以科研促进教学大力推进创新型人才培养
材料在全光开关上的应用研究”、“光子晶体在多波段兼容伪装技术中的应用”等题目均来自教员的科研项目。由于教员在相关领域科研积累较多、各类资源软件丰富,学员做起论文起步快,教员指导也得心应手。另外,我们还根据学员的特点,在毕业设计题目中适当涵盖一些教学研究类课题。例如,有的学员对于三维模型制作感兴趣,我们就将教学类项目——《激光原理与技术》虚拟实验室建设作为某次毕业设计题目。学员的创造能力出乎想象:由于学员自身兴趣所在,所以,学员非常有动力,他不仅自学并熟练掌握了Solidworks三维模型制软件、NGRAIN Producer三维制作平台、会声会影视频制作软件等相关软件,而且还进一步自行利用Dreamweaver网页制作软件设计了整个课程的各级网页,最终圆满完成了“He-Ne激光器模式测试”和“调Q激光器输出特性”虚拟实验的制作,见图1。该实验已在2104年和2015年《激光原理与技术》课程中加以试用,学员普遍反映效果很好。
(三)科研平台拓展创新实验
2007年,教育部指出“高等教育肩负着培养数以千万计的高素质专门人才和一大批拔尖创新人才的重要使命”。其中,实验教学是达到这一目的的重要手段,是培养学员创造性实践能力的重要环节,这就要求实验教学必须跟上学科发展的步伐。为了适应激光技术的快速发展,实验教学必须不断推陈出新,尽快将新技术、新方法转化为实验内容,从而不断充实和更新实验内容,完善综合与设计性实验体系,突出实验教学对学生创新性能力的培养。
我院《激光原理与技术》课程实验涵盖在《现代光学实验》课程中。随着军队院校教学改革任务的推进,本教学团队以教学模式改革为契机,以教师的科研成果和科研条件为基础,大力推进《现代光学实验》课程改革,将教师的部分成熟科研实验的使用范围从研究生扩展到本科学员。例如,我们将科研课题“图像加密”实验为本科学员开放,并与原本“激光通信”实验相结合,使学员通过亲自动手参与前后两个实验过程,形成完整的科学研究思路,使学生在理论课程学习的基础上,充分发展动手能力和创新思维模式。由于“图像加密”实验条件属于自组性实验,完全可以胜任其他相关创新实验的开发,所以,我们利用该条件,又进一步为学员提出了探究性课题——“激光窃听器的设计”实验。学员可以根据自己的兴趣,自行调研、设计和组装实验。在完成上述实验和课题的过程中,学员分析问题,解决问题的能力,以及研究创新能力都会得到充分的锻炼和提高,同时,还能逐步养成实际科研能力和科学的思维方式。
(四)科研思想改革教学方法
科研方法转化为教学方法是指科研方法在课堂教学中的运用,使教学效果高、好、强、灵。《激光原理与技术》课程知识点繁多,大多数内容过于抽象,相关实验开设与本课程间隔时间较长。为了提高《激光原理与技术》课程的教学效果,大力推进学员创新思维的培养,我们以科研方法促进教学手段改革,使教学手段灵活多样,抽象理论形象生动;以科学思维促进教学方法改革,在课堂上广泛开展任务驱动式、研讨式、启发式、互动式等形式多样、内容丰富的教学方法。
例如,在讲解“调Q技术理论”这一章节时,我们以科研中经常用到的Matlab软件为工具,对调Q激光器的峰值功率、巨脉冲能量、脉冲时间特性进行编程,并用GUI仿真平台的方式直接进行展现。这样,学员既可以借助软件输出结果,理解抽象问题,又可以通过对程序编写过程的理解,了解调Q激光器的整个设计过程,从而在潜移默化中养成创新思维习惯。再比如,我们在讲解“高斯光束的聚焦”这一章节时,我们不再按照教材常规顺序教学,而是借助科研的思维模式,采取“任务驱动法”进行教学:我们首先给学员演示激光打标机,让学员意识到了解该技术在日常生活中的普遍性;然后,指出该设备能够精细打标的关键技术之一就是聚焦技术;接着,把任务——设计激光打标机输出光路交给学员,由他们自行查阅资料,自学相关知识,并初步给出光路设计;最后,教员对学员的设计进行验收评价,指出存在的问题,并对学员自学的相关知识进行补充和修正。通过这种方式,不仅提高了学员的学习兴趣,而且学员作为设计者进行学习,可以初步体会科研的整个过程,科研兴趣和创新意识也得到锻炼和提高。
三、小结
本文以《激光原理与技术》课程为例,探讨了以科研促进教学的一些方法和途径。通过科研成果丰富教学内容、科研项目指导毕业设计、科研平台拓展创新实验、科研思想改革教学方法等方式,不但拓展了课堂教学的内容,促进了教学实践方法的改革,更把科研的思维方式传授给学生,把科研中的新成果、新技术、新理论直接运用到教学中,从而极大地激发了学生的学习兴趣,提高了课堂教学质量,推进了学员创新能力的培养。
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