新工科背景下《應用光學實驗》開放式教學模式探討

趙超櫻 葛凡 黃清龍 應皓 尤素萍

【摘要】《應用光學實驗》是我校光電類專業學生新開的一門專業實驗課。與傳統實驗教學模式相比較，我們從教學方法、實驗內容、實驗時間、考核體系等方面提出了開放式教學模式，實現了實驗教學在時間及儀器設備等方面對學生的全面開放，能有效提高教學效果和質量，提升學生的動手能力和創新能力。

【關鍵詞】應用光學 實驗教學 開放式 教學模式

【基金項目】2017年杭州電子科技大學理學院教學改革與研究項目資助（XYZ0918005）。

【中圖分類號】G420 【文獻標識碼】A 【文章編號】2095-3089（2018）47-0233-01

近年來，實驗教學改革是當前高校課程教學改革的一大熱點。理工科的實驗教學在新工科背景下變得尤為重要。對學生各方面能力的培養進一步提出了更高的要求。如何激發學生的創新性，提高學生的自主學習能力。探索開放式實驗教學模式。最大程度的利用實驗資源，進一步提高學生的學習興趣和動手能力。

一、傳統專業實驗課教學模式

1.實驗課的安排與理論課的上課進度不統一。有些知識是學習過的，有些需要后續才會接觸到，直接到實驗室做實驗，對于陌生概念的理解會非常吃力。2.學生對待實驗課的方式通常都是到課堂再看書，不會提前預習，稀里糊涂過來聽老師講解和手把手演示實驗。這大大的限制了學生學習的積極性和創新性。3.實驗室的資源絕大部分時間是閑置的。教學班級統一安排實驗，一個班40-50人，人數太多，實驗儀器遠遠不夠。如果分散安排實驗，學習效果會提高，但是教師的工作量又太大了。4.教師資源非常有限，通常只有一個老師上課。對于每個學生實驗技能的提升，存在很大的挑戰。

二、開放式教學模式

60年代初美國首次提出開放式物理實驗教學改革的理念[1]。1979年，我國西安交通大學黃嘉豫教授首次提出了開展開放實驗教學的倡議[2]。開放式教學模式可以提高教學質量，是當前和今后高校實驗教學改革的必然趨勢。實驗課程開放式教學模式的教學理念是通過全面開放實驗室或者部分開放實驗室，培養不同層次的學生的工程實踐能力、創新意識與應用能力。是造就工程師的必不可少的環節。也利于培養學生發現問題與解決問題。這與現今的新工科背景是不謀而合的。

三、開放式教學模式探索

新工科背景下，如何將理科內容與工科應用相結合，培養工程應用型人才，盡可能的帶動學生進行科技文獻的閱讀與實際工程問題的解決。將幾何光學、非線性光學、集成光學以及現代光譜技術等相結合，介紹最新的研究結果給學生，指導學生查閱文獻，對自己感興趣的內容做創新型實驗的設計。

物理是一門實踐課程，而現今理科生普遍缺乏基礎的實驗技能。專業課教師需要從實驗課的教學理念、教學內容、教學方法、教學手段和考核方式等幾個方面不斷進行創新。允許學生自己組建團隊，通過實驗教材自主選擇2-3個實驗，選擇團隊成員的人數。實行組長負責制。組長和組員商量確定實驗內容并給出可行性分析，最后統一安排實驗時間。組長組織成員按時完成課前實驗預習（包括理想光學系統基點、基面計算、Zemax數值仿真分析、實驗儀器的使用需要提前查看相關網絡視頻），充分掌握實驗原理和基本的實驗操作步驟。每個團隊合理分工，根據Zemax數值仿真分析結果自行搭建實驗平臺，記錄實驗數據（并與理想光學系統基點、基面計算結果相比較），給出分析報告。實驗操作過程中碰到問題，師生一起討論解決。實驗成績的考核最終通過預習、實驗操作、實驗報告數據處理和期末答辯幾個部分來評價。進一步激發學生的學習積極性，變被動學習為主動學習。每個組的實驗內容不一樣（譬如可以選擇不同型號的望遠鏡系統），在看不同組的期末答辯PPT講解的時候，也把其他的實驗同時了解了。鼓勵動手能力強的學生能夠進一步閱讀更深層次的實驗文獻，總結想法，更新實驗設計。鼓勵理論計算功底強的學生能夠進一步閱讀更深層次的理論文獻，并撰寫畢業論文。鼓勵這兩部分能力都一般的學生能完成最基礎的實驗內容的操作。

參考文獻：

[1]劉忠民.應用光學實驗開放式教學模式的探索和研究.教育教學論壇，2017（35）：109-111

[2]黃嘉豫.對理工科大學物理實驗課改革的建議.西安交通大學學報，1979（2）：133-140