光電專業(yè)實驗實訓(xùn)課程體系建設(shè)研究

摘 要：時逢黑龍江大學(xué)本科教學(xué)計劃修訂，光電子專業(yè)的實驗與實訓(xùn)課程得以修訂與建設(shè)。以強化學(xué)生專業(yè)知識與技能水平為核心，以服務(wù)本科生畢業(yè)設(shè)計為目標(biāo)，精簡了原有專業(yè)基礎(chǔ)實驗，增設(shè)了多項實訓(xùn)與實踐課程內(nèi)容，仿真設(shè)計與工程實訓(xùn)緊密結(jié)合，互為支撐。在不增加學(xué)生課業(yè)負(fù)擔(dān)的前提下，實現(xiàn)了理論、實驗和實踐的連接與統(tǒng)一，對于相關(guān)本科專業(yè)的實驗實訓(xùn)課程建設(shè)具有一定的指導(dǎo)意義。

關(guān)鍵詞：光電子；課程體系；實驗與實訓(xùn)；課程設(shè)計

中圖分類號：G642 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號：1002-2589（2015）12-0207-02

引言

光電子技術(shù)專業(yè)具有“理”“工”結(jié)合的特色，理論及實驗教學(xué)課程的設(shè)置亦通常遵循“理論”與“應(yīng)用”并重的原則。然而，隨著近年來本科生就業(yè)形勢日趨嚴(yán)峻，以“工程應(yīng)用”為目標(biāo)的實訓(xùn)類實驗課程受到追捧，并在各高校尤其是地方高校得到廣泛開展。時逢黑龍江大學(xué)本科教學(xué)計劃修訂，我們抓住此契機，對本專業(yè)的傳統(tǒng)實驗課程體系進(jìn)行了修訂與建設(shè)。通過增設(shè)“實訓(xùn)與實踐課程設(shè)計”，實現(xiàn)了“專業(yè)基礎(chǔ)實驗”與本科“畢業(yè)設(shè)計”的有效連接。修訂后的實驗課程具有如下特色，（1）“并”——將“專業(yè)基礎(chǔ)實驗”中的部分實驗進(jìn)行了合并與精簡，為“實訓(xùn)類”課程的開設(shè)在時間和空間上提供必要保證；（2）“增”——增設(shè)6門實訓(xùn)類課程設(shè)計，覆蓋光學(xué)設(shè)計、光纖應(yīng)用和光電設(shè)計三大領(lǐng)域；（3）“精”——采用“分組集中”模式，在短期內(nèi)對學(xué)生所參與的實訓(xùn)類課程進(jìn)行高強度培訓(xùn)，強化其對應(yīng)的專業(yè)設(shè)計技能水平；（4）“連”——形成“專業(yè)基礎(chǔ)實驗”，“實訓(xùn)與實踐課程設(shè)計”，“本科畢業(yè)設(shè)計”三者的有效銜接，互為支撐；（5）“活”——課程設(shè)置靈活，必修與選修結(jié)合，不增加學(xué)生課業(yè)負(fù)擔(dān)。

一、實驗實訓(xùn)課程體系建設(shè)方案

實驗實訓(xùn)課程體系建設(shè)的核心是增設(shè)“實訓(xùn)與實踐課程設(shè)計”，實現(xiàn)“專業(yè)基礎(chǔ)實驗”與“畢業(yè)設(shè)計”間有效過渡。建設(shè)的宗旨是“總學(xué)時不變”。為此，一方面精簡了“基礎(chǔ)實驗”，另一方面則采用必修課程與選修課程相結(jié)合的方式，限定“課程設(shè)計”的學(xué)時數(shù)，整體上不增加學(xué)生的課業(yè)負(fù)擔(dān)。建設(shè)的目標(biāo)是“基礎(chǔ)實驗”“課程設(shè)計”與“畢業(yè)設(shè)計”三者遞進(jìn)式結(jié)合，“一體兩翼”，提升學(xué)生專業(yè)知識與技能水平。

1.專業(yè)基礎(chǔ)實驗修訂

原有專業(yè)實驗包含基礎(chǔ)實驗（物理光學(xué)、激光原理和激光技術(shù)實驗）、應(yīng)用實驗（光電器件和光纖通信實驗）、綜合設(shè)計性實驗（半導(dǎo)體光源驅(qū)動電路設(shè)計與測試實驗、光學(xué)高反射金屬膜的獲取實驗），共計20小項，66學(xué)時。該實驗內(nèi)容已執(zhí)行10余年，面臨內(nèi)容陳舊、儀器設(shè)備老化、可操行性低等問題，且占用了大量課程資源，已無法滿足新時期本科實驗教學(xué)的要求。

基于此，我們對原有的實驗內(nèi)容進(jìn)行精簡與合并（見圖1），具體操作方法如下：（1）合并激光原理與激光器件實驗，將設(shè)備老舊、無法保證開設(shè)的“氦氖激光器模式的測量分析”“激光器諧振腔調(diào)整實驗”刪除，實驗數(shù)目降為4，學(xué)時數(shù)減少為8；（2）由于原有光通信實驗系統(tǒng)已損壞，無法維修，遂將“光纖通信實驗”內(nèi)容調(diào)整為“光纖測試實驗”，側(cè)重于普通單模/多模光纖的切割、熔接、損耗和斷點測試等，實驗數(shù)目為4，學(xué)時數(shù)為8；（3）保留“物理光學(xué)”和“光電器件實驗”，增設(shè)“應(yīng)用光學(xué)實驗”，為后續(xù)實訓(xùn)課程奠定基礎(chǔ)，實驗數(shù)目為8，學(xué)時調(diào)整為16學(xué)時；（4）刪除“綜合設(shè)計實驗”，將原有內(nèi)容轉(zhuǎn)至實訓(xùn)實踐類課程設(shè)計中。綜上，修訂后的“專業(yè)基礎(chǔ)實驗”共含16小項，總計32學(xué)時，節(jié)省課程資源共計34學(xué)時。

2.實訓(xùn)與實踐類課程設(shè)計

在原有實驗教學(xué)計劃中，實訓(xùn)與實踐是弱項（僅有“光學(xué)系統(tǒng)設(shè)計”和“光網(wǎng)絡(luò)認(rèn)證工程師”），遠(yuǎn)不能體現(xiàn)專業(yè)特色。為滿足實驗教學(xué)及學(xué)生技能水平強化的需求。在新的教學(xué)計劃中，增設(shè)了“實訓(xùn)與實踐”課程模塊，共計40學(xué)時。如圖2所示，該模塊共包含“光學(xué)設(shè)計模塊”、“光纖應(yīng)用模塊”和“光電設(shè)計模塊”三部分。

具體地，在“光學(xué)設(shè)計模塊”中，保留了原有的“光學(xué)系統(tǒng)設(shè)計”，將原有實驗中的“鍍膜工藝”擴充為“光學(xué)設(shè)計與鍍膜”，增設(shè)了“高等光學(xué)仿真”課程，與“光學(xué)系統(tǒng)設(shè)計”課程互為補充，強化學(xué)生的仿真設(shè)計能力。將原有“半導(dǎo)體光源驅(qū)動設(shè)計與測試實驗”擴充為“光電系統(tǒng)電路設(shè)計”模塊，系統(tǒng)地開設(shè)從光源、光放大器、到光接收器的電路設(shè)計課程。

強化專業(yè)特色，增設(shè)“光纖應(yīng)用模塊”。首先，利用專業(yè)先進(jìn)的磨拋光纖設(shè)備、光纖拉錐設(shè)備開設(shè)“光纖制備與加工”課程設(shè)計，增強學(xué)生的設(shè)備使用能力。進(jìn)而，升級原有“光纖傳感實驗”為“光纖傳感實訓(xùn)”，結(jié)合專業(yè)現(xiàn)有光纖工程應(yīng)用中心，強化實訓(xùn)與實踐的結(jié)合。最后，考慮光通信領(lǐng)域的快速更新與高成本，將原有光通信實驗改為以仿真為基礎(chǔ)的“光通信專業(yè)仿真設(shè)計”課程，令學(xué)生可在短期內(nèi)快速地掌握光通信系統(tǒng)的基本組成，熟悉關(guān)鍵光通信設(shè)備的性能，了解分析及優(yōu)化系統(tǒng)性能的基本方法。

上述三個模塊分別覆蓋了仿真設(shè)計、光學(xué)加工、工程實訓(xùn)三大方面，學(xué)生通過“進(jìn)階式”學(xué)習(xí)，可完成從理論到實踐的知識積累與轉(zhuǎn)變?！皩嵱?xùn)與實踐”課程在實施方法上，實行必修與選修相結(jié)合的方式。為取得相關(guān)課程學(xué)分，學(xué)生需至少完成1門必修課程（“光通信仿真設(shè)計”或“光電系統(tǒng)電路設(shè)計”，均20學(xué)時），并完成1-2門選修課程（10-20學(xué)時）?？梢?，“實訓(xùn)與實踐”類課程為學(xué)生提供了大量課程設(shè)計與工程實訓(xùn)的機會，其專業(yè)技能水平必可得到一定程度地增強。同時，所增加的40學(xué)時與專業(yè)基礎(chǔ)實驗所節(jié)省的34學(xué)時基本相當(dāng)，學(xué)生的課業(yè)負(fù)擔(dān)沒有增加。

二、實驗實訓(xùn)課程對畢業(yè)設(shè)計的支撐

畢業(yè)設(shè)計是檢驗理工類本科生學(xué)業(yè)綜合水平的有效體現(xiàn)方式。本專業(yè)依據(jù)自身專業(yè)特點與實驗室建制情況，多年來已形成四個較穩(wěn)定的畢業(yè)設(shè)計研究方向，即光纖傳感與通信，超快激光，表面等離子體共振傳感器和光電檢測。因此，“專業(yè)基礎(chǔ)實驗”和“實訓(xùn)與實踐課程”在建設(shè)上亦需服務(wù)于上述研究方向。具體如圖3所示，針對“光纖傳感與通信”方向，以“光纖測試實驗”為基礎(chǔ)，以“光纖制備加工”“光纖傳感實訓(xùn)”“光纖通信仿真”為進(jìn)階，為開展較為深入的“光纖傳感”和“光纖通信”的畢業(yè)設(shè)計研究奠定深厚理論和實踐基礎(chǔ)。類似地，在其他三個研究方向中，基礎(chǔ)實驗、仿真設(shè)計實驗、“實訓(xùn)與實踐”課程設(shè)計均稱為相關(guān)畢業(yè)設(shè)計內(nèi)容的前期基礎(chǔ)。

通過“專業(yè)基礎(chǔ)實驗”“實訓(xùn)與實踐課程”和“畢業(yè)設(shè)計”三者前后有序的配合，使得光電子專業(yè)本科生可以從二年級至四年級不間斷地得到實驗及實訓(xùn)課程的訓(xùn)練，理論與實踐的融合能力得到提升，專業(yè)的技能水平得到強化，畢業(yè)設(shè)計內(nèi)容的深度和廣度得到不斷拓展，真正成為滿足光電行業(yè)需求，有理論、有技能的合格本科畢業(yè)生。

三、結(jié)論

通過精簡原有“專業(yè)基礎(chǔ)實驗”，節(jié)省了大量課程資源；通過引入“實訓(xùn)與實踐課程設(shè)計”，有效改善了當(dāng)前高等教育中理論與實踐知識脫節(jié)的難題?！皩嵱?xùn)與實踐課程設(shè)計”的開設(shè)保證了本科生實驗實踐課程的三年連貫性學(xué)習(xí)，實現(xiàn)了“基礎(chǔ)實驗”與“畢業(yè)設(shè)計”的有效連接，可顯著提升本科生畢業(yè)設(shè)計的質(zhì)量，強化學(xué)生的專業(yè)知識與技能水平。

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