光電信息技術(shù)實驗教學(xué)改革

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光電信息技術(shù)是將光、電子及通信技術(shù)相結(jié)合的一門高新技術(shù)學(xué)科。光電信息技術(shù)實驗是高校中光電信息科學(xué)與工程、電子信息科學(xué)與技術(shù)等本科專業(yè)必修的一門重要的專業(yè)實驗課，涉及的物理知識面廣，具有較強的綜合性和技術(shù)性。它在培養(yǎng)學(xué)生的綜合實驗?zāi)芰?、分析和解決問題能力及創(chuàng)新意識等方面起著至關(guān)重要的作用。目前光電信息技術(shù)實驗儀器精密度高，操作復(fù)雜，易損壞；實驗內(nèi)容落后于技術(shù)發(fā)展，學(xué)生積極性不高。因此，如何發(fā)揮光電信息技術(shù)實驗的功能，培養(yǎng)出厚基礎(chǔ)、寬口徑、重能力、理工復(fù)合光電信息技術(shù)人才［1－2］是需要重視和解決的一個問題。

1實驗設(shè)備和教學(xué)現(xiàn)狀分析

我校從2000年開始物理學(xué)（光信息科學(xué)與技術(shù)方向）本科專業(yè)招生，2005年正式開辦光信息科學(xué)與技術(shù)本科專業(yè)（屬電子信息類專業(yè)），2006年組建光信息技術(shù)實驗室，2012年更名為光電信息科學(xué)與工程專業(yè)，是湖北省高等學(xué)校戰(zhàn)略性新興（支柱）產(chǎn)業(yè)人才培養(yǎng)計劃本科項目。近幾年來，實驗室在中央財政支持地方高校發(fā)展專項資金、地方政府及學(xué)校大力支持下，投入1000萬元建設(shè)資金，在科研平臺、科學(xué)研究等方面都取得了較大進展。主要表現(xiàn)在：

（1）科研平臺建設(shè)初見成效，建有湖北省電工電子教學(xué)示范實驗中心、湖北省光電信息技術(shù)虛擬仿真實驗教學(xué)中心、孝感市集成光電子器件研發(fā)中心、孝感市大禹電氣校企合作研發(fā)中心等平臺。

（2）科學(xué)研究形成穩(wěn)定且有特色的研究方向：光電材料與器件、光信息與光纖通信技術(shù)、激光與物質(zhì)相互作用。

（3）實驗室組織專任教師和教輔人員多次修訂實驗教學(xué)大綱、實驗指導(dǎo)書，優(yōu)化實驗課程體系，實驗教學(xué)質(zhì)量穩(wěn)步提高。目前我校光電技術(shù)實驗教學(xué)也面臨著不少困難：

（1）實驗教學(xué)手段比較單一，學(xué)生缺乏自主學(xué)習(xí)的平臺。

（2）光電信息技術(shù)實驗設(shè)備操作復(fù)雜，學(xué)生使用后設(shè)備損壞率較高，設(shè)備維護和維修成本較高。

（3）實驗教學(xué)內(nèi)容相對滯后，教師的科研和實驗教學(xué)內(nèi)容聯(lián)系不大。

（4）驗證性實驗較多、設(shè)計類實驗和創(chuàng)新性實驗相對較少，特別是和學(xué)生就業(yè)聯(lián)系比較緊的應(yīng)用性實驗較少，難以激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。

（5）實驗教學(xué)人員的考核、激勵和培訓(xùn)制度不夠完善，他們的積極性不高，而且不少專職實驗人員想通過攻讀博士學(xué)位轉(zhuǎn)為教學(xué)崗位，也對實驗教學(xué)人員隊伍穩(wěn)定性產(chǎn)生了負面的影響。

2實驗教學(xué)改革建議

2．1改革與創(chuàng)新實驗教學(xué)方法

充分發(fā)揮以“學(xué)生為主體，教師為引導(dǎo)”的教學(xué)原則，利用我校虛擬仿真中心的資源，學(xué)生通過仿真課件進行自主學(xué)習(xí)，掌握實驗原理、步驟和注意事項等，改變以前學(xué)生實驗預(yù)習(xí)流于形式的不利狀況，大幅度降低學(xué)生誤操作的概率，從而提高設(shè)備的完好率。另一方面，教師可以建立網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺，實現(xiàn)師生在線交流、答疑，學(xué)生提前預(yù)約實驗、實驗報告的提交和評價。這種虛擬交互平臺既可以滿足學(xué)生多層次的學(xué)習(xí)需求，又可以減輕實驗教師的負擔(dān)。此外，光電信息技術(shù)實驗中光學(xué)、光通信系統(tǒng)、光電子器件設(shè)計軟件如ZEMAX、OptiSystem、Optiwave（Rsoft）一方面可作為光電信息技術(shù)創(chuàng)新設(shè)計實驗和本科畢業(yè)設(shè)計平臺，另一方面還可對工程中出現(xiàn)的問題進行仿真分析，減少實驗和研究工作的盲目性，為學(xué)生畢業(yè)后進入相關(guān)領(lǐng)域和深造打下良好的基礎(chǔ)。圖1是采用Rsoft設(shè)計由兩個直波導(dǎo)與一個直徑為3．4μm環(huán)構(gòu)成單環(huán)形諧振器，從圖中可以看出能量98％從第2個波導(dǎo)耦合輸出，實現(xiàn)下載（Drop）功能。

2．2優(yōu)化實驗教學(xué)資源配置

及時補充和更新儀器設(shè)備，實驗教學(xué)內(nèi)容與時俱進，滿足新世紀光電信息人才培養(yǎng)的要求。充分利用好現(xiàn)有的儀器，開足實驗項目，引導(dǎo)教師二次開發(fā)和利用損壞的儀器，提高設(shè)備利用率和師生的動手能力。與企業(yè)進行產(chǎn)學(xué)研合作，吸引社會資金援建實驗室，目前我校與湖北華中光電科技有限公司共建有“光電圖像處理實驗室”，與深圳迪斯聲學(xué)股份有限公司共建有“應(yīng)用電子技術(shù)”實驗室。這些實驗室不僅可以為專業(yè)實驗課程提供服務(wù)，而且還可以為大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)訓(xùn)練項目、大學(xué)生“挑戰(zhàn)杯”、大學(xué)生“光電設(shè)計大賽”提供設(shè)備和場地，同時教師也可以進實驗室進行科學(xué)研究，實現(xiàn)學(xué)校和企業(yè)的資源共享。此外，學(xué)院與深圳眾恒源照明、深圳迪斯科技、湖北華中光電等公司簽訂校企合作協(xié)議，與惠州雷士照明、中國南玻集團、昆山啟佳通訊、昆山仁寶集團、南京群志光電等20多家公司建立良好的合作關(guān)系，為學(xué)生自主擇業(yè)和就業(yè)創(chuàng)造了良好的條件。

2．3加強實驗教學(xué)和科研的互動

充分發(fā)揮科研對實驗教學(xué)的帶動作用，學(xué)院對科研課題和取得的技術(shù)成果轉(zhuǎn)化為實驗教學(xué)內(nèi)容的教師給予一定的政策和資金支持［8］。學(xué)生從大一下學(xué)期開始，根據(jù)我院三個特色研究方向，自愿進入相關(guān)老師的科研實驗室，圍繞項目或自選課題進行科技查新、文獻閱讀與翻譯，同時在責(zé)任導(dǎo)師的指導(dǎo)下開展科學(xué)實驗研究。通過定期參加研究小組舉辦的學(xué)術(shù)交流活動，鍛煉學(xué)生的表達與演講能力。實踐證明，教學(xué)和科研的互動，不但可以將新的研究方法和成果引入到實驗教學(xué)中，還可以激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，開闊學(xué)生的視野，提高他們分析、解決實際問題的能力。近幾年來，通過實施科研創(chuàng)新實驗項目，我院本科生獲全國大學(xué)生電子設(shè)計大賽一等獎、“挑戰(zhàn)杯”大學(xué)生科技作品二等獎各1項。

2．4進一步完善實驗課程體系

根據(jù)我院現(xiàn)有的實驗條件、師資，在充分考慮實驗內(nèi)容基礎(chǔ)性、操作性、先進性和趣味性的原則下，確立光電信息技術(shù)實驗的主要內(nèi)容為激光技術(shù)實驗、光通信與光纖技術(shù)實驗、光電探測與控制實驗以及光電材料與器件實驗四個部分。體現(xiàn)了光電信息技術(shù)實驗中信息的產(chǎn)生、傳輸、處理、接收和應(yīng)用的整個過程，遵循了由理論驗證到應(yīng)用設(shè)計循序漸進的原則。建立以專業(yè)為基礎(chǔ)，應(yīng)用提高、綜合設(shè)計、研究創(chuàng)新的實驗課程體系，合理安排驗證性、設(shè)計類和創(chuàng)新性實驗的比例。優(yōu)化驗證類實驗對原理的體現(xiàn)，加大對設(shè)計類實驗思考的力度，強化綜合類實驗學(xué)生動手能力。

2．5培養(yǎng)一支高水平實驗教學(xué)隊伍

建立一支業(yè)務(wù)素質(zhì)好、愛崗敬業(yè)的實驗教學(xué)人員隊伍，對建成一個高水平、高效運轉(zhuǎn)的實驗室至關(guān)重要。因此，需要建立專門針對實驗教學(xué)人員的考核制度，量化考核、獎罰分明，充分調(diào)動實驗教學(xué)人員的工作積極性，有計劃、分批次地組織專任教師、實驗教學(xué)人員到企業(yè)、研究機構(gòu)等生產(chǎn)第一線學(xué)習(xí)、鍛煉，提高業(yè)務(wù)水平。此外，要求專任教師全程參與實驗課程，專業(yè)負責(zé)人和課程負責(zé)人必須參與實驗室的總體規(guī)劃和教學(xué)大綱的修訂；學(xué)院聘請已退休、責(zé)任心強的老教授、高級實驗師加強實驗教學(xué)監(jiān)督和考核，形成一支結(jié)構(gòu)合理、分工協(xié)作的教學(xué)團隊。

作者：余華清 吳馮娣 單位：湖北工程學(xué)院