工程光學實驗教學的探索

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摘要在如今的高等教育的改革發(fā)展當中，實驗課程已經成為人才培養(yǎng)中一個重要組成部分，其重要性不言而喻。工程光學實驗作為光電信息科學與工程專業(yè)的專業(yè)實驗課，具有很強的代表性。由于現如今工程光學實驗課程過于陳舊，這種傳統(tǒng)的教育方式已經不能夠適應現代的教學體系，對于實驗教學的改革已經迫在眉睫。針對課程中所存在的問題提出了解決方法，能夠有效地提高學生的學習效率，同時對于提高學生的學習水平以及創(chuàng)新能力也有一定的指導意義。

關鍵詞工程光學實驗課程學習效率

1引言

工程光學實驗是光電信息科學與工程專業(yè)中最基礎的一門專業(yè)實驗課，是后續(xù)光學實驗課程教學的基礎[1-2]。學生通過工程光學實驗課程的學習，可以對光學儀器的基本操作有所了解。同時也有助于理解工程光學的概念，增強學生的科研創(chuàng)新能力，讓學生體驗團隊合作的作用性，為今后學生開展其他相關課程的研究打下堅實的基礎。因此，工程光學實驗課程質量的高低直接關系到同學們對于后續(xù)專業(yè)課程的學習程度以及對于后續(xù)專業(yè)課程的興趣。但針對工程光學理論課程的教學現狀并未完全滿足學生對于實驗課程的要求，如何運用現代化的教學手段，合理配置教學資源，充分利用現在的教學技術，設計新穎合理的實驗課程，這些都成為了新的挑戰(zhàn)[3-4]。本文主要針對目前工程光學實驗課程中所存在的不足之處，在教學方法、教學內容以及教學管理方面提出了一些管理改進措施。

2目前工程光學實驗教學中所存在的問題

2.1學生對于課程理論的掌握度不高，對于實驗的興趣不大

長期以來，因為光學實驗對于所對應的理論課程的掌握度要求較高，對于實驗儀器的操作精度要求較高等因素，加之此類實驗的現象較之計算機仿真實驗、單片機等實驗的現象并不明顯，所以部分學生對于工程光學實驗的興趣較小，從而造成學生對于課程的重視程度不夠，實驗現象不認真分析，對于實驗中所存在的問題不認真總結，實驗報告不認真書寫，導致實驗課程的效果并不理想。

2.2教學模式較為傳統(tǒng)

傳統(tǒng)的教學模式就是老師只負責教，學生只負責學，在實驗課程前，學生在沒有接觸過任何實驗儀器的情況下做預習報告，對預習報告上的實驗器材十分陌生。在實驗課程中，學生只能被動地跟著老師的步驟做實驗，對于實驗中所出現的現象也不能獨立思考，遇到問題也只能是依靠老師來解決，不能夠用自己在理論課程中學習的專業(yè)知識去分析問題，解決問題。在實驗課程結束后，對于實驗結果也是得過且過，從不追求完美的實驗現象。在這種傳統(tǒng)的教育方式下，毫無疑問，學生的實驗獨立性將會受到制約。

2.3實驗時間存在局限性

工程光學實驗課程的授課對象是光電信息科學與工程專業(yè)的大三本科生，由于此專業(yè)的學生人數較多，但是相對應的實驗設備較少，因此對于每組學生都規(guī)定了專門的試驗時間，并且對于實驗時間作出嚴格限制。學生只能在有限的時間內盡快熟悉相關的實驗設備以及完成所需實驗，這就勢必會導致學生對于整個實驗的理解不透徹，實驗內容記憶不深刻，而且實驗結果會隨著時間的推移而淡忘。此外，學生熟悉實驗儀器的時間較短，這就會導致學生在操作實驗儀器時有所顧忌，不敢大膽操作，這在客觀上也可能會影響實驗的最終效果。由于學生對于儀器的不了解而損壞儀器也可能會影響后續(xù)其他同學的實驗課程的正常教學，從而影響教學和科研的正常進行.

2.4實驗安排存在不合理性

任何物理教學實驗都是以其理論知識為基礎的，沒有扎實的理論知識就盲目地進行實驗，取得的實驗效果也必將不盡如人意。但是，現如今在實驗課程的安排上，并沒有將實驗課程和理論教學聯系起來，甚至有時候還會產生在理論教學之前就已經實驗的現象，導致實驗的過程中，由于學生沒有相應的知識儲備，只能簡單地重復老師的實驗步驟，這樣不合理的安排極大地限制了學生的思考能力。在實驗中學生只是在機械地跟著老師做重復工作，并不利于對于學生創(chuàng)新思維的培養(yǎng)。

2.5實驗教材更新較慢，實驗種類較為單一

目前，在工程光學本科實驗中，其實驗種類基本都為驗證性實驗，其實驗方法以及實驗結論都比較固定，這在客觀上會導致學生不會勤于思考。實驗課程中可以適當加入一些拓展性實驗，開拓同學們的思維，培養(yǎng)同學們獨立思考、解決問題的能力。

2.6實驗成績評定方式存在局限性

實驗成績是由指導教師根據學生的預習報告完成情況、實驗操作步驟、實驗完成情況以及最終實驗報告綜合評定給分的，但是由于實驗操作步驟的成績主觀性和隨意性往往非常大，加之對于實驗報告評定也有一定的缺陷，往往會出現幾組同學的實驗數據出現雷同。

3工程光學實驗教學的缺陷的解決方法

對于實驗課程的改革既不能脫離實驗課程的根本目的，還要在一些必不可少的實驗的基礎上結合一些創(chuàng)新性實驗。

3.1加強理論學習，使學生深刻理解實驗原理再進行相關實驗

實驗的理論知識是進行實驗的前提條件，良好的理論基礎不僅能加深學生對于實驗的理解，而且還能加快學生的實驗進度。因此，扎實的理論知識是做好實驗的必備的前提條件，而做到這一點，也需要全體老師和同學們的共同努力。

3.2增加學生的實驗時間

現在的實驗課程實驗時間緊張、學生對于實驗器材不熟悉，針對這種現象，可以采取一些措施：第一，選取學生在課程開始之前的幾個時間段將實驗室開放，在開放時間內同學們可以隨意使用實驗室內的儀器設備，同時安排專門的實驗老師以及研究生對于前來實驗室的學生進行交流指導，這樣同學們不僅能夠動手熟悉實驗儀器，還能與帶教老師和研究生進行面對面的交流，對于所學知識有更進一步的了解。第二，可以適當延長整個實驗課程的時間。實驗時間不足往往是由于整個實驗課程所持續(xù)的時間較短，由于課程時間倉促，為了完成教學計劃，帶教老師往往會在一節(jié)實驗課中加入幾個光學實驗，而導致學生對于單個實驗的時間不足?？紤]到工程光學實驗進行的時間較長，可以適當延長課程時間，使學生更加從容地完成實驗，從而對實驗結果有更深的理解。第三，可以組織帶教老師在下課后安排答疑。學生在實驗中往往會出現各種各樣的問題以及出現各種與預期不同的實驗現象，但是由于課程時間十分緊張，老師在課堂上對于這種現象的產生并沒有時間去解釋，長此以往，學生的問題越來越多，如此就會導致一個惡性循環(huán)。因此，可以在課程結束后的某一時間，專門安排時間再進入實驗室進行答疑。這樣，一方面能夠解答同學們的問題，另一方面，同學們就能有再次進入實驗室的機會，與實驗器材再次接觸，進一步熟悉實驗室的氛圍和實驗器材。

3.3增加實驗課程的時間靈活度

實驗課程往往會因為理論課程的教學、實驗器材的好壞而受到影響，為了克服這些影響，現如今的實驗課程往往都是實驗老師根據課表安排，抽出時間來安排實驗課程。但是，如此安排實驗課程就喪失了實驗課程的靈活性，與在教室中授課并無任何不同。在實驗課程的進行中，可以充分利用學期時間較長的優(yōu)勢，結合工程光學理論教學的進度，在原來的基礎上多安排幾個時間段供學生自由選擇，甚至可以通過網上預約的方式開放實驗室[5-6]，可以讓學生自由選擇。這樣安排以后，不僅可以使對實驗有興趣的學生有充足的時間進行一次甚至是多次實驗，也可以在一定程度上規(guī)避了“先實驗，后理論”這種情況的出現。

3.4增加開放性實驗

對于本科實驗中多為驗證性實驗的現狀，在很大程度上限制了學生的想象力，因此，可以在現狀的基礎上，針對新興的研究方向增加一些具有開放性的實驗，這些實驗往往沒有固定的答案，但卻不僅能夠使得學生在有限的條件和時間下了解新興的光學知識，增加對于本專業(yè)的興趣，還能加深學生對于實驗儀器的熟悉程度。此外，在課程中也可以結合當年的熱點事件。譬如2018年的諾貝爾物理學獎的技術———光鑷技術，可以根據光鑷技術的基本原理，帶領有興趣的學生搭建一套簡單的光鑷系統(tǒng)，通過這些現代的光學理論，不僅可以將基礎的工程光學的相關知識以實驗方式傳授給同學們，也可以進一步提高同學們對于光學知識的興趣，為以后準備深造的學生提供一個扎實的基礎。拓展的開放性試驗是以基礎的驗證性光學實驗為基礎的，開放性實驗的目的并非是為了像驗證性實驗一樣做出完美的實驗結果、記錄實驗數據，而是通過這些實驗來提高學生對于光學知識的興趣，拓展學生的知識面，將前沿的光學技術有機地插入到學生的學習生活中去。

3.5完善實驗室管理

工程光學實驗對于儀器、環(huán)境的要求較為苛刻，光學儀器的精密度程度、實驗環(huán)境以及人為等其他因素都能夠直接影響實驗結果，因此，對于儀器的保護、實驗室的管理，極為重要。在管理實驗室方面，要制定嚴格的規(guī)章制度，對于不符合規(guī)章制度的學生行為要堅決予以制止，同時對于已經老舊或者損壞的儀器也要及時予以更換，確保不會影響實驗課程的正常進行。

3.6完善學生成績考核制度

在學生考核方面，要明確考核成績的標準，這也是對學生公平公正的體現。實驗前的預習報告完成情況、實驗中的操作以及最后學生所撰寫的實驗報告以及數據的準確性都應納入實驗課程的平時成績。同時，在實驗過程中對于光學儀器的保護措施、實驗完成后是否歸位以及是否遵守實驗的有關規(guī)定等事項也應在最后的總成績中有所體現。在實驗過程中，學生所提出的問題以及學生自主解決問題的能力也是評定學生實驗成績的重點。最后學生所提交的實驗報告也是評分的重要依據。通過撰寫一個實驗的完整報告，能夠體現出一個學生相關的實驗技能以及加深對實驗理論知識的理解，這同樣也是培養(yǎng)學生將來從事研究性工作的基礎。實驗是培養(yǎng)創(chuàng)新性實踐性人才的不可或缺的手段，靈活、開放性的實驗技能夠考查學生對于光學基礎知識的靈活運用，同時也拓展了學生的知識面，激發(fā)了對于學生提出問題、解決問題的能力。完善的成績考核制度激發(fā)了學生對于實驗課程的熱情，讓學生能夠端正實驗態(tài)度，使得實驗課程的效果達到預期。

4結語

隨著教學改革和發(fā)展的深入，實驗教育與時俱進，已經是高等教育中一個不可缺少的組成部分，是新時代培養(yǎng)實踐創(chuàng)新人才的重要手段，實驗教育需要被越來越重視，確保使得同學們能夠熟練地掌握實驗技能以及與實驗有關的專業(yè)知識。由于工程光學實驗的操作難度遠超一般的物理實驗，其環(huán)境因素、實驗器材因素、人為因素都有可能導致實驗的失敗，因此我們才更加要用扎實的理論知識以及開放性的實驗內容引起學生對于實驗的興趣，從根本上解決學生對于實驗課程“敷衍”的態(tài)度，提高學生每次實驗課程的質量。同時通過對實驗課程成績評定的優(yōu)化，促進學生對于實驗的熱情，提高學生的專業(yè)素養(yǎng)，為學生今后的進一步發(fā)展鋪平道路。

參考文獻

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作者：江旻珊 茅前 單位：上海理工大學光電信息與計算機工程學院