光電類研究生實驗課程教學體會

于旭東，譚中奇，毛宏軍，汪之國

摘要：研究生實驗課程是研究生階段教學的重要組成部分，對培養研究生的創新能力和動手能力具有重要作用。結合學校重點建設課程——《高等光電技術實驗》的教學體會，認為光電類研究生實驗課程的設置應緊密結合本科階段理論知識，提倡研究性學習，努力提高創新能力，結合學科特色，完善光電類實驗的考核評價體系。

關鍵詞：研究生實驗課程；教學；創新能力

中圖分類號：G642.4？搖 文獻標志碼：A 文章編號：1674-9324（2013）50-0177-02

自主創新、重點跨越、支撐發展、引領未來是我黨提出的建設創新型國家的指導方針。建設創新型國家需要技術創新作為核心驅動力，需要培養高水平的創新型人才做支撐。研究生是教育體系中最為重要的一環，已經掌握了本學科的基礎理論知識，思維活躍，精力充沛，創造力強，是形成高水平成果的黃金時期。研究生創新能力的培養，不僅需要深入扎實的理論功底，而且需要具備較強的工程實踐能力。因此，研究生實驗課程的設置，對提高研究生的動手能力、創新能力具有舉足輕重的作用。光電類研究生實驗課程可以進一步深化書本上所學的理論知識，提高和深化自身對物理本質的認識，提高研究生的實驗技能，增強實驗能力。

文獻指出[1]：美國麻省理工學院（MIT）的電氣工程與計算機科學系（全美同類學科排名中名列第一）和伊利諾斯大學香檳分校（University of Illinois at Urbana-Champaign）開設了非常豐富的光電類實驗課程，并建立了非常完善的考核評價體系。國內浙江大學、華中科技大學和天津大學等多所光電學科排名靠前的大學在研究生階段都開設了光電類實驗課程。國防科技大學光學工程一級學科是“十一五”國家重點建設學科，在2012年全國光學工程學科評估中綜合排名第四，學院以光電技術在國防現代化中的重要作用為牽引，主要從事國防現代化建設中的關鍵技術攻關研究和光電學科領域的科學研究、工程技術應用以及高素質人才的培養工作。鑒于光電類研究生實驗的重要性，2010年，學校與學院投入了大量的人力、物力、財力，重點建設了學校“十一五”重點建設課程《高等光電技術實驗》，結合幾年的實驗教學，淺談自己的幾點體會與思考。

一、研究生實驗設置應與所學基礎理論知識相結合

結合我院人才培養的目標和光電類學員的特點，學院于2012年修訂了新的培養方案[2]，方案中強調了加強基礎理論知識的培養，更加注重實踐能力的培養，大力提倡和鼓勵光電創新實踐活動。結合學院專業設置，本科階段開設了《激光原理》、《激光技術》、《應用光學》、《光纖傳感技術》、《光電技術》等一系列專業基礎課程。《高等光電技術實驗》結合本科所學習的基礎理論課程，優選和設計實驗，開設了“光學技術”、“激光技術”和“光纖技術”3個單元共9類實驗[3，4]。“光學技術”單元主要側重成像光學系統、非成像光學系統與各種類型的工程干涉儀；“激光技術”單元主要側重典型的三種激光器：氣體激光器、半導體激光器和固體激光器，以及氣體激光器的一個典型應用，也是學院一個特色學科——激光陀螺。“光纖技術”單元主要側重于光纖的性能測試，單模光纖特性與干涉儀實驗以及光纖通信技術。以“激光技術”單元為例，4個子實驗分別讓學員熟悉和掌握了典型的激光器，實驗中對法珀腔的參數調節、測量、性能分析，半導體激光器參數的測量，激光二極管泵浦的Nd：YAG固體激光器調諧及工作參數測量等均涉及到本科課程《激光原理》的知識，氦氖激光器橫模、縱模的選擇、KTP晶體倍頻、主動調Q、被動調Q等均涉及到本科課程《激光技術》的知識。激光陀螺實驗可以使學員具備運用激光技術的基本概念和方法解決工程實際問題的能力。由此可以看出，研究生實驗與本科基礎課程的緊密結合，有利于加深學員對激光的理解，提高和深化學員對光電類基礎知識的掌握，對研究生學員后續開展科研工作、提高創新能力具有重要作用。

二、在實驗教學中提高研究生的創新能力

美國教育家杜威早就指出：“任何知識的學習，既是為某一理論提供依據，又是創建和形成新理論的素材。”這種思想就更加促進我們對光電類研究生創新能力的培養，同時也要求教員投入更多的精力在實驗教學中加強對學生創新意識和創新能力的培養[5，6]。《高等光電技術實驗》教學中充分體現了這一點，教學中每一個教員負責一個實驗，實驗中首先介紹基本原理和理論知識，促使學員回憶和鞏固以前學過的基礎知識，結合特定的實驗方法，引導學員從多個角度和多個層面對實驗現象進行分析，認識實驗中出現的物理現象，體會其中的物理奧妙和物理本質。完成每一個子實驗后，對實驗結果進行研究性、啟發性探討，提出優化的實驗方案，倡導結合實驗進行創新性實驗，提高學員的創新能力和動手能力。將光電技術綜合實驗中心設置為開放性實驗室，鼓勵學員到實驗室來完成自己新的想法、新的思路和新的創意。利用光電技術綜合實驗中心這一優良的平臺，搭建實驗系統，積極參加各種創新競賽。為將來進入各個教研室從事科研工作提供便利。

三、建立完善的考核機制

根據《高等光電技術實驗》這一實驗課的特質，不像其他教學課程，評定學員成績不能完全依賴于期末考試和實驗報告，借鑒國外高水平院校的經驗，實驗課程的考核由平時成績和實驗報告兩部分構成，加大平時成績的比重，平時成績占60%，實驗報告占40%。平時成績包括實驗操作規范、實驗操作記錄情況和實驗完成情況。其中實驗操作規范、實驗操作記錄情況占平時成績的15%，實驗完成情況占平時成績的45%。若在實驗過程中，對實驗建設和實驗安排及新的創意等提出合理的建議的，可適當加分。由于實驗系統有限，故在《高等光電技術實驗》中需要將學員分配為固定的若干組，這樣在實驗中往往發現有個別學員很少參與討論，并且自己動手的機會都少了，不主動與其他學員合作，由于與其他學員一組，最后完成的實驗報告也與其他學員一致，這樣就會產生弊端。需要教員在實驗過程中及時提醒學員，合理安排實驗順序，請每個學員對物理現象等進行闡述，并強調實驗報告需要獨立完成。學員通過這樣的學習過程，提高了實際解決問題的能力和團隊合作能力。

四、結論

研究生的實驗教學是培養研究生創新能力的重要手段，在實驗教學中如何提高研究生的創新能力，需要不斷的摸索和嘗試。本文作者結合近幾年《高等光電技術實驗》的教學經驗，淺談了幾點自己的教學體會，但還有很多問題需要解決和探索，需要我們所有教員共同努力，共同搭建一個優秀的研究生實驗創新平臺。

（致謝：本文作者們誠摯感謝光電技術綜合實驗中心和梁永輝教授等為課程《高等光電技術實驗》所付出的艱辛勞動，感謝他們為作者們提供了有一個很好的研究生實驗課程的教學平臺和實踐機會。）

參考文獻：

[1]鄭曉東，聞春敖，王曉萍，劉向東，劉旭.世界著名大學光電類實驗課成績評價體系初探[J].實驗室研究與探索，2011，30（7）：115-118.

[2]國防科學技術大學研究生院.國防科學技術大學研究生2012年培養方案[Z].2012.

[3]譚中奇，姜廣文，謝文科，張斌，汪之國.淺談研究生課程《高等光電技術實驗》的教學體會[J].高等教育研究學報，2012，35（1）：68-70.

[4]胡浩軍，梁永輝，馬浩統，謝文科，毛宏軍.關于改進光電工程類本科專業實踐能力培養環節設置的思考[J].高等教育研究學報，2012，35（1）：57-59.

[5]楊蓉.實驗教學對加強研究生創新能力培養的實踐與探索[J].2004，（2）：63-64.

[6]鄭曉東，劉向東，劉旭，毛小蘭，聞春敖.知識、能力、素質并重——光學工程研究生實驗教學新模式的探索[J].光學技術，2008，34（增刊）：309.