張薇+李湘寧

摘 要：該文針對“光學工程與系統(tǒng)設計”課程存在學時少、相應配套課程不夠完善、學生基礎(chǔ)知識水平不均衡等問題，從教學內(nèi)容、教學方法、實踐環(huán)節(jié)等多方面進行探索，通過合理安排規(guī)劃授課內(nèi)容;利用分析、解決實際工程問題將理論和實踐相結(jié)合;引入本領(lǐng)域最新研究內(nèi)容;采用啟發(fā)式、討論式教學方法等方式，提高了學生學習的主動性，使教學達到最佳的效果，最終實現(xiàn)了本課程提高學生現(xiàn)代光學系統(tǒng)設計能力，培養(yǎng)學生解決工程問題能力的目的。

關(guān)鍵詞：工程光學 ?光學工程與系統(tǒng)設計 ?教學方法 ?教學改革

中圖分類號：G42 文獻標識碼：A 文章編號：1674-098X（2014）11（a）-0142-02

隨著光學技術(shù)的發(fā)展，對光學儀器和光電儀器設計的要求也越來越高，這就要求設計者具備扎實的理論基礎(chǔ)、較高的設計技巧和現(xiàn)代光學系統(tǒng)設計計算能力。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，高校肩負著培養(yǎng)具有良好光學設計能力的工程型人才的重任。

為了幫助學生鞏固應用光學專業(yè)基礎(chǔ)知識，掌握評價光學系統(tǒng)的基本方法，提高學生對光學系統(tǒng)的應用能力和設計能力，該校在光學工程學科研究生教學中開設了“光學工程與系統(tǒng)設計”課程。該課程在本科工程光學的基礎(chǔ)上，系統(tǒng)、全面地講解光學工程的理論、應用和系統(tǒng)設計方法，幫助學生提高在工程應用中解決實際問題的能力。

“光學工程與系統(tǒng)設計”課程針對光學工程學科研究生開設，要求學生具有一定的光學工程基礎(chǔ)知識，教學目標是培養(yǎng)光學工程的高級應用人才。授課內(nèi)容除注重于基本概念的講解和基本原理的分析外，擬通過大量豐富的光學系統(tǒng)應用實例，培養(yǎng)和提高學生發(fā)現(xiàn)和解決工程問題的能力。

因此，該門課程在較短的課時內(nèi)，既要有對專業(yè)基礎(chǔ)知識的深入理解，又要結(jié)合工程生產(chǎn)實踐，以解決實際設計問題為目的，使學生在系統(tǒng)、全面地掌握光學設計理論和設計方法基礎(chǔ)上，能夠獨立完成大多數(shù)典型光學部件和系統(tǒng)的設計工作。因此，要達到較好的授課效果，對授課教師提出了較高的要求。

在“光學工程與系統(tǒng)設計”的授課中，如何將理論與實際相結(jié)合，充分調(diào)動學生學習興趣，使學生逐步適應從習慣于科學理論、理想假定的學習者到光學工程專業(yè)技術(shù)人員的轉(zhuǎn)變，培養(yǎng)和提高學生發(fā)現(xiàn)和解決工程問題的能力，是重點考慮的問題。該文將對教學中遇到的問題及經(jīng)驗進行做出總結(jié)。

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，學生基礎(chǔ)知識水平不均衡

“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)的結(jié)構(gòu)原理和光學特性、光學系統(tǒng)設計方法等等方面，涉及知識內(nèi)容非常廣泛。在有限的學時內(nèi)，要完成所有的教學內(nèi)容，達到使學生系統(tǒng)、全面地掌握光學設計理論和方法，提高學生現(xiàn)代光學系統(tǒng)設計能力，培養(yǎng)學生工程素質(zhì)的目的，對學生的基礎(chǔ)知識、綜合能力的要求都較高。而在實際教學中，由于學生可能來自于不同的本科專業(yè)，在光學工程類基礎(chǔ)課程方面的知識水平表現(xiàn)出很不均衡，相應的配套課程也不夠完善。因此，如何在本課程的教學中，如何緩這些矛盾，彌補這些缺陷，達到好的授課效果，對教師提出了很大挑戰(zhàn)。

1.2 學生工程意識淡薄，動手能力差，不能將理論與實際相結(jié)合

學生對工程設計的特點仍舊缺乏認識，對工程問題較為生疏，工程意識非常淡薄，因此造成了動手能力差，不能將所學的理論知識與實際應用有機結(jié)合的問題。而本課程正是以培養(yǎng)具有良好光學設計能力的工程型人才為目標，因此，如何理論結(jié)合實際，在對實際問題的分析與討論中，培養(yǎng)學生學習與發(fā)展的能力和創(chuàng)造性解決工程問題的能力，是重點要解決的一個問題。

1.3 學生的學習積極性問題

教育學認為：興趣是學習最好的老師。學生對所學習的課程產(chǎn)生了興趣，才能更加認真、更加投入地汲取課程的知識，更好地發(fā)揮思維和智力的潛能，做出創(chuàng)造和發(fā)明。正是由于本課程涉及內(nèi)容廣泛，學生基礎(chǔ)知識水平不均衡，如果不能夠采取合理措施，將理論與實踐相結(jié)合，充分調(diào)動起學生學習的主動性，就更容易造成部分學生對課程喪失興趣，消極學習。因此，作為專業(yè)課程老師，怎樣培養(yǎng)學生的學習興趣，不使學生感覺學習過程無聊、無用而索然無味，是授課教師必須認真思考的問題。

2 教學改革實踐與探索

針對以上問題，我們在教學過程中，從教學體系、教材、課件、教學方法等多方面進行改革探索，以完善教學內(nèi)容、創(chuàng)新教學方法為出發(fā)點，從提高學生興趣，加強師生互動，講解深入淺出，理論結(jié)合實際，融入科研內(nèi)容等多方面著手，改善教學效果，取得了較好的成效。主要采用了以下手段后。

2.1 精心規(guī)劃授課內(nèi)容，注意銜接，有的放矢

該課程許多內(nèi)容涉及到幾何光學、物理光學、激光原理等基礎(chǔ)課程知識，希望學生能夠具有一定的相關(guān)基礎(chǔ)，在授課時才能產(chǎn)生較好的效果。然而，如前所述，在教學中存在學生基礎(chǔ)知識水平不均衡，配套課程不夠完善的問題。為解決這一矛盾，在授課體系與授課內(nèi)容方面，進行了精心的規(guī)劃，力求合理。

首先，在授課內(nèi)容方面，重視教材內(nèi)容的科學組織，在內(nèi)容的編排上注意知識本身的內(nèi)在規(guī)律性、系統(tǒng)性及相互聯(lián)系，增強課程各個部分之間的邏輯性，有的放矢，從而節(jié)省學時，解決課程容量大與學時有限的矛盾。其次，在講授必要內(nèi)容的基礎(chǔ)上，注意與前期課程的銜接，但并不完全依賴于前期課程知識的掌握，而是注重啟發(fā)、引導學生自主的復習、掌握、擴展原有知識，例如通過布置思考題目、提供參考文獻、課上討論等方式，幫助和鼓勵學生通過主動學習，來解決基礎(chǔ)知識水平不均衡的問題。同時，在授課中并不簡單的按照教材施教，而是及時結(jié)合科研項目，充分利用與課程有關(guān)的最新研究成果，補充本領(lǐng)域的前沿技術(shù)。endprint

通過合理的規(guī)劃授課內(nèi)容，并在授課過程中，注意銜接，有的放矢，激勵學生課下主動學習的方式，提高了教學質(zhì)量。

2.2 理論結(jié)合實際，重在能力培養(yǎng)

本課程除了具有知識的系統(tǒng)性、理論性強的特點外，更重要的特點是應用性強。在工程設計中，需要靈活地運用學過的理論知識，用理論指導實踐，才能使設計朝著成功的方向前進。當設計過程出現(xiàn)問題時，怎樣利用理論知識和實踐經(jīng)驗，來有效地進行修正，最終得到滿足使用要求的系統(tǒng)設計，這種解決工程問題的能力的提高，是本課程最核心要解決的問題。

為此，我們在基礎(chǔ)理論講授后，通過拋出一個或幾個實際工程設計問題，引導學生進行深入思考與討論，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，要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)生的各種問題，包括怎樣從低倍率系統(tǒng)逐步過渡到高倍率系統(tǒng)，怎樣實現(xiàn)復消色差，以及工程實際中如何實現(xiàn)系統(tǒng)裝調(diào)等等問題，一一進行討論和分析，通過引導學生發(fā)現(xiàn)問題，鼓勵學生自主分析解決問題，提高學生的實踐能力。

這樣的理論與實際相結(jié)合的過程，深受學生好評，學生們一致認為，通過這樣的練習，不但加深了對理論知識的理解，更大大提高了他們發(fā)現(xiàn)和解決工程問題的能力。

2.3 創(chuàng)新授課方法，刺激學生主動學習

由于授課內(nèi)容的更新以及理論與實際相結(jié)合的要求，教師在授課方法上也必須進行相應的創(chuàng)新，才能夠達到預期的效果。學生是課堂教學的主體，只有激發(fā)學生求知的動力，課堂教學才有可能成功。除了傳統(tǒng)的講授方式外，在本課程的授課過程中，更加注重啟發(fā)式教學和討論式教學。啟發(fā)式教學方法，是指通過具有啟發(fā)式的提問，激勵學生學習的興趣，從而培養(yǎng)學生的創(chuàng)造性思維能力。討論式教學方法，是指通過討論問題，積極引導學生進行獨立思考，培養(yǎng)學生的自主學習能力。

在具體做法上，除了采用布置思考題目，推薦參考文獻的方式外，還通過將學生分為合作小組，針對某一任務進行組內(nèi)合作，然后組織各小組就各自研究成果在全班進行交流，鼓勵學生之間就技術(shù)問題進行討論、質(zhì)疑與辯論，加深理解。

通過啟發(fā)式與討論式教學方法的引入，增強了師生互動，提高了學生的學習興趣，刺激學生主動學習的欲望。

3 結(jié)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(nèi)容、理論結(jié)合實際以及創(chuàng)新授課方法等等方面進行了教學改革的實踐與探索。通過合理地規(guī)劃授課內(nèi)容，理論與實際相結(jié)合，以及引入啟發(fā)式和討論式的教學方法，注重對學生發(fā)現(xiàn)和解決工程問題的能力的培養(yǎng)，刺激學生學習的主動性與積極性，提高了教學質(zhì)量，收到了良好的效果。

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