光學(xué)實驗教學(xué)改革的探索與實踐

摘要：本文結(jié)合本院光信息科學(xué)與技術(shù)專業(yè)實驗教學(xué)的現(xiàn)有情況，通過對教學(xué)內(nèi)容與教學(xué)模式的改進與思考，采用了增設(shè)開放式實驗項目，改革現(xiàn)有綜合性設(shè)計性實驗內(nèi)容以及實驗考核方式等教學(xué)改革措施，對光信息專業(yè)實驗教學(xué)改革進行了初步的探索與實踐。

關(guān)鍵詞：實驗教學(xué)改革 開放式 綜合性設(shè)計性 考核方式

中圖分類號：G642 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1674-098X（2012）09（c）-0202-02

實驗是學(xué)生從實踐中驗證理論及加強動手能力的一個重要過程。光學(xué)是以實驗為基礎(chǔ)的自然科學(xué)。光學(xué)教學(xué)中的實驗，不僅能幫助學(xué)生理解和掌握光學(xué)知識，學(xué)習(xí)實驗操作技能，還具有激發(fā)學(xué)習(xí)光學(xué)的興趣、培養(yǎng)實事求是的科學(xué)態(tài)度、塑造堅韌不拔的科學(xué)品質(zhì)、增長勇于探究的科學(xué)精神和思維能力、學(xué)習(xí)分析問題解決問題的科學(xué)方法、啟迪創(chuàng)新意識和創(chuàng)新精神的作用。因此，光學(xué)實驗是培養(yǎng)創(chuàng)造型人才不可或缺的重要手段，是光學(xué)教學(xué)的重要組成部分。

1 原有的實驗教學(xué)模式中存在的問題

我院光信息科學(xué)與技術(shù)專業(yè)由于成立時間不長，在光學(xué)實驗課程的教學(xué)上存在不少問題。主要體現(xiàn)在以下幾個方面：原有實驗的內(nèi)容受實驗課時的限制，學(xué)生只能在有限的時間內(nèi)熟悉實驗設(shè)備及掌握一些實驗基本操作，實驗過程中，學(xué)生被動接受老師的建議或指導(dǎo)，通常在學(xué)生聽老師講解完實驗?zāi)康模砗缶筒患偎妓鞯匕磳嶒炛笇?dǎo)書的步驟，數(shù)據(jù)一步步照做下去，從來不思考為什么，遇到問題也不能獨立思考，獨立解決，導(dǎo)致實驗只是為了學(xué)分而應(yīng)付了事，起不到鍛煉動手能力的目的；原有的綜合性設(shè)計性實驗不管是在實驗指導(dǎo)書上，還是在實驗的教學(xué)過程中，其模式與普通的驗證性實驗基本一致，起不到鍛煉學(xué)生綜合動手能力的作用；實驗考核評價方式存在一定的局限性，學(xué)生實驗數(shù)據(jù)往往出現(xiàn)多人雷同的情況，體現(xiàn)不出學(xué)生的思考能力和創(chuàng)新能力的情況。

2 光學(xué)實驗教學(xué)的改進措施

2.1 結(jié)合光學(xué)課程的具體情況，增設(shè)開放式的實驗項目

開放式實驗教學(xué)模式是課堂教學(xué)的一種有效的補充和延伸，他包含三方面的含義，即時間的開放、內(nèi)容的開放、實驗儀器設(shè)備和資源的開放。通過建立開放式實驗教學(xué)能促進實驗教學(xué)水平和質(zhì)量的提高，全面培養(yǎng)學(xué)生的實際動手能力和創(chuàng)新精神，提高學(xué)生的綜合素質(zhì)。在開放式實驗中學(xué)生主導(dǎo)了整個實驗過程，并始終充當(dāng)探索者的角色。開放式實驗融合了綜合性、設(shè)計性及探索性實驗的優(yōu)點，有利于增強學(xué)生動手動腦的機會，激發(fā)獨立思考和創(chuàng)新意識。實行開放式實驗教學(xué)，就能實現(xiàn)從教師為中心向?qū)W生為中心的教學(xué)觀念的轉(zhuǎn)化，從單純的知識傳授向培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新能力的方向轉(zhuǎn)化，從根本上提高實驗教學(xué)質(zhì)量。本專業(yè)的光學(xué)基礎(chǔ)與專業(yè)課程有《近代光學(xué)》，《激光原理》，《光電測量技術(shù)》，《光纖通信技術(shù)》，《光電子物理基礎(chǔ)》等等，各個課程都有相應(yīng)的光學(xué)實驗。但是由于實驗課時及條件的限制，每一次實驗都是學(xué)生集中在很短的時間內(nèi)完成，學(xué)生很難很好地消化和吸收，更談不上獨立思考和鍛煉自己的動手能力。基于以上原因，我們在現(xiàn)有實驗的基礎(chǔ)上，創(chuàng)建一批與各專業(yè)課內(nèi)容密切相關(guān)的開放式實驗項目，由學(xué)生根據(jù)自己學(xué)習(xí)的需求自由選擇。

根據(jù)各門專業(yè)課的教學(xué)及實驗室設(shè)備的具體情況，我們初步開設(shè)了10個開放式實驗，其內(nèi)容包括：1.F-P照相法測量激光的譜線寬度；2.光信號外調(diào)制實驗；3.全光纖多功能實驗儀用于光纖長度測量實驗；4.保密音頻傳輸系統(tǒng)（光纖電話）；5.全光纖音頻信號傳輸實驗；6.光的波分復(fù)用實驗；7.用雙棱鏡測定光波長；8.牛頓環(huán)實驗；9.薄透鏡焦距的測定；10.衍射光柵測定光波長。

這些實驗既包含對現(xiàn)有實驗課程的補充的內(nèi)容，如用雙棱鏡測光波長，薄透鏡焦距的測定，衍射光柵測定光波長等實驗是針對《近代光學(xué)實驗》課程的，光的波分復(fù)用實驗是針對《光纖通信技術(shù)》課程的；也包含了一些對光學(xué)新技術(shù)了解的內(nèi)容，如幾個全光纖通信及測量的實驗。其所使用的實驗設(shè)備基本涵蓋了實驗室的所有現(xiàn)有設(shè)備。

開放式實驗開放的具體方法是通過建立開放式實驗網(wǎng)頁與學(xué)生進行互動交流，網(wǎng)頁上提供的內(nèi)容包括：開放式實驗內(nèi)容簡介，實驗室設(shè)備及光學(xué)元器件的詳細(xì)資料，開放式實驗指導(dǎo)書的下載，實驗時間預(yù)約等。學(xué)生不但能通過網(wǎng)絡(luò)預(yù)約做開放式實驗，還可以在老師的指導(dǎo)及實驗設(shè)備允許的情況下自主選擇并設(shè)計其所感興趣的其他光學(xué)實驗，這樣不但鍛煉了學(xué)生的動手能力，還提高了他們的獨立思考和創(chuàng)新的能力。

2.2 修改現(xiàn)有的綜合性和設(shè)計性實驗教材，改進光學(xué)設(shè)計性綜合性實驗考核方式

實驗教學(xué)是提高教學(xué)質(zhì)量、實現(xiàn)培養(yǎng)目標(biāo)的重要途徑。綜合性實驗和設(shè)計性實驗是按照課程體系要求，將幾個相關(guān)實驗按一定方式進行組合，能有效促進學(xué)生對基本知識的理解，提高分析問題、解決問題能力，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新意識，提高學(xué)生實際操作技能。《激光原理與器件實驗》《光電測量技術(shù)實驗》《近代光學(xué)實驗》《光纖通信原理與技術(shù)實驗》等實驗課程中包含著一些綜合性和設(shè)計性實驗，但原有的實驗教材編寫存在著很多不足，如實驗內(nèi)容步驟過于詳細(xì)，考核方式不合理，導(dǎo)致學(xué)生在做綜合性和設(shè)計性實驗時等同于在做一個大的驗證性實驗，達(dá)不到綜合性實驗和設(shè)計性實驗所應(yīng)起的鍛煉學(xué)生綜合實踐能力的目的。因此，我們對現(xiàn)有的綜合性和設(shè)計性實驗教材進行修改和完善，減少了實驗指導(dǎo)書中的實驗步驟的內(nèi)容，加強了實驗原理的簡介及詳細(xì)的實驗設(shè)備的功能介紹等方面內(nèi)容。

綜合性設(shè)計性實驗的考核成績由三部分組成：預(yù)習(xí)報告，動手能力，實驗報告。占最終實驗成績的比重為3：4：3。

2.2.1 預(yù)習(xí)報告（30%）

要求學(xué)生根據(jù)實驗指導(dǎo)書中的原理及設(shè)備的簡介自己查資料設(shè)計實驗的方案（可以有多個可行方案），并將方案的原理光路及可行性分析報告作為預(yù)習(xí)報告的內(nèi)容。避免了以前預(yù)習(xí)報告只是單純地抄實驗指導(dǎo)書的現(xiàn)象，達(dá)到鍛煉學(xué)生收集整理資料及設(shè)計方案能力的目的。

2.2.2 動手能力（40%）

在綜合實驗開設(shè)前，要求實驗老師進行周密設(shè)計和預(yù)實驗，以達(dá)到綜合實驗的規(guī)范操作要求，保證實驗結(jié)果的嚴(yán)謹(jǐn)和科學(xué)。由于光學(xué)實驗的特殊性，每次做實驗的人數(shù)不多（4～6人），實驗中的動手能力成為考核的重點。老師引導(dǎo)學(xué)生對預(yù)習(xí)報告所設(shè)計的方案進行實施，在實施的過程中主要考核學(xué)生的基本操作、基本技能、基本實驗方法的掌握情況以及修正并執(zhí)行實驗方案的能力。

2.2.3 實驗報告（30%）

實驗報告主要考核學(xué)生實驗報告中的數(shù)據(jù)整理、分析、實驗結(jié)果的正確性，以及思考能力和創(chuàng)新能力等情況。同時要對整個實驗過程進行總結(jié)。

3 教學(xué)改革的反饋效果

通過增設(shè)開放式實驗及對現(xiàn)有綜合性設(shè)計性實驗的改革，使學(xué)生的實踐能力得到了提高。由于開放式及綜合實驗一改過去的驗證性實驗的執(zhí)行方式，給很多學(xué)生留下了很深的記憶，做實驗不僅是學(xué)習(xí)，更是能力培養(yǎng)。各個實驗部分緊密相連，并直接影響到最后的實驗結(jié)果，學(xué)生始終抱著好奇心認(rèn)真學(xué)習(xí)相關(guān)的光學(xué)理論知識，在老師的指導(dǎo)下確定實驗的基本方案及步驟，確保結(jié)果的準(zhǔn)確和可靠。

這些實驗鞏固了學(xué)生以前所學(xué)的光學(xué)理論，使他們對光學(xué)課程產(chǎn)生濃厚興趣，更重要的是增強了學(xué)生的基本技能和科研思路的啟發(fā)。開放式實驗為學(xué)生提供了很好的鍛煉技能的平臺，為今后能獨立從事科研工作奠定了很好的基礎(chǔ)。

4 結(jié)語

為學(xué)生服務(wù)、為教學(xué)服務(wù)是實行此次光學(xué)實驗教學(xué)改革的出發(fā)點和最終目的，對學(xué)生來說，相應(yīng)地增加了學(xué)習(xí)時間，強化了對學(xué)生動手能力、獨立思考能力、創(chuàng)新能力的培養(yǎng)，而對教師來說，意味著教學(xué)時間的延長、工作量的增大，也給傳統(tǒng)的實驗室管理帶來了許多新問題。在實驗教學(xué)改革的過程中我們不斷總結(jié)經(jīng)驗，認(rèn)真思考，認(rèn)識到光學(xué)實驗課程的教學(xué)改革是多方面的，也是系統(tǒng)性的，我們將在不斷探索、研究的基礎(chǔ)上，完善這些想法，保證實驗教學(xué)改革能持續(xù)深入地進行。

參考文獻(xiàn)

[1] 張巧芬.光學(xué)實驗教學(xué)改革[J].中國現(xiàn)代教育裝備，2008，12.

[2] 張明霞.高等院校光學(xué)實驗教學(xué)模式改革與實踐研究[J].天水師范學(xué)院學(xué)報，2007，27（5）.

[3] 任占梅，王德秋.光學(xué)實驗課程的教學(xué)改革與實踐[J].贛南師范學(xué)院學(xué)報，2005，26（3）.

[4] 胡章芳，羅元.信息光學(xué)實驗的改革與實踐[J].實驗科學(xué)與技術(shù)，2006，5.

[5] 馬世紅.研究性物理實驗的實踐情況[J].物理實驗，2004.11.

[6] 沈元華，馬秀芳.光學(xué)基礎(chǔ)實驗課程的改革[J].物理實驗，2005.4.

[7] 萬巍，陳湛旭.基礎(chǔ)光學(xué)實驗教學(xué)的探索與改革[J].廣東技術(shù)師范學(xué)院學(xué)報，2008.9.