光学仿真设计实践能力培养训练的思考与探索

教学团队本着"重理论建模、强仿真设计、突创新实践、促科学探索"的教育理念,依托"数学物理方法与仿真"和"空间光通信创新实验"两门课程,重点开展了小班教学大学生光学仿真设计实践能力培养训练的思考与探索,通过近几年的教学研究与实践,其构建的光学仿真设计"阶梯次"能力训练教学实践培养模式,对培养大学生具有"宽泛的专业知识、科学的探索能力、仿真设计能力强和综合素质能力高"的创新型设计人才具有突出教学效果.     

光学仿真设计与挑战性创新训练教学方法研讨

教学团队本着"理论建模、可视仿真、创新实践、前沿挑战"的培养理念,重点落实电子科技大学"应用物理强基计划"培养目标,对"光学系统设计"、"光通信技术"、"数学物理方法"等本科生专业核心课程群实施了教学模式改革.在教学手段上,将抽象、复杂、繁琐的理论模型通过三维可视化仿真,生动、形象地表现出来,使大学生更易于理解;在编程训练环节,对光学系统进行创新性设计和三维重构,培养大学生编程实践能力;在挑战性实践环节,构建光学实验的虚拟仿真平台,加强大学生创新挑战思维的启发.该教学方法对培养具有编程仿真能力和挑战性创新实践能力的研究型人才取得了显著教学效果,为国家战略需求领域科学与工程技术研究提供人才储备.     

微区光谱系统搭建与应用研究型教学实验

为提高学生的探究学习能力,促进科研训练与实验教学相融合,以科研实验室搭建和使用的精密微区光谱系统为基础设计了研究型教学实验.学生学习实验原理后,可自主使用基础光学元件搭建显微系统和光谱测试系统,并使用该系统开展低维纳米材料的荧光光谱、反射光谱以及对比度光谱等光学性能研究.在此基础上,引导学生改进光路设计并拓展应用型实验研究内容,如利用荧光峰位推算低维合金样品的化学组分,利用光学对比度测定石墨烯材料的层数.该实验综合性强,为高年级本科生和研究生提供了微纳光学研习平台,有助于提高学生的科研创新能力.     

光学器件设计与大学生科研训练实践

本文以“光学器件设计”为题开展了大学生科研训练，围绕着“知识、能力、素质”三方面对大学生实施教研融合实践，以落实对大学生创新能力的培养.以文献调研、设计实践、分享讨论、组会答辩等方式系统地开展训练，以每周一次报告分享讨论的形式组织教学.学生们经过为期一年的训练，不仅深刻内化了光学专业知识，而且其动手能力、表达能力、创新能力和刻苦钻研的精神也得到了很好的锻炼和提升.     

干涉的模拟——VirtualLab虚拟光学仿真软件辅助光学教学

通过光学仿真软件光的干涉的实例运用,阐明了在光学教学过程中,计算机仿真技术的应用对培养学生在将来的生产及科研实践中理解、分析及解决问题的能力的重要性.     

科研训练与创新能力一致性分析与课程体系建设的探究

阐述高等学校设置科研训练课程这一实践环节的必要性和重要意义。以应用物理专业为范例,为了适应创新驱动人才培养模式的新变革,详细分析了新形势下科研训练与创新能力的紧密关系,通过具体举措,达到真正提高教学水平,切实培养高校学生创新能力这一目标。     

以自聚焦透镜为例谈技术创新教育

现今知识经济已初见端倪 ,创新教育作为深化课程改革的教育理念和指导思想渗透到教育多元化的方方面面 ,具有较强应用特性的光学中的新技术同样在创新教育中也发挥着不可忽视的作用 .本文从微观层面探讨了创新理念下光学前沿技术———自聚焦透镜在基础光学教学中融合的模式和意义     

教学与科学研究交融的物理实验创新设计

以应用复合型人才为培养目标,以教学与科学研究交融的育人观为指导,通过科研内容提取移植、由企业生产和日常生活实际提升、由已有教学研究成果固化等多种渠道,在较高层次物理实验课程与实践教学中创新设计出一批物理与社会应用、物理与海洋、物理与生物、物理与环境等多学科交叉的具有海洋特色的实验项目,使实验教学内容与科研、工程、社会应用实践密切联系。通过这样的实验项目开设,培养学生学习兴趣,提高学生学习能力、实践应用能力、研究创新能力。     

依托大学生物理学术竞赛开展大学物理课程教学改革

大学生物理学术竞赛以其新颖的竞赛内容和竞赛形式在全国高校中得到了广泛的认可和积极的参与.通过开展以大学生物理学术竞赛为载体的《大学物理》课程教学,加强了基础理论教学与实践应用的相互融合,有效地提高了学生学习物理和运用物理的积极性,进一步培养了学生的科研素质、团队协作和创新能力,真正做到了对学生知识、素质与能力三位一体的培养.该项教学改革对于应用型本科院校的课程体系的教学创新与改革具有重要的实践意义.     

以衍射实验为例谈虚实结合实验教学模式

互联网、云计算、大数据等新网络信息技术不断更迭,催生了许多新的教学形态。作为一种新的教学形态,虚拟仿真实验依托虚拟现实、人机交互等信息化技术,在增强学生实践和科研能力、提高人才培养水平方面有着独特的优势。为发挥虚拟仿真实验的优势,我们构建一种结合成熟软件的适用于非物理类本科专业低年级的虚实结合实验教学模式,并以光学衍射实验为例,详细介绍这种模式的教学应用。实践表明,这种基于科学模型的可精确调节参数的定量仿真可有效提升传统实验教学的效率,拓展教学内容的广度和深度,提升实验教学的质量。     

普通物理实验全程式研究性教学模式探索

基于传统普通物理实验课程体系存在的主要问题,以研究性教学思想为指导,将学生的创新能力培养划分为基本能力、综合能力、科研能力培养三个阶段,设计了障碍性、问题性和课题研究性的教学内容,实施启发式、探究式、导师制的研究性教学方法,提出了一种夯实基础、强化综合、面向科研实践的"三位一体"的全程式研究性实验教学新模式.     

"材料模拟与计算"教学模式改革实践

建设创新型国家,需要大力培养创新型人才.本文在物理专业课教学中探索出实践-理论-创新,简称PTI线下教学模式.该模式让学生从实践应用中感受理论的意义,然后通过理论学习提升实践的能力,再回到实践,做出创新成果.培养过程不仅要关注课堂教学的形式和内容,还要将理论探讨拓展到第二课堂的科研训练,以二者的紧密互动实现学生创新能力质的提升.自2017年施行教改以来,本科生已在该模式下在校发表第一作者SCI论文14篇.实践证明,PTI教学模式可快速提升大学生的创新能力,为基础学科专业课教学指出了一条新的路径.     

大学物理学专业课程思政的融合——以《光学》课程思政教学为例

“课程思政”是高等教育紧跟新时代提出的过程育人、全员育人的新要求。《光学》是高等教育物理学专业学生的必修课程之一,如何将光学课程的专业知识与课程思政相融合实现过程育人和全员育人是本课程面临的新的挑战与机遇。教师应当充分思考和挖掘光学知识内容相关的思政元素,并结合光学教学的特点,将这些思政元素与光学教学相融合,在传授光学专业知识的同时辅以思政教育,在润物细无声中实现知识传授与价值观培养的全员育人的目的。本文以光学课程为载体,依据课程的特点对光学发展过程和光学课程内容中蕴含的思政内容进行了深入挖掘。主要从光学中蕴含的辩证唯物思想、科学探索精神、民族自豪感的案例出发,并运用现代教学方法对这些思政元素内容进行重新塑造,最后在教学过程中进行初步的探索与实践。     

交叉学科科研团队建设与研究生创新能力培养机制研究

交叉学科建设和科研团队建设对研究生创新能力培养发挥重要作用。因此,本文将交叉学科、科研团队和研究生创新能力培养融合在一起,研究交叉学科科研团队建设与研究生创新能力培养机制,提出交叉学科科研团队的建设、交叉性科学问题基础知识的培养以及研究生负责制建设三大措施,保证交叉学科融合,以便实现研究生创新能力培养。     

大学物理与大学物理实验课程“三位一体”教学模式的研究与实践

针对目前高校公共基础课程中理论教学与动手实践及科技创新能力培养等方面的结合性不强,公共基础课程的功能和作用未能得到充分发挥,学生科技创新意识淡薄等现状,对大学物理和大学物理实验课程中如何实施“教学、实践、科研”三位一体的教学模式进行了研究和实践.实践表明,该模式可以将长期割裂开来的基础理论的传授、动手能力的培训、科学研究方法和能力的培养三个方面有机地结合起来,充分发挥公共基础课程在“创新型人才”培养中的功能和作用.     

浙江大学应用光学课程的发展和改革

本课程在教学理念上强调了对学生工程素质和自主学习能力的培养,教学方法和教学手段在大力采用现代信息技术的基础上更重视教学双方人的因素,采用研究型教学将科研与教学紧密结合,实践环节采用了科研模式和学生自我评价机制,充分利用学校内光学工程的学科优势来培养高素质人才。通过改革,课程的教学效果得到显著的提升,注入了与当今社会发展和科技进步相适应的内涵。     

空气中飞秒激光成丝的荧光测量和声音测量实验研究

基础知识学习与知识综合应用的脱节一直困扰着大学基础物理教学。由于空气自聚焦效应和等离子体散焦效应共同导致的飞秒激光成丝现象是强激光非线性光学研究的热点话题。为了培养学生的对光学、原子物理学、电子学、数值分析和机械制图等基础知识的综合应用能力，和学生一起设计了创新演示实验去探究飞秒激光成丝过程。采用荧光测量和声音测量两种方法对比研究光丝在不同位置处的演化情况。     

探索课程教学与科学研究的融合,促进教研相长

结合理工科"大学物理实验"课程的教学和实践平台,以培养创新人才为目标,实现了科学探究与课程学习的有机融合.通过开展课程内外的实践创新活动,本科生与教师一起自主研发系列创新实验并在国际教学研究期刊上发表高水平的论文,使学生获得融课程学习和科学研究于一体的高峰体验,同时在基础实践课程中推动了教研相长.     

创新型设计性近代物理实验教学实践探索

为充分发挥近代物理实验培养学生创新实践能力作用，在传统偏向验证性实验基础上融入创新设计元素，将科研和教学实验有机融合，既能切实培养学生自主创新思维能力及实践能力，又能保留传统实验教学效果，既面向本科教学，更面向未来学生职业发展。以磁控溅射制备金属元素掺杂碲化铋基热电材料为例阐述创新型设计性实验模式，将真空镀膜、热电性能与X射线衍射实验三大重要近代物理实验项目结合起来，重点培养学生自主学习、自主设计、自主创新能力，以适应未来社会和国家发展需要。     

初中物理跨学科融合教学的实践研究

2022年版义务教育物理课程标准中提到,要强化学科内知识整合,统筹设计“跨学科实践”主题学习,旨在发展学生跨学科运用知识的能力、分析和解决问题的综合能力、动手操作的实践能力.由此可见,跨学科融合教学已成为物理教师急需研究的一个重要课题,从跨学科联系、思维、器具、情感4个方面出发,浅谈物理学科如何与其他学科进行有效的融合教学,目的在于激发学生学习兴趣,提高学生应用物理知识的能力,培养学生创新思维和爱国情怀.