劉進 黃宗福 毛宏軍 梁永輝

【摘要】作為研究生學員從課程學習走向課題研究的過渡橋梁，綜合實驗課程在培養(yǎng)學員的能力方面發(fā)揮了重要作用。本文以《高等光電技術(shù)實驗》課程為例，結(jié)合近年來該課程的教學實踐，主要從課程開設(shè)的幾個主要方面對實驗教學中的一些建設(shè)思路與舉措進行介紹。

【關(guān)鍵詞】研究生實驗 光學工程 創(chuàng)新能力

【中圖分類號】G64 【文獻標識碼】A 【文章編號】2095-3089（2016）03-0255-02

作為研究生學員從課程學習走向課題研究的過渡性橋梁，綜合實驗課程在培養(yǎng)學員的理論運用、實踐動手、創(chuàng)新能力、分析問題和解決問題等方面具有極其重要的作用。為了更好的獲得實驗教學的效果，培養(yǎng)并提高學員的創(chuàng)新能力和動手分析解決問題的能力，需要重視實驗教學的各個環(huán)節(jié)。

《高等光電技術(shù)實驗》是國防科技大學光學工程碩士研究生的綜合性必修實驗課程，以使研究生深入系統(tǒng)的掌握本學科的基本實驗技能，初步具備對學科基礎(chǔ)知識的綜合應(yīng)用和集成設(shè)計能力為基本教學目的，以培養(yǎng)研究生綜合動手實踐能力為核心，以輔助學員順利從課程教學走向課題研究為宗旨。本文以近幾年《高等光電技術(shù)實驗》課程建設(shè)為例，結(jié)合近幾年在實驗教學方面的經(jīng)驗與不足，重點對為提高實驗教學效果而進行的一系列教學改革思路與舉措進行介紹。

1.課程簡介

《高等光電技術(shù)實驗》依托學院光電技術(shù)研究生綜合實驗中心開設(shè)。該實驗中心是“十一五”期間學校建設(shè)的七個綜合實驗中心之一，主要服務(wù)于我校光學工程專業(yè)碩士研究生綜合實驗課程和各專業(yè)課課程實驗的開設(shè)，同時支持研究生和高年級本科生相關(guān)創(chuàng)新實踐活動的開展。根據(jù)“國防科技大學研究生培養(yǎng)方案”對光學工程專業(yè)研究生培養(yǎng)的要求，以光電學院本科生課程《高等光學》、《光電子學》、《光電系統(tǒng)設(shè)計與仿真》、《激光物理》等理論核心課程為基礎(chǔ)，充分吸收國內(nèi)外相關(guān)專業(yè)實驗教學的精華，并結(jié)合多年來本學院實驗教學的經(jīng)驗，實驗中心對《高等光電技術(shù)實驗》的實驗內(nèi)容進行了精心挑選和設(shè)計，使研究生深入系統(tǒng)的掌握本學科的基本實驗技能，初步具備對學科基礎(chǔ)知識的綜合應(yīng)用能力。通過實驗課程深化鞏固學員在課堂教學學習的理論知識與概念，提高研究生的動手能力，培養(yǎng)學員思考分析問題解決問題的能力。

2.教學內(nèi)容

根據(jù)本學院對學員培養(yǎng)的要求，在“十一五”期間，基于新的實驗設(shè)備體系的《高等光電技術(shù)實驗》課程成功開設(shè)時，實驗中心將課程設(shè)計成主要包含“光學與光電檢測”“激光技術(shù)”和“光纖技術(shù)”等三個大模塊共計12個子實驗系統(tǒng)，每個子實驗均設(shè)計為3學時。實驗內(nèi)容涵蓋幾何光學、物理光學、激光原理、激光技術(shù)及應(yīng)用、光纖光學、光纖技術(shù)及應(yīng)用等多個方面，形成了與學院主要學科方向相匹配的比較完備的實踐能力培養(yǎng)體系。隨著課程的開展，為更全面的訓練學員的工程實踐能力和動手能力，更好的貼合研究生學員自身的知識特點、實踐技能和求知需求，實驗中心一直在思考和探索改革傳統(tǒng)的實驗教學模式，修訂教學內(nèi)容，對教學內(nèi)容進行持續(xù)的優(yōu)化調(diào)整。整個實驗教學團隊在課程負責人的帶領(lǐng)組織下，對前幾年的實驗教學進行分析和總結(jié)，結(jié)合設(shè)備使用情況，于2013年對教學內(nèi)容進行了初步優(yōu)化設(shè)置，課程仍然設(shè)置為三大模塊，但刪減個別實驗，精簡為9個子實驗。然而，受限于實驗系統(tǒng)的硬件條件，這些實驗內(nèi)容大部分都只關(guān)注于某個具體的知識點，且以驗證性實驗居多，對學員綜合運用專業(yè)知識的訓練偏弱。

為依托現(xiàn)有內(nèi)容，進一步突出訓練重點，同時考慮到學員在步入課題進行科研動手能力的需要，提高課程實驗的實際效果，經(jīng)充分論證和多次調(diào)研討論后，2014年，實驗中心將實驗改為必做實驗和選做實驗相結(jié)合的模式，保留五個基礎(chǔ)實驗作為必做實驗，實驗課時與以前設(shè)置相同，訓練學員對光學類基礎(chǔ)知識的理解；對原有兩個與學員專業(yè)研究緊密相關(guān)的光學實驗（激光陀螺實驗、光纖傳感實驗）進行擴充，同時引入三個新增實驗，共計五個選做實驗，五個選做實驗的課時均增加為18學時，為學員進行完整而充分的鍛煉提供平臺。

目前研究生實驗設(shè)置一般以實際的實驗平臺為主，很少有專業(yè)的仿真軟硬件實驗設(shè)置。然而，在現(xiàn)今科研工作中，一些軟硬件已經(jīng)成為科研人員分析問題、解決問題必不可少的工具和手段。我院對學員在一些軟硬件的知識需求也日益增加。因此在光電技術(shù)實驗中設(shè)置一些軟硬件仿真實驗，可以開拓學員的視野，提高學員對軟硬件的理解與掌握，幫助學員更好的理解這些軟硬件在光學工程項目中的應(yīng)用，促進學員更加自如的進入科研課題中。結(jié)合光學工程專業(yè)特色，實驗中心初步選取了三項軟硬件作為實驗教學內(nèi)容：LABVIEW基礎(chǔ)與信號處理實驗，有限元仿真及工程應(yīng)用實驗，F(xiàn)PGA開發(fā)設(shè)計實驗，學員可根據(jù)自己的學科方向、學習興趣、學習需求等自主選擇。兩年的開設(shè)經(jīng)驗使我們發(fā)現(xiàn)，學員對這些選做實驗的好評率很高，選擇率也在穩(wěn)步提升，這也增加了實驗中心在課程建設(shè)方面的信心。

總之，在實驗內(nèi)容選擇上，教學團隊一直堅持以學員的實際需求為本，對實驗項目的設(shè)置進行不斷調(diào)整與優(yōu)化。

3.教學方式

本課程秉承“教員少說、學員多做”的理念，采用“分大組集中講課、分小組具體指導”的教學模式，其目的是為了避免出現(xiàn)實驗教學中常見的“教員占主導、學員只動手不動腦”的情況。從以往的課堂情況來看，集中授課難以達到應(yīng)有的效果。在集中授課完成，學員后期進入各實驗時，往往對授課內(nèi)容的記憶不深，影響教學效果。

對于選做實驗，只規(guī)定實驗要求和目標，不規(guī)定實驗步驟和方法，完全由學員自主完成，充分的發(fā)揮學員的理解力創(chuàng)造力和自主思考能力。實驗時間不局限于課堂時間，學員在課堂時間外的任何時間均在進入實驗室開展實驗。每個課前或課后，教員可以進行簡短點評。

雖然我們將實驗的主導權(quán)交給學員自己，但是，注意到，實驗教學一方面也是理論知識的補充與驗證，通過實驗對理論知識獲得更深刻的理解與認識，然而，學員對一些知識點的理解總是有限的，因此，我們要求在每次實驗后留一點時間，讓學生對整個實驗從理論到實驗過程進行再思考，通過討論通過再思考，對實驗的體會更加深刻。在學生獨立完成實驗時，及時與學生討論“實驗的結(jié)果是怎樣的，為什么會出現(xiàn)這樣的結(jié)果，是否可以改進”等問題，可以很好的以學生實際實驗的情況進行實例示范，讓學生對整個實驗的原理有更清晰準確的認識，藉此，教師可以將實驗中的一些實驗小技巧、方法和思想傳遞給學生，同時也可以從學生的觀點中受益，以便更好的的設(shè)計實驗。

在每年實驗課開課前，實驗中心都會召集所有的選課學員與教學、管理團隊見面，課程負責人對課程情況進行簡單介紹，告知學員實驗的開設(shè)方式以及實驗中的一些注意事項，同時明確學員關(guān)于選做實驗、實驗預習、實驗考核等的要求。

4.考核方式

《高等光電技術(shù)實驗》課程的重點是培養(yǎng)提高研究生對專業(yè)知識的理解能力和動手分析解決問題的能力，采取綜合全面的考核方式是檢驗實驗效果的重要手段。課程建設(shè)初期，采取實驗報告和平時成績相結(jié)合的方式對學員進行考核，實驗報告占80%，平時成績占20%。然而，過高的實驗報告占比容易讓學員陷入強調(diào)實驗結(jié)果而不注重實驗過程的誤區(qū)，不利于提高學員的動手實踐能力。同時，從往年的成績結(jié)果來看，實驗報告的質(zhì)量普遍不高，對實驗原理等現(xiàn)成內(nèi)容的描述比重偏高，對實驗結(jié)果和現(xiàn)象分析的比重偏低，且存在個別的雷同現(xiàn)象。為此，需要進一步完善考核機制。在課程考核上，一方面我們引入對實驗預習的考查（占成績的20%），通過提高對實驗預習的考查占比督促學員積極主動的學習理解相應(yīng)實驗，對相應(yīng)實驗形成一個基本框架，這樣在進行實驗時才會更有效率；另一方面，我們進一步弱化對實驗報告的要求，而著重體現(xiàn)實驗操作及完成情況的考查（占成績的50%），重點考查學員在每個實驗中的實際動手情況，同時要求學員在實驗完成時記錄實驗結(jié)果和現(xiàn)象，教員現(xiàn)場簽字確認，要求學員直接對實驗結(jié)果和現(xiàn)象進行分析作為評分依據(jù)；此外，由于實驗人數(shù)眾多，實驗分組制不可避免的會導致部分學員的依賴性，為提高學員的動手積極性，引入實驗考試（占成績的30%），實驗考試安排在整個實驗課程的所有實驗全部完結(jié)后，每個學員只抽取一個實驗進行考試，通過合理設(shè)置各實驗簽數(shù)，學員進行抽簽決定具體考試實驗，考試時學員獨立進行實驗操作；抽簽工作開始前，我們鼓勵學生預約進入實驗室進行所有實驗的復習，抽簽工作開始確定各學員具體考試實驗后，到考試前的時間里則不再允許學員進入實驗室復習）。同時，為鼓勵學員認真思考實驗課程開設(shè)和進行中的一些問題，以進一步改進課程質(zhì)量，對 實驗提出有建設(shè)性建議的學員可以適當加分。

為不斷提高《高等光電技術(shù)實驗》的教學質(zhì)量，真正起到提升學員水平與能力的作用，實驗中心一直在摸索中不斷前進，對實驗進行優(yōu)化改革與微調(diào)，近幾年的實驗教學也取得了很好的教學效果，得到了學員的認可，也得到了學院學校教學督導組的認可，多次被評為優(yōu)秀課程。實驗中心教學團隊也深知，我們?nèi)匀挥泻芏鄦栴}有待進一步提高改進，每年的課程進行中和課程結(jié)束，我們都會對學員進行不記名問卷調(diào)查，調(diào)查學員對實驗內(nèi)容設(shè)置、教學運行方式等方面的意見，充分總結(jié)吸收學員們提出的有益建議。同時每年在課程開設(shè)前課程進行中以及課程結(jié)束后，教學團隊都會多次召開教學會議，對課程開設(shè)中遇到的一些問題進行及時總結(jié)，力求將課程建設(shè)提高到一個更高的臺階，為學員提供更好的平臺。

參考文獻：

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