《高等光电技术实验》课程建设探讨

【摘要】作为研究生学员从课程学习走向课题研究的过渡桥梁，综合实验课程在培养学员的能力方面发挥了重要作用。本文以《高等光电技术实验》课程为例，结合近年来该课程的教学实践，主要从课程开设的几个主要方面对实验教学中的一些建设思路与举措进行介绍。

【关键词】研究生实验 光学工程 创新能力

【中图分类号】G64【文献标识码】A 【文章编号】2095-3089（2016）03-0255-02

作为研究生学员从课程学习走向课题研究的过渡性桥梁，综合实验课程在培养学员的理论运用、实践动手、创新能力、分析问题和解决问题等方面具有极其重要的作用。为了更好的获得实验教学的效果，培养并提高学员的创新能力和动手分析解决问题的能力，需要重视实验教学的各个环节。

《高等光电技术实验》是国防科技大学光学工程硕士研究生的综合性必修实验课程，以使研究生深入系统的掌握本学科的基本实验技能，初步具备对学科基础知识的综合应用和集成设计能力为基本教学目的，以培养研究生综合动手实践能力为核心，以辅助学员顺利从课程教学走向课题研究为宗旨。本文以近几年《高等光电技术实验》课程建设为例，结合近几年在实验教学方面的经验与不足，重点对为提高实验教学效果而进行的一系列教学改革思路与举措进行介绍。

1.课程简介

《高等光电技术实验》依托学院光电技术研究生综合实验中心开设。该实验中心是“十一五”期间学校建设的七个综合实验中心之一，主要服务于我校光学工程专业硕士研究生综合实验课程和各专业课课程实验的开设，同时支持研究生和高年级本科生相关创新实践活动的开展。根据“国防科技大学研究生培养方案”对光学工程专业研究生培养的要求，以光电学院本科生课程《高等光学》、《光电子学》、《光电系统设计与仿真》、《激光物理》等理论核心课程为基础，充分吸收国内外相关专业实验教学的精华，并结合多年来本学院实验教学的经验，实验中心对《高等光电技术实验》的实验内容进行了精心挑选和设计，使研究生深入系统的掌握本学科的基本实验技能，初步具备对学科基础知识的综合应用能力。通过实验课程深化巩固学员在课堂教学学习的理论知识与概念，提高研究生的动手能力，培养学员思考分析问题解决问题的能力。

2.教学内容

根据本学院对学员培养的要求，在“十一五”期间，基于新的实验设备体系的《高等光电技术实验》课程成功开设时，实验中心将课程设计成主要包含“光学与光电检测”“激光技术”和“光纤技术”等三个大模块共计12个子实验系统，每个子实验均设计为3学时。实验内容涵盖几何光学、物理光学、激光原理、激光技术及应用、光纤光学、光纤技术及应用等多个方面，形成了与学院主要学科方向相匹配的比较完备的实践能力培养体系。随着课程的开展，为更全面的训练学员的工程实践能力和动手能力，更好的贴合研究生学员自身的知识特点、实践技能和求知需求，实验中心一直在思考和探索改革传统的实验教学模式，修订教学内容，对教学内容进行持续的优化调整。整个实验教学团队在课程负责人的带领组织下，对前几年的实验教学进行分析和总结，结合设备使用情况，于2013年对教学内容进行了初步优化设置，课程仍然设置为三大模块，但删减个别实验，精简为9个子实验。然而，受限于实验系统的硬件条件，这些实验内容大部分都只关注于某个具体的知识点，且以验证性实验居多，对学员综合运用专业知识的训练偏弱。

为依托现有内容，进一步突出训练重点，同时考虑到学员在步入课题进行科研动手能力的需要，提高课程实验的实际效果，经充分论证和多次调研讨论后，2014年，实验中心将实验改为必做实验和选做实验相结合的模式，保留五个基础实验作为必做实验，实验课时与以前设置相同，训练学员对光学类基础知识的理解；对原有两个与学员专业研究紧密相关的光学实验（激光陀螺实验、光纤传感实验）进行扩充，同时引入三个新增实验，共计五个选做实验，五个选做实验的课时均增加为18学时，为学员进行完整而充分的锻炼提供平台。

目前研究生实验设置一般以实际的实验平台为主，很少有专业的仿真软硬件实验设置。然而，在现今科研工作中，一些软硬件已经成为科研人员分析问题、解决问题必不可少的工具和手段。我院对学员在一些软硬件的知识需求也日益增加。因此在光电技术实验中设置一些软硬件仿真实验，可以开拓学员的视野，提高学员对软硬件的理解与掌握，帮助学员更好的理解这些软硬件在光学工程项目中的应用，促进学员更加自如的进入科研课题中。结合光学工程专业特色，实验中心初步选取了三项软硬件作为实验教学内容：LABVIEW基础与信号处理实验，有限元仿真及工程应用实验，FPGA开发设计实验，学员可根据自己的学科方向、学习兴趣、学习需求等自主选择。两年的开设经验使我们发现，学员对这些选做实验的好评率很高，选择率也在稳步提升，这也增加了实验中心在课程建设方面的信心。

总之，在实验内容选择上，教学团队一直坚持以学员的实际需求为本，对实验项目的设置进行不断调整与优化。

3.教学方式

本课程秉承“教员少说、学员多做”的理念，采用“分大组集中讲课、分小组具体指导”的教学模式，其目的是为了避免出现实验教学中常见的“教员占主导、学员只动手不动脑”的情况。从以往的课堂情况来看，集中授课难以达到应有的效果。在集中授课完成，学员后期进入各实验时，往往对授课内容的记忆不深，影响教学效果。

对于选做实验，只规定实验要求和目标，不规定实验步骤和方法，完全由学员自主完成，充分的发挥学员的理解力创造力和自主思考能力。实验时间不局限于课堂时间，学员在课堂时间外的任何时间均在进入实验室开展实验。每个课前或课后，教员可以进行简短点评。

虽然我们将实验的主导权交给学员自己，但是，注意到，实验教学一方面也是理论知识的补充与验证，通过实验对理论知识获得更深刻的理解与认识，然而，学员对一些知识点的理解总是有限的，因此，我们要求在每次实验后留一点时间，让学生对整个实验从理论到实验过程进行再思考，通过讨论通过再思考，对实验的体会更加深刻。在学生独立完成实验时，及时与学生讨论“实验的结果是怎样的，为什么会出现这样的结果，是否可以改进”等问题，可以很好的以学生实际实验的情况进行实例示范，让学生对整个实验的原理有更清晰准确的认识，藉此，教师可以将实验中的一些实验小技巧、方法和思想传递给学生，同时也可以从学生的观点中受益，以便更好的的设计实验。

在每年实验课开课前，实验中心都会召集所有的选课学员与教学、管理团队见面，课程负责人对课程情况进行简单介绍，告知学员实验的开设方式以及实验中的一些注意事项，同时明确学员关于选做实验、实验预习、实验考核等的要求。

4.考核方式

《高等光电技术实验》课程的重点是培养提高研究生对专业知识的理解能力和动手分析解决问题的能力，采取综合全面的考核方式是检验实验效果的重要手段。课程建设初期，采取实验报告和平时成绩相结合的方式对学员进行考核，实验报告占80%，平时成绩占20%。然而，过高的实验报告占比容易让学员陷入强调实验结果而不注重实验过程的误区，不利于提高学员的动手实践能力。同时，从往年的成绩结果来看，实验报告的质量普遍不高，对实验原理等现成内容的描述比重偏高，对实验结果和现象分析的比重偏低，且存在个别的雷同现象。为此，需要进一步完善考核机制。在课程考核上，一方面我们引入对实验预习的考查（占成绩的20%），通过提高对实验预习的考查占比督促学员积极主动的学习理解相应实验，对相应实验形成一个基本框架，这样在进行实验时才会更有效率；另一方面，我们进一步弱化对实验报告的要求，而着重体现实验操作及完成情况的考查（占成绩的50%），重点考查学员在每个实验中的实际动手情况，同时要求学员在实验完成时记录实验结果和现象，教员现场签字确认，要求学员直接对实验结果和现象进行分析作为评分依据；此外，由于实验人数众多，实验分组制不可避免的会导致部分学员的依赖性，为提高学员的动手积极性，引入实验考试（占成绩的30%），实验考试安排在整个实验课程的所有实验全部完结后，每个学员只抽取一个实验进行考试，通过合理设置各实验签数，学员进行抽签决定具体考试实验，考试时学员独立进行实验操作；抽签工作开始前，我们鼓励学生预约进入实验室进行所有实验的复习，抽签工作开始确定各学员具体考试实验后，到考试前的时间里则不再允许学员进入实验室复习）。同时，为鼓励学员认真思考实验课程开设和进行中的一些问题，以进一步改进课程质量，对 实验提出有建设性建议的学员可以适当加分。

为不断提高《高等光电技术实验》的教学质量，真正起到提升学员水平与能力的作用，实验中心一直在摸索中不断前进，对实验进行优化改革与微调，近几年的实验教学也取得了很好的教学效果，得到了学员的认可，也得到了学院学校教学督导组的认可，多次被评为优秀课程。实验中心教学团队也深知，我们仍然有很多问题有待进一步提高改进，每年的课程进行中和课程结束，我们都会对学员进行不记名问卷调查，调查学员对实验内容设置、教学运行方式等方面的意见，充分总结吸收学员们提出的有益建议。同时每年在课程开设前课程进行中以及课程结束后，教学团队都会多次召开教学会议，对课程开设中遇到的一些问题进行及时总结，力求将课程建设提高到一个更高的台阶，为学员提供更好的平台。

参考文献：

[1]国防科学技术大学研究生院. 国防科学技术大学研究生2012年培养方案[Z]. 2012.

[2]于旭东.《高等光电技术实验》教学研究及探讨[J].实验科学与技术， 2014， 5： 147-149.

[3]聂锟，王新强，彭智勇.光学实验教学改革的探索与实践[J].科技创新导报，2012， 27： 202-204.

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