應用光學實驗開放式教學模式的探索和研究

劉忠民

摘要：在高等教育改革過程中，逐漸重視了實驗教學對應用型本科人才培養的影響，因此需要加強實驗教學的研究與實踐，有效地提高教學質量。應用光學實驗作為光電類專業學生的基礎實驗課程，具有很強的代表性。本文對應用光學實驗現存問題進行了梳理，采用開放式教學模式進行實驗教學改革與探索，能有效提高教學效率和質量，提升學生的學習水平和實驗創新能力，具有一定的借鑒意義。

關鍵詞：應用光學；實驗教學；開放式；教學改革

中圖分類號：G642.0 文獻標志碼：A 文章編號：1674-9324（2017）35-0109-03

近年來，隨著高等教育改革和發展要求，圍繞人才培養目標，提升學生的自主性學習，增強學生善于實踐和勇于創新的精神[1]。實驗教學在應用型本科人才培養過程中具有重要地位和特殊作用[2，3]，實驗教學改革已逐步從重實驗設備和資源建設、教學內容和方法的改革，向著以學生能力培養為核心的個性化、層次化的實驗教學體系和平臺的構建發展[4-7]。基于教學發展和人才培養的要求，適應完全學分制的教學管理，以突出學生的自主性學習能力、實踐創新能力的培養，探索個性化、模塊化、層次化的開放式實驗教學模式。本文以應用光學實驗為例，在教學實踐中進行嘗試，促進了實驗室的資源有效配置和實驗課程建設，并在一定程度上提高了教學質量和學生的學習效果，取得了初步成效。

一、傳統實驗教學面臨的問題

1.教學體系不夠完善。目前本科教學的實驗課程往往被當作理論課程的補充，沒有系統地設置相關的實驗教學內容。如《應用光學實驗》課程，將應用光學中幾個典型的單透鏡裝置、光學系統提取出來作為實驗案例教學，實驗學時安排較少學生學習也比較倉促，這樣導致學生沒有真正掌握應用光學的基礎知識和實驗技能，沒有激發學生的學習興趣和創造力。

2.實驗教學時間不夠靈活。在傳統的教學安排上，是以課堂教學為核心、教學班統一安排的教學方式，實驗課程安排上要受到課堂理論教學安排、實驗室設備、師資等條件的約束，同時學生在第一課堂、第二課堂、實踐活動等方面都有時間歸一化的需求，所以在實驗課程安排上會安排見縫插針的形式，學生沒有得到充分的預習、寬裕的實驗時間。

3.管理體制不夠完善，利用率低。在應用光學的傳統實驗教學中，沒有形成科學化的管理制度。在實驗教學執行過程中，實驗教師根據自己的經驗和教學慣例進行教學和探索，如學生多時增加實驗設備，學生少時實驗設備閑置，使得實驗資源利用率比較低。實驗課程沒有跟教學建設和發展銜接得很好，不利于實驗室開發和開設創新性實驗，沒有為學生科研競賽所用，實驗室平臺沒有充分發揮應有的作用。

4.教學模式單一。傳統實驗教學以教師演示講解為主，學生以集體運動式的實驗形式，學生沒有太多的思考和交流的機會，被動地跟隨實驗課程教學內容完成實驗學習任務，這不僅給實驗室資源和師資配置帶來了壓力，同時也約束了學生的學習自主性和創造性。

二、開放式實驗教學的思路

開放式實驗教學著手將實驗課程內容模塊化，構建成一個具有梯次性、系統性的教學體系。通過分層次、多平臺的教學模式，滿足完全學分制學生選課上課、個性化教學的要求。

1.循序漸進的課程設置。《應用光學實驗》作為光電類專業本科學生接觸的第一個光學專業實驗，同時也是一門應用性非常強的學科。在教學內容設置上要有梯次性、系統性和實用性。實驗設置從光學元件的入門操作清洗保存、單光學元件裝置、光學系統裝置、開放性綜合光學平臺進行設置，滿足不同層次內容、循序漸進的實驗教學要求，加強學生對應用光學核心基礎知識的理解和綜合運用能力的培養。

2.模塊化實驗內容。結合理論課程的知識，《應用光學實驗》課程也是自成體系的，圍繞幾何光學成像、典型光學系統、像差理論分析、光學系統設計四個核心部分[8，9]進行模塊化設計實驗項目。每個模塊通過分層次、漸近式的實驗課程內容設置，以確保理論和實驗教學的互補和差異，使學生能夠站在學科和知識體系的高度看問題，能有效提高學生學習思考的主動性，提高教學質量和效果。

3.分層次和多平臺結合的教學模式。在新的教學環境下，需要構建從基礎實驗教學、綜合運用教學、創新實驗不同層次的教學平臺。基礎實驗和綜合實驗是學科和課程的基礎，以專業實驗室為載體。創新實驗是課程的延伸，以開放實驗室為載體。多平臺以滿足學生在不同時間的選課上課、個性化學習需求，也能創造條件給予教師啟發式教學，學生探究學習方式，活躍教學氛圍，激發出學生的學習積極性。

三、開放式實驗教學的舉措

在開放式教學思路的指導下，要逐步推進課程教學方案、師資匹配、教學資源平臺的建設，借助互聯網提高教學管理效率，輔助教學預習與互動，這是一種提高教學水平的改革方向。合理規劃和開放實驗資源，有利于提高學生的學習能力和創造性。

1.改革教學內容。傳統的《應用光學實驗》是以7—10個實驗項目構成的，一個實驗需要不間斷花費2—4個小時才能完成，往往給教師上課和學生學習帶來不便，同時也沒有很好的教學效果。從教學方案上來說要改革相關課程，要構建系統性的實驗項目，覆蓋完整的知識點，同時具備梯次化、模塊化的特征，一個實驗項目相對比較獨立，操作時長控制在0.5—1小時之間。

2.構建在線課程。在模塊化的課程背景下，要構建線上平臺，具備完整的教學內容、演示動畫以及互動交流的功能，使學生能理解和掌握完整的實驗知識，能利用課余時間對實驗課程進行預習和鞏固。平臺的交流不是單一點對點的形式，以討論組的形式開放給學生，大家能相互學習，相互促進。

3.構建在線預約系統。在完全學分制的教學體制下，實驗課程的在線預約系統是必不可少的工具[10，11]。在線預約系統要配合理論課程、實驗課程、實踐課程的時間，在整個教學管理框架下，以學生個體為對象，采用訂單接單的實驗預約方式進行，這不僅可以方便教學管理、實驗資源的利用率、教學工作量的扁平化，還能提高學生的時間利用率和學習質量。

4.構建開放實驗平臺。實驗室的建設不僅僅是在實驗內容上要革新，在實驗室運行上要摒棄以往上課操作下課關門的情況。配合在線預約系統，可以合理安排實驗室的運行時長和時段，甚至可以允許學生重復預約實驗，起到長效運行的作用。同時，配合開放式的創新課程和開放式的實驗裝置，在合理的實驗管理下，可以構建24小時開放、學生自主管理的創新實驗平臺。從基礎實驗的“長效運行”開放到創新實驗的“自主管理”開放是一種教師主導教學到學生自主學習的思維轉變。

四、結語

隨著教學的發展和改革，需要與時俱進，提高教學質量。實驗教學是現代高等教育的重要組成部分，是培養實踐創新人才的重要手段，需要重視專業實驗教學的發展，確保學生熟練掌握實驗技能和專業知識。針對應用光學實驗教學現狀分析，提出開放式實驗教學模式推進應用光學實驗和專業實驗教學的改革，以促進實驗教學水平和質量的提高，促進學生的專業素養、實踐創新能力的培養。

參考文獻：

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