工程光学实验教学的探索

摘要在如今的高等教育的改革发展当中，实验课程已经成为人才培养中一个重要组成部分，其重要性不言而喻。工程光学实验作为光电信息科学与工程专业的专业实验课，具有很强的代表性。由于现如今工程光学实验课程过于陈旧，这种传统的教育方式已经不能够适应现代的教学体系，对于实验教学的改革已经迫在眉睫。针对课程中所存在的问题提出了解决方法，能够有效地提高学生的学习效率，同时对于提高学生的学习水平以及创新能力也有一定的指导意义。

关键词工程光学实验课程学习效率

1引言

工程光学实验是光电信息科学与工程专业中最基础的一门专业实验课，是后续光学实验课程教学的基础[1-2]。学生通过工程光学实验课程的学习，可以对光学仪器的基本操作有所了解。同时也有助于理解工程光学的概念，增强学生的科研创新能力，让学生体验团队合作的作用性，为今后学生开展其他相关课程的研究打下坚实的基础。因此，工程光学实验课程质量的高低直接关系到同学们对于后续专业课程的学习程度以及对于后续专业课程的兴趣。但针对工程光学理论课程的教学现状并未完全满足学生对于实验课程的要求，如何运用现代化的教学手段，合理配置教学资源，充分利用现在的教学技术，设计新颖合理的实验课程，这些都成为了新的挑战[3-4]。本文主要针对目前工程光学实验课程中所存在的不足之处，在教学方法、教学内容以及教学管理方面提出了一些管理改进措施。

2目前工程光学实验教学中所存在的问题

2.1学生对于课程理论的掌握度不高，对于实验的兴趣不大

长期以来，因为光学实验对于所对应的理论课程的掌握度要求较高，对于实验仪器的操作精度要求较高等因素，加之此类实验的现象较之计算机仿真实验、单片机等实验的现象并不明显，所以部分学生对于工程光学实验的兴趣较小，从而造成学生对于课程的重视程度不够，实验现象不认真分析，对于实验中所存在的问题不认真总结，实验报告不认真书写，导致实验课程的效果并不理想。

2.2教学模式较为传统

传统的教学模式就是老师只负责教，学生只负责学，在实验课程前，学生在没有接触过任何实验仪器的情况下做预习报告，对预习报告上的实验器材十分陌生。在实验课程中，学生只能被动地跟着老师的步骤做实验，对于实验中所出现的现象也不能独立思考，遇到问题也只能是依靠老师来解决，不能够用自己在理论课程中学习的专业知识去分析问题，解决问题。在实验课程结束后，对于实验结果也是得过且过，从不追求完美的实验现象。在这种传统的教育方式下，毫无疑问，学生的实验独立性将会受到制约。

2.3实验时间存在局限性

工程光学实验课程的授课对象是光电信息科学与工程专业的大三本科生，由于此专业的学生人数较多，但是相对应的实验设备较少，因此对于每组学生都规定了专门的试验时间，并且对于实验时间作出严格限制。学生只能在有限的时间内尽快熟悉相关的实验设备以及完成所需实验，这就势必会导致学生对于整个实验的理解不透彻，实验内容记忆不深刻，而且实验结果会随着时间的推移而淡忘。此外，学生熟悉实验仪器的时间较短，这就会导致学生在操作实验仪器时有所顾忌，不敢大胆操作，这在客观上也可能会影响实验的最终效果。由于学生对于仪器的不了解而损坏仪器也可能会影响后续其他同学的实验课程的正常教学，从而影响教学和科研的正常进行.

2.4实验安排存在不合理性

任何物理教学实验都是以其理论知识为基础的，没有扎实的理论知识就盲目地进行实验，取得的实验效果也必将不尽如人意。但是，现如今在实验课程的安排上，并没有将实验课程和理论教学联系起来，甚至有时候还会产生在理论教学之前就已经实验的现象，导致实验的过程中，由于学生没有相应的知识储备，只能简单地重复老师的实验步骤，这样不合理的安排极大地限制了学生的思考能力。在实验中学生只是在机械地跟着老师做重复工作，并不利于对于学生创新思维的培养。

2.5实验教材更新较慢，实验种类较为单一

目前，在工程光学本科实验中，其实验种类基本都为验证性实验，其实验方法以及实验结论都比较固定，这在客观上会导致学生不会勤于思考。实验课程中可以适当加入一些拓展性实验，开拓同学们的思维，培养同学们独立思考、解决问题的能力。

2.6实验成绩评定方式存在局限性

实验成绩是由指导教师根据学生的预习报告完成情况、实验操作步骤、实验完成情况以及最终实验报告综合评定给分的，但是由于实验操作步骤的成绩主观性和随意性往往非常大，加之对于实验报告评定也有一定的缺陷，往往会出现几组同学的实验数据出现雷同。

3工程光学实验教学的缺陷的解决方法

对于实验课程的改革既不能脱离实验课程的根本目的，还要在一些必不可少的实验的基础上结合一些创新性实验。

3.1加强理论学习，使学生深刻理解实验原理再进行相关实验

实验的理论知识是进行实验的前提条件，良好的理论基础不仅能加深学生对于实验的理解，而且还能加快学生的实验进度。因此，扎实的理论知识是做好实验的必备的前提条件，而做到这一点，也需要全体老师和同学们的共同努力。

3.2增加学生的实验时间

现在的实验课程实验时间紧张、学生对于实验器材不熟悉，针对这种现象，可以采取一些措施：第一，选取学生在课程开始之前的几个时间段将实验室开放，在开放时间内同学们可以随意使用实验室内的仪器设备，同时安排专门的实验老师以及研究生对于前来实验室的学生进行交流指导，这样同学们不仅能够动手熟悉实验仪器，还能与带教老师和研究生进行面对面的交流，对于所学知识有更进一步的了解。第二，可以适当延长整个实验课程的时间。实验时间不足往往是由于整个实验课程所持续的时间较短，由于课程时间仓促，为了完成教学计划，带教老师往往会在一节实验课中加入几个光学实验，而导致学生对于单个实验的时间不足。考虑到工程光学实验进行的时间较长，可以适当延长课程时间，使学生更加从容地完成实验，从而对实验结果有更深的理解。第三，可以组织带教老师在下课后安排答疑。学生在实验中往往会出现各种各样的问题以及出现各种与预期不同的实验现象，但是由于课程时间十分紧张，老师在课堂上对于这种现象的产生并没有时间去解释，长此以往，学生的问题越来越多，如此就会导致一个恶性循环。因此，可以在课程结束后的某一时间，专门安排时间再进入实验室进行答疑。这样，一方面能够解答同学们的问题，另一方面，同学们就能有再次进入实验室的机会，与实验器材再次接触，进一步熟悉实验室的氛围和实验器材。

3.3增加实验课程的时间灵活度

实验课程往往会因为理论课程的教学、实验器材的好坏而受到影响，为了克服这些影响，现如今的实验课程往往都是实验老师根据课表安排，抽出时间来安排实验课程。但是，如此安排实验课程就丧失了实验课程的灵活性，与在教室中授课并无任何不同。在实验课程的进行中，可以充分利用学期时间较长的优势，结合工程光学理论教学的进度，在原来的基础上多安排几个时间段供学生自由选择，甚至可以通过网上预约的方式开放实验室[5-6]，可以让学生自由选择。这样安排以后，不仅可以使对实验有兴趣的学生有充足的时间进行一次甚至是多次实验，也可以在一定程度上规避了“先实验，后理论”这种情况的出现。

3.4增加开放性实验

对于本科实验中多为验证性实验的现状，在很大程度上限制了学生的想象力，因此，可以在现状的基础上，针对新兴的研究方向增加一些具有开放性的实验，这些实验往往没有固定的答案，但却不仅能够使得学生在有限的条件和时间下了解新兴的光学知识，增加对于本专业的兴趣，还能加深学生对于实验仪器的熟悉程度。此外，在课程中也可以结合当年的热点事件。譬如2018年的诺贝尔物理学奖的技术———光镊技术，可以根据光镊技术的基本原理，带领有兴趣的学生搭建一套简单的光镊系统，通过这些现代的光学理论，不仅可以将基础的工程光学的相关知识以实验方式传授给同学们，也可以进一步提高同学们对于光学知识的兴趣，为以后准备深造的学生提供一个扎实的基础。拓展的开放性试验是以基础的验证性光学实验为基础的，开放性实验的目的并非是为了像验证性实验一样做出完美的实验结果、记录实验数据，而是通过这些实验来提高学生对于光学知识的兴趣，拓展学生的知识面，将前沿的光学技术有机地插入到学生的学习生活中去。

3.5完善实验室管理

工程光学实验对于仪器、环境的要求较为苛刻，光学仪器的精密度程度、实验环境以及人为等其他因素都能够直接影响实验结果，因此，对于仪器的保护、实验室的管理，极为重要。在管理实验室方面，要制定严格的规章制度，对于不符合规章制度的学生行为要坚决予以制止，同时对于已经老旧或者损坏的仪器也要及时予以更换，确保不会影响实验课程的正常进行。

3.6完善学生成绩考核制度

在学生考核方面，要明确考核成绩的标准，这也是对学生公平公正的体现。实验前的预习报告完成情况、实验中的操作以及最后学生所撰写的实验报告以及数据的准确性都应纳入实验课程的平时成绩。同时，在实验过程中对于光学仪器的保护措施、实验完成后是否归位以及是否遵守实验的有关规定等事项也应在最后的总成绩中有所体现。在实验过程中，学生所提出的问题以及学生自主解决问题的能力也是评定学生实验成绩的重点。最后学生所提交的实验报告也是评分的重要依据。通过撰写一个实验的完整报告，能够体现出一个学生相关的实验技能以及加深对实验理论知识的理解，这同样也是培养学生将来从事研究性工作的基础。实验是培养创新性实践性人才的不可或缺的手段，灵活、开放性的实验技能够考查学生对于光学基础知识的灵活运用，同时也拓展了学生的知识面，激发了对于学生提出问题、解决问题的能力。完善的成绩考核制度激发了学生对于实验课程的热情，让学生能够端正实验态度，使得实验课程的效果达到预期。

4结语

随着教学改革和发展的深入，实验教育与时俱进，已经是高等教育中一个不可缺少的组成部分，是新时代培养实践创新人才的重要手段，实验教育需要被越来越重视，确保使得同学们能够熟练地掌握实验技能以及与实验有关的专业知识。由于工程光学实验的操作难度远超一般的物理实验，其环境因素、实验器材因素、人为因素都有可能导致实验的失败，因此我们才更加要用扎实的理论知识以及开放性的实验内容引起学生对于实验的兴趣，从根本上解决学生对于实验课程“敷衍”的态度，提高学生每次实验课程的质量。同时通过对实验课程成绩评定的优化，促进学生对于实验的热情，提高学生的专业素养，为学生今后的进一步发展铺平道路。

参考文献

[1]周童,曲占庆,陈德春.走自制设备之路提高师生实验创新能力[J].实验室研究与探索,2010,29(2):168-169.

[2]王增宝,赵修太,付帅师,等.改革实验教学模式提高大学生的实验兴趣与创新能力[J].实验室科学,2015,18(1):91-93.

[3]张国丽.大学物理实验课程改革初探[J].实验室科学,2013,16(4):43-46.

[4]吴肖,熊建文.物理设计性实验中的学生实验行为[J].实验室研究与探索,2013(1):108-110.

[5]张彪,淮虎银,吴晓霞,等.基于网络预约系统的实验教学[J].实验室研究与探索,2004,23(1):8-14.

[6]王志刚,李凤全,陈勇提.实验预约管理系统的设计与介绍[J].实验室科学,2007(1):92-94.

作者：江旻珊 茅前 单位：上海理工大学光电信息与计算机工程学院