彭小蘭 , 王紅成, 張紹強(qiáng)

(東莞理工學(xué)院 電子工程學(xué)院, 廣東 東莞523808)

地方高?！豆鈱W(xué)實(shí)驗(yàn)》教學(xué)改革實(shí)踐

彭小蘭 , 王紅成, 張紹強(qiáng)

(東莞理工學(xué)院 電子工程學(xué)院, 廣東 東莞523808)

結(jié)合東莞理工學(xué)院光信息科學(xué)與技術(shù)專(zhuān)業(yè)實(shí)驗(yàn)教學(xué)情況, 從教學(xué)形式、實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目、教材等多方面對(duì)《光學(xué)實(shí)驗(yàn)》課程進(jìn)行教學(xué)改革, 不僅能訓(xùn)練學(xué)生基本實(shí)驗(yàn)技能, 拓寬學(xué)生的知識(shí)面, 還能調(diào)動(dòng)學(xué)生學(xué)習(xí)光學(xué)實(shí)驗(yàn)的積極性, 并能培養(yǎng)學(xué)生具有解決實(shí)際問(wèn)題的綜合能力和創(chuàng)新精神, 有效地提高了光學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的質(zhì)量.

光學(xué)實(shí)驗(yàn); 教學(xué)改革; 實(shí)踐教學(xué)

引言

東莞理工學(xué)院是一所地方性院校, 光信息科學(xué)與技術(shù)專(zhuān)業(yè)成立于2004年. 《光學(xué)實(shí)驗(yàn)》是面向該專(zhuān)業(yè)學(xué)生進(jìn)行專(zhuān)業(yè)實(shí)驗(yàn)基本訓(xùn)練的一門(mén)獨(dú)立的必修基礎(chǔ)課程, 是學(xué)生進(jìn)入該專(zhuān)業(yè)學(xué)習(xí)基礎(chǔ)知識(shí)一年后受到的系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)方法和實(shí)驗(yàn)技能訓(xùn)練的開(kāi)端, 是光信息科學(xué)與技術(shù)專(zhuān)業(yè)對(duì)學(xué)生進(jìn)行專(zhuān)業(yè)實(shí)驗(yàn)訓(xùn)練的奠基石.我們的教學(xué)也應(yīng)當(dāng)緊跟地方, 為學(xué)生將來(lái)的就業(yè)作好充分的準(zhǔn)備. 而包括東莞在內(nèi)的珠三角地區(qū), 近年來(lái)迅速崛起了新興的光電信息產(chǎn)業(yè), 這些企業(yè)主要從事LED照明、光通信、光存儲(chǔ)、光電顯示等產(chǎn)品的研究與生產(chǎn), 他們對(duì)光電信息復(fù)合型創(chuàng)新人才的光學(xué)實(shí)驗(yàn)?zāi)芰皠?chuàng)新意識(shí)有很高的要求. 這就要求我們?cè)诠鈱W(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中進(jìn)一步改革實(shí)驗(yàn)教學(xué)的內(nèi)容與方法, 充分有效地利用實(shí)驗(yàn)室的儀器和設(shè)備, 加強(qiáng)光信息科學(xué)與技術(shù)專(zhuān)業(yè)學(xué)生的光學(xué)實(shí)驗(yàn)動(dòng)手能力, 增強(qiáng)其光學(xué)知識(shí), 在基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中引導(dǎo)學(xué)生參與科研工作, 以培養(yǎng)其在光學(xué)實(shí)驗(yàn)與設(shè)計(jì)方面的創(chuàng)新意識(shí), 提高學(xué)生的綜合素質(zhì)和實(shí)踐教學(xué)的質(zhì)量[1～5].

1 實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革的指導(dǎo)思想

以往的光學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)存在很多的問(wèn)題, 如實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目老套、教材陳舊、實(shí)驗(yàn)方法落后等, 只能開(kāi)設(shè)一些單純的驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn), 如觀察透鏡成像、透鏡焦距的測(cè)量、光的干涉、衍射、偏振等等, 覆蓋范圍也只有幾何光學(xué)和波動(dòng)光學(xué). 在做這些實(shí)驗(yàn)的過(guò)程中, 學(xué)生思維空間狹窄, 難以引起做實(shí)驗(yàn)的興趣, 也就不會(huì)充分認(rèn)識(shí)到實(shí)驗(yàn)的作用, 只會(huì)把該門(mén)課程當(dāng)作是任務(wù)來(lái)完成, 做實(shí)驗(yàn)成了一種“負(fù)擔(dān)”, 純粹是為了取得學(xué)分而不得不學(xué)的“被動(dòng)學(xué)習(xí)”.

當(dāng)前各個(gè)高校幾乎都在進(jìn)行實(shí)驗(yàn)改革, 倡導(dǎo)把實(shí)驗(yàn)分為驗(yàn)證性、綜合性和設(shè)計(jì)性、研究性幾類(lèi). 筆者認(rèn)為, 光學(xué)實(shí)驗(yàn)的改革以此為方向是正確的, 但具體操作起來(lái), 應(yīng)該根據(jù)各高校的具體情況而定. 光學(xué)實(shí)驗(yàn)改革, 除了在實(shí)驗(yàn)分類(lèi)上改革外, 在觀念上應(yīng)該引入以人為本的思想. 即: 實(shí)驗(yàn)內(nèi)容的制定應(yīng)該以學(xué)生的自身素質(zhì)為基礎(chǔ), 把實(shí)驗(yàn)內(nèi)容與實(shí)際應(yīng)用結(jié)合起來(lái), 以提高學(xué)生的能動(dòng)性和學(xué)習(xí)自主性, 從而達(dá)到實(shí)驗(yàn)改革的目的[6].

1.1 以學(xué)生的素質(zhì)為基礎(chǔ)來(lái)制定實(shí)驗(yàn)內(nèi)容

就筆者所在學(xué)校而言, 85%的學(xué)生來(lái)自廣東, 15%的學(xué)生來(lái)自全國(guó)各地, 學(xué)生基礎(chǔ)相差很大, 素質(zhì)參差不齊. 有些學(xué)生在中學(xué)時(shí)幾乎就沒(méi)有接觸過(guò)物理實(shí)驗(yàn), 更不用說(shuō)光學(xué)方面的實(shí)驗(yàn); 而有些學(xué)生的基礎(chǔ)又非常好, 一些基本的光學(xué)實(shí)驗(yàn)在中學(xué)就已經(jīng)接觸過(guò)了. 因而, 就得因材施教, 合理安排實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目. 對(duì)于那些實(shí)驗(yàn)技能高且創(chuàng)新意識(shí)強(qiáng)的學(xué)生, 可以要求每個(gè)學(xué)生都完成一些難度較大、涉及原理較多的綜合性、設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn); 對(duì)于學(xué)習(xí)基礎(chǔ)較差的學(xué)生, 如果也要求他們都完成綜合性的實(shí)驗(yàn), 這樣難度會(huì)比較大, 很容易造成他們?yōu)榱送瓿扇蝿?wù), 做出偽造數(shù)據(jù)或者抄襲等的不良行為. 所以, 對(duì)于這一部分學(xué)生, 老師要根據(jù)他們的具體情況, 合理設(shè)計(jì)好實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目, 做到既要讓他們能學(xué)好基礎(chǔ)知識(shí), 也能提高實(shí)驗(yàn)技能, 為后續(xù)的專(zhuān)業(yè)實(shí)驗(yàn)打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ). 對(duì)于那些學(xué)有余力的同學(xué), 可以鼓勵(lì)他們根據(jù)已學(xué)的光學(xué)知識(shí)提出實(shí)驗(yàn)內(nèi)容, 經(jīng)老師指導(dǎo)后進(jìn)行修改并由學(xué)生親自實(shí)驗(yàn)而完成實(shí)驗(yàn), 也可以選做要求更高的綜合性、設(shè)計(jì)性、研究性實(shí)驗(yàn).

1.2 實(shí)驗(yàn)內(nèi)容與實(shí)際應(yīng)用結(jié)合起來(lái), 提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣

光學(xué)實(shí)驗(yàn)是學(xué)生進(jìn)入光信息科學(xué)與技術(shù)專(zhuān)業(yè)學(xué)習(xí)后最最基礎(chǔ)的實(shí)驗(yàn), 基本上是一些傳統(tǒng)的、經(jīng)典的實(shí)驗(yàn), 其實(shí)驗(yàn)原理及操作步驟都非常成熟, 給學(xué)生的感覺(jué)做實(shí)驗(yàn)就是在重復(fù)前人已經(jīng)完成的實(shí)驗(yàn)步驟和數(shù)據(jù), 沒(méi)有什么新突破, 學(xué)生也未能在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中對(duì)遇到的問(wèn)題進(jìn)行更多的思考, 整個(gè)實(shí)驗(yàn)課學(xué)生只要機(jī)械地操作就行了, 顯得比較枯燥無(wú)味, 因此在一定程度上會(huì)抑制學(xué)生的能動(dòng)性, 吸引不了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣.特別是現(xiàn)在有很多的學(xué)生急功近利, 他們的學(xué)習(xí)興趣建立在能否在當(dāng)前帶來(lái)實(shí)際的效益[7]. 在多年的實(shí)驗(yàn)教學(xué)中, 發(fā)現(xiàn)有學(xué)生經(jīng)常問(wèn)到: 做這個(gè)實(shí)驗(yàn)有什么用處？這就更加迫切要求我們把實(shí)驗(yàn)跟實(shí)際應(yīng)用結(jié)合起來(lái), 提高他們的學(xué)習(xí)興趣.

2 光學(xué)實(shí)驗(yàn)改革的方向與實(shí)踐

由于受整個(gè)社會(huì)大環(huán)境的影響, 現(xiàn)在的大學(xué)生大都有一種“易的不想做, 難的做不了”的消極心態(tài). 針對(duì)這種情況, 在實(shí)際的教學(xué)中, 我們采用了下面的模式來(lái)調(diào)動(dòng)他們的積極性, 從而達(dá)到改革的目的.

2.1 改革實(shí)驗(yàn)教學(xué)形式

原來(lái)我們主要采用: 學(xué)生先預(yù)習(xí)實(shí)驗(yàn)講義, 再到實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行實(shí)驗(yàn), 然后在課后完成實(shí)驗(yàn)報(bào)告. 這種實(shí)驗(yàn)教學(xué)形式單一. 光學(xué)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容多, 課堂難以全部一一完成, 因此需要對(duì)教學(xué)形式進(jìn)行改革. 我們從教學(xué)視頻、教學(xué)網(wǎng)站、實(shí)驗(yàn)仿真等多方面進(jìn)行改革, 讓學(xué)生可以采取多種形式進(jìn)行光學(xué)實(shí)驗(yàn).

2.1.1 建立教學(xué)網(wǎng)站, 拍攝教學(xué)視頻

去年我們光信息教研室抽調(diào)了部分老師, 組織了一批學(xué)有余力而又感興趣的學(xué)生建成了光學(xué)教學(xué)網(wǎng)站. 我們將一些操作過(guò)程較簡(jiǎn)單的驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn), 拍攝下老師操作和講解的整個(gè)過(guò)程, 做成錄像放在網(wǎng)站上,并建立數(shù)據(jù)庫(kù). 當(dāng)學(xué)習(xí)到相關(guān)的知識(shí)點(diǎn)時(shí)就可以在課堂上播放, 讓學(xué)生在剛學(xué)過(guò)理論后, 立刻就能通過(guò)實(shí)驗(yàn)來(lái)直觀理解實(shí)驗(yàn)的原理. 這樣一來(lái)可以讓學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)有了直觀的認(rèn)識(shí), 提高學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)意義的認(rèn)同, 加深對(duì)概念與公式的理解. 二來(lái)可以省下大量的時(shí)間留給其他的基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)和綜合性實(shí)驗(yàn), 起到事半功倍的作用. 比如“阿貝成像原理和空間濾波”實(shí)驗(yàn), 其實(shí)驗(yàn)操作比較簡(jiǎn)單, 但是對(duì)實(shí)驗(yàn)原理的理解有一定的難度,同時(shí)此實(shí)驗(yàn)牽涉到較多的新概念, 如: 空間頻率、空間頻譜、頻率分解(分頻)、頻率綜合(合頻)等等. 如果老師在講解理論的同時(shí)播放事先拍下的錄像, 針對(duì)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象告訴學(xué)生哪個(gè)過(guò)程是第一次衍射成像, 哪個(gè)過(guò)程是第二次衍射成像, 同時(shí)講解上述概念. 這樣, 通過(guò)視頻能直觀、清晰地“演示”阿貝成像原理的兩次傅里葉變換過(guò)程, 這樣的實(shí)驗(yàn)“演示”使學(xué)生能更好吸收消化新概念, 同時(shí)加深對(duì)阿貝成像原理本質(zhì)的理解[5], 也節(jié)省學(xué)生再去做這個(gè)實(shí)驗(yàn)的時(shí)間[8]. 所以網(wǎng)站建立后, 原來(lái)要求在實(shí)驗(yàn)室里必做的一些單純重復(fù)性驗(yàn)證的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目可以刪除, 將它們做成錄像放到網(wǎng)站上, 讓學(xué)生利用課余時(shí)間觀看學(xué)習(xí).

同時(shí), 借助教學(xué)網(wǎng)站這個(gè)平臺(tái), 可以將一些有一定操作難度的實(shí)驗(yàn)的視頻放上去, 能培養(yǎng)學(xué)生良好的實(shí)驗(yàn)行為習(xí)慣, 提高學(xué)生動(dòng)手能力. 如“牛頓環(huán)測(cè)透鏡曲率半徑”是學(xué)生第一次用讀數(shù)顯微鏡測(cè)多組數(shù)據(jù)(以后很多的實(shí)驗(yàn)里面會(huì)用到)的實(shí)驗(yàn), 眼睛會(huì)很容易疲勞, 并且要想在顯微鏡里看到清晰的牛頓環(huán)像也不很容易. 我們就想辦法把這個(gè)實(shí)驗(yàn)進(jìn)行了一點(diǎn)改裝, 在顯微目鏡上加一個(gè)CCD, 再將CCD連接到投影儀上, 實(shí)驗(yàn)的具體做法: 先用肉眼直接找到牛頓環(huán)儀上的干涉圖樣, 再放到顯微鏡的正下方, 然后將CCD的中心對(duì)準(zhǔn)顯微鏡的目鏡中心, 固定好CCD, 在投影儀上就可以看到比較模糊的干涉圓環(huán). 教師可以通過(guò)觀察投影儀上放大了的干涉圓環(huán)慢慢調(diào)節(jié)顯微鏡的鏡筒, 直至清晰的干涉圓環(huán)出現(xiàn). 將整個(gè)的調(diào)節(jié)過(guò)程制成視頻后, 學(xué)生看后對(duì)這個(gè)實(shí)驗(yàn)就會(huì)心中有數(shù), 信心倍增, 同時(shí)因?yàn)檎莆樟瞬僮骷记珊? 實(shí)驗(yàn)的精度會(huì)提高很多, 對(duì)提高他們的實(shí)驗(yàn)興趣很有幫助.

另外, 借助教學(xué)網(wǎng)站, 大幅度擴(kuò)展授課信息, 解決課程容量與學(xué)時(shí)有限的矛盾. 我們搜集到許多物理發(fā)展史上的名人典故及光學(xué)發(fā)展史和一些經(jīng)典實(shí)驗(yàn)背景資料, 將它們有機(jī)的融合在網(wǎng)站里. 其實(shí)在光學(xué)發(fā)展的歷程中, 很多經(jīng)典的實(shí)驗(yàn)儀器和奇妙的實(shí)驗(yàn)構(gòu)思與手段曾經(jīng)發(fā)揮過(guò)重要的作用, 我們應(yīng)該引導(dǎo)學(xué)生去體會(huì)它們得以產(chǎn)生的過(guò)程. 如講授楊氏雙縫干涉實(shí)驗(yàn)時(shí), 如果只是教給學(xué)生一種測(cè)量光波波長(zhǎng)的方法, 而忽略了本實(shí)驗(yàn)的重要物理精髓, 就失去了做它的實(shí)際意義. 因?yàn)槿绻耆脳钍辖榻B的方法去測(cè)量波長(zhǎng), 精度并不高, 實(shí)用價(jià)值不大. 然而, 正是由于楊氏雙縫干涉實(shí)驗(yàn)的誕生, 為光的波動(dòng)說(shuō)奠定了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ). 所以我們就將這個(gè)實(shí)驗(yàn)的歷史淵源和時(shí)代背景掛在網(wǎng)上, 讓學(xué)生能真正了解到: 做每個(gè)實(shí)驗(yàn)都要有明確的目的, 即要探索什么現(xiàn)象和規(guī)律、驗(yàn)證什么理論、測(cè)量什么常數(shù)等, 這樣才能培養(yǎng)學(xué)生發(fā)現(xiàn)問(wèn)題、分析問(wèn)題和解決問(wèn)題的能力[10～11].

2.1.2 倡導(dǎo)學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)進(jìn)行仿真

光學(xué)實(shí)驗(yàn)這門(mén)課程對(duì)于基礎(chǔ)好的學(xué)生來(lái)說(shuō)學(xué)習(xí)起來(lái)會(huì)很輕松, 如果不給他們額外的學(xué)習(xí)任務(wù), 他們會(huì)覺(jué)得這門(mén)課程很無(wú)聊、無(wú)趣. 而仿真是科技所需, 要求學(xué)有余力的學(xué)生先自己查資料, 再根據(jù)實(shí)驗(yàn)要求進(jìn)行仿真, 同時(shí)老師將對(duì)這部分實(shí)驗(yàn)的仿真進(jìn)行考核, 納入到期末總評(píng). 我們要求學(xué)生做仿真的實(shí)驗(yàn)有:牛頓環(huán)測(cè)透鏡的曲率半徑、楊氏雙縫干涉實(shí)驗(yàn)、邁克爾遜干涉測(cè)光波波長(zhǎng)實(shí)驗(yàn)、阿貝成像原理和空間濾波等等, 詳細(xì)的見(jiàn)表1. 由于我們的學(xué)生在大一下學(xué)期就已經(jīng)接觸了MATLAB軟件, 部分學(xué)生利用MATLAB軟件做出來(lái)的仿真圖還很漂亮, 老師再鼓勵(lì)他們把圖片放到光學(xué)網(wǎng)站上, 結(jié)果還激勵(lì)了更多的學(xué)生加入到他們的行列, 這樣對(duì)提高實(shí)驗(yàn)教學(xué)質(zhì)量更起到了推波助瀾的作用.

2.2 實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目的更改

每個(gè)學(xué)期實(shí)驗(yàn)完成后, 老師都會(huì)向?qū)W生收集對(duì)于該門(mén)課程的意見(jiàn)調(diào)查表, 調(diào)查包括: 對(duì)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目的安排、上課方式、實(shí)驗(yàn)儀器的配置、實(shí)驗(yàn)教材、任課老師的意見(jiàn), 還有學(xué)完這門(mén)課程后的收獲, 這門(mén)課程里面最難的有哪些知識(shí)點(diǎn)以及學(xué)生自己的建議. 通過(guò)綜合幾屆學(xué)生的反饋意見(jiàn), 借助光學(xué)網(wǎng)站, 我們對(duì)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目進(jìn)行了改革. 有關(guān)數(shù)據(jù)見(jiàn)表1.

表1 實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目的對(duì)比

對(duì)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目的安排進(jìn)行改革后, 學(xué)生普遍覺(jué)得接觸到的信息量多了很多, 知識(shí)面擴(kuò)展開(kāi)來(lái)了, 要做的事情還挺多, 與實(shí)際生活聯(lián)系得很緊密, 不會(huì)覺(jué)得光學(xué)實(shí)驗(yàn)太“基礎(chǔ)”、太枯燥、太“八股”. 同時(shí), 我們開(kāi)出的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目要求是用我們專(zhuān)業(yè)中比較常用、具有代表性、有特色的器件進(jìn)行測(cè)試, 在實(shí)驗(yàn)學(xué)習(xí)的過(guò)程中能學(xué)會(huì)掌握一些實(shí)驗(yàn)技術(shù)操作要點(diǎn), 光路調(diào)節(jié)的技巧, 通過(guò)這方面的嚴(yán)格訓(xùn)練, 使學(xué)生的專(zhuān)業(yè)知識(shí)和實(shí)際的專(zhuān)業(yè)技術(shù)結(jié)合起來(lái), 為本專(zhuān)業(yè)的后續(xù)實(shí)驗(yàn)打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ).

2.3 根據(jù)實(shí)際情況逐年改編實(shí)驗(yàn)講義

由于學(xué)生在做實(shí)驗(yàn)之前, 首先會(huì)去看實(shí)驗(yàn)教材, 根據(jù)教材上面所講的內(nèi)容和步驟, 然后一步一步完成實(shí)驗(yàn). 所以教材的選擇很重要, 會(huì)直接影響到學(xué)生實(shí)驗(yàn)的效果. 教材是否是重點(diǎn)教材, 并不重要, 重要的是跟它的實(shí)際使用效果關(guān)系如何. 我們選擇實(shí)驗(yàn)教材的宗旨是: 原理清晰、目的明確、操作規(guī)范, 省去一些煩瑣的公式推導(dǎo), 能與實(shí)驗(yàn)室里現(xiàn)有的設(shè)備配套使用. 當(dāng)然國(guó)家級(jí)教材編寫(xiě)的語(yǔ)言比較規(guī)范, 內(nèi)容也比較好, 但是它是根據(jù)全國(guó)學(xué)生的平均水平來(lái)編寫(xiě)的, 而且實(shí)驗(yàn)儀器不一定能跟實(shí)際的對(duì)上號(hào). 因此, 我們實(shí)驗(yàn)室里使用的實(shí)驗(yàn)講義都是根據(jù)以往學(xué)生的反饋意見(jiàn)和課堂上對(duì)學(xué)生現(xiàn)場(chǎng)操作的觀察、實(shí)驗(yàn)報(bào)告的批改情況, 逐年改編的, 使之更符合實(shí)際應(yīng)用. 同時(shí)極力鼓勵(lì)學(xué)生參與實(shí)驗(yàn)教材的改編. 由于有些實(shí)驗(yàn)教材是根據(jù)儀器廠家的說(shuō)明書(shū)和實(shí)際的教學(xué)任務(wù)自編而成的, 總有些參數(shù)不全, 某些操作步驟表達(dá)不清楚, 原理表述不夠清晰等不足之處, 從而給學(xué)生的使用帶來(lái)些許不便. 因此, 我們把一些學(xué)有余力的學(xué)生組織起來(lái), 讓他們?cè)谡n余時(shí)間通過(guò)各種渠道(如上網(wǎng)、去圖書(shū)館等)查找相關(guān)資料和實(shí)驗(yàn)原理, 要求他們認(rèn)真重做每一個(gè)實(shí)驗(yàn), 對(duì)實(shí)驗(yàn)的操作細(xì)節(jié)、數(shù)據(jù)的精確度、結(jié)果的討論作進(jìn)一步的要求, 并鼓勵(lì)他們之間互相學(xué)習(xí)、交流, 提出意見(jiàn)和建議, 把對(duì)實(shí)驗(yàn)操作的切身體會(huì)、實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)和結(jié)果等補(bǔ)充到教材中, 再交老師審閱后匯總成冊(cè), 供下一屆的學(xué)生參考使用. 通過(guò)這種方式所改編的“土教材”會(huì)更適合學(xué)生的味口, 對(duì)正在使用教材的學(xué)生有一種很好的鞭策和激勵(lì)作用, 同時(shí)對(duì)編寫(xiě)教材的學(xué)生的能力也進(jìn)行了充分的肯定, 能收到意想不到的教學(xué)效果. 目前我校光信息科學(xué)與技術(shù)專(zhuān)業(yè)的學(xué)生使用的實(shí)驗(yàn)教材就是這種經(jīng)過(guò)多人努力改編的, 實(shí)用性更強(qiáng)[12].

2.4 成立創(chuàng)新活動(dòng)小組

光學(xué)實(shí)驗(yàn)這門(mén)課程涉及到很多光學(xué)原理, 要用到的儀器也多種多樣, 因而可以引導(dǎo)學(xué)生積極思考, 相互交流和學(xué)習(xí), 產(chǎn)生創(chuàng)新意識(shí), 從而將這門(mén)課程演化成一個(gè)可以拓寬學(xué)生思維, 提高創(chuàng)新能力的平臺(tái). 為此, 我們專(zhuān)門(mén)成立了一個(gè)“創(chuàng)新活動(dòng)小組”, 新組員基本上是大二的學(xué)生. 雖然他們還是大二的學(xué)生, 知識(shí)面相對(duì)狹窄, 但是只要老師多告誡他們不要只局限于教學(xué)大綱, 鼓勵(lì)他們多查閱資料, 多啟發(fā)他們積極思考, 勇于創(chuàng)新, 他們的潛力還是很大的. 他們加入小組后最先要練的“基本功”就是把做過(guò)的所有光學(xué)實(shí)驗(yàn)重新認(rèn)真、仔細(xì)做一遍, 然后在脫離講義的情況下能把實(shí)驗(yàn)的原理、目的、操作步驟當(dāng)著組員的面試講一遍. 目的是培養(yǎng)他們的演講、動(dòng)手、動(dòng)腦等綜合能力, 也為以后輔導(dǎo)低年級(jí)學(xué)生作準(zhǔn)備(創(chuàng)新小組的成員大部分都是見(jiàn)習(xí)實(shí)驗(yàn)員). 同時(shí), 他們?cè)谥貜?fù)做實(shí)驗(yàn)的過(guò)程當(dāng)中也會(huì)發(fā)現(xiàn)實(shí)驗(yàn)的弊端所在,從而找到創(chuàng)新點(diǎn)和突破口. 例如09級(jí)學(xué)生在重復(fù)做楊氏雙縫干涉實(shí)驗(yàn)時(shí)發(fā)現(xiàn), 用讀數(shù)顯微鏡測(cè)雙縫板寬度時(shí), 總是出現(xiàn)板會(huì)移動(dòng), 并且由于人的視角差異, 讀數(shù)時(shí)會(huì)出現(xiàn)很大的誤差. 幾個(gè)小組成員經(jīng)過(guò)討論、交流、查資料,再綜合老師的意見(jiàn), 最終他們利用了如下的原理去測(cè)量雙縫的寬度, 如圖1所示.

圖1 測(cè)量雙縫寬度的原理

利用這個(gè)裝置, 經(jīng)過(guò)多次實(shí)驗(yàn), 最后確認(rèn)這個(gè)方法測(cè)量后的精度比原來(lái)要高很多. 今年我們的學(xué)生就是利用這種方法來(lái)測(cè)量縫寬的, 看到自己的成果被師弟師妹們所應(yīng)用, 他們有說(shuō)不出的高興, 也激勵(lì)了下屆學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣.

同時(shí)大力鼓勵(lì)學(xué)生鉆研儀器的工作原理, 并結(jié)合專(zhuān)業(yè)知識(shí), 嘗試進(jìn)行一些研發(fā)實(shí)驗(yàn)或?qū)?shí)驗(yàn)儀器進(jìn)行改進(jìn). 參加創(chuàng)新小組的學(xué)生到了大三、大四以后, 隨著知識(shí)面的拓寬, 他們的動(dòng)手能力、發(fā)現(xiàn)問(wèn)題、分析問(wèn)題、解決問(wèn)題的能力會(huì)更強(qiáng), 我們的學(xué)生成功組裝了幾套設(shè)備, 如“恒照度光電控制系統(tǒng)”、“智能防盜系統(tǒng)”等, 改進(jìn)的實(shí)驗(yàn)裝置有“用牛頓環(huán)測(cè)透鏡的曲率半徑”、“CCD測(cè)徑實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)”、“楊氏雙縫干涉實(shí)驗(yàn)”等, 這些裝置我們現(xiàn)在已經(jīng)派上用場(chǎng)了.

另外, 我們極力鼓勵(lì)、指導(dǎo)學(xué)生申請(qǐng)學(xué)校的“創(chuàng)新人才培養(yǎng)計(jì)劃項(xiàng)目”. 從2007年開(kāi)始, 光信息科學(xué)與技術(shù)專(zhuān)業(yè)的學(xué)生每年都能申請(qǐng)到2個(gè)項(xiàng)目, 如“用智能化方式測(cè)量透鏡的曲率半徑”、“CCD測(cè)徑實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)的改進(jìn)”、“顏色分辨儀”、“全息照相”、“全息光柵制作的改進(jìn)”等等, 參與學(xué)生在教師的指導(dǎo)下不僅能順利完成項(xiàng)目, 部分學(xué)生還能撰寫(xiě)相應(yīng)的科研論文. 現(xiàn)在, “創(chuàng)新活動(dòng)小組”正開(kāi)展得熱火朝天, 為他們后續(xù)做進(jìn)一步的科研工作奠定了基石.

3 總結(jié)與展望

我們對(duì)光學(xué)實(shí)驗(yàn)的教學(xué)形式、實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目、講義等進(jìn)行了改革與實(shí)踐, 通過(guò)對(duì)幾屆學(xué)生的教學(xué)實(shí)踐的觀察, 發(fā)現(xiàn)改革后的教學(xué)效果比原來(lái)的好很多. 特別是“創(chuàng)新活動(dòng)小組”的成立, 很多學(xué)生的動(dòng)手、動(dòng)腦、發(fā)現(xiàn)問(wèn)題、分析問(wèn)題、解決問(wèn)題的能力及創(chuàng)新能力都得到了很好的發(fā)展. 當(dāng)然, 我們的光學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革還需要進(jìn)一步的完善, 特別是實(shí)驗(yàn)考核方式、開(kāi)放性實(shí)驗(yàn)、虛擬實(shí)驗(yàn)等還有待改革[13]. 我們今年已經(jīng)申請(qǐng)了學(xué)校的重點(diǎn)教改項(xiàng)目, 希望在今后的教學(xué)實(shí)踐中慢慢摸索出一整套適合學(xué)生的光學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)方法, 以提高教學(xué)質(zhì)量.

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Reform and Practice on the Experimental Teaching of“Optics Experiments”

PENG Xiao-lan, WANG Hong-cheng, ZHANG Shao-qiang
(College of Electronic Engineering, Dongguan University of Technology, Guangdong, Dongguan 523808,China)

According to the experiment teaching facts of optical information science and technology major of Dongguan University of Technology, the teaching reform of the course “Optics Experiments” is introduced through several aspects, including testing mode, experimental project, teaching materials, etc. These reforms can train basic experimental skill, expand knowledge range , arouse the students' learning optics experiments enthusiasm, and train the ability for solving practical problem and bring forth new ideas for students, improve the teaching quality of the course “Optics Experiments ” effectively.

optics experiments; teaching reform; practice teaching

G642.423

A

1672-5298(2012)02-0082-06

2012-02-08

彭小蘭(1970- ), 湖南衡陽(yáng)人, 碩士, 東莞理工學(xué)院電子工程學(xué)院實(shí)驗(yàn)師. 主要研究方向: 光學(xué)及大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)