光学实验课程在培养创新型人才方面的研究与实践

贺泽龙 智清双

摘要：光学实验课程是培养本科理科生实践素养的一个必修课程，对物理学专业来说尤为重要。光学实验课程教学改革的目的是以理论为基。根据长江师范学院的办学定位和人才培养模式，以物理学类课程体系为依据，优化实验教学内容，改革实验考核制度，提高实验实践授课质量，保障应用型人才的整体质量。这对培养具有创新型的卓越工程师人才具有重要的实际意义。

关键词：光学实验课程;创新型人才;卓越工程师

中图分类号：TP311      文献标识码：A      文章编号：1009-3044（2019）01-0154-02

1 光学实验课程改革的必要性

随着“卓越工程师人才培养计划”的提出，我国开始由工程教育大国向工程教育强国转变。[1-3]培养一批创新能力强且适应经济社会发展需求的工程技术人才，从而促进高等教育能够面向社会需求来培养人才，对提高工程教育人才的培养质量起到一个十分重要的引导作用。高校实验进行教学改革，能够更好地实施我校应用型本科学校的发展战略。因此根据我校实际情况，建立创新型光学实验教学新体系及完备的考核制度是非常有必要的。

光学实验课程是现代信息科学技术的基础，并且是物理学专业学生的一门必修内容。光学实验包含基础光学实验和综合性光学实验两部分。强调光机电结合，以物理学中光学基本理论、基本技能、光学器件和光源为基础，以传统的光学理论与现代光学理论为指导，以光学实验平台为训练平台，同时适时引入光电子学新技术相关的学习内容。光学实验内容覆盖面较宽，现已经形成多学科相互交叉，且富有应用性与工程性。光学是信息产业的一门基础学科，涉及国防军工、医疗与航空航天等新技术领域。[4-6]光学实验课程要求学生具备光学器件、光路设计、光学复杂系统的设计与制造等知识和技能。近年来，学院一直把光学实验课程作为物理学专业建设的一个重点。经过专业的光学实验实践以后，使学生可以在光学、光电子学、激光学、非线性光学等领域从事相关的研究、设计和开发等工作。其中所涉及的主要实验有：自组望远镜、?调制和颜色合成、自组投影仪、透镜组基点的测定、自组带正像棱镜的望远镜、杨氏双缝干涉、菲涅尔双棱镜干涉、菲涅耳双面反射镜干涉、夫琅和费单缝衍射、发光器件与显示技术、菲涅尔圆孔衍射、阿贝成像原理和空间滤波、菲涅尔直边衍射、菲涅尔直边衍射、偏振光分析、发光器件与显示技术、光栅衍射、制作全息光栅等。学生通过这些实验项目的学习锻炼能够了解光学的应用范围与发展前景，掌握一些基本的光学仪器的原理与操作，在整个所有光学实验过程中可以很好地引导、加强学生创新能力的培养。同时以教师的科研课题为依托平台，可以开展光电子器件研发和光电技术应用等方向研究，进一步提升学生在就业市场中的竞争力。

2 光学实验培养创新型人才的意义

光学实验课程教学是学习与巩固物理学专业的基础知识，培养创新能力，强化科学研究态度的实践性教学课程，教学理念、教学手段和教学效果会直接影响到学生对物理学专业知识的理解和掌握，还会有助于培养学生良好的学习态度、科学的理念和创新能力的培养。在“卓越工程师人才培养计划”正确方案的指引下，通过对物理学专业光学实验课程教学的改革与实践，可以构建光学实验课程教学新体系，锻炼学生从自主学习、主动学习到动手实践操作，激发学生的实践学习兴趣。因此，卓越工程师创新能力培养的光学实验课程改革与实践，对培养学生创新与创造能力具有尤其重要的现实意义，对光学实验课程的教学改革与实践具有很好的理论研究价值，能够在我校实现“卓越后备工程师人才培养”模式的过程中发挥十分积极有效的促进作用。在高校中對光学实验教学进行改革与实践，可以更好地去实施我校“卓越工程师人才培养”与应用型本科学校的宏伟发展战略。以创新能力培养为目标的光学实验课程改革与实践是一个相对复杂的工程，需要大量物理学专业教师长期的、坚持不断地努力探索与实践。卓越工程师创新能力培养的光学实验课程改革与实践是现今国内外都在积极开展深入研究的课题，具有一定的广泛性和实际推广意义。

3 实验课程改革与实践

3.1 完善光学实验教学手段的改革与实践

将理论教学、多媒体技术与计算机仿真等现代科技手段应用在光学实验课程教学过程中，使光学实验教学注入新的随时代发展的活力。让学生掌握现代科学技术在光学实验中灵活的使用，培养与训练学生能够运用物理学思想，注重物理学专业学生在光学实验的光学设计各个环节过程中的创新意识与能力的培养。在光学实验课程中潜移默化的给学生建立起创新思维。建立一套适应“卓越后备工程师人才培养”发展的实验教学内容的改革方案。在我校有关“卓越后备工程师人才培养”模式创新人才培养的指导下，通过合理的调整使得学生可以更加系统地掌握光学理论知识，进一步加强近现代科技进步成果的了解，让学生学会使用新式的光学实验仪器和工具，将新的实验手段开展光学实验相关的实验项目。在教与学的过程中提高学生的动手能力与创新能力。完善实验教学手段的改革与实践。

3.2 在光学实验中实时引入科技前沿内容

在实验开始前的理论背景介绍过程中，可以介绍有关此次光学实验的发展及科技前沿内容。同时也可以介绍一些我校教师已申请到的在研国家和省级课题的相关研究的进展情况。在实验课后，也可以让学生挑选几个具有创新性的课题方向，例如光纤通信，雷达测距，激光制导，红外遥感等。接着，把学生们分成几个小组先进行相关研究资料的查找。最后撰写一篇有创新性的光学实验作文。这可以促进学生对光学实验方面兴趣的培养。在这个过程中，能够使得学生们学会如何利用现有的工具书、图书馆等网络资源获取所需的光学方面的资料。同时通过查阅光学前沿研究课题，并阅读一定量的文献资料，对其选择、消化、归纳，可以使得学生学会分析问题和解决问题。通过阅读文献，可以使得学生更加接近了解光学科技的前沿领域，拓宽学生们的视野。

3.3 学生进行课外实践的建设尝试

培养学生的创新能力是一个长期过程，需要一套系统合理的实验教学体系，在课外建立实践基地也尤为重要。与相关光学企业进行联系，营造一个循序渐进阶梯形的光学实验环境氛围，进而来激发学生的实验学习兴趣，鼓励学生的个性发展。与光学器件加工企业保持良好的沟通与联系，利用课外实践基地来激发学生们对光学实验学习的积极主动性。学生通过课外实践的锻炼，可以对学生在光学实验操作有一个很好的动手能力方面的训练。这对其他实验项目也会有一个很好的借鉴。

3.4 建立光学实验与发明创新团队

在光学实验课程中，为了更好地激发学生的学习兴趣，建立有关光学的专业实验与发明创新团队，并使学生可以结合理论课程来了解这些内容在高新科技中的应用，如《全息成像技术》《发光器件与显示技术》等实验项目，还需开设一些与现代光学科技创新相关内容的新实验，使学生能够在实践与动手能力方面得到进一步的提高。建立光学实验与发明创新团队，一方面能够有力的推动学校教学的整体改革，为其他实验课程教学的改革提供思路;另一方面可以大大激发学生的学习兴趣，促进大学生对科学知识的求知预，为学生在从事科研的时间与空间上提供更加宽松的环境。一方面能够有力推动学校教学试点的整体改革，为专业实践教学的改革提供思路;另一方面大大激发学生的学习兴趣，在时间和空间上为学生对科学的求知和科研能力个性发展方面提供宽松的环境。

3.5 鼓励学生积极参加各种光学大赛

在平时的理论与实验教学过程中，让学生能够更加系统地掌握光学理论知识，了解光学方面的近现代科技进步的成果，使学生不但能够利用新的光学实验仪器、工具，而且能够利用新的实验手段来开展光学相关的实验，在整个光学内容的理论与实验教学过程中提高学生的动手能力与创新能力。鼓励学生参加各种光学方面的科技竞赛等课外活动来激发学生们进行科学研究的兴趣，进一步加强学生的创新意识和能力方面的培养。也可组织校内光学竞赛，主要以完成整个实验项目情况来给予成绩。每个光学项目组可以由两位教师带队，让学生轮流进行光学实验的实践，实验室可以全天候开放，这样学生可以按照自己的课外业余时间来灵活开展光学实验。然后，教师先发放题目并给出具体的实验要求，学生自己先熟悉光学仪器和实验原理，教师再针对具体问题进行讲解与示范操作。可以进行实际操作又可以提供教学视频，例如光电侦听、光纤传输等同时有视频。“竞赛项目”的具体实践教学的模式主要以现代教育的理念为指导，以培养学生的实践动手能力为主，同时培养学生的创新思维。

3.6 建立理论与实践相结合的实验课程考核体系

通过改革课程考试的考核方式，使之能做到从理论到实际动手能力与创新能力方面来考查学生，又能突出学生们的实践能力与创新意识的培养，激发学生在光学实验中积极学习的主动性。为了能够很好地将光学理论知识与光学实验能够有机地结合在一起，每个光学实验教师既承担光学相关课程的理论教学任务，又承担光学相关课程的实验教学任务，这能够保证光学课程教学中的理论与实际有机的结合，实验与理论教学不脱节，同时进一步锻炼了师资队伍。从而做到教师和学生，从教室到实验室的一个有机结合。在具体的光学实验考核过程中，让学生能够设计出一个合理的、有创新性的光学系统。这种实验考核方式既可以让学生能够掌握相关理论知识，又能够培养学生的动手实践与应用能力和团队协作能力。还可以不断地通过开放实验和综合实验设计等多种激励机制去引导学生主动学习，进一步提高学生的实验素养，建立起完备的光学实验课程成绩考核制度。

4 结束语

根据我校应用型高校在创新型人才培养方面的发展要求，对物理学光学实验课程的教学内容和教学方法方面做了一些的改革与实践，尤其是在如何培养创新型人才方面进行了重点的讨论。在光学实验课程的光学设计过程中，注重对相关光学基础理论知识的掌握，了解每个光学实验的实际应用价值。利用计算机等多种教学手段呈现成更加形象、清晰的光学实验过程。通过光学创新团队的建立，在课程教学过程中加入科技前沿内容的讲解，参加各种光学实验大赛。通过课外实践基地进一步让学生所学的光学理论知识与实验内容有机地结合到一起。最终实现提高学生的创新能力和动手能力和团队沟通协作能力。

参考文献：

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[5] 刘书勇，张国印，武俊鹏. 创新型人才培养体系研究与实践[J].计算机教育，2009（8）.

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