光學實驗教學改革的探索與實踐

摘要：本文結合本院光信息科學與技術專業實驗教學的現有情況，通過對教學內容與教學模式的改進與思考，采用了增設開放式實驗項目，改革現有綜合性設計性實驗內容以及實驗考核方式等教學改革措施，對光信息專業實驗教學改革進行了初步的探索與實踐。

關鍵詞：實驗教學改革 開放式 綜合性設計性 考核方式

中圖分類號：G642 文獻標識碼：A 文章編號：1674-098X（2012）09（c）-0202-02

實驗是學生從實踐中驗證理論及加強動手能力的一個重要過程。光學是以實驗為基礎的自然科學。光學教學中的實驗，不僅能幫助學生理解和掌握光學知識，學習實驗操作技能，還具有激發學習光學的興趣、培養實事求是的科學態度、塑造堅韌不拔的科學品質、增長勇于探究的科學精神和思維能力、學習分析問題解決問題的科學方法、啟迪創新意識和創新精神的作用。因此，光學實驗是培養創造型人才不可或缺的重要手段，是光學教學的重要組成部分。

1 原有的實驗教學模式中存在的問題

我院光信息科學與技術專業由于成立時間不長，在光學實驗課程的教學上存在不少問題。主要體現在以下幾個方面：原有實驗的內容受實驗課時的限制，學生只能在有限的時間內熟悉實驗設備及掌握一些實驗基本操作，實驗過程中，學生被動接受老師的建議或指導，通常在學生聽老師講解完實驗目的，原理后就不假思索地按實驗指導書的步驟，數據一步步照做下去，從來不思考為什么，遇到問題也不能獨立思考，獨立解決，導致實驗只是為了學分而應付了事，起不到鍛煉動手能力的目的；原有的綜合性設計性實驗不管是在實驗指導書上，還是在實驗的教學過程中，其模式與普通的驗證性實驗基本一致，起不到鍛煉學生綜合動手能力的作用；實驗考核評價方式存在一定的局限性，學生實驗數據往往出現多人雷同的情況，體現不出學生的思考能力和創新能力的情況。

2 光學實驗教學的改進措施

2.1 結合光學課程的具體情況，增設開放式的實驗項目

開放式實驗教學模式是課堂教學的一種有效的補充和延伸，他包含三方面的含義，即時間的開放、內容的開放、實驗儀器設備和資源的開放。通過建立開放式實驗教學能促進實驗教學水平和質量的提高，全面培養學生的實際動手能力和創新精神，提高學生的綜合素質。在開放式實驗中學生主導了整個實驗過程，并始終充當探索者的角色。開放式實驗融合了綜合性、設計性及探索性實驗的優點，有利于增強學生動手動腦的機會，激發獨立思考和創新意識。實行開放式實驗教學，就能實現從教師為中心向學生為中心的教學觀念的轉化，從單純的知識傳授向培養學生創新能力的方向轉化，從根本上提高實驗教學質量。本專業的光學基礎與專業課程有《近代光學》，《激光原理》，《光電測量技術》，《光纖通信技術》，《光電子物理基礎》等等，各個課程都有相應的光學實驗。但是由于實驗課時及條件的限制，每一次實驗都是學生集中在很短的時間內完成，學生很難很好地消化和吸收，更談不上獨立思考和鍛煉自己的動手能力。基于以上原因，我們在現有實驗的基礎上，創建一批與各專業課內容密切相關的開放式實驗項目，由學生根據自己學習的需求自由選擇。

根據各門專業課的教學及實驗室設備的具體情況，我們初步開設了10個開放式實驗，其內容包括：1.F-P照相法測量激光的譜線寬度；2.光信號外調制實驗；3.全光纖多功能實驗儀用于光纖長度測量實驗；4.保密音頻傳輸系統（光纖電話）；5.全光纖音頻信號傳輸實驗；6.光的波分復用實驗；7.用雙棱鏡測定光波長；8.牛頓環實驗；9.薄透鏡焦距的測定；10.衍射光柵測定光波長。

這些實驗既包含對現有實驗課程的補充的內容，如用雙棱鏡測光波長，薄透鏡焦距的測定，衍射光柵測定光波長等實驗是針對《近代光學實驗》課程的，光的波分復用實驗是針對《光纖通信技術》課程的；也包含了一些對光學新技術了解的內容，如幾個全光纖通信及測量的實驗。其所使用的實驗設備基本涵蓋了實驗室的所有現有設備。

開放式實驗開放的具體方法是通過建立開放式實驗網頁與學生進行互動交流，網頁上提供的內容包括：開放式實驗內容簡介，實驗室設備及光學元器件的詳細資料，開放式實驗指導書的下載，實驗時間預約等。學生不但能通過網絡預約做開放式實驗，還可以在老師的指導及實驗設備允許的情況下自主選擇并設計其所感興趣的其他光學實驗，這樣不但鍛煉了學生的動手能力，還提高了他們的獨立思考和創新的能力。

2.2 修改現有的綜合性和設計性實驗教材，改進光學設計性綜合性實驗考核方式

實驗教學是提高教學質量、實現培養目標的重要途徑。綜合性實驗和設計性實驗是按照課程體系要求，將幾個相關實驗按一定方式進行組合，能有效促進學生對基本知識的理解，提高分析問題、解決問題能力，培養學生的創新意識，提高學生實際操作技能。《激光原理與器件實驗》《光電測量技術實驗》《近代光學實驗》《光纖通信原理與技術實驗》等實驗課程中包含著一些綜合性和設計性實驗，但原有的實驗教材編寫存在著很多不足，如實驗內容步驟過于詳細，考核方式不合理，導致學生在做綜合性和設計性實驗時等同于在做一個大的驗證性實驗，達不到綜合性實驗和設計性實驗所應起的鍛煉學生綜合實踐能力的目的。因此，我們對現有的綜合性和設計性實驗教材進行修改和完善，減少了實驗指導書中的實驗步驟的內容，加強了實驗原理的簡介及詳細的實驗設備的功能介紹等方面內容。

綜合性設計性實驗的考核成績由三部分組成：預習報告，動手能力，實驗報告。占最終實驗成績的比重為3：4：3。

2.2.1 預習報告（30%）

要求學生根據實驗指導書中的原理及設備的簡介自己查資料設計實驗的方案（可以有多個可行方案），并將方案的原理光路及可行性分析報告作為預習報告的內容。避免了以前預習報告只是單純地抄實驗指導書的現象，達到鍛煉學生收集整理資料及設計方案能力的目的。

2.2.2 動手能力（40%）

在綜合實驗開設前，要求實驗老師進行周密設計和預實驗，以達到綜合實驗的規范操作要求，保證實驗結果的嚴謹和科學。由于光學實驗的特殊性，每次做實驗的人數不多（4～6人），實驗中的動手能力成為考核的重點。老師引導學生對預習報告所設計的方案進行實施，在實施的過程中主要考核學生的基本操作、基本技能、基本實驗方法的掌握情況以及修正并執行實驗方案的能力。

2.2.3 實驗報告（30%）

實驗報告主要考核學生實驗報告中的數據整理、分析、實驗結果的正確性，以及思考能力和創新能力等情況。同時要對整個實驗過程進行總結。

3 教學改革的反饋效果

通過增設開放式實驗及對現有綜合性設計性實驗的改革，使學生的實踐能力得到了提高。由于開放式及綜合實驗一改過去的驗證性實驗的執行方式，給很多學生留下了很深的記憶，做實驗不僅是學習，更是能力培養。各個實驗部分緊密相連，并直接影響到最后的實驗結果，學生始終抱著好奇心認真學習相關的光學理論知識，在老師的指導下確定實驗的基本方案及步驟，確保結果的準確和可靠。

這些實驗鞏固了學生以前所學的光學理論，使他們對光學課程產生濃厚興趣，更重要的是增強了學生的基本技能和科研思路的啟發。開放式實驗為學生提供了很好的鍛煉技能的平臺，為今后能獨立從事科研工作奠定了很好的基礎。

4 結語

為學生服務、為教學服務是實行此次光學實驗教學改革的出發點和最終目的，對學生來說，相應地增加了學習時間，強化了對學生動手能力、獨立思考能力、創新能力的培養，而對教師來說，意味著教學時間的延長、工作量的增大，也給傳統的實驗室管理帶來了許多新問題。在實驗教學改革的過程中我們不斷總結經驗，認真思考，認識到光學實驗課程的教學改革是多方面的，也是系統性的，我們將在不斷探索、研究的基礎上，完善這些想法，保證實驗教學改革能持續深入地進行。

參考文獻

[1] 張巧芬.光學實驗教學改革[J].中國現代教育裝備，2008，12.

[2] 張明霞.高等院校光學實驗教學模式改革與實踐研究[J].天水師范學院學報，2007，27（5）.

[3] 任占梅，王德秋.光學實驗課程的教學改革與實踐[J].贛南師范學院學報，2005，26（3）.

[4] 胡章芳，羅元.信息光學實驗的改革與實踐[J].實驗科學與技術，2006，5.

[5] 馬世紅.研究性物理實驗的實踐情況[J].物理實驗，2004.11.

[6] 沈元華，馬秀芳.光學基礎實驗課程的改革[J].物理實驗，2005.4.

[7] 萬巍，陳湛旭.基礎光學實驗教學的探索與改革[J].廣東技術師范學院學報，2008.9.