光電專業實驗實訓課程體系建設研究

摘 要：時逢黑龍江大學本科教學計劃修訂，光電子專業的實驗與實訓課程得以修訂與建設。以強化學生專業知識與技能水平為核心，以服務本科生畢業設計為目標，精簡了原有專業基礎實驗，增設了多項實訓與實踐課程內容，仿真設計與工程實訓緊密結合，互為支撐。在不增加學生課業負擔的前提下，實現了理論、實驗和實踐的連接與統一，對于相關本科專業的實驗實訓課程建設具有一定的指導意義。

關鍵詞：光電子；課程體系；實驗與實訓；課程設計

中圖分類號：G642 文獻標志碼：A 文章編號：1002-2589（2015）12-0207-02

引言

光電子技術專業具有“理”“工”結合的特色，理論及實驗教學課程的設置亦通常遵循“理論”與“應用”并重的原則。然而，隨著近年來本科生就業形勢日趨嚴峻，以“工程應用”為目標的實訓類實驗課程受到追捧，并在各高校尤其是地方高校得到廣泛開展。時逢黑龍江大學本科教學計劃修訂，我們抓住此契機，對本專業的傳統實驗課程體系進行了修訂與建設。通過增設“實訓與實踐課程設計”，實現了“專業基礎實驗”與本科“畢業設計”的有效連接。修訂后的實驗課程具有如下特色，（1）“并”——將“專業基礎實驗”中的部分實驗進行了合并與精簡，為“實訓類”課程的開設在時間和空間上提供必要保證；（2）“增”——增設6門實訓類課程設計，覆蓋光學設計、光纖應用和光電設計三大領域；（3）“精”——采用“分組集中”模式，在短期內對學生所參與的實訓類課程進行高強度培訓，強化其對應的專業設計技能水平；（4）“連”——形成“專業基礎實驗”，“實訓與實踐課程設計”，“本科畢業設計”三者的有效銜接，互為支撐；（5）“活”——課程設置靈活，必修與選修結合，不增加學生課業負擔。

一、實驗實訓課程體系建設方案

實驗實訓課程體系建設的核心是增設“實訓與實踐課程設計”，實現“專業基礎實驗”與“畢業設計”間有效過渡。建設的宗旨是“總學時不變”。為此，一方面精簡了“基礎實驗”，另一方面則采用必修課程與選修課程相結合的方式，限定“課程設計”的學時數，整體上不增加學生的課業負擔。建設的目標是“基礎實驗”“課程設計”與“畢業設計”三者遞進式結合，“一體兩翼”，提升學生專業知識與技能水平。

1.專業基礎實驗修訂

原有專業實驗包含基礎實驗（物理光學、激光原理和激光技術實驗）、應用實驗（光電器件和光纖通信實驗）、綜合設計性實驗（半導體光源驅動電路設計與測試實驗、光學高反射金屬膜的獲取實驗），共計20小項，66學時。該實驗內容已執行10余年，面臨內容陳舊、儀器設備老化、可操行性低等問題，且占用了大量課程資源，已無法滿足新時期本科實驗教學的要求。

基于此，我們對原有的實驗內容進行精簡與合并（見圖1），具體操作方法如下：（1）合并激光原理與激光器件實驗，將設備老舊、無法保證開設的“氦氖激光器模式的測量分析”“激光器諧振腔調整實驗”刪除，實驗數目降為4，學時數減少為8；（2）由于原有光通信實驗系統已損壞，無法維修，遂將“光纖通信實驗”內容調整為“光纖測試實驗”，側重于普通單模/多模光纖的切割、熔接、損耗和斷點測試等，實驗數目為4，學時數為8；（3）保留“物理光學”和“光電器件實驗”，增設“應用光學實驗”，為后續實訓課程奠定基礎，實驗數目為8，學時調整為16學時；（4）刪除“綜合設計實驗”，將原有內容轉至實訓實踐類課程設計中。綜上，修訂后的“專業基礎實驗”共含16小項，總計32學時，節省課程資源共計34學時。

2.實訓與實踐類課程設計

在原有實驗教學計劃中，實訓與實踐是弱項（僅有“光學系統設計”和“光網絡認證工程師”），遠不能體現專業特色。為滿足實驗教學及學生技能水平強化的需求。在新的教學計劃中，增設了“實訓與實踐”課程模塊，共計40學時。如圖2所示，該模塊共包含“光學設計模塊”、“光纖應用模塊”和“光電設計模塊”三部分。

具體地，在“光學設計模塊”中，保留了原有的“光學系統設計”，將原有實驗中的“鍍膜工藝”擴充為“光學設計與鍍膜”，增設了“高等光學仿真”課程，與“光學系統設計”課程互為補充，強化學生的仿真設計能力。將原有“半導體光源驅動設計與測試實驗”擴充為“光電系統電路設計”模塊，系統地開設從光源、光放大器、到光接收器的電路設計課程。

強化專業特色，增設“光纖應用模塊”。首先，利用專業先進的磨拋光纖設備、光纖拉錐設備開設“光纖制備與加工”課程設計，增強學生的設備使用能力。進而，升級原有“光纖傳感實驗”為“光纖傳感實訓”，結合專業現有光纖工程應用中心，強化實訓與實踐的結合。最后，考慮光通信領域的快速更新與高成本，將原有光通信實驗改為以仿真為基礎的“光通信專業仿真設計”課程，令學生可在短期內快速地掌握光通信系統的基本組成，熟悉關鍵光通信設備的性能，了解分析及優化系統性能的基本方法。

上述三個模塊分別覆蓋了仿真設計、光學加工、工程實訓三大方面，學生通過“進階式”學習，可完成從理論到實踐的知識積累與轉變。“實訓與實踐”課程在實施方法上，實行必修與選修相結合的方式。為取得相關課程學分，學生需至少完成1門必修課程（“光通信仿真設計”或“光電系統電路設計”，均20學時），并完成1-2門選修課程（10-20學時）。可見，“實訓與實踐”類課程為學生提供了大量課程設計與工程實訓的機會，其專業技能水平必可得到一定程度地增強。同時，所增加的40學時與專業基礎實驗所節省的34學時基本相當，學生的課業負擔沒有增加。

二、實驗實訓課程對畢業設計的支撐

畢業設計是檢驗理工類本科生學業綜合水平的有效體現方式。本專業依據自身專業特點與實驗室建制情況，多年來已形成四個較穩定的畢業設計研究方向，即光纖傳感與通信，超快激光，表面等離子體共振傳感器和光電檢測。因此，“專業基礎實驗”和“實訓與實踐課程”在建設上亦需服務于上述研究方向。具體如圖3所示，針對“光纖傳感與通信”方向，以“光纖測試實驗”為基礎，以“光纖制備加工”“光纖傳感實訓”“光纖通信仿真”為進階，為開展較為深入的“光纖傳感”和“光纖通信”的畢業設計研究奠定深厚理論和實踐基礎。類似地，在其他三個研究方向中，基礎實驗、仿真設計實驗、“實訓與實踐”課程設計均稱為相關畢業設計內容的前期基礎。

通過“專業基礎實驗”“實訓與實踐課程”和“畢業設計”三者前后有序的配合，使得光電子專業本科生可以從二年級至四年級不間斷地得到實驗及實訓課程的訓練，理論與實踐的融合能力得到提升，專業的技能水平得到強化，畢業設計內容的深度和廣度得到不斷拓展，真正成為滿足光電行業需求，有理論、有技能的合格本科畢業生。

三、結論

通過精簡原有“專業基礎實驗”，節省了大量課程資源；通過引入“實訓與實踐課程設計”，有效改善了當前高等教育中理論與實踐知識脫節的難題。“實訓與實踐課程設計”的開設保證了本科生實驗實踐課程的三年連貫性學習，實現了“基礎實驗”與“畢業設計”的有效連接，可顯著提升本科生畢業設計的質量，強化學生的專業知識與技能水平。

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