光电专业实验教学改革研究

高来勖等

摘要： 本文基于对我校光电专业实验教学进行的研究与探索，从课程设置、实验内容与实验室开放几个方面进行分析，提出了相应的改革措施。结合我们在实际实验教学中所进行的一些探索，希望可以给光电专业的教与学带来益处。

关键词：实验教学；教学改革；创新

实验教学是高等学校教育中培养学生创新精神和实践能力的重要手段，是提高学生综合素质的关键环节。诸多高校都认识到实验教学在教学中的重要性，在这方面进行了大量的研究。在中国知网上搜索实验教改等相关关键词，发现实验教改类文章近年来数量快速递增，由此也从一个方面反映出高校及高校教师们对实验教学环节的重视。光电专业是我校的工科专业，理论性较强，实验课程的设置与教学尤其重要，本文对我校光电专业的实验教学环节进行一些研究。

一、光电专业实验教学的现状

（一）实验课程设置

光电专业培养具备光电子技术的基础知识、具有跟踪领域内前沿知识的能力、能从事光纤技术、激光技术、光电检测技术和光电领域的科学研究、技术开发及管理等方面工作的工程技术人才。采取基础加专业的培养方式，主要有理论教学、创业教育和实践教学三个环节。

其中的实践教学包括电路、C语言程序设计、单片机原理与应用、微机原理等课程中设有的实验课；接口实验、大学物理实验、光电技术实验等独立实验课程。实验课程的设置依旧从属于理论课程，实验课都是在相关理论课讲授后进行。而且，大多数的实验都是为验证理论而设置的，属于验证性或演示性实验。这样就使得实验教学成了理论教学的辅助手段，也导致学生重理论而轻实验。

（二）实验课程内容更新慢，实验设备陈旧

科学技术发展日新月异，光电专业知识更新较快，而光电专业实验课程内容没有及时更新，很多实验项目比较陈旧，造成学生的实验经验无法用于实际应用。光电专业的一些如涉及衍射、干涉等光学基础理论的实验，是光学的经典实验，历久弥新。但一些如传感、检测等新技术的实验，就须要与时俱进，与实际应用相衔接。科学前沿领域的知识应多融入我们的实验内容，实验尽量与科学技术的发展保持同步，这也应是我们努力的方向。

光电专业实验设备相对昂贵，导致了实验设备的更新滞后于应用技术的发展，对人才的培养与社会的需求脱节。目前大多数实验设备生产厂商追求实验仪器的集成化、操作简便化，提供的产品多是“黑盒子”的“实验箱”，这正与培养目标背道而驰。使用“实验箱”做实验，学生即便还未很好地理解理论知识、实验原理，仅按讲义说明，通过简单的插拔接线就可以完成实验。这种实验，很难在学生头脑中留下印象，其教学效果可想而知。

（三）综合性实验少，开放性差

实验内容多为理论验证和演示实验，缺乏学生发挥主观能动性的综合性实验，实验教学的目的是培养学生应用所掌握的理论知识去解决实际问题的能力，验证性实验和演示性实验无法实现这种能力的培养。学生在实验课上在意的是实验结果，而不重视过程，不须要去思考实验中所考察的理论知识。这种以验证性和演示性实验为主的实验室即便开放，也无法吸引学生们自主学习。这需要我们在实验课程内容和项目上进行设计，开设有助于提高学生学习兴趣和创新意识的综合性实验或设计性实验。

二、关于光电专业实验教学改革的建议

（一）实验体系的建立

按照光电专业课程的设置与相互关联，对相应的理论课程和实验课程进行分类、统筹安排。比如应用光学、物理光学类的专业基础课程，光纤通信、光电检测的专业技术类课程。将实验教学内容划分为基础实验、综合性实验、研究创新性实验三个方面。这三方面的教学内容循序渐进，培养学生具有扎实的基础实验技能，掌握分析测试能力，提高学生的科学研究能力，激活学生的创新性思维。

基础实验知识和基础实验技能是开展科学研究、科学创造的基础。注重学生对基础实验知识的掌握，将理论知识融入实验原理与方法中，如“光的干涉、衍射“等基础实验。强化基础实验技能训练，培养学生良好的实验操作习惯，对基础实验内容、实验知识、实验技能的综合应用能力。

综合性实验以“设计——搭建或制备——测试”为主线，以光电专业特色为基础，学生参与实验设计为前提，教师指导为保障，开设有特色的综合实验。比如“光学薄膜的制备实验”“光电检测技术类实验”。真正体现出实验的综合性，使学生综合设计的实践能力得到真正的锻炼和培养。

创新性实验以学生为主体，教师作为辅助指导的开放式实验教学模式，分为课程内研究性实验、非课程研究性学习和课外创新实践等形式。比如“表面等离子体共振实验系统的搭建与测试”实验。引导学生主动学习，乐于创新，给学生留有自由发挥的空间，从而摆脱按部就班的实验模式，提高了学生的综合实验能力和创新意识。

（二）实验教学观念的转变

实验教学不应完全依附于理论教学，而应有独立的实验教学体系。实验课程的设置应根据整体的实验培养计划安排，而不是根据理论教学的需要进行。光电新技术不断涌现，因此要对现有教学内容及时更新。补充近些年出现的、已实际应用的新技术，删减落后淘汰的知识内容。更新相应的实验设备，使实验教学手段的发展跟上社会实际应用。

（三）建立开放实验室的管理制度

实验室开放已成为实验教学改革和现代实验室管理的基本要求。实验室开放的形式多样，不仅是时间和空间的开放，更重要的是教学内容、教学方法、教学手段和教学理念的开放。实验室开放是自主学习方式的基础，在开放的实验环境中，学生可以根据自己的兴趣爱好、专业擅长等特点来选择实验内容，体验实验的快乐。体现了以学生发展为本、教育人性化和学习个性化的教育教学理念，有利于激发学生学习的主动性和积极性，有利于学生学习潜力的发挥，有利于学生自主学习能力和人才的个性化发展。

实验室开放后，由于开放内容的多样性和时间的不确定性，须要修改和完善开放实验室管理制度。例如实验室安全、卫生制度、学生实验考核制度、实验室仪器设备领用和外借制度等；各种档案资料的管理，包括实验室的开放时间、开放人数、开放内容、可使用的仪器等。

三、实验教学改革中的探索

我们在长期的课堂教学与实验教学的过程中，逐渐总结经验，探索教学改革道路。按照锻炼学生实践动手能力和激发学生想象力、创造力的理念，设计并制作了一些光电实验装置，例如水流导光实验系统、码盘测电机转速、笼式光电实验系统等。水流导光实验系统涵盖了众多的光电实验，包括模数转换、光纤全反射、光纤传感，无线测距等项目。学生们可以基于Arduino控制器进行编程，实现电路、光学的若干实验项目。笼式光电实验系统是基于笼式光学调整架进行搭建的一系列光电实验。笼式光学调整架是经过巧妙设计的“积木”，可以自由发挥学生想象力、创造力，自由组合成各个实验系统，例如单缝、圆孔衍射，双缝干涉，迈克尔逊干涉，平行光管甚至是复杂的光镊系统。通过开放实验室的形式，学生可以通过自己的双手亲自搭建实验来验证所学的理论知识，也可以自由发挥创造力去搭建系统。实验时每个光学元件的作用、每个光学调整架的选择、每一个光路的设计、每一个目标的实现，都会给学生一定的启发。

实验教学改革任重而道远，须要不断总结，不断完善。我们立足于本校光电专业的实验教学的基础上，结合专业实际应用，不断探索教学改革，积极发挥实验教学对高素质、创新人才培养的作用。

参考文献：

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编辑∕高 伟