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時(shí)間:2023-03-22 17:40:42
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關(guān)鍵詞:光電傳感器,光電檢控技術(shù),應(yīng)用
0.引言
隨著科學(xué)技術(shù)的迅猛發(fā)展和信息時(shí)代的到來(lái),作為現(xiàn)代信息技術(shù)三大支柱技術(shù)之一的傳感器技術(shù),已然成為監(jiān)測(cè)和控制領(lǐng)域獲取物理信息的重要手段,在國(guó)民經(jīng)濟(jì)建設(shè)中占據(jù)著極其重要的地位。比如,在工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)領(lǐng)域,工廠的自動(dòng)流水生產(chǎn)線,全自動(dòng)加工設(shè)備,許多智能化的檢測(cè)儀器設(shè)備,都大量地采用了各種各樣的傳感器;在礦產(chǎn)資源、海洋開(kāi)發(fā)、生命科學(xué)、生物工程等領(lǐng)域傳感器的應(yīng)用也是無(wú)處不在。可以說(shuō),沒(méi)有傳感器這個(gè)載體,任何先進(jìn)的科學(xué)技術(shù)要實(shí)現(xiàn)這樣那樣的功能是不可能的。
1.光電傳感器及測(cè)控技術(shù)簡(jiǎn)介
1.1基本概念
光電傳感器是以光電效應(yīng)為基礎(chǔ),是一種將光信號(hào)(紅外、可見(jiàn)及紫外光輻射)轉(zhuǎn)變成為電信號(hào)的器件。論文參考網(wǎng)。光電傳感器是在各種光電檢測(cè)系統(tǒng)中采用光電元件作為檢測(cè)元件的傳感器,它一般由光源、光學(xué)通路和光電元件三部分組成。
按光電元件(光學(xué)測(cè)控系統(tǒng))輸出量性質(zhì)可分二類,即模擬式光電傳感器和脈沖(開(kāi)關(guān))式光電傳感器。其中,模擬式光電傳感器是將被測(cè)量轉(zhuǎn)換成連續(xù)變化的光電流,它與被測(cè)量間呈單值關(guān)系,主要包括有透射(吸收)式、漫反射式、遮光式(光束阻檔)三大類型;脈沖(開(kāi)關(guān))式光電傳感器中,光電元件接收的光信號(hào)是斷續(xù)變化的,因此光電元件處于開(kāi)關(guān)工作狀態(tài),它輸出的光電流通常只有兩種穩(wěn)定狀態(tài)的脈沖形式的信號(hào),多用于光電計(jì)數(shù)和光電式轉(zhuǎn)速測(cè)量等場(chǎng)合。
光電檢測(cè)技術(shù):是利用光電傳感器實(shí)現(xiàn)各類檢測(cè)。它將被測(cè)量的量轉(zhuǎn)化成光通量,再轉(zhuǎn)化成電量,并綜合利用信息傳送和處理技術(shù),完成在線和自動(dòng)測(cè)量。它具有高精度、高速度、遠(yuǎn)距離和大量程、非接觸式檢測(cè)、壽命長(zhǎng)、數(shù)字化和智能化的特點(diǎn)。
1.2光電傳感器工作原理
主要是把被測(cè)量的變化轉(zhuǎn)換成光信號(hào)的變化,然后借助光電元件進(jìn)一步將光信號(hào)轉(zhuǎn)換成電信號(hào),其物理基礎(chǔ)是光電效應(yīng)。它是由于物體吸收到光子能量后產(chǎn)生的電效應(yīng),通常把光電效應(yīng)分為三類:
1.2.1外光電效應(yīng)
在光線作用下能使電子逸出物體表面的現(xiàn)象稱為外光電效應(yīng)。基于該效應(yīng)的光電器件有光電管、光電倍增管等。
1.2.2內(nèi)光電效應(yīng)
在光線作用下能使物體電阻率改變的稱為內(nèi)光電效應(yīng),又稱光電導(dǎo)效應(yīng)。基于該效應(yīng)的光電器件有光敏電阻、光敏晶體管等。
1.2.3半導(dǎo)體光生伏特效應(yīng)
在光線作用下能使物體產(chǎn)生一定方向電動(dòng)勢(shì)的稱為半導(dǎo)體光生伏特效應(yīng)。基于該效應(yīng)的光電器件有光電池。
1.3光電傳感器特點(diǎn)
1.3.1 檢測(cè)距離長(zhǎng)。
1.3.2 對(duì)檢測(cè)物體的限制少
由于以檢測(cè)物體的遮光和反射為檢測(cè)原理,所以都可以對(duì)金屬、玻璃、塑料、液體等幾乎所有物體進(jìn)行檢測(cè)。
1.3.3 響應(yīng)時(shí)間短
光本身為高速,并且傳感器的電路全都由電子零件構(gòu)成,所以不包含機(jī)械工作時(shí)間,響應(yīng)時(shí)間短。
1.3.4 分辨率高
能夠通過(guò)高級(jí)設(shè)計(jì)技術(shù)使投光光束集中在小光點(diǎn)上,或通過(guò)構(gòu)成特殊的受光光學(xué)系統(tǒng)來(lái)實(shí)現(xiàn)高分辨率,也可進(jìn)行微小物體檢測(cè)和高精度的位置檢測(cè)。
1.3.5可實(shí)現(xiàn)非接觸的檢測(cè)
可以無(wú)須機(jī)械性地接觸檢測(cè)物體實(shí)現(xiàn)檢測(cè),因此不會(huì)對(duì)傳感器和檢測(cè)物體造成損傷,因此,傳感器能長(zhǎng)期使用。
1.3.6可實(shí)現(xiàn)顏色辨別
通過(guò)檢測(cè)物體形成的光的反射率和吸收率,根據(jù)被投光的光線波長(zhǎng)和檢測(cè)物體的顏色組合而有所差異。利用這個(gè)特性,可對(duì)檢測(cè)物體進(jìn)行顏色的檢測(cè)。
1.3.7便于調(diào)整
在投射可視光的類型中,投光光束是眼睛可見(jiàn)的,便于對(duì)檢測(cè)物體的位置進(jìn)行調(diào)整。
2.光電傳感器的研究應(yīng)用
光電傳感器可用于檢測(cè)直接引起光量變化的非電量,如光強(qiáng)、光照度、輻射測(cè)溫、氣體成分分析等;也可用來(lái)檢測(cè)能轉(zhuǎn)換成光量變化的其他非電量,如零件直徑、表面粗糙度、應(yīng)變、位移、振動(dòng)、速度、加速度,以及物體的形狀、工作狀態(tài)的識(shí)別等。論文參考網(wǎng)。光電式傳感器具有非接觸、響應(yīng)快、性能可靠等特點(diǎn),因此在工業(yè)自動(dòng)化裝置中獲得廣泛應(yīng)用。近年來(lái),新的光電器件不斷涌現(xiàn),特別是CCD圖像傳感器的誕生,為光電傳感器的進(jìn)一步應(yīng)用開(kāi)創(chuàng)了新的一頁(yè)。本文就光電傳感器最常見(jiàn)的應(yīng)用實(shí)例來(lái)進(jìn)一步說(shuō)明。
2.1 在煙塵濁度監(jiān)測(cè)儀上的應(yīng)用
防止工業(yè)煙塵污染是環(huán)保的重要任務(wù)之一。為了消除工業(yè)煙塵污染,首先要知道煙塵排放量,因此必須對(duì)煙塵源進(jìn)行監(jiān)測(cè)、自動(dòng)顯示和超標(biāo)報(bào)警。煙道里的煙塵濁度是用通過(guò)光在煙道里傳輸過(guò)程中的變化大小來(lái)檢測(cè)的。如果煙道濁度增加,光源發(fā)出的光被煙塵顆粒的吸收和折射增加,到達(dá)光檢測(cè)器的光減少,因而光檢測(cè)器輸出信號(hào)的強(qiáng)弱便可反映煙道濁度的變化。
2.2 光電池在光電檢測(cè)和自動(dòng)控制方面的應(yīng)用
光電池作為光電探測(cè)使用時(shí),其基本原理與光敏二極管相同,但它們的基本結(jié)構(gòu)和制造工藝不完全相同。由于光電池工作時(shí)不需要外加電壓;光電轉(zhuǎn)換效率高,光譜范圍寬,頻率特性好,噪聲低等,它已廣泛地用于光電讀出、光電耦合、光柵測(cè)距、激光準(zhǔn)直、電影還音、紫外光監(jiān)視器和燃?xì)廨啓C(jī)的熄火保護(hù)裝置等。
2.3 CCD圖像傳感器(電荷耦合器件)的應(yīng)用
CCD傳感器應(yīng)用時(shí)是將不同光源與透鏡、鏡頭、光導(dǎo)纖維、濾光鏡及反射鏡等各種光學(xué)元件結(jié)合,應(yīng)用了光、機(jī)、電和計(jì)算機(jī)相結(jié)合的高新技術(shù),作為一種非常有效的非接觸檢測(cè)方法,CCD被廣泛用于在線檢測(cè)尺寸、位移、速度、定位和自動(dòng)調(diào)焦等方面。
2.3.1 利用CCD測(cè)量幾何量,CCD誕生后,首先在工業(yè)檢測(cè)中制成測(cè)量長(zhǎng)度的光電傳感器,物體通過(guò)物鏡在CCD光敏元上造成影像,CCD輸出的脈沖表征測(cè)量工件的尺寸或缺陷。
2.3.2 用于傳真技術(shù),文字、圖象識(shí)別。例如用CCD識(shí)別集成電路焊點(diǎn)圖案,代替光點(diǎn)穿孔機(jī)的作用。論文參考網(wǎng)。
2.3.3 自動(dòng)流水線裝置,機(jī)床、自動(dòng)售貨機(jī)、自動(dòng)監(jiān)視裝置、指紋機(jī)。
2.3.4 CCD固態(tài)圖像傳感器作為攝像機(jī)或像敏器件,取代攝像裝置的光學(xué)掃描系統(tǒng)(電子束掃描),與其它攝像器件相比,尺寸小、價(jià)廉、工作電壓低、功耗小,且不需要高壓。
2.3.5 M2A攝影膠囊(Mouthanus),由發(fā)光二極管做光源,CCD做攝像機(jī),每秒鐘兩次快門,信號(hào)發(fā)射到存儲(chǔ)器,存儲(chǔ)器取下后接入計(jì)算機(jī)將圖像進(jìn)行下載。
2.3.6 CCD是數(shù)碼相機(jī)的電子眼,它革新了攝影術(shù),現(xiàn)在光可以被電子化地記錄下來(lái),取代了膠片。這一數(shù)字形式極大地方便了對(duì)圖像的處理和發(fā)送,”諾貝爾獎(jiǎng)評(píng)選委員會(huì)稱贊說(shuō),“無(wú)論是我們大海中深邃之地,還是宇宙中的遙遠(yuǎn)之處,它都能給我們帶來(lái)水晶般清晰的影像。”
2009年10月6日,瑞典皇家科學(xué)院在斯德哥爾摩宣布,將2009年諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)授予華人科學(xué)家高錕以及兩名美國(guó)科學(xué)家韋拉德-博伊爾(Willard Boyle)和喬治-史密斯(George Smith),以獎(jiǎng)勵(lì)他們?cè)诠饫w和半導(dǎo)體領(lǐng)域上的開(kāi)創(chuàng)性研究。高錕的獲獎(jiǎng)理由為——“在光學(xué)通信領(lǐng)域光在光纖中傳輸方面所取得的開(kāi)創(chuàng)性成就”。兩位美國(guó)科學(xué)家的獲獎(jiǎng)理由為——“發(fā)明了一種成像半導(dǎo)體電路,即CCD(電荷耦合器件)傳感器”。
3.結(jié)束語(yǔ)
光電傳感器及檢控技術(shù)兩者間的有效結(jié)合,提高了工農(nóng)業(yè)領(lǐng)域、軍用器械等等領(lǐng)域的生產(chǎn)率,降低了生產(chǎn)成本。可以預(yù)見(jiàn),隨著信息技術(shù)和自動(dòng)化技術(shù)的快速發(fā)展,光電傳感器、微/ 納米光電測(cè)控技術(shù)等在國(guó)民經(jīng)濟(jì)建設(shè)中將繼續(xù)得到越來(lái)越廣泛的應(yīng)用。
【參考文獻(xiàn)】
[1] 彭軍.傳感器與檢測(cè)技術(shù).西安:西安電子科技大學(xué)出版社,2003.
[2] 謝向花.光電傳感器檢測(cè)技術(shù)研究.中國(guó)科技信息,2005 年第7 期.
[3] 鐘麗云.光電檢測(cè)技術(shù)的發(fā)展及應(yīng)用.激光雜志,2000年03期.
關(guān)鍵詞:光電子學(xué);教學(xué)方法;教學(xué)改革;實(shí)踐環(huán)節(jié)
中圖分類號(hào):G642.0 文獻(xiàn)標(biāo)志碼:A 文章編號(hào):1674-9324(2015)11-0138-02
一、介紹
光電子技術(shù)是由光信息技術(shù)和電子技術(shù)的相互結(jié)合而形成的新的光電子技術(shù),涉及光信息處理、光纖通信、激光技術(shù)等領(lǐng)域,是未來(lái)社會(huì)發(fā)展和進(jìn)步的核心技術(shù)。光電子技術(shù)不僅研究?jī)?nèi)容非常廣泛,而且也是未來(lái)信息技術(shù)中的重要推動(dòng)力量,它包含光信號(hào)的產(chǎn)生、光信息的傳遞、光電信號(hào)的轉(zhuǎn)換和處理和光電功能材料相關(guān)的內(nèi)容,如:光電功能材料的發(fā)光機(jī)理、制備方法和工藝應(yīng)用范圍、光電器件的加工與制作和光電系統(tǒng)的集成等一系列從基礎(chǔ)理論到實(shí)際工程應(yīng)用等各個(gè)領(lǐng)域的研究。涉及光子學(xué)、光信息科學(xué)、電子學(xué)、材料科學(xué)、計(jì)算機(jī)技術(shù)等前沿學(xué)科理論,它是由多個(gè)學(xué)科之間的交叉而形成的一門高新技術(shù)學(xué)科。
光電子技術(shù)在經(jīng)歷上述學(xué)科之間的交叉滲透后,其技術(shù)水平和工程應(yīng)用技術(shù)取得了很多突破,在社會(huì)發(fā)展中以及社會(huì)信息化中起著越來(lái)越重要的作用,光電子技術(shù)的相關(guān)產(chǎn)品也越來(lái)越多地影響我們的生活。目前,國(guó)內(nèi)外正掀起一股光電子技術(shù)和光電子產(chǎn)業(yè)的研究和發(fā)展的熱潮。一些國(guó)家把大量資金投入光電子學(xué)和光電子技術(shù)的研究和開(kāi)發(fā)中,許多以光電子技術(shù)為研究方向的研究中心、實(shí)驗(yàn)室和公司越來(lái)越多的建立起來(lái)。光電子技術(shù)的發(fā)展決定了未來(lái)產(chǎn)業(yè)的發(fā)展方向,將給工業(yè)和社會(huì)帶來(lái)比電子技術(shù)更大的技術(shù)沖擊。光電子技術(shù)和產(chǎn)業(yè)在國(guó)家經(jīng)濟(jì)建設(shè)和科學(xué)持續(xù)發(fā)展中起到至關(guān)重要的作用。
因此,光電子學(xué)基礎(chǔ)是光電子專業(yè)學(xué)生必備的基礎(chǔ)知識(shí),也是未來(lái)光電子產(chǎn)業(yè)需求的人才中需要掌握的重要基礎(chǔ)知識(shí)。
二、課程特點(diǎn)及專業(yè)培養(yǎng)目標(biāo)
光電子學(xué)基礎(chǔ)是整個(gè)專業(yè)中的基礎(chǔ)專業(yè)課程,在學(xué)生專業(yè)思想和未來(lái)培養(yǎng)目標(biāo)及要求的實(shí)現(xiàn)上發(fā)揮重要的作用,也是未來(lái)該專業(yè)研究生必需的基礎(chǔ)課程儲(chǔ)備。該課程注重理論聯(lián)系實(shí)際,注重對(duì)學(xué)習(xí)者能力的培養(yǎng),重點(diǎn)培養(yǎng)學(xué)生綜合分析、解決問(wèn)題能力,為將來(lái)從事光電技術(shù)領(lǐng)域的科研、開(kāi)發(fā)和應(yīng)用工作奠定基礎(chǔ)。
我們的培養(yǎng)目標(biāo)為:培養(yǎng)在光電子技術(shù)科學(xué)領(lǐng)域具有深厚的理論基礎(chǔ)、扎實(shí)的專業(yè)知識(shí)和熟練的實(shí)驗(yàn)技能,德、智、體全面發(fā)展的高級(jí)光電子技術(shù)科學(xué)人才,使學(xué)生具有在光學(xué)、光電子學(xué)、光通信技術(shù)、激光科學(xué)、光波導(dǎo)與光電集成技術(shù)、光信息處理技術(shù)、計(jì)算機(jī)應(yīng)用技術(shù)等領(lǐng)域開(kāi)展創(chuàng)新性基礎(chǔ)理論研究以及從事設(shè)計(jì)、開(kāi)發(fā)應(yīng)用和管理等工作應(yīng)具備的理論和技術(shù)基礎(chǔ)。因此,基于我們的專業(yè)培養(yǎng)目標(biāo)和光電子學(xué)基礎(chǔ)課程的自身特點(diǎn),我們?cè)诮虒W(xué)過(guò)程中進(jìn)行了改革探索。
三、教學(xué)改革探索
1.教學(xué)內(nèi)容改革。①授課體系和講授重點(diǎn)。該課程根據(jù)學(xué)生培養(yǎng)需要,從光電子器件和光電子技術(shù)在未來(lái)工程應(yīng)用的需要的角度出發(fā),研究原理及系統(tǒng)構(gòu)成在光電檢測(cè)技術(shù)、光纖通訊領(lǐng)域中的常用光電器件的技術(shù)。重點(diǎn)講述光學(xué)基礎(chǔ)、光纖通訊的構(gòu)成、半導(dǎo)體物理、光纖器件、光電子現(xiàn)象和光電轉(zhuǎn)換器件,重點(diǎn)講解光電子器件的結(jié)構(gòu)、工作機(jī)理、工作特性和在工程技術(shù)上的具體應(yīng)用。為了更好地將所學(xué)應(yīng)用到未來(lái)的技術(shù)發(fā)展上,對(duì)各類光電器件的系統(tǒng)集成、信號(hào)的調(diào)制、解調(diào)技術(shù)也作了詳細(xì)的講解,同時(shí)給出在工程中的實(shí)際例子。②課堂教學(xué)內(nèi)容緊跟科學(xué)發(fā)展的步伐。光電子課程的教材對(duì)于快速發(fā)展的光電子技術(shù)來(lái)說(shuō),既是基本的原理內(nèi)容,但又是滯后的技術(shù),若授課時(shí)只是按照教材內(nèi)容講解,往往會(huì)帶來(lái)知識(shí)不新、內(nèi)容與技術(shù)發(fā)展脫節(jié)的后果,易使學(xué)生對(duì)該課程的學(xué)習(xí)積極性和興趣下降。因此,在教學(xué)過(guò)程中補(bǔ)充和及時(shí)更新教學(xué)內(nèi)容,增加一部分現(xiàn)代光電子技術(shù)的發(fā)展前沿、新出現(xiàn)的技術(shù)及需求,從而能給學(xué)生提供更多的學(xué)習(xí)探索和求真的空間。③加強(qiáng)該課程與應(yīng)用技術(shù)之間的聯(lián)系。專業(yè)基礎(chǔ)課程的基本功能是讓學(xué)生了解和掌握所學(xué)專業(yè)的發(fā)展方向,培養(yǎng)的學(xué)生能在以后的學(xué)習(xí)中、工作中涉及光電子技術(shù)方面上進(jìn)行繼續(xù)學(xué)習(xí)和鉆研。因此在給同學(xué)們講解課程中的內(nèi)容時(shí),要與現(xiàn)代信息技術(shù)的發(fā)展緊密結(jié)合。針對(duì)在光電檢測(cè)技術(shù)、激光應(yīng)用技術(shù)、光纖通訊技術(shù)等內(nèi)容進(jìn)行重點(diǎn)講解,結(jié)合當(dāng)前社會(huì)已有的需求的技術(shù)發(fā)展進(jìn)行講解,使該專業(yè)的學(xué)生明確所學(xué)課程內(nèi)容在技術(shù)應(yīng)用、研究發(fā)展及市場(chǎng)前景,對(duì)未來(lái)的從事的專業(yè)充滿信心。④為了更加與國(guó)際接軌,嘗試了雙語(yǔ)教學(xué)。在平時(shí)提供給學(xué)生光電子相關(guān)的外文讀物和論文,指導(dǎo)學(xué)生學(xué)習(xí)專業(yè)詞匯,在課堂中進(jìn)行講解,開(kāi)闊同學(xué)們的視野,引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行初步科研潛力的培養(yǎng)和學(xué)習(xí),調(diào)動(dòng)學(xué)生的積極性,引導(dǎo)他們進(jìn)行文獻(xiàn)學(xué)習(xí),進(jìn)一步了解國(guó)外光電子技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀,激發(fā)興趣。⑤教學(xué)內(nèi)容與市場(chǎng)技術(shù)應(yīng)用及需求的結(jié)合。結(jié)合本校本地區(qū)特點(diǎn),系統(tǒng)規(guī)劃、組織,實(shí)施產(chǎn)、學(xué)、研一體化模式。針對(duì)光電子技術(shù)和光電子產(chǎn)業(yè)市場(chǎng)密切聯(lián)系的特點(diǎn),在課程內(nèi)容上跟上市場(chǎng)技術(shù)需求,結(jié)合本地區(qū)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的實(shí)際情況,培養(yǎng)既有專業(yè)知識(shí)和跨學(xué)科知識(shí),又有極強(qiáng)的實(shí)際操作能力、適應(yīng)性強(qiáng)的學(xué)生,全面提升學(xué)生的理論素養(yǎng)和實(shí)踐能力,增強(qiáng)學(xué)生在未來(lái)光電子產(chǎn)業(yè)上的競(jìng)爭(zhēng)力。
2.教學(xué)方法探索。①充分利用多媒體技術(shù)進(jìn)行教學(xué),利用多媒體課件在表達(dá)上形象直觀、方便,在效率上和容量上很大的特點(diǎn)和優(yōu)勢(shì)。既能使課程中的各種圖片資料得到清晰展示,還能節(jié)約課程上的時(shí)間,從而能在課堂教學(xué)中講解更多的課程內(nèi)容,較大地提升了授課中課堂的信息量。因此我們認(rèn)真積極地制作教學(xué)課件,充分利用網(wǎng)絡(luò)上豐富的信息資源,并與兄弟院校的老師展開(kāi)課程教學(xué)交流,共享多媒體課件。極大地激發(fā)學(xué)生對(duì)該門課程的學(xué)習(xí)興趣。②采用課堂教學(xué)和專題講座結(jié)合的教學(xué)方法。在進(jìn)行課堂理論教學(xué)的同時(shí),利用其他時(shí)間安排、組織團(tuán)隊(duì)教師舉辦《光電子技術(shù)專題講座》,開(kāi)展光電子技術(shù)專題研究,如液晶顯示、光電轉(zhuǎn)換及系統(tǒng)集成、光纖傳感及應(yīng)用和近場(chǎng)光學(xué)中的探測(cè)技術(shù)等,既能強(qiáng)化學(xué)生所學(xué)的基礎(chǔ)理論,又能激發(fā)學(xué)習(xí)興趣,培養(yǎng)學(xué)生的科研意識(shí)。吸引學(xué)生參與到大學(xué)生訓(xùn)練計(jì)劃和參與到老師研究的課題中,提前打下科學(xué)研究基礎(chǔ)。③在方法改革中,在富有開(kāi)放性的問(wèn)題情境中進(jìn)行實(shí)驗(yàn)探究。對(duì)參與到老師研究的課題或參加大學(xué)生訓(xùn)練計(jì)劃的老師,幫助學(xué)生制定合理的研究計(jì)劃,選擇合適的研究方案和方法,積極發(fā)動(dòng)研究光電子技術(shù)的老師,為這些同學(xué)們提供必要的實(shí)驗(yàn)條件,由學(xué)生自己動(dòng)手去實(shí)驗(yàn),考證研究方法和方案,來(lái)尋求實(shí)驗(yàn)結(jié)果中的答案。這時(shí),教師起到的是一個(gè)組織者的角色,指導(dǎo)、規(guī)范學(xué)生的探索過(guò)程。這樣的過(guò)程,不僅僅是要讓學(xué)生學(xué)量的知識(shí),更重要的是要學(xué)習(xí)科學(xué)研究的過(guò)程或方法。
3.教學(xué)實(shí)踐環(huán)節(jié)探索。在光電子學(xué)基礎(chǔ)課程中,本來(lái)并沒(méi)有設(shè)置時(shí)間環(huán)節(jié),而且多數(shù)放置在大三或大四學(xué)習(xí),實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)很少開(kāi)始。我們?yōu)榱四軌蚋玫靥嵘龑W(xué)生實(shí)踐技能和掌握技術(shù)設(shè)備的結(jié)合,先在原有課程體系中安排三分之一的時(shí)間來(lái)安排實(shí)踐環(huán)節(jié),開(kāi)設(shè)具體的、有針對(duì)性的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容,讓同學(xué)們能更有效地了解、認(rèn)識(shí)和掌握知識(shí)和技能。在普通物理實(shí)驗(yàn)、電子實(shí)驗(yàn)和光學(xué)實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上,開(kāi)設(shè)如固體光電子耦合器件、熱電耦器件、發(fā)光器件及光子器件。對(duì)光通訊系統(tǒng)的傳輸和光電子器件的作用有了直觀的認(rèn)識(shí)和理解。在此基礎(chǔ)上,結(jié)合地方實(shí)際,聯(lián)系相關(guān)光電子產(chǎn)業(yè)中的企業(yè),組織學(xué)生進(jìn)行參觀學(xué)習(xí),從而讓學(xué)生自己體會(huì)從書本上理論到實(shí)驗(yàn)實(shí)際,再?gòu)膶?shí)驗(yàn)實(shí)際再到光電子技術(shù),從光電子技術(shù)再到光電子商品的過(guò)程,能一下子把整個(gè)知識(shí)到技術(shù)到效益的過(guò)程展現(xiàn)在同學(xué)們的內(nèi)心中,從而更能培養(yǎng)和激發(fā)學(xué)生興趣,也能將培養(yǎng)目標(biāo)中的產(chǎn)業(yè)式人才完成,彌補(bǔ)普通高等教育中最缺失的人才與市場(chǎng)的不對(duì)接的不足。
4.教學(xué)目標(biāo)實(shí)現(xiàn)探索。在光電子學(xué)基礎(chǔ)課程改革中,把教學(xué)目標(biāo)從以知識(shí)教育為主轉(zhuǎn)變?yōu)閷?shí)現(xiàn)人才培養(yǎng)和科學(xué)人才需求的融合,培養(yǎng)具有創(chuàng)新、探索精神的新時(shí)代新型人才。長(zhǎng)時(shí)間以來(lái),我們?cè)诮虒W(xué)過(guò)程和專業(yè)培養(yǎng)中,存在著理論與實(shí)際技術(shù)需求的相脫離的現(xiàn)象,造成理工科學(xué)生對(duì)于市場(chǎng)技術(shù)需求常識(shí)缺乏。我們把教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方法和教學(xué)實(shí)踐環(huán)節(jié)都做了有意義的初步探索。進(jìn)一步增強(qiáng)了理論學(xué)習(xí)到實(shí)踐環(huán)節(jié)、實(shí)踐環(huán)節(jié)到市場(chǎng)技術(shù)發(fā)展的學(xué)習(xí)過(guò)程,極大地激發(fā)和培養(yǎng)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣,為將來(lái)從事該專業(yè)打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)和牢固的信心。在近三年中,我們培養(yǎng)的本科畢業(yè)生就業(yè)率95%以上,該專業(yè)畢業(yè)生考研成功率30%以上,使光信息科學(xué)與工程專業(yè)的學(xué)生形成了良好的學(xué)習(xí)氛圍,形成了爭(zhēng)趕超的局面。同時(shí),針對(duì)光信息科學(xué)和工程專業(yè)的學(xué)生,我們注意在進(jìn)行科學(xué)知識(shí)教育的同時(shí)注重培養(yǎng)市場(chǎng)技術(shù)需求方面的培養(yǎng),增加了企業(yè)參觀及動(dòng)手實(shí)踐等環(huán)節(jié),同時(shí)講授在科學(xué)研究中人文素養(yǎng)培養(yǎng)的重要性,從而使之潛移默化地對(duì)學(xué)生進(jìn)行自然的而不是勉強(qiáng)的人文教育。
參考文獻(xiàn):
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關(guān)鍵詞:新工科;實(shí)驗(yàn)教學(xué)體系;改革
光電技術(shù)對(duì)經(jīng)濟(jì)和社會(huì)的推動(dòng)作用日趨顯著,使光學(xué)技術(shù)從理論層面普及到光電信息技術(shù)的應(yīng)用層面。信息時(shí)代質(zhì)的飛躍的關(guān)鍵,是培養(yǎng)和依靠高素質(zhì)、復(fù)合型的光電創(chuàng)新人才[1]。作為粵港澳大灣區(qū)優(yōu)勢(shì)的光電子信息產(chǎn)業(yè)集群,在國(guó)家大力推進(jìn)粵港澳大灣區(qū)建設(shè)的新形勢(shì)下,將迎來(lái)新一輪發(fā)展浪潮,產(chǎn)業(yè)升級(jí)發(fā)展需要高校輸送更多優(yōu)秀的光電子信息類創(chuàng)新人才[2]。而光電專業(yè)的實(shí)驗(yàn)課程體系是培養(yǎng)技術(shù)人才的重要支撐條件。
1改革思路
為培養(yǎng)符合粵港澳大灣區(qū)光電產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型升級(jí)發(fā)展需求的光電專業(yè)工程人才,按照“一中心雙融合三依托”的改革思路,對(duì)光電信息科學(xué)與工程專業(yè)的實(shí)驗(yàn)教學(xué)體系開(kāi)展了新工科建設(shè)改革。“一中心”,即聚焦學(xué)生工程實(shí)踐能力養(yǎng)成為中心,改革專業(yè)實(shí)驗(yàn)課程體系、實(shí)驗(yàn)平臺(tái)、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容和教學(xué)實(shí)施方法,提升工科人才發(fā)現(xiàn)問(wèn)題、分析問(wèn)題、設(shè)計(jì)方案、實(shí)施方案、測(cè)試調(diào)試、團(tuán)隊(duì)協(xié)作等能力。“雙融合”,即通過(guò)科教融合和產(chǎn)教融合推動(dòng)實(shí)驗(yàn)教學(xué)創(chuàng)新[3]。發(fā)揮工科高校的科技創(chuàng)新和科技服務(wù)優(yōu)勢(shì),鼓勵(lì)支持教師將科研最新成果和技術(shù)服務(wù)最新方案,轉(zhuǎn)化為實(shí)驗(yàn)課程教學(xué)內(nèi)容或?qū)嶒?yàn)項(xiàng)目;發(fā)揮粵港澳大灣區(qū)和光電產(chǎn)業(yè)集群優(yōu)勢(shì),強(qiáng)化校企合作,產(chǎn)教融合協(xié)同育人,將部分實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容安排在學(xué)生的企業(yè)學(xué)習(xí)階段,并建設(shè)企業(yè)實(shí)驗(yàn)教學(xué)指導(dǎo)教師隊(duì)伍。“三依托”,即依托實(shí)驗(yàn)課程建設(shè)團(tuán)隊(duì)、企業(yè)技術(shù)團(tuán)隊(duì)和實(shí)驗(yàn)室管理團(tuán)隊(duì)。一是依托實(shí)驗(yàn)課程建設(shè)團(tuán)隊(duì),升級(jí)改造面向新工科改革的專業(yè)實(shí)驗(yàn)課程,開(kāi)發(fā)新的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目;二是依托區(qū)域企業(yè)技術(shù)團(tuán)隊(duì),發(fā)揮課程產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新優(yōu)勢(shì),參與實(shí)驗(yàn)課程教學(xué)與實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目建設(shè),并指導(dǎo)學(xué)生在企業(yè)學(xué)習(xí)階段的工程實(shí)踐;三是依托實(shí)驗(yàn)室管理團(tuán)隊(duì),按照實(shí)驗(yàn)課程體系改革要求,及時(shí)改造實(shí)驗(yàn)室,升級(jí)實(shí)驗(yàn)教學(xué)設(shè)備儀器,并加大實(shí)驗(yàn)室開(kāi)放,積極參與實(shí)踐教學(xué)指導(dǎo)[4]。
2改革內(nèi)容
按照“一中心雙融合三依托”的改革思路,面向光電新工科人才培養(yǎng),實(shí)施了光電信息科學(xué)與工程專業(yè)的實(shí)驗(yàn)教學(xué)體系“四化”改革,即實(shí)驗(yàn)課程體系分層模塊化、實(shí)驗(yàn)平臺(tái)建設(shè)發(fā)展基地化、實(shí)驗(yàn)課程教學(xué)實(shí)施類別化、實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目建設(shè)前沿工程化。2.1實(shí)驗(yàn)課程體系分層模塊化。首先,優(yōu)化光電技術(shù)實(shí)驗(yàn)課程層次結(jié)構(gòu)。進(jìn)一步厘清了專業(yè)實(shí)驗(yàn)課程的層次結(jié)構(gòu),將實(shí)驗(yàn)課程分為4個(gè)層次,如圖1所示,內(nèi)容涉及基礎(chǔ)、專業(yè)、綜合設(shè)計(jì)及綜合創(chuàng)新。依據(jù)光電新工科人才培養(yǎng)目標(biāo),結(jié)合光電專業(yè)工程素養(yǎng)養(yǎng)成規(guī)律,將專業(yè)實(shí)驗(yàn)教學(xué)分層次開(kāi)設(shè),明確各部分的工程訓(xùn)練目的和目標(biāo)。其次,模塊化設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)課程體系。根據(jù)實(shí)驗(yàn)課程教學(xué)目標(biāo)制定相應(yīng)的實(shí)驗(yàn)教學(xué)模塊的主要內(nèi)容和步驟,打破課程獨(dú)立實(shí)驗(yàn)的界限,避免實(shí)驗(yàn)設(shè)置的無(wú)序和可能造成的交叉重復(fù),建立綜合實(shí)驗(yàn)教學(xué)體系[5]。綜合設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)打破單一課程的封閉體系,追求實(shí)驗(yàn)教學(xué)體系與內(nèi)容的綜合性與整體性,形成多模塊的實(shí)驗(yàn)課程體系[6]。第三,不斷開(kāi)發(fā)完善實(shí)驗(yàn)課程教學(xué)資源。根據(jù)光電信息技術(shù)的發(fā)展規(guī)律和趨勢(shì),依托學(xué)校、學(xué)院的優(yōu)質(zhì)師資力量,組建了一支高水平的理論教學(xué)與實(shí)驗(yàn)教學(xué)指導(dǎo)教師隊(duì)伍。委托課程建設(shè)團(tuán)隊(duì)挖掘已有實(shí)驗(yàn)課程潛力,持續(xù)更新與開(kāi)發(fā)層次多樣、內(nèi)容豐富、選讀方式多樣、開(kāi)設(shè)方式靈活的實(shí)驗(yàn)課程及教學(xué)資源。2.2實(shí)驗(yàn)平臺(tái)建設(shè)發(fā)展基地化。針對(duì)光電子信息學(xué)科特點(diǎn),結(jié)合光電應(yīng)用型人才成長(zhǎng)規(guī)律,提出以基地化發(fā)展思路打造光電信息技術(shù)專業(yè)實(shí)驗(yàn)平臺(tái),以平臺(tái)的建設(shè)來(lái)整合、改造和提升學(xué)校光電信息類創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)實(shí)踐教學(xué)水平[7],努力將一體化平臺(tái)打造成資源共享的實(shí)驗(yàn)平臺(tái)及科學(xué)管理深度開(kāi)放的實(shí)踐平臺(tái),同時(shí)也是與校外實(shí)踐平臺(tái)對(duì)接的開(kāi)放平臺(tái),通過(guò)產(chǎn)學(xué)研基地建設(shè)和對(duì)外交流來(lái)促進(jìn)人才培養(yǎng)與平臺(tái)發(fā)展。堅(jiān)持創(chuàng)新型、綜合化、全周期工程教育理念,以培養(yǎng)學(xué)生的綜合運(yùn)用能力、創(chuàng)新能力、工程能力為核心[8],以光電技術(shù)創(chuàng)新能力培養(yǎng)為目標(biāo),建立了本科生光電信息技術(shù)綜合實(shí)驗(yàn)教學(xué)平臺(tái)——廣東省實(shí)驗(yàn)教學(xué)示范中心“光電技術(shù)實(shí)驗(yàn)教學(xué)示范中心”,如圖2所示。該平臺(tái)包括6個(gè)子平臺(tái),即5個(gè)實(shí)驗(yàn)教學(xué)子平臺(tái)和1個(gè)綜合創(chuàng)新實(shí)踐子平臺(tái),可支持強(qiáng)化多學(xué)科知識(shí)的綜合訓(xùn)練,鍛煉和培養(yǎng)學(xué)生在涉光科技層面的應(yīng)用能力。平臺(tái)運(yùn)行堅(jiān)持總結(jié)優(yōu)化與基地化發(fā)展。根據(jù)建設(shè)目標(biāo)和運(yùn)行情況,及時(shí)總結(jié)平臺(tái)運(yùn)行管理中的優(yōu)點(diǎn)和問(wèn)題,不斷調(diào)整優(yōu)化,使平臺(tái)以最佳狀態(tài)支持光電新工科人才實(shí)踐能力培養(yǎng)。平臺(tái)運(yùn)行成熟后,調(diào)整和提升其結(jié)構(gòu)與功能,按照人才培養(yǎng)基地的高標(biāo)準(zhǔn)推進(jìn)平臺(tái)建設(shè),挖掘基地化平臺(tái)對(duì)人才培養(yǎng)的復(fù)合功能與潛力。推動(dòng)基地化平臺(tái)致力于全面提升學(xué)生創(chuàng)新能力,并以平臺(tái)為基礎(chǔ),結(jié)合學(xué)校學(xué)科和專業(yè)優(yōu)勢(shì),通過(guò)產(chǎn)學(xué)研合作與地方或大型企業(yè)加強(qiáng)交流,加強(qiáng)與校外實(shí)踐平臺(tái)的交流與合作,促進(jìn)平臺(tái)研究成果轉(zhuǎn)化和校內(nèi)外實(shí)踐平臺(tái)合作培養(yǎng),達(dá)到學(xué)校、地方/企業(yè)、學(xué)生“三贏”局面。2.3實(shí)驗(yàn)課程教學(xué)實(shí)施類別化。在實(shí)驗(yàn)課程體系優(yōu)化和實(shí)驗(yàn)教學(xué)平臺(tái)建設(shè)發(fā)展基礎(chǔ)上,根據(jù)光電信息科學(xué)與工程專業(yè)實(shí)驗(yàn)分為光源、光調(diào)制、光檢測(cè)和光成像4個(gè)方面的特點(diǎn),實(shí)驗(yàn)課程相應(yīng)地分為“源、調(diào)、測(cè)、像”4個(gè)類別。緊密聯(lián)系光電技術(shù)工程實(shí)際,對(duì)已有的教學(xué)與實(shí)驗(yàn)資源進(jìn)行優(yōu)化整合,對(duì)應(yīng)實(shí)驗(yàn)課程類別相應(yīng)建立了6個(gè)實(shí)驗(yàn)教學(xué)平臺(tái),包括基礎(chǔ)光學(xué)實(shí)驗(yàn)室、激光技術(shù)實(shí)驗(yàn)室、光電傳感與檢測(cè)技術(shù)實(shí)驗(yàn)室、光纖與通信技術(shù)實(shí)驗(yàn)室、信息光學(xué)實(shí)驗(yàn)室、光電一體化實(shí)踐創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)室。新增購(gòu)置一批實(shí)驗(yàn)教學(xué)儀器,完成主要實(shí)驗(yàn)教學(xué)儀器的更新?lián)Q代。實(shí)驗(yàn)課程的類別化實(shí)施,提高了實(shí)驗(yàn)室管理效率和開(kāi)課使用效率,也為綜合設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)和綜合創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目的開(kāi)展,提供更好的支撐。2.4實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目建設(shè)前沿工程化。第一,以科教融合、科研反哺教學(xué)推動(dòng)本科實(shí)驗(yàn)教學(xué)項(xiàng)目前沿化。依托本專業(yè)教師科研能力較強(qiáng)、主持各類科研基金較多的優(yōu)勢(shì),開(kāi)設(shè)基于科研項(xiàng)目的綜合設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)I及基于企業(yè)科技合作以及技術(shù)開(kāi)發(fā)內(nèi)容的綜合設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)II。新增實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目12個(gè),其中創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目5個(gè)。學(xué)生通過(guò)進(jìn)入教師的前沿科研課題,親身感知企業(yè)的前沿應(yīng)用研究與技術(shù)開(kāi)發(fā),培養(yǎng)創(chuàng)新能力和工程能力,培養(yǎng)“應(yīng)用能力”。例如,基于光電檢測(cè)與機(jī)器視覺(jué)是目前華南地區(qū)涉光科技七大產(chǎn)業(yè)群之一的產(chǎn)業(yè)前沿優(yōu)勢(shì),新增了8臺(tái)套“TH-02光電視覺(jué)檢測(cè)實(shí)驗(yàn)儀”,開(kāi)展了“光路搭建調(diào)試與面陣CCD/CMOS數(shù)據(jù)采集實(shí)驗(yàn)”“面陣CCD/CMOS圖像預(yù)處理實(shí)驗(yàn)”“OCR字符識(shí)別實(shí)驗(yàn)”“二維碼識(shí)別實(shí)驗(yàn)”“圖像模板匹配實(shí)驗(yàn)”“SVM支持向量機(jī)分類器實(shí)驗(yàn)”等具有示范意義的創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目。第二,以產(chǎn)教融合、校企協(xié)同培養(yǎng)推動(dòng)學(xué)生畢業(yè)設(shè)計(jì)選題工程化。建立鼓勵(lì)基于企業(yè)實(shí)際工作內(nèi)容的畢業(yè)設(shè)計(jì)選題制度。通過(guò)該制度,使畢業(yè)設(shè)計(jì)題目更加緊密結(jié)合工程實(shí)際問(wèn)題,“真心實(shí)意”作設(shè)計(jì)、“真刀真槍”做工程,縮短工程師培養(yǎng)與企業(yè)需求之間的差距,提升學(xué)生的工程應(yīng)用能力。在校企協(xié)同培養(yǎng)期間,指定企業(yè)和學(xué)校各1名指導(dǎo)教師共同指導(dǎo)學(xué)生畢業(yè)設(shè)計(jì),讓學(xué)生到企業(yè)完成畢業(yè)設(shè)計(jì)。
3實(shí)施效果
3.1實(shí)驗(yàn)教學(xué)隊(duì)伍建設(shè)保障更加有力。保障光電新工科人才培養(yǎng)的實(shí)驗(yàn)教學(xué)體系改革有效實(shí)施的重點(diǎn),在于實(shí)驗(yàn)教學(xué)隊(duì)伍建設(shè),即實(shí)驗(yàn)課程建設(shè)團(tuán)隊(duì)、企業(yè)技術(shù)團(tuán)隊(duì)和實(shí)驗(yàn)室管理團(tuán)隊(duì)的建設(shè)。改革進(jìn)程中,進(jìn)一步提高教學(xué)師資水平、改善師資隊(duì)伍職稱和學(xué)位結(jié)構(gòu)。校內(nèi)實(shí)驗(yàn)教師具有博士學(xué)位的達(dá)到了80%以上,并要求教授主講實(shí)驗(yàn)課。引進(jìn)的高水平人才7人,其中國(guó)家高層次人才1人,特聘教授3人,“青年百人”3人;選派教師到國(guó)內(nèi)外高校學(xué)習(xí)進(jìn)修,青年教師在國(guó)外高校進(jìn)修1年以上的有2名,短期進(jìn)修的1名,晉升教授2名;已具有30人規(guī)模且大部分為光電專業(yè)頂級(jí)優(yōu)秀人才的高水平實(shí)驗(yàn)教師隊(duì)伍。另外,依托實(shí)驗(yàn)教學(xué)平臺(tái),積極推進(jìn)產(chǎn)教融合、校企合作,通過(guò)引進(jìn)或聘用,建立了校外實(shí)踐指導(dǎo)教師庫(kù),主要來(lái)自合作企業(yè)的總工程師或技術(shù)骨干。通過(guò)聯(lián)合開(kāi)發(fā)建設(shè)實(shí)驗(yàn)課程、實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目等方式,成為推進(jìn)改革的重要依托力量。鼓勵(lì)支持實(shí)驗(yàn)教師隊(duì)伍積極開(kāi)展教研教改研究,近年來(lái),獲得省級(jí)立項(xiàng)2項(xiàng)、校級(jí)立項(xiàng)項(xiàng)目12項(xiàng),出版實(shí)驗(yàn)教材1部。借助實(shí)驗(yàn)示范中心平臺(tái),積極與企業(yè)聯(lián)系,共建產(chǎn)學(xué)研實(shí)驗(yàn)室1間,并與多家光電企業(yè)簽署了產(chǎn)學(xué)研合作協(xié)議。3.2學(xué)生培養(yǎng)效果持續(xù)提升。近年來(lái),經(jīng)本專業(yè)培養(yǎng)的學(xué)生,積極參加“挑戰(zhàn)杯”“大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)大賽”“光電創(chuàng)意設(shè)計(jì)競(jìng)賽”“光電創(chuàng)客競(jìng)賽”等,獲得省級(jí)以上課外科技競(jìng)賽獎(jiǎng)勵(lì)達(dá)70多項(xiàng)。其中,2018年獲得第六屆全國(guó)大學(xué)生光電設(shè)計(jì)大賽一等獎(jiǎng)1項(xiàng)、二等獎(jiǎng)1項(xiàng)。本科生近3年多來(lái)獲得專利授權(quán)8項(xiàng),發(fā)表第一作者科技論文12篇,其中有二區(qū)論文2篇。本專業(yè)應(yīng)屆參加就業(yè)的畢業(yè)生,90%以上進(jìn)入粵港澳大灣區(qū)光電產(chǎn)業(yè)領(lǐng)域就業(yè),用人單位普遍反饋畢業(yè)生在就業(yè)崗位可迅速承擔(dān)起相應(yīng)工程崗位職責(zé),對(duì)畢業(yè)生的實(shí)踐創(chuàng)新能力滿意。
4結(jié)語(yǔ)
關(guān)鍵詞:實(shí)驗(yàn)開(kāi)放管理 教學(xué)理念 分散錯(cuò)峰
高等學(xué)校實(shí)驗(yàn)室,尤其是理工科方面的實(shí)驗(yàn)室,是理論與實(shí)踐相結(jié)合,培養(yǎng)大學(xué)生實(shí)踐動(dòng)手能力和科研創(chuàng)新能力的場(chǎng)所,對(duì)培養(yǎng)學(xué)生整體綜合素質(zhì)具有十分重要的作用[1]。隨著光電等新興科學(xué)技術(shù)的快速發(fā)展和各學(xué)科之間的相互滲透,光電行業(yè)對(duì)本科學(xué)生實(shí)踐動(dòng)手綜合能力的期望和要求也越來(lái)越高,傳統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)室管理方式與高校培養(yǎng)創(chuàng)新復(fù)合型人才目標(biāo)存在一定的差距,難以有效滿足學(xué)生參與各種實(shí)踐學(xué)習(xí)的需要。因此,不斷探索和更新實(shí)驗(yàn)教學(xué)管理方法和手段,充分發(fā)揮實(shí)驗(yàn)室和實(shí)驗(yàn)教學(xué)對(duì)培養(yǎng)大學(xué)生創(chuàng)新精神和實(shí)踐能力的重要作用,是學(xué)校實(shí)驗(yàn)教學(xué)環(huán)節(jié)關(guān)注的一個(gè)課題。我校光電工程學(xué)院光電與測(cè)試教學(xué)實(shí)驗(yàn)中心,作為理工科實(shí)驗(yàn)中心,除主要承擔(dān)學(xué)院的本科教學(xué)實(shí)驗(yàn)任務(wù)外,不斷探索和創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)開(kāi)放管理模式,改革實(shí)驗(yàn)教學(xué)方法和體制,培養(yǎng)光電學(xué)生創(chuàng)新能力。
1 目前現(xiàn)狀和存在問(wèn)題
1.1 目前現(xiàn)狀
光電工程學(xué)院成立于2006年,它與我校光電子學(xué)研究所院所合一,資源共享,教學(xué)與科研互相促進(jìn),創(chuàng)辦教學(xué)科研并重型學(xué)院。光電工程學(xué)院下設(shè)測(cè)控技術(shù)與儀器系、光電信息工程系和光電子技術(shù)科學(xué)系三個(gè)系和光電與測(cè)試教學(xué)實(shí)驗(yàn)中心。光電與測(cè)試教學(xué)實(shí)驗(yàn)中心隸屬于光電工程學(xué)院,現(xiàn)有實(shí)驗(yàn)室面積約700平方米,儀器設(shè)備近600臺(tái)套,價(jià)值1 000余萬(wàn)元。中心下設(shè)6個(gè)教學(xué)實(shí)驗(yàn)室,分別是:光學(xué)工程與測(cè)試實(shí)驗(yàn)室、測(cè)控與傳感技術(shù)實(shí)驗(yàn)室、儀器電路實(shí)驗(yàn)室、深圳大學(xué)―NI虛擬儀器聯(lián)合實(shí)驗(yàn)室、光電子器件與技術(shù)實(shí)驗(yàn)室和深圳大學(xué)―歐姆龍傳感與控制聯(lián)合實(shí)驗(yàn)室。實(shí)驗(yàn)中心主要承擔(dān)光電工程學(xué)院本科專業(yè)的課內(nèi)實(shí)驗(yàn)、課程設(shè)計(jì)、畢業(yè)論文實(shí)驗(yàn)、創(chuàng)新實(shí)踐等實(shí)踐教學(xué)活動(dòng);同時(shí),中心所有實(shí)驗(yàn)室向全校師生免費(fèi)開(kāi)放,學(xué)生除了按照統(tǒng)一安排的時(shí)間做實(shí)驗(yàn)外,還可以通過(guò)開(kāi)放預(yù)約管理系統(tǒng)自主選擇實(shí)驗(yàn)室,預(yù)約實(shí)驗(yàn)時(shí)間。學(xué)生通過(guò)免費(fèi)開(kāi)放的創(chuàng)新實(shí)驗(yàn),可以得到進(jìn)一步鍛煉,提高實(shí)踐能力、創(chuàng)新能力和科學(xué)研究能力。
2013年,根據(jù)廣東省教育廳下發(fā)的通知,我校光電專業(yè)本科學(xué)生招生計(jì)劃將在粵上升到一本錄取。這些專業(yè)將不分區(qū)域面向全省招生,這意味著光電工程學(xué)院的本科生培養(yǎng)將完全按照一本院校培養(yǎng)方案計(jì)劃要求進(jìn)行,加強(qiáng)培養(yǎng)光電學(xué)生實(shí)踐動(dòng)手能力和科研創(chuàng)新能力是我們實(shí)驗(yàn)中心責(zé)無(wú)旁貸的核心工作目標(biāo)之一。
1.2 存在問(wèn)題
實(shí)驗(yàn)中心建立以來(lái),對(duì)各實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行統(tǒng)一管理,各實(shí)驗(yàn)室負(fù)責(zé)各自工作范圍以內(nèi)的運(yùn)行管理,每個(gè)實(shí)驗(yàn)室均責(zé)任落實(shí)到人,以確保實(shí)驗(yàn)室安全、高效使用。實(shí)驗(yàn)室為學(xué)院培養(yǎng)光電類人才提供了較好的實(shí)驗(yàn)環(huán)境條件和較高水平的實(shí)驗(yàn)教學(xué)服務(wù)。長(zhǎng)期以來(lái),本中心實(shí)驗(yàn)室基本上是采用傳統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)教學(xué)管理模式,很好地和任課教師一起完成了課程理論教學(xué)和實(shí)驗(yàn)教學(xué)任務(wù),培養(yǎng)了大批優(yōu)秀的光電專業(yè)本科生。但這種模式強(qiáng)調(diào)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的共性發(fā)展而忽視了學(xué)生的個(gè)性發(fā)展,存在較大的缺陷:其一,在現(xiàn)行的教學(xué)模式和體制下,實(shí)驗(yàn)教學(xué)按照實(shí)驗(yàn)教學(xué)大綱和進(jìn)度表進(jìn)行,學(xué)生基本上根據(jù)教學(xué)給定的實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書和指定的實(shí)驗(yàn)任務(wù)內(nèi)容預(yù)習(xí)、開(kāi)展實(shí)驗(yàn),屬于被動(dòng)式實(shí)驗(yàn),學(xué)生的自主學(xué)習(xí)性和主觀能動(dòng)性在一定程度上受到限制,難以發(fā)揮學(xué)生實(shí)驗(yàn)學(xué)習(xí)的主體作用,許多學(xué)生到實(shí)驗(yàn)室做實(shí)驗(yàn)完全是為了完成實(shí)驗(yàn)任務(wù)和獲得課程學(xué)分。與此同時(shí),實(shí)驗(yàn)室的儀器設(shè)備一般情況只有在正式實(shí)驗(yàn)時(shí)使用,其余時(shí)間基本處于閑置狀態(tài),場(chǎng)地和設(shè)備資源利用率很低。其二,光電類學(xué)生因?yàn)閷儆谝粋€(gè)光機(jī)電算的綜合類專業(yè),許多學(xué)生必須通過(guò)各種各樣的實(shí)驗(yàn)實(shí)踐才能獲得實(shí)踐動(dòng)手和創(chuàng)新能力,他們?yōu)榱私鉀Q在學(xué)習(xí)中遇到的問(wèn)題或?qū)崿F(xiàn)某些設(shè)計(jì)思想希望進(jìn)行實(shí)驗(yàn)卻找不到實(shí)驗(yàn)場(chǎng)所,只能在宿舍或圖書館等地方上網(wǎng)查看文獻(xiàn)或在計(jì)算機(jī)上仿真模擬,因此,得不到真實(shí)的數(shù)據(jù)和真正的體驗(yàn)。針對(duì)上述問(wèn)題,采取開(kāi)放式實(shí)驗(yàn)教學(xué)和實(shí)驗(yàn)室開(kāi)放管理是十分必要的,它能給學(xué)生提供一個(gè)充分開(kāi)放和自由的實(shí)驗(yàn)環(huán)境,在教師的指導(dǎo)下由學(xué)生有步驟、有目的地學(xué)習(xí)相關(guān)知識(shí),獨(dú)立設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容,培養(yǎng)獨(dú)立思考和解決問(wèn)題的能力,培養(yǎng)創(chuàng)新精神以及在共同完成任務(wù)過(guò)程中的集體協(xié)作意識(shí)。針對(duì)實(shí)驗(yàn)教學(xué)和開(kāi)放管理過(guò)程中存在的問(wèn)題,經(jīng)過(guò)一段時(shí)間的探索和思考,我們總結(jié)和提出一些辦法和建議供同行參考和商榷。
2 實(shí)驗(yàn)開(kāi)放管理模式的改革與探索
光電信息類專業(yè)涉及光通信、光纖傳感、光信息處理、光電對(duì)抗諸多學(xué)科,是一個(gè)實(shí)踐性很強(qiáng)的專業(yè),實(shí)踐教學(xué)質(zhì)量直接影響學(xué)生創(chuàng)新精神和實(shí)踐能力的培養(yǎng)[2]。為了踐行學(xué)校“有教無(wú)類、因材施教、厚積薄發(fā)、經(jīng)世致用”的辦學(xué)理念,以培養(yǎng)“素質(zhì)好、基礎(chǔ)好、上手快、轉(zhuǎn)型快的事業(yè)骨干和創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)型人才”,實(shí)驗(yàn)教學(xué)開(kāi)放管理也必須從以下幾個(gè)方面進(jìn)行改革與探索,從而推進(jìn)教學(xué)改革,提升教學(xué)質(zhì)量:
2.1 實(shí)驗(yàn)教學(xué)思維模式和理念的轉(zhuǎn)換
實(shí)驗(yàn)教學(xué)開(kāi)放管理關(guān)鍵在于教師和學(xué)生思想的解放,打破傳統(tǒng)的思維模式,轉(zhuǎn)變實(shí)驗(yàn)教學(xué)理念,適應(yīng)現(xiàn)代教學(xué)的需求,針對(duì)不同層次學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)實(shí)踐的多元化需要,采取靈活多變的措施進(jìn)行開(kāi)放實(shí)驗(yàn)。
2.1.1 加大實(shí)驗(yàn)室宣傳力度,鼓勵(lì)學(xué)生走進(jìn)實(shí)驗(yàn)室,提高開(kāi)放實(shí)驗(yàn)室的使用效率
目前在校的部分理工科大學(xué)生思想觀念還停留在認(rèn)真上課、修滿學(xué)分、按時(shí)畢業(yè)的保守狀態(tài),甚至部分學(xué)生只重視理論學(xué)習(xí)和考取好成績(jī)以獲得獎(jiǎng)學(xué)金。而部分成績(jī)不好的學(xué)生則得過(guò)且過(guò),跟著教師走,實(shí)驗(yàn)只要完成報(bào)告即可。如何讓學(xué)生愛(ài)上實(shí)驗(yàn)室,真正喜歡到實(shí)驗(yàn)室動(dòng)手做實(shí)驗(yàn),是一個(gè)從思想根源上需要解決的問(wèn)題。只有學(xué)生本人真正意識(shí)到自己要成為一個(gè)合格人才,只有通過(guò)理論學(xué)習(xí)和不斷實(shí)驗(yàn)實(shí)踐相結(jié)合的途徑才能實(shí)現(xiàn),這樣,實(shí)驗(yàn)室開(kāi)放才真正具有培養(yǎng)高素質(zhì)創(chuàng)新光電人才的意義。因此學(xué)院領(lǐng)導(dǎo)、任課教師和實(shí)驗(yàn)室教師需要通過(guò)學(xué)校、學(xué)院各種網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)、授課平臺(tái)和學(xué)生工作窗口等途徑大力教育和宣傳參加實(shí)際動(dòng)手實(shí)驗(yàn)的意義,使學(xué)生從思想和思維上接受實(shí)驗(yàn)和愛(ài)上實(shí)驗(yàn),變被動(dòng)學(xué)習(xí)為主動(dòng)學(xué)習(xí)和動(dòng)手實(shí)驗(yàn),從而達(dá)到鍛煉學(xué)生實(shí)驗(yàn)動(dòng)手的能力。
2.1.2 轉(zhuǎn)變教師實(shí)驗(yàn)教學(xué)觀念,在完成基本教學(xué)工作任務(wù)的基礎(chǔ)上,大力推廣各種開(kāi)放性實(shí)驗(yàn)課題
實(shí)驗(yàn)教師和技術(shù)人員也要改變思想,除了按照實(shí)驗(yàn)教學(xué)大綱要求開(kāi)設(shè)課程相關(guān)的實(shí)驗(yàn)外,還應(yīng)以承擔(dān)學(xué)校開(kāi)放實(shí)驗(yàn)基金等項(xiàng)目為契機(jī),以實(shí)施創(chuàng)新教育為主線,以加強(qiáng)創(chuàng)新人才培養(yǎng)為目標(biāo),對(duì)光電工程類實(shí)驗(yàn)室的建設(shè)模式以及實(shí)驗(yàn)教學(xué)進(jìn)行開(kāi)放性探索研究和嘗試性實(shí)踐。通過(guò)以科研促教學(xué),擴(kuò)展開(kāi)放實(shí)驗(yàn)課題,完善實(shí)驗(yàn)教學(xué)課程體系,建立創(chuàng)新實(shí)踐基地等措施,形成自己獨(dú)到的實(shí)驗(yàn)教學(xué)體系和實(shí)驗(yàn)室建設(shè)新模式。根據(jù)學(xué)生的不同層次需求因材施教,引導(dǎo)學(xué)生作為實(shí)驗(yàn)主題,敢于學(xué)習(xí)和創(chuàng)新,提高實(shí)踐能力,以培養(yǎng)大學(xué)生的創(chuàng)新意識(shí)和創(chuàng)新能力,全面提高學(xué)生的綜合素質(zhì)。總之,只有全院師生從思想意識(shí)上重視開(kāi)放實(shí)驗(yàn)教學(xué),才能使開(kāi)放實(shí)驗(yàn)管理水平上一個(gè)新的臺(tái)階。
2.2 實(shí)驗(yàn)教學(xué)時(shí)間的合理開(kāi)放與安排
要實(shí)現(xiàn)開(kāi)放實(shí)驗(yàn)教學(xué),還需要對(duì)現(xiàn)行實(shí)驗(yàn)教學(xué)課時(shí)進(jìn)行組合和優(yōu)化。因?yàn)閷?shí)驗(yàn)室的資源固定有限,不可能隨時(shí)接受學(xué)生無(wú)計(jì)劃地進(jìn)入實(shí)驗(yàn)室做無(wú)準(zhǔn)備的實(shí)驗(yàn)。為了提高實(shí)驗(yàn)設(shè)備與實(shí)驗(yàn)用房的利用率,充分挖掘?qū)嶒?yàn)教學(xué)資源潛力,使學(xué)生有更多有效的自主學(xué)習(xí)、獨(dú)立思考、參與開(kāi)放實(shí)驗(yàn)的時(shí)間,我們將采用優(yōu)化配置實(shí)驗(yàn)課程教學(xué)課時(shí)和學(xué)生開(kāi)放實(shí)驗(yàn)分散錯(cuò)峰進(jìn)行相結(jié)合的管理模式。
(1)實(shí)驗(yàn)中心將聯(lián)合學(xué)院教務(wù)部門優(yōu)化理論課程教學(xué)和實(shí)驗(yàn)教學(xué),以教學(xué)實(shí)驗(yàn)中心實(shí)際情況為主,合理安排教學(xué)進(jìn)度,保證實(shí)驗(yàn)教學(xué)主體目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)。如安排學(xué)生分階段完成基礎(chǔ)的電路分析、模擬電子技術(shù)、數(shù)字電子技術(shù)、工程光學(xué)等實(shí)驗(yàn)后,待他們基本掌握實(shí)驗(yàn)室儀器設(shè)備的操作和使用方法后,再開(kāi)設(shè)光電子技術(shù)、光纖通信、光電檢測(cè)技術(shù)、液晶綜合實(shí)驗(yàn)等實(shí)驗(yàn)課程。優(yōu)化實(shí)驗(yàn)課程教學(xué)后,大二以后的學(xué)生具備了常規(guī)參與開(kāi)放實(shí)驗(yàn)的基本技能,喜歡借助實(shí)驗(yàn)探索未知的知識(shí)領(lǐng)域。這樣科學(xué)地安排實(shí)驗(yàn)教學(xué)時(shí)間,既減輕了實(shí)驗(yàn)技術(shù)人員的器材檢修和準(zhǔn)備時(shí)間,也避免了學(xué)生因盲目進(jìn)入實(shí)驗(yàn)室做實(shí)驗(yàn)造成的尷尬局面。
(2)充分利用網(wǎng)絡(luò)媒體等現(xiàn)代化工具,合理利用學(xué)校的勤工儉學(xué)制度,保證實(shí)驗(yàn)室全天候?qū)W(xué)生開(kāi)放[3]。要保證實(shí)驗(yàn)室對(duì)廣大學(xué)生有效開(kāi)放使用,時(shí)間管理上也要進(jìn)行優(yōu)化組合。如可以利用網(wǎng)絡(luò)建立預(yù)約管理系統(tǒng),學(xué)生可以提前預(yù)約,錯(cuò)峰分時(shí)實(shí)驗(yàn)。通過(guò)網(wǎng)絡(luò)、電話和多媒體提前了解實(shí)驗(yàn)室資源的配置情況,從而事先預(yù)習(xí)儀器設(shè)備的使用操作方法,做好開(kāi)放實(shí)驗(yàn)方案的可行性研究和充分準(zhǔn)備,進(jìn)入實(shí)驗(yàn)室后即可快速有效地進(jìn)行實(shí)驗(yàn)研究。實(shí)驗(yàn)中心教師不可能時(shí)刻守在每個(gè)實(shí)驗(yàn)室指導(dǎo)每個(gè)學(xué)生的實(shí)驗(yàn),我們利用先進(jìn)的視頻監(jiān)控來(lái)輔助完成[4],另外我們利用學(xué)校勤工儉學(xué)制度配備優(yōu)秀的實(shí)驗(yàn)室助管學(xué)生和研究生助教,先培訓(xùn)他們熟練掌握實(shí)驗(yàn)設(shè)備的操作使用方法和常用測(cè)試技能,然后讓他們協(xié)助實(shí)驗(yàn)中心教師輪換分時(shí)值班和指導(dǎo)學(xué)生的開(kāi)放實(shí)驗(yàn)。這樣大大提高了實(shí)驗(yàn)室開(kāi)放使用的效率,保證了實(shí)驗(yàn)中心全天候?qū)ν忾_(kāi)放。
2.3 實(shí)驗(yàn)資源的科學(xué)配置和有效開(kāi)放管理
(1)開(kāi)放實(shí)驗(yàn)教學(xué)對(duì)實(shí)驗(yàn)室管理提出了更高的要求,由于課題的開(kāi)放性和實(shí)驗(yàn)內(nèi)容的廣泛性,對(duì)儀器設(shè)備,實(shí)驗(yàn)代課教師,實(shí)驗(yàn)室工作人員都提出了更多、更高的要求,要使開(kāi)放實(shí)驗(yàn)教學(xué)規(guī)范有序、順利、高效地進(jìn)行,科學(xué)規(guī)范的管理必不可少[5]。學(xué)校和學(xué)院對(duì)實(shí)驗(yàn)中心十分重視,投入了大量的財(cái)力和物力。目前實(shí)驗(yàn)資源配置都是優(yōu)質(zhì)一流的硬件,實(shí)驗(yàn)中心對(duì)從模數(shù)電子技術(shù)綜合實(shí)驗(yàn)平臺(tái)、光學(xué)平臺(tái)、全息技術(shù)實(shí)驗(yàn)平臺(tái)、光電綜合實(shí)驗(yàn)平臺(tái)到光纖傳感檢測(cè)等光機(jī)電算系統(tǒng)進(jìn)行了較為科學(xué)系統(tǒng)地配置。實(shí)驗(yàn)中心教師還根據(jù)學(xué)院專業(yè)的特點(diǎn)和最新業(yè)界發(fā)展形勢(shì),自制了大量的儀器設(shè)備,如PLC傳感與控制實(shí)驗(yàn)裝置等。實(shí)驗(yàn)中心還與一些知名公司合作,引進(jìn)業(yè)界最新技術(shù),建立了校企聯(lián)合實(shí)驗(yàn)室,如深圳大學(xué)―大恒光電聯(lián)合實(shí)驗(yàn)室、深圳大學(xué)―歐姆龍聯(lián)合實(shí)驗(yàn)室、深圳大學(xué)―NI虛擬儀器聯(lián)合實(shí)驗(yàn)室。通過(guò)這些措施,實(shí)驗(yàn)中心資源配置充足完善,完全可以滿足光電學(xué)生開(kāi)展各種各樣的開(kāi)放課題實(shí)驗(yàn)的要求。
(2)為了有效進(jìn)行開(kāi)放管理,需要建立健全規(guī)章制度,保證實(shí)驗(yàn)室規(guī)范有序地運(yùn)行[6]。實(shí)驗(yàn)中心為了充分利用實(shí)驗(yàn)教學(xué)資源并發(fā)揮其效益,根據(jù)我院現(xiàn)有實(shí)驗(yàn)教學(xué)資源和各專業(yè)教學(xué)大綱,基于實(shí)驗(yàn)教學(xué)資源共享的原則,對(duì)實(shí)驗(yàn)教師、實(shí)驗(yàn)儀器與設(shè)備、實(shí)驗(yàn)消耗材料及實(shí)驗(yàn)用房等分別制訂科學(xué)管理?xiàng)l例,如《實(shí)驗(yàn)室開(kāi)放管理辦法》《實(shí)驗(yàn)器材管理辦法》等。經(jīng)過(guò)較長(zhǎng)時(shí)間的探索和實(shí)踐,摸索和總結(jié)出一條切實(shí)有效的實(shí)驗(yàn)器材開(kāi)放管理辦法―分門別類、標(biāo)簽編號(hào)、歸類存檔、統(tǒng)一收放、借用登記、專人負(fù)責(zé)。
2.4 實(shí)驗(yàn)師資隊(duì)伍的提高建設(shè)與優(yōu)化[7]
當(dāng)然,開(kāi)放管理運(yùn)行的成功與否最終還是由人來(lái)決定的。因此建立一支強(qiáng)有力的實(shí)驗(yàn)師資隊(duì)伍對(duì)實(shí)驗(yàn)中心建設(shè)至為關(guān)鍵。實(shí)驗(yàn)技術(shù)工作比較煩瑣,選拔一批思想品質(zhì)好,任勞任怨的教師和技術(shù)人員承擔(dān)實(shí)驗(yàn)教學(xué)管理工作是十分必要的。只有具備高度責(zé)任心的實(shí)驗(yàn)師資隊(duì)伍,才能勝任實(shí)驗(yàn)室開(kāi)放管理的重任。有了責(zé)任心,實(shí)驗(yàn)師還必須有技術(shù),業(yè)務(wù)能力強(qiáng)。光電學(xué)科涵蓋了光機(jī)電算的許多知識(shí)點(diǎn),實(shí)驗(yàn)教師和實(shí)驗(yàn)技術(shù)人員也必然要熟練掌握這些方面的知識(shí),否則難以指導(dǎo)學(xué)生和管理好實(shí)驗(yàn)室各種儀器設(shè)備。實(shí)驗(yàn)中心利用寒暑假分批選派實(shí)驗(yàn)技術(shù)人員外出進(jìn)修學(xué)習(xí)各種知識(shí),聯(lián)系業(yè)界龍頭企業(yè)專家來(lái)學(xué)校培訓(xùn)實(shí)驗(yàn)技術(shù)人員,使實(shí)驗(yàn)教學(xué)師資隊(duì)伍的業(yè)務(wù)水平得到不斷提高和知識(shí)結(jié)構(gòu)的不斷優(yōu)化。
3 結(jié)束語(yǔ)
通過(guò)實(shí)驗(yàn)教學(xué)開(kāi)放管理的探索和實(shí)踐研究,實(shí)驗(yàn)中心摸索出一條適合光電工程學(xué)院實(shí)際情況的開(kāi)放管理模式和分散錯(cuò)峰的實(shí)施辦法。本中心實(shí)驗(yàn)室實(shí)驗(yàn)教學(xué)資源利用率得以大大提高,實(shí)驗(yàn)室全天候開(kāi)放,為學(xué)有余力的學(xué)生提供了一個(gè)鍛煉動(dòng)手能力的機(jī)會(huì)和環(huán)境。學(xué)生可以在實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行各類課外科技創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)或自主開(kāi)放實(shí)驗(yàn),從而使光電學(xué)生日后走向社會(huì)具有更好的實(shí)用本領(lǐng)、競(jìng)爭(zhēng)實(shí)力和創(chuàng)新能力。
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【關(guān)鍵詞】創(chuàng)新精神;實(shí)踐能力;工程教育
《高等教育法》明確規(guī)定:“高等教育的任務(wù)是培養(yǎng)具有創(chuàng)新精神和實(shí)踐能力的高級(jí)專門人才”。所以,發(fā)展創(chuàng)新教育、培養(yǎng)創(chuàng)新人才是高等院校的重要使命,也是世界高等教育的發(fā)展趨勢(shì)。特別是國(guó)家把創(chuàng)新人才的培養(yǎng),作為實(shí)施科教興國(guó)戰(zhàn)略,構(gòu)建國(guó)家創(chuàng)新體系的重要內(nèi)容,作為教育發(fā)展和改革的主攻方向。高等工程教育作為高等教育的一個(gè)重要組成部分,主要培養(yǎng)目標(biāo)是為國(guó)家和社會(huì)培養(yǎng)高素質(zhì)的工程技術(shù)人才。隨著時(shí)展、科技的進(jìn)步,高等工程教育面臨著新的挑戰(zhàn)與發(fā)展機(jī)遇,這就要求廣大高等工程教育工作者認(rèn)清形勢(shì),抓住機(jī)遇,大力拓寬學(xué)生的專業(yè)知識(shí),養(yǎng)成學(xué)生較高的工程意識(shí),而且站在新的高度關(guān)注學(xué)生創(chuàng)新精神與實(shí)踐能力的培養(yǎng)。
傳統(tǒng)的高等工科教育十分注重知識(shí)和技能的傳授,注重具體專業(yè)的實(shí)踐能力培養(yǎng)與訓(xùn)練,多數(shù)畢業(yè)生只能勝任按所學(xué)專業(yè)分配的工作。然而,當(dāng)今世界知識(shí)更新、技術(shù)進(jìn)步之快和不同學(xué)科交叉之廣不可避免地造成所學(xué)與所用之間的脫節(jié)。隨著高等教育大面積普及和拓寬專業(yè)、加強(qiáng)基礎(chǔ)的改革,畢業(yè)生的能力將更多地體現(xiàn)在知識(shí)更新能力、處理問(wèn)題能力、創(chuàng)新意識(shí)、創(chuàng)新能力。
21世紀(jì)“創(chuàng)新教育”是一種新的教育模式,它以培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新意識(shí)、創(chuàng)新精神、創(chuàng)新思維、創(chuàng)新能力和創(chuàng)新人格為基本價(jià)值取向,它是指在新的教育思想觀念指導(dǎo)下,運(yùn)用現(xiàn)代教育技術(shù)和方法,促使受教育者個(gè)性不斷得到發(fā)展,形成適應(yīng)經(jīng)濟(jì)、科技、和社會(huì)發(fā)展需求,能夠不斷創(chuàng)新的知識(shí)、能力、和素質(zhì)結(jié)構(gòu)。
一、高等工程教育創(chuàng)新教育體系的構(gòu)建
高等工程教育培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新精神與實(shí)踐能力是一個(gè)系統(tǒng)工程,我們必須從時(shí)代大背景出發(fā),更新教育思想,轉(zhuǎn)變觀念,構(gòu)建新形勢(shì)下的創(chuàng)新教育體系。所謂創(chuàng)新教育體系,是指建立在素質(zhì)教育和學(xué)生個(gè)性發(fā)展基礎(chǔ)上,高等學(xué)校采取各種教育手段,培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新素質(zhì),提高學(xué)生創(chuàng)新能力和水平,以培養(yǎng)適應(yīng)時(shí)代要求、具有創(chuàng)新意識(shí)和創(chuàng)新能力為目標(biāo)的高等教育體系。創(chuàng)新教育體系的構(gòu)建,就是把創(chuàng)新教育作為一項(xiàng)系統(tǒng)工程,通過(guò)對(duì)學(xué)校教育教學(xué)的目標(biāo)、課程體系、教育方法和手段以及校園文化等諸多要素進(jìn)行較為深刻的變革,從整體上形成一種在過(guò)程和結(jié)果上都具有創(chuàng)新特征的教育環(huán)境和教育氛圍,并在實(shí)踐中逐漸形成一套具有固定行為特征的教育表達(dá)方式,產(chǎn)生鮮明的教育特色。
1.樹(shù)立適應(yīng)創(chuàng)新型人才培養(yǎng)的教育觀
要想培養(yǎng)創(chuàng)新型人才,首先要改變?cè)瓉?lái)的知識(shí)型教育觀念,推崇可持續(xù)發(fā)展的教育觀,將“培養(yǎng)學(xué)生利用已知去探索未知”作為培養(yǎng)工作的核心,把學(xué)習(xí)能力、創(chuàng)造精神和創(chuàng)新能力的培養(yǎng)確定為高校最重要的培養(yǎng)目標(biāo)。教師應(yīng)將知識(shí)型教學(xué)改為研究型教學(xué),除了向?qū)W生傳授知識(shí),更要引導(dǎo)學(xué)生探索未知世界作為教學(xué)的目的,通過(guò)不斷地構(gòu)建各個(gè)級(jí)別的探索空間并將學(xué)生引入這一空間,激發(fā)學(xué)生的探索興趣,使其積累探索經(jīng)驗(yàn)和方法,不斷地增強(qiáng)他們的探索創(chuàng)新意識(shí)。要真正樹(shù)立起適應(yīng)與創(chuàng)新相統(tǒng)一的以培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新精神和實(shí)踐能力為重點(diǎn)的全面發(fā)展的素質(zhì)教育觀。在教給學(xué)生基本知識(shí)、基本理論的同時(shí),注重教給學(xué)生做人之道、治學(xué)方法和創(chuàng)新能力,在此過(guò)程中潛移默化地培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新精神。同時(shí),把教學(xué)當(dāng)作師生雙方相互學(xué)習(xí)、相互探討的過(guò)程,教學(xué)相長(zhǎng)、尊重學(xué)生的主體作用和主動(dòng)精神,注重開(kāi)發(fā)學(xué)生的潛能。
2.突出學(xué)生創(chuàng)新能力和個(gè)性的培養(yǎng)和發(fā)展,營(yíng)造創(chuàng)造性環(huán)境
注重學(xué)生創(chuàng)新精神、創(chuàng)新能力的培養(yǎng),鼓勵(lì)學(xué)生自主學(xué)習(xí),勤于思考,勇于創(chuàng)新,要堅(jiān)持不懈地推崇創(chuàng)新,追求創(chuàng)新,同時(shí)為學(xué)生創(chuàng)造能力的發(fā)揮提供一個(gè)寬松的環(huán)境和氛圍,把具有創(chuàng)新精神和創(chuàng)新能力看作是大學(xué)生必備素質(zhì),使學(xué)生建立起獻(xiàn)身科學(xué),敢于懷疑,敢于批判的科學(xué)精神。學(xué)生的創(chuàng)新精神和創(chuàng)新能力來(lái)源于學(xué)生個(gè)性的充分發(fā)展,我們應(yīng)鼓勵(lì)學(xué)生發(fā)揮自己的能力和特長(zhǎng),營(yíng)造一個(gè)使學(xué)生個(gè)性得以自由發(fā)展的寬松的氛圍,使學(xué)生敢于表現(xiàn)個(gè)性,敢于突破,敢于創(chuàng)新。只有這樣,我們才能在高等工程教育實(shí)踐中做到尊重學(xué)生個(gè)性,不斷促進(jìn)學(xué)生創(chuàng)新精神的養(yǎng)成以及創(chuàng)新能力和實(shí)踐能力的培養(yǎng)。
3.改進(jìn)教學(xué)方法和教學(xué)評(píng)價(jià)制度
改變傳統(tǒng)的以學(xué)科知識(shí)體系為線索,“以教師為中心”的灌輸式教學(xué)方法,課程的教學(xué)方式可以不拘一格,可以以課堂講授、專題研究與討論、工作室、項(xiàng)目、案例分析、課程設(shè)計(jì)、網(wǎng)絡(luò)課程進(jìn)行自學(xué)等多種教學(xué)方式進(jìn)行。積極實(shí)行啟發(fā)式和稱為“頭腦風(fēng)暴”的討論式教學(xué),激發(fā)學(xué)生獨(dú)立思考和創(chuàng)新意識(shí)。特別要轉(zhuǎn)變由教師單向傳授知識(shí),以考試分?jǐn)?shù)作為衡量教育成果的唯一標(biāo)準(zhǔn),改革現(xiàn)在考試模式,建立一種有利于發(fā)現(xiàn)創(chuàng)新型人才、培養(yǎng)和提高新的教學(xué)評(píng)價(jià)制度,使之能夠綜合體現(xiàn)學(xué)生的知識(shí)、能力和素質(zhì)水平,推行德、智、體、美綜合評(píng)價(jià)。
4.積極推進(jìn)教學(xué)內(nèi)容和課程體系的改革
加強(qiáng)工科大學(xué)生創(chuàng)新能力的培養(yǎng)是當(dāng)前高等工程教育改革的重要課題,教學(xué)內(nèi)容和課程體系是人才培養(yǎng)的主要落腳點(diǎn),也是教學(xué)改革的關(guān)鍵。為了適應(yīng)新的人才培養(yǎng)規(guī)格,應(yīng)按“重構(gòu)基礎(chǔ)、突出現(xiàn)代、反映前沿、交叉綜合”的思路,整合課程體系,改革原有的教學(xué)內(nèi)容、課程體系,形成有利于創(chuàng)新精神、創(chuàng)新思維和創(chuàng)新能力發(fā)展的教學(xué)內(nèi)容和課程體系,以適應(yīng)時(shí)代的要求。改變過(guò)去教學(xué)內(nèi)容劃分過(guò)細(xì),各門課程過(guò)分強(qiáng)調(diào)各自的系統(tǒng)性、完整性的狀況,加強(qiáng)不同學(xué)科的交叉和滲透。學(xué)科設(shè)置應(yīng)綜合化,打破課程界限,開(kāi)設(shè)跨學(xué)科、跨專業(yè)的課程。在課程體系上要大力優(yōu)化與重構(gòu),打破傳統(tǒng)的體系框框,按知識(shí)、能力、素質(zhì)協(xié)調(diào)發(fā)展的要求來(lái)重新設(shè)計(jì)與科技、社會(huì)發(fā)展相適應(yīng)的教學(xué)計(jì)劃和課程體系,培養(yǎng)復(fù)合型人才,使學(xué)生在未來(lái)工作中具備全面素質(zhì)及創(chuàng)新能力。
5.改革實(shí)驗(yàn)實(shí)踐教學(xué),培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新精神和實(shí)踐能力
實(shí)驗(yàn)與實(shí)踐教學(xué)對(duì)于培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新精神、實(shí)踐能力和創(chuàng)業(yè)精神,提高綜合素質(zhì)起著至關(guān)重要的作用。創(chuàng)造思維是基于實(shí)踐始于問(wèn)題的,創(chuàng)新能力是在不斷地解決實(shí)踐問(wèn)題的過(guò)程中鍛煉培養(yǎng)出來(lái)的,要克服目前重理論輕實(shí)踐的傾向,不斷改革實(shí)踐教學(xué)的內(nèi)容和模式,站在培養(yǎng)創(chuàng)新人才的高度研究和解決實(shí)踐教學(xué)中的問(wèn)題,讓學(xué)生在廣闊的社會(huì)實(shí)踐中,鍛煉培養(yǎng)自己的創(chuàng)新能力,并在實(shí)踐中磨練意志,提高承受挫折的能力,培養(yǎng)百折不撓的進(jìn)取精神,鍛煉思想的敏銳性。
二、我院在培養(yǎng)創(chuàng)新人才方面的實(shí)踐與探索
21世紀(jì)的創(chuàng)新教育是面向全體大學(xué)生進(jìn)行的創(chuàng)新素質(zhì)教育,必須從改革教學(xué)體系和“學(xué)習(xí)環(huán)境”(教學(xué)模式、實(shí)驗(yàn)?zāi)J健⒖己四J降龋┤胧郑匦聵?gòu)建創(chuàng)新教育體系。于是,我們通過(guò)在幾個(gè)不同的工科專業(yè)本科教學(xué)中實(shí)施為期四年的創(chuàng)新教育改革實(shí)踐,初步探索了影響新型人才成長(zhǎng)的教育“環(huán)境”因素,確定了教學(xué)改革內(nèi)容、改革目標(biāo)和急需解決的問(wèn)題:
1.“創(chuàng)新設(shè)計(jì)”課程教學(xué)設(shè)計(jì)的改革與實(shí)踐
“創(chuàng)新設(shè)計(jì)”課程是培養(yǎng)大學(xué)本科低年級(jí)學(xué)生創(chuàng)新意識(shí)的重要環(huán)節(jié),主要是通過(guò)采用專題研究與討論、游戲、競(jìng)賽等多種形式,教學(xué)方式可以不拘一格,關(guān)鍵形成一個(gè)師生平等、互動(dòng)的環(huán)境,讓學(xué)生通過(guò)不斷的嘗試、體驗(yàn),逐漸培養(yǎng)求異、創(chuàng)新的意識(shí),在教學(xué)過(guò)程中要努力營(yíng)造創(chuàng)新性的氛圍,把學(xué)習(xí)過(guò)程變得豐富多樣、有趣,保護(hù)、挖掘?qū)W生創(chuàng)造的“靈氣”。同時(shí),課件的設(shè)計(jì)既要符合這個(gè)層次學(xué)生的知識(shí)水平,又要有足夠的拓展空間。在這個(gè)問(wèn)題上國(guó)外大學(xué)已有過(guò)類似的嘗試,在我院與英國(guó)大學(xué)合作開(kāi)設(shè)的課程當(dāng)中也采用了他們的部分課件,我院還先后有12位教師專門到英國(guó)考察學(xué)習(xí)、借鑒他們的經(jīng)驗(yàn),設(shè)計(jì)了一系列能夠培養(yǎng)創(chuàng)新意識(shí)的課件。
2.專業(yè)課教學(xué)模式的改革
專業(yè)課教學(xué)是培養(yǎng)創(chuàng)新能力的重要環(huán)節(jié)之一。在我院各專業(yè)新修訂的教學(xué)計(jì)劃中提出了每個(gè)專業(yè)設(shè)幾門以學(xué)生活動(dòng)為主、教師講授為輔的專業(yè)課,如“計(jì)算機(jī)輔助工程設(shè)計(jì)”、“機(jī)電一體化控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)”和“自動(dòng)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)”,“光電檢測(cè)技術(shù)”等。我們一般先重點(diǎn)在幾門課程中開(kāi)展教學(xué)模式的改革,突出以學(xué)生為中心、邊干邊學(xué),積累教學(xué)內(nèi)容、知識(shí)結(jié)構(gòu)、組織方式、考核方式等方面的經(jīng)驗(yàn),然后編寫出各自專業(yè)教學(xué)講義和經(jīng)驗(yàn)總結(jié),由點(diǎn)帶面,逐漸向其他專業(yè)課教學(xué)中推廣。
3.實(shí)踐教學(xué)模式的改革
我院課程體系的改革把培養(yǎng)學(xué)生實(shí)踐動(dòng)手能力和創(chuàng)新能力放在顯著位置,除了開(kāi)設(shè)一些常規(guī)的驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)、模仿型實(shí)驗(yàn),用以培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)驗(yàn)技能。在此基礎(chǔ)上我們?cè)O(shè)計(jì)出一系列自立設(shè)計(jì)型、綜合性、創(chuàng)新性實(shí)驗(yàn),讓學(xué)生自主選題,自行討論方案,自己組織實(shí)施。實(shí)驗(yàn)內(nèi)容結(jié)合學(xué)科的發(fā)展,使學(xué)生能體會(huì)到學(xué)科發(fā)展的新動(dòng)態(tài),且難度適中,適合本科生的實(shí)際水平。這些實(shí)驗(yàn)給予了學(xué)生自我發(fā)揮的余地,充分激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)造性思維,為學(xué)生將來(lái)從事前沿創(chuàng)新的工作打下基礎(chǔ)。
4.學(xué)生科研實(shí)踐的開(kāi)展與創(chuàng)新實(shí)踐基地的建設(shè)
為了鼓勵(lì)更多的同學(xué)進(jìn)入實(shí)驗(yàn)室,加入到老師的科研工作或企業(yè)的技術(shù)開(kāi)發(fā)工作,我們?cè)鲈O(shè)了“研究開(kāi)發(fā)與實(shí)踐”選修課程,旨在給高年級(jí)學(xué)生創(chuàng)造實(shí)踐鍛煉的機(jī)會(huì),使學(xué)生在校期間就有機(jī)會(huì)參與科研活動(dòng)。這樣有助于學(xué)生加深所學(xué)專業(yè)知識(shí)理解,提高科研、實(shí)踐能力,更加明確學(xué)習(xí)目的。現(xiàn)在,我們計(jì)劃從現(xiàn)有條件出發(fā),組建一個(gè)學(xué)生課外科技活動(dòng)實(shí)驗(yàn)室,配備基本的設(shè)備,全天對(duì)學(xué)生開(kāi)放,與此同時(shí)加強(qiáng)校外創(chuàng)新實(shí)踐基地的建設(shè),通過(guò)與企業(yè)項(xiàng)目合作、派高年級(jí)學(xué)生幫助企業(yè)進(jìn)行技術(shù)開(kāi)發(fā)實(shí)踐等途徑建立更加穩(wěn)固的校企聯(lián)系。這些提前參與科研工作同學(xué)成績(jī)顯著,其中有二十多位學(xué)生以第一作者名義公開(kāi)發(fā)表了學(xué)術(shù)論文。有四篇被EI索引收錄,兩人獲深圳市科技進(jìn)步三等獎(jiǎng),5人獲“挑戰(zhàn)杯”廣東省大學(xué)生課外學(xué)術(shù)科技作品競(jìng)賽二等獎(jiǎng),有14位學(xué)生參加中南賽區(qū)“機(jī)械創(chuàng)新大賽”獲一等獎(jiǎng)一項(xiàng)、二等獎(jiǎng)二項(xiàng)。根據(jù)我們畢業(yè)生跟蹤調(diào)查反饋,用人單位普遍反映這些學(xué)生理論基礎(chǔ)扎實(shí),動(dòng)手實(shí)踐能力強(qiáng)。
通過(guò)教學(xué)改革的實(shí)踐表明,高等工程教育工作者必須站在戰(zhàn)略的高度關(guān)注學(xué)生的創(chuàng)新精神和實(shí)踐能力的培養(yǎng),把創(chuàng)新教育擺在人才培養(yǎng)的突出位置。我們的教學(xué)改革必須始終堅(jiān)持以學(xué)生為中心,無(wú)論是課堂教學(xué)還是實(shí)踐教學(xué),都從學(xué)習(xí)者的學(xué)習(xí)成長(zhǎng)過(guò)程與環(huán)境這一視角來(lái)觀察分析問(wèn)題,這是與素質(zhì)教育、創(chuàng)新教育本身是一致的。我們必須構(gòu)建全新的教育環(huán)境,使學(xué)生通過(guò)大學(xué)學(xué)習(xí)成為具有強(qiáng)烈創(chuàng)新意識(shí)、雄渾激昂的創(chuàng)新精神、高水平創(chuàng)新實(shí)踐能力的新型人才。
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