應用光學教學中引入產學研模式的創新與實踐

郜洪云 黎敏 陳清明

摘 要 針對應用光學課程教學中教師、學生和企業三者之間不能實現資源有效共享的問題，本論文將產學研這一創新模式引入教學環節中。通過靈活課堂教學、網絡課堂融入課后學習以及校企聯合實踐貫穿始終三個重要教學手段，旨在提高教學效果，實現高校、企業和學生的三方共贏，并為高校專業課程教學提供一個有效的教學參考方法。

關鍵詞 產學研 應用光學課程 課程教學 創新與實踐

中圖分類號：G424 文獻標識碼：A ? DOI：10.16400/j.cnki.kjdks.2015.10.049

Innovation and Practice of Introducing Combination of Production，

Study and Research Model in Applied Optics Teaching

GAO Hongyun， LI Min， CHEN Qingming

（Physics Department， School of Science， Wuhan University of Technology， Wuhan， Hubei 430070）

Abstract For the "Applied Optics" Teaching resources can not be achieved between the teachers， students and businesses of the three effective sharing of issues， this paper will research this innovative model into teaching session. Through flexible classroom teaching， classroom into the after-school learning network， as well as colleges， enterprises and practices throughout the three important teaching tool， designed to improve teaching effectiveness and achieve win three universities， businesses and students， and to provide a University Professional Courses effective teaching reference method.

Key words production， study and research; applied optics course; course teaching; innovation and practice

“產學研”這一創新模式在2011年就從國家高度被提出，它為高校的辦學理念指出了一個重要的發展方向。①關于產學研的研究和應用受到眾多相關研究人員的重視。②③然而，目前關于產學研的研究主要集中在內涵、辦學、特征等方面進行分析，而關于產學研這一創新模式用于某個具體的專業課程卻鮮有提到。眾所周知，高校開設專業課和學生畢業以后的工作學習密切相關，扎實的理論基礎和豐富的實踐經驗使學生具有更強的工作能力和競爭力。具有光學專業的著名高校，如浙江大學、南開大學、天津大學等都把應用光學列為重要的專業基礎課程。盡管相關教育工作者在應用光學課程教研方面做了大量的工作，但是一些問題和矛盾也一直存在。④⑤其主要原因是科研經驗豐富的授課老師、對專業知識茫然而又向往的學生以及一直提倡產學研的企業之間并沒有有效實現資源共享和互動。

因此，本論文提出引入新型產學研模式這一理念，通過應用光學課程內容方法的創新與實踐，為學校專業課程找尋一個有效的教學方法，為培養具有較強綜合知識能力、較高競爭力和創新能力的復合型人才奠定扎實的專業基礎。本論文研究主要包括靈活課堂教學、網絡課堂融入課后學習以及實踐和校企聯合貫穿始終三個重要教學手段。

1 靈活課題教學

應用光學課程作為公共基礎課程和專業課程的橋梁，它的成功開展不僅關乎本科生從公共基礎課程到專業課程的順利轉換，更是學生后續專業課程的必要基礎。靈活的課題教學不僅能提高學生的學習興趣，而且有助于課堂知識的掌握，本論文首要的工作就是如何有效地靈活課堂教學。多媒體教學一直是高校推崇的有效教學手段，本論文主要是在多媒體教學的基礎上采用以下兩個方面靈活課堂教學：

（1）科研經驗、實際應用和書本知識有效融合到課堂教學中。在課程開設期間，有效利用課題組成員的豐富科研經驗，結合目前國家的熱點發展和研究方向，尤其是航空航天、環境監測、新能源開發等方向中的應用。如講授透鏡成像這部分內容時，可讓學生了解在我國目前最振奮人心的探月工程項目中，從月球上傳回的每幅圖片都有成像光學系統的功勞;在講授望遠系統這部分內容時，可列舉最著名的哈勃天文望遠鏡以及其拍攝的部分經典圖片;在講授全反射原理這部分知識時，可以和當前環境監測中PM2.5的檢測聯系起來，光學表面等離子體共振生物傳感器也利用的是光學全反射原理;在講授光學不變量這部分知識時，可列舉激光雷達中的光束擴束系統等等。如果每個教學內容部分都能和目前實際應用結合起來，就會使學生對所學習的知識有很深的理解，并能明確學習的目的和方向，自然而然地使學生的學習由被動變成了主動，大大提高了學生的學習興趣，同時也會讓授課教師更有激情和自信。

（2）光學計算機仿真融入課堂理論教學。在課堂教學中可充分利用光學軟件輔助講授光路追跡和光學像差等晦澀難懂的理論知識。如在講授光路追跡公式這部分內容時，可利用光學設計軟件Zemax仿真光線在光路系統中的傳播過程;在講授平面鏡旋轉這部分內容時，可利用PPT自帶的動畫功能仿真出旋轉和光線傳播的關系;在講授光闌這部分內容時，可利用Matlab仿真出不同光闌對光路的影響;在講授幾何像差這部分內容時，可利用Zemax仿真不同像差的圖樣等等。應用光學不同于其他課程，課程內容里幾乎所有知識都能用計算機形象地仿真和實現，如果課程內容的講授和計算機仿真演示能有效結合起來，可使枯燥、晦澀的課程內容變得生動、形象。因此，三維圖形和動畫的合理使用會使學生有效地掌握專業知識，并能在以后的光學系統設計和實際應用中凸現較強的能力和潛力。

此外，可根據每個成員的優勢，協作完成應用光學課程教學，如科研經驗豐富的老師講授應用方面的知識內容，計算機技能熟練的老師講授晦澀難懂的理論知識，這樣會更好地引起學生的學習興趣，在有限的教學時間內讓學生掌握更扎實的應用光學知識。

2 網絡課堂融入課后學習

在教學過程中老師一般會留一些思考題或課后習題，然而這類學習缺少很大的互動性，學生自主學習的動力明顯不足，致使不少同學都采用抄襲方式完成，給后續的教學帶來不利的影響。網絡教學是一種非常重要的輔助教學手段。本論文主要從以下兩個方面使網絡教學融入課后學習進而促進課堂教學。

2.1 建立一個專業課程學習網站供學生下載相關學習資料和視頻

建立一個應用光學專業課程學習網站，學生可利用空閑時間下載并學習相關資料和視頻，避免在課堂上記錄大量的學習筆記，一定程度上減輕了學生的學習負擔，學生只需在課堂上認真聽講，必要時做一下問題記錄即可，大大提高了學生的學習效果。網絡教學也是教師和學生的一個互動平臺。教師把上課的教案、習題、測試題、思考題和一些相關的科研應用等放到網上，讓學生自主學習消化，如果學生有任何問題或疑問可以在網上和老師交流討論，實現網上在線答疑，可以把有限的40個學時的課堂教學發揮最大的教學效果。尤其是課堂上展示的三維動畫視頻，學生不一定能及時消化，如果學生能及時從網站上下載相關視頻，就可以隨時查看和學習，不受有限的課堂學習時間的限制，可以讓學生的學習時間更靈活。此外，課程學習網站上可以上傳一些相關的課外資料，如阿貝折光儀最早是誰發明的，現在已經發展到什么程度，望遠鏡最早是誰發明的，望遠鏡的種類和最新發展，尤其是同學們比較感興趣的天文望遠鏡其原理和結構，照相機的發明者、種類、最新發展等等，大量的文字、圖片、視頻等資料都是同學們感興趣而課堂上無法給他們詳細展示的內容，這樣一來專業課程網站的使用很大程度上拓寬了學生的知識面，開闊了學生的視野。

2.2 建立一個QQ交流群可以讓學生和老師之間進行及時互動交流

目前武漢的無線網絡已經普及，利用這一網絡優勢，可以建立一個供課程學習交流的QQ群。這樣一來，無論是老師還是學生都可以很方便地互動，一定程度上彌補了專業網站必須登錄才能交流的問題。利用所有同學都在使用手機QQ的現狀，建立的QQ群可以實現問題和信息的及時互動，讓老師能夠第一時間掌握學生的學習動態，信息的及時反饋可以讓老師更好地給學生授業解惑，一定程度上促進了教學效果的提高。此外，免費的信息交流方式讓學生在學習更有主動性和積極性。

3 校企聯合實踐貫穿始終

我們不僅要培養學生的創新思維，更重要的是培養學生的實踐能力和實際科研能力。主要通過課外實驗、專業課程設計、實踐實習考察和邀請企業技術高管人員來校開設公開講座等方式，具體實踐過程主要分為如下兩個方面。

（1）產學研培養模式可以大大提高學生的綜合能力和競爭力。應用光學課程不同于其他課程，課程內容的每部分理論知識都能和實際應用結合起來，在教學過程中可以充分利用這一優勢，在每個獨立章節之后都安排1～2個相應的應用光學實驗，這樣可以充分調動學生的學習積極性，而且通過實驗可以讓學生很容易理解和掌握所學的知識。學習期間也可讓學生分成若干學習興趣小組，如果有好的創新理論可以結合光電實驗室實行具體實驗和實踐應用，這樣可以大大提高學生的學習興趣和創新能力。此外，通過課程設計可以讓學生的學習能力得到進一步提高。這種理論和實踐相結合的教學模式是基于學分制和大類培養背景下提出的新的教學方法，也是針對其他就業創業類人才提前開設的準備課程環節。這就使得產學研模式不再是企業公司的專屬，面對激烈的殘酷競爭，讓學生的能力提前得到全方位的鍛煉和加強。

（2）校企聯合可以從根本上杜絕學校和企業的脫節問題。在課程學習期間可以適當安排學生到相關企業進行參觀和學習，讓學生提前了解到課程知識的具體科研和社會應用。適時邀請一些企業的技術高管進入課堂為學生開設相關的理論和實踐公開講座，并為感興趣的和學習優秀的學生提供一定的企業實習機會，這會讓學生看到未來的專業發展方向，讓學生的學習有了明確的方向和目標，不僅促進了學生的學習動力，也提高了課堂教學效果。

4結束語

引入產學研模式后應用光學課程教學效果明顯。然而，在這一新型模式下，有些問題必須引起一定的重視，一、每個成員老師都承擔著一定量的教學和科研工作，如何協調好教學時間和實踐教學活動不沖突是面臨的首要問題;二、科研所需的知識面廣而深奧，如何將書本知識和科研進行優化結合而不讓學生覺得科研太難而失去對科研的興趣;三、開設企業實踐和相關課程設計，由于人數較多，過程環節監督有待完善。這一創新模式可以成功推廣到其它專業課程教學當中。

基金項目：武漢理工大學教學研究項目（項目編號：2013081）

注釋

① 胡錦濤.在慶祝清華大學建校100周年大會上的講話[N].人民日報，2011-04-25.

② 朱方來，劉世林.高等職業教育實踐教學基地產學研結合人才培養模式的研究[J].高教探索，2006（3）：78-81.

③ 饒燕婷.“產學研"協同創新的內涵、要求與政策構想[J].高教探索，2012（4）：29-32.

④ 岑兆豐，李曉彤，劉向東.浙江大學應用光學課程的發展和改革[J].光學技術，2007（S1）：268-269.

⑤ 劉浩.基于問題式學習法理論的《應用光學》教學實踐[J].陜西教育（高教版），2009（2）：54.