光學(xué)教程

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光學(xué)教程范文第1篇

（蘭州城市學(xué)院培黎工程技術(shù)學(xué)院，甘肅蘭州730070）

摘要：構(gòu)建光學(xué)課程的教學(xué)新模式，培養(yǎng)大學(xué)生的科研創(chuàng)新能力，以適應(yīng)新升本院校建設(shè)教學(xué)應(yīng)用型本科大學(xué)、實(shí)施高教強(qiáng)省戰(zhàn)略的需要，我們從創(chuàng)新教育理念出發(fā)，在教學(xué)實(shí)踐中進(jìn)行了一些嘗試并取得了良好的效果。

關(guān)鍵詞 ：新升本院校；光學(xué)；教學(xué)新模式；科研訓(xùn)練

DOI：10.16083/j.cnki.22-1296/g4.2015.06.019

中圖分類號(hào)：G642.0文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼： A 文章編號(hào)：1671—1580（2015）06—0044—02

基金或課題：甘肅省教育科學(xué)“十二五”規(guī)劃課題（［2012］GSGXG045）；蘭州城市學(xué)院教育教學(xué)研究項(xiàng)目（2012-JY-38，2013-JY-16）。

收稿日期：2014—12—22

作者簡(jiǎn)介：郭中華（1979— ），女，甘肅金昌人。蘭州城市學(xué)院培黎工程技術(shù)學(xué)院，副教授，研究方向：光學(xué)及光學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)。

鄭庭海（1971— ），男，陜西延安人。蘭州城市學(xué)院培黎工程技術(shù)學(xué)院，副教授，研究方向：教育管理。

經(jīng)典的光學(xué)理論和實(shí)驗(yàn)方法在促進(jìn)科學(xué)技術(shù)進(jìn)步方面一直發(fā)揮著重要的作用，而光學(xué)課程是物理學(xué)專業(yè)的重要基礎(chǔ)課。面向地方經(jīng)濟(jì)建設(shè)，以應(yīng)用型本科教育為發(fā)展目標(biāo)，光學(xué)課程的教學(xué)體系也應(yīng)轉(zhuǎn)變?yōu)橐钥茖W(xué)素質(zhì)的教育為主， 注重教育的社會(huì)功用，培養(yǎng)知識(shí)與技能兼?zhèn)涞母邔哟螒?yīng)用型人才，形成教學(xué)與科研的良好互動(dòng)。面對(duì)現(xiàn)代光學(xué)技術(shù)的飛速發(fā)展、知識(shí)體系的不斷更新及教學(xué)手段的現(xiàn)代化等因素，如何優(yōu)化課程結(jié)構(gòu)，重新構(gòu)造課程體系，選取適合于應(yīng)用型本科教學(xué)目標(biāo)的光學(xué)教學(xué)內(nèi)容，改變傳統(tǒng)的教學(xué)培養(yǎng)模式，煥發(fā)傳統(tǒng)學(xué)科的生命力，培養(yǎng)研究型和創(chuàng)新型人才顯得尤為迫切。

結(jié)合多年的課堂教學(xué)經(jīng)驗(yàn)以及大量的調(diào)研工作，我們以課程體系的改革與創(chuàng)新為契機(jī)，構(gòu)建體現(xiàn)應(yīng)用型本科院校特點(diǎn)的光學(xué)課程教學(xué)模式，突出學(xué)生創(chuàng)新能力的培養(yǎng)。從教學(xué)內(nèi)容的選取、開(kāi)放實(shí)驗(yàn)平臺(tái)的建設(shè)、加強(qiáng)與周邊學(xué)科的關(guān)聯(lián)幾個(gè)方面入手，形成了自己的一些特色，并取得了良好的教學(xué)效果。

一、簡(jiǎn)化經(jīng)典教學(xué)內(nèi)容，引入學(xué)科發(fā)展新技術(shù)，實(shí)現(xiàn)教學(xué)內(nèi)容的現(xiàn)代化

適當(dāng)引入現(xiàn)代光學(xué)知識(shí)內(nèi)容，介紹學(xué)科發(fā)展的新技術(shù)，開(kāi)闊學(xué)生的視野，實(shí)現(xiàn)教學(xué)內(nèi)容的現(xiàn)代化，這是光學(xué)課程教學(xué)內(nèi)容改革的趨勢(shì)，［1］ ［2］對(duì)于學(xué)生探求基礎(chǔ)知識(shí)的價(jià)值、潛移默化地培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)和思維能力是十分必要的。

對(duì)于經(jīng)典光學(xué)的教學(xué)內(nèi)容改革，［3］ ［4］不應(yīng)該只是內(nèi)容的簡(jiǎn)單擴(kuò)充，而要把教學(xué)內(nèi)容中最基本的原理和現(xiàn)代光學(xué)技術(shù)理論中能夠相對(duì)應(yīng)的基礎(chǔ)知識(shí)作為重點(diǎn)，對(duì)教學(xué)內(nèi)容進(jìn)行更新和整合。比如：對(duì)光的干涉和衍射現(xiàn)象的原理分析，需要涉及非常復(fù)雜的數(shù)學(xué)過(guò)程，這些過(guò)程現(xiàn)在完全可以簡(jiǎn)化，因?yàn)槔每茖W(xué)計(jì)算程序的數(shù)值方法不僅可以進(jìn)行精確計(jì)算，［5］還可以進(jìn)行數(shù)值仿真和模擬，所以只需要講清圖樣的分布特點(diǎn)即可；在幾何光學(xué)部分，簡(jiǎn)化一些基本原理，諸如費(fèi)馬原理在反射、折射原理中的推導(dǎo)、理想光具組作圖法求像和像差原理介紹等，加入以基本光學(xué)原理為基礎(chǔ)的現(xiàn)代光學(xué)技術(shù)介紹，如光導(dǎo)纖維及其應(yīng)用、光電開(kāi)關(guān)、指紋鎖、集成光學(xué)簡(jiǎn)介等；對(duì)于光的量子理論不宜過(guò)多講解光電效應(yīng)等學(xué)生熟知的現(xiàn)象，而應(yīng)該從光的本性角度來(lái)分析光與物質(zhì)相互作用的量子光學(xué)規(guī)律；在現(xiàn)代光學(xué)基礎(chǔ)部分加入激光技術(shù)的發(fā)展和應(yīng)用研究等內(nèi)容，開(kāi)拓學(xué)生的知識(shí)視野。

在教學(xué)中滲透前沿科技基礎(chǔ)知識(shí)，拉近學(xué)生和前沿知識(shí)的距離。比如：在光纖傳光原理中可引入梯度折射率材料的基本理論、自聚焦透鏡的成像特征以及光柵光纖傳感技術(shù)的介紹，［6］指點(diǎn)學(xué)生聯(lián)系光柵、光纖、折射率這幾個(gè)知識(shí)點(diǎn)進(jìn)行思考，使學(xué)生認(rèn)識(shí)到基礎(chǔ)知識(shí)具有的生命力和反映的時(shí)代性，激發(fā)學(xué)生獲取新知識(shí)的求知欲，借此機(jī)會(huì)可讓學(xué)生查閱資料，了解其相關(guān)發(fā)展和應(yīng)用，還可以設(shè)計(jì)相關(guān)的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目或創(chuàng)新課題，進(jìn)行分析或演示等。

二、借助現(xiàn)代教育技術(shù)構(gòu)建開(kāi)放實(shí)驗(yàn)平臺(tái)，在強(qiáng)調(diào)物理概念的同時(shí)，構(gòu)建物理圖像，進(jìn)行素質(zhì)教育和創(chuàng)新教育

在光學(xué)課程的教學(xué)中，常存在著理論內(nèi)容和實(shí)驗(yàn)教學(xué)的脫節(jié)，因此，在課堂教學(xué)中應(yīng)注重相應(yīng)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象的講解，讓學(xué)生了解實(shí)驗(yàn)裝置結(jié)構(gòu)，建立數(shù)量級(jí)的概念，強(qiáng)調(diào)物理概念的同時(shí)構(gòu)建物理圖像，可以借助現(xiàn)代教育技術(shù)來(lái)實(shí)現(xiàn)學(xué)習(xí)資源的優(yōu)化。依托校園網(wǎng)、高等學(xué)校教學(xué)資源網(wǎng)和數(shù)字圖書(shū)館，提供豐富的教學(xué)課件、講義及多媒體素材等，擴(kuò)大學(xué)生知識(shí)的信息量，將基礎(chǔ)理論、科研進(jìn)展及光學(xué)技術(shù)的應(yīng)用結(jié)合起來(lái)。

此外，依托豐富的教學(xué)資源和當(dāng)前的硬件設(shè)備構(gòu)建開(kāi)放實(shí)驗(yàn)平臺(tái)。首先，開(kāi)放課程實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容，學(xué)生可結(jié)合自己的學(xué)習(xí)計(jì)劃和時(shí)間安排選取實(shí)驗(yàn)內(nèi)容、設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案、選擇所需的實(shí)驗(yàn)儀器，在教師的指導(dǎo)下進(jìn)行測(cè)試和結(jié)果分析，充分發(fā)揮學(xué)習(xí)的主觀能動(dòng)性；其次，響應(yīng)學(xué)院實(shí)驗(yàn)室開(kāi)放的政策，開(kāi)設(shè)開(kāi)放性實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，拓展光學(xué)、光學(xué)實(shí)驗(yàn)的廣度和深度，啟發(fā)學(xué)生去建立物理圖像，由此增加近代光學(xué)新知識(shí)的引入，增加物理學(xué)知識(shí)在工業(yè)、科技等領(lǐng)域中的應(yīng)用范例；最后，結(jié)合課程實(shí)驗(yàn)，啟發(fā)學(xué)生進(jìn)行課程設(shè)計(jì)和教學(xué)研究，同時(shí)，鼓勵(lì)和引導(dǎo)學(xué)生積極參與大學(xué)生物理科技作品競(jìng)賽、“挑戰(zhàn)杯”大學(xué)生課外學(xué)術(shù)科技作品競(jìng)賽項(xiàng)目、大學(xué)生科技創(chuàng)新項(xiàng)目等科技活動(dòng)，發(fā)揮學(xué)生的創(chuàng)造性，這不僅可以使學(xué)生了解本專業(yè)領(lǐng)域的工程實(shí)際問(wèn)題或?qū)W科前沿動(dòng)態(tài)，還有利于學(xué)生科學(xué)素質(zhì)的培養(yǎng)。

目前，實(shí)驗(yàn)中心已開(kāi)放多項(xiàng)開(kāi)放性實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，并指導(dǎo)學(xué)生撰寫(xiě)和發(fā)表相關(guān)研究論文多篇，同時(shí)，指導(dǎo)學(xué)生參與科技創(chuàng)新項(xiàng)目、課外學(xué)術(shù)科技作品項(xiàng)目，多次獲得省級(jí)和國(guó)家級(jí)獎(jiǎng)勵(lì)。這種以團(tuán)隊(duì)合作形式進(jìn)行的實(shí)踐活動(dòng)使得學(xué)生綜合應(yīng)用所學(xué)知識(shí)分析和解決實(shí)際問(wèn)題，不僅擴(kuò)大了學(xué)生的知識(shí)視野，啟發(fā)他們的思維，而且通過(guò)這些活動(dòng)培養(yǎng)了學(xué)生的設(shè)計(jì)思想和敢于創(chuàng)新的精神，更重要的是，他們的團(tuán)隊(duì)協(xié)作能力、交流表達(dá)能力等科研素養(yǎng)也得到了有效的提高。

三、深入研究課程內(nèi)容與周邊學(xué)科的聯(lián)系，打開(kāi)學(xué)生的創(chuàng)新思路

能源問(wèn)題是當(dāng)今人類致力于開(kāi)發(fā)利用的重點(diǎn)領(lǐng)域，而目前我國(guó)可再生能源專業(yè)人才自主研發(fā)能力薄弱。2006年，我國(guó)開(kāi)始實(shí)施的《可再生能源法》明確規(guī)定，教育行政部門(mén)應(yīng)當(dāng)將可再生能源知識(shí)和技術(shù)納入普通教育、職業(yè)教育課程。

我院為了培養(yǎng)能源利用的應(yīng)用型人才，迎接新能源時(shí)代的到來(lái)，開(kāi)設(shè)了新能源科學(xué)與工程專業(yè)。依托其實(shí)驗(yàn)平臺(tái)，我們?cè)诠怆姍z測(cè)、光電性質(zhì)研究和光伏技術(shù)應(yīng)用等方面開(kāi)設(shè)了研究性實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，從相關(guān)科研項(xiàng)目或生活實(shí)際需求中提取原料和課題供給學(xué)生從事研究，并積極組織學(xué)生參加各種交流活動(dòng)，進(jìn)行研究性實(shí)驗(yàn)。

四、結(jié)束語(yǔ)

我們?cè)诠鈱W(xué)課程方面進(jìn)行了上述積極有益的探索和改革，提升了課程教學(xué)的整體水平，獲得了良好的教學(xué)效果，學(xué)生的動(dòng)手能力、團(tuán)隊(duì)合作能力、綜合素質(zhì)有了明顯的提高，很多學(xué)生愿意繼續(xù)深造，報(bào)考光學(xué)、光學(xué)工程方向的研究生。但是課程改革是一項(xiàng)長(zhǎng)期的工作，需要從多方面、多層次開(kāi)展，需要不斷地與時(shí)俱進(jìn)，以創(chuàng)新教育理念為出發(fā)點(diǎn)，以后可以研究將現(xiàn)代化教學(xué)手段的應(yīng)用與開(kāi)放式教學(xué)相結(jié)合；探討雙語(yǔ)教學(xué)、討論指導(dǎo)課等新的教學(xué)方式、教學(xué)方法的改革；探討課程群的建設(shè)，包括精品課建設(shè)、教輔資料建設(shè)、加強(qiáng)信息物理基礎(chǔ)教育等；引入更加人性化、立體化的考核方式，公平體現(xiàn)學(xué)生的學(xué)習(xí)能力，并對(duì)教學(xué)效果進(jìn)行評(píng)價(jià)，以提高學(xué)校人才培養(yǎng)質(zhì)量和社會(huì)服務(wù)能力，促進(jìn)新升本院校整體教育教學(xué)質(zhì)量的提高。

［

參考文獻(xiàn)］

［1］陳萬(wàn)金等.關(guān)于高師光學(xué)課程體系和教學(xué)內(nèi)容改革的思考與實(shí)踐［J］.吉林師范大學(xué)學(xué)報(bào)（自然科學(xué)版），2006（2）.

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［3］趙凱華，鐘錫華.光學(xué)［M］.北京：北京大學(xué)出版社，2008.

［4］姚啟鈞.光學(xué)教程［M］.北京：高等教育出版社，2008.

光學(xué)教程范文第2篇

作者：鄒林兒，范定環(huán)，傅繼武，沈云

關(guān)鍵詞：專業(yè)光學(xué)軟件，光學(xué)工程類專業(yè)，課程教學(xué)，教學(xué)模式

中圖分類號(hào)：G642.0文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A文章編號(hào)：1674-098X（2014）12（c）-0127-02

光學(xué)工程類專業(yè)是以光學(xué)、應(yīng)用光學(xué)、量子光學(xué)、非線性光學(xué)、激光技術(shù)和光電子學(xué)等為理論基礎(chǔ)，結(jié)合物理電子與微電子學(xué)、固體物理學(xué)、計(jì)算機(jī)技術(shù)以及信息與通信工程等的一門(mén)綜合性強(qiáng)專業(yè)[1]。近年來(lái)，隨光電信息產(chǎn)業(yè)的迅速發(fā)展，該專業(yè)類的人才需求增多，就如何辦好該類專業(yè)，以適應(yīng)產(chǎn)業(yè)需求，是許多高校乃至整個(gè)國(guó)家需要解決的課題[2]。其中，專業(yè)光學(xué)軟件課程是光學(xué)工程類專業(yè)教學(xué)的重要組成部分。學(xué)生掌握一至二門(mén)專業(yè)光學(xué)軟件，利于提高專業(yè)知識(shí)與實(shí)際應(yīng)用的綜合運(yùn)用水平，助于增強(qiáng)就業(yè)競(jìng)爭(zhēng)力，更為重要的是將來(lái)相關(guān)專業(yè)工作的必備技能之一。專業(yè)光學(xué)軟件依據(jù)應(yīng)用領(lǐng)域大致可分為：以經(jīng)典光學(xué)和現(xiàn)代光學(xué)為基本原理的應(yīng)用在各種光學(xué)儀器或儀器系統(tǒng)的光學(xué)設(shè)計(jì)類軟件[3]，目前它們主要有ZEMAX、CODEV、ASAP和OSLO等光學(xué)設(shè)計(jì)軟件；以導(dǎo)波光學(xué)和光通信為理論的應(yīng)用在光通信領(lǐng)域的器件或系統(tǒng)仿真設(shè)計(jì)的光通信類軟件[4]，如OptiBPM、Beamprop等光波導(dǎo)設(shè)計(jì)軟件，以及OptiSystem等光通信系統(tǒng)仿真軟件；另外，其它一些計(jì)算軟件也可以用在光學(xué)方面的，如Matlab在光信息處理中的應(yīng)用[5]。

專業(yè)光學(xué)軟件的教學(xué)相對(duì)光學(xué)專業(yè)實(shí)驗(yàn)教學(xué)（特別是涉及到昂貴專業(yè)實(shí)驗(yàn)設(shè)備），要求的技術(shù)起點(diǎn)低，且能更快地讓學(xué)生接觸到實(shí)際應(yīng)用課題。我們?cè)趯I(yè)光學(xué)軟件實(shí)踐教學(xué)過(guò)程中，強(qiáng)調(diào)基于光學(xué)專業(yè)知識(shí)的是邏輯分析和編程訓(xùn)練的結(jié)合，提高了學(xué)生的光學(xué)設(shè)計(jì)能力。結(jié)合近幾年的專業(yè)光學(xué)軟件教學(xué)研究和實(shí)踐，我們從專業(yè)課程體系設(shè)計(jì)、課程教學(xué)方法、學(xué)生學(xué)習(xí)要求以及考核等幾方面進(jìn)行探討[6-9]。

1教學(xué)課程體系設(shè)計(jì)

1.1專業(yè)理論知識(shí)與專業(yè)軟件教學(xué)有機(jī)銜接和融合

專業(yè)光學(xué)軟件的運(yùn)用需要很強(qiáng)專業(yè)理論知識(shí)，一般面向于光信息科學(xué)與技術(shù)本科專業(yè)（現(xiàn)歸類為光電信息科學(xué)與工程）和光學(xué)、光學(xué)工程研究生專業(yè)。如ZEMAX光學(xué)設(shè)計(jì)軟件，其理論基礎(chǔ)為光學(xué)設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)知識(shí)和像差理論。軟件中的專業(yè)名詞如物面、像面、高斯面等，和計(jì)算方法如實(shí)際光線計(jì)算、近軸光線計(jì)算，以及設(shè)計(jì)時(shí)的整體思路和流程等知識(shí)點(diǎn)都需要在專業(yè)理論課中掌握。因此，專業(yè)理論知識(shí)和專業(yè)軟件課程之間的銜接很重要。它們之間如缺乏有機(jī)聯(lián)系，在專業(yè)軟件課程教學(xué)時(shí)，學(xué)生學(xué)習(xí)效率和質(zhì)量下降，同時(shí)教師教學(xué)辛苦，整個(gè)課程進(jìn)展慢。在我們的課程體系安排中，《工程光學(xué)》、《幾何光學(xué)》或《應(yīng)用光學(xué)》之類課程放置在大學(xué)二年級(jí)第一學(xué)期，以之為基礎(chǔ)的專業(yè)軟件教學(xué)，如ZEMAX之類的光學(xué)設(shè)計(jì)軟件課程，放在隨后的大學(xué)二年級(jí)第二學(xué)期。作為更高級(jí)的專業(yè)理論課程《導(dǎo)波光學(xué)》、《光通信原理》、《光波導(dǎo)理論與技術(shù)》等之類課程設(shè)置在大學(xué)三年級(jí)第二學(xué)期，隨后接下來(lái)的學(xué)期開(kāi)設(shè)光波導(dǎo)設(shè)計(jì)或光通信系統(tǒng)仿真等相關(guān)專業(yè)軟件教學(xué)課程（可選修），如OptiBPM、OptiSystem等軟件。同時(shí)在學(xué)習(xí)專業(yè)軟件期間還可以安排些系統(tǒng)仿真中涉及到知識(shí)點(diǎn)的課程，如涉及到電光調(diào)制、四波混頻效應(yīng)等的《非線性光學(xué)》課程，涉及到光學(xué)透過(guò)率或反射率的《薄膜光學(xué)》課程等，這樣有利于這些特殊知識(shí)點(diǎn)和軟件教學(xué)學(xué)習(xí)有機(jī)融合。采用這樣的安排和緊密的時(shí)間間隔，使得學(xué)生在軟件學(xué)習(xí)中，不至于忘記前面學(xué)習(xí)過(guò)的理論知識(shí)。同時(shí)在軟件教學(xué)中，結(jié)合實(shí)例，將專業(yè)理論知識(shí)和軟件應(yīng)用聯(lián)系起來(lái)，提高了學(xué)生的綜合運(yùn)用能力，學(xué)會(huì)如何分析問(wèn)題和解決問(wèn)題，加深對(duì)專業(yè)知識(shí)的理解和認(rèn)識(shí)，從而更好地實(shí)現(xiàn)應(yīng)用軟件解決問(wèn)題。

1.2強(qiáng)化專業(yè)訓(xùn)練

現(xiàn)在許多學(xué)校施行三學(xué)期制，我們?cè)圏c(diǎn)把專業(yè)光學(xué)軟件學(xué)習(xí)作為實(shí)踐設(shè)計(jì)類集中放在暑假期間（第三學(xué)期）進(jìn)行專業(yè)系統(tǒng)學(xué)習(xí)和培訓(xùn)，專門(mén)作為一項(xiàng)專業(yè)技能課程傳授給學(xué)生。專業(yè)光學(xué)軟件課程教學(xué)結(jié)束后，軟件的實(shí)際運(yùn)用也是實(shí)踐環(huán)節(jié)重要的一步，可以在學(xué)生相關(guān)實(shí)習(xí)企業(yè)環(huán)節(jié)或教師指導(dǎo)的畢業(yè)論文設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)中體現(xiàn)，例如讓學(xué)生協(xié)助參與到實(shí)際光學(xué)系統(tǒng)產(chǎn)品設(shè)計(jì)或項(xiàng)目中，了解產(chǎn)品從產(chǎn)品設(shè)計(jì)或項(xiàng)目的一系列過(guò)程。這些將為學(xué)生今后在企業(yè)科研一線從事光學(xué)工程類專業(yè)工作起著積極作用，加快學(xué)生把專業(yè)知識(shí)轉(zhuǎn)化為實(shí)際應(yīng)用的過(guò)程。

2教學(xué)方法和學(xué)習(xí)方式的改進(jìn)

2.1以實(shí)例為教學(xué)主線、結(jié)合實(shí)際應(yīng)用的專業(yè)光學(xué)軟件課程教學(xué)方法

傳統(tǒng)軟件教學(xué)方法一般是先介紹菜單的各項(xiàng)功能，然后逐步展開(kāi)軟件操作步驟等，這菜單式的教學(xué)方法已不適宜專業(yè)軟件教學(xué)了。專業(yè)光學(xué)軟件不是大眾化軟件，教學(xué)目的不應(yīng)停留在軟件操作熟練程度上，而是通過(guò)教學(xué)方法應(yīng)把握學(xué)習(xí)軟件的內(nèi)涵“如何運(yùn)用軟件分析問(wèn)題和解決問(wèn)題”。在專業(yè)光學(xué)軟件教學(xué)過(guò)程中，我們提出以實(shí)例教學(xué)為主體，從整體設(shè)計(jì)思路上把握，而對(duì)于少量的基本軟件操作串插到實(shí)例中講解。

以ZEMAX光學(xué)設(shè)計(jì)軟件為例，需設(shè)計(jì)一雙膠合透鏡，對(duì)于632.8nm波長(zhǎng)的光，其焦距為100mm，相對(duì)孔徑為1：5，而波像差小于λ/4。在這個(gè)實(shí)例中，對(duì)于初學(xué)者來(lái)講，這些內(nèi)容基本上包括整個(gè)光學(xué)設(shè)計(jì)所需要的教學(xué)內(nèi)容（如透鏡模型或系統(tǒng)結(jié)構(gòu)參數(shù)建立、光線追跡、波前分布、像質(zhì)評(píng)價(jià)分析等）以及設(shè)計(jì)思路和流程。在教學(xué)過(guò)程中，教師應(yīng)貫穿整個(gè)設(shè)計(jì)目標(biāo)是一個(gè)等效焦距（總光焦度倒數(shù)）為定值的光組，著重把握如何合理分配兩個(gè)透鏡的光焦度為設(shè)計(jì)思路。當(dāng)涉及到構(gòu)建透鏡模型時(shí)，教師引導(dǎo)學(xué)生如何在軟件中操作如參數(shù)設(shè)置和模型顯示，并改變不同結(jié)構(gòu)參數(shù)觀察模型變化。當(dāng)實(shí)現(xiàn)光傳輸時(shí)，重點(diǎn)講解光線密度概念和物理意義等，以及光線在軟件中追跡算法，串插地講如何設(shè)置光線密度和工作光波長(zhǎng)等操作。當(dāng)講到成像質(zhì)量分析時(shí)，講解波前的物理意義，和衡量成像質(zhì)量的標(biāo)準(zhǔn)或判據(jù)，以及一般有哪些評(píng)價(jià)函數(shù)等，重點(diǎn)應(yīng)放在如何分析成像質(zhì)量。最后，談到軟件自動(dòng)優(yōu)化設(shè)計(jì)時(shí)，主要講解如何設(shè)計(jì)優(yōu)化函數(shù)，了解像差自動(dòng)平衡的方法和有關(guān)問(wèn)題，來(lái)提高成像質(zhì)量，對(duì)這個(gè)理解和領(lǐng)悟是學(xué)生以后逐步走向更高層次的光學(xué)設(shè)計(jì)關(guān)鍵。通過(guò)實(shí)例教學(xué)，一方面讓學(xué)生體會(huì)到專業(yè)軟件與應(yīng)用緊密結(jié)合，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣，提高學(xué)生的課堂參與度。更重要的是培養(yǎng)學(xué)生的光學(xué)設(shè)計(jì)整體思路，結(jié)合專業(yè)知識(shí)訓(xùn)練如何分析問(wèn)題和解決問(wèn)題，提高綜合應(yīng)用專業(yè)軟件能力。

同時(shí)，教師對(duì)實(shí)例的篩選，要具有經(jīng)典性和適宜的難易度。我們知道專業(yè)光學(xué)軟件功能強(qiáng)大，涉及面廣，如ZEMAX光學(xué)設(shè)計(jì)軟件大致包括照明和成像兩個(gè)范圍。在專業(yè)光學(xué)軟件的學(xué)習(xí)訓(xùn)練中一般分為初級(jí)、中級(jí)、高級(jí)三個(gè)層次。在中、高級(jí)層次訓(xùn)練中是針對(duì)特定設(shè)計(jì)目標(biāo)，比如照相鏡頭設(shè)計(jì)、光譜儀系統(tǒng)的設(shè)計(jì)等，在這里需要更高級(jí)光學(xué)專業(yè)知識(shí)，如《高等光學(xué)》、《傅里葉光學(xué)》等。因此，教師在教學(xué)過(guò)程中針對(duì)不同學(xué)生層次，要把握教學(xué)難度和深度。

2.2堅(jiān)持課前專業(yè)知識(shí)鞏固，課堂學(xué)習(xí)討論，課后上機(jī)復(fù)習(xí)的學(xué)習(xí)方式

專業(yè)光學(xué)軟件里面涉及到許多專業(yè)名詞，對(duì)它們準(zhǔn)確理解，利于參數(shù)設(shè)置時(shí)有清晰的物理意義。這些專業(yè)名詞的知識(shí)來(lái)自前期專業(yè)理論課程，需要學(xué)生課前自主鞏固、查閱資料，比如軟件中的有效焦距、波前、像差、評(píng)價(jià)函數(shù)等專業(yè)名詞。在課程上，以實(shí)例討論為主，學(xué)會(huì)分析問(wèn)題和解決問(wèn)題。以ZEMAX光學(xué)設(shè)計(jì)軟件為例，可以討論影響像差的因素是哪些，如何通過(guò)調(diào)整孔徑光闌位置改善像差，以及在設(shè)計(jì)中如何平衡和分配各類像差等問(wèn)題。通過(guò)實(shí)例講解和討論的學(xué)習(xí)方式，除了在課堂上激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)熱情和興趣外，還加強(qiáng)對(duì)專業(yè)知識(shí)綜合理解和提高應(yīng)用軟件解決問(wèn)題的能力。課后布置學(xué)生上機(jī)復(fù)習(xí)，一是讓學(xué)生消化課程上的知識(shí)，進(jìn)一步嘗試解決實(shí)例中出現(xiàn)各種情形；二是提高學(xué)生對(duì)軟件使用熟練程度。這種學(xué)習(xí)方式讓學(xué)生從被動(dòng)式的課堂聽(tīng)課、上機(jī)練習(xí)，改變?yōu)橹鲃?dòng)性的課堂學(xué)習(xí)討論，課后自主復(fù)習(xí)和鞏固光學(xué)軟件應(yīng)用思路，鼓勵(lì)學(xué)生嘗試新的設(shè)計(jì)方案。對(duì)教師而言，一是讓學(xué)生認(rèn)識(shí)到專業(yè)軟件課程學(xué)習(xí)的重要性和優(yōu)勢(shì)，充分調(diào)動(dòng)學(xué)生的積極性和學(xué)習(xí)興趣，是主動(dòng)性學(xué)習(xí)方法的前提；二是引導(dǎo)課程討論由淺入深，抱磚引玉。近幾年來(lái)實(shí)踐教學(xué)反饋，低年級(jí)學(xué)生意識(shí)到專業(yè)光學(xué)軟件學(xué)習(xí)是光學(xué)理論知識(shí)與實(shí)際應(yīng)用結(jié)合的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，以及在就業(yè)方面占據(jù)較大優(yōu)勢(shì)，這已經(jīng)形成學(xué)生的共識(shí)，起著良性循環(huán)作用，提高了學(xué)生學(xué)習(xí)專業(yè)軟件積極性。

3采用多樣靈活有效的考核評(píng)價(jià)方式

專業(yè)光學(xué)軟件課程有著自身的內(nèi)容特點(diǎn)和教學(xué)規(guī)律，僅僅采用傳統(tǒng)的筆試、上機(jī)考試的考核方式是不能很好適應(yīng)專業(yè)光學(xué)軟件教學(xué)考核要求。專業(yè)光學(xué)軟件課程的教學(xué)目的是不僅僅讓學(xué)生熟練使用軟件，更為主要的是能結(jié)合專業(yè)知識(shí)應(yīng)用軟件進(jìn)行光學(xué)項(xiàng)目分析和設(shè)計(jì)。因此，專業(yè)光學(xué)軟件課程的考察就是評(píng)價(jià)學(xué)生的專業(yè)知識(shí)綜合運(yùn)用與分析能力，包括專業(yè)知識(shí)的理解、項(xiàng)目的分析和解決能力、計(jì)算編程水平等幾方面綜合素質(zhì)表現(xiàn)。基于此，我們?cè)诮虒W(xué)過(guò)程中采取多樣靈活有效的考核方式。

（1）小作業(yè)。平時(shí)主要考察學(xué)生對(duì)專業(yè)光學(xué)軟件的操作能力和專業(yè)知識(shí)的理解與應(yīng)用。這通過(guò)課后布置小作業(yè)來(lái)考察學(xué)生平時(shí)對(duì)知識(shí)點(diǎn)掌握情況，同時(shí)還兼顧知識(shí)小結(jié)的復(fù)習(xí)和鞏固。

（2）小組課題。學(xué)期快結(jié)束時(shí)，提前三至四周時(shí)間，分小組布置不同課題（或項(xiàng)目），如設(shè)計(jì)光學(xué)鏡頭（廣角、微焦距鏡頭等）、光波導(dǎo)器件等。在規(guī)定時(shí)間內(nèi)，讓小組學(xué)生自主討論，查閱資料，最后形成項(xiàng)目文檔，提交設(shè)計(jì)報(bào)告。這種考核方式，對(duì)個(gè)別基礎(chǔ)差的學(xué)生實(shí)現(xiàn)起來(lái)有一定難度，但通過(guò)小組成員合理搭配（平常成績(jī)好的帶動(dòng)成績(jī)較差的），這不僅提高整體學(xué)生的專業(yè)水平，更重要的是培養(yǎng)學(xué)生個(gè)人能力，如溝通、管理、創(chuàng)新、團(tuán)隊(duì)協(xié)作與領(lǐng)導(dǎo)等。

還要強(qiáng)調(diào)的是，教師在最后考核結(jié)束時(shí)，給予學(xué)生提交的項(xiàng)目報(bào)告進(jìn)行點(diǎn)評(píng)，應(yīng)重點(diǎn)評(píng)價(jià)學(xué)生的思維過(guò)程，同時(shí)幫助學(xué)生得到合理的答案，使得對(duì)學(xué)生的考核成為課堂教學(xué)的延伸。

4實(shí)踐教學(xué)中相關(guān)問(wèn)題思考

目前專業(yè)光學(xué)軟件實(shí)踐教學(xué)表明，上述措施的實(shí)施，在教學(xué)質(zhì)量和學(xué)生受歡迎度方面有很大提高。但仍存在一些更高層次的問(wèn)題，值得思考與進(jìn)一步完善。

光學(xué)教程范文第3篇

一、實(shí)施理實(shí)一體的項(xiàng)目化教學(xué)的必要性與優(yōu)勢(shì)

國(guó)家對(duì)于高職教育的定位和任務(wù)是服務(wù)社會(huì)主義現(xiàn)代化建設(shè)，培養(yǎng)數(shù)以億計(jì)的高素質(zhì)勞動(dòng)者和數(shù)以千萬(wàn)計(jì)的高技能專門(mén)人才。強(qiáng)調(diào)職業(yè)院校的學(xué)生要具有突出的實(shí)踐能力。教育部關(guān)于職業(yè)教育的文件要求：要積極推行與生產(chǎn)勞動(dòng)和社會(huì)實(shí)踐相結(jié)合的學(xué)習(xí)模式，把工學(xué)結(jié)合作為高等職業(yè)教育人才培養(yǎng)模式改革的重要切入點(diǎn)，帶動(dòng)專業(yè)調(diào)整與建設(shè)，引導(dǎo)課程設(shè)置、教學(xué)內(nèi)容和教學(xué)方法改革，則強(qiáng)調(diào)教學(xué)內(nèi)容要結(jié)合企業(yè)實(shí)際[1]。歸根結(jié)底是即要有實(shí)踐能力，又必須結(jié)合社會(huì)實(shí)際。

光伏發(fā)電是我國(guó)在能源領(lǐng)域大力發(fā)展的可再生能源之一，也是最近幾年裝機(jī)容量增長(zhǎng)最快的發(fā)電方式，具有廣闊的發(fā)展前景，特別是我國(guó)目前正在大力推進(jìn)智能電網(wǎng)建設(shè)，為以光伏發(fā)電為代表的分布式能源發(fā)展提供了良好的機(jī)遇。光伏產(chǎn)業(yè)的飛速發(fā)展需要大量光伏技術(shù)型人才。這促使了高職院校對(duì)光伏發(fā)電技術(shù)人才培養(yǎng)的積極性。由于太陽(yáng)能光伏技術(shù)屬于跨多學(xué)科的新興學(xué)科，它涉及氣象、光學(xué)、半導(dǎo)體、電力、電子、計(jì)算機(jī)和機(jī)械等多學(xué)科技術(shù)，課程理論性強(qiáng)、內(nèi)容較為抽象。而且光伏發(fā)電要求從業(yè)的技術(shù)人員不但要掌握扎實(shí)的理論知識(shí)，還要有較強(qiáng)的動(dòng)手能力，才能合理的設(shè)計(jì)使用和充分發(fā)揮光伏設(shè)備的作用。而理實(shí)一體化教學(xué)重視市場(chǎng)對(duì)人才技能的要求，突出學(xué)生的動(dòng)手能力，項(xiàng)目化課程突出學(xué)習(xí)內(nèi)容的實(shí)用性，因此開(kāi)展光伏發(fā)電設(shè)計(jì)安裝與維護(hù)教學(xué)一體化與項(xiàng)目化改革具有較強(qiáng)的現(xiàn)實(shí)意義與長(zhǎng)遠(yuǎn)意義。

二、光伏發(fā)電實(shí)施項(xiàng)目化教學(xué)的課程實(shí)施方案設(shè)計(jì)

以培養(yǎng)學(xué)生綜合職業(yè)能力為目標(biāo)，將企業(yè)典型工作任務(wù)轉(zhuǎn)化為多塊即獨(dú)立成體又緊密聯(lián)系的項(xiàng)目化教材是課程改革的核心。具體的方法和要求是以典型設(shè)計(jì)任務(wù)為載體，以學(xué)生為中心，根據(jù)典型工作任務(wù)和工作過(guò)程設(shè)計(jì)課程體系和內(nèi)容，按照工作過(guò)程的順序和學(xué)生自主學(xué)習(xí)的要求進(jìn)行教學(xué)設(shè)計(jì)并安排教學(xué)活動(dòng)，最終實(shí)現(xiàn)理論教學(xué)與實(shí)踐教學(xué)融通合一、能力培養(yǎng)與工作崗位對(duì)接合一[2]。

根據(jù)目前我國(guó)大力發(fā)展分布式光伏發(fā)電系統(tǒng)的實(shí)際需求，把能夠獨(dú)立完成光伏發(fā)電系統(tǒng)設(shè)計(jì)安裝與維護(hù)的技術(shù)人才作為培養(yǎng)目標(biāo)，將光伏發(fā)電系統(tǒng)設(shè)計(jì)與安裝分為下述七個(gè)項(xiàng)目進(jìn)行教學(xué)和實(shí)踐，這七個(gè)項(xiàng)目緊密聯(lián)接，共同完成一個(gè)光伏發(fā)電系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與安裝工程。

1.光伏組件的選型

光伏組件的選型包括組件的尺寸、型號(hào)、額定功率、開(kāi)路電壓、短路電流、轉(zhuǎn)換效率等技術(shù)參數(shù)的選擇，要想會(huì)選型就必須了解組件的基本知識(shí)，這些知識(shí)包括光伏發(fā)電原理，組件的結(jié)構(gòu)組成等。在這一部分的學(xué)習(xí)中有理論有實(shí)踐，實(shí)踐學(xué)習(xí)包括一系列的實(shí)驗(yàn)和實(shí)訓(xùn)，這些實(shí)訓(xùn)均在光伏發(fā)電試驗(yàn)箱上完成，有太陽(yáng)電池發(fā)電原理實(shí)訓(xùn)，太陽(yáng)電池能量轉(zhuǎn)換實(shí)訓(xùn)，太陽(yáng)電池組件效率測(cè)試實(shí)訓(xùn)及環(huán)境對(duì)光伏轉(zhuǎn)換影響實(shí)訓(xùn)等；在掌握了組件的基本知識(shí)以后學(xué)生便能夠順利地完成組件的選型及串并聯(lián)個(gè)數(shù)的設(shè)計(jì)。

2.系統(tǒng)最佳傾角的設(shè)計(jì)

光伏系統(tǒng)發(fā)電量的多少跟組件的傾角有直接的關(guān)系，而且不同的系統(tǒng)有不同的最佳傾角，如有的系統(tǒng)要求全年的發(fā)電量最大，而有的系統(tǒng)要求一年四季發(fā)電量盡量均衡，這兩個(gè)系統(tǒng)就會(huì)有不同的最佳傾角，另外要掌握系統(tǒng)的最佳傾角計(jì)算還要掌握方位角，太陽(yáng)角，時(shí)角等概念，在這部分的學(xué)習(xí)中會(huì)有光照強(qiáng)度對(duì)發(fā)電量的影響實(shí)訓(xùn)和傾角對(duì)發(fā)電量的影響實(shí)訓(xùn)。

3.光伏匯流箱、控制器和逆變器的選型

光伏匯流箱是將串聯(lián)起來(lái)的多路組件匯流成一路，進(jìn)一步提高系統(tǒng)的電流和輸出功率；匯流箱具有過(guò)流保護(hù)，接地保護(hù)，電壓電流顯示等功能；逆變器是光伏發(fā)電系統(tǒng)的核心設(shè)備，在光伏發(fā)電系統(tǒng)的成本里也占有一定的比重，它是將光伏組件發(fā)出的直流電變?yōu)榻涣麟娸敵觯孀兤饔卸喾N類型，有離網(wǎng)型和并網(wǎng)型，有單相逆變器和三相逆變器等；正確的選型必須建立在對(duì)設(shè)備參數(shù)性能等詳細(xì)的了解基礎(chǔ)上；這部分內(nèi)容通過(guò)讓學(xué)生對(duì)設(shè)備進(jìn)行拆裝等實(shí)訓(xùn)加強(qiáng)學(xué)生的理解和掌握；還有光伏控制器控制實(shí)訓(xùn)，光伏逆變器原理實(shí)訓(xùn)，光伏逆變器輸出電能質(zhì)量分析等。

4.電纜和支架的選型與安裝

光伏組件之間串并聯(lián)使用專用電纜，其截面積大小應(yīng)滿足電纜長(zhǎng)期允許載流量以及回路允許電壓降，由公式可計(jì)算不同組件間以及組件至匯流箱的距離所需電纜的規(guī)格；光伏方陣支架需考慮承重，通風(fēng)，抗震，防雨雪等要求。一般采用角鋼制成的三角型支架，其底座是水泥混凝土基礎(chǔ)，組件前后間距離需根據(jù)組件傾角進(jìn)行計(jì)算確定。

5.防雷接地系統(tǒng)設(shè)計(jì)

因光伏組件置于屋頂之上，有可能遭受直擊雷或感應(yīng)雷電波的侵入，同時(shí)，逆變器直流輸入以及交流輸出等處應(yīng)附帶有避雷器，以防止雷電波的侵入。主要對(duì)各種感應(yīng)雷進(jìn)行有效應(yīng)對(duì)。

6.測(cè)量監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)

太陽(yáng)能光伏發(fā)電監(jiān)控測(cè)量系統(tǒng)一般用于大、中型光伏系統(tǒng)中，可根據(jù)光伏系統(tǒng)的重要性等因素考慮選用。監(jiān)控測(cè)量系統(tǒng)一般可對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)視記錄和控制，系統(tǒng)故障記錄與報(bào)警，以及各種參數(shù)的設(shè)置。還可通過(guò)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行遠(yuǎn)程監(jiān)控和數(shù)據(jù)傳輸，顯示當(dāng)前發(fā)電功率，日發(fā)電量累計(jì)，月發(fā)電量累計(jì)，總發(fā)電量累計(jì)等數(shù)據(jù)。

7.安裝與調(diào)試

安裝與調(diào)試是工程實(shí)施的重要內(nèi)容，這部分內(nèi)容除理論教學(xué)外，另安排學(xué)生進(jìn)行實(shí)際的光伏系統(tǒng)安裝與調(diào)試。通過(guò)接線、調(diào)試、運(yùn)行掌握安裝與調(diào)試的理論和實(shí)踐知識(shí)。

在對(duì)課程項(xiàng)目化分解以后，再將每個(gè)項(xiàng)目具體化為專業(yè)知識(shí)講解，動(dòng)手能力訓(xùn)練兩個(gè)有較強(qiáng)可操作性的模塊，這樣就能保證每個(gè)項(xiàng)目教學(xué)工作的順利實(shí)施，也能保證課堂的教學(xué)質(zhì)量，光伏發(fā)電課程能力標(biāo)準(zhǔn)分解列表見(jiàn)附表一。

三、光伏發(fā)電項(xiàng)目化教學(xué)的實(shí)施

有了以實(shí)際工程為基礎(chǔ)的項(xiàng)目化教程，采用什么樣的教學(xué)方法同樣非常重要，以學(xué)生為中心組織教學(xué)，讓學(xué)生邊學(xué)邊做，在學(xué)中做，在做中學(xué)，注重學(xué)生專業(yè)能力，方法能力和社會(huì)能力的培養(yǎng)是光伏發(fā)電課程教學(xué)方法改革的目標(biāo)[3]。光伏發(fā)電課程教學(xué)實(shí)行理時(shí)一體的強(qiáng)化訓(xùn)練方式，將光伏發(fā)電系統(tǒng)設(shè)計(jì)安裝工程項(xiàng)目分解成上述七個(gè)項(xiàng)目。以項(xiàng)目為載體，將知識(shí)點(diǎn)融入到各項(xiàng)目之中，在實(shí)訓(xùn)室內(nèi)按項(xiàng)目組織實(shí)施教學(xué)，實(shí)現(xiàn)邊教邊學(xué)、邊學(xué)邊練、學(xué)做合一“教、學(xué)、做”有機(jī)融合的一體化教學(xué)[4]，達(dá)到崗位技能培養(yǎng)的目的。以項(xiàng)目一光伏發(fā)電系統(tǒng)組件選型這部分內(nèi)容為例；將該項(xiàng)目的內(nèi)容分成多個(gè)具體的學(xué)習(xí)任務(wù)，如測(cè)試不同傾角太陽(yáng)電池的發(fā)電量，測(cè)試不同溫度下組件的發(fā)電量，測(cè)試不同光照強(qiáng)度下組件的發(fā)電量，測(cè)試光伏組件效率等。明確任務(wù)后將學(xué)生分為10組，每組4-5人，每個(gè)小組的組長(zhǎng)輪流擔(dān)任，一個(gè)任務(wù)一個(gè)小組長(zhǎng)，讓每個(gè)學(xué)生都有機(jī)會(huì)得到組織能力的鍛煉。拿到任務(wù)后填寫(xiě)工作任務(wù)書(shū)，明確工作內(nèi)容，工作目標(biāo)，工作對(duì)象工作步驟工作方法以及提交的成果等。

任務(wù)實(shí)施，如學(xué)習(xí)任務(wù)光伏組件效率測(cè)試，測(cè)試之前先給學(xué)生講授必須掌握的理論知識(shí)，如光伏發(fā)電原理，光伏組件結(jié)構(gòu)組成等，然后教授學(xué)生測(cè)試方法及步驟，并指導(dǎo)學(xué)生如何正確操作實(shí)驗(yàn)箱，如何記錄數(shù)據(jù)并繪制伏安特性曲線，求出最大輸出功率，最后計(jì)算組件效率。計(jì)算完后要求小組之間互相交流討論并總結(jié)。在學(xué)生操作過(guò)程中及時(shí)糾正學(xué)生的錯(cuò)誤操作和不良操作習(xí)慣。

四、光伏發(fā)電項(xiàng)目化教學(xué)考核與評(píng)價(jià)

教學(xué)過(guò)程與評(píng)價(jià)要突出學(xué)生綜合職業(yè)能力培養(yǎng)，注重培養(yǎng)學(xué)生專業(yè)能力、動(dòng)手能力和社會(huì)能力。整個(gè)課程的考核包括操作熟練程度的考核，對(duì)問(wèn)題理解的考核，完成任務(wù)期間表現(xiàn)的考核，團(tuán)結(jié)協(xié)作意識(shí)的考核，學(xué)習(xí)態(tài)度的考核等，將課程考核放在課程進(jìn)程中進(jìn)行，提高學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性。結(jié)果采用成果演示和答辯的考核方式，其中對(duì)問(wèn)題的理解程度占本次考核成績(jī)的40%，而操作的正確性，規(guī)范性及熟練程度占40%，團(tuán)隊(duì)協(xié)作能力，領(lǐng)導(dǎo)能力，溝通能力占20%。該課程共有七個(gè)項(xiàng)目，每個(gè)項(xiàng)目考核一次，而七次考核的加權(quán)平均作為本課程的最終成績(jī)。以班級(jí)中的小明同學(xué)為例，假設(shè)小明被分在第一小組，本項(xiàng)目有多個(gè)具體的學(xué)習(xí)任務(wù)，則第一小組將分別演示幾個(gè)任務(wù)，如光伏板效率測(cè)試，不同光照上發(fā)電量的測(cè)試，不同傾角下發(fā)電量的測(cè)試等，不同的任務(wù)由不同的成員擔(dān)任組長(zhǎng)，考核時(shí)由該小組協(xié)同完成該項(xiàng)目的幾個(gè)任務(wù)，根據(jù)任務(wù)完成的水平給小組一個(gè)任務(wù)完成分作力每個(gè)成的員共同的操作分如第一小組操作分為85分，然后在根據(jù)完成任務(wù)期間各自的表現(xiàn)打出不同的社會(huì)能力分，如小明在成果演示過(guò)程中表現(xiàn)出團(tuán)結(jié)協(xié)作，積極配合，圓滿完成自己的角色任務(wù)。因此社會(huì)能力分給90分，最后是答辯考核，要據(jù)小明對(duì)本次實(shí)驗(yàn)原理及基本知識(shí)點(diǎn)的理解程度給出專業(yè)成績(jī)?nèi)?0分。這三個(gè)成績(jī)?cè)俪艘愿髯缘臋?quán)重得出最終的成績(jī)，因此小明本項(xiàng)目的最終成績(jī)?yōu)?5*0.4+90*0.2+90*0.4=88分。最后本課程完成以后由七個(gè)項(xiàng)目的成績(jī)共同決定了小明本課程的成績(jī)。

五、結(jié)語(yǔ)

實(shí)施理實(shí)一體的項(xiàng)目化教學(xué)，對(duì)于培養(yǎng)德智體美全面發(fā)展，具有良好職業(yè)道德、熟練的職業(yè)技能，精益求精的工作態(tài)度、追求完美的創(chuàng)新精神、可持續(xù)發(fā)展的基礎(chǔ)能力，掌握必需夠用的專業(yè)知識(shí)，面向生產(chǎn)第一線從事光伏發(fā)電系統(tǒng)設(shè)計(jì)安裝與維護(hù)及管理等工作的高技能人才方面有較為突出的優(yōu)勢(shì)。但也提出了兩個(gè)方面的要求。

光學(xué)教程范文第4篇

光纖通信正在日益改變著人們的生活，是國(guó)家“十二五”期間的重點(diǎn)工程，未來(lái)社會(huì)對(duì)光纖通信專業(yè)技術(shù)人才會(huì)有非常大的需求。住建部已要求住宅建設(shè)、電信運(yùn)營(yíng)、工程設(shè)計(jì)、施工圖審查、施工、監(jiān)理等單位執(zhí)行光纖到戶的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)[1-2]。

在光纖通信方向的通信工程人才培養(yǎng)中，要求學(xué)生具備扎實(shí)的理論基礎(chǔ)，滿足專業(yè)應(yīng)用需要，又要具有與現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際應(yīng)用相適應(yīng)的動(dòng)手力，使學(xué)生在校期間就具有現(xiàn)場(chǎng)操作實(shí)踐的能達(dá)到光纖通信工程師的理論和操作水平。當(dāng)前，電子科技大學(xué)精品課“光纖通信”，華北電力大學(xué)電子與通信工程省級(jí)精品課程“光纖通信原理”，山東理工大學(xué)精品課程“光纖通信”，燕山大學(xué)精品課程“光纖通信”也都非常重視理論與實(shí)驗(yàn)的結(jié)合[3-5]。

結(jié)合本校情況，《光纖通信》課程是通信工程專業(yè)的一門(mén)專業(yè)必修課，電子科學(xué)與技術(shù)專業(yè)、物理學(xué)專業(yè)的選修課，同時(shí)也是全校的公共通識(shí)選修課程。該課程的具體培養(yǎng)要求是：通過(guò)本課程對(duì)光纖通信基本原理、光收發(fā)信機(jī)、通信網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行闡述和講解，使學(xué)生掌握光纖通信的基本概念，熟悉光發(fā)信機(jī)、中繼器、光收信機(jī)及光器件的工作原理，掌握光纖通信網(wǎng)絡(luò)工作原理和通信網(wǎng)設(shè)計(jì)基本方法。另外，光纖通信技術(shù)涉及的知識(shí)面廣，如數(shù)字通信、電磁場(chǎng)和物理光學(xué)等概念較多，故在學(xué)習(xí)本課程之前，學(xué)生應(yīng)先修物理、電磁場(chǎng)與電磁波和數(shù)字通信等課程，為本課程的學(xué)習(xí)打下基礎(chǔ)。

由此可見(jiàn)，《光纖通信》課程既需要非常注重理論課程的講授，又需要注重實(shí)驗(yàn)教學(xué)。采用精準(zhǔn)有效的理論教學(xué)和實(shí)驗(yàn)教學(xué)相結(jié)合的教學(xué)方式，進(jìn)一步系統(tǒng)地設(shè)計(jì)《光纖通信》課程教學(xué)與教法研究，對(duì)提高本校學(xué)生的相關(guān)知識(shí)儲(chǔ)備，跟上光纖通信技術(shù)的發(fā)展步伐，具有重要意義。本論文正是基于這一思想，在教學(xué)與教法研究上提出了四點(diǎn)新的方法和建議，為我校的精品課程建設(shè)打好基礎(chǔ)。

一、講授內(nèi)容的實(shí)時(shí)更新，與最新的理論發(fā)展和應(yīng)用前沿相結(jié)合

光纖通信技術(shù)承載的信息量巨大，傳輸?shù)臉I(yè)務(wù)種類繁多。無(wú)論是其相關(guān)理論，還是使用設(shè)備，都發(fā)展迅速、更新很快。《光纖通信》課程也要在理論和與現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用方面進(jìn)行不斷跟進(jìn)前沿。這個(gè)可以從三個(gè)方面進(jìn)行提高跟進(jìn)：第一，在理論方面，及時(shí)跟進(jìn)當(dāng)前的發(fā)展?fàn)顩r，針對(duì)當(dāng)前國(guó)內(nèi)的光纖通信相關(guān)的專業(yè)學(xué)術(shù)會(huì)議，例如參加亞洲光纖通信與光電國(guó)際會(huì)議及博覽會(huì)以及中國(guó)電子學(xué)會(huì)通信學(xué)分會(huì)、中國(guó)通信學(xué)會(huì)光通信專業(yè)委員會(huì)和中國(guó)光學(xué)學(xué)會(huì)聯(lián)合主辦的全國(guó)第四次光纖通信學(xué)術(shù)會(huì)議，進(jìn)行學(xué)術(shù)交流，對(duì)較為前沿的理論突破進(jìn)行了解，并適當(dāng)讓學(xué)生收集和了解這方面的信息。第二，在實(shí)踐方面，緊跟形勢(shì)，掌握當(dāng)前進(jìn)行的較為典型的工程動(dòng)態(tài)，了解光纖通信國(guó)際/國(guó)家行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的修訂及更新。要求學(xué)生能了解光纖通信網(wǎng)絡(luò)現(xiàn)狀、光纜路由和邏輯拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，建立初步的感性認(rèn)識(shí)。第三，尤為重要的是，讓學(xué)生定期查閱光纖通信有源器件、無(wú)源器件以及光網(wǎng)絡(luò)的相關(guān)文獻(xiàn);培養(yǎng)學(xué)生能夠自己動(dòng)手查閱相關(guān)書(shū)籍和自主學(xué)習(xí)科研方面的能力，以期學(xué)生在以后的生涯中能夠自我前行。

二、內(nèi)容的表達(dá)方法的改進(jìn)：用多媒體表達(dá)原理的動(dòng)態(tài)過(guò)程

《光纖通信》課程的學(xué)習(xí)中首先要求學(xué)生對(duì)光纖通信鏈路有全面的認(rèn)識(shí)，如圖1所示。

光纖通信鏈路中各個(gè)組成部分信息量大，并與實(shí)際結(jié)合緊密，經(jīng)常需要大量的細(xì)節(jié)圖片來(lái)顯示現(xiàn)場(chǎng)情況和課程內(nèi)容的內(nèi)在邏輯，甚至要提供通信運(yùn)行中的動(dòng)態(tài)過(guò)程。也因此，在傳統(tǒng)的教學(xué)中，也必須更多地利用多媒體手段。并且表現(xiàn)形式也不能僅僅將多媒體的工具簡(jiǎn)單羅列，還必須針對(duì)課程的內(nèi)容采取恰當(dāng)?shù)谋磉_(dá)方式，究竟是圖片，還是音頻或者視頻，而是根據(jù)具體的內(nèi)容，采用合適的方法表達(dá)內(nèi)容的本質(zhì)。比如光纖通信鏈路中，光波能夠作為高頻信號(hào)的載波這一特性的講解，首先要了解光波是一種高頻振蕩的電磁波，需要借助動(dòng)畫(huà)來(lái)描述，然后再討論載波的調(diào)制，需要畫(huà)圖解釋，這些均是傳統(tǒng)板書(shū)教學(xué)難以完成或者說(shuō)需要花費(fèi)過(guò)多時(shí)間敘述、描寫(xiě)的，借助多媒體動(dòng)畫(huà)可以生動(dòng)、形象、快速地完成講解，并且學(xué)生可以獲得直觀的感受;再如構(gòu)成光纖通信鏈路的中繼器其中必不可少的摻鉺光纖放大器，其工作原理涉及激光原理、摻鉺光纖最佳長(zhǎng)度的計(jì)算，這時(shí)如果仍然采用傳統(tǒng)的方式，或者簡(jiǎn)單的多媒體羅列教學(xué)，對(duì)學(xué)生而言視覺(jué)沖擊效果太弱，因此在教學(xué)中可以采用板書(shū)教學(xué)，對(duì)公式講解、結(jié)合多媒體動(dòng)畫(huà)，展現(xiàn)摻鉺光纖放大器工作的原理。板書(shū)時(shí)給學(xué)生一定的思考空間，多媒體給出具體直觀的動(dòng)態(tài)工作過(guò)程，起到強(qiáng)化記憶、增強(qiáng)理解的作用。

三、結(jié)合記憶心理學(xué)，改進(jìn)教法

一直以來(lái)，尤其是最近一段時(shí)間，我們都在思考一個(gè)問(wèn)題，是什么導(dǎo)致學(xué)生對(duì)知識(shí)點(diǎn)完成了記憶、理解、掌握、能夠運(yùn)用的呢？教師能幫助學(xué)生記憶什么嗎？答案是不能，很無(wú)奈但是很真實(shí)！我們能做的是講一堂課、若干知識(shí)點(diǎn)呈現(xiàn)在學(xué)生面前！針對(duì)這種呈現(xiàn)我們與一本書(shū)、一段視頻的作用類似，那么我們真的無(wú)能為力嗎（在幫助學(xué)生記憶方面）？當(dāng)然不是，我們?cè)诔尸F(xiàn)課程過(guò)程中與學(xué)生是有交流、有互動(dòng)的，那么正是這種互動(dòng)，可以加深學(xué)生的記憶，能夠?qū)⒈粍?dòng)的聽(tīng)或者看，轉(zhuǎn)換成積極的思考，這才是教與學(xué)中的關(guān)鍵！根據(jù)記憶的類型[6]，針對(duì)知識(shí)傳授記憶有形象記憶型、抽象記憶型、情緒記憶型，課堂教學(xué)以抽象記憶為主，但是形象記憶，情緒記憶是不容忽視的，而且是非常重要的輔助手段，因此生動(dòng)的例子、新鮮的實(shí)事都是與學(xué)生互動(dòng)，幫助抽象記憶的好方法。如何能夠?qū)W(xué)生的思路不著痕跡地帶著進(jìn)入思考，這里給出了一種教法的嘗試――重點(diǎn)提問(wèn)，團(tuán)隊(duì)討論。

所有課堂內(nèi)容，圍繞提問(wèn)為重點(diǎn)，進(jìn)行提現(xiàn)。具體做法是每節(jié)課提前5分鐘將上一節(jié)講授的需掌握的重點(diǎn)內(nèi)容在黑板上列出，上課鈴聲響起，學(xué)生自由選擇問(wèn)題回答，板書(shū)作答，其余同學(xué)共同批改每道題。學(xué)生在短時(shí)間內(nèi)（上課之前的5分鐘）對(duì)上一節(jié)課講授內(nèi)容有所回顧，板書(shū)作答加強(qiáng)抽象記憶，同時(shí)在批改其他同學(xué)的回答時(shí)糾正自己的理解錯(cuò)誤（形象記憶）。全班同學(xué)對(duì)其進(jìn)行批改（全班同學(xué)在共同糾錯(cuò)的同時(shí)完成了團(tuán)隊(duì)討論），作答的學(xué)生感受情緒記憶，知識(shí)內(nèi)化過(guò)程加強(qiáng)，能夠?qū)⑥D(zhuǎn)化過(guò)程中可能出現(xiàn)的理解錯(cuò)誤加以糾正。每節(jié)課之前板書(shū)提問(wèn)，直接解決學(xué)生理解過(guò)程中的偏差，及時(shí)發(fā)現(xiàn)，及時(shí)解決，發(fā)動(dòng)學(xué)生參與批改問(wèn)題，從多角度鼓勵(lì)學(xué)生思考，加深知識(shí)的理解。課前提問(wèn)與平時(shí)成績(jī)掛鉤，學(xué)生參與非常積極，其強(qiáng)化記憶的效果在試卷考題中有明顯的體現(xiàn)！

四、實(shí)際動(dòng)手應(yīng)用與理論教學(xué)相結(jié)合

當(dāng)前針對(duì)實(shí)際動(dòng)手應(yīng)用存在三方面的不足，一是設(shè)備價(jià)格高，更新快，沒(méi)有足夠的設(shè)備;二是實(shí)際動(dòng)手的內(nèi)容太簡(jiǎn)單，不能反映或者提高水平。三是實(shí)際操作時(shí)間較長(zhǎng)，進(jìn)程把控較難，且容易出現(xiàn)問(wèn)題。也正是因此，很多專業(yè)學(xué)生存在理論的夸夸其談，實(shí)踐侏儒的現(xiàn)象。即便現(xiàn)有的通信工程專業(yè)、電子科學(xué)與技術(shù)專業(yè)已開(kāi)設(shè)專業(yè)實(shí)驗(yàn)，但是存在的問(wèn)題是理論課與實(shí)驗(yàn)課脫節(jié)，有的同學(xué)是沒(méi)上理論課，先做完了實(shí)驗(yàn)，有的同學(xué)是理論課學(xué)習(xí)完成很長(zhǎng)時(shí)間才上實(shí)驗(yàn)課。

光學(xué)教程范文第5篇

關(guān)鍵詞：光纜線路設(shè)計(jì)，優(yōu)化設(shè)計(jì)方法，計(jì)算機(jī)輔助教學(xué)

中圖分類號(hào)：TP399文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A文章編號(hào)：1009-3044(2012)22-5393-03

Application of Network Optimization Methods to the Course of Optical Fiber Cable Line Design

LIU Feng-qing1, KANG Wen-jun1, MA Ding2

(1. College of Optoelectronic engineering, Nanjing University of Posts and Telecommunications, Nanjing 210046, China; 2. School of Electronics and Information Engineering, Harbin Institute of Technology, Harbin 150001, China)

Abstract: Optical fiber cable line design is an important part of the course of optical fiber technology and its application. The feasibility of introducing computer assisted instruction into optical fiber cable line design course is presented. Combining with the course contents, optimization design methods are given for shortest cable path routing and physical topology design of optical fiber cable networks. Two examples are given. The application of optimization design to optical fiber cable line design arouses students’interest, and help students understand how optical fiber cable line design is implemented. It also improves the teaching quality and efficiency.

Key words: optical fiber cable Line design; optimization design methods; computer assisted instruction

21世紀(jì)是信息科學(xué)與技術(shù)高速發(fā)展的時(shí)代，而光纖是信息獲取和大容量信息傳輸?shù)闹匾浇椋捎诠饫w媒質(zhì)所具有的傳輸帶寬大、傳輸損耗低等特點(diǎn)，使光纖通信技術(shù)在信息網(wǎng)絡(luò)建設(shè)中始終占據(jù)著主導(dǎo)地位，并承載著信息網(wǎng)絡(luò)中80%以上的信息流量。在光纖對(duì)信息的實(shí)際傳輸過(guò)程中，通常采用光纖成纜的方式進(jìn)行傳輸，以實(shí)現(xiàn)對(duì)光纖的保護(hù)、便于施工和提高線路的傳輸容量。為了構(gòu)建光纖傳輸網(wǎng)絡(luò)，需要對(duì)光纜進(jìn)行線路設(shè)計(jì)，光纜的線路設(shè)計(jì)（光纜路由）是光纖在通信網(wǎng)絡(luò)和未來(lái)光纖傳感網(wǎng)絡(luò)中應(yīng)用的一個(gè)必不可少和非常重要的內(nèi)容[1]。

在“光電信息工程”、“光信息科學(xué)與技術(shù)”和“電子科學(xué)與技術(shù)”等專業(yè)中，光纖技術(shù)及應(yīng)用課程是很重要的專業(yè)基礎(chǔ)和專業(yè)特色課程。而光纜線路設(shè)計(jì)是光纖技術(shù)與應(yīng)用課程的重要內(nèi)容。在教學(xué)過(guò)程中，我們?cè)诠饫|的線路設(shè)計(jì)中結(jié)合優(yōu)化設(shè)計(jì)方法，以實(shí)際案例來(lái)講解光纜的線路設(shè)計(jì)。案例教學(xué)是教學(xué)相長(zhǎng)的有效模式，它能夠激發(fā)教師轉(zhuǎn)變教學(xué)理念，探索教學(xué)內(nèi)容與教學(xué)方法的改革與創(chuàng)新，也能夠激發(fā)學(xué)生濃厚的興趣，不斷地汲取營(yíng)養(yǎng)和探索研究[2]。在實(shí)際教學(xué)中，我們也發(fā)現(xiàn)，采用網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化設(shè)計(jì)的方法為示例網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行光纜自動(dòng)路由，對(duì)光纜網(wǎng)絡(luò)尋找最優(yōu)物理拓?fù)淠軜O大地引起學(xué)生的興趣，使學(xué)生對(duì)光纜線路設(shè)計(jì)的相關(guān)內(nèi)容理解得更加透徹。為此，我們嘗試在課程中引入網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化設(shè)計(jì)方法進(jìn)行計(jì)算機(jī)輔助教學(xué)，采用線性規(guī)劃方法寫(xiě)出尋找光纜最短路由和對(duì)光纜拓?fù)溥M(jìn)行規(guī)劃設(shè)計(jì)的線性表達(dá)式，并采用線性規(guī)劃軟件Lingo求解。這種方法強(qiáng)調(diào)了尋找實(shí)際問(wèn)題的解決方案，有利于培養(yǎng)學(xué)生分析和解決問(wèn)題的能力，提高教學(xué)的質(zhì)量和效率。

1光纜線路設(shè)計(jì)課程教學(xué)分析

本課程的教學(xué)對(duì)象是光電信息工程、光信息科學(xué)與技術(shù)和電子科學(xué)與技術(shù)專業(yè)的大四學(xué)生，已經(jīng)學(xué)了較多的專業(yè)基礎(chǔ)課，此時(shí)在學(xué)習(xí)態(tài)度上缺乏主動(dòng)性和積極性，對(duì)課程的學(xué)習(xí)上喜歡死記硬背，以通過(guò)考試為目標(biāo)。同時(shí)又面臨著畢業(yè)找工作，迫切需求在工作中能實(shí)際應(yīng)用的知識(shí)和技能，鑒于我校每年都有相當(dāng)一部分畢業(yè)學(xué)生進(jìn)入運(yùn)營(yíng)商和郵電規(guī)劃設(shè)計(jì)院，對(duì)網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃和優(yōu)化設(shè)計(jì)技術(shù)比較感興趣，因此在光纜線路設(shè)計(jì)的課程教學(xué)中采用網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化設(shè)計(jì)具體案例的方法來(lái)進(jìn)行輔助教學(xué)。

光纜線路設(shè)計(jì)的教學(xué)基本要求是了解光纜線路工程設(shè)計(jì)的原則和內(nèi)容，理解線路設(shè)計(jì)和傳輸設(shè)計(jì)的方法；難點(diǎn)是光纜的線路設(shè)計(jì)；對(duì)難點(diǎn)的解決辦法是多舉實(shí)例，通過(guò)網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化設(shè)計(jì)方法對(duì)具體實(shí)例的求解加深學(xué)生對(duì)知識(shí)點(diǎn)的理解，培養(yǎng)學(xué)生分析和解決問(wèn)題的能力。

2利用優(yōu)化設(shè)計(jì)方法進(jìn)行光纜線路設(shè)計(jì)輔助教學(xué)的實(shí)例

這里以光纜最短路由和光纜網(wǎng)絡(luò)的物理規(guī)劃為例，說(shuō)明如何采用優(yōu)化設(shè)計(jì)方法，對(duì)光纜線路設(shè)計(jì)進(jìn)行輔助教學(xué)。

2.1光纜最短路由

光纜有三種敷設(shè)方式：直埋、管道和架空。光纜線路路由的載體是地井管道架桿等基礎(chǔ)資源，光纜線路設(shè)計(jì)的一項(xiàng)內(nèi)容是為光纜在地井管道架桿上的布放設(shè)計(jì)出一條最優(yōu)化（最短）的路由[3]。為實(shí)現(xiàn)光纜的自動(dòng)路由，首先需要將光纜網(wǎng)絡(luò)拓?fù)涑橄蠡⒕W(wǎng)絡(luò)優(yōu)化模型，然后提出合適的優(yōu)化算法進(jìn)行計(jì)算。為此把管線網(wǎng)絡(luò)看成一個(gè)無(wú)向圖，地井架桿在圖中視為無(wú)差別節(jié)點(diǎn)，而直埋路段、管段或桿路段視為鏈路，即圖中的邊，邊的權(quán)值為對(duì)應(yīng)設(shè)施的長(zhǎng)度。

常見(jiàn)求最短路徑的方法有Dijkstra和Floyd算法，這些算法求解速度快，但對(duì)實(shí)現(xiàn)者要求較高，要求具有較強(qiáng)的算法設(shè)計(jì)和編程能力，能對(duì)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)和算法進(jìn)行較好的掌控。這里我們采用線性規(guī)劃算法，提出優(yōu)化目標(biāo)和約束條件后，采用優(yōu)化軟件的模型編程語(yǔ)言進(jìn)行描述，最后由優(yōu)化軟件直接求解，對(duì)設(shè)計(jì)者要求較低，且掌握這一方法后易應(yīng)用于其它優(yōu)化問(wèn)題。

光纜最短路由的線性規(guī)劃公式如下：

3結(jié)束語(yǔ)

通過(guò)光纜最短路由和光纜網(wǎng)絡(luò)的物理規(guī)劃這兩個(gè)應(yīng)用可知，把優(yōu)化設(shè)計(jì)方法應(yīng)用到光纜線路設(shè)計(jì)的課程教學(xué)中，能夠直觀形象地講述光纜線路設(shè)計(jì)，激起學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，使學(xué)生更容易領(lǐng)會(huì)教學(xué)內(nèi)容，掌握教學(xué)難點(diǎn)和網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化設(shè)計(jì)的方法。這種采用案例，強(qiáng)調(diào)實(shí)際問(wèn)題解決方法的教學(xué)，將提高學(xué)生分析和解決問(wèn)題的能力，從而培養(yǎng)具有綜合素質(zhì)和能力的信息人才，特別是復(fù)合型、具有創(chuàng)新思想和創(chuàng)新能力，能將理論和實(shí)際相結(jié)合的信息人才。

參考文獻(xiàn)

[1]胡先志,鄒林森,劉有信.光纜及工程應(yīng)用[M].北京:人民郵電出版社,1998.239-247.

[2]陳明.案例教學(xué)是教學(xué)相長(zhǎng)的有效模式[J].教育藝術(shù),2007(6):21-22.