光電信息技術實驗教學改革

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光電信息技術是將光、電子及通信技術相結合的一門高新技術學科。光電信息技術實驗是高校中光電信息科學與工程、電子信息科學與技術等本科專業必修的一門重要的專業實驗課，涉及的物理知識面廣，具有較強的綜合性和技術性。它在培養學生的綜合實驗能力、分析和解決問題能力及創新意識等方面起著至關重要的作用。目前光電信息技術實驗儀器精密度高，操作復雜，易損壞；實驗內容落后于技術發展，學生積極性不高。因此，如何發揮光電信息技術實驗的功能，培養出厚基礎、寬口徑、重能力、理工復合光電信息技術人才［1－2］是需要重視和解決的一個問題。

1實驗設備和教學現狀分析

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

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

（2）科學研究形成穩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、激光與物質相互作用。

（3）實驗室組織專任教師和教輔人員多次修訂實驗教學大綱、實驗指導書，優化實驗課程體系，實驗教學質量穩步提高。目前我校光電技術實驗教學也面臨著不少困難：

（1）實驗教學手段比較單一，學生缺乏自主學習的平臺。

（2）光電信息技術實驗設備操作復雜，學生使用后設備損壞率較高，設備維護和維修成本較高。

（3）實驗教學內容相對滯后，教師的科研和實驗教學內容聯系不大。

（4）驗證性實驗較多、設計類實驗和創新性實驗相對較少，特別是和學生就業聯系比較緊的應用性實驗較少，難以激發學生的學習興趣。

（5）實驗教學人員的考核、激勵和培訓制度不夠完善，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位轉為教學崗位，也對實驗教學人員隊伍穩定性產生了負面的影響。

2實驗教學改革建議

2．1改革與創新實驗教學方法

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

2．2優化實驗教學資源配置

及時補充和更新儀器設備，實驗教學內容與時俱進，滿足新世紀光電信息人才培養的要求。充分利用好現有的儀器，開足實驗項目，引導教師二次開發和利用損壞的儀器，提高設備利用率和師生的動手能力。與企業進行產學研合作，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”，與深圳迪斯聲學股份有限公司共建有“應用電子技術”實驗室。這些實驗室不僅可以為專業實驗課程提供服務，而且還可以為大學生創新創業訓練項目、大學生“挑戰杯”、大學生“光電設計大賽”提供設備和場地，同時教師也可以進實驗室進行科學研究，實現學校和企業的資源共享。此外，學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系，為學生自主擇業和就業創造了良好的條件。

2．3加強實驗教學和科研的互動

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

2．4進一步完善實驗課程體系

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

2．5培養一支高水平實驗教學隊伍

建立一支業務素質好、愛崗敬業的實驗教學人員隊伍，對建成一個高水平、高效運轉的實驗室至關重要。因此，需要建立專門針對實驗教學人員的考核制度，量化考核、獎罰分明，充分調動實驗教學人員的工作積極性，有計劃、分批次地組織專任教師、實驗教學人員到企業、研究機構等生產第一線學習、鍛煉，提高業務水平。此外，要求專任教師全程參與實驗課程，專業負責人和課程負責人必須參與實驗室的總體規劃和教學大綱的修訂；學院聘請已退休、責任心強的老教授、高級實驗師加強實驗教學監督和考核，形成一支結構合理、分工協作的教學團隊。

作者：余華清 吳馮娣 單位：湖北工程學院