激光与光学信息技术应用实践教学体系建设探索

方宝英　李毅　董祥美　贾宏志

摘要：本文提出并建立了集基础型、设计型和创新型为一体的综合性激光与光学信息技术应用实践教学体系，增强光电信息类工科大学生的学习能力培养和创新思维提高，实现因材施教和实验资源的最佳配置，并在教学实践中取得了良好的效果。

关键词：实验教学；激光应用；光学信息技术；开放式教学

中图分类号：G642.0 文献标志码：A 文章编号：1674-9324（2016）12-0136-02

一、引言

实验是学生从实践中学习的重要手段，如何在有限的时间内让学生学到更多的知识，掌握更新的技能是实验教学必须考虑的问题[1]。光电信息类各专业的学生必须具备较强的工程实践能力和研究创新能力，才能适应时代发展需求[2]。传统的以课堂为中心，学生围着教师转的教学方法已经不再适应新形势的需要，如何转变传统人才培养模式，是摆在实验教学工作者面前的问题，这就要求我们不断地开发新的实验，积极探索提高实验教学效果的方法和途径，使学生的实践能力得到更大的提高。在光学工程专业的实验教学中，加强实验教学改革，创新实验教学模式，设立开放探索性实验教学平台，以学生独立操作为主，教师辅导为辅，自主地进行实验设计与探索，这样的实验教学模式可以让学生感到自己是在真正地做实验，而不是年复一年地重复别人的实验[3]。

在激光与光学信息技术应用实践教学体系建设的过程中，我们在基础光学实验中增加了现代光学的内容，注重了定性观察、定量研究和结果思考。设计型、科研型和创新型实验的引入，可以让学生自己设计、独立操作和分析结果，允许实验失败，不以实验结果论成绩，这种实验教学模式力图激发学生兴趣，使过去被视为既伤眼睛又枯燥乏味的光学实验，变成了兴趣盎然、富有挑战性的课程。同时，我们加入了开放式实验教学的元素，学生的主动性被充分调动起来，激发了其潜在好奇心和求知欲，从而培养学生的科学精神、创新思维以及自主分析问题、解决问题的能力，为今后走向就业岗位和自主创业打下良好的基础[4]。

二、激光与光学信息技术应用实践教学体系的建立

激光与光学信息技术实验中心是一个不断发展与进步的实验教学基地，伴随着精品课程的建设，我们更新教学手段，注重启发式教学，通过网络答疑等形式，加强师生间的互动交流，并将最新的科研工作和教学相结合，建立了新的教学评价体系，将理论考核、实验动手能力和科研创新能力结合起来，综合考虑评价学生的成绩。同时，我们注重配套实验室的建设，重点加强科研型和创新性实验的设置与建立，将最新的光电产品引入实验教学，结合学术导师的课题内容，搭建起综合性创新型实验平台，以便于学生了解光学产业前沿及创新思维的培养。同时，我们探究并实现了开放式实验教学模式，实现了实验室资源共享，培养了同学之间的团队合作意识。

1.严格化实验室教学和管理制度。激光与光学信息技术实验中心是一个系统性强的实验教学基地，其内容全面，体系合理，结构科学。激光应用光学实验室中，光学仪器的造价比较高、精密度高，在日常实验教学中，要求实验仪器保存和维护状况良好。在实验操作过程中，实验环境和客观人为等因素都可能影响实验结果，所以，加强实验设备的管理与维护，建立完善的实验规章制度是非常必要的。我们要求每位同学必须穿鞋套进入实验室，实验全程注意卫生，实验室内不能随意搬动仪器设备。在做实验之前，必须首先熟悉光学元件和仪器设备的使用规则和维护措施，预习好实验内容，做好实验的准备，实验前实验教师会针对实验内容做随机提问和简短答辩，实验操作期间不得随意进出实验室，如果恶意损坏仪器应照价赔偿，等等。

2.实验体系的分层次教学。根据理论教学内容及专业培养目标，实验课程中各个实验项目的具体实现形式可以采用验证型、操作型、演示型、设计型中的一种或多种。为了保证实验课程的教学质量，该实验课程实行小班上课，以组为单位，每组使用一套实验系统，每组人数和小班人数根据具体的实验内容和学时长短确定。实验课程在设计时，采用分层次教学的思想。整个教学内容包括两大类：一是基础实验环节，二是实验提高环节。基础实验环节是根据培养目标，对所有学生实施的基本实验教学内容，以配合理论教学顺利进行。实验提高环节是针对能够轻松完成基础实验环节，又有进一步提高愿望的部分学生实施的实验教学内容，以实现培养优秀工程技术人员及研究型人才的目标。根据学生的个性和发展需求，按研究型、应用型、特长型三类模式培养，对不同类型学生按照不同的培养方法，培养不同的能力，鼓励个性化发展。加强具有探索性原理实验环节的建设，夯实专业理论基础。光电信息类课程理论性比较强，内容比较抽象，学生理解有一定的难度。为此，国内许多高校往往会有针对性地开设一些原理性课程实验，但是这类实验多为验证性的演示实验，教学效果并不理想。针对这一现状，激光应用实验室准备系统性地开设一些具有探索性原理的科研型实验环节，切实保证本科教学效果。这在国内同类专业院校实验室建设中是一次新的大胆尝试。实验课是使学生加深理解课程内容、提高实践能力的重要环节。在实验教学中，我们突破传统的实验课模式，设置了大型综合性设计型实验，对于综合性设计实验，教师只提出方向，不规定具体的实验题目，由学生自己创意、制订方案，论证其可行性，然后由教师审核。审核通过后学生自行搭建光路，编制软件，调试实验。在实验报告中，要求阐明题目的意义、方案的可行性以及调试的结果，最后谈自己的感想，需要改进的方面及措施。这些创新型实验调动了学生的学习积极性，发挥了学生的想象力，培养了学生的创新意识和能力。

3.实验考核评价体系。在实验教学中，确立公平、公正的实验考核评价体系也是对学生成绩公平性的体现。我们尝试着把实验成绩划分为三部分：实验预习成绩、实验操作成绩和实验结果报告成绩。其中，实验预习成绩主要来自于学生的预习实验报告以及实验开始之前的随机提问抽查；实验操作成绩的评定主要依据学生在实验过程中的具体表现，包括对实验仪器的熟悉程度、对实验过程和实验现象的了解和理解情况以及实验过程中排除操作故障的能力，并对学生的表现进行记录作为考核的依据，在学生离开实验室之前，检查每组学生的实验数据是否完整合理；实验报告成绩依赖于学生的实验报告是否完整、准确，误差分析是否合理，实验现象分析是否正确，实验误差是否在允许范围之内以及误差的处理和分析情况来评定。

4.关于开放式实验教学的探索和实践。开放式实验教学是一个系统工程，是从封闭的教学模式中走出来，为学生提供一个能够充分发挥自主性、创造性的学习环境，提供更为丰富的、可以留给学生更大思考空间的教学模式[4]。同时，开放实验室可以实现实验设备的共享，相关领域知识的渗透，加强同学之间的合作、交流、讨论与提高。开放实验项目向本专业或相关专业的学生公布，主要面向本科优等生和低年级研究生，学生对感兴趣的项目提出申请，由指导教师及相关实验教师共同做好录取工作，学生的实验项目确定后，制订出实验方案，再将方案提交给指导教师和实验技术人员，共同商定实验日程。在学生进入实验室时，先由实验技术人员对学生培训，培训内容包括实验室规章制度、实验室仪器设备使用、低值耗材使用及日常排列要求等。在培训过程中尽量细节化，这样做即让学生对实验室布局和仪器设备有了更深的了解，也能最大限度的提高仪器设备的使用安全性，保证实验的顺利进行。当学生在实验中遇到各种困难、障碍时，可以自由讨论，也可以和教师一起研究和讨论，共同寻求解决问题的方法，这样能对培养学生的创新思维起到重要的作用，为今后从事科学研究与开发奠定基础，同时也完善了实验教材中实验项目的知识结构，丰富了实验教学内容，适应新时代人才培养的要求[5，6]，实现师生互动、教学相长，对实验教学工作者的业务能力也提出了更高的要求。

三、结语

在传统光电实验中增加现代内容，注重定性的观察与定量分析，理解实验过程，探究实验结果，加入开放性实验教学元素，让学生自己设计和研究，提高实验兴趣和挑战性，这样的教学改革受到学生的普遍欢迎，并在日常教学实践中起到良好效果。综合性实验教学体系使学生的视野开阔了，实验技能提高了，不仅培养了他们对光学探究的能力，并且在一定程度上提高了学生的创新思维能力、实践能力和科研能力。在不断的探索过程中，激光与光学信息技术应用实践教学体系已经基本建立，基础型、设计型、科研型和创新型元素相结合，能够合理安排实验资源，同时也实现了因材施教。在不断的建设、总结和教学实践过程中，我们认真思考，勇于开拓，也体会到实验教学改革是多方面的，也是系统性的。我们将在不断探索、研究的基础上，继续更新与完善。

参考文献：

[1]巫建坤，赵双琦.工程光学基础课程的实验教学改革[J].实验室研究与探索，2007，20（1）：39-40.

[2]余厚全，吴凌云.电子信息类专业实验教学的几点思考[J].实验室研究与探索，2009，28（6）：102-104.

[3]张明霞.高等院校光学实验教学模式改革与实践研究[J].天水师范学院学报，2007，27（5）：72-74.

[4]田丽娟，陶波.开放式实验教学模式培养创新人才[J].黑龙江教育学院学报，2010，29（3）：67-70.

[5]谌素华，王维民.实验项目开放式实验教学探索与实践[J].实验室研究与探索，2009，28（2）：142-144.

[6]汪静，胡玉才，迟建卫.物理实验教学示范中心建设的研究与实践[J].实验技术与管理，2013，30（2）：131-133.