光學實驗課程在培養創新型人才方面的研究與實踐

賀澤龍 智清雙

摘要：光學實驗課程是培養本科理科生實踐素養的一個必修課程，對物理學專業來說尤為重要。光學實驗課程教學改革的目的是以理論為基。根據長江師范學院的辦學定位和人才培養模式，以物理學類課程體系為依據，優化實驗教學內容，改革實驗考核制度，提高實驗實踐授課質量，保障應用型人才的整體質量。這對培養具有創新型的卓越工程師人才具有重要的實際意義。

關鍵詞：光學實驗課程;創新型人才;卓越工程師

中圖分類號：TP311? ? ? 文獻標識碼：A? ? ? 文章編號：1009-3044（2019）01-0154-02

1 光學實驗課程改革的必要性

隨著“卓越工程師人才培養計劃”的提出，我國開始由工程教育大國向工程教育強國轉變。[1-3]培養一批創新能力強且適應經濟社會發展需求的工程技術人才，從而促進高等教育能夠面向社會需求來培養人才，對提高工程教育人才的培養質量起到一個十分重要的引導作用。高校實驗進行教學改革，能夠更好地實施我校應用型本科學校的發展戰略。因此根據我校實際情況，建立創新型光學實驗教學新體系及完備的考核制度是非常有必要的。

光學實驗課程是現代信息科學技術的基礎，并且是物理學專業學生的一門必修內容。光學實驗包含基礎光學實驗和綜合性光學實驗兩部分。強調光機電結合，以物理學中光學基本理論、基本技能、光學器件和光源為基礎，以傳統的光學理論與現代光學理論為指導，以光學實驗平臺為訓練平臺，同時適時引入光電子學新技術相關的學習內容。光學實驗內容覆蓋面較寬，現已經形成多學科相互交叉，且富有應用性與工程性。光學是信息產業的一門基礎學科，涉及國防軍工、醫療與航空航天等新技術領域。[4-6]光學實驗課程要求學生具備光學器件、光路設計、光學復雜系統的設計與制造等知識和技能。近年來，學院一直把光學實驗課程作為物理學專業建設的一個重點。經過專業的光學實驗實踐以后，使學生可以在光學、光電子學、激光學、非線性光學等領域從事相關的研究、設計和開發等工作。其中所涉及的主要實驗有：自組望遠鏡、?調制和顏色合成、自組投影儀、透鏡組基點的測定、自組帶正像棱鏡的望遠鏡、楊氏雙縫干涉、菲涅爾雙棱鏡干涉、菲涅耳雙面反射鏡干涉、夫瑯和費單縫衍射、發光器件與顯示技術、菲涅爾圓孔衍射、阿貝成像原理和空間濾波、菲涅爾直邊衍射、菲涅爾直邊衍射、偏振光分析、發光器件與顯示技術、光柵衍射、制作全息光柵等。學生通過這些實驗項目的學習鍛煉能夠了解光學的應用范圍與發展前景，掌握一些基本的光學儀器的原理與操作，在整個所有光學實驗過程中可以很好地引導、加強學生創新能力的培養。同時以教師的科研課題為依托平臺，可以開展光電子器件研發和光電技術應用等方向研究，進一步提升學生在就業市場中的競爭力。

2 光學實驗培養創新型人才的意義

光學實驗課程教學是學習與鞏固物理學專業的基礎知識，培養創新能力，強化科學研究態度的實踐性教學課程，教學理念、教學手段和教學效果會直接影響到學生對物理學專業知識的理解和掌握，還會有助于培養學生良好的學習態度、科學的理念和創新能力的培養。在“卓越工程師人才培養計劃”正確方案的指引下，通過對物理學專業光學實驗課程教學的改革與實踐，可以構建光學實驗課程教學新體系，鍛煉學生從自主學習、主動學習到動手實踐操作，激發學生的實踐學習興趣。因此，卓越工程師創新能力培養的光學實驗課程改革與實踐，對培養學生創新與創造能力具有尤其重要的現實意義，對光學實驗課程的教學改革與實踐具有很好的理論研究價值，能夠在我校實現“卓越后備工程師人才培養”模式的過程中發揮十分積極有效的促進作用。在高校中對光學實驗教學進行改革與實踐，可以更好地去實施我校“卓越工程師人才培養”與應用型本科學校的宏偉發展戰略。以創新能力培養為目標的光學實驗課程改革與實踐是一個相對復雜的工程，需要大量物理學專業教師長期的、堅持不斷地努力探索與實踐。卓越工程師創新能力培養的光學實驗課程改革與實踐是現今國內外都在積極開展深入研究的課題，具有一定的廣泛性和實際推廣意義。

3 實驗課程改革與實踐

3.1 完善光學實驗教學手段的改革與實踐

將理論教學、多媒體技術與計算機仿真等現代科技手段應用在光學實驗課程教學過程中，使光學實驗教學注入新的隨時代發展的活力。讓學生掌握現代科學技術在光學實驗中靈活的使用，培養與訓練學生能夠運用物理學思想，注重物理學專業學生在光學實驗的光學設計各個環節過程中的創新意識與能力的培養。在光學實驗課程中潛移默化的給學生建立起創新思維。建立一套適應“卓越后備工程師人才培養”發展的實驗教學內容的改革方案。在我校有關“卓越后備工程師人才培養”模式創新人才培養的指導下，通過合理的調整使得學生可以更加系統地掌握光學理論知識，進一步加強近現代科技進步成果的了解，讓學生學會使用新式的光學實驗儀器和工具，將新的實驗手段開展光學實驗相關的實驗項目。在教與學的過程中提高學生的動手能力與創新能力。完善實驗教學手段的改革與實踐。

3.2 在光學實驗中實時引入科技前沿內容

在實驗開始前的理論背景介紹過程中，可以介紹有關此次光學實驗的發展及科技前沿內容。同時也可以介紹一些我校教師已申請到的在研國家和省級課題的相關研究的進展情況。在實驗課后，也可以讓學生挑選幾個具有創新性的課題方向，例如光纖通信，雷達測距，激光制導，紅外遙感等。接著，把學生們分成幾個小組先進行相關研究資料的查找。最后撰寫一篇有創新性的光學實驗作文。這可以促進學生對光學實驗方面興趣的培養。在這個過程中，能夠使得學生們學會如何利用現有的工具書、圖書館等網絡資源獲取所需的光學方面的資料。同時通過查閱光學前沿研究課題，并閱讀一定量的文獻資料，對其選擇、消化、歸納，可以使得學生學會分析問題和解決問題。通過閱讀文獻，可以使得學生更加接近了解光學科技的前沿領域，拓寬學生們的視野。

3.3 學生進行課外實踐的建設嘗試

培養學生的創新能力是一個長期過程，需要一套系統合理的實驗教學體系，在課外建立實踐基地也尤為重要。與相關光學企業進行聯系，營造一個循序漸進階梯形的光學實驗環境氛圍，進而來激發學生的實驗學習興趣，鼓勵學生的個性發展。與光學器件加工企業保持良好的溝通與聯系，利用課外實踐基地來激發學生們對光學實驗學習的積極主動性。學生通過課外實踐的鍛煉，可以對學生在光學實驗操作有一個很好的動手能力方面的訓練。這對其他實驗項目也會有一個很好的借鑒。

3.4 建立光學實驗與發明創新團隊

在光學實驗課程中，為了更好地激發學生的學習興趣，建立有關光學的專業實驗與發明創新團隊，并使學生可以結合理論課程來了解這些內容在高新科技中的應用，如《全息成像技術》《發光器件與顯示技術》等實驗項目，還需開設一些與現代光學科技創新相關內容的新實驗，使學生能夠在實踐與動手能力方面得到進一步的提高。建立光學實驗與發明創新團隊，一方面能夠有力的推動學校教學的整體改革，為其他實驗課程教學的改革提供思路;另一方面可以大大激發學生的學習興趣，促進大學生對科學知識的求知預，為學生在從事科研的時間與空間上提供更加寬松的環境。一方面能夠有力推動學校教學試點的整體改革，為專業實踐教學的改革提供思路;另一方面大大激發學生的學習興趣，在時間和空間上為學生對科學的求知和科研能力個性發展方面提供寬松的環境。

3.5 鼓勵學生積極參加各種光學大賽

在平時的理論與實驗教學過程中，讓學生能夠更加系統地掌握光學理論知識，了解光學方面的近現代科技進步的成果，使學生不但能夠利用新的光學實驗儀器、工具，而且能夠利用新的實驗手段來開展光學相關的實驗，在整個光學內容的理論與實驗教學過程中提高學生的動手能力與創新能力。鼓勵學生參加各種光學方面的科技競賽等課外活動來激發學生們進行科學研究的興趣，進一步加強學生的創新意識和能力方面的培養。也可組織校內光學競賽，主要以完成整個實驗項目情況來給予成績。每個光學項目組可以由兩位教師帶隊，讓學生輪流進行光學實驗的實踐，實驗室可以全天候開放，這樣學生可以按照自己的課外業余時間來靈活開展光學實驗。然后，教師先發放題目并給出具體的實驗要求，學生自己先熟悉光學儀器和實驗原理，教師再針對具體問題進行講解與示范操作。可以進行實際操作又可以提供教學視頻，例如光電偵聽、光纖傳輸等同時有視頻。“競賽項目”的具體實踐教學的模式主要以現代教育的理念為指導，以培養學生的實踐動手能力為主，同時培養學生的創新思維。

3.6 建立理論與實踐相結合的實驗課程考核體系

通過改革課程考試的考核方式，使之能做到從理論到實際動手能力與創新能力方面來考查學生，又能突出學生們的實踐能力與創新意識的培養，激發學生在光學實驗中積極學習的主動性。為了能夠很好地將光學理論知識與光學實驗能夠有機地結合在一起，每個光學實驗教師既承擔光學相關課程的理論教學任務，又承擔光學相關課程的實驗教學任務，這能夠保證光學課程教學中的理論與實際有機的結合，實驗與理論教學不脫節，同時進一步鍛煉了師資隊伍。從而做到教師和學生，從教室到實驗室的一個有機結合。在具體的光學實驗考核過程中，讓學生能夠設計出一個合理的、有創新性的光學系統。這種實驗考核方式既可以讓學生能夠掌握相關理論知識，又能夠培養學生的動手實踐與應用能力和團隊協作能力。還可以不斷地通過開放實驗和綜合實驗設計等多種激勵機制去引導學生主動學習，進一步提高學生的實驗素養，建立起完備的光學實驗課程成績考核制度。

4 結束語

根據我校應用型高校在創新型人才培養方面的發展要求，對物理學光學實驗課程的教學內容和教學方法方面做了一些的改革與實踐，尤其是在如何培養創新型人才方面進行了重點的討論。在光學實驗課程的光學設計過程中，注重對相關光學基礎理論知識的掌握，了解每個光學實驗的實際應用價值。利用計算機等多種教學手段呈現成更加形象、清晰的光學實驗過程。通過光學創新團隊的建立，在課程教學過程中加入科技前沿內容的講解，參加各種光學實驗大賽。通過課外實踐基地進一步讓學生所學的光學理論知識與實驗內容有機地結合到一起。最終實現提高學生的創新能力和動手能力和團隊溝通協作能力。

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