基于卓越工程師培養(yǎng)目標下的現(xiàn)代光學實驗創(chuàng)新培養(yǎng)模式研究

摘 要：根據(jù)卓越工程師培養(yǎng)教育計劃和經(jīng)濟社會發(fā)展的需要，構建了面向卓越工程師的現(xiàn)代光學實驗創(chuàng)新培養(yǎng)模式。提出了“以培養(yǎng)學生的工程意識、協(xié)作能力、綜合能力、動手能力、創(chuàng)新能力為目的；以深化課程體系、教學模式、教學內容、教學方法和教學手段改革為核心的現(xiàn)代光學實驗創(chuàng)新培養(yǎng)模式”，在此基礎上，構建了現(xiàn)代光學模塊化實驗教學體系的新模式，即以PPT課件為核心的輔助教學形式、采用演示實驗、操作實驗、綜合設計實驗和應用型實驗四層次的新模式。

關鍵詞：卓越工程師 現(xiàn)代光學實驗 培養(yǎng)模式

中圖分類號：G642.0 文獻標識碼：A 文章編號：1674-098X（2015）01（b）-0186-02

伴隨著科學技術的進步和社會經(jīng)濟發(fā)展的需要，目前對人才尤其是工程技術人才的要求提出了更高的標準。目前要求工程技術人才不僅具有較高的實踐能力和綜合素質，而且具有在實踐中靈活運用所學知識，創(chuàng)造性的分析和解決實際工程技術問題的能力。在此背景下，教育部在2011年的上首次提出“卓越工程師培養(yǎng)教育計劃”[1]。該計劃的目的是為滿足國家走新型工業(yè)化道路、實施人才強國戰(zhàn)略和建設創(chuàng)新型國家的要求，培養(yǎng)并造就一大批適應社會經(jīng)濟發(fā)展需要的、具有較強創(chuàng)新能力的工程技術人才，為我國高等教育面向社會和市場需求培養(yǎng)人才、全面提升高等教育工程質量，起重要的示范意義和引導作用。

作為高等學校教學重要組成部分之一的實驗教學，是培養(yǎng)卓越工程師的重要途徑之一，在培養(yǎng)學生的工程實踐能力和創(chuàng)新能力方面具有較強的優(yōu)勢并且具有理論教學所不可替代的作用；實驗教學的過程是推行素質教育、培養(yǎng)學生創(chuàng)新能力的重要途徑之一[2]。但是目前我校的實驗教學體系培養(yǎng)學生的工程實踐能力和創(chuàng)新能方面是一個薄弱環(huán)節(jié)。因此，本文結合我校《現(xiàn)代光學實驗》課的教學實踐，對構建面向卓越工程師的現(xiàn)代光學實驗的培養(yǎng)模式進行探討。

1 構建現(xiàn)代光學實驗的指導思想和培養(yǎng)目標

1.1 構建現(xiàn)代光學實驗新模式的指導思想

卓越工程師培養(yǎng)教育計劃是指學校與企業(yè)密切配合共同為學生制定培養(yǎng)目標培養(yǎng)計劃、共同參與培養(yǎng)計劃的實施、在實施計劃的過程中共同對學生進行評價，以達到增強學生的創(chuàng)新意識、提高并強化學生工程時間能力，不斷提高和探索工程技術人才的培養(yǎng)模式。在指導思想上我們從工程技術教育的內涵出發(fā)，不僅要體現(xiàn)出“大工程觀”理念下工程教育的內涵，而且要能反映“卓越工程師培養(yǎng)教育計劃”強化培養(yǎng)學生的工程創(chuàng)新實踐能力和時代要求[3]。

1.2 培養(yǎng)目標

基于卓越工程師培養(yǎng)的教育教學計劃本質是培養(yǎng)學生的工程實踐創(chuàng)新能力，而我校目前現(xiàn)代光學實驗教學體系的最薄弱環(huán)節(jié)是只注重驗證性實驗，對學生工程實踐創(chuàng)新能力的培養(yǎng)僅停留在書面上，在實踐教學中沒能實施。基于卓越工程師培養(yǎng)的教育教學計劃對實驗教學的要求，即實驗教學的目的是培養(yǎng)學生的實踐創(chuàng)新能力，但是學生實踐創(chuàng)新能力的培養(yǎng)卻密切依賴于實驗教學體系，即實驗教學體系的設計是否具有科學性、合理性，是否符合學生的實際知識水平和當前社會經(jīng)濟發(fā)展的實際需要，這將直接影響學生實踐創(chuàng)新能力的高低。目前，《現(xiàn)代光學實驗》的教學體系與實際嚴重脫節(jié)，存在許多問題，束縛了學生創(chuàng)新實踐能力的培養(yǎng)。

卓越工程師應具有知識和技能兩大優(yōu)勢。知識優(yōu)勢是指具有厚實而綜合的專業(yè)知識和基礎扎實的科學理論知識；技能優(yōu)勢是指具有良好的科技思維和實踐能力、良好的技術運用、推廣和轉換能力，不僅能夠解決生產(chǎn)一線的具體問題，而且還能夠把科學的知識、原理、技術和方法直接運用到具體的生產(chǎn)活動中，創(chuàng)造出現(xiàn)實的生產(chǎn)產(chǎn)品或解決問題的方案。同時卓越工程師還應具有工程的成本效益觀念、技術創(chuàng)新意識、獲取重要信息、統(tǒng)籌技術方案和運用高新技術等的專業(yè)能力。這類人才不僅能夠實現(xiàn)知識型和技能型的有機結合，即把所學的專業(yè)知識和相關技術應用于自己的工作實踐，而且能夠根據(jù)客戶和社會實際需求，進行深入研究，從而制定出解決問題的實際方案，或發(fā)明新技術、研制新產(chǎn)品。

2 構建現(xiàn)代光學實驗創(chuàng)新培養(yǎng)模式，強化學生創(chuàng)新能力培養(yǎng)

目前，我國高等工程教育改革與發(fā)展的目標是根據(jù)當前社會經(jīng)濟發(fā)展的需要， 重點培養(yǎng)學生的專業(yè)技能、實際應用能力和操作能力；強化學生應用研究能力的培養(yǎng)，走產(chǎn)學研相結合道路，為社會和企業(yè)單位培養(yǎng)具有一定理論基礎和較強的專業(yè)技術能力的應用性人才。基于目前的形勢，培養(yǎng)社會需要的、實踐能力強的高等教育培養(yǎng)模式的改革已勢在必行[4]。

探索以培養(yǎng)學生的思考問題的能力、獨立完成操作的能力、基于實踐的創(chuàng)新能力和分析解決實際問題的能力為中心的實驗教學模式是眾多高校實驗教師始終努力追求的目標。為了滿足社會經(jīng)濟的需求和適應卓越工程師教育的培養(yǎng)目標，我們以“突出基礎、強化應用、拓展思維、注重能力、提高素質”作為我們的指導思想[5]，目的是培養(yǎng)學生的動手能力、創(chuàng)新能力、協(xié)作能力、綜合能力和工程意識。現(xiàn)代光學實驗創(chuàng)新培養(yǎng)模式是以深化教學內容、重建課程體系、改革教學模式、教學方法和教學手段為核心。

3 建立現(xiàn)代光學模塊化實驗教學體系的新模式

3.1 構建以PPT課件為核心的輔助教學形式

目前我國高等教育已經(jīng)進入大眾化階段，作為普通本科院校，所進行的高等教育不再是精英教育，而是以提高學生素質為己任的大眾教育，因此學生對抽象理論知識的理解存在一定的困難。利用多媒體課件指導學生預習實驗，既可以直觀地讓學生了解儀器的結構、工作原理和調節(jié)方法，又增加了學生對實驗的感性認識。對于需要仔細和重點觀察的實驗現(xiàn)象，可以將該內容做成FLASH動畫并根據(jù)需要采用停止和慢動作等方式，給學生以具體形象的視覺效果和信息；對于實驗操作過程中違規(guī)操作可能產(chǎn)生的后果利用多媒體課件進行模擬，以引起學生的足夠重視起到有效避免事故發(fā)生的作用；對于實驗中不能或不易觀察的實驗現(xiàn)象，可以利用課件進行模擬，使學生獲得的表象認識，加深學生對抽象的理論知識的理解。使以PPT課件為核心的輔助教學與實驗操作教學形成優(yōu)勢互補，達到最佳的教學效果。

3.2 演示實驗

演示實驗是實驗教學的重要一環(huán)，能吸引學生的注意，鍛煉學生的觀察能力，激發(fā)學生的探索熱情。演示實驗可分為啟發(fā)性演示實驗、驗證性演示實驗、強化教學效果的演示實驗和調節(jié)性的演示實驗。現(xiàn)代光學實驗中的演示性實驗是指啟發(fā)性演示實驗和調節(jié)性的演示實驗。啟發(fā)性演示實驗是由實驗結果啟發(fā)學生思考從而繼續(xù)設計實驗引出新的結果。利用啟發(fā)性演示實驗，根據(jù)實驗結果，啟發(fā)學生思考實驗原理及其相關知識，從而彌補學生對實驗原理及相關知識的掌握。調節(jié)性演示實驗是使學生掌握基本操作程序和操作過程中的注意事項而進行的演示性實驗。在演示實驗設置一些科研題目供學生選擇，學生可以通過小論文的形式或者是小制作的形式對演示實驗進行開發(fā)。

3.3 操作實驗

通過演示實驗，學生對實驗原理和基本操作有力基本的了解，接下來就是讓學生親自進行實驗操作。實驗操作是實驗的核心部分，其目的是使學生在理解實驗原理的基礎上，讓學生掌握儀器內部結構、原理和使用方法，并進一步培養(yǎng)學生解決實際問題的方法和能力。與此同時還要培養(yǎng)學生的基本實驗技能、實驗程序、實驗操作技能，學會正確處理實驗數(shù)據(jù)，分析和評價實驗結果。最重要的是養(yǎng)成實事求是的科學態(tài)度和嚴謹?shù)墓ぷ髯黠L。

3.4 綜合設計型實驗

在完成演示實驗和操作實驗的教學任務后，學生對實驗儀器和實驗原理有了充分的了解和掌握，在此基礎上，我們選拔學生，為他們開放實驗室，鼓勵他們對實驗課相關問題進行進一步探索。在現(xiàn)有的實驗條件下，根據(jù)學生的專業(yè)特點和自身的興趣提出課題和研究項目用以開拓思維、培養(yǎng)創(chuàng)新能力為目的綜合設計型實驗。在該實驗階段指導教師的參與要適度，要以學生為主，僅對于實驗項目的創(chuàng)新性、合理性和可行性進行必要的建議和指引，不過多參與實驗，充分發(fā)揮學生自身的能力。通過綜合設計實驗的訓練，既要培養(yǎng)學生跨學科思考問題的能力和綜合使用多種實驗儀器的能力，又要培養(yǎng)學生在比較復雜的情況下，觀察現(xiàn)象、測量與處理數(shù)據(jù)、綜合分析與判斷并解決實際問題的能力，為學生架起理論知識和現(xiàn)代工程技術之間聯(lián)系的橋梁[7]。同時也能培養(yǎng)學生綜合運用所學理論知識，科學分析并選擇實驗方案，系統(tǒng)分析和科學評價實驗結果，進行研究性學習的能力；培養(yǎng)學生的溝通、交流、團結協(xié)作以及對社會的認知能力；培養(yǎng)學生的社會責任感和職業(yè)責任感，這對學生的自主創(chuàng)新能力以及科研能力培養(yǎng)都是十分有利的。

3.5 應用型實驗

應用型實驗是現(xiàn)代光學實驗的最后一個階段，也是實驗體系的最高層次和最終目標。該層次的實驗內容既要包含所學課程的主要知識，又要注重與實踐工程的結合。應用型實驗的項目是來源于工程實踐，主要是利用所學專業(yè)知識與工程實踐相結合，解決一個具體工程問題。學生在該實驗階段要根據(jù)實驗要求首先進行系統(tǒng)設計，接下來是選定實驗方案，最后是完成系統(tǒng)調試和實驗。該階段的實驗在實驗內容的設計和實施方法上，突出了實驗內容的應用性、工程性和系統(tǒng)性。

4 結語

根據(jù)當前社會經(jīng)濟發(fā)展的需要和卓越工程師培養(yǎng)教育計劃，構建了基于卓越工程師的現(xiàn)代光學實驗創(chuàng)新培養(yǎng)模式。從指導思想和培養(yǎng)目標、實驗創(chuàng)新培養(yǎng)模式和模塊化實驗教學體系的新模式三個方面進行了探討。提出了“以培養(yǎng)學生的工程意識、協(xié)作能力、綜合能力、動手能力、創(chuàng)新能力為目的；以深化課程體系、教學模式、教學內容、教學方法和教學手段改革為核心的現(xiàn)代光學實驗創(chuàng)新培養(yǎng)模式”，在此基礎上，構建了現(xiàn)代光學模塊化實驗教學體系的新模式，即以PPT課件為核心的輔助教學形式、采用演示實驗、操作實驗、綜合設計實驗和應用型實驗四層次的新模式。

參考文獻

[1]張燕，溫曉玲.基于“卓越計劃”背景下的產(chǎn)學研合作新模式[J].大學教育，2012，1（5）：20-21.

[2]秦鋼年，黃大明，盧福寧，等.構建適應創(chuàng)新型人才培養(yǎng)的實驗教學體系[J].實驗室研究與探索，2012，31（1）：101-104.

[3]教育部.教育部關于實施“卓越工程師教育培養(yǎng)計劃”的若干意見[Z].教高[2011]1號.

[4]李德才，王俊.關于培養(yǎng)“卓越工程師”的幾點認識[J].研究生教育研究，2011（3）：53-55.

[5]匡翠萍，劉曙光，鐘桂輝，等.實驗教學改革與學生創(chuàng)新能力培養(yǎng)[J].實驗室研究與探索，2012，31（9）：86-88.

[6]冷雪松，王艷東，姜麗娜，等.基于卓越工程師培養(yǎng)目標下的大學物理實驗創(chuàng)新培養(yǎng)模式[J].大學物理實驗，2013，26（6）：127-130.

[7]李廣偉，胡留現(xiàn).實驗教學改革與創(chuàng)新人才培養(yǎng)的探索與實踐[J].實驗室研究與探索，2008，27（9）：110-113.