應(yīng)用光學(xué)實(shí)驗(yàn)開放式教學(xué)模式的探索和研究

劉忠民

摘要：在高等教育改革過(guò)程中，逐漸重視了實(shí)驗(yàn)教學(xué)對(duì)應(yīng)用型本科人才培養(yǎng)的影響，因此需要加強(qiáng)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的研究與實(shí)踐，有效地提高教學(xué)質(zhì)量。應(yīng)用光學(xué)實(shí)驗(yàn)作為光電類專業(yè)學(xué)生的基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)課程，具有很強(qiáng)的代表性。本文對(duì)應(yīng)用光學(xué)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)存問(wèn)題進(jìn)行了梳理，采用開放式教學(xué)模式進(jìn)行實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革與探索，能有效提高教學(xué)效率和質(zhì)量，提升學(xué)生的學(xué)習(xí)水平和實(shí)驗(yàn)創(chuàng)新能力，具有一定的借鑒意義。

關(guān)鍵詞：應(yīng)用光學(xué)；實(shí)驗(yàn)教學(xué)；開放式；教學(xué)改革

中圖分類號(hào)：G642.0 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號(hào)：1674-9324（2017）35-0109-03

近年來(lái)，隨著高等教育改革和發(fā)展要求，圍繞人才培養(yǎng)目標(biāo)，提升學(xué)生的自主性學(xué)習(xí)，增強(qiáng)學(xué)生善于實(shí)踐和勇于創(chuàng)新的精神[1]。實(shí)驗(yàn)教學(xué)在應(yīng)用型本科人才培養(yǎng)過(guò)程中具有重要地位和特殊作用[2，3]，實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革已逐步從重實(shí)驗(yàn)設(shè)備和資源建設(shè)、教學(xué)內(nèi)容和方法的改革，向著以學(xué)生能力培養(yǎng)為核心的個(gè)性化、層次化的實(shí)驗(yàn)教學(xué)體系和平臺(tái)的構(gòu)建發(fā)展[4-7]。基于教學(xué)發(fā)展和人才培養(yǎng)的要求，適應(yīng)完全學(xué)分制的教學(xué)管理，以突出學(xué)生的自主性學(xué)習(xí)能力、實(shí)踐創(chuàng)新能力的培養(yǎng)，探索個(gè)性化、模塊化、層次化的開放式實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式。本文以應(yīng)用光學(xué)實(shí)驗(yàn)為例，在教學(xué)實(shí)踐中進(jìn)行嘗試，促進(jìn)了實(shí)驗(yàn)室的資源有效配置和實(shí)驗(yàn)課程建設(shè)，并在一定程度上提高了教學(xué)質(zhì)量和學(xué)生的學(xué)習(xí)效果，取得了初步成效。

一、傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)教學(xué)面臨的問(wèn)題

1.教學(xué)體系不夠完善。目前本科教學(xué)的實(shí)驗(yàn)課程往往被當(dāng)作理論課程的補(bǔ)充，沒有系統(tǒng)地設(shè)置相關(guān)的實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容。如《應(yīng)用光學(xué)實(shí)驗(yàn)》課程，將應(yīng)用光學(xué)中幾個(gè)典型的單透鏡裝置、光學(xué)系統(tǒng)提取出來(lái)作為實(shí)驗(yàn)案例教學(xué)，實(shí)驗(yàn)學(xué)時(shí)安排較少學(xué)生學(xué)習(xí)也比較倉(cāng)促，這樣導(dǎo)致學(xué)生沒有真正掌握應(yīng)用光學(xué)的基礎(chǔ)知識(shí)和實(shí)驗(yàn)技能，沒有激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和創(chuàng)造力。

2.實(shí)驗(yàn)教學(xué)時(shí)間不夠靈活。在傳統(tǒng)的教學(xué)安排上，是以課堂教學(xué)為核心、教學(xué)班統(tǒng)一安排的教學(xué)方式，實(shí)驗(yàn)課程安排上要受到課堂理論教學(xué)安排、實(shí)驗(yàn)室設(shè)備、師資等條件的約束，同時(shí)學(xué)生在第一課堂、第二課堂、實(shí)踐活動(dòng)等方面都有時(shí)間歸一化的需求，所以在實(shí)驗(yàn)課程安排上會(huì)安排見縫插針的形式，學(xué)生沒有得到充分的預(yù)習(xí)、寬裕的實(shí)驗(yàn)時(shí)間。

3.管理體制不夠完善，利用率低。在應(yīng)用光學(xué)的傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，沒有形成科學(xué)化的管理制度。在實(shí)驗(yàn)教學(xué)執(zhí)行過(guò)程中，實(shí)驗(yàn)教師根據(jù)自己的經(jīng)驗(yàn)和教學(xué)慣例進(jìn)行教學(xué)和探索，如學(xué)生多時(shí)增加實(shí)驗(yàn)設(shè)備，學(xué)生少時(shí)實(shí)驗(yàn)設(shè)備閑置，使得實(shí)驗(yàn)資源利用率比較低。實(shí)驗(yàn)課程沒有跟教學(xué)建設(shè)和發(fā)展銜接得很好，不利于實(shí)驗(yàn)室開發(fā)和開設(shè)創(chuàng)新性實(shí)驗(yàn)，沒有為學(xué)生科研競(jìng)賽所用，實(shí)驗(yàn)室平臺(tái)沒有充分發(fā)揮應(yīng)有的作用。

4.教學(xué)模式單一。傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)教學(xué)以教師演示講解為主，學(xué)生以集體運(yùn)動(dòng)式的實(shí)驗(yàn)形式，學(xué)生沒有太多的思考和交流的機(jī)會(huì)，被動(dòng)地跟隨實(shí)驗(yàn)課程教學(xué)內(nèi)容完成實(shí)驗(yàn)學(xué)習(xí)任務(wù)，這不僅給實(shí)驗(yàn)室資源和師資配置帶來(lái)了壓力，同時(shí)也約束了學(xué)生的學(xué)習(xí)自主性和創(chuàng)造性。

二、開放式實(shí)驗(yàn)教學(xué)的思路

開放式實(shí)驗(yàn)教學(xué)著手將實(shí)驗(yàn)課程內(nèi)容模塊化，構(gòu)建成一個(gè)具有梯次性、系統(tǒng)性的教學(xué)體系。通過(guò)分層次、多平臺(tái)的教學(xué)模式，滿足完全學(xué)分制學(xué)生選課上課、個(gè)性化教學(xué)的要求。

1.循序漸進(jìn)的課程設(shè)置?！稇?yīng)用光學(xué)實(shí)驗(yàn)》作為光電類專業(yè)本科學(xué)生接觸的第一個(gè)光學(xué)專業(yè)實(shí)驗(yàn)，同時(shí)也是一門應(yīng)用性非常強(qiáng)的學(xué)科。在教學(xué)內(nèi)容設(shè)置上要有梯次性、系統(tǒng)性和實(shí)用性。實(shí)驗(yàn)設(shè)置從光學(xué)元件的入門操作清洗保存、單光學(xué)元件裝置、光學(xué)系統(tǒng)裝置、開放性綜合光學(xué)平臺(tái)進(jìn)行設(shè)置，滿足不同層次內(nèi)容、循序漸進(jìn)的實(shí)驗(yàn)教學(xué)要求，加強(qiáng)學(xué)生對(duì)應(yīng)用光學(xué)核心基礎(chǔ)知識(shí)的理解和綜合運(yùn)用能力的培養(yǎng)。

2.模塊化實(shí)驗(yàn)內(nèi)容。結(jié)合理論課程的知識(shí)，《應(yīng)用光學(xué)實(shí)驗(yàn)》課程也是自成體系的，圍繞幾何光學(xué)成像、典型光學(xué)系統(tǒng)、像差理論分析、光學(xué)系統(tǒng)設(shè)計(jì)四個(gè)核心部分[8，9]進(jìn)行模塊化設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目。每個(gè)模塊通過(guò)分層次、漸近式的實(shí)驗(yàn)課程內(nèi)容設(shè)置，以確保理論和實(shí)驗(yàn)教學(xué)的互補(bǔ)和差異，使學(xué)生能夠站在學(xué)科和知識(shí)體系的高度看問(wèn)題，能有效提高學(xué)生學(xué)習(xí)思考的主動(dòng)性，提高教學(xué)質(zhì)量和效果。

3.分層次和多平臺(tái)結(jié)合的教學(xué)模式。在新的教學(xué)環(huán)境下，需要構(gòu)建從基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)教學(xué)、綜合運(yùn)用教學(xué)、創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)不同層次的教學(xué)平臺(tái)。基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)和綜合實(shí)驗(yàn)是學(xué)科和課程的基礎(chǔ)，以專業(yè)實(shí)驗(yàn)室為載體。創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)是課程的延伸，以開放實(shí)驗(yàn)室為載體。多平臺(tái)以滿足學(xué)生在不同時(shí)間的選課上課、個(gè)性化學(xué)習(xí)需求，也能創(chuàng)造條件給予教師啟發(fā)式教學(xué)，學(xué)生探究學(xué)習(xí)方式，活躍教學(xué)氛圍，激發(fā)出學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性。

三、開放式實(shí)驗(yàn)教學(xué)的舉措

在開放式教學(xué)思路的指導(dǎo)下，要逐步推進(jìn)課程教學(xué)方案、師資匹配、教學(xué)資源平臺(tái)的建設(shè)，借助互聯(lián)網(wǎng)提高教學(xué)管理效率，輔助教學(xué)預(yù)習(xí)與互動(dòng)，這是一種提高教學(xué)水平的改革方向。合理規(guī)劃和開放實(shí)驗(yàn)資源，有利于提高學(xué)生的學(xué)習(xí)能力和創(chuàng)造性。

1.改革教學(xué)內(nèi)容。傳統(tǒng)的《應(yīng)用光學(xué)實(shí)驗(yàn)》是以7—10個(gè)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目構(gòu)成的，一個(gè)實(shí)驗(yàn)需要不間斷花費(fèi)2—4個(gè)小時(shí)才能完成，往往給教師上課和學(xué)生學(xué)習(xí)帶來(lái)不便，同時(shí)也沒有很好的教學(xué)效果。從教學(xué)方案上來(lái)說(shuō)要改革相關(guān)課程，要構(gòu)建系統(tǒng)性的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，覆蓋完整的知識(shí)點(diǎn)，同時(shí)具備梯次化、模塊化的特征，一個(gè)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目相對(duì)比較獨(dú)立，操作時(shí)長(zhǎng)控制在0.5—1小時(shí)之間。

2.構(gòu)建在線課程。在模塊化的課程背景下，要構(gòu)建線上平臺(tái)，具備完整的教學(xué)內(nèi)容、演示動(dòng)畫以及互動(dòng)交流的功能，使學(xué)生能理解和掌握完整的實(shí)驗(yàn)知識(shí)，能利用課余時(shí)間對(duì)實(shí)驗(yàn)課程進(jìn)行預(yù)習(xí)和鞏固。平臺(tái)的交流不是單一點(diǎn)對(duì)點(diǎn)的形式，以討論組的形式開放給學(xué)生，大家能相互學(xué)習(xí)，相互促進(jìn)。

3.構(gòu)建在線預(yù)約系統(tǒng)。在完全學(xué)分制的教學(xué)體制下，實(shí)驗(yàn)課程的在線預(yù)約系統(tǒng)是必不可少的工具[10，11]。在線預(yù)約系統(tǒng)要配合理論課程、實(shí)驗(yàn)課程、實(shí)踐課程的時(shí)間，在整個(gè)教學(xué)管理框架下，以學(xué)生個(gè)體為對(duì)象，采用訂單接單的實(shí)驗(yàn)預(yù)約方式進(jìn)行，這不僅可以方便教學(xué)管理、實(shí)驗(yàn)資源的利用率、教學(xué)工作量的扁平化，還能提高學(xué)生的時(shí)間利用率和學(xué)習(xí)質(zhì)量。

4.構(gòu)建開放實(shí)驗(yàn)平臺(tái)。實(shí)驗(yàn)室的建設(shè)不僅僅是在實(shí)驗(yàn)內(nèi)容上要革新，在實(shí)驗(yàn)室運(yùn)行上要摒棄以往上課操作下課關(guān)門的情況。配合在線預(yù)約系統(tǒng)，可以合理安排實(shí)驗(yàn)室的運(yùn)行時(shí)長(zhǎng)和時(shí)段，甚至可以允許學(xué)生重復(fù)預(yù)約實(shí)驗(yàn)，起到長(zhǎng)效運(yùn)行的作用。同時(shí)，配合開放式的創(chuàng)新課程和開放式的實(shí)驗(yàn)裝置，在合理的實(shí)驗(yàn)管理下，可以構(gòu)建24小時(shí)開放、學(xué)生自主管理的創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)平臺(tái)。從基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)的“長(zhǎng)效運(yùn)行”開放到創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)的“自主管理”開放是一種教師主導(dǎo)教學(xué)到學(xué)生自主學(xué)習(xí)的思維轉(zhuǎn)變。

四、結(jié)語(yǔ)

隨著教學(xué)的發(fā)展和改革，需要與時(shí)俱進(jìn)，提高教學(xué)質(zhì)量。實(shí)驗(yàn)教學(xué)是現(xiàn)代高等教育的重要組成部分，是培養(yǎng)實(shí)踐創(chuàng)新人才的重要手段，需要重視專業(yè)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的發(fā)展，確保學(xué)生熟練掌握實(shí)驗(yàn)技能和專業(yè)知識(shí)。針對(duì)應(yīng)用光學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)現(xiàn)狀分析，提出開放式實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式推進(jìn)應(yīng)用光學(xué)實(shí)驗(yàn)和專業(yè)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的改革，以促進(jìn)實(shí)驗(yàn)教學(xué)水平和質(zhì)量的提高，促進(jìn)學(xué)生的專業(yè)素養(yǎng)、實(shí)踐創(chuàng)新能力的培養(yǎng)。

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