光學測量技術課程的教學改革研究與探討

郭春鳳 林曉艷 李瀾 陳進

[摘 要] 隨著光學測量技術在汽車和航空航天等領域的廣泛應用，光學測量技術課程被列為國內外許多高校光電專業的必修課程。針對光學測量技術教學過程中存在的問題，對教學內容、教學手段和考核制度進行改革，探索多元化教學方式和考核形式在教學過程中的作用。實踐結果表明，多元化的教學方式和考核形式提高了學生的學習積極性、主動性和創新能力。

[關鍵詞] 光學測量;課堂教學;多元化考核形式;教學改革

[中圖分類號] G642.0? ? [文獻標識碼] A? ? [文章編號] 1674-9324（2020）41-0171-02? ? [收稿日期] 2019-11-08

光學測量技術是以光學原理為基礎，融電子技術、精密機械和計算機技術為一體的一種高新技術。隨著圖像采集系統和計算機的快速發展，光學測量技術被廣泛應用于現代工業檢測和制造行業[1]。在市場對光學測量技術人才需求的推動下，目前全國已有幾十所高校開設光電信息科學與工程專業[2]，將光學測量技術課程列為必修或選修課。光學測量技術是筆者所在學校光電信息科學與工程專業在第五學期開設的一門重要專業必修課。筆者所在學校十分數重視該課程的教學研究，鼓勵老師們走出去學習其他高校的教學研究經驗，結合我校學生的特點，形成一套適合本校實際的教學體系，培養具有較強的創新能力和工程應用能力的高端應用技術型人才。通過論文調研、教學經驗交流和企業走訪，并結合近幾年的教學，對光學測量技術課程的改革進行研究和探討。

一、教學內容改革

我校光學測量技術課程采用馮其波主編，清華大學出版社出版的《光學測量與應用》（高等院校光學信息科學與技術專業系列教材）。該課程為理論課，40學時，相應實驗安排在光電信息綜合實驗和專業綜合實驗課程中。該課程注重基本概念和基本原理的講述，同時又將理論和應用緊密聯系起來。但是，時代在進步，科技在發展，教材對理論的應用遠遠落后于先進技術的迅猛發展，如何將光學測量的先進技術引入課堂教學是我們教學內容改革的重點之一。

在第二章“光的干涉技術”中引入Matlab軟件編程介紹，讓學生能夠編寫兩束光干涉后的干涉圖樣，使學生比較直觀的了解雙光束干涉原理，并且為后面面形檢測方法編寫程序打下基礎。第五章“光學三維測量技術”主要是對宏觀和微觀物體三維形貌的測量，這一章引入近年來研究比較熱的相位測量偏折術，介紹了相位測量偏折術的原理，講解了利用matlab語言編寫相位測量偏折術檢測反射鏡面的過程，并加入面形測量方法研討課，把課堂交給學生，講解最新發表的面形測量方法，提出自己的見解和改進方案。將最新科研成果引入課堂，使學生將基本原理和科研結合起來，感受光學原理在科技上的廣泛應用，提高學生的學習興趣和創新能力。

二、教學手段改革

光學測量技術課堂通常采用純粹的理論知識講授，通過PPT結合板書的教學手段，將教學內容灌輸給學生。這種教學手段單一，學生常常會聽得發困。如何調動學生的學習興趣，多元化的教學手段起著重要的作用[3]。

大多數高校光學測量技術課的理論和實驗操作是分開的，盡可能將演示實驗帶入課堂，直觀、形象的講解光學測量原理，相信學生們不會再有睡意和玩游戲。利用課間讓學生盡可能動手操作，從操作的過程中提出問題、分析問題和解決問題，進而提升學生的綜合分析能力。其次，利用Matlab軟件仿真光學測量原理，使光學測量數字化且可見。課堂上老師利用Matlab軟件編程實現一些現象，課后留一些編程作業，要求對比模擬實驗結果，使學生們理論聯系實際，真正理解光學測量原理。此外，課程開設的目的以學生為中心，挖掘學生的學習潛能，自主課堂可以達到這一目的。學生需要大量的調研光學測量方法，要求制作PPT和撰寫報告。自主課堂是表現學生能力的最好形式，學生們積極性非常高。多元化的教學方式，打破了單一的教學形式，增強了教學效果，提高了學生的學習興趣，激發了學生的學習潛能。

三、考核制度改革

以往的光學測量技術課程的考核注重期末考試[4]，沒有關注學生的平時學習效果，這就導致了部分學生平時不學習，考試前兩周開始學習，有些甚至考試前幾天開始突擊，40個學時的內容，要想在短的時間內掌握所有知識，學生就要不分晝夜學習，并要放棄其他課程的學習，這樣的學習不僅不能真正掌握知識，也很傷身體。考核制度的制定旨在檢驗學生的學習效果，促進學生學習的積極性和自覺性，提升創新型人才培養質量。因此，目前我校光學測量技術課程采用多元化的考核制度，課堂表現和課后作業占15%，課堂小測驗占15%，學生自主課堂占20%，期末考試占50%。

課堂表現及課后作業主要是考查學生的回答問題、課堂出勤和作業質量。提問環節使學生時刻準備回答問題，保證了課堂出勤率。從學生平時回答問題的情況看，提問課堂上正在講的內容或者書本沒有的內容，很少有同學可以給出答案。針對這種情況，采取以下措施：對快速回答復習內容和需要動腦筋方能回答問題的學生，成績記為A類;需要翻書才能回答問題的學生，成績記為B類;不能回答問題的學生，成績記為C類，并把這一措施告知學生，激發學生復習已學內容、預習將要學習內容和回答問題的積極性。作業的完成質量同樣分為A、B、C三檔，督促學生認真完成作業。課堂測驗和學生自主課堂是多元化考核過程的重要改革，本課程的課堂測驗安排了3次，通過分析題目的正確率，了解學生們掌握知識點的情況。學生自主課堂是把課堂交給學生，學生講解自己的設計方案，其他學生提問，最后教師講評，并上交設計作業。設計、講解鍛煉了學生們的提出問題、分析問題和解決問題的能力。

四、改革成效

在應用物理系老師的幫助下，光學測量技術課程的教學改革按照項目實施計劃完成，并在教師科研、學生學習和創新能力等方面取得了一定效果。

1.教師科研水平提升。備課時需查閱大量的國內外文獻，篩選與實際應用聯系緊密的最新研究成果，并將其引入課堂教學，或作為學生自主課堂的題目，這不僅提高了學生的學習興趣，而且提升了教師的科研水平，優秀學生也參與了教師的科研，加速了科研項目的完成。

2.學生學習積極性提高。課堂回答問題使學生從低頭玩手機轉變到抬頭學習，上課時學生精神高度集中，時刻準備回答問題。由于三檔的記分制度，學生們都爭取直接回答問題，記分為A檔。小測驗檢驗了學生們對知識點的掌握，學生們平時掌握了這些知識點，考前復習輕松應對，從期末考試成績來看，及格率大幅提高。

3.創新能力提高。在學生自主課堂中，學生們都能夠積極主動參與小組討論，從題目的調研、提出問題、分析問題、解決問題，制作PPT講解到報告的寫作過程，培養了學生的自主思考能力，提高了學生的創新能力。

五、結語

通過分析光學測量技術課程中存在的問題，對光學測量課程的教學內容、教學手段和考核制度改革進行了研究和探討。通過引入最新的科研成果優化教學內容，采取多元化的教學手段和考核制度，激發學生的學習興趣，提高學生的創新能力。

參考文獻

[1]馮其波.光學測量技術與應用[M].第1版.北京：清華大學出版社，2013.

[2]張志偉，趙冬娥，趙輝.光電檢測技術課程內容及教學方法優化與實踐[J].大學教育，2018（01）：86-88.

[3]張慧穎.光電技術課程教學改革研究與探討[J].吉林化工學院學報，2018，35（4）：29-32.

[4]修俊山，魏功祥.光電檢測原理與技術課程考試改革研究與實踐[J].教育教學論壇，2018（6）：85-86.