光学工程论文篇1

按照课程大纲的要求，在讲授过程中，分别介绍了应变式、电容式、电感式、压电式、霍尔式、光纤、CCD、温度传感器等一些经典传感器的基本原理、特性、测量电路及其应用。各种传感器章节相对独立，可以适当地调整讲授的顺序。传感器的讲授基本遵循从组成结构、工作原理、分类、等效电路、特性参数到应用这一思路。另外结合较常见的被测量，教师适当地总结归纳常用的传感器的使用要点及其选择依据，如都是测量位移的传感器，应变式传感器、电容式传感器或电感式传感器在使用的时候区别在哪；又比如都是做开关，电容式传感器和电感式传感器在原理上是否有区别，等等。以前我校的教学模式是以课堂讲授为主，根据教学内容开设少量的验证性试验。这种教学模式过于注重原理的分析，学生只是机械化地记住了传感器的一些基本概念和工作原理，但是当要解决实际问题时却感觉无从下手，缺乏对传感器的直观认识，甚至有学生体会不到传感器的实际应用价值。鉴于此，我们有必要对传统的教学模式进行探讨，通过教学方法、教学模式的改革让学生切身感受到将“传感与检测技术”的知识学以致用的快乐，实现传统教学方法所未能达到的效果。

1.调动学生的积极性，激发学生学习的兴趣。

教学方法改革的一个关键问题就是如何吸引学生的注意力，培养学生对课程的学习兴趣。在《传感器与检测原理》课程的教学过程中，我们通过平时生活中比较常见的现象来引出相应的教学内容，如通过对吊扇和空调的对比，举出温度传感器的作用；又如教室里的自动感应灯、审讯室的监听设备、家用的电磁炉都是怎样工作的；又如医学上的进步：X照影技术、内窥镜手术等如何实施；机器人如何识别周围环境；最新研制的无人驾驶汽车怎么实现在高速路上的行驶；等等。通过分析吊扇和空调工作原理的区别，引出传感器的重要性。这些实例大大激发了学生的学习兴趣，使学生认识到了学习该课程的重要性，为学生学习该课程后续内容作了准备。

2.充分运用现代教学手段合理使用教具。

传感与检测技术课程的特点是原理多，公式复杂，推理较多。在传统以往的教学中，教师在黑板画原理图或组成图时，一方面图形较为复杂占用很多时间，另一方面图形缺乏立体感，无法形象地描述检测过程，无法激发学生的学习热情。因此在教学过程中，我们通过运用多媒体，让传感器参与的控制/检测系统的过程和结果比较形象化、立体化，让学生对其工作原理有了感性的认识；通过PPT，学生了解了各种不同类型传感器的形状，对传感器有了比较直观的印象。多媒体课件的引入充分激发了学生的学习兴趣，活跃了课堂气氛，使学生对检测系统有了比较全面的认识。

3.教学与实验相结合。

为加强学生的动手能力、创新意识并促进学生对课堂知识的消化吸收，我们设置了相应的实验环节。通过实验学生自己动手接触各种不同类型传感器并搭建其相应的检测系统，一方面通过实验来验证原理，加强对基本定义的理解，另一方面增强了学生的测试技能、动手能力及实际问题的分析能力。

4.教学与科研相结合。

重视教学和科研的结合提高了学生的学习兴趣并拓展了学生的知识面，比如在讲霍尔传感器时，结合实际科研，采用霍尔传感器来定位，通过实际检测系统，对霍尔传感器的应用，包括霍尔元件的电路处理等进行介绍说明，加深学生对霍尔效应和对霍尔传感器工作原理的理解。又比方说，要设计一个测温系统，我们根据不同的测量温度和精度要求会选用不同的温度传感器。又比方结合我校光学工程的特色，在他们比较熟悉的光学类的科研项目中，通过具体的项目介绍各种不同光电类传感器的选取依据，包括不同类型的光源的选取。通过传感与检测原理知识在实际科研中的应用，学生可以更了解传感与检测原理课程学习的重要性。这种模式使学生认识到了传感与检测技术在科研中的重要性，并激发了学生学习的热情。

5.教学与生活、社会需求相结合。

目前，部分同学缺乏对课程学习的兴趣，不了解对本课程学习的意思，光学工程专业部分同学甚至认为跟他们以后的工作、研究方向没有关系，缺乏上课的积极性，不能很好地集中注意力。再加上枯燥理论的学习让他们很难集中精神听课，因此，在课程的讲授中最为重要的就是如何培养学生的学习兴趣，激发他们对本课程的学习热情。在知识点的讲授过程中，根据专业方向的不同，要有侧重点，通过一些热门的话题或他们比较感兴趣的话题引出知识点，如在介绍一种传感器的时候，通过列举一些现实生活中较常见的现象或者仪器，比如在介绍应变式传感器的时候，首先向学生介绍他们较为熟悉的电子秤重计的工作原理等，在介绍电感式传感器时可以先给大家介绍窃听器、拾音器等他们比较感兴趣的设备和比较感兴趣的话题。让学生比较直观地了解不同传感器的工作原理以及它的应用，让学生认识到，传感器在我们平时生活中随处可见，提高其学习的积极性。

光学工程论文篇2

基金项目：本文系国家自然科学基金（项目编号：11104234）、校级教改项目（项目编号：JGZY201223）的研究成果。

中图分类号：G643.2 文献标识码：A 文章编号：1007-0079（2013）31-0093-02

光学设计CAD课程是光信息科学与技术专业一门十分重要的实践性课程，是光电信息工程专业的特色课程，所有的内容都是基于前面学习过的“应用光学”和“物理光学”的理论知识。该课程与前期工程光学构成了一个完整的体系，学生可以通过这门课程培养工程意识，完成了由理论教学到工程实践的过渡。[1]国内外知名大学都已认识到实践教学对知识掌握的重要性，在光学相关课程中都安排有实践教学环节，增加实践教学课时，培养学生的科学思维和创新能力。厦门理工学院于2011年开始大力推广卓越工程师计划，旨在培养适合工业界需求的合格工程师，这一教育计划是推进高等工程教育适应我国新型工业化和创新型国家建设的需要。该课程以光学系统设计为核心，[2]理论联系实际为立足点，以培养学生工程素质与综合创新能力为基本目标，将学生培养为既具有坚实理论基础又有相当实践能力的复合型实用人才。

一、课程特点及教学内容分析

工程光学、光学系统课程设计分别是光学设计CAD前期和后续的相关课程，是一个完整的课程体系。工程光学教学的最终目的是为了实现光学系统的设计，按照内容深浅，三门课程先后在三个学期开设：工程光学安排在大二上学期，光学设计CAD安排在大二下学期，光学系统课程设计安排在大二第三个学期。光学设计CAD所讲授的内容包括：像差理论、典型光学元件的像差特性、光学系统像质评价、典型光学系统的设计、计算机自动优化方法、光学系统公差分析及光学元件制图。[3]教学手段上采用传统板书和多媒体教学相结合。课程教学中以构成光学系统的基本元件、基本结构和基本问题为线索展开，将核心训练点和综合运用能力的训练贯穿其中。

光学设计CAD课程分为理论教学与实践教学两个环节，课程总学分是3个学分，理论教学2个学分，实践教学1个学分。想在有限课程学时内完成所有的理论与实践内容的教学比较困难。为了兼顾课时和教学效果，将部分上机内容搬到理论课堂上，有些实践内容放在后续的光学系统课程设计中进行。学习时间分为课上和课下，课上时间采用分级教学，以简单演示、复杂操作为原则安排授课形式；课下时间学生可根据自己的时间和学习情况合理安排。

二、合理设置教学内容

光学设计以工程光学内容为基础，需要学生对应用光学的基础概念有较好的理解。接下来要有较全面的像差知识，在具备像差知识的基础上，了解典型光学系统的结构特点，具备基本的光路计算常识，掌握一些特殊的光学系统的结构特点，如激光光学系统、傅立叶变换透镜、光谱仪光学系统及光纤光学系统等。像差部分的内容增加了现代光学基础内容，所占比重很大。

结合高校对于科研以及应用型人才的培养要求，对教学内容进行了调整，[4]增加照相物镜设计，手机镜头的光学总体设计以及激光扩束设计等内容，教师提出设计的整体要求，引导学生按照规范程序进行初始结构选型、结构优化、像差平衡、公差分析的设计，使学生通过完整的设计了解工程研发的整个流程，使学生能在未来的就业市场上具有一定的竞争优势。少数对于光学设计很感兴趣且学习优秀的学生，结合学校的科研项目，让他们参与实际的科研工作，既丰富他们的工作阅历又能提高工作能力和设计水平。

突出知识体系的重点和难点：针对教学中的重点和难点内容，采取重点授课、适当增加学时、灵活运用教学方法、增加实践机会等措施，使学生真正理解和掌握重点和难点内容。在保证基础内容的前提下，压缩部分陈旧的非主体性的内容，例如代数法求解透镜的基本结构。目前，实际工程应用中已很少采用代数法求解基本结构，以往教学中学生对这部分内容的接受程度一般，普遍反映公式繁多，难以理解。与现代光学重复交叉的内容可以移到其它实践性课程中讲解，增加最新的现代光学基础内容。[5]授课时，将相关的研究前沿融入到基本内容中，学生既扩展了基础知识，又开阔了视野，更重要的是激发了学生的学习兴趣和乐于钻研的精神。

教师应编写出与《光学设计CAD》实践内容相结合的配套教材，使实践设计环节与理论课学习更好结合。目前市面上有中英文的Zemax说明书，但内容繁多，大部分内容学生用不到，并不适合作为实验教材来使用。为了使学生快速掌握Zemax设计软件的基本操作和简单分析工具，教师应该基于多年的教学经验编写出相应的配套教材。目前Zemax的使用相当普遍，市场上对熟练应用该软件的光学设计人才的需求也在不断增加。学生较好掌握有关软件操作的内容，可以更好地适应社会发展的需要，提高自己未来在人才市场的竞争力。

三、改革教学方法

传统光学设计理论教学偏重板书，光路复杂繁琐，学生接收能力较差。光线是平面的，静止的，而空间实际光线是立体的、动态的，借助现代化的多媒体软件，可以使光线立体呈现，可以动态呈现光线在空间传播的整个过程。对于概念的引入、原理的应用等采用CAI课件教学。引入课件使得原本传统讲授枯燥无味、难以理解的内容通过多媒体技术直观地表现出来，增强了趣味性，激发了学生学习兴趣，活跃了课堂气氛，提高了学生的参与性。

实施素质教育，在教学中培养学生的独立动手能力，在课堂上给学生创造一个实践应用的机会，课程相关环节的设置尤其重要。以光学设计CAD理论为指导，结合企业研发的实际流程，让学生实践整个光电仪器设计的过程，掌握软件的使用方法，通过团队合作的方式，使学生真正了解企业研发的实际过程，提高学生综合分析、开发设计的能力，及排除故障的能力、创新能力。通过整个过程的学习，可以使学生提高工程实践的能力，创新力及就业的竞争力。

四、加强实践教学环节

光学设计CAD课程分为理论教学与实践教学两个环节，理论教学比重占2/3，实践教学内容占1/3。但是两者不是分立的，理论教学中可以穿插实践内容，实践教学中可以穿插理论内容。实践教学有利于学生发散思维、创新能力的培养。理论教学中像差设计内容比重非常大，但是这部分内容比较繁杂，公式很多，像差的光路复杂，十分抽象。学生在理解记忆过程中经常会概念不清，教师在讲授中可以结合光学设计CAD的软件来讲解，例如Zemax软件。以具体的光学结构为例，比如三片式Cookie结构，通过软件里的像差分析的菜单窗口直观地为大家展示像差产生的原因、像差的特点及消除像差的方法。虽然没有到上机实践的环节，但是学生通过教师的演示对软件也有了初步的了解。

实践环节主要以学生自学为主，教师每堂课之前布置课堂上要设计的透镜，学生在上课之前要充分预习，了解上机的内容。在课堂上教师指导学生按照设计的规范来完成一个设计内容，设计的内容要由浅入深，由最初的模拟范例，到最后自主的选择结构，设置参数优化，实现整个设计。设计的内容包括，Zemax软件菜单的熟悉，单透镜的设计，双胶合透镜的设计，施密特-卡萨格林望远镜的设计，多重配置的激光扩束望远镜的设计，自主选型的照相物镜的设计。在设计的过程中，学生经常会问到有些理论上的概念，通过软件的操作和教师的指导，学生可以很轻松地掌握在理论上的相关概念。例如透镜的厚度是如何影响焦距的，可以在软件中输入透镜的曲率半径及厚度，通过厚度的改变直观看到相应焦距的改变，同时也解释薄透镜及厚透镜的理论。在讲解双胶合消色差的概念时，打开软件输入三个曲率半径、两个厚度，通过输入不同的双胶合透镜中正负透镜的材料来显示材料的特性是如何影响色差的。

教学的最后是考核的环节，理论内容的考试可以采取闭卷的形式进行，实践教学内容的考核一直存在学生抄袭雷同的问题。如何在实践教学的环节中充分考核学生，如实反映学生对所学知识的掌握情况，避免学生抄袭，经过几轮教学摸索得到一套行之有效的方法。教师在实践教学环节的最后，提出一个设计题目，采用分组答辩的形式。每组为3～5个人，每组设计出一个镜头，设计时间为一周，组内同学进行分工协作，共同设计一个最优的结构，最后采用答辩的形式。教师和评审小组对每组的设计进行评审，评审小组成员由各组选派一个成员代表组成。每一组的答辩成绩占实践教学成绩的50%，每组同时上交一份设计报告，这部分的考核成绩占到实践教学成绩的30%，最后出勤及实验表现占到考核成绩的20%。为了体现团队精神、合作意识、公平意识，每一小组组长可以根据小组内各成员的表现，给组内成员的表现评出一个分数，该分数以一定的权重加入到每个学生的实践考核成绩中。

设计的题目可结合实际的现代光学系统，如设计一款百万像素的手机照相物镜。先指导学生通过查找专利及文献获得初始结构，归纳整理文献综述，了解手机设计中需要注意的问题，如材料的选择、材料的特性、加工要求、总长、后截距、视场角、像面高度、透镜的中心及边缘厚度。指导学生在设计中了解整个设计过程，包括最后的对样板及公差设计。通过答辩环节的考核，学生也亲历了企业研发的整个流程，增强了团队合作意识和竞争意识。在设计过程中对以往理论学习中存在的问题，例如像差的判断、像差的平衡、操作数的设置、评价函数及传递函数的概念都有了一个清晰的认识。

五、结束语

对本课程来说，笔者认为素质教育与专业教育是不可分割的，作为工程类课程教师，应当致力于在专业教育中体现素质教育。本课程作为综合设计类课程，完全有条件在培养学生的主体意识、主动精神、创新能力、组织能力与合作精神等方面做得更好。实践证明，采用多种措施的综合运用，提高教学质量和提升学生独立思考和解决实际问题的能力，结合现代光学仪器和光学仪器发展的现状，不断增加新的光学设计的最新知识与理念。通过工程设计的实例，采取团队合作的方式，可以提高学生的积级性、主动性和创造性，为培养学生的工程素养起到积级推进的作用。

参考文献：

[1]蔺海晓，胡新前.重视学生工程素质的培养与提高[J].中国现代教育装备，2009，（7）：129-130.

[2]岑兆丰，李晓彤，刘向东.引入科研模式的光学系统CAD课程[J].光学技术，2007，（33）：272-274.

光学工程论文篇3

基金项目：本文系郑州轻工业学院第十批教改项目的研究成果。

中图分类号：G642.0 文献标识码：A 文章编号：1007-0079（2014）05-0144-02

自从英（美）籍华人科学家高锟提出光纤用于通信领域之后，光纤通信技术以其独特的特点和优势得到了前所未有的快速发展。[1]我国光通信设备产业近年来—直保持较高增长速度，成为中国发展最快的产业之一。现在部级的电信网骨干主要采用光纤通信系统，而光纤通信技术已深入到社会生活的各个层面，成为现代社会重要的关键基础设施。特别是2013年8月17日，国务院印发了“宽带中国”战略及实施方案的通知，必将对我国光纤通信技术发展起到了巨大的推动作用，也会对光纤通信人才培养产生影响。由于光纤通信技术在社会生活中占据的重要地位，因此“光纤通信”课程近年来一直作为国内外高校通信、电子学科的重点专业课程及相关专业的选修课程。这门课程系统主要介绍了光纤通信理论和技术。课程要求是通过这门课程的学习，可以使学生掌握光纤通信技术的基本原理、光纤通信系统的基本构成以及系统设计方法，了解光纤通信技术的实际应用和最新发展方向，为学生毕业后能够从事光纤数字通信设备的操作、维护、设计、施工或继续深造打下良好的基础。“光纤通信”作为一门应用性很强的课程，在实际课程教学中存在诸多问题。关于“光纤通信”课程理论与实践教学改革成为各高校研究的问题。[2-5]本文将从教学现状及存在的主要问题出发，对该课程的教学改革进行探讨。

一、“光纤通信”课程存在的问题

作为电子科学技术专业一门主要专业课，其特点是光纤通信科学技术发展迅速，新理论和新技术不断产生和发展。这需要及时更新教学实验内容、改革教学方法。由于种种原因，“光纤通信”这门课程在实际教学过程中存在诸多问题，主要表现在以下方面：

第一，从授课方面来看在传统的教学模式下，一般都是按照教材的自然顺序按部就班地进行讲解，由于本课程公式多、表格多、图形多，并且在课堂授课中，教师需在黑板上做大量的数学分析推导，课堂教学中过多的公式推导、证明导致课堂气氛沉闷，教学效果不佳。另外，课程成绩考核方式比较单一。目前“光纤通信”原理课程的考核多采取传统闭卷考试方式，考试内容以理论知识为主，导致学生的学习方法呆板，习惯死记硬背，表现出综合应用知识能力比较欠缺，不能充分反映出学生对课程知识进行融会贯通、创新思维解决实际问题的能力。以上原因都极大打击了学生学习的积极性。

第二，实践性教学环节欠缺。在工科院校“光纤通信”教学实践的过程中，实践教学环节向来是一个短板。随着光纤通信的新理论和新技术不断产生和发展，实验硬件更新升级落后、实验设备陈旧、实验项目单一、实验内容老化等原因，教学内容已经落后于光纤通信技术的发展。另外，采用封装性强、集成化程度实验箱型的实验方式在方便操作的同时却无法让学生深入了解光纤通信系统全貌。实践教学很难达到培养学生动手能力的目的，导致学生普遍对实验教学认识不足，严重影响了实验教学质量和效果。

第三，由于光纤通信技术涉及的物理基础知识较多如场论、光学原理、通信技术、激光技术等。故在学习本课程之前，学生应先修这些课程。但是由于这些课程本身都有比较深的难度，所以不少学生很难全面掌握。例如研究光纤中的模式分布通常是在圆柱坐标系下用分离变量法解给定边界条件下的亥姆霍兹方程来完成，要求学生有较好的数学功底和电磁波方面的知识，如果基础知识不够扎实这部分的学习就会出现困难。学生对知识的掌握仅仅限于简单地背结论、公式，做计算题。学生不了解理论的工程应用意义，不具体分析问题，导致学生对课程认识不足，出现不知道学了有什么用的现象，这些问题会使得学生逐步失去对这门课程的兴趣。

二、“光纤通信”课程的教学改革思路

鉴于教学现状和存在的问题，对“光纤通信”课程的教学内容和体系改革非常重要。下面将从教学内容、教学方法以及实验领域进行改革探索，在教学过程中培养学生的创新能力，为学生圆满完成学业打下坚实的基础。

1.创新教学方法

在授课的过程中应摒弃传统教学方法缺点，充分利用计算机多媒体技术在现代教育中的优势。从教学目标出发选择教学内容，把握理论上的度，对课程进行准确定位，突出技术实质。根据不同的教学内容精心制作教学课件，在讲课程前言和绪论部分宜采用声情并茂的图文、视频展示，突出基本理论基本分析方法和知识的应用，让学生在首次接触该课程时，接触到一个开阔的视野，有生动的发展历史和鲜活的应用基础，而不是让其产生理论堆积的错觉。在讲授光源时，采用flas来演示受激辐射机理。在讲授光纤无源（有源）器件时，可以现场演示一些器件。根据课程内容，把课程涉及的知识分成若干主题，如“低损耗光纤研究现状及进展”、“掺Er光纤放大器”、“光无源器件及市场调查”、“基于光纤传感器的研究进展”、“光纤通信的发展趋势”等。把班级学生分成若干小组，每组负责一个主题，查阅相关文献资料。当讲授先关内容时，小组负责人把写出的调查研究报告，以ppt的形式进行报告。这不仅可以拓宽学生的视野，提高学生获取资料的能力，也极大的调动了学习的积极性。让学生参与到教学中来，充分发挥以教师为主导，以学生为主体的作用。这些教学方法学生参与度高，为学生以后的毕业设计以及研究生学习奠定了良好的基础。这些教学手段改变了以往课堂教学气氛沉闷的现象，刺激了学生求知、探索的兴趣和激情。

2.优化教学内容

在教学内容上既要重视课程的理论性，也要强调课程的工程实用性。光纤课程的理论较多，在理论课讲授时，面面俱到，都讲深入也是不切实际的。这就要求对课程教学过程中抓住重点、突破难点，做到详略得当、主次分明。对于学生反映掌握比较困难的理论，可以适当地在课前进行一些知识的补充。比如在理论推导中用到的一些高等数学知识、电磁场理论中的麦克斯韦方程、导波光学等。这些可以让学生课前预习，在课堂上教师进行回顾复习来达到巩固知识的目的，这样学生在学习新的课程内容就显得容易接受了。在教学中，既注重理论分析的严谨性，又在一些理论分析难度较大的内容上，结合物理意义以简化分析，以突出“光纤通信”课程理论性和系统性强的特点。适当增加新技术、新理论的课时，使学生更多了解最新技术发展动态。比如在分析光纤中传输模式时候，可以不必要去细致分析每一步的公式推导，只需把结论及其物理含义进行解释。由于公式中用到了贝塞尔函数，函数的解比较复杂，对于方程的解可以利用计算机完成，尤其是相关计算机软件比如matlab具有可视化功能，[6]由学生自己动手编程解方程和绘图，既可以降低教师在教学中的劳动量还可以加深学生对知识的掌握和理解。

3.加强实验教学项目及硬件建设

“光纤通信”原理课程是一门理论性及实践性很强的课程，因此必须加强和改进“光纤通信”课程的实践环境教学内容，突出本课程重实践、强能力的培养特色。实验建设和实验教学的重视和完善，有利于培养和提高通信工程类大学本科生的应用能力、创新能力和科研能力。

光纤通信技术发展十分迅速，这使得教学内容更新周期越来越短，结合工程实际越来越密切。光纤通信的实验教学环节随着学科的发展显得越来越重要。由于实验硬件建设需要投入的资金较多，许多院校在实验教学环节严重落后于光纤通信技术的快速发展。因此在实验硬件建设方面，亟待改善实验教学条件，加大经费投入。逐步开设多层次实验教学项目如基础性实验、综合性实验、设计性实验等。基础性实验以验证内容为主，例如采用大恒光电GCS-FIB光纤技术基础综合实验平台进行“数值孔径测量”、“光纤准直”等实验。综合性实验对学生综合知识提出更高要求，例如“自组光纤马赫-曾德干涉仪”要求学生对马赫-曾德干涉仪有深入的理解，同时要有较强的动手能力。创新性实验主要结合教师的科研项目以及大学生创新项目，有兴趣的学生可以进行此类研究性实验。考虑到实验建设资金限制，对于一些实验可以用软件模拟的方式进行验证，例如“光纤中模式的传输”、“光的偏振状态”可以采用matlab可视化模拟的方法验证，这些实验可以由学生参与程序的编写，提高学生对所学内容的理解。学生参加实验建设活动，可以在其课程成绩中给予体现，以提高学生参加的热情和积极性。

4.建立全面的评价体系

重理论，轻实践，重结果，轻过程是传统评价方式的特点。因此建立能够反映学习本课程情况的全面评价体系十分必要。建议提高学生学习过程的成绩比重，提高学生实验部分的成绩比重。在理论课成绩部分可以采用期末考试、主题报告、课堂讨论几项成绩的综合方法，这充分体现了学生的学习过程和学习效果。实验成绩采用包括基础实验、综合性实验和设计性实验以及模拟实验建设部分组成。对于设计性实验要有更高的要求，实验结果按照科技论文的形式撰写，为学生后期的毕业论文和研究生学习打下基础。总而言之，建立全面的考核评价体系有助于全面考查学生对课程的学习情况，激发学生学习的积极性。

三、结束语

“光纤通信”是一门多学科交叉的理论性和实践性都很强的课程，在教学过程中，做到理论教学和实践教学并重。通过这门课的学习使学生成为知识面宽，实践能力强和具有创新能力的技术人才，这需要在“光纤通信”课程的教学方法、教学内容、实践环节等方面进行改革和探索。

参考文献：

[1]白显东.光纤通信技术特点及未来发展趋势[J].电脑知识与技术，2012，（34）.

[2]谭振建，王志明，洪梅.《光纤通信》课程体系的思考实践[J].南京工程学院学报（社会科学版），2006，（2）.

[3]龙青云，左敬龙，肖明.基于大工程观的光纤通信实验教学改革探索[J].实验室研究与探索，2012，（8）.

光学工程论文篇4

光纤是通信网中的主流传输介质，光纤通信早已成为现代通信网的主要支柱，我国在光传输线路的投资占整个通信网投资的比重越来越大，每年各种大大小小的光纤线路工程无计其数，这就需要大批光纤通信人才。针对通信人才需求，光纤通信课程应在注重理论教学的基础上，加强学生创新能力和工程实践能力的培养。只有同时具备扎实理论基础和较强实践能力的学生才能在人才竞争中脱颖而出，因此，在光纤通信课程教学中，必须加强课堂讲授与实践的结合，重视实践环节。由于光纤通信设备昂贵、实验内容广及大多数实验是验证性实验，所以很多高校开设的光纤通信实验不能很好地锻炼学生的动手能力，这与市场对高素质通信专业人才的需求相距甚远。本文提出充分利用光纤通信工程实践基地和光传输网络工程实践基地的设备，依托实践基地将光纤通信的课堂讲授与实践相结合的教学改革模式。在“教、学、做”一体的理论思想指导下，有意识加强实践环节，培养学生对知识的全面掌握，加强学生实践能力、创新能力和设计能力，以满足光纤通信发展需求和人才需求，并对电子与信息工程学院（以下简称“我院”）实践基地的光纤通信工程实践及光传输网络工程实践在教学改革中所起的作用进行了探讨。

一、教学模式的设计与创新

“光纤通信”是通信工程专业的重要专业课程，其基本任务是综合运用数学、物理及光学知识，系统学习光纤通信系统的原理、结构、组成、设计及测试，在掌握光纤通信系统的基本知识的基础上，学习光通信网中的SDH光传送网和WDM光传送网以及全光传送网。在当今信息社会中，在新技术层出不穷的时代中，光导纤维及其应用技术，特别是光纤通信所处地位的重要性是显而易见的。该课程的理论性和实践性很强，要培养学生具有较高的理论基础和实际动手能力，就必须改变教学理念，依托实践平台将理论教学与实践教学有机结合起来。

1.课程教学的理念

“光纤通信”课程应以人才需求为导向，培养实践能力为目的，本着“教、学、做”一体的思想，在教学上加大实验和实践学时，强化学生的参与意识，使学生积极思考，提高动手操作能力，较好地解决学生在学习该课程中理论和实践相脱节的问题。在实践教学中以提高学生综合素质为目的，打破各门课程孤立教学的传统，将多门课程的知识融合起来。

2.教学内容组织安排

本着理论教学与实践教学相结合的原则，“光纤通信”课程作为专业必修课开设了40学时的理论教学，6学时的实验，1周的光纤通信工程实践，1周的光传输网络工程实践及1周的课程设计。光纤通信课程的后续课为光缆通信工程，是一门18学时的选修课，以光缆线路工程的施工、维护及故障排除为主的工程实用性较强的课程。

理论教学内容主要包括课堂讲授、实验、及课程设计。光纤通信的技术在现代电信系统中起着关键性的作用，因此光纤通信的理论教学内容除了介绍光纤通信系统各个组成部分的基本知识外，还要侧重SDH传输原理的讲授。实验课程主要是配合课堂讲授的知识点来安排实验内容，其目的是巩固知识点及加深对课程内容的理解。实验课程可开设光纤通信原理实验系统信号发生器实验、光发送系统实验及光接收系统实验。课程设计是在理论教学的最后一周开设的，首先让学生学习Optisystem软件的使用，选择一个自己感兴趣的设计题目，然后根据设计题目查阅资料，提出设计方案，最后利用Optisystem软件完成课程设计任务。课程设计给学生提供了一个展示创新精神和创新能力的平台，培养了学生自主学习的能力，使其更好地理解和掌握基本理论知识。

实践教学内容分为光纤通信工程实践和光传输网络工程实践2个部分，利用我院的实践基地设备开设课程。本着理论教学服务于实践教学，实践教学巩固和加强理论基础知识的掌握，让学生在学中做，做中学，边学边做中掌握技能并巩固知识的教学理念，通过实践基地开设的工程实践课程来深化光纤通信课程的教学改革。

3.丰富教学方法

丰富教学方法是提高教学效果的关键。在本课程教学中，充分利用学校现有的实践基地及实践设备优势，以工程实践的项目课程为主体，理论教学为实践教学打好理论基础为中心，针对光纤通信课程的不同教学内容和教学阶段，采用多种教学方法。将传统的板书教学与光学器件的实物展示、工作原理的FLASH演示、多媒体、现场实际操作的录像、Optisystem软件仿真等教学方式结合起来。通过加大工程实践课程的学时，丰富工程实践课程的实践内容，在提高动手能力的基础上，加强理论与实践的结合，并注重多门课程的融合。[1]

二、光纤通信工程实践

光纤通信工程实践是针对光纤通信系统的工作原理及各个组成部分的基本知识，采用南京捷辉科技有限公司与南京邮电大学联合研制的“JH5002型光纤通信原理综合实验系统”进行电终端和光终端的实践项目，使学生熟悉光纤系统中的各个模块工作原理、光纤通信的基本技术，巩固理论知识并强化动手能力。[1]

光纤通信的理论教学重点是光纤通信的工作原理，工程实践对此知识点安排了两个综合实践内容，分别是电话交换呼叫处理通信系统综合实践和光纤通信图像传输实践。这两个实践让同学们更好地掌握光纤通信的传输原理，了解光信号发送与接收的基本过程。除了两个综合实践外还有一些针对系统中的各个模块进行的实践，如：E1帧成形及其传输实践、AMI/HDB3终端接口实践、加扰和解扰码实践、接收定时恢复电路实践及同步数据接口实践等。对于各个模块的实践内容，要让同学们在巩固、复习各个模块的工作原理的基础上强化动手能力，并通过实践平台扩展知识面，引导学生通过实践学到更多的知识。实践设备里的几个硬件模块均采用了FPGA技术，使用的是Altera 公司生产的芯片。对于动手能力较强的同学，不仅仅让他们完成实践内容，还要掌握各个模块的设计思想，根据各个模块的功能设计硬件电路，用VHDL语言编程实现其功能，这也要求学生能较好地掌握硬件编程语言――VHDL语言。虽然JH5002型设备提供的一些针对模块的实践内容是验证性的，但通过指导学生设计一个类似功能的模块，借鉴原有设备的设计思想，鼓励学生创新思维，发挥潜能。通过实践增强学生对硬件设计的兴趣，扩宽知识面，达到对多门课程融会贯通的目的。

三、光传输网络工程实践

学校为加强通信专业的发展，投资200多万元引进了两套大容量的综合网络交换系统，中兴通信的ZXJ10系统和华为公司的C&C08系统。[2]利用华为公司的SDH设备Optix155/622（Metro 2050）和Optix155/622H（Metro 1000），为光纤通信课程建立了光传输网络工程实践基地。针对SDH传输原理进行实践项目训练，使学生了解SDH设备，熟练掌握SDH设备管理软件及如何应用此设备进行SDH的各种组网配置。

SDH传输机制目前在线使用量已经超过90%，是主要的光网络传输模式。光传输网络工程实践采用3台华为公司的SDH Opitx 155/622H光网络设备。实践内容首先对SDH设备硬件及SDH设备管理软件进行总体介绍，然后在光传输实践平台上开设实践项目。实践项目有：SDH光电口测试实践；SDH点对点组网配置实践；SDH链形组网配置实践；SDH环形组网配置实践；SDH组网ET1配置实践；HDB3码形观察实践；ODF配线架设置实践；E1接口/电话机信号双向传输实践；二纤单向和二纤双向通道保护环实践。

实践能激发学生的学习兴趣、参与意识，提高动手和设计能力，对理论教学起到事半功倍的效果。

四、总结

光纤通信已经遍及世界各地，其应用领域越来越广，对光纤通信人才的需要也越来越大，这就要求高校能够培养出具有扎实理论基础和较强实践能力的光纤通信人才。本文根据光纤通信课程的特点、学校现有资源，提出理论教学与实践相结合，加大实践力度，注重培养实践能力和综合能力的教学改革方法，并依托实践基地对光纤通信课程的教学方法进行了探讨。

光学工程论文篇5

职业岗位能力分析

在课程体系构建中，我们主要围绕专业培养目标，以职业核心能力为主线，引入行业职业资格标准，以生产岗位典型工作任务为载体，与企业共同开发基于工作过程的系统化课程体系。结合专业定位，我们对处于光伏产业下游的光伏电站建设与光伏应用产品企业展开了调研。

光伏电站建设工作岗位能力分析。从调研情况来看，光伏电站建设的主要工作岗位有电站建设前期调研、工程设计、工程项目申报、工程施工、入网调试、电站运行维护与检修等，具体能力要求如图1所示。光伏应用产品生产工作岗位能力分析从调研情况来看，光伏应用产品生产的主要工作岗位有单体电池检测、特种组件生产、组件检测、控制器制作、系统集成与检测、系统维护与技术服务等，具体能力要求如图2所示。

专业拓展能力调研分析。结合专业定位及企业调研，本专业毕业生可在光伏电池生产、光伏发电系统集成等相关企业从事硅太阳电池方阵组合工、光伏系统集成工程师等相关岗位工作，经过1～3年后，可升为技术员，或转岗至管理岗位，如车间班长、车间主任等。学生的专业拓展能力如图3所示。

课程体系构建

高职教育是以培养高素质技能型人才为目标的，课程体系的建设必须抓住区域产业、企业、学生三个要素，要保证学生在掌握专业技能的同时，具备大学生应具有的素质。因此，课程体系的建立不能仅考虑学生职业技能的提高，而是更应该关注学生职业素质的养成与提高。

文化素质课程平台构建。在课程体系建设过程中要以专业人才培养为目标，对原属于文化素质课的公共基础课程进行重新定位。比如，在大学英语课程中，应改变以往课程模式，设置基础英语与行业英语；在计算机文化课程中，应按照专业定位及要求，设置Word高级应用、Excel高级应用、PowerPoint高级应用等课程模板，供不同专业学生选择。为加强大学生文化素质教育和交叉学科能力培养，使学生更好地适应社会需求，应基于文化素质课平台开设人文社会科学、自然科学、工程技术、艺术鉴赏等四大类素质拓展课程。

光学工程论文篇6

光纤通信课程内容主要包括：光纤和光缆的结构和类型；光纤的传输原理和特性，光纤特性的测量；光源、光检测器和光无源器件的类型、原理和性质；光端机的组成和特性；数字光纤通信系统；模拟光纤通信系统；光纤通信的若干新技术；光纤通信网络等［1］。从课程的内容可以看出，光纤通信是一门实验性很强的课程，除了理论教学之外，还需要实验教学与之配合。很多大学都较早地开设了光纤通信课程，但当时光纤通信的实验器材都很贵，教学主要是课堂理论教学。近几年国内的光纤通信产品的制作技术逐步成熟，价格逐渐降低，光纤通信实验教学才逐步开始。由于受学时和实验条件限制，光纤通信课程中实验教学的学时大多数集中在8～12学时。实验教学内容的选取既要与理论教学内容相互协调，又要便于学生操作实验或者进行演示实验；既要兼顾基础性，又要具有系统性和先进性，使学生在实验中通过验证、观察、分析、操作、运用及科研等实践，掌握光纤通信课程的基本概念、基本理论和基本技术，为进一步学习相关专业课程及从事通信技术类工作奠定一定的基础［2］。我们把光纤通信综合实验箱、工程用光纤通信仪器、工程用光纤通信产品、OptiSystem软件等作为实验教学工具，根据各自特点来设计实验教学内容。

1．1光纤通信综合实验箱随着光纤通信课程的开展，国内教学仪器生产企业开发、升级各自设计的光纤通信实验箱产品，实验箱的功能不断完善，性能不断提高。光纤通信实验箱配合光功率计、示波器、2M误码仪等可以完成光发送机实验、光接收机实验、光纤线路实验、光纤通信系统实验等光纤通信实验内容［3］。由于实验箱封装性强、集成化程度高，在实验教学方面存在不足［4－6］。

1．2工程用光纤通信仪器随着国内光纤通信技术的发展，一些工程用仪器仪表实现了国产化，产品性能完全满足施工的要求，产品价格也逐渐降低。我校光电子实验室就购买了中国电子科技集团公司第四十一研究所生产的光纤熔接机、光时域反射计、光纤多用表等产品，再配置横向开缆刀、纵向开缆刀等施工工具，可以完成光纤熔接实验、光时域反射计（OTDR）测光纤链路特性和插入法测光纤的衰减系数实验等。光纤熔接机、光时域反射计比较贵重（每台套的价格在4．5万元左右），我们在学生实验前集中进行使用方法的讲解，近几年的实验教学中没有出现仪器损坏的现象。通过实验可以使学生掌握这些光纤通信行业常用仪表的使用方法和光纤的特性参数，还可以鼓励学生应用这些产品进行光纤弯曲损耗的研究［7］。

1．3工程用光纤通信产品光纤通信实验箱的实验方法与实际工程的测试方法有一些区别，通过已开设的实验，学生难以真正掌握实际工程的测试方法［8］。随着光纤通信产品制作技术的成熟，一些产品实现了国产化，价格也比较低。我们的实验室陆续购买了杭州亿邦的数字视频光端机、光纤收发器、北京的室内4芯光缆、富通集团的G．652B光纤、光纤跳线、4芯／6芯中心束管式光缆、光缆终端盒、光缆接续盒等。工程用产品和仪表结合可以开展简单的工程实践活动，让学生体会光纤通信的优点和施工，更深刻地理解一些器件的参数，如光源波长、插入损耗、回波损耗、光纤损耗系数、接收灵敏度等。在实验教学中可以让学生对比实验箱和数字视频光端机的图像传输的异同、对比实验箱与光纤收发器的数据传输的异同。配置光隔离器、光环行器等光无源器件，可以丰富实验测试内容。

1．4OptiSystem软件OptiSystem软件是一款光纤通信仿真软件，它集设计、测试和优化各种类型宽带光网络物理层的虚拟光连接等功能于一身，从长距离通信系统到LAN和MAN都能使用。软件具有强大的模拟环境和真实的器件、系统的分级定义，它有15个器件库、200多种元件模型。由于受实验教学经费的限制，高校不可能购买光示波器、光谱分析仪、光波分复用分析仪等昂贵的工程用仪器来进行实验教学，但在学生具备了一定的实验经验的基础上，可以应用OptiSystem软件来进行仿真实验。燕山大学、长春理工大学等高校已经把这个软件用于科研和教学工作中［9］。充分利用OptiSys－tem软件的功能，可以开展仿真实验、课程设计、科研实践等教学活动，例如可以进行光波分复用系统设计、EDFA的增益优化、对基于SOA全光波长变换进行模拟等研究［10］。

2教学方法的研究与改革光纤通信课程起源于工程实践的需要，我们在教学中把实验教学与理论教学、工程实践、科研实践三者有机地结合起来，可以达到很好的教学效果。

2．1实验教学和理论教学相结合可以利用上面提到的实验仪器设计出很多的实验题目，但是不可把实验教学和理论教学完全分开［11］，要根据教学内容的特点来合理安排理论教学和实验教学，例如：对光源、光检测器、光发射机、光接收机等内容在理论教学时进行了详细的讨论，在实验教学时通过光发送机实验、光接收机实验来进行验证，从而加深对这部分内容的理解和掌握；光缆的结构和类型、光无源器件的参数和测量方法等内容更适合实验教学，在理论教学时作简单介绍，实验教学的效果会更好；对EDFA、WDM、全光波长变换、光孤子通信等光纤通信新技术内容的教学，可以理论教学和OptiSystem软件仿真实验相结合，这将提高学生的学习兴趣，能达到很好的教学效果。对实验中出现的现象和问题要鼓励学生用理论来分析和解释。

2．2实验教学和工程实践相结合把通信工程用产品和仪表引入光纤通信实验教学中，使实验教学和工程实践结合起来，学生可以体会实验教学和工程实践的异同，极大地提高了学生学习光纤通信课程的积极性。例如我们可以用光缆、尾纤、摄像头、监视器、光端机来进行楼宇安全监控的工程实践。在光纤熔接实验中，先让学生熟练掌握涂敷光纤的熔接，再完成6芯中心束管式光缆在光缆终端盒（或光缆接续盒）中的连接。当地光缆接续的施工价格30元／芯。把1km长的4芯中心束管式光缆两端的光纤进行熔接或活动连接，学生使用光时域反射计（OT－DR）完成相关测试。学生在用4路视频光端机传输信号时，用可变光衰减器改变光纤链路的损耗，观察到了视频信号通路的切换现象，继而分析了4路电视信号的复用方式。在实验教学中要让学生学会阅读光纤通信产品的使用说明书，如数字视频光端机、光纤收发器、AgilentHFBR系列光收发模块的使用说明书等，提高学生自学能力，培养参与工程实践的能力。在使用光纤通信产品时，我们不仅讲解产品的性能和使用方法，还要介绍该产品生产企业的基本情况，以及产品的研发、生产、销售等各个环节，让学生了解生产企业和各种职业岗位，更好地帮助学生确定职业理想，做好职业生涯规划，使学生适应用人单位的要求，提高学生的就业能力和创业能力。招聘企业对我校应届毕业生会使用光纤熔接机、光时域反射计表示惊讶和认可。通过全新设计和工程实践紧密结合的实验内容的教学改革实践，使学生对光纤通信课程的学习兴趣明显增强［12］。

光学工程论文篇7

Key words： reinforcing teaching and research mutually；methods；example；optoelectronics-related courses

中图分类号：G640 文献标识码：A 文章编号：1006-4311（2015）30-0172-02

0 引言

中国近代力学之父、著名的科学家钱伟长院士在谈论教学与科研的关系时说：“大学必须拆除教学与科研之间的高墙，教学没有科研做底蕴，就是一种没有观点的教育，没有灵魂的教育。”教学是科研的前提和基础条件，科研是提高教育质量和层次的关键，二者相互支撑、相辅相成。但是，当前对于大部分高校来说，教学和科研之间存在的主要问题在于过于重视科研。本文首先简单分析造成这种重科研、轻教学的原因，然后以淮海工学院电子工程学院的光电子类课程教学为例初步探讨教研相长的具体实现途径。相应的研究成果可以在其他工科专业教师中推广，以帮助他们在教学方面和科研方面都取得好的效果。

1 重科研、轻教学原因分析

目前造成大部分高校重科研、轻教学的原因是多方面的，大致可以总结为以下几点：

1.1 与大学教师所处的大环境有关

“目前社会上有很多人认为，我国高校和世界一流大学的差距主要是科研水平低、师资差。包括时下流行各种“高校排行榜”，也多以科研为主要指标”[1]，而教学的实际效果对于学校的综合排名则无足轻重。如，时下流行的“武书连2015中国734所大学教师学术水平排行榜”[2]。那些科研搞得好、综合排名靠前的高校，其知名度也高。在这种情况下，高校为了自身的生存与发展，学校投入大量人力、财力力争在科研上有所突破。作为高校一分子的大学教师自然也不可能置身世外。

1.2 与我国现行的职称评审制度有关

目前我国大学教师的职称评审，实际上主要依据的是科研， 包括有没有科研论文、论著，有没有科研立项和科研成果。如评讲师、副教授、教授要多少篇论文，什么级别的论文，论著要有多少字，什么级别的立项和成果等。教学在职称评审中虽然也受重视，作了许多规定，但大都显得笼统模糊，而且缺乏可操作性。教学水平的高低和教学效果的好坏对教师职称的评审几乎没有什么影响。

1.3 与学校的实际情况有关

有一部分教师，尤其是青年教师，几乎很少主持或参与科研工作，这在淮海工学院非常普遍。不参与科研工作则容易造成理论与实践脱节，除了不能提高自己的科研能力，也不利于教学能力和教学效果的提高[3]。这其中部分原因是由于这些教师教学任务繁重，还有一些承担行政工作；同时没有良好的科研团队，形不成一个良好的科研氛围，而不能提供有效的科研条件让他们从事科研工作。

上述几种情况造成科研与教学分离，更难做到相辅相成，共同进步。作为一名普通的高校教师，自然无法去改变整个社会的大环境，也无法撼动现有的职称评审制度，但从大学教师的自身职责来看，我们不仅需要承担教书育人的工作，还需要承担一定的科研任务。同时做好科研与教学是每一位高校教师的职责所在。因此教学和科研孰重孰轻，如何处理好教学工作和科研工作的关系以及如何把自己的科研和教学很好地结合，对于教师自身非常重要。

2 教研相长途径初步探索

本节从普通高校教师角度出发，探索如何处理好教学与科研之间的关系，如何把科学研究应用到教学实践，以做到教研相长。下面分别从专业建设、人才培养及教师的教学和科研能力提高三个方面，以淮海工学院电子工程学院光电子类课程教学为例探讨教学相长的方法和途径。

2.1 专业建设方面

目前淮海工学院电子工程学院的电子科学与技术、测控技术与仪器等专业仅有7年的历史，虽已初具规模，但课程体系与专业建设仍需进一步完善和优化。以光波为信息载体的检测、控制技术、仪器系统、精密测试等内容是电子科学与技术、仪器科学与技术学科中的重要内容。

根据相关专业领域教师的科研基础，本课题组首先对电子工程学院的光电子类课程（光电子技术基础、光电传感与检测技术、光纤通信技术等）实施了教改研究，包括课程体系与教学大纲完善，加深了理论与实践的结合，即将教师的科研新成果融入理论和实验教学，并利用教师科研条件进行直观教学，这样既培养了学生动手能力，也促进了学生对理论知识学习的兴趣。

如，电子工程学院建有自适应光学实验室，是相关任课教师的科研平台。自适应光学技术是一门可以让光波适应外界变化而被能动控制的技术，也可以理解为光学中的自动化技术，集科学性和工程性为一体。相关专业学生已经学习过自动控制原理，对常规的液位、流量等过程控制非常熟悉，但对“光波”这样一个看得见摸不着的物理现象该如何完成控制呢？学生们非常好奇。通过分批次带领相关专业学生亲自动手完成光电成像校正实验，学生既加深了对光信号传输、光电信息转换及光电检测等方面知识的理解，又巩固和拓展了以前学习的自动控制相关理论知识的应用，学习到了教材中没有学到的内容，进一步扩大了学生的知识面，学生反馈非常好。

对于一些不具备实验条件的重点实验内容，由于实验条件比较苛刻，部分光电现象在实际实验中不明显，难以观察；另外也因为实验仪器有限，学生无法通过实验观察到所有的实验现象。针对这种现状，利用了科研过程中获得的数值仿真能力，帮助学生实现虚拟实验。

2.2 人才培养方面

通过科研与教学的有机结合，提高高等学校的教学质量，从而培养出新形势下的“综合型、应用型”人才。注重因材施教，将学有所长的学生引入到教师的科研项目中。通过教学改革，重点突出相关专业中的光电检测方法、光电系统研制与工程应用的能力培养，强调学生实践动手能力与创新意识的培养，使之成为应用型和创新型高级人才。在这个过程当中，学生除了实践书本知识外，还能在科研小组中学会分工及团队协作，为将来攻读研究生或进入相关企业累积经验。

本课题组已承担和参与国家及省市级科研项目多项，通过光电检测和光电子技术课程的学习，已有相关专业的多名学生主动要求参与到教师的科研项目中来。喜欢编程的学生让他们完成实验平台的软件建设，喜欢摆弄光电子器件的学生让他们完成硬件平台的搭建，爱动脑筋的学生让他们直接参与到教师科研课题的实验，和相关教师一起分析实验中出现的问题并解决它们。通过相关科研项目的训练，将科研渗透到教学内容中，培养了学生的创新能力、创新精神以及科研素养。

在2013-2015期间，多名相关专业学生有了参与教师科研项目的经历之后，积极申报各级创新项目。目前，已有多个光电子之创新项目获得校内立项。同时，淮海工学院电子工程学院已有多名毕业生进入光电专业研究生阶段的学习，如太原理工大学物电学院、中国科学院光电技术研究所等，开始了他们人生新的篇章。

2.3 提升教师教学与科研能力方面

教师一方面通过专业知识学习、关注本领域最新研究成果来提高自身业务能力，又通过教学工作，学习最新研究成果并有意识地积累未知问题、认真思考教学过程中学生所提出的疑问，进一步激发科研热情，并帮助了科研选题。

教学内容的主体是“基本理论、基本知识、基本技能”，但是，课堂教学除了围绕基本理论和概念进行外，还要注重科研成果和科技最新发展动态的渗透。让学生了解学科前沿的概况及其发展动态，开阔视野，启迪思维，进一步拓宽学生的知识面。并且使学生能够认识到，基础知识不仅仅是概念理论和公式，更是实际应用中的产品和解决实践问题的手段，以此提高学生的学习兴趣，同时使学生更容易接受抽象的理论知识。

如，教师分别在每学期开始和结束时举办了激光和光电子领域的最新研究成果或相关专题讲座，既提升了自身的业务能力，又达到了教书育人的效果。开学初的专题讲座有助于引领学生对光电子技术领域的兴趣，讲座的内容从围绕人们把光波作为一种载波进行信息传递开始一直到现阶段的激光通信、激光武器等。讲座结束，学生对光电子技术充满了好奇，这为学生学好光电子课程打下了良好的基础。学期结束时专门对学生比较感兴趣的以及近期比较热门的激光3D打印技术从原理到应用及未来发展趋势进行了一次专题讲座，扩大了学生的视野。

又如，基于光电子类课程涵盖知识面广、理论与应用相结合的特点，针对一些典型知识点，为加深学生理解，设置专题讨论课，鼓励学生课前主动查找相关文献，让学生事先做好研讨准备，写好研讨提纲。在课堂上进行交流、讨论，培养学生的表达能力、思维能力、分析能力，让学生充分发表不同意见。学期过程中，这样的专题讨论课进行了2次，学生提出的问题给了相关教师的科研很大的启发。

专题讲座和讨论形式的授课方式深受学生欢迎，教学效果好，学生评教均在90分以上，学生深受其益。课题组教师通过上述教学活动充分认识到要通过高水平科学研究苦练真功夫，又要通过钻研教学规律来加强组织教学的能力，从而真正做到科学研究和教学育人互相促进。

3 结束语

“教研相长”虽是一个老话题，但目前社会大环境中面临的“重研轻教”现象使得我们有必要对这个老话题展开新的研究。如何加强教学与科研的联系、在科学研究中如何开展教学活动以使得科研成果能够支持教学改革、并使得教学与科研互相促进是每一个高校教师的职责。本文以淮海工学院电子工程学院光电子类课程教改为例，分别从专业课程建设、人才培养、教学和科研能力提升等方面初步探讨了实现教研相长的一般化途径。改革的结果表明以上为今后存在这方面困惑的青年教师提供有价值的参考。

参考文献：

光学工程论文篇8

 

为了协助学生稳固应用光学专业根底学问，控制评价光学系统的根本办法，进步学生对光学系统的应用才能和设计才能，该校在光学工程学科研讨生教学中开设了“光学工程与系统设计”课程。该课程在本科工程光学的根底上，系统、全面地解说光学工程的理论、应用和系统设计办法，协助学生进步在工程应用中处理实践问题的才能。

 

“光学工程与系统设计”课程针对光学工程学科研讨生开设，请求学生具有一定的光学工程根底学问，教学目的是培育光学工程的高级应用人才。授课内容除注重于根本概念的解说和根本原理的剖析外，拟经过大量丰厚的光学系统应用实例，培育和进步学生发现和处理工程问题的才能。

 

因而，该门课程在较短的课时内，既要有对专业根底学问的深化了解，又要结合工程消费理论，以处理实践设计问题为目的，使学生在系统、全面地控制光学设计理论和设计办法根底上，可以独立完成大多数典型光学部件和系统的设计工作。因而，要到达较好的授课效果，对授课教员提出了较高的请求。

 

在“光学工程与系统设计”的授课中，如何将理论与实践相结合，充沛调动学生学习兴趣，使学生逐渐顺应从习气于科学理论、理想假定的学习者到光学工程专业技术人员的转变，培育和进步学生发现和处理工程问题的才能，是重点思索的问题。该文将对教学中遇到的问题及经历进行做出总结。

 

1 “光学工程与系统设计”教学中面临的主要问题

 

在该课程的教学过程中，主要存在的问题有以下几点。

 

1.1 学时少，相应配套课程不完善，学生根底学问程度不平衡

 

“光学工程与系统设计”课程涵盖光学成像理论、典型现代光学系统的构造原理和光学特性、光学系统设计办法等等方面，触及学问内容十分普遍。在有限的学时内，要完成一切的教学内容，到达使学生系统、全面地控制光学设计理论和办法，进步学生现代光学系统设计才能，培育学生工程素质的目的，对学生的根底学问、综合才能的请求都较高。而在实践教学中，由于学生可能来自于不同的本科专业，在光学工程类根底课程方面的学问程度表现出很不平衡，相应的配套课程也不够完善。因而，如何在本课程的教学中，如何缓这些矛盾，补偿这些缺陷，到达好的授课效果，对教员提出了很大应战。

 

1.2 学生工程认识淡薄，入手才能差，不能将理论与实践相结合

 

学生对工程设计的特性仍旧缺乏认识，对工程问题较为陌生，工程认识十分淡薄，因而形成了入手才能差，不能将所学的理论学问与实践应用有机结合的问题。而本课程正是以培育具有良好光学设计才能的工程型人才为目的，因而，如何理论结合实践，在对实践问题的剖析与讨论中，培育学生学习与开展的才能和发明性处理工程问题的才能，是重点要处理的一个问题。

 

1.3 学生的学习积极性问题

 

教育学以为：兴趣是学习最好的教师。学生对所学习的课程产生了兴趣，才干愈加认真、愈加投入地吸取课程的学问，更好地发挥思想和智力的潜能，做出发明和创造。正是由于本课程触及内容普遍，学生根底学问程度不平衡，假如不可以采取合理措施，将理论与理论相结合，充沛调动起学生学习的主动性，就更容易形成局部学生对课程丧失兴趣，消极学习。因而，作为专业课程教师，怎样培育学生的学习兴趣，不使学生觉得学习过程无聊、无用而索然无味，是授课教员必需认真考虑的问题。

 

2 教学变革理论与探究

 

针对以上问题，我们在教学过程中，从教学体系、教材、课件、教学办法等多方面进行变革探究，以完善教学内容、创新教学办法为动身点，从进步学生兴趣，增强师生互动，解说深化浅出，理论结合实践，融入科研内容等多方面着手，改善教学效果，获得了较好的效果。主要采用了以下手腕后。

 

2.1 精心规划授课内容，留意衔接，对症下药

 

该课程许多内容触及到几何光学、物理光学、激光原理等根底课程学问，希望学生可以具有一定的相关根底，在授课时才干产生较好的效果。但是，如前所述，在教学中存在学生根底学问程度不平衡，配套课程不够完善的问题。为处理这一矛盾，在授课体系与授课内容方面，进行了精心的规划，力图合理。

 

首先，在授课内容方面，注重教材内容的科学组织，在内容的编排上留意学问自身的内在规律性、系统性及互相联络，加强课程各个局部之间的逻辑性，对症下药，从而俭省学时，处理课程容量大与学时有限的矛盾。其次，在讲授必要内容的根底上，留意与前期课程的衔接，但并不完整依赖于前期课程学问的控制，而是注重启示、引导学生自主的温习、控制、扩展原有学问，例如经过布置考虑标题、提供参考文献、课上讨论等方式，协助和鼓舞学生经过主动学习，来处理根底学问程度不平衡的问题。同时，在授课中并不简单的依照教材施教，而是及时结合科研项目，充沛应用与课程有关的最新研讨成果，补充身手域的前沿技术。

经过合理的规划授课内容，并在授课过程中，留意衔接，对症下药，鼓励学生课下主动学习的方式，进步了教学质量。

 

2.2 理论结合实践，重在才能培育

 

本课程除了具有学问的系统性、理论性强的特性外，更重要的特性是应用性强。在工程设计中，需求灵敏地运用学过的理论学问，用理论指导理论，才干使设计朝着胜利的方向行进。当设计过程呈现问题时，怎样应用理论学问和理论经历，来有效地进行修正，最终得到满足运用请求的系统设计，这种处理工程问题的才能的进步，是本课程最中心要处理的问题。

 

为此，我们在根底理论讲授后，经过抛出一个或几个实践工程设计问题，引导学生进行深化考虑与讨论，完成自主设计。例如在学习了像差理论及典型显微光学系统后，请求学生设计一款高倍率显微系统，针对该系统设计过程中发作的各种问题，包括怎样从低倍率系统逐渐过渡到高倍率系统，怎样完成复消色差，以及工程实践中如何完成系统装调等等问题，逐个进行讨论和剖析，经过引导学生发现问题，鼓舞学生自主剖析处理问题，进步学生的理论才能。

 

这样的理论与实践相结合的过程，深受学生好评，学生们分歧以为，经过这样的练习，不但加深了对理论学问的了解，更大大进步了他们发现和处理工程问题的才能。

 

2.3 创新授课办法，刺激学生主动学习

 

由于授课内容的更新以及理论与实践相结合的请求，教员在授课办法上也必需进行相应的创新，才干够到达预期的效果。学生是课堂教学的主体，只要激起学生求知的动力，课堂教学才有可能胜利。除了传统的讲授方式外，在本课程的授课过程中，愈加注重启示式教学和讨论式教学。启示式教学办法，是指经过具有启示式的发问，鼓励学生学习的兴趣，从而培育学生的发明性思想才能。讨论式教学办法，是指经过讨论问题，积极引导学生进行独立考虑，培育学生的自主学习才能。

 

在详细做法上，除了采用布置考虑标题，引荐参考文献的方式外，还经过将学生分为协作小组，针对某一任务进行组内协作，然后组织各小组就各自研讨成果在全班进行交流，鼓舞学生之间就技术问题进行讨论、质疑与争辩，加深了解。

 

经过启示式与讨论式教学办法的引入，加强了师生互动，进步了学生的学习兴趣，刺激学生主动学习的愿望。

 

光学工程论文篇9

中图分类号：G712 文献标识码：A 文章编号：1671-0568(2014)02-0070-02

基金项目：本文系武汉市教育科学“十二五”规划课题“基于工作过程的‘激光设备及加工控制’课程开发研究”（编号：2012C181）的阶段性成果。

《激光设备及加工控制》是激光加工技术专业的专业核心课程。该课程主要是通过对激光设备电气控制技术的学习和技能实训，其综合性和实践性较强，要求学生掌握激光加工设备电控系统工作原理和工作过程，获得必要的岗位技能和相关的激光器装配工职业资格证书。

一、课程目标定位

基于工作过程的《激光设备及加工控制》课程开发是激光加工技术专业课程建设与改革的切入点。为了开发建设好该课程，能够更好地掌握企业对激光设备及加工控制人才的需求情况，对企业进行了行业分析和岗位企业调研，确立了掌握激光设备电气控制技术相关知识和技能是激光加工设备企业从业人员的基本要求，将课程目标定位为知识目标、能力目标和素质目标，如表1。

二、教学内容的设计

《激光设备及加工控制》课程属于激光加工技术专业。根据该专业的人才培养目标，课程的内容主要以满足职业岗位能力对电控技术应用能力的需求为依据确定课程内容，将课程内容设计为5个综合学习情境，主要是根据企业不同岗位典型的工作任务进行构建。每一个学习情境都是完整的工作过程，子学习情境训练学生的单项知识，综合学习情境训练学生的综合应用能力；学习情境对应低级、中级、高级不同的工作岗位，任务难度逐步提高；学习情境可扩展、重组、更新；每个学习情镜对应有课内实训项目和工作任务。

《激光设备及加工控制》课程的教学内容主要包括理论教学内容、实践教学内容和集中实训教学内容。理论教学由12个子学习情镜构成，共32个学时，如表2；实践教学由16个子学习情镜构成，共92学时，如表3。

三、教学方法

演讲法：以多媒体教学的形式讲授单项知识点，主要是理论知识的讲解。

案例分析法：根据激光设备及加工控制课程对分析设计能力要求较强的特点，分析电路设计的实际案例，通过案例边讨论边学习。

演示教学法：演示设备操作和软件使用。采用设备现场或企业生产现场学习的方法，学生具有较高的积极性，无论是理论知识的掌握或实践技能的培养都有实践环境作支撑。

问题引导法：通过问题引导学生掌握教学重点。

讨论式教学法：以小组为单位完成一项典型工作任务，学生通过团结协作共同解决问题，小组长负责，锻炼学生的领导和组织协调能力。

项目教学法：以小组为单位进行项目实施，包括目标设定、制定计划，具体实施、项目检查、分析评价5个步骤。

四、课程考核

课程的考核理实一体化教学占60%，包括平时成绩、作业占6%，课堂表现占6%，期末考试占24%，实训考核占24%；集中实践教学包含四个方面，占40%，其中项目制定占8%，项目实施占20%，实训报告2%，职业素养占10%，按量化指标对过程和结果实施考核，给出评价，评价的标准分A、B、C三个等级。而对于小部分不能完成的情况，对问题进行分析，并且进行指导，最终使学生能够达到基本标准。

五、特色与创新

本课程是校企合作开发的基于工作过程的课程，是与激光公司联合开办的订单培养班——激光制造与加工班的教学实践中提炼出来的，课程内容来源于激光企业实际案例。

1．课程内容独特，岗位针对性强。作为伴随激光产业发展应运而生的高职新专业激光加工技术专业的专业核心课程， “激光设备及加工控制”通过紧密依托国内快速发展的激光产业，培养目标直接面向激光设备生产，使用企业的电气控制、设计岗位，岗位针对性强。

2．每个学习情境都是独立的工作任务。实施了融教、学、做为一体的基于工作过程的学习情境课程教学模式，每一个学习情境都是实际的工作任务，学生在相关企业就业不需要培训，可直接上岗。

光学工程论文篇10

一、加强校企合作

（一）实践教学基地的建立

光电产业是当前新型的一个产业，在实际的工作过程中，不仅仅需要相关人员具有较丰富的理论知识，同时，还要具有较高的实践能力，因此，在对光电信息科学与工程专业人才进行培养时，就要加强与相关企业的合作，建立出良好的实践教学基地，在学生学习理论知识的同时，定期的进行实践教学，不仅增加了学生的实际工作能力，而且还会使理论知识与实际工作更好的结合，为学生之后的工作提供了有效的保障。

（二）加强外聘教师教学活动

在传统的教学中，教师教授的往往是课本上的理论知识，而在实际的工作中，其中一部分理论知识往往应用不上，或者是实践工作中需要的知识在教学中没有体现，因此，就要加强对学生进行实际工作需求的理论知识的教学。这种情况下，就要加强聘请光电企业的专业人员进入学校进行教学，通过外聘教师对实际工作的讲解，使学生的知识面更加广泛，学到的知识内容更加接近实际的需求。并且，还可以定期的将学生送往企业进行实际的考察，企业的外聘教师将一些产品对学生进行讲解，使学生对产品的开发、技术原理等更好的了解。从而为之后的工作打下了良好的基础。

（三）企业参与学生的科技创新活动

虽然在当前阶段中，已经开展了校企合作，但只是浅显的合作，高校的学生进行科技创新活动时，往往都是单独来完成的，企业没有真正的加入进去，因此，为了培养出更好的光电信息科学与工程专业人才，在学生进行的科技创新活动中，企业就应该积极地参与进来。首先，在企业进行项目研发时，高校可以将一些优秀的学生安排进行共同来完成，通过企业工作人员的引导，增加了学生的实际工作能力；在校内进行自主研发时，可以聘请企业的相关人员参与进来，对学生进行合理的指导，及时发现研究中的错误，不仅加快了自主研发的速度，而且还会使学生对研发具有更深刻的印象。

（四）企业参与学生的毕业设计工作

在学生学习的过程中，毕业设计也具有重要的地位，优质的毕业设计可以为学生就业提供更好的保证。因此，企业还可以参与到学生的毕业设计工作中。这时，企业就可以根据各自区域研发状况的不同，对学生提出合理的研发题目，学生根据自己的喜好来进行选择，通过学生在校内学习到的知识，以及实践活动中了解到的实际情况，来对题目进行毕业设计，如果遇到问题，学生可以向企业专业的人员进行询问，使设计的更加合理。而对已经签订就业合同的学生而言，毕业设计的题目就要由相关企业来提供，使学生毕业设计更好的符合企业要求。

（五）加强学生的就业培训工作

为了使学生更好地进行就业，以及在工作中发挥出更大的作用，还要对学生进行相应的就业培训工作，这一工作不仅是教学过程中的一项重要内容，而且，还是其中不可缺少的一项活动。在进行学生就业培训时，不同年级学生培训的目标也有一定的差异，如对一、二年级的学生进行就业培训时，就以专家讲座为主，使学生对专业知识具有更深的了解；对三、四年级的学生进行就业培训时，就以就业指导为主，将光电产业的就业需求对学生进行讲解，使学生更好的了解光电产业的实际需求，建立合理的就业目标，为学生的就业提供了基础保证。

（六）加强校企之间的交流

在建立良好的实践平台基础上，还可以加强校企之间的交流，教师在进行教学的过程中，定期的进入企业中进行学习与调查，不仅增加了自身的实践工作能力，可以更好地将理论知识与实际工作进行结合，而且，还能及时了解企业对学生需求的变化情况，为之后的教学提供了重要的帮助。同时，在教学的过程中，教师还可以多向企业进行交流，通过企业的准许，进行理论知识的讲解时，将相应的产品带入课堂当中，根据实际的研究产物，来对理论知识进行讲解，使学生对知识的理解更加的深刻。

二、优化人才教学方案

在高校教学的过程中，教学方案起到重要的作用，合理的教学方案能够培养出更优秀的。在传统的教学方案中，通常包括了四个模块，分别为课堂理论知识教学模块，实践活动模块，实习工作模块以及就业培训模块，在这些模块中，课堂知识理论模块占据重要的地位，时间占据了总体的80%以上，后三种模块的时间都非常的短暂，而后三种模块作为学生之后工作的保障，时间过短在实际教学中起到的作用具有一定局限性，无法满足学生的实际需求，因此，就要相应的降低课堂理论知识的重要程度，增加更多的实践活动模块、实习工作模块以及就业培训模块。

总结：综上所述，在当前阶段中，科学技术不断的发展，光电产业对人员的需求不断增加，为了适应产业的需求，对相关的课程专业进行改革使必然的趋势。本文就从校企合作以及高校内部教学方案两个方面进行了讨论，为光电信息科学与工程专业人才的培养提供了重要的保证，促进我国光电产业更好的发展。

参考文献

[1]董军，刘继红，杨t等.光电信息科学与工程专业高素质应用型人才培养模式的改革与实践[J].科教文汇（上旬刊），2015，08（04）：50-51+54.

光学工程论文篇11

根据上述三原则，笔者认为，思想政治教育专业现代科学技术概论课程的内容与体系可做如下安排。导言。概要介绍现代科学技术及其理论基础、前沿阵地、中心内容和综合体现。

第一章，现代物理学革命及其影响。介绍现代科学技术的理论基础———相对论和量子力学。引言，概述近代物理学的辉煌成就及其所遇到的“两朵乌云”。第一节，相对论的建立。根据逻辑与历史相统一的原则，具体讲授伽利略变换和力学相对性原理，迈克尔逊—莫雷实验，洛伦兹变换的提出，爱因斯坦的狭义相对论及其主要结论，广义相对论及其验证。第二节，量子力学的建立和发展。一、量子力学产生的历史背景，概要介绍黑体辐射理论和紫外灾难。二、量子力学的建立与发展，具体讲述普朗克的量子假说，爱因斯坦的光量子理论，玻尔对原子结构的量子解释，德布罗意的物质波，薛定谔的波动方程，海森伯的矩阵力学。第三节，现代化学理论的发展。主要讲授元素周期理论的新发展和现代化学键理论。

第二章，原子物理学的开发研究及应用。主要讲授从物质结构的研究到原子能的开发和应用。第一节，对微观世界的探索和认识。一、物质结构初探，复习回忆德谟克利特的原子论，道尔顿的原子说，门捷列夫的元素周期律。二、向原子世界的进军，主要讲授X射线、放射性元素及电子的发现，原子结构模型及其实验和发现，原子核结构模型及其实验和发现，对基本粒子家族的认识。第二节，原子能的开发研究及应用。一、原子能的开发研究:重点介绍原子能开发研究中的三大发现，即慢中子效应的发现、核裂变的发现和链式反应的发现。二、原子能的应用，包括能源方面的应用和放射性同位素的应用。能源方面的应用包括两个方面:一是军用三弹即原子弹、氢弹和中子弹的研制;二是核电站的发展，主要介绍从慢中子反应堆到快中子增殖堆再到核聚变反应堆的历史发展。放射性同位素的应用可概要介绍在生产、生活、科研、军事上的应用及其成果。

第三章，生物学与生物工程技术。生物学是研究生命的科学;生物工程技术是用人工的方法创造生命的技术。生命科学是现代科学的三大前沿阵地之一;生物工程技术是现代科学技术的主要内容。第一节，生命的起源和生物的进化。一、生命起源的化学进化历程:从无机小分子物质生成有机小分子物质;从有机小分子物质形成有机高分子物质;从有机高分子物质形成有机多分子体系;从有机多分子体系演化成原始生命物质。二、生物进化论，主要介绍拉马克的生物进化学说和达尔文的生物进化论。第二节，现代遗传学和分子生物学。一、遗传学:主要讲授孟德尔的豌豆实验及其遗传学说;摩尔根的果蝇实验及其遗传学说。二、分子生物学:重点介绍蛋白质的性质、结构和功能;核酸的性质、结构和功能。第三节，生物工程技术。生物工程包括酶工程、发酵工程、细胞工程和基因工程四个部分的内容。因学时限制，可重点介绍细胞工程和基因工程两个部分。一、细胞工程，应首先讲授细胞的全能性，然后在细胞全能性的基础上具体介绍植物组织培养技术、细胞融合技术、细胞折合和胚胎移植技术、克隆技术等内容。二、基因工程:(1)基因工程的基础研究，主要介绍限制性内切酶、连接酶和基因载体的发现和研制。(2)基因工程的基本程序和方法，包括获取目的基因DNA、获取载体基因DNA、目的基因DNA与载体基因DNA的重组、把重组的DNA转入受体细胞进行增殖和筛选转基因生物体五个步骤及方法。三、生物技术的应用前景。主要介绍生物医药的研制及应用、生化工业的迅速发展、转基因动植物的大量出现，人类基因组计划(HGP)及其广阔的应用前景。

第四章，天文学和天体演化学说。天体演化学说是现代科学的三大前沿阵地之一，本章在重点讲述天体演化学说之前，先把天文学的相关知识作一简单介绍。第一节，天文学及其产生和发展。一、概要介绍天文学的研究对象和分类;二、重点讲授天文学的产生和发展:具体介绍古代天文学、近代经典天文学和现代天文学的发展情况。第二节，获取天体信息的渠道和手段;可分三个大问题来讲述。一、获取天体信息的渠道，主要介绍电磁辐射、宇宙线和中微子三条途径;二、获取天体信息的物质手段和仪器设备，主要介绍人眼的构造和功能、光学望远镜、射电望远镜和天体摄谱仪;三、天文观测发展简史:依次介绍光学天文学、射电天文学和空间天文学。第三节，天体的起源和演化。一、宇宙的起源和演化:主要介绍牛顿“无限无边”宇宙模型及其疑难、爱因斯坦“有限无边静态”宇宙模型及其疑难、哈勃定律与大爆炸宇宙模型;二、星系的形成和演化:先对星系及其类型作一简单的介绍，然后在此基础上介绍星系的形成和演化;三、恒星的形成和演化:具体介绍恒星的形成，表征恒星演化过程的赫罗图，恒星演化过程的三阶段，即主序星阶段、红巨星阶段和恒星的三种归宿(白矮星、中子星和黑洞);四、太阳系的形成和演化:主要介绍太阳系的基本情况和太阳系的形成和演化两部分内容;五、地球的构造和演化:包括地球概况、地球的圈层构造和地球的形成和演化。

光学工程论文篇12

光纤通信由于其具有频带宽、通信容量大、损耗低、中继距离长、抗电磁干扰等优点，已成为现在通信网的支柱。伴随着现在通信技术的发展，光纤通信深刻改变着现代人们的生活方式和生活内容。目前，光纤通信已经成为最主要的有线信道传输方式。光纤通信课程作为通信类、电子类专业开设的一门多学科交叉渗透的专业课，综合了材料、通信、光学和半导体光电子等众多学科内容，其具有内容覆盖面广、基础理论深、知识更新快等特点。而在光纤通信课程的教学过程中，由于其课程本身的特点，使得教与学的难度比较大。加之部分学生基础理论知识不足，使得学生对这门课程的很多概念理解不够，对该门课程的学习感到无从下手。因此，在开设光纤通信这门课程时，需要根据该课程的特点，合理安排课程内容，既抓住重点，又要更新相关知识点，跟上新技术的发展进程。针对光纤通信课程目前面临教与学双向的压力，对本课程的教学改革势在必行。作者通过结合自身教学实践，就当前光纤通信课程教学中存在的一些问题谈谈自己的看法，提出一些尝试性的改革方案，希望对光纤通信课程的教学改革提供帮助。

一、光纤通信教学过程中存在的主要问题

光纤通信课程是一门多学科交叉渗透的专业课，其内容综合了通信、光波导和半导体光电子等相关的理论知识。本课程对本科生的培养要求是：通过对光纤通信的基本原理、光端机、光无源器件以及光网络进行阐述和讲解，使学生掌握光纤通信的基本概念，熟悉光有源器件、光无源器件的工作原理、特性以及光纤通信网基本设计方法，了解光纤通信技术实际应用和最新研究进展。经研究表明目前各专业光纤通信课程在授课过程中，普遍存在一下几个方面的问题：

1.课程设置有一定缺陷。针对通信工程专业的学生，由于数学、物理基础相对薄弱，对课程的学习存在一定的难度。而且光纤通信课程本身与物理、材料、半导体光电子、光刻等技术知识联系密切，很多的知识点都是建立在大量理论物理和数学模型的基础上。如果学生对这些课程没有一定的涉猎，对一些基本器件，如半导体器件、光检测器等没有一定的物理概念的理解或者接触。那学生对光纤通信这门课程的学习将会比较困难。此外，对于通信、电子类专业，对于物理学科不重视，只学过普通物理的课程，导致学生对物理概念的理解以及物理模型的分析能力相对薄弱，造成学生在听课或学习时感觉内容过于抽象，对一些概念和公式理解很模糊，难以真正理解理论知识，往往知其然不知其所以然。

2.教学形式以及教学模式陈旧。光纤通信是一门应用十分广泛的应用学科。但是在目前的教学过程中，教师更多的照本宣科，按书上的内容进行每一章节的讲解，在不自觉中，学生就以为光纤通信就是一门理论课程和讲解器件原理的课程，而忘记了光纤通信课程的实际应用，导致学生更多地认为这是一门与物理、数学相关的课程，特别是对于光纤传导模式内容，学生更多的认为学习的重点是如何求解方程，而不是一门应用类的课程，导致学生认为本课程对于实践指导的意义不大。同时，教材的更新无法和光纤通信发展的实际情况吻合，造成教材的内容过于老化，使得学生对整门课程的学习感觉乏味、枯燥，无法提高对课程的学习兴趣。

3.教学内容设置有缺陷。光纤通信课程是一门交叉学科，涉及的内容很广泛。一般来讲，由于课程教学学时的限制，不可能把所有关于光纤通信的内容以及光纤器件全部囊括。这就导致在教学内容的选择方面存在一定的随意性和盲目性，教师往往根据自身对课程的理解来讲解，或完全依附于所选教材，导致教学的片面性、重点不突出。而对于学生来说，感觉课程的知识点过于零散和繁琐，没有连贯性。

4.教学方法不科学。由于光纤通信课程涉及内容广泛，信息量大，使得教师在授课时主要将注意力放在课堂讲授和板书上。学生在上课过程中的普遍反应是缺乏课堂活力，感觉课程比较枯燥。由于课堂讲授的理论性很强，使得学生不能将所学理论知识和实际应用结合起来，虽然学到了一些理论知识，但不知道这些知识用在何处、如何运用。另外，光纤通信的考试方法比较传统，无法全面涵盖课程的核心内容。

针对教学中出现的上述问题，本文针对教学中出现的上述问题进行了系统深入的研究，提出一个比较合理的课程设置方案，而且提出一个教学模式的改革方案。

二、光纤通信课程教学改革的探索

针对目前光纤通信课程教学过程中出现的问题，结合通信工程专业的学生以及光纤通信这门学科本身的特点，我们主要从优化课程设置、优化教学方法、科研促进课程深化改革以及改进考核体系这四个方面进行考虑，具体的讨论内容如下：

1.优化课程设置。光纤通信课程的应用范围非常广泛，很多专业都开设了光纤通信课程，但不同专业对光纤通信的要求是不一样的，同时各专业掌握的基础知识也差别很大。考虑到光纤通信对材料、物理、数学的要求相对较高，而光纤通信又是一门与通信息息相关的学科，因此学生在学习光纤通信课程之前，应具备一定程度的数学物理通讯基础，使得学生在学习光纤通信课程是有一定通信背景以及数理知识。此外，由于通信工程专业是一门实用性很强的专业，我们培养的学生应该从事通信、电子类的工作，因此也需要开设一些专业课程（如移动通信、现代通信网概论、光网络技术等）来强化光纤通信的运用。

2.优化教学方法，激发学习热情。光纤通信是一门交叉学科，涉及学科知识比较多。因此，教学方法的优化要从理论教学和实践教学两方面来考虑。

理论是学好一门课的基础，对学生充分掌握理解系统、器件本身的特性以及应用具有重要作用。对于学生反映比较难懂的理论，有计划地复习和补充一些前导知识进行理论铺垫。例如信息光学、高等数学、导波光学等知识都是本课程中要用到的重要理论。同时课堂内容的讲授要特别注重思路，对于难以理解的概念采用不同的分析方法，由浅入深，由宏观到微观，先通过介绍器件的理论模型架构，再用严格的理论分析推导，说明器件工作原理、特性以及应用。由于课时的限制，想要把所有的理论内容都讲深讲透是不切实际的。因此，根据专业需要在课堂讲授时，要抓住重点、突破难点，做到主次分明，以点盖面，每次课只讲一个重点内容。不需要所有内容都要面面俱到，在有限的时间内让学生获得最有价值、最重要的信息。在课堂教学中主要采用板书和多媒体相结合的授课方式。传统的板书教学模式使得教学内容框架清晰、重点突出，方便理解，学生有充分的时间整理笔记，思路清晰。其缺点是信息量小、形式古板，内容缺乏生动性和形象性。因此可适时、适当、适度地引入多媒体辅助教学，其优点是有利于提高教学质量和效果，增加上课的趣味性，而且能加快教学速度，减少教学难度，加深理解教材的深度。例如在课件中，插入一些图片、动画、影音等多媒体文件，除了可以帮助学生能够形象直观地理解专业知识、增强教学效果外，还可以增加上课的趣味性，活跃课堂气氛，提高学生学习的兴趣。

实践教学主要从课堂实践、课后团体实践等方面进行加强。通过课堂演示、课堂讨论，强化学习效果，激发学生的思考和探索。例如借助光学仿真软件，在课堂上直接演示光纤色散对光传输线路的影响，通过改变光纤长度来说明光纤色散对光信号传输特性的影响。另外开设实验课，可以借助光学模拟软件以及光纤通信实验设备来进行光纤连接以及光学传输系统特性的操作实验，加深学生对光纤通信系统的理解，提高学生学习的积极性，让学生知道所学知识有什么用，怎么用。

3科研促进课程的深化改革。光纤通信技术由于发展迅速快，专业知识更新快，新技术更新快，导致教材内容相对滞后。教材中现有的新技术主要包括光波分复用技术、光交换技术、光孤子技术和相干光通信、光接入网等，这些技术中有的已经相当的成熟，而且很多技术还在不断更新，同时很多新出现的技术还没有涉及到。为了让学生了解光纤通信技术发展的最近前沿，可以尝试将将最近的科技进展融入到教学方法和教学环节中，课堂上针对不同的教学内容引入最新的研究成果，一方面可以以丰富教学形式，加深学生对相关教学内容的理解，另一方面可以为学生打开一扇科研的窗口，充分发挥学生的创新能力，鼓励和引导探索式、研究式的学习，相应的以科研推动光纤通信精品课程建设。

光学工程论文篇13

《光学信息处理技术》是光电信息工程和光信息科学与技术专业的一门专业课。光学信息处理技术是近20多年来发展起来的新的研究领域，在现代光学中占有很重要的位置。本门课程对学生的空间想象能力和抽象思维能力有着较高的要求，而工科院校学生的数学功底普遍较为薄弱，同时，在教学计划中尤为注重对学生实践能力的培养。因此，论文针对学生特点及教学要求，将Matlab软件引入到课堂中进行辅助教学，取得了一定的效果。

一、合理引入软件教学

Matlab软件是由美国Mathworks公司推出的用于数值计算和图形处理的科学计算系统环境Matlab是英文MATrix LABoratory（短阵实验室）的缩写。在MATLAB环境下，用户可以集成地进行程序设计、数值计算、图形绘制、输入输出、文件管理等各项操作。由于其强大的功能和简易的操作，广泛的应用于各种工程领域，同时也成为各大高校的教学辅助工具。

光学信息处理技术可以完成对二维图像的识别、增强、恢复、传输、变换、频谱分析等，是利用光的透射、干涉和衍射等光学现象来实现对输入信息的各种变换或处理，它是一门基于实验的课程。在教学中，单纯依靠数学推演来讲解，并不能收到很好的效果。例如在阿贝成像理论的教学中，空间频率、空间滤波等概念的形成有一定的困难等。虽然这些内容可以通过实验来加强教学效果，但由于受实验仪器、场地等方面的限制，并不能得到理想的实验现象。

因此，适当使用Matlab软件对实验结果进行模拟和分析，可以将抽象或不理想的结果转化为具体的实践，使学生有一种参与感，这从一定程度上可以促进学生对课程的理解。

二、空间滤波的教学实例

空间滤波的理论基础是阿贝成像理论和著名的阿贝-波特实验。

根据阿贝成像原理，相干光学成像过程可分为两步：第一步称为分频过程，即从物平面到光源的共轭像平面或称频谱面，由输入的物作为衍射屏对照射光波产生夫琅和费衍射；第二步称为合频或频谱综合过程，即从频谱面到输入物的共轭像平面，被分解的频谱成分经进一步的衍射后再次叠加形成输入物的共轭像。按照傅里叶变换理论，两步成像过程实际上是光学系统对携带输入物信息的二维光场的复振幅分布进行的两次傅里叶变换过程[1]。

下例是空间滤波实验中的一个例题：分别取一维和二维光栅作为物，在其频谱面上观察其频谱；调整光栅常数，并观察其频谱面的变化。

通过Matlab仿真可以简单的得到其频谱变化，如图1所示。一维及二维光栅频谱的仿真程序如下：

x=ones（100，100） ；%创建矩阵

x（1：10：100，：）=0； %得到1维光栅

y=x.*（x'） ；%得到2维光栅

a=fft（x，200）；

b=fft2（y，200，200） %傅立叶变换

A=abs（fftshift（a））；

B=abs（fftshift（b））； %变换像限并取模 figure；

imshow（0.02*A）； %以一定比例显示图像 figure；

imshow（0.01*B）；

改变光栅常数后频谱的仿真程序如下：

x=ones（100，100） ；%创建矩阵

x（1：20：100，：）=0； %得到1维光栅

y=x.*（x'）； %得到2维光栅

图1 一维及二维光栅频谱仿真结果。（b）、（d）为改变光栅常数后的仿真结果。

该例子就是利用Matlab软件模拟仿真了空间滤波的一个简单实验，虽然比较简单，但是其理想的结果和清晰的图像可以促进学生对教学内容的理解和认识。

三、结论

通过引入Matlab计算机辅助工具，可以将抽象、难以理解的问题具体化、形象化，学生可以在使用软件的过程中对光学信息处理技术课程中基本概念的理解进一步加深，有利于培养学生的学习兴趣、建模能力和实际工程能力。

[参考文献]