光学课程论文
光学课程论文范文第1篇
关键词：光纤通信；课程教学；教学改革
作者简介：翟凤潇（1979-），男，河南永城人，郑州轻工业学院物理电子工程学院，讲师；郝蕴琦（1985-），女，河南扶沟人，郑州轻工业学院物理与电子工程学院，讲师。（河南 郑州 450002）
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。现在国家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）.
[4]耿涛，冉天纲.基于项目式的光纤通信实验教学改革[J].实验室科学，2011，（5）.
光学课程论文范文第2篇
关键词：物理光学；信息化；教学改革
中图分类号：G642.0文献标识码：B文章编号：1671-489X(2015)20-0102-02
1前言
2012年，中央军委颁发《2020年前军队院校教育改革和发展规划纲要》，纲要指出形成现代军队院校教育体制、构建军事创新教育机制、基本实现院校教育信息化，为官兵成长成才提供优质教育，为新质战斗力建设提供人才保证的总体目标[1]。为了适应新形势下对人才培养的目标、人才的知识结构和能力、素质，特别是创新能力的新的要求，军械工程学院开展了信息化教学改革研讨活动，物理光学课程的改革也势在必行。物理光学课程是军械工程学院直通车军用光电工程专业开设的一门重要的专业基础必修课，它是研究光的基本属性、光的传播规律、光与物质相互作用以及相关应用的科学，是一门重要的基础学科，也是一门应用性很强的学科。该课程的学习与后继课程如光电技术、激光技术、光纤通信等有密切关系，也是学员今后从事科研工作不可或缺的基础内容。信息化条件下，如何提高该课程的教学质量，使学员更好地适应将来的岗位任职需要，一直是任课教员思考的问题。
2当前物理光学课程教学中存在的问题
课程内容陈旧，学员学习兴趣不高物理光学课程主要研究光的波动性，包括干涉、衍射、偏振现象、光在各向同性及各向异性介质中的传播规律等，内容体系比较经典、固定，不同的教材在内容组织、编排、讲述上变化不大，对基本理论的阐述也都很详细、完善。但是讲解完之后学员总觉得这门课程内容陈旧、脱离实际，无法将课上知识与现代先进光学技术及科研应用联系起来。究其原因，一方面在于物理光学课程本身的特点，它不像应用光学、几何光学那样，研究的是光线的传播行为及成像特点，比较直观可见。物理光学课程主要涉及的是光的波动理论，内容比较抽象，不便于理解。另一方面，物理光学课程的理论体系虽然固定不变，但是教员可以思考如何让枯燥的理论变得鲜活、生动起来，激起学员对物理光学知识的兴趣。课程理论性强，学员理解难度大军械工程学院培养的学员工科背景强，学员对课程的实际应用有特殊的兴趣。而传统课程的内容从光的电磁理论到干涉、衍射理论，再进一步学习傅立叶光学基础理论，对于数理基础相对薄弱的工科学生而言，随着理论教学的深入，很多知识和概念都理解得不够透彻，从而逐渐丧失学习兴趣。此外，传统课程中公式繁多而抽象，尤其是进入衍射和傅立叶光学部分内容后，经常出现又长又复杂的公式，学员表示见到这些公式就发怵，很难理解公式的物理含义，这将直接影响课程的学习效果。课程与装备联系不够紧密，学员感觉用处不大军械工程学院军用光电工程专业学员毕业后大多在各级修理分队或后方仓库从事与装备相关的工作。在院校学习过程中，学员普遍对与岗位任职相关的装备知识感兴趣。在军用光电工程专业的课程体系中，应用光学、军用光学仪器构造、军用光学检校，激光技术、激光测距机、激光制导等课程各自形成由浅入深的课程体系，而物理光学课程作为一门专业基础课，鉴于其研究内容主要针对波动光学，所以它不像应用光学、激光技术课程与装备联系得那么显而易见，而主要是体现在装备设计、研发中所应用的光学技术或理论。课程缺乏实践性教学内容物理光学课程一般开设在教学的第五学期，而与之相关联的、实践性教学课程现代光学实验和光学测试技术，分别在第六和第七学期开设，这样就出现实验课与理论课脱节、截然分开的现象，违背了光学本身是一门实验科学的规律，实验课程很难发挥其应有的作用。一方面，实验课与理论课相隔时间太长，学员在上实验课时理论知识忘得所剩无几，削弱了实验课本应起到的提高理论认识的作用；另一方面，实验课滞后理论课程，容易使理论课教员陷入对实验过程、实验现象的平铺直叙，忽视了本应由学员自己动手完成实验操作、分析实验结果的过程。教学方法单一，不够灵活多样物理光学课程具有较强的独立性、系统性、专用性，偏重于严谨的知识体系，讲究严密的逻辑推理等特点，目前课程的教学方式还是以教员讲授为主[2]。教学过程常常遇到教学方法古板、讲授平铺直叙等难题，尤其是遇到较多的公式推导时，采用这种教学方法，教员讲得大汗淋漓，学员却感觉枯燥乏味，教学效果大打折扣。
3课程信息化教学改革内容
针对上述课程教学中存在的问题，任课教员对物理光学课程在教学内容、教学方法、教学手段等方面进行了改革。教学内容的改革1）科学整合、修订教学内容。军械工程学院学员在上物理光学课程之前，已经较为系统地学习了大学物理课（约2个学期，130学时），其中光学部分的内容占据了相当的份量。结合学院修订人才培养方案的契机，课程组参考军内外名牌高校的教学经验，经课程组教员充分讨论，精简、删除了陈旧过时的、与大学物理课程重合的内容，修改完善了新的课程标准，重新明确了教学内容和掌握程度。2）加强教学内容与装备知识的联系。军校学员将来的任职岗位在部队，对知识的军事应用兴致颇高。鉴于此，任课教员在课堂教学中注重讲清基本概念、原理，弱化数学推导，平时注重收集与课程内容相关的军事知识，并对其进行提炼加工总结，使其与教学知识点对应起来，尽可能多地增加理论基础课和军事、装备的结合点，提高学员的学习兴趣，如已经梳理出激光告警、光学加密、相干激光器阵列、相控阵射电望远镜、相控阵雷达、莫尔条纹等应用知识点。此外，信息光学在现代光学技术和军事技术中应用广泛，任课教员适当将教学内容加以延伸，使学员对光学前沿有所了解。教学方法的改革1）采用问题引领式教学法[3]。物理光学课程虽然理论性强，但实质上它是一门与实际问题联系紧密的学科，其内容构架均来源于对实际光学现象的解释。因此，在课程讲授中，任课教员注重将理论知识与实际问题联系起来，从现实生活中生动的光学现象入手来讲授难懂的理论知识。在讲授某个知识点前，先介绍该知识点是为解决什么样的问题而提出的，在解决方法中注重问题的环环相扣，在解决完一个问题后，接着提出新问题，引导学员思考，形成提出问题、分析问题、解决问题这样一个逐次递进的过程。2）采用小组合作教学法。物理光学课程采用模块化设计，研究光的干涉、衍射和偏振三种波动光学现象。对于每部分内容，布置干涉应用、衍射应用、偏振应用三个专题作业。学员自行分组，每组3～5人，利用课下时间查阅资料、制作课件，每个专题选取两组学员走上讲台进行讲解。这些综合性的专题作业，不仅需要学员掌握基础知识，而且通过学员自己的工作加深了对理论知识的理解。事后，学员普遍反映，这种方式对知识的掌握程度甚至比最终考试的效果还要好。教学手段的改革1）合理组织安排理论课与实验课教学。针对物理光学课程理论课与实验课脱节的现象，任课教员在理论课授课过程中，合理安排设计多次实验操作课。同时，光学实验室实行开放式管理，学员在课余时间可以走进实验室，亲自体验光学现象的奥秘。通过实践，学员对课堂教学中抽象难懂的知识理解得更加深刻，能够很好地将光学实验与理论原理对应起来，尤其是将实验过程中参数变化对结果的影响与课上讲的理论分析联系起来。这种做法，一方面强化了学员对刚刚学过的理论知识的理解、加深了记忆；另一方面对后续的实验教学也大有裨益，学员能在完成基础性实验的基础上，再进一步向综合设计性实验深化。2）采用计算机数值模拟与仿真等信息化教学方式。由于物理光学具有一定的抽象性，以传统的教学方式，很难使学员充分理解知识。利用计算机硬件平台和可编程软件，如Origin、MATLAB和ANSYS等软件，将计算机数值模拟和仿真引入教学，对重要的教学内容进行仿真和数值分析，构建光学实验仿真平台，可应用于教学中对物理图像进行形象的、清晰的描述，使学员在感性充分认识的基础上，水到渠成地上升到理性认识，加深对关键结论的认识，有效增强教学效果。
4结束语
借军械工程学院信息化教学改革研讨活动之势，物理光学课程组在教学内容、教学方法及手段上进行了改革。经过近两年的教学实践，课程整体水平得到明显提升，课堂教学容量有了很大提高，学员对专业基础课的学习兴趣有了显著改善。虽然取得一定的成绩，但课程改革之路仍需前行。比如近年很多高校开展的MOOC教学模式及课程建设活动，使得学员可以时时、处处进行学习，学习的时间和空间变得更加自由。
参考文献
[1]李爱华,李建增,刘兵,等.论军校信息化教学改革的必要性[J].中国电力教育,2014(6):31-32.
[2]张尚剑,刘爽,刘永.基于问题学习的物理光学研究性教学模式构建[J].理工,2012(5):115-122.
光学课程论文范文第3篇
关键词 产学研 应用光学课程 课程教学 创新与实践
中图分类号：G424 文献标识码：A DOI：10.16400/ki.kjdks.2015.10.049
Innovation and Practice of Introducing Combination of Production，
Study and Research Model in Applied Optics Teaching
GAO Hongyun， LI Min， CHEN Qingming
（Physics Department， School of Science， Wuhan University of Technology， Wuhan， Hubei 430070）
Abstract For the "Applied Optics" Teaching resources can not be achieved between the teachers， students and businesses of the three effective sharing of issues， this paper will research this innovative model into teaching session. Through flexible classroom teaching， classroom into the after-school learning network， as well as colleges， enterprises and practices throughout the three important teaching tool， designed to improve teaching effectiveness and achieve win three universities， businesses and students， and to provide a University Professional Courses effective teaching reference method.
Key words production， study and research; applied optics course; course teaching; innovation and practice
“产学研”这一创新模式在2011年就从国家高度被提出，它为高校的办学理念指出了一个重要的发展方向。①关于产学研的研究和应用受到众多相关研究人员的重视。②③然而，目前关于产学研的研究主要集中在内涵、办学、特征等方面进行分析，而关于产学研这一创新模式用于某个具体的专业课程却鲜有提到。众所周知，高校开设专业课和学生毕业以后的工作学习密切相关，扎实的理论基础和丰富的实践经验使学生具有更强的工作能力和竞争力。具有光学专业的著名高校，如浙江大学、南开大学、天津大学等都把应用光学列为重要的专业基础课程。尽管相关教育工作者在应用光学课程教研方面做了大量的工作，但是一些问题和矛盾也一直存在。④⑤其主要原因是科研经验丰富的授课老师、对专业知识茫然而又向往的学生以及一直提倡产学研的企业之间并没有有效实现资源共享和互动。
因此，本论文提出引入新型产学研模式这一理念，通过应用光学课程内容方法的创新与实践，为学校专业课程找寻一个有效的教学方法，为培养具有较强综合知识能力、较高竞争力和创新能力的复合型人才奠定扎实的专业基础。本论文研究主要包括灵活课堂教学、网络课堂融入课后学习以及实践和校企联合贯穿始终三个重要教学手段。
1 灵活课题教学
应用光学课程作为公共基础课程和专业课程的桥梁，它的成功开展不仅关乎本科生从公共基础课程到专业课程的顺利转换，更是学生后续专业课程的必要基础。灵活的课题教学不仅能提高学生的学习兴趣，而且有助于课堂知识的掌握，本论文首要的工作就是如何有效地灵活课堂教学。多媒体教学一直是高校推崇的有效教学手段，本论文主要是在多媒体教学的基础上采用以下两个方面灵活课堂教学：
（1）科研经验、实际应用和书本知识有效融合到课堂教学中。在课程开设期间，有效利用课题组成员的丰富科研经验，结合目前国家的热点发展和研究方向，尤其是航空航天、环境监测、新能源开发等方向中的应用。如讲授透镜成像这部分内容时，可让学生了解在我国目前最振奋人心的探月工程项目中，从月球上传回的每幅图片都有成像光学系统的功劳;在讲授望远系统这部分内容时，可列举最著名的哈勃天文望远镜以及其拍摄的部分经典图片;在讲授全反射原理这部分知识时，可以和当前环境监测中PM2.5的检测联系起来，光学表面等离子体共振生物传感器也利用的是光学全反射原理;在讲授光学不变量这部分知识时，可列举激光雷达中的光束扩束系统等等。如果每个教学内容部分都能和目前实际应用结合起来，就会使学生对所学习的知识有很深的理解，并能明确学习的目的和方向，自然而然地使学生的学习由被动变成了主动，大大提高了学生的学习兴趣，同时也会让授课教师更有激情和自信。
（2）光学计算机仿真融入课堂理论教学。在课堂教学中可充分利用光学软件辅助讲授光路追迹和光学像差等晦涩难懂的理论知识。如在讲授光路追迹公式这部分内容时，可利用光学设计软件Zemax仿真光线在光路系统中的传播过程;在讲授平面镜旋转这部分内容时，可利用PPT自带的动画功能仿真出旋转和光线传播的关系;在讲授光阑这部分内容时，可利用Matlab仿真出不同光阑对光路的影响;在讲授几何像差这部分内容时，可利用Zemax仿真不同像差的图样等等。应用光学不同于其他课程，课程内容里几乎所有知识都能用计算机形象地仿真和实现，如果课程内容的讲授和计算机仿真演示能有效结合起来，可使枯燥、晦涩的课程内容变得生动、形象。因此，三维图形和动画的合理使用会使学生有效地掌握专业知识，并能在以后的光学系统设计和实际应用中凸现较强的能力和潜力。
此外，可根据每个成员的优势，协作完成应用光学课程教学，如科研经验丰富的老师讲授应用方面的知识内容，计算机技能熟练的老师讲授晦涩难懂的理论知识，这样会更好地引起学生的学习兴趣，在有限的教学时间内让学生掌握更扎实的应用光学知识。
2 网络课堂融入课后学习
在教学过程中老师一般会留一些思考题或课后习题，然而这类学习缺少很大的互动性，学生自主学习的动力明显不足，致使不少同学都采用抄袭方式完成，给后续的教学带来不利的影响。网络教学是一种非常重要的辅助教学手段。本论文主要从以下两个方面使网络教学融入课后学习进而促进课堂教学。
2.1 建立一个专业课程学习网站供学生下载相关学习资料和视频
建立一个应用光学专业课程学习网站，学生可利用空闲时间下载并学习相关资料和视频，避免在课堂上记录大量的学习笔记，一定程度上减轻了学生的学习负担，学生只需在课堂上认真听讲，必要时做一下问题记录即可，大大提高了学生的学习效果。网络教学也是教师和学生的一个互动平台。教师把上课的教案、习题、测试题、思考题和一些相关的科研应用等放到网上，让学生自主学习消化，如果学生有任何问题或疑问可以在网上和老师交流讨论，实现网上在线答疑，可以把有限的40个学时的课堂教学发挥最大的教学效果。尤其是课堂上展示的三维动画视频，学生不一定能及时消化，如果学生能及时从网站上下载相关视频，就可以随时查看和学习，不受有限的课堂学习时间的限制，可以让学生的学习时间更灵活。此外，课程学习网站上可以上传一些相关的课外资料，如阿贝折光仪最早是谁发明的，现在已经发展到什么程度，望远镜最早是谁发明的，望远镜的种类和最新发展，尤其是同学们比较感兴趣的天文望远镜其原理和结构，照相机的发明者、种类、最新发展等等，大量的文字、图片、视频等资料都是同学们感兴趣而课堂上无法给他们详细展示的内容，这样一来专业课程网站的使用很大程度上拓宽了学生的知识面，开阔了学生的视野。
2.2 建立一个QQ交流群可以让学生和老师之间进行及时互动交流
目前武汉的无线网络已经普及，利用这一网络优势，可以建立一个供课程学习交流的QQ群。这样一来，无论是老师还是学生都可以很方便地互动，一定程度上弥补了专业网站必须登录才能交流的问题。利用所有同学都在使用手机QQ的现状，建立的QQ群可以实现问题和信息的及时互动，让老师能够第一时间掌握学生的学习动态，信息的及时反馈可以让老师更好地给学生授业解惑，一定程度上促进了教学效果的提高。此外，免费的信息交流方式让学生在学习更有主动性和积极性。
3 校企联合实践贯穿始终
我们不仅要培养学生的创新思维，更重要的是培养学生的实践能力和实际科研能力。主要通过课外实验、专业课程设计、实践实习考察和邀请企业技术高管人员来校开设公开讲座等方式，具体实践过程主要分为如下两个方面。
（1）产学研培养模式可以大大提高学生的综合能力和竞争力。应用光学课程不同于其他课程，课程内容的每部分理论知识都能和实际应用结合起来，在教学过程中可以充分利用这一优势，在每个独立章节之后都安排1～2个相应的应用光学实验，这样可以充分调动学生的学习积极性，而且通过实验可以让学生很容易理解和掌握所学的知识。学习期间也可让学生分成若干学习兴趣小组，如果有好的创新理论可以结合光电实验室实行具体实验和实践应用，这样可以大大提高学生的学习兴趣和创新能力。此外，通过课程设计可以让学生的学习能力得到进一步提高。这种理论和实践相结合的教学模式是基于学分制和大类培养背景下提出的新的教学方法，也是针对其他就业创业类人才提前开设的准备课程环节。这就使得产学研模式不再是企业公司的专属，面对激烈的残酷竞争，让学生的能力提前得到全方位的锻炼和加强。
（2）校企联合可以从根本上杜绝学校和企业的脱节问题。在课程学习期间可以适当安排学生到相关企业进行参观和学习，让学生提前了解到课程知识的具体科研和社会应用。适时邀请一些企业的技术高管进入课堂为学生开设相关的理论和实践公开讲座，并为感兴趣的和学习优秀的学生提供一定的企业实习机会，这会让学生看到未来的专业发展方向，让学生的学习有了明确的方向和目标，不仅促进了学生的学习动力，也提高了课堂教学效果。
4结束语
引入产学研模式后应用光学课程教学效果明显。然而，在这一新型模式下，有些问题必须引起一定的重视，一、每个成员老师都承担着一定量的教学和科研工作，如何协调好教学时间和实践教学活动不冲突是面临的首要问题;二、科研所需的知识面广而深奥，如何将书本知识和科研进行优化结合而不让学生觉得科研太难而失去对科研的兴趣;三、开设企业实践和相关课程设计，由于人数较多，过程环节监督有待完善。这一创新模式可以成功推广到其它专业课程教学当中。
基金项目：武汉理工大学教学研究项目（项目编号：2013081）
注释
① .在庆祝清华大学建校100周年大会上的讲话[N].人民日报，2011-04-25.
② 朱方来，刘世林.高等职业教育实践教学基地产学研结合人才培养模式的研究[J].高教探索，2006（3）：78-81.
③ 饶燕婷.“产学研"协同创新的内涵、要求与政策构想[J].高教探索，2012（4）：29-32.
光学课程论文范文第4篇
关键词：认知理论；布鲁纳；光电检测技术；专业课教学
作者简介：莫文琴（1978-），女，湖北武汉人，中国地质大学（武汉）机械与电子信息学院，讲师；晋芳（1978-），女，湖北武汉人，中国地质大学（武汉）机械与电子信息学院，副教授。（湖北 武汉 430074）
基金项目：本文系中国地质大学（武汉）研究生培养模式与教学改革基金（编号：CUGYCXK0820）和中国地质大学（武汉）中央高校基本科研业务费专项资金资助项目（编号：CUGL110222）的研究成果。
中图分类号：G642.0 文献标识码：A 文章编号：1007-0079（2012）04-0076-02
认知学习理论是通过研究人的认知过程来探讨学习规律的理论。认知理论主要包括：人是学习的主体，学习不是通过练习和强化形成的，而是通过顿悟与理解获得；学习可以看成学生个体构建自己的认知体系的过程；教学要关心学生学习过程的主动性及学生对知识意义的建构。[1，2]认知学习理论不仅重视人的主体性，而且准确把握了学习的基本过程及其规律。布鲁纳认知理论是现代认知理论的代表，他强调认知学习与认知发展，提倡发现学习，倡导结构主义教育。“光电检测技术”是一门综合性很强的专业课，涉及了光学、电子和计算机等多门学科，也是现代检测技术重要的发展方向。由于该课程基本知识点多、应用性较强，如何提高教学质量是该课程教师所共同关注的问题。[3，4]因此，通过将布鲁纳认知理论应用到“光电检测技术”的教学中，尊重学生学习的主体地位和知识的认知规律，促进了学生对该课程基本知识点的掌握，完善了学生专业知识体系的构建，取得了良好的教学效果。
一、课程教学遵循知识的认知过程
布鲁纳认为认知结构在一个人的学习过程中是不断发展的，人们总是通过把新来的信息与原有的认知结构联系起来积极构建起知识体系；学习的实质在于主动形成认知结构，学习包括知识的获得、知识的转化和评价三个过程。[1]
1.知识的获取
认识的获取，是新知识通过“同化”思维后，被容纳到新的认知结构中。我们在介绍新知识时，需要通过与学生以往接触过的系统进行类比，帮助学生理解和掌握新知识。学生在学习“光电检测技术”课程之前已经修完了“传感器技术”课程，那么在介绍现代光电检测技术中的光纤传感器时，将其与传统传感器进行类比：传统传感器的核心是电量参数的变化，传输信号为电信号，传输介质是电线，被测量是物理量（温度、压力或流量）；而光纤传感器的核心是光电场参数的变化，传输信号变成了光信号，传输介质是光纤，被测量仍然是物理量。通过这样的比较和分析，将新知识（光电场参数、光信号和光纤）“同化”到传统传感器结构中，帮助学生构建新的认知结构。
2.知识的转化
在获取知识之后，就是对新知识进一步分析和概括，从而演绎出新内容的过程。同样以上述例子说明，在学生获得光纤传感器的概念后，就要其思考：为什么会产生光纤传感器，光纤传感器和原有传统传感器相比，优势是什么？于是教师可以通过对不同光纤传感器的应用进行介绍和归纳，让学生了解到光纤传感器具有长距离遥测、耐恶劣环境（高温、强电磁干扰）、灵敏度高和易于联网等优点。这样，学生一旦遇到需要高灵敏度探测处于恶劣环境的物理量的课题时，自然就会考虑能否采用光纤传感器这一方案，或者说通过新知识的转化，学生在已掌握传统探测方法的基础上又增加了光纤传感这一方法，开拓了学生思路，提高了学生解决问题的能力。
3.学习评价
学习评价除了传统的考试，还可以通过课堂问答、开放式讨论、实验及课程设计等方式来实施。平时在课程教学过程中，待学生学完某一章节之后，教师利用课堂问答来检验学生对基本知识点的掌握程度，并根据学生的反馈来调整教学的进度，如果学生大部分还未真正理解该章节的基本概念和理论，则需要再次帮助学生完成基本知识点的获取。
开放式讨论则是在学生已具备一定理论基础后，检验他们是否能将新知识转化成为认知系统中新的内容。学生在“光电检测技术”课程中学习了激光雷达的工作原理后，教师可以设定具体问题，比如雷达测速与激光雷达测速的区别，让学生展开讨论。这样，学生通过与已修完的“物理检测理论与检测技术”课程中所学的雷达测速进行比较和分析，就能了解到两种测速的方法其实都是基于多普勒效应，只是激光的方法是利用光信号作为载波，而雷达是利用微波。但正是由于激光雷达采用的是比微波频率高104～105倍的光载波，它的测速精度也远高于一般雷达测速系统。利用类似的问题，可以检验学生是否掌握了新的测试技术，从而评价学生的学习效果。
实验和课程设计是学习评价环节中最为重要的内容。它是对新知识转化程度的一种检验，即考查学生对于新知识的使用是否得当，分析和概括是否准确。[1]学生不再是被动接受新知识，而是亲身试验，从实验的结果和现象中加深对基本知识点的掌握，验证问题的解决方法是否有效。“光电检测技术”课程开设有光电器件特性实验，学生在对光电二极管的光伏特性进行测试时，经常会提出疑问，即为什么当光电二极管的两端电压改变时，流过管子的电流始终不变？这时，教师就会反问他们，如果光电管上光照没有变化，管子的电流会变化吗？他们才恍然大悟，流经管子的电流只与入射光照有关，既然管子受到的光照恒定，光电流也是不变的。通过这种验证性实验，学生对光电器件的各种特性印象深刻，因此对课程的基本概念的掌握更加牢固。
当然，正如布鲁纳所说，知识的获取、转化和评价是三个几乎同时发生的过程。我们在“光电检测技术”课程教学中，将上述学习的三个过程贯穿整个课程讲授中，即每一章理论学习后安排课堂问答、开放式讨论和实验，这正符合学生对知识的认知过程，通过这些教学环节的展开，学生由浅入深、由表及里地掌握了这门学科的精髓。
二、教学应使学生理解各门学科的基本结构
学科的基本结构包含两个方面的内容：学科的基本知识结构以及学习的态度和方法。[1]学科的基本知识结构指的是该学科的基本知识概念和基本规律。学科的基本知识结构好比金字塔的基底，承受着最沉的负荷，只有基础打扎实了，才能有塔顶的辉煌。
在光电检测技术系统中，光电探测器起着将光载波转换为电信号的核心作用，其选取和使用是否得当在很大程度上决定了光电系统的性能。而光电器件的主要性能参数是区别各种光电探测器的基础，比如光谱特性，即探测器输出信号大小与照射到探测器上光波长的关系。可以这样解释：探测器好比人的眼睛，在红橙黄绿青蓝紫各种颜色中，我们总是对黄绿色的光最为敏感，也就是说在黄绿色光波长处，人眼的光谱响应度是最大的。这样的类比之后，学生很容易去理解光电器件的主要性能，从而能够根据各种光电器件的区别和特点，将各种光电器件应用在各自适合的场合，比如PIN型探测器和雪崩光电二极管，时间响应最快，适用于光通信中高速光信号的探测；而光敏电阻时间响应慢，线性较差，一般来说作为开关光信号的探测。通过对光电器件特性参数这一基本概念的理解和掌握，为器件选型、光电检测电路的设计和光电检测系统的设计打下基础。
由于“光电检测技术”课程涉及较多的专业基础，比如大学物理、模拟电子和数字电子、电子测量课程等，所以学生要学好该门课程，应当具有一定的知识背景，才能消化晦涩难懂的知识点。有些学生专业基础较差，在课程学习中很容易碰到挫折而放弃努力，这时，教师应该指导学生端正学习态度，以脚踏实地的态度去学习这门课程，不应急功近利；帮助他们复习相关的知识背景，从而理解本课程的重要知识点，只有这样后续学习才能顺利进行。同时，考虑到本课程应用性较强，教师讲课时应多联系实际，结合业界热点问题，介绍相关系统和技术。通过具体的应用系统案例将需要介绍的知识点引出，然后对知识点进行详细讲解，帮助学生深刻理解和掌握，最后引导学生回过头去分析系统中这些知识点是如何发挥作用的，解决了哪些问题。例如干涉测量技术这一章中介绍了典型的相位调制干涉仪，萨古纳克干涉仪是其中一种。倘若教师直接给出该干涉仪的工作原理，学生的兴趣不会很大。但是教师如果抛出这样一个问题：哪位同学知道苹果iPhone手机中的陀螺仪是如何工作的？想必学生就很想知道答案了。这时，教师就可以说明：如果将萨古纳克干涉光路放到光纤中，这便是光学陀螺仪了。萨古纳克干涉仪利用光的干涉作用，测量光环路的转动角速度。知道了萨古纳克干涉仪工作原理，教师再引导学生回到苹果手机中的陀螺仪的例子，正是因为陀螺仪能够感知三个轴方向的角速度，结合加速度传感器，就能够为手机提供导航和增强功能。因为学习的最好刺激，是对所学内容有兴趣。[5]一旦他们发现这些基本知识点可以解决实际系统中的重要问题，就会觉得值得去学，从而使学习的主动性和积极性得到提高。
三、提倡发现学习，激发教学生长点
布鲁纳认为发现并不只限于获得人类尚未知晓的知识和规律，也包含通过独立思考而获得的一切形式和方法。[1]提倡发现学习，教师可以通过设定的问题和情境，[6]比如电机转速的测量，要求学生给出合理的设计方案。学生五人一组，每组将自己的设计方案在课堂上讲述出来，教师则引导学生对各种方案进行比较和评价。该方式以学生为主体，一方面是激发学生学习的内部动机，在掌握基本知识的前提下，使其主动探索知识、独立解决问题；另一方面在讨论和争议的过程中，学生能够获得知识的生长点，因为每一组的方案不尽相同，在求同存异的过程中知识和经验得到积累。当然，在学生讲述和讨论的过程中，需要教师进行正确指导，并对各种方案给予合理的评价。
四、结束语
“光电检测技术”这门课需要学生掌握较多的专业基础知识，并且应用性较强，强调学生的动手能力。学生从以往理论性较强的课程学习转向应用性较强的专业课学习，需要一定的过程。笔者通过将认知理论应用到课程教学的各方面，以学生为学习的主体，教学遵循学生对知识的认知过程，使得学生更容易理解很抽象的基本概念，提升了其使用新技术解决问题的能力，将新知识与原有认知系统关联起来，丰富了学生的知识体系。
参考文献：
[1]武新春.高等教育心理学(修订版)[M].北京:高等教育出版社,2003.
[2]赵娟,娄德军.认知学习理论在课程改革中的应用[J].大连教育学院学报,2003,(1):23-25.
[3]李刚,曹浪舟.光电检测技术课程教学改革的探讨[J].高等函授学报(自然科学版),2010,(4):43-45.
[4]周雪芳.对“光电检测技术”课程内容体系优化的思考[J].中国电力教育,2010,(35):96-98.
光学课程论文范文第5篇
关键词：工程光学；实验教学；教学实践
中图分类号：G424.31 文献标志码：A 文章编号：1674-9324（2016）03-0219-02
一、引言
工程光学是光电信息专业本科生的必修课。作为物理学中的一门经典学科，工程光学在注重论述光学基本原理的同时，结合工程实际，使学生在学习过程中较全面掌握光学基本理论和实际应用技术。[1，2]学生通过学习工程光学，可在掌握经典光学理论的基础上，对光学设计的理论与专业知识有更进一步的认识，了解光学零件的制造方法与基本工艺，将传统光学理论与工程实践相结合，为进一步研究开发光学仪器打下基础。
工程光学实验与工程光学理论课相配合，着重于培养学生研究型的学习能力和创新能力，使学生具备科学实验的素质和实验技能，促进学生综合素质的全面提升，使之成为理论与实践创新相结合的复合型人才。本文结合教学实践，对工程光学实验教学作了一定的探讨，以期可以通过实验教学内容和教学方式的研究进一步提高光学实验的教学质量。[3，4]
二、实验课程教学模式及与理论课程的衔接
作为应用光学专业课的配套实验课，工程光学实验依赖于应用光学课程的教学，主要包括七个实验：平行光管调校、放大率法测量透镜焦距、望远系统参数的测定、单透镜的球差和色差、近视远视及其校正、畸变及其校正、照相机的景深。授课学时为16学时。通过这些实验，可以让学生进一步巩固应用光学的理论知识。通过实验的准备和光学系统的搭建，可以培养学生的动手能力。实验规定学生必须在课堂时间内完成相应的实验内容，并熟悉相应的仪器如平行光管、经纬仪等设备的使用方法，掌握实验的基本思想和设计方法，进一步加深对理论知识的掌握。[5，6]
掌握理论知识是成功进行实验研究的基础。传统的实验指导书基本按照实验目的、实验内容、实验步骤的顺序排列，很多学生容易在不理解实验原理的基础上，仅仅照指导书按部就班地操作，这样虽然也有可能得出正确的结论，但是对提高学生的知识水平并没有作用。引导学生理解相关的专业理论是做好实验的首要条件，需要老师和学生的共同努力。除了需要老师增强专业知识，提高教学质量以外，还需要学生端正实验态度，掌握光学类知识的学习方法，认真学习理论知识，将课堂中所学的知识有效地与实验相结合。这就需要在专业课和实验课的教学中，克服理论教学和实验教学不同步的情况。理论课的老师需要了解实验课指导书的具体内容，熟悉实验设备，而实验课的老师则需要了解理论课的进度及课本内容，以及在理论课堂教学时，学生是否有一些不能掌握的难点会对实验教学造成影响，要经过教学实践不断完善实验指导书。这样理论教学与实验教学才能相辅相成，达到事半功倍的教学效果。
三、实验报告的撰写
要想成功地完成实验指导书上的实验，预习是至关重要的。很多学生在完成实验报告时往往是把实验指导书照抄一遍，不求甚解。其实，实验报告的完成首先应该先预习相关原理，进行阐述和理解，如有疑问可以带到实验课上讨论，并通过实验过程中观察到的现象解答自己在实验预习时遇到的相关问题。
在预习过程中，可以针对实验所围绕的知识点查阅教材和各种有关的资料，思考除实验指导书中所述步骤之外，有没有其他方法可以验证相关原理。撰写实验报告的原理及实验步骤部分，可以将实验指导书中的相关文字采用较精练的语言来阐述，而不是按部就班地照抄。老师要鼓励学生将自己思考设计的与书中不同的实验方法撰写下来，与现有方法做对比。如果实验条件允许，可以安排相关实验，以激发学生的创新能力。
光学实验的主要内容主要是首先进行仪器的调节，然后观察并分析实验现象，学生通过数据记录和表格处理分析实验结果。整个过程环环相扣，密不可分。如望远系统参数的测定实验，采用经纬仪作为实验主要仪器，掌握望远系统出射瞳孔的形状和位置、视场角、放大倍数、目镜视度和系统视差等基本参数的测量方法。在这个实验中，首先需要学生掌握经纬仪的使用方法。经纬仪是测量任务中用于测量角度的精密测量仪器，可测量水平角，根据测角原理设计，可以用于测量角度以及粗略的距离测取。整套仪器由仪器、脚架部两部分组成。经纬仪根据度盘刻度和读数方式的不同，分为电子经纬仪和光学经纬仪，目前工程光学实验中主要使用光学经纬仪。作为一种测量仪器，经纬仪的使用在应用光学的理论课程上并不会做重点的介绍，因此在做实验的时候，学生对该种仪器还是比较陌生。这就需要学生在课前对该种测量仪器做一个初步的了解，教师在实验课堂上也应着重讲述经纬仪各部件的功能以及调节使用方法，在学生对该仪器有了一个初步的了解和接触之后再进行正式的实验。值得一提的是，实验器具有时候型号并不完全相同，操作部件的位置也有区别，这就需要教师在课前检查并熟悉所有的实验装置，有针对性地向学生讲解各台仪器有可能存在的区别。
经过初步的仪器接触后，学生可以进入到正式的实验过程，该实验以远处的标尺作为观察对象，这就需要学生可以互相配合，及时反馈测量位置做出正确的标记。该实验不仅可以锻炼学生的实际操作能力，也可以培养学生的团队合作精神，对于学生来说是一个很好的锻炼。在实验报告的撰写中，学生不仅需要记录实验数据，也需要阐述实验中曾经遇到的问题和解决方法，并且思考放大率和物置无关的原因，及如何检验用角度表示的视差值等问题，进一步提高对该实验的认识。
四、实验课程的考核
实验课程的主要教学目标是使学生在掌握理论知识的基础上，学习基本的实验方法和专业实验技能，因此在该门课程的考核上需要与理论课程有所区别，可采取平时成绩占70%，期末成绩占30%的做法。
平时成绩的考核主要包括对学生预习情况的掌握，对学生实验过程的观察两方面。前文中提到，学生对即将要做的实验项目预习的深入程度会直接影响到实验的进展情况。把实验预习情况作为一项评估内容，可以督促学生做好实验预习，以便他们更好地完成实验，鼓励学生通过其他渠道查阅相关的实验资料，扩展对实验的认识。
实验过程的考核主要是针对学生的实验习惯和操作方法等方面。从实验习惯方面来说，由于工程光学的实验设备一般比较贵重，且对于精度的保持要求很高，因此除了对实验设备的存放环境有要求之外，还需要叮嘱学生爱护实验设备，不能将与实验无关的物品，特别是水杯等，随意放置在实验平台上。光学实验最重要的就是培养学生细心和认真的实验态度，养成严谨的实验习惯，这不仅有助于部分学生在研究生深造时更快地进入专业实验操作的状态，也有助于培养学生对工作谨慎认真的态度。学生按批次教学，每一批次不超过20人，可以确保大家都有动手的机会。在实验过程中，教师必须仔细观察学生的操作情况，及时纠正不规范的实验习惯。特别是在碰到仪器故障时，教师应该教导学生如何排查故障情况，沉着冷静地解决问题。在记录实验数据时，有的小组可能和其他小组相比误差较大，此时应仔细分析排查误差产生的原因是由于客观误差还是主观误差引起。可以让学生重复几次实验步骤，或者同一小组的学生轮流读数，再观察实验结果。
期末成绩的考核主要包括对学生实验报告的评定，考查学生对已做实验的掌握度两方面。实验报告的评定除了看版面是否整洁，实验原理、目的、步骤是否清楚等，主要考察学生对数据的表达方式和处理方法，思考题的回答等。同时，要排查实验报告的数据是否有雷同的现象。此外，鼓励学生撰写实验体会和实验过程中问题排查的经验等，有助于学生实验知识的积累。
在考查学生对已做实验的掌握度方面，可逐组考察，采用抢答的形式，每组考核时间约为10～15分钟，可将部分实验装置带到现场，针对实验中的操作和原理等方面提出有针对性的问题，并可以适当地提出一些具有设计性的问题，考察学生是否在完成书本上的实验同时，能够提出自己的实验方案，考虑实验方案在细节上是否可行等。这样有助于培养学生的创新精神，培养良好的科研思维习惯。
五、总结
作为光电信息专业本科生必修的专业基础实验课，工程光学实验的教学在整个光学专业课的教学中起着至关重要的作用。本文针对光学实验教学模式及考核方法等方面进行了研究与探讨，主要从实验课程教学模式及与理论课程的衔接、实验报告的撰写及实验课程的考核等方面做了一系列的阐述。希望可以有助于在工程光学实验的教学实践中有效地培养学生实践能力、科学思维方法及创新能力，这样不仅有益于学生的下一步深造，也有助于学生培养良好的工作习惯。通过相关实验教学方法的讨论，也可以进一步提高光学实验的教学质量。
参考文献：
[1]肖焱山.大学光学实验教学中的问题分析与建议[J].科教导刊，2013，（32）：70-70.
[2]黄宇红，严高师.改革工程光学实验教学，培养学生创新能力[J].实验科学与技术，2005，3（4）：83-85.
[3]那日，冯璐.光学实验教学法的改进[J].大学物理，2003，22（7）：41-42.
[4]王德龙.光学实验教学探索研究[J].赤峰学院学报：自然科学版，2014，（10）：186-188.
光学课程论文范文第6篇
1改革的重点与具体措施
1．1教学方法三维可视化为了解决大学生在学习过程中理解困难和前沿性的科研促教中缺乏实验条件验证的教学问题［3］，教学团队将物理建模思想应用于教学实践中，通过三维可视化仿真，使复杂、抽象、烦琐的理论模型变得直观、具体、明了．例如:针对“空间光通信创新实验”课程中的光学天线设计及光传输、激光雷达成像和光子晶体光纤光传输等进行了三维动态可视化仿真．在对前沿性的科研促教中缺乏实验条件验证的情况下，拟采用理论建模与仿真验证方法来实现．
1．2创新实践自主化为了解决自主创新实践能力训练不足的教学问题［4］，教学团队将光通信、微波光子学等交叉学科前沿技术与创新实践相结合，构建了“空间光通信”开放式创新实践平台，建设了综合型、设计型、创新型的开放式专业实验室．依托开放式创新实践平台，开展了大学生自主研究型学习，着力加强大学生自主创新实践能力的培养［5，6］．加强科研促教，拓展创新思维，在“985高校”大学生创新训练计划支持下，实施了创新设计项目40余项．依托科研项目把学生带到学术前沿，进行了形式多样的学术研讨:教授、副教授、博士、硕士、本科生分别定期做主题报告、分组讨论、网上论坛、参加国际国内会议和暑期夏令营等方式促进学术交流，形成良好的学术氛围．学生在开放式专业实验室里自主进行理论建模、仿真设计与实验验证，在规定时间内撰写学术论文等，开展了大学生自主创新能力的培养模式．
1．3多元化的教学评价体系为了解决传统评价方式缺乏对创新实践、仿真设计与课程论文等环节的评价的教学问题［7，8］，教学团队将理论考试和平时成绩相结合，实验操作与自主创新实践相结合，理论建模仿真与课程论文相结合，构成了多元化的评价体系．例如:把理论考试成绩所占的比例下调到60%，而课程论文的比例上升到40%，通过创新项目和课程论文等方式评价学生的学习;通过课程论文答辩方式，依据“假设的合理性、建模的创新性、结果的准确性、表达的清晰性”进行综合评定，实现从应试教育到素质教育的观念性转变．引领学生朝着有利于自身全面发展的方向努力．
1．5开放式教学资源建设为了解决传统教学资源不足的问题，教学团队加强了师资队伍的建设，进行了广泛的国际、国内教学研讨和学术交流．重点建设了丰富的数字化网络资源平台网络课程含教学录相、典型实例、创新设计系列实验教案、经典物理问题、及在线实践编程等模块;适时引入在线答疑、网络论坛及现场演示与讨论等交互式教学形式，形成了模块化、交互式、开放式教学资源平台．
2改革与实践的探索
实例1大学生在牛顿式光学天线系统测试平台(图1)上做的部分实验内容:图2为接收光斑实验测试，图3为利用光束质量诊断仪器测试光斑．通过三维可视化仿真，使复杂、抽象、烦琐的空间光通信系统中的激光传输理论模型变得直观、具体、明了，解决大学生在学习过程中理解困难的教学问题(大学生创新实验设计项目)。例如:老师们课堂上在讲解光子晶体的应用———布拉格光纤光传输特性时，就采用了仿真验证手段．通过详细举例以此来鼓励学生启迪思维、大胆创新设计、勇于实践．以下是学生们根据题目的要求，在老师的指导下做的部分仿真结果图．实例2等周期结构的布拉格光纤仿真(见图4—图6)．实例3空间光通信系统激光传输特性仿真(见图7—图8)．实例4波动方程的(动态)三维可视化(见图9)．图9波动方程(动态)三维可视化图形实例5平面波用柱面波形式展开(见图10)．图10平面波展开为柱面波仿真结果图形以上是具有代表性的大学生创新实验设计．“缺陷的光子晶体在偏振分束器等光学器件中的应用”(大学生参与者:黄鹤、刘天骄、陈逸舟)被学校推荐为2010年国家级大学生创新性实验计划项目;“推帚式激光雷达三维成像创新设计”(大学生参与者:谢国洋、顾大超、童磊)被学校推荐为2011年国家级大学生创新性实验计划项目．通过这种创新事例，能很好地锻炼和培养大学生的创造能力，大大激发了学生的创新欲望和学习兴趣．
3改革的实施成果
该课程未实行教学改革以前，我们实行的是传统教学模式(理论教学+笔试成绩+实验成绩)，教学成果不理想．自从2009年本教学团队开展了对“空间光通信创新实验”课程教学研究型改革与实践的探索以来，特别是加强了针对“空间光通信创新实验”课程中的创新实践平台及《数学物理方法与仿真》、《光学天线设计》、《空间光通信创新设计实验》3本教材的重点建设．建立了1个基于大学生创新基地的空间光通信工程技术研究中心;并依托这个创新实践平台，开展了一系列的教学和科研项目．1)研发了十余个综合创新设计实验，例如:“卡塞格伦光学天线系统的光传输特性分析实验”、“光纤损耗与光纤耦合实验”、“激光准直与多波长光学天线传输实验”、“无线激光大气通信实验”等;2)2012年数学物理方法、三维可视化仿真及创新实践的“三位一体”教学模式改革获电子科技大学教学改革成果一等奖;3)教改项目:2009年“数学物理方法”教学研究与精品课程建设”，2010年“数学物理方法精品课程教学团队建设与改革”;4)团队教师指导大学生创新基金项目40余项，指导大学生40余篇(SCI收录6篇);5)开展了一系列高水平的科研项目，获得了国家自然科学基金项目2项，国家自然科学青年基金项目3项以及横向建设项目等;6)2011年建设了电子科技大学第一座2．0kW单晶硅太阳能发电站，并实现并网发电，以作为大学生新能源创新课题教学示范所用．7)发表教研论文20余篇、科研论文100余篇．取得了显著的教学成果，形成了交叉性学科前沿与创新实践相结合的人才培养模式．(教改前后对比情况见表1)．
4结论
光学课程论文范文第7篇
1目前《光纤通信技术》课程教学中存在的问题
1.1课时不足，理论性知识不能较好地结合实际工程，且实验设备更新较慢，实验教学效果有待提高
由于光纤通信技术是一门多学科交叉渗透的课程，涉及的内容相当广泛。就我校的情况来说，本门课程总学时48个学时，实验10个学时，由于教学学时的限制，不可能面面俱到地把所有光纤通信的内容都讲到，因此教师选择教学内容的随意性较大，容易导致教学内容的片面性和不连续性，对于学生来说，也感觉课程的知识点过多，没有连续性，不好掌握。而且本门课程涉及的物理知识较多，对一些基础薄弱的学生来说，很难掌握，因此就会出现学习困难。学生对知识的掌握仅限于一些基本知识点，不清楚理论的实际工程意义，导致学生学完以后不知学了什么，不知学了有什么用的情况。在实验内容方面，也存在着实验硬件更新升级落后、实验的设备陈旧、实验项目单一、实验内容老化等问题，教学内容已经严重落后于光纤通信技术的发展现状。另外，采用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。
1.2课程内容选取理论性较强，工学结合教学体系尚未真正构建
传统的教学方法是按照所选教材的顺序按章讲解，由于课程本身特点，公式多，表格多，图形多，有些还需要教师在课堂上进行公式的推导，导致了学生感觉学习难度大，不易听懂，课程气氛沉闷，认为对实践指导没有意义。课堂讲授理论性强，但不知道这些理论应该如何应用，工学结合课程教学体系尚未真正的构建。
1.3侧重理论知识考核，过程与能力考核尚未得到足够的重视
我校传统的考核办法是期末考试成绩占70%，平时成绩占30%。期末考试时，学生把大量的精力花费在记忆知识点，背公式上，而且不能反映学生的实际应用水平，由于期末考试所占比重最大，不能改变一考定终身的问题。虽然有平时成绩，但不能全面反映学生的实际掌握知识的能力及水平。由于平时成绩所占比重小，因此对平时成绩里所含的实验成绩不重视，大部分学生对待实验不重视，实验报告也有抄袭现象。所以这种考核办法不能反映学生的真实水平，也需要进一步改进。因此，本文针对教学中出现的以上问题进行了深入的研究。
2教学内容改革
结合本校的人才培养定位，为了培养应用型人才，在教学内容方面，既重视课程的理论性，更要强调课程的实用性。
2.1结合工程实际，重组课程内容
光纤课程的理论知识点较多，在理论课讲授时，由于学时的限制，不可能面面俱到，都讲深入也是不切实际的。因此在课程教学过程中要抓住重点、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，也可以在上次课结束时，留一些预习任务。比如在讲光源这一部分内容时，可以让学生提前预习物理中光学这部分内容以及模拟电路里的相关内容，在课堂上再辅以补充，使学生接受新知识时就容易得多。还有在讲解光纤导光原理这部分内容时，由于模式理论方法其中存在非常难懂的电磁理论知识，因此结合人才培养目标，果断删除这种分析方法，改用相对简单的射线分析方法。
2.2及时将光纤通信新知识、新技术补充到教学内容中
由于光纤通信技术发展速度极快，现有的光纤通信教材中提到的新技术，比如光放大技术、光波分复用技术、光孤子通信和相干光通信等在实际中已经应用的比较成熟。而新出现的新技术并没有提及，因此适当增加新技术、新理论的课时，使学生更多的最新技术发展的动态。
2.3重视实际工程案例、实际工程操作的讲解
比如光缆敷设、光纤熔接、光纤通信系统设计等教学内容都安排了适当的课时，通过实验或视频的形式给学生展示出来。既与实际联系紧密，又增加学生的兴趣，为将来的工作打下一个良好的基础。
3教学方法的改革
现在的教学方法主要有这么几种，课堂的板书讲授法、多媒体授课、实验演示法等。板书讲授法是传统的教学方法，优点是思路清晰、框架清楚、重点突出，学生容易笔记，思路清楚，精神集中；缺点是形式单一、信息量小、不生动直观。多媒体教学可弥补板书里存在的问题，多媒体教学方法信息量大，能动态的显示一些复杂不易理解的内容，一些动态软件的引入，更是可以使抽象的知识和理论形象生动化，学生学起来更容易懂，更加感兴趣。但由于信息量太大，讲授速度偏快，如果只使用多媒体教学学生很容易疲劳。实验演示方法最直观，最容易接受，也能激发学生的学习热情。但由于实验条件的限制，不能全程采用。这几种教学方法各有优缺点，我们不能只是单一地采用某一种教学方法，而是应该把它们结合起来。针对不同的教学内容采用不同的教学形式，目的能达到使学生对学习充满兴趣，学习更加轻松，容易接受，更能很好地掌握所学知识并运用到实际工作中。目前《光纤通信技术》课程内容主要有这么几部分：光纤传输原理及特性、光纤器件、光纤通信系统、光纤通信网络及新技术。这几部分内容各有特点，因此在教学时应该根据不同教学的内容采用不同的教学方法。（1）光纤传输原理及特性这部分内容理论性很强，涉及到很多物理知识、数学知识，内容抽象，还存在很多公式推导，学生学起来很困难，不感兴趣。在讲授这部分内容时以板书形式为主，清晰明了，辅以多媒体课件，把书中一些图片由静止变动态，把枯燥的知识变得生动形象。（2）光纤器件这部分内容比较直观，更接近于实际应用，因此教学方法不采用板书讲授。这部分内容以多媒体讲授为主，辅以实物展示。把不同的光纤器件带进课堂，给同学们展示，学生非常感兴趣。在多媒体课件上向学生展示它们的应用情况，效果很好。由于实践条件的限制，这部分内容的操作要靠校外实训基地提供的帮助，把合作单位的器件拿到课堂，并请工程师来讲解，收到很好地效果。（3）光纤通信系统这部分内容主要是设计思想和实际应用，采用的办法是采用仿真软件和实验箱操作结合的方式，这部分内容可以安排在实验室。采用仿真软件，可以使学生对整个系统的应用有更深刻的认识，可以提高学生的综合应用能力。通过实验，可以增强学生的动手操作能力，加深印象。（4）光纤通信网络及新技术这部分内容也是有一定难度的，在讲授这部分内容时，一是理论性强，不好理解，讲授方法采用多媒体为主，辅以形象举例法。比如SDH的同步复用和映射方法这一节，内容非常抽象，不好理解，在讲授时通过多媒体的动态演示使学生思路清晰，并且通过举大家日常非常熟悉的货车拉货的例子，引导学生理解，由浅入深。二是这部分内容更新非常快，我们采取的方法是：老师对目前的新技术、新成果进行大量的材料收集，以多媒体的形式向学生展示；另外为了激励学生的学习热情，让学生通过网络自己收集这部分内容的材料，课上和同学们一起分享并说出自己的见解。通过这种形式，既可以让学生独立思考，增加独立解决问题的能力，又能形成很好的教学互动。
4考核方式的改革
针对传统考核办法存在的不足，我们采取了这样的尝试办法。成绩的组成由这几部分构成：平时成绩20%（包括平时出勤情况、课堂参与情况）、实验成绩30%（实验报告+实验论文）、小论文10%、期末考试成绩40%。在这几部分中降低期末考试的比重，提高实验成绩的比重。其中实验成绩这部分内容，学生不能只交一个实验报告了事，还要有仿真作业成绩，并且通过实验论文让学生写出对实验结果的分析及现象总结，实验过程中出现了什么问题，是如何解决的，有没有改进的办法。我们设置的小论文是开放性的题目，比如可以写对整个光纤通信技术某项新技术的认识、发展动态，也可以设计一个小型实际项目的光纤通信系统。通过这些措施，希望能全面的反映学生的综合水平，激发学生的学习热情。
5总结
光学课程论文范文第8篇
关键词 光纤通信；教学改革；OptiSystem仿真
中图分类号：TP391.9 文献标识码：B
文章编号：1671-489X（2013）24-0104-02
1 引言
光纤通信课程是高等工科院校通信工程专业的一门主要专业必修课，其基本理论是某些交叉学科的生长点和新兴边缘学科发展的基础，具有理论基础深、知识更新快、理论与实际联系紧密等特点。
随着光纤通信技术的迅猛发展，目前在教学过程中暴露出一些问题：1）现有实验设备不生动，仅是对基本原理的简单验证；2）光纤通信设备价格昂贵，引进或建设专业实验室难度较大；3）专业课知识更新速度快，课本及现有设备难于反映最新的发展成果；4）学生难于验证、实践对知识的构想。
基于以上原因，本课程的教学改革立足于将OptiSystem仿真技术融入光纤通信的教学中。
2 理论教学探索
光纤通信课程以培养和提高本科生的应用能力、创新能力和科研能力为基本目标。培养要求是：使学生较全面地掌握光纤通信的基本概念、基本理论和关键技术，理解和掌握光纤通信系统的性能分析和系统设计方法，了解现代光纤通信新技术的发展及应用情况。
根据培养目标和培养要求，该课程设置的教学内容包括：1）光纤传输理论；2）半导体光器件、光无源器件及光放大器的工作原理及特性；3）光端机的基本组成及各部件功能；4）光纤通信系统的组成和系统设计方法；5）光传输网及光纤通信新技术的基本原理及应用。
光纤通信的整个理论教学体系中，很多定理都伴随严格的数学证明和复杂的概念，并且很多概念比较抽象。比如：光在光纤中传输的波动光学理论，涉及电磁场与电磁波的知识，其公式推导繁琐抽象，致使学生理解起来比较困难。针对这一类问题，教师在备课时不仅需要精心设计教学内容，将重点、难点和抽象不容易理解的内容提炼出来，而且要根据这些知识点的特征采用恰当的教学方法和教学手段，比如采用传统黑板教学方式和技术相对成熟的多媒体教学方式相结合。实践证明，这样的教学方式已经取得比较满意的教学效果，并且在该课程组教师的共同努力下，与课程配套的多媒体网络课件在中北大学及全国多媒体课件大赛上获奖。
为进一步提高学生学习效率，在课堂教学中融入OptiSystem仿真技术。OptiSystem作为一款功能强大的光通信系统模拟软件，提供从元件到系统水平在传输层光通信系统的设计和预研，同时呈现可视化的分析结果。如光纤的非线性效应“四波混频FWM”，采用图1所示仿真原理图给学生讲解，两路光信号（波长分别为1540 nm和1540.5 nm）经过75千米单模光纤（SMF-28）传输，传输前后信号的光谱分别如图2和图3所示。图3显示，在1539.5 nm和1541 nm波长处出现新的频率成份，直观地表达了四波混频的概念：光纤中不同波长的光波相互作用，导致在其他波长上产生所谓混频产物或边带的新光波的现象。
另外，光纤的自相位调制、互相位调制、拉曼散射等非线性效应，掺铒光纤放大器（EDFA）的增益平坦特性，波分复用系统等相对抽象难理解的知识点，也采用了演示仿真原理图并对比波形的授课形式，具体程序不一一举出。
课程结束后，调查显示：绝大多数（83.26%）学生对课堂教学中融入OptiSystem仿真做出了积极评价，一致反映利用仿真技术把抽象的问题具体化，能够激发学习兴趣，从而优化课堂教学效果。
3 实验教学改革
实验教学是课堂理论教学的重要补充，是培养学生科学实践能力的重要环节。目前，中北大学开设的光纤通信实验项目分为基础型和综合设计型两类，实验室现有设备仅能满足固定功能的实验，不容易升级改进，不能充分体现光纤通信的优势。因此，实验教学改革是在现有实验项目的基础上，利用OptiSystem仿真平台，增加了创新型仿真实验内容（包括光发射机设计、光接收机设计、光纤色散特性及补偿设计、EDFA增益优化设计和40 G单模光纤的单信道传输系统设计），逐步构建“基础型、综合设计型、创新型”的分层次实践教学体系。
创新型仿真实验项目改革在具体实施的过程中，要求学生根据题目的难易程度独立或合作完成，并完成详细的实验报告，包括设计思路、设计框图、选用模块和参数设置的原因，仿真结果及实验现象分析并得出结论等内容。
关于仿真实验项目的改革已经实施两届，通过和学生的交流以及对实验报告的统计分析，结果显示：
1）增设的创新型仿真实验项目吸引的学生数量逐年增加（09级学生比08级学生增加30%）；
2）学生在设计实验的过程中，如何选用模块并设置参数都与理论知识紧密结合，这样促进了理论与实践的有效结合；
3）与硬件实验相比较，仿真过程更具体，仿真结果更生动，实验效果得到明显改善；
4）学生敢于验证自己的构想，弥补了硬件设备的不足。
4 结束语
通过积极实行教学改革，在光纤通信课程理论和实验教学方面都取得一定成效。课堂教学方面，由于一些抽象难理解的知识点融入了仿真演示，提高了学生的学习积极性，明显改善了课堂教学效果；实验教学方面，融入仿真技术后，不仅提高了学生综合应用所学知识和独立设计的能力，而且极大地促进了光纤通信的基础理论研究，为学生走向工作岗位前进行工程素质的培养提供了理想手段，还能有效节省教学投资费用。
参考文献
[1]骆文.《光纤通信》课程教学改革与实践[J].长江大学学报：自然科学版，2010（6）：368-369.
[2]黄永清，顾畹仪，等.光纤通信课程的教学改革[J].电气电子教学学报，2010（12）：12-13.
[3]杨祥林，等.光纤通信系统[M].北京：国防工业出版社，2009.