研究教学方法光信息科学与技术软件教学办法探索结论

摘要：针对光信息专业的相关专业软件教学方法进行了探讨，分析了不同教学体系、课程教学方法、考核方式的教学效果，提出了基于实践与综合教学的软件教学体系与方法，并对实践环节和考核方式等方面进行了改革和实践，提高了学生的学习兴趣、分析和解决问题的能力，效果良好。
关键词：光学软件；仿真；教学改革
作者简介：陈明阳（1976-），男，浙江衢州人，江苏大学机械工程学院，副教授。（江苏 镇江 212013）
基金项目：本文系江苏大学工业中心2012年国家级实验教学示范中心实践（工程训练）教学改革研究项目（项目编号：ZXJG201201）的研究成果。
1007-0079（2013）22-0102-01
光信息科学与技术是光学和信息科学与技术相结合而形成的交叉学科，它主要研究光信息的产生、获取、转换、传播、存储等过程中的普遍规律及其应用。[1-2]近年来，以软件设计和分析为特色的光学系统与器件设计在实际中应用日益广泛。例如，基于光学系统设计的成像光学设计和非成像光学设计、基于光纤和光波导技术的波导设计和光纤技术、基于光纤通信网络的通信系统设计、基于激光器的激光器设计等，这些都需要以软件设计和分析为基础。
近年来，本专业开设了为数不少的光信息专业软件课程，如光学系统设计、CODEV软件及应用、光通信器件设计、光通信系统设计、虚拟实验室技术、Matlab在光信息处理中的应用等课程。这些设计类的课程已经成为光信息科学与技术专业的重要专业课程，它有效地连接了本专业的基础专业知识和工程实践应用。例如，光学系统设计是光学工程基础理论知识的主要应用之一。[3]光学系统设计广泛应用于以经典光学和现代光学为基本原理的各种仪器或仪器部件中，如LED照明灯的灯具的设计，相机镜头、手机镜头以及显微镜等镜头设计等等。光学系统设计应用几何光学和波动光学的理论分析和处理工程中遇到的与光学系统相关的实际问题。光学系统设计课程强调逻辑分析的理论方法和编程处理的工程方法的训练，强调算符方法、数值模拟和系统设计的训练，目的在于提高学生分析问题、解决问题的能力。光学系统设计技术与软件的应用已经成为光信息科学与技术专业学生需具备的重要的能力之一。
科学技术的发展促进了企业和社会对这方面人才需求的增加，相比于大型实验设备，软件设计起点低，使学生能够更快地与实际课题接轨。因此，也成为本专业近年来发展的重点之一。本专业教师在专业软件教学中不断摸索，总结出了一些经验，也形成了一定的特色。下面从教学体系、课程教学方法、学生学习要求、考核方面几个方面对光学专业软件的教学进行探讨。

一、课程教学体系改革

传统的专业课程教学前后课程之间往往缺乏有机联系和有效的交叉。这样的结果是学生对理论课程缺少兴趣，而当学习设计类课程需要用到这些理论知识时，学生又感觉迷茫，无法将以前的课程联系起来，在一定程度上也导致课程学习质量的下降。因此，学生学习积极性和效率较低。为此，本专业教师有意识地将先修的理论课程中加入部分软件实例，即在理论教学过程中引入一些专业软件分析得到的结果。一方面可以使课程教学更为直观、形象，教学内容更多样，丰富了教学素材，有利于学生理解课程内容；另一方面，无形中也激发了学生学习专业软件的兴趣。而在软件设计课程教学中，结合实例，运用专业知识来分析问题和解决问题，使得学生能够将专业知识和软件运用联系起来，加深了学生对选修课程和知识的认识，也促进了他们对软件的认识。
同时，在设计类课程教学结束后，增加了后续课程，即专门的课程设计。在课程设计中，要求学生完成指导教师提供的设计任务，在教师指导下，独立完成设计工作，通过课程设计，使学生能够真正全面地应用专业软件的设计和分析功能，并将专业知识融合到具体的设计和分析中。既使学生能够获得全面的锻炼，也巩固了选修的专业知识。
在最后一学期，除了常规的毕业设计任务外，教师们通过前期与企业的沟通与联络，积极为学生落实有关实习企业。学生在毕业设计期间可以到企业实习，并直接参与具体产品的设计任务，通过与企业导师和本专业指导教师的联合指导，完成从机械结构设计、光学系统设计与性能分析、优化，到产品样品制作一个系列的设计与制作过程。实践表明，这个过程大大增强了学生综合运用专业知识和专业软件的能力，也增强了学生走向社会的自信心。经过这个环节锻炼的学生毕业后都能够很快融入企业，并在企业科研一线发挥积极作用。

二、课程教学内容改革

课程教学方面，传统软件教学方法是首先介绍菜单、工具栏、命令等操作内容，再介绍详细的软件原理、操作步骤等。教学中发现，这种介绍方式内容单一、枯燥，教学内容前后往往没有直接的联系，事实上，软件也普遍存在不少不常用的命令。这样，一方面学生对教学内容不感兴趣，另一方面教师教学也缺少。同时，由于软件教学的特点，一般是以多媒体教学为主的教学方式，这种方式由于与实际的软件操作有差别，缺少连贯性和直观性。这些都容易导致学生思想不集中和对课程失去兴趣。为此，探讨逐步减少命令、操作等软件细节方面的单一教学，改为以实例为目的的目标教学。在课堂上只进行少量的基本操作教学，开始以实例为主进行教学。对于个别容易自学的软件，要求学生课前自学，而不在课堂上对软件基本操作做系统介绍。在课堂上以某一具体研究对象或任务为目标，通过结合专业知识对问题进行分析，明确需要设计和分析的内容，再通过软件操作实例进行示范，直接在课堂上通过软件进行演示。这样，一方面，学生在听课过程中需要调动思维，对问题进行分析和设计，调动了学生的积极性，增加了学生在课堂上的参与度。由于需要用专业知识去分析和设计，这样也促进学生对已有专业知识的理源于：毕业设计论文网www.618jyw.com
解和运用；另一方面，由于有具体的分析对象和目标，学生也能够更容易理解软件的操作原理和原则。同时，通过直接的软件演示教学，学生也更容易理解有关操作要求。当然，由于要求现场操作，对任课教师的要求也提高，要求任课教师对软件的使用要非常熟悉并能够灵活运用。

三、学生学习方式改革

学生学习方式从最初的被动式课堂听课、上机练习，逐渐改变为以主动性的课堂学习讨论，课后自主设计与分析，以及综合性设计为主的主动式学习。值得注意的是，这种主动式学习的前提是需要充分地调动学生的积极性和学习兴趣，使学生对课程学习的重要性和意义有足够的认识。近几年来，由于在就业方面已经形成一定的良性循环，低年级学生也较早地意识到有关专业软件学习的重要性和优势。总体上，学生对这类课程的兴趣在逐年增加。

四、考核方式改革

课程考核方式不仅是对学生学习本课程情况的一种重要评价方式，客观上也是激发学生学习积极性的一项重要因素。目前，比较常用的考核方式包括笔试、上机考试和大作业。几种方法更有利弊，下面针对专业软件课程考试对这几种方法的优劣进行分析。采用笔试的方式进行考核，是最传统也最简单的考核形式。但实践表明，这种侧重软件操作和实践的课程，以笔试的方式更多的只是测试学生对知识点的掌握程度，而无法有效了解学生对软件使用的熟练程度以及专业知识综合运用与分析的能力。显然，相比较而言，采用上机考试是更为合理的方式。比较常见的上机考试方法是出一些具体的设计任务，限定学生在规定时间完成整个设计任务。但这种方式也存在一些缺点，比如，由于针对具体实例的设计与分析往往需要的时间长，操作的关联性强，很容易出现学生因为个别难点未掌握而后续分析完全错误的情况。同时，由于在常规的两个小时左右的考核时间内，一般只能完成为数不多的几个任务，考核的结果存在较大的随机性。另一种比较合理的考核方式是采用任务式的大作业，即布置相关任务，由源于：论文书写格式www.618jyw.com
学生在课后规定时间内完成，并提交相关程序和报告。这种方式更接近于实际应用，还可以使学生在任务完成过程中得到锻炼，是一种较为可行的方法。当然，这种方法也有一定的缺点，由于缺少有效的监管，部分主动性差的学生，容易出现偷懒和抄袭现象。综合可见，上机和大作业相结合的方法是较合理的考核方式。
五、总结
实践表明，通过以上措施，明显地调动了学生学习的兴趣与积极性，有效地提高了学生的设计与专业思维能力，也有效地促进了学生的就业和升学。近年来，随着从事设计类工作学生在就业和发展上优势日益明显，学生在设计类课程学习中的主动性明显增强，形成了良性循环的良好机制。
参考文献：
胡章芳，潘武.光信息科学与技术专业建设中创新人才培养的探索[J].科学咨询（科技·管理），2012，（8）：160-161.
刘雁，蓝岚翎，许云丽，等.地方高校光信息科学与技术专业产业人才培养初探[J].中国电力教育，2012，（31）：21-22.
[3]李晓艳，王乐，石岩.注重素质和实践能力的现代光学系统设计课程教学方法研究[J].科技信息，2011，（2）：113.
（责任编辑：刘辉）