工程光學設計課程教學改革與創(chuàng)新探析論文
"工程光學設計"課程是機械電子工程專業(yè)光機電一體化方向的一門重要必修課,文章從教學現(xiàn)狀和教學難點動身,針對教學內容、教學辦法和理論教學等方面,提出和進行了一系列詳細的教學變革。
隨著光學技術的開展，對光學儀器和光電儀器設計的請求也越來越高，這就請求設計者具備扎實的理論根底、較高的設計技巧和現(xiàn)代光學系統(tǒng)設計計算才能。目前，社會上對光學設計的專業(yè)人才有著越發(fā)迫切的需求，為此，高校肩負著培育具有良好光學設計才能的工程型人才的重擔。
為了協(xié)助學生穩(wěn)固應用光學專業(yè)根底學問，控制評價光學系統(tǒng)的根本辦法，進步學生對光學系統(tǒng)的應用才能和設計才能，該校在光學工程學科研討生教學中開設了“光學工程與系統(tǒng)設計”課程。該課程在本科工程光學的根底上，系統(tǒng)、全面地解說光學工程的理論、應用和系統(tǒng)設計辦法，協(xié)助學生進步在工程應用中處理實踐問題的才能。
“光學工程與系統(tǒng)設計”課程針對光學工程學科研討生開設，請求學生具有一定的光學工程根底學問，教學目的是培育光學工程的高級應用人才。授課內容除注重于根本概念的解說和根本原理的剖析外，擬經(jīng)過大量豐厚的光學系統(tǒng)應用實例，培育和進步學生發(fā)現(xiàn)和處理工程問題的才能。
因而，該門課程在較短的課時內，既要有對專業(yè)根底學問的深化了解，又要結合工程消費理論，以處理實踐設計問題為目的，使學生在系統(tǒng)、全面地控制光學設計理論和設計辦法根底上，可以獨立完成大多數(shù)典型光學部件和系統(tǒng)的設計工作。因而，要到達較好的授課效果，對授課教員提出了較高的請求。
在“光學工程與系統(tǒng)設計”的授課中，如何將理論與實踐相結合，充沛調動學生學習興趣，使學生逐漸順應從習氣于科學理論、理想假定的學習者到光學工程專業(yè)技術人員的轉變，培育和進步學生發(fā)現(xiàn)和處理工程問題的才能，是重點思索的問題。該文將對教學中遇到的問題及經(jīng)歷進行做出總結。
1 “光學工程與系統(tǒng)設計”教學中面臨的主要問題
在該課程的教學過程中，主要存在的問題有以下幾點。
1.1 學時少，相應配套課程不完善，學生根底學問程度不平衡
“光學工程與系統(tǒng)設計”課程涵蓋光學成像理論、典型現(xiàn)代光學系統(tǒng)的構造原理和光學特性、光學系統(tǒng)設計辦法等等方面，觸及學問內容十分普遍。在有限的學時內，要完成一切的教學內容，到達使學生系統(tǒng)、全面地控制光學設計理論和辦法，進步學生現(xiàn)代光學系統(tǒng)設計才能，培育學生工程素質的目的，對學生的根底學問、綜合才能的請求都較高。而在實踐教學中，由于學生可能來自于不同的本科專業(yè)，在光學工程類根底課程方面的學問程度表現(xiàn)出很不平衡，相應的配套課程也不夠完善。因而，如何在本課程的教學中，如何緩這些矛盾，補償這些缺陷，到達好的授課效果，對教員提出了很大應戰(zhàn)。
1.2 學生工程認識淡薄，入手才能差，不能將理論與實踐相結合
學生對工程設計的特性仍舊缺乏認識，對工程問題較為陌生，工程認識十分淡薄，因而形成了入手才能差，不能將所學的理論學問與實踐應用有機結合的問題。而本課程正是以培育具有良好光學設計才能的工程型人才為目的，因而，如何理論結合實踐，在對實踐問題的剖析與討論中，培育學生學習與開展的才能和發(fā)明性處理工程問題的才能，是重點要處理的一個問題。
1.3 學生的學習積極性問題
教育學以為：興趣是學習最好的教師。學生對所學習的課程產(chǎn)生了興趣，才干愈加認真、愈加投入地吸取課程的學問，更好地發(fā)揮思想和智力的潛能，做出發(fā)明和創(chuàng)造。正是由于本課程觸及內容普遍，學生根底學問程度不平衡，假如不可以采取合理措施，將理論與理論相結合，充沛調動起學生學習的主動性，就更容易形成局部學生對課程喪失興趣，消極學習。因而，作為專業(yè)課程教師，怎樣培育學生的學習興趣，不使學生覺得學習過程無聊、無用而索然無味，是授課教員必需認真考慮的問題。
2 教學變革理論與探究
針對以上問題，我們在教學過程中，從教學體系、教材、課件、教學辦法等多方面進行變革探究，以完善教學內容、創(chuàng)新教學辦法為動身點，從進步學生興趣，增強師生互動，解說深化淺出，理論結合實踐，融入科研內容等多方面著手，改善教學效果，獲得了較好的效果。主要采用了以下手腕后。
2.1 精心規(guī)劃授課內容，留意銜接，對癥下藥
該課程許多內容觸及到幾何光學、物理光學、激光原理等根底課程學問，希望學生可以具有一定的相關根底，在授課時才干產(chǎn)生較好的效果。但是，如前所述，在教學中存在學生根底學問程度不平衡，配套課程不夠完善的問題。為處理這一矛盾，在授課體系與授課內容方面，進行了精心的規(guī)劃，力圖合理。
首先，在授課內容方面，注重教材內容的科學組織，在內容的編排上留意學問自身的內在規(guī)律性、系統(tǒng)性及互相聯(lián)絡，加強課程各個局部之間的邏輯性，對癥下藥，從而儉省學時，處理課程容量大與學時有限的矛盾。其次，在講授必要內容的根底上，留意與前期課程的銜接，但并不完整依賴于前期課程學問的控制，而是注重啟示、引導學生自主的'溫習、控制、擴展原有學問，例如經(jīng)過布置考慮標題、提供參考文獻、課上討論等方式，協(xié)助和鼓舞學生經(jīng)過主動學習，來處理根底學問程度不平衡的問題。同時，在授課中并不簡單的依照教材施教，而是及時結合科研項目，充沛應用與課程有關的最新研討成果，補充身手域的前沿技術。 經(jīng)過合理的規(guī)劃授課內容，并在授課過程中，留意銜接，對癥下藥，鼓勵學生課下主動學習的方式，進步了教學質量。
2.2 理論結合實踐，重在才能培育
本課程除了具有學問的系統(tǒng)性、理論性強的特性外，更重要的特性是應用性強。在工程設計中，需求靈敏地運用學過的理論學問，用理論指導理論，才干使設計朝著勝利的方向行進。當設計過程呈現(xiàn)問題時，怎樣應用理論學問和理論經(jīng)歷，來有效地進行修正，最終得到滿足運用請求的系統(tǒng)設計，這種處理工程問題的才能的進步，是本課程最中心要處理的問題。
為此，我們在根底理論講授后，經(jīng)過拋出一個或幾個實踐工程設計問題，引導學生進行深化考慮與討論，完成自主設計。例如在學習了像差理論及典型顯微光學系統(tǒng)后，請求學生設計一款高倍率顯微系統(tǒng)，針對該系統(tǒng)設計過程中發(fā)作的各種問題，包括怎樣從低倍率系統(tǒng)逐漸過渡到高倍率系統(tǒng)，怎樣完成復消色差，以及工程實踐中如何完成系統(tǒng)裝調等等問題，逐個進行討論和剖析，經(jīng)過引導學生發(fā)現(xiàn)問題，鼓舞學生自主剖析處理問題，進步學生的理論才能。
這樣的理論與實踐相結合的過程，深受學生好評，學生們分歧以為，經(jīng)過這樣的練習，不但加深了對理論學問的了解，更大大進步了他們發(fā)現(xiàn)和處理工程問題的才能。
2.3 創(chuàng)新授課辦法，刺激學生主動學習
由于授課內容的更新以及理論與實踐相結合的請求，教員在授課辦法上也必需進行相應的創(chuàng)新，才干夠到達預期的效果。學生是課堂教學的主體，只要激起學生求知的動力，課堂教學才有可能勝利。除了傳統(tǒng)的講授方式外，在本課程的授課過程中，愈加注重啟示式教學和討論式教學。啟示式教學辦法，是指經(jīng)過具有啟示式的發(fā)問，鼓勵學生學習的興趣，從而培育學生的發(fā)明性思想才能。討論式教學辦法，是指經(jīng)過討論問題，積極引導學生進行獨立考慮，培育學生的自主學習才能。
在詳細做法上，除了采用布置考慮標題，引薦參考文獻的方式外，還經(jīng)過將學生分為協(xié)作小組，針對某一任務進行組內協(xié)作，然后組織各小組就各自研討成果在全班進行交流，鼓舞學生之間就技術問題進行討論、質疑與爭辯，加深了解。
經(jīng)過啟示式與討論式教學辦法的引入，加強了師生互動，進步了學生的學習興趣，刺激學生主動學習的愿望。
3 結語
在“光學工程與系統(tǒng)設計”的教學中，針對存在的問題，從規(guī)劃授課內容、理論結合實踐以及創(chuàng)新授課辦法等等方面進行了教學變革的理論與探究。經(jīng)過合理地規(guī)劃授課內容，理論與實踐相結合，以及引入啟示式和討論式的教學辦法，注重對學生發(fā)現(xiàn)和處理工程問題的才能的培育，刺激學生學習的主動性與積極性，進步了教學質量，收到了良好的效果。
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