光学实验平台应用于创新型人才培养的研究与实践

贺泽龙 智清双 夏琦 李亚东 张万里 隆小江

摘要：光学实验平台实验课程是培养物理学与电子类本科生专业实践素养的一个重要教学环节。光学实验平台实践教学内容改革的目的是以理论为基础，实验实践为主，倡导“做中学、学中做”。根据长江师范学院的办学定位和人才培养模式，以物理与电子类课程体系为依据，优化实验课程的应用性，形成实践开放化格局，提高实验实践课程教学质量，保障创新型应用型人才培养质量。

关键词：实验课程；创新能力培养；应用型人才培养模式

中图分类号：TP311 文献标识码：A 文章编号：1009-3044（2018）32-0142-02

1 基于光学实验平台培养创新型人才的必要性

美国的工程院提出了2020年工程师需要必备的关键素质：分析能力、创造力、沟通能力、管理能力、终身学习能力等。这也为我校建设高水平应用型大学，以及如何培养具有竞争力的创新型人才提供了新思路。[1-4]在我国提倡创新的大环境下，高校培养应用型专业人才的重点是实践应用。因此，实施专业实训课程，实验实践课程成为高等学校教育教学当中非常重要的环节。针对本学科和学校教学及实验室现有状况，光学实验平台应用于创新型人才培养的研究与实践的教学改革也是必然选择。这是对目前光学理论课程教学成果的验证与拓展，同时也是将课本理论知识转成实践能力的一个重要过程，同时它也是探究科学、生产和生活规律的必要手段。

针对我校电子信息工程学院现有专业，物理与电子类专业培养的人才应具备较强的基本理论、基本知识和较强的实验技能。在实际教学中，实验教学体系的合理构建对于能否将学生培养成创新型人才起着尤为重要的作用。就重庆市区域内与物理、电子类相关的高新技术企业产业的发展特点来看，我校学生毕业后到企业中工作将会大有作为。[5-6]学生就业后不仅需要具有产品加工过程中实际操作的能力，还需要有一定的新工艺开发能力，这是产业布局变化和产品更新换代发展的必然趋势。 因此，这需要学生有较强的实验能力和动手能力，以及独立提出实验方案和设计实验的能力，但目前我校物理与电子类专业在实验教学，尤其是光学实验平台相关实验的教学过程中存在一些问题，与培养创新型、高水平应用型本科生的实验素养的要求还存在一定的差距。存在的主要问题有：（1）课程体系构建方面。与光学实验平台相关的光学实验是物理与电子类实践课程教学的重要部分，对于光的干涉、衍射、偏振的研究是光学基础实验课程的一个重要专题。传统实验教学所开设的光学基础实验项目，往往缺乏知识的系统性和延展性，学生对原理和规律认识不深，难以发掘设计性、创新性实验的空间，严重削弱了光学实验的创新教育功能。（2）综合性、设计性实验方面。实验教学内容设置不合理，验证性实验为主且过于简单，综合性、设计性实验设置较少，创新性实验更是缺乏，并且现有的实验项目之间相互独立，没有形成一个相对完整的实验体系。 （3）创新性实验方面。实训课及毕业设计中理论和模拟课题较多，创新性课题比例较少，不利于学生在毕业设计环节提高综合实验能力，并降低了对实验的兴趣和重视，这也导致了设备利用率不高。

由此可见，在注重能力培养的今天，传统的实验教学方式和教学内容已经满足不了我校物理与电子类大学生的要求，无法提高学生的专业兴趣，难以优化创新应用型大学学生的培养质量。因此，我们将探索基于光学实验平台的创新型人才培养的实验实践教学内容与模式，从而发挥实验教学在应用型人才培养中的重要作用。

2 光学实验平台应用于创新型人才培养的意义

物理类和电子类专业培养的创新型人才应该具有较强的实验技能。基于光学实验平台的光学实验课程体系是否合理，对培养具有创新性的应用型人才起着重要的作用。就涪陵与物理和电子类相关的高新技术企业产业的特点，我校学生将来毕业后到企业中将会大有作为。将来他们不仅需要具有产品加工过程中实际操作的能力，还需要有一定的新工艺开发能力，这是产业布局变化和产品更新换代的要求。但是这需要学生有较强的实验能力和动手能力，以及独立提出实验方案和设计实验的能力。

通过对光学实验平台相关实验课程教学的研究与探索，可以构建光学基础及综合实验教学新体系，给学生营造从理论学习到应用性学习的渐进式的学习氛围，激发物理学与电子类专业学生的学习兴趣。[4-5]因此，光学实验平台应用于创新型人才能力培养的研究与实践具有非常重要的实际意义，对物理学与电子类专业实验教学的改革具有一定的研究价值，能够在我校发展成为应用型强校的过程中发挥积极的促进作用。

3 光学实验平台实验课程研究与实践。

3.1 建立多层次课程体系

在光学实验平台实验课的教学过程中，我们需要让学生知道做什么，以及为什么做，更重要的一点是如何做。在实验的整个操作过程以及数据采集处理过程中，锻炼学生发现问题、分析问题和解决问题的能力。通过对我校学生在实验教学过程中出现的具体问题的分析，提出一套基于光学实验平台的光学实验教学体系。这套体系将更富有知识性和创新性，具体实施过程如图 1 所示。 图1 多层次的基于光学实验平台的实验课程体系示意图

3.2 开设综合性、设计性强的光学实验

实验教学中，除了传统实验教学，我们应从研究光在介质中的传播、光的波动性，光学为生产技术提供的精密测量、快速、生动的实验手段和不断发展的光学测量技术等方面考虑，开设一系列综合性、设计性强的光学实验。使学生从物理概念、实验方法和实验技术入手来了解光的本质，并掌握相关的技术和应用，拓展学生的实验眼界和思路，在综合性、设计性实验教学中，让学生带着思考去做实验，探究实验现象背后的本质。这是我们教学的重点，也成为激发学生学习的兴趣点，是实验教学改革中的重中之重。

3.3 创新研究性实验

开展基于光学实验平台的自主设计实验和创新性综合实验，培养学生的应用能力和创新精神，以综合性较强的实验课题来培养学生的研究型学习。建立发明创新学习团队，学生们以小组为单位，自由组合，每个小组设有一个组长，小组讨论自主设计研究课题，查询资料，与指导老师讨论实验原理与方法，确定实验方法及实验方案可行性，准备就绪后实验室自主搭建实验平台，进行自主研究性实验，这整个过程通常需要6至8周的时间，在得到实验结果后，作数据处理分析，完成所进行的研究性实验的课程论文，由小组共同推荐出答辩人进行现场论文答辩。在综合性光学实验和创新性光学实验部分，可以加强学生在实验操作过程中同学之间的相互协作能力。学生可以自行组队，实行开放式管理。每组学生可以根据自身实际情况来确定实验时间和内容，实行个性化学习。但实验内容的选题需要经过实验指导教师的审核通过。同时在光学实验教师的指导下，每组学生要先了解實验背景，然后学习相关光学实验的理论知识，自行思考相关光学实验原理的正确性，光学实验设计的合理性，最后具体实际操作，准确记录实验数据，完成光学实验并撰写实验报告。在整个过程中，实验指导教师可以引导学生将注意力重点放在实验探究上。在基于光学实验平台的创新性实验中潜移默化的给学生建立起实践和创新思维。这正是我们希望能深入探讨的课题。物理与电子类专业方面的实验教学是培养具备现代科技素质的高质量高层次创新和应用型人才的重要实践环节，因此建立一种适合当代科技发展的实验教学新体系，激发学生学习积极性和主动性，培养创新意识和能力，不仅是目前高等院校教育教学改革面临的问题之一，也是我院实验教学需要不断改变和提升的重要工作内容。

3.4 引入教师的科研内容，丰富实验项目

在创新性光学平台实验项目的设置上，可以将部分教师所从事的有关光学的科学研究成果纳入实验内容中来。将科学研究的优势转化为光学实验的教学优势，使创新性光学实验有充分的科学研究课题，这将进一步拓宽创新光学基础及综合实验的研究范围。不仅能保证创新光学实验平台实验项目的创新性与研究性，而且可以解决部分创新性较强的光学实验经费不足的问题。鼓励高年级本科生参与其中，学生在教师的科学引导下，设计具有创新性的光学实验方案，采集实验数据，分析并总结实验结果，充分锻炼学生的基于光学实验平台的实验综合运用能力。

3.5 构建开放式光学实验平台

由于我院目前实验室的场地有限，實验时间相对集中，在进行实验安排时全部统一时间是不现实的，在创新实验过程中，学生有可能将实验和查阅文献等内容结合起来，这就无法保证学生日常都能在实验室学习，相反在晚上和周末却有可能在工作。这就可以通过基于光学实验平台的实验开发平台的建立，培养学生个性化发展，使学生能够利用课余时间来进行实验项目的设计，实验实施。学生也可以利用光学实验平台来实现自己感兴趣的创新性光学实验。学生可以灵活的安排时间，充分利用实验室的仪器设备，可以为学生提供课外进实验室的机会，这有利于激发学生的创新意识和科学研究兴趣，最终使实验室能够成为培养创新性人才的场所。实验室既要自由灵活开放，又要有条不紊，保证实验室的高效和安全。

4 结束语

充分利用光学实验平台，建立能充分体现我校特色的基于光学实验平台的多层次教学体系。使学生能够在知识、能力和素质方面并重发展。培养学生具有：1） 严谨的实验操作态度和科学研究作风；2） 光学实验所需求的敏锐观察力与综合判断力；3） 从事科学研究的分析法与综合法；4） 开展光学实验研究的创新意识；5） 科学研究中的团队意识。最终实现利用光学实验平台来达到培养创新型人才的目标。

参考文献：

[1] 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）.

[2] 邓明，陈伟民，郭永彩，陈刚.光电信息科学与工程专业创新型人才培养体系的探索与实践[J].教育教学论坛，2016（9）.

[3] 赵花丽.高校创新型人才培养的几点思考[J].内江科技，2017（10）.

[4] 高宏，张春.高校创新型人才培养及其“教学-科研连接体”模式的构建[J].新余学院学报，2016（21）.

[5] 潘永强，杭凌侠，刘卫国，刘缠牢.光学制造领域应用型创新人才培养模式[J].实验室研究与探索，2012（31）.

[6] 骆艳洁，麦云飞，王蕾.创建创新型人才培养机制的教学改革研究[J].科教导刊（上旬刊），2016（11）.

【通联编辑：梁书】