光电类研究生实验课程教学体会

2019-07-17 版权声明 举报文章

光电类研究生实验课程教学体会

摘要:研究生实验课程是研究生阶段教学的重要组成部分,对培养研究生的创新能力和动手能力具有重要作用。结合学校重点建设课程——《高等光电技术实验》的教学体会,认为光电类研究生实验课程的设置应紧密结合本科阶段理论知识,提倡研究性学习,努力提高创新能力,结合学科特色,完善光电类实验的考核评价体系。

关键词:研究生实验课程;教学;创新能力

中图分类号:G642.4?摇 文献标志码:A 文章编号:1674-9324(2013)50-0177-02

自主创新、重点跨越、支撑发展、引领未来是我党提出的建设创新型国家的指导方针。建设创新型国家需要技术创新作为核心驱动力,需要培养高水平的创新型人才做支撑。研究生是教育体系中最为重要的一环,已经掌握了本学科的基础理论知识,思维活跃,精力充沛,创造力强,是形成高水平成果的黄金时期。研究生创新能力的培养,不仅需要深入扎实的理论功底,而且需要具备较强的工程实践能力。因此,研究生实验课程的设置,对提高研究生的动手能力、创新能力具有举足轻重的作用。光电类研究生实验课程可以进一步深化书本上所学的理论知识,提高和深化自身对物理本质的认识,提高研究生的实验技能,增强实验能力。

文献指出[1]:美国麻省理工学院(MIT)的电气工程与计算机科学系(全美同类学科排名中名列第一)和伊利诺斯大学香槟分校(University of Illinois at Urbana-Champaign)开设了非常丰富的光电类实验课程,并建立了非常完善的考核评价体系。国内浙江大学、华中科技大学和天津大学等多所光电学科排名靠前的大学在研究生阶段都开设了光电类实验课程。国防科技大学光学工程一级学科是“十一五”国家重点建设学科,在2012年全国光学工程学科评估中综合排名第四,学院以光电技术在国防现代化中的重要作用为牵引,主要从事国防现代化建设中的关键技术攻关研究和光电学科领域的科学研究、工程技术应用以及高素质人才的培养工作。鉴于光电类研究生实验的重要性,2010年,学校与学院投入了大量的人力、物力、财力,重点建设了学校“十一五”重点建设课程《高等光电技术实验》,结合几年的实验教学,浅谈自己的几点体会与思考。

一、研究生实验设置应与所学基础理论知识相结合

结合我院人才培养的目标和光电类学员的特点,学院于2012年修订了新的培养方案[2],方案中强调了加强基础理论知识的培养,更加注重实践能力的培养,大力提倡和鼓励光电创新实践活动。结合学院专业设置,本科阶段开设了《激光原理》、《激光技术》、《应用光学》、《光纤传感技术》、《光电技术》等一系列专业基础课程。《高等光电技术实验》结合本科所学习的基础理论课程,优选和设计实验,开设了“光学技术”、“激光技术”和“光纤技术”3个单元共9类实验[3,4]。“光学技术”单元主要侧重成像光学系统、非成像光学系统与各种类型的工程干涉仪;“激光技术”单元主要侧重典型的三种激光器:气体激光器、半导体激光器和固体激光器,以及气体激光器的一个典型应用,也是学院一个特色学科——激光陀螺。“光纤技术”单元主要侧重于光纤的性能测试,单模光纤特性与干涉仪实验以及光纤通信技术。以“激光技术”单元为例,4个子实验分别让学员熟悉和掌握了典型的激光器,实验中对法珀腔的参数调节、测量、性能分析,半导体激光器参数的测量,激光二极管泵浦的Nd:YAG固体激光器调谐及工作参数测量等均涉及到本科课程《激光原理》的知识,氦氖激光器横模、纵模的选择、KTP晶体倍频、主动调Q、被动调Q等均涉及到本科课程《激光技术》的知识。激光陀螺实验可以使学员具备运用激光技术的基本概念和方法解决工程实际问题的能力。由此可以看出,研究生实验与本科基础课程的紧密结合,有利于加深学员对激光的理解,提高和深化学员对光电类基础知识的掌握,对研究生学员后续开展科研工作、提高创新能力具有重要作用。

二、在实验教学中提高研究生的创新能力

美国教育家杜威早就指出:“任何知识的学习,既是为某一理论提供依据,又是创建和形成新理论的素材。”这种思想就更加促进我们对光电类研究生创新能力的培养,同时也要求教员投入更多的精力在实验教学中加强对学生创新意识和创新能力的培养[5,6]。《高等光电技术实验》教学中充分体现了这一点,教学中每一个教员负责一个实验,实验中首先介绍基本原理和理论知识,促使学员回忆和巩固以前学过的基础知识,结合特定的实验方法,引导学员从多个角度和多个层面对实验现象进行分析,认识实验中出现的物理现象,体会其中的物理奥妙和物理本质。完成每一个子实验后,对实验结果进行研究性、启发性探讨,提出优化的实验方案,倡导结合实验进行创新性实验,提高学员的创新能力和动手能力。将光电技术综合实验中心设置为开放性实验室,鼓励学员到实验室来完成自己新的想法、新的思路和新的创意。利用光电技术综合实验中心这一优良的平台,搭建实验系统,积极参加各种创新竞赛。为将来进入各个教研室从事科研工作提供便利。

三、建立完善的考核机制

根据《高等光电技术实验》这一实验课的特质,不像其他教学课程,评定学员成绩不能完全依赖于期末考试和实验报告,借鉴国外高水平院校的经验,实验课程的考核由平时成绩和实验报告两部分构成,加大平时成绩的比重,平时成绩占60%,实验报告占40%。平时成绩包括实验操作规范、实验操作记录情况和实验完成情况。其中实验操作规范、实验操作记录情况占平时成绩的15%,实验完成情况占平时成绩的45%。若在实验过程中,对实验建设和实验安排及新的创意等提出合理的建议的,可适当加分。由于实验系统有限,故在《高等光电技术实验》中需要将学员分配为固定的若干组,这样在实验中往往发现有个别学员很少参与讨论,并且自己动手的机会都少了,不主动与其他学员合作,由于与其他学员一组,最后完成的实验报告也与其他学员一致,这样就会产生弊端。需要教员在实验过程中及时提醒学员,合理安排实验顺序,请每个学员对物理现象等进行阐述,并强调实验报告需要独立完成。学员通过这样的学习过程,提高了实际解决问题的能力和团队合作能力。

四、结论

研究生的实验教学是培养研究生创新能力的重要手段,在实验教学中如何提高研究生的创新能力,需要不断的摸索和尝试。本文作者结合近几年《高等光电技术实验》的教学经验,浅谈了几点自己的教学体会,但还有很多问题需要解决和探索,需要我们所有教员共同努力,共同搭建一个优秀的研究生实验创新平台。

(致谢:本文作者们诚挚感谢光电技术综合实验中心和梁永辉教授等为课程《高等光电技术实验》所付出的艰辛劳动,感谢他们为作者们提供了有一个很好的研究生实验课程的教学平台和实践机会。)

参考文献:

[1]郑晓东,闻春敖,王晓萍,刘向东,刘旭.世界著名大学光电类实验课成绩评价体系初探[J].实验室研究与探索,2011,30(7):115-118.

[2]国防科学技术大学研究生院.国防科学技术大学研究生2012年培养方案[Z].2012.

[3]谭中奇,姜广文,谢文科,张斌,汪之国.浅谈研究生课程《高等光电技术实验》的教学体会[J].高等教育研究学报,2012,35(1):68-70.

[4]胡浩军,梁永辉,马浩统,谢文科,毛宏军.关于改进光电工程类本科专业实践能力培养环节设置的思考[J].高等教育研究学报,2012,35(1):57-59.

[5]杨蓉.实验教学对加强研究生创新能力培养的实践与探索[J].2004,(2):63-64.

[6]郑晓东,刘向东,刘旭,毛小兰,闻春敖.知识、能力、素质并重——光学工程研究生实验教学新模式的探索[J].光学技术,2008,34(增刊):309.

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