应用光学实验开放式教学模式的探索和研究

刘忠民

摘要：在高等教育改革过程中，逐渐重视了实验教学对应用型本科人才培养的影响，因此需要加强实验教学的研究与实践，有效地提高教学质量。应用光学实验作为光电类专业学生的基础实验课程，具有很强的代表性。本文对应用光学实验现存问题进行了梳理，采用开放式教学模式进行实验教学改革与探索，能有效提高教学效率和质量，提升学生的学习水平和实验创新能力，具有一定的借鉴意义。

关键词：应用光学；实验教学；开放式；教学改革

中图分类号：G642.0 文献标志码：A 文章编号：1674-9324（2017）35-0109-03

近年来，随着高等教育改革和发展要求，围绕人才培养目标，提升学生的自主性学习，增强学生善于实践和勇于创新的精神[1]。实验教学在应用型本科人才培养过程中具有重要地位和特殊作用[2，3]，实验教学改革已逐步从重实验设备和资源建设、教学内容和方法的改革，向着以学生能力培养为核心的个性化、层次化的实验教学体系和平台的构建发展[4-7]。基于教学发展和人才培养的要求，适应完全学分制的教学管理，以突出学生的自主性学习能力、实践创新能力的培养，探索个性化、模块化、层次化的开放式实验教学模式。本文以应用光学实验为例，在教学实践中进行尝试，促进了实验室的资源有效配置和实验课程建设，并在一定程度上提高了教学质量和学生的学习效果，取得了初步成效。

一、传统实验教学面临的问题

1.教学体系不够完善。目前本科教学的实验课程往往被当作理论课程的补充，没有系统地设置相关的实验教学内容。如《应用光学实验》课程，将应用光学中几个典型的单透镜装置、光学系统提取出来作为实验案例教学，实验学时安排较少学生学习也比较仓促，这样导致学生没有真正掌握应用光学的基础知识和实验技能，没有激发学生的学习兴趣和创造力。

2.实验教学时间不够灵活。在传统的教学安排上，是以课堂教学为核心、教学班统一安排的教学方式，实验课程安排上要受到课堂理论教学安排、实验室设备、师资等条件的约束，同时学生在第一课堂、第二课堂、实践活动等方面都有时间归一化的需求，所以在实验课程安排上会安排见缝插针的形式，学生没有得到充分的预习、宽裕的实验时间。

3.管理体制不够完善，利用率低。在应用光学的传统实验教学中，没有形成科学化的管理制度。在实验教学执行过程中，实验教师根据自己的经验和教学惯例进行教学和探索，如学生多时增加实验设备，学生少时实验设备闲置，使得实验资源利用率比较低。实验课程没有跟教学建设和发展衔接得很好，不利于实验室开发和开设创新性实验，没有为学生科研竞赛所用，实验室平台没有充分发挥应有的作用。

4.教学模式单一。传统实验教学以教师演示讲解为主，学生以集体运动式的实验形式，学生没有太多的思考和交流的机会，被动地跟随实验课程教学内容完成实验学习任务，这不仅给实验室资源和师资配置带来了压力，同时也约束了学生的学习自主性和创造性。

二、开放式实验教学的思路

开放式实验教学着手将实验课程内容模块化，构建成一个具有梯次性、系统性的教学体系。通过分层次、多平台的教学模式，满足完全学分制学生选课上课、个性化教学的要求。

1.循序渐进的课程设置。《应用光学实验》作为光电类专业本科学生接触的第一个光学专业实验，同时也是一门应用性非常强的学科。在教学内容设置上要有梯次性、系统性和实用性。实验设置从光学元件的入门操作清洗保存、单光学元件装置、光学系统装置、开放性综合光学平台进行设置，满足不同层次内容、循序渐进的实验教学要求，加强学生对应用光学核心基础知识的理解和综合运用能力的培养。

2.模块化实验内容。结合理论课程的知识，《应用光学实验》课程也是自成体系的，围绕几何光学成像、典型光学系统、像差理论分析、光学系统设计四个核心部分[8，9]进行模块化设计实验项目。每个模块通过分层次、渐近式的实验课程内容设置，以确保理论和实验教学的互补和差异，使学生能够站在学科和知识体系的高度看问题，能有效提高学生学习思考的主动性，提高教学质量和效果。

3.分层次和多平台结合的教学模式。在新的教学环境下，需要构建从基础实验教学、综合运用教学、创新实验不同层次的教学平台。基础实验和综合实验是学科和课程的基础，以专业实验室为载体。创新实验是课程的延伸，以开放实验室为载体。多平台以满足学生在不同时间的选课上课、个性化学习需求，也能创造条件给予教师启发式教学，学生探究学习方式，活跃教学氛围，激发出学生的学习积极性。

三、开放式实验教学的举措

在开放式教学思路的指导下，要逐步推进课程教学方案、师资匹配、教学资源平台的建设，借助互联网提高教学管理效率，辅助教学预习与互动，这是一种提高教学水平的改革方向。合理规划和开放实验资源，有利于提高学生的学习能力和创造性。

1.改革教学内容。传统的《应用光学实验》是以7—10个实验项目构成的，一个实验需要不间断花费2—4个小时才能完成，往往给教师上课和学生学习带来不便，同时也没有很好的教学效果。从教学方案上来说要改革相关课程，要构建系统性的实验项目，覆盖完整的知识点，同时具备梯次化、模块化的特征，一个实验项目相对比较独立，操作时长控制在0.5—1小时之间。

2.构建在线课程。在模块化的课程背景下，要构建线上平台，具备完整的教学内容、演示动画以及互动交流的功能，使学生能理解和掌握完整的实验知识，能利用课余时间对实验课程进行预习和巩固。平台的交流不是单一点对点的形式，以讨论组的形式开放给学生，大家能相互学习，相互促进。

3.构建在线预约系统。在完全学分制的教学体制下，实验课程的在线预约系统是必不可少的工具[10，11]。在线预约系统要配合理论课程、实验课程、实践课程的时间，在整个教学管理框架下，以學生个体为对象，采用订单接单的实验预约方式进行，这不仅可以方便教学管理、实验资源的利用率、教学工作量的扁平化，还能提高学生的时间利用率和学习质量。

4.构建开放实验平台。实验室的建设不仅仅是在实验内容上要革新，在实验室运行上要摒弃以往上课操作下课关门的情况。配合在线预约系统，可以合理安排实验室的运行时长和时段，甚至可以允许学生重复预约实验，起到长效运行的作用。同时，配合开放式的创新课程和开放式的实验装置，在合理的实验管理下，可以构建24小时开放、学生自主管理的创新实验平台。从基础实验的“长效运行”开放到创新实验的“自主管理”开放是一种教师主导教学到学生自主学习的思维转变。

四、结语

随着教学的发展和改革，需要与时俱进，提高教学质量。实验教学是现代高等教育的重要组成部分，是培养实践创新人才的重要手段，需要重视专业实验教学的发展，确保学生熟练掌握实验技能和专业知识。针对应用光学实验教学现状分析，提出开放式实验教学模式推进应用光学实验和专业实验教学的改革，以促进实验教学水平和质量的提高，促进学生的专业素养、实践创新能力的培养。

参考文献：

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