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刊名: 教育研究
主办: 中国教育科学研究院
周期: 月刊
出版地:北京市
语种: 中文;
开本: 大16开
ISSN: 1002-5731
CN: 11-1281/G4
邮发代号: 2-277

历史沿革:
专题名称:教育理论与教育管理
期刊荣誉:社科双效期刊;国家新闻出版总署收录;中国期刊网核心源刊;CSSCI 中文社会科学引文索引来源期刊;北京大学《中文核心期刊要目总览》来源期刊;
创刊时间:1979

依托创新实验室,工程光学实验教学的探讨

【作者】 包本刚,朱湘萍

【机构】 湖南科技学院 电子工程系

【摘要】工程光学实验课程是高等院校基础教学重要组成部分,是培养学生实践能力和创新思维重要途径。通过分析工程光学实验教学常见的问题,构建了创新实验教学体系,探讨了几种新颖的实验教学方法,为工程光学实验教学改革提供一定的参考。
【关键词】创新实验室、工程光学、实验教学
【正文】

工程光学实验课程是高等院校基础教学的一个重要组成部分,对后续专业课程的学习具有重要的启发性、基础性、研究性,尤其是工程光学实验的思想、基本训练的原理及方法、设计性实验、综合性实验、创意性实验的思维训练,是培养科学实验素质及创新能力的重要基础[1]。因此加强和改革工程光学实验教学,有助于学生对工程光学教学内容的理解与掌握,提高学生的实验技能,培养学生分析问题、解决问题的能力和光学工程设计能力[2-5]。本文根据湖南科技学院电子工程系近几年的实践教学经验,依托创新实验室,探讨工程光学实验教学改革的方法。
1工程光学实验教学常见的问题
 1.1实验资金不足,实验设备陈旧
  工程光学实验教学的开设主要为了加深学生对理论课的知识理解、应用及实践能力的培养。在多年的光学实验教学中发现,部分院校实验设备陈旧,一些经典实验不能开展或者由于实验仪器造成的误差比较大;又因为工程光学实验仪器比较昂贵,部分院校,由于资金不足,无法开设与时俱进的设计性、研究性实验,这样降低了学生对工程光学实验的兴趣及信心。
 1.2实验项目缺乏更新、创新及应用
  工程光学实验包括应用光学实验和物理光学实验。由于工程光学理论课比较抽象,数学推导比较多,学生感觉比较难学,需要通过实验项目加强理解和应用。而部分二本院校,工程光学实验课相对比较少,为了在一定时间内完成实验工作量,实验项目比较简单、单一、不变,且验证性实验比较多,设计综合性、设计性实验比较少,这样不能满足学生的需要,达不到创新、应用效果和培养学生探究问题的能力。
 1.3实验教学方法单一,实验体系落后,教师实验教学积极性不高
  工程光学实验课堂上,部分教师仍采用“以教师讲解为主”传统的教学方法,详细讲解过程、操作实验过程,学生只是临时模仿教师的操作,没有思考、没有探究问题,为了完成任务而完成实验,不主动预习和设计方案,达不到实验效果。教师更新实验项目或者开设一项新的设计性或应用性实验项目要花很多时间和精力,而部分院校没有激励措施,导致教师实验教学积极性不高。
2 依托创新实验室,构建工程光学创新实验体系
  构建工程光学创新实验体系,培养创新型、设计型人才,是工程光学教学及改革的目的。依托创新实验室,本着“拓宽基础,重视创新,提高素质,强化能力”的原则,以“基本技能-现代技术、综合应用-创新能力”为认知链条,在构建基础型实验、综合设计型实验、探究型实验和开放型的实验、应用型实验等教学模块基础上,改革和创新实验教学内容、模式、方法[6]。
 2.1优化课程结构,完善实验教学要素,构建“一体”实验体系
  创新实验室是实验教学改革一个实践的基地。依托创新实验室,根据工程光学学科特点、培养目标及实验教学自身的规律、社会需要、学生实际情况及实验资源,进行工程光学实验体系改革,优化工程光学课程结构,完善实验教学要素,不断修订和完善工程光学实验教学大纲、实验课程计划,改革实验教学内容,完善实验教材建设,正确增或缩实验时间,建立一个有利于提高学生实验技能和实验素质、培养学生探究问题和解决问题的能力的创新型的“一体”实验体系[6]。
 2.2优化实验教学内容,构建“三元化”的实验体系
  所谓“三元化”的实验教学体系由基础实验(包括验证性实验、演示性)、综合实验( 包括设计性、综合性) 、创新实验( 研究创新性、社会应用性) 组成,它们构成了实验教学体系的三个层次,目的是培养学生的基本技能、专业技能和综合创新技能[7]。实验教学内容是直接影响实验教学质量。优化实验教学内容,是指对现有的实验教学内容进行筛选、整合,对不符合现代科学发展的实验项目进行删除或更新,做到少而精,整体优化[8]。同时教师可将自己的科研项目分解成难度适中、合理的实验项目,也可以吸收兄弟院校的特色精品实验以及从相关的基金项目和横向项目中,精简出一些具有强烈现代意识和高新技术色彩的前沿科技实验项目,以科研项目带动教学。另外,可将部分实验与计算机、数模电知识,实现实验自动化、自动化和可视化,丰富工程光学实验的内涵。
 2.3优化实验器材,构建自主性创新实验体系
  由于实验场地的约束,实验器材需要优化与调整。比如应用光学《望远镜组装实验》,如果按传统的实验方式进行实验,米尺离自组望远镜3米左右,这样占用的空间比较大。如果采用一定的方法,用量程为7毫米的毫米尺代替米尺,就可以在光具座上进行实验,这样既节约了空间,又创新了实验内容,使学生感觉实验的新颖性,激发了学生实验的兴趣和动力。优化实验器材,通过自购或自制实验器材,构建自主性创新实验体系,可以节约实验空间或者减少实验繁琐过程,突出学生实验的主体地位,培养了学生动手能力,激励学生解决问题,促使学生自主完成实验。

3依托创新实验室,改革工程光学实验教学方法
 3.1依托创新实验室,利用资源,进行交叉分组实验教学
  创新实验是湖南科技学院电子工程系的实践教学的一个亮点。部分学生从大一开始进入创新实验室学习和实践,创新实验室有大量的软件资源和丰富的单件实验设备,是学生自学及实践的平台。部分院校由于资金的缺乏,可利用创新实验室的资源,先让学生学习一些软件的操作和应用,一些基本仪器的使用,查找资源,设计实验方案和步骤;实验仪器数目比较少,可采用交叉分组完成实验项目。所谓交叉分组实验,是指同一实验室可以不同实验仪器,同时可以开多个实验,不同学生做不同的实验。这样数目较少的实验设备既可以作演示实验设备,同时可用来给学生做实验实践设备,这样就充分利用了资源,弥补实验资金的不足问题,同时,监督了学生独自完成实验,防止浑水摸鱼的现象,真正实现学生自主实验,提高学生实验技能,培养学生探究问题,解决问题的能力。
 3.2依托创新实验室,组成创作团体,进行项目式实验教学
  由于工程光学课程比较抽象,课时比较少,教师可以采用项目式教学法进行实验教学。
  以创新实验室为创新实践的基地,以3-5个人组成一个个创作团体,2-3教师组成一个指导教师团队,教师根据教学的需要,把费时比较长的、难点比较大的实验分成项目的形式,指导学生们各自独立,相互配合、真正完成一个实际项目或工程光学设计[9]。创作团体中的学生,可以根据自己特长分担编程、硬件调试、论文报告制作等任务,需要技术攻关时,发挥团队优势,凝聚团队力量,集聚团队智慧,共同破解难题[9-10]。项目式实验教学,可以扭转学生惰性思想,磨练学生的毅志,学会抓住关键问题,拟定解决方案,激发学生探究问题的欲望,用实验解决理论课程中抽象问题,激发学生创新思维的热情和学习的兴趣[11]。
  3.3依托创新实验室,进行分层实验教学
  所谓“分层实验教学”是指按照教学对象的不同,实施不同实验教学的方法。课程理论和实验教学的最基本的目标培养学生实际工作能力,适应社会需求的各类人才,因此,针对不同层次的学生,根据学生的实际情况、兴趣、爱好及个体差异, 教师在教学内容的选择上注重知识的连贯性和实际应用性,改变统一的教学模式, 从学生、实验教学内容进行分层,做到以人为本、因材施教,充分唤起学生主动参与的积极性,促进每一位学生的持续发展,让不同层次的学生通过一定的努力获得相应的成功,收到良好的教学效果,为培养多规格、多层次的人才培养提供有效措施[12-13]。
4 依托创新实验室,加强师资队伍的建设,保证实验教学质量
 4.1加强教师专业知识学习,提高实验教学水平
 实验教学改革,特别是对于综合设计、研究型的工程光学实验,必须由教师来实施。所以,吸引教学水平高、科研能力强、把理论与实践相结合的教师参与实验教学。同时,鼓励教师多参加一些实验培训、实验专题讲座、网络实验学习、指导学生实验竞赛等,加强教师专业知识学习,优化教师的实验师资队伍,提高教师的实验水平。

 4.2加强实践教学奖励措施,鼓励教师科研与教学相结合
  加强实践教学奖励措施,鼓励教师更新实验内容和实验项目,鼓励教师将科研成果向教学实验转化,鼓励教师研制开发新的实验教学仪器,提高实验教学质量,满足学生的需要。
5总结
  以创新实验室为实践基地、实验教学改革的场地,改革工程光学实验体系、实验教学方法,采取激励措施,鼓励教师参与工程光学实验教学改革队伍之中。通过工程实验教学改革,我们构建了工程光学创新实验体系,提出了几种典型的、新颖的实验教学方法,通过培训和指导学生的实践,教师的实践教学水平提高了,同时培养了学生独立、自主、创新的实践应用能力。

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