自主开放式光学实验教学模式探讨

摘要：传统实验教学模式重在定理定律的验证，是一种程式化、被动性的教学模式，不能有效地调动学生的积极性和创新能力。自主开放式光学实验教学模式以一种灵活自主的、开放的教学方式开展实验教学。对自主开放式光学实验教学模式的优势特点、组织方式以及评价体系进行探讨，有助于为自主开放式光学实验教学的进一步开展提出可行的参考依据。

关键词：自主开放式；光学实验教学；考核评价体系

中图分类号：G423.04　文献标识码：A　文章编号：1671-6124(2012)02-0127-02

光学是一门基于实验的自然科学，光学实验是光学理论进一步发展、创新的基础，同时也是我们理解理论知识、验证物理规律的有效途径。因此，光学实验教学在光学教学课程设计框架中占有重要地位。近年来，随着国内高校科研条件的改善，在科研与教学相统一思想的指导下，许多有条件的高校在物理实验教学方面进行了积极的改革和探索，提出设计性、研究性的实验教学理念，取得了很好的教学效果，在提升学生理论水平的同时提高了学生解决问题的能力。

在具备充分的软硬件条件下，光学实验教学可采用自主开放式的设计性实验教学方法，即在教师指导下由学生自行设计实验方案，其中包括实验的目的和要求，确定实验原理，选用实验仪器(包含自己设计、改装仪器设备)，拟定实验步骤；在实验方案实施时，要求学生独立操作，记录并分析实验结果，写出实验报告，以培养学生独立工作能力和科学研究能力。自主开放式教学模式打破了传统课程实验教学模式中按部就班、学生被动接受的做法，以一种灵活、多变、学生自主执行的方式进行。在这种模式中，实验教学与理论教学相辅相成，不是附属于理论教学的辅助课程，而是以一种并列形式设立。与传统的课程实验教学模式相比，自主开放式实验教学模式有着显著的特点与优势。

一、自主开放式实验教学的特点

1　有利于学生将理论知识融会贯通

在传统的实验教学模式中，一般是老师按照实验讲义要求准备实验仪器，然后在实验课开始阶段，由老师讲解实验原理、仪器的使用和测量方法，并提出数据处理要求，最后让学生按照实验讲义中的操作步骤完成实验。这种教学模式容易组织实施，在国力相对较弱、教学资源不够充裕时期曾发挥过重要的作用。但这种教学模式下，实验的知识点分布比较分散，单个实验的知识面比较窄，思路难以打开，很难实现在实验过程中去补充理论教学的不足。自主开放式实验需要学生自行设计，在实验方案的设计过程中，促使学生广泛地去阅读，深刻地去理解各个相关知识点。在实验过程中，不断提高对相关理论知识的理解，促进知识的融会贯通。

2　有利于培养学生探索研究的思瓣和创新能力

传统实验在内容设置上注重对物理原理的验证，操作步骤相对固定。在实验过程中，学生按照实验讲义上的规定步骤操作即可。在实验开展过程中，学生仅能被动参与，学生的思维受到禁锢，没有发挥的余地。因此，传统实验不利于调动学生的主观能动性，反而培养了学生的因循守旧的意识。在自主开放式实验教学模式中，学生是实验方案的设计者、实施者，是实验中的主导者。学生的角色转换有利于发挥学生的主观能动性，培养学生积极思考问题的习惯，增强理论学习能力，同时有利于提高学生的实践动手能力和解决问题的能力。并且，在实验实施过程中，有可能引出其他问题，引发学生进一步探索研究。因此，自主开放式实验教学模式有利于提高学生的思辨能力与创新能力。

3　自主开放式实验教学模式有利于将教学与科研统一

教学与科研相结合，既是高校科研的主要特点，也是高校主要教学原则之一。高校不但有良好的科研条件，还具有活跃的科学思维和极强的创新精神，是发展我国科学技术的重要力量。

自主开放式实验，对于学生来说，大多数是事先无定论的、带有探索性的实验，实验过程是一个实验初步设计能力、实验组织能力、问题综合分析能力培养的过程；对于老师来说，可以从中发现新的创新点，获得很多有意义的启示。既能够培养学生多向、反向思维能力，培养求新求变的意识，又能够及时吸纳当今科研与教学前沿的最新成果与意识，这是传统实验教学不具备的优点。

二、自主开放式实验教学模式的构建

1　以理论教学内容为基础，分单元组织

按照理论教学的内容格局，进行实验教学内容的单元划分，与理论教学基本同步开展。当一个单元的内容结束时，除了完成传统实验中的基础实验内容，进一步开展学生自行设计的设计性、研究性实验，使学生及时理解掌握所学的理论知识。如信息光学，根据理论教材内容，实验教学可划分为：傅里叶光学部分、光的干涉部分、光的衍射部分、全息光学部分等，与此相应设计一些基础性实验，如空间滤波、全息光栅的制作与特性研究、彩虹全息图等实验。通过这些实验让学生感受到相关的一些光学基本现象，提高对相关理论知识的认识。光信息技术的应用千姿百态，在理论教学过程中，鼓励学生阅读相关文献，提高认识。在查询参考资料过程中，学生未免会对应用中的现象产生许多有趣的思考。他们可以根据实验室的现有条件自行设计实验。在这个过程中，由于实验室条件的限制，不能将实验现象完全再现，但通过实验可以部分实现，促进了学生对现象的分析和理解。

2　建立合理的实验申请制度，指导学生自主进行

合理的实验申请制度是实验室制度化管理、可持续发展的必要条件。实验申请到实验结束大致经历5个阶段：知识准备、实验申请、实验审批、实验开展、实验报告。学生产生申请实验的想法后，首先需要自学，通过自学，学生完成知识的准备、可行性论证和合理的提出问题等几个过程；其次，向实验室提出实验申请；然后实验室的相关指导老师组(两人以上)根据实验室的现有条件及学生的实验设计进行可行性的综合分析，如可行，就进入到实验仪器准备阶段。在实验阶段，应根据实验具体情况具体分析。如果实验需经历长时间，则每个小阶段需进行阶段性分析和总结。而一般性实验则可以到实验结束，最后进行实验总结，完成实验报告。

3　建立合理的自主实验的考核评价体系

一个合理的考核评价体系的作用不仅仅是完成对一个实验的考核，更大的意义体现在培养学生们良好的开展实验工作的思维和习惯。合理的考核评价过程应与实验开展过程相对应，进行分阶段评价。一个完整的实验评价过程包括：实验方案设计、实验组织与操作、实验报告等三个阶段。这三个阶段的考核评价体系的建立，既向学生展示了每个实验阶段的重要环节，又完成了对一个自主实验客观的全面的分析，尤其对实验过程中遇到的问题能进行合理的分析。

三、总结

光学相对于其他自然科学类学科，现象明显、丰富，有利于激发学生的兴趣，这为自主开放式光学实验教学提供了先天性的优势。实验教学是理论教学的检验过程与有力支撑，成功的实验教学不仅能促进学生更好地理解与掌握理论知识，引导学生从更广的角度和更多的层面去思考解决问题的方法与可能产生的实验结果，而且能在实践环节中有新的发现或发明的闪光，这在中外科学史上已屡见不鲜。自主开放，工弋光学实验教学具有学生主导、灵活、开放、探索等特点，对培养学生的创新能力、实验动手能力搭建了一个很好的平台，为创新性人才的培养打下了良好的基础。纵观国际国内教育教学的现状，自主与开放式教学模式的广泛应用是大势所趋。

在高校的实验教学中要推动实验教学的改革，使实验教学更有利于创新型人才的培养，就需改变以往单一模式与目标的实验教学方式，大力推广自主开放式实验教学，并在保证完成正常的实验教学任务、达成既定教学目标的前提下，通过有效的手段与途径引导学生去尝试更高层次与水平的科学探索。培养创新思维与意识，对学生的发展乃至整个教育与科学研究而言，意义深远。

参考文献：

[1]张明霞，高等院校光学实验教学模式改革与实践研究[J]，天水师范学院学报，2007，27(5)：72-74

[2]周光礼建设中国高校战略能力：一种创新教育模式的建构[J]，湖南师范大学教育科学学报，2010，(1)：5－11

[3]姚利民，大学研究性教学的必要性与可行性[J]，湖南师范大学教育科学学报，2008，(6)：62-65

[4]赵桂芳，师范院校光学实验教学[J]，湖北师范学院学报(自然科学版)，2009，(1)：111－114

[5]张巧芬，光学实验教学改革[J]中国现代教育装备，2008，70(12)：111－112