实物演示等多种教学方法，综合利用多媒体课件、板书、动画、网络课程等教学手段为学员提供丰富的物理情景，激发学员提出问题，吸引学员共同思考，充分调动学员的学习研究兴趣与积极性。

3深入研究开发多媒体网络教学平台，实现互动教学

为提高研究型教学效果和教学质量，我们深入研究并在校园网上开发了专门的“应用光学”课程网络教学平台，拓展了课堂教学，为学员的课外学习和发展提供了形式多样的学习环境。我们将精心编制的教学课件、电子教案、课程标准、教学进度安排、教员信息、国内外优秀电子教材、中英文参考文献、习题库与历届考卷、授课视频、国内外优秀教学视频、演示实验视频、教学案例的相关资料、科学家传记等放在课程网站上，学员可以在课外时间充分利用网络课堂预习、自学、复习、提交作业、查阅、学习感兴趣的课外知识。同时，课程网站还具有在线答疑、论坛留言等功能，可方便教员和学员进行互动式交流，提高学员学习的主动性和自主性。我们还将国内知名大学的“应用光学”精品课程和先进的学习网站进行友情链接，里面汇集了国内外一流大学的知名教授的视频公开课，鼓励学员进行扩展学习，了解国内外相关课程教学模式和动态。

4结合学科前沿与科研工作进行研究型教学，培养学员创新能力

在实施研究型教学过程中，教员将“应用光学”课程设计与学科前沿和科研工作紧密结合，将科学研究工作的思想、方法、技术等注入教学，将一些科研成果转化为具体的教学内容。在教学过程中，我们充分利用本单位在光学精确制导技术方面的科研优势，结合教学内容，向学员介绍相关领域国内外研究的前沿动态；充分结合科研让学员了解与应用光学相关的一些研究项目，特别是应用光学在一些重大军事科研项目中的具体应用，提高学员的学习热情和学习效果。同时还适时将最新的研究成果引入课堂教学，加深学员对所学知识的理解。同时根据学员个性和能力，因材施教，让一些有兴趣、有想法的学员参与到科研活动中来，发挥学员的才华，让他们跟随教员体会运用所学知识进行创新研究。

5依托实验教学环节实施研究型教学，培养学员的实践能力

为充分锻炼学员的理论知识应用能力，培养学员的实践能力和创新意识，我们对学员完全开放光学实验室，让学员参加实验室的研究活动，使学员能够亲身去体验一些实验方法和实际操作，激发学员的学习兴趣和创造力，使所学理论能与实际相结合。学员可以自己选择做实验的时间和实验的项目，除了原理性的实验外，还为优秀学员提供大型综合实验。实验室提供元器件，并提出实验目的，没有实验步骤与实验的布局，让学员自行设计，更好地培养学员的独立工作能力。依托实验室实施研究型教学，加强了学员对“应用光学”核心基础知识的理解和综合运用能力的培养，使学员掌握了基本的光学技能、基本光学测量仪器的使用方法和技术，提高了学员光学系统的设计和解决相关工程问题的能力。endprint