光学工程的应用
光学工程的应用范文第1篇
20世纪70年代以来,由于半导体激光器和光纤技术的重要突破，推动了以光纤传感、光纤传输、光盘信息存储与显示、光计算以及光信息处理等技术的蓬勃发展，从深度和广度上促进了光学和电子学及其他相应学科(数学、物理、材料等)之间的相互渗透，形成了一个边缘的研究领域。光电子学一经出现就引起了人们的广泛关注，反过来又进一步促进了光电子学及光电子技术的发展。光电子技术包括光的产生、传输、调制、放大、频率转换和检测以及光信息存储和处理等。因此，可以这么说，现代信息技术的支撑学科是微电子学和光学，光电子学则是由电子学和光学交叉形成的新兴学科，对信息技术的发展起着至关重要的作用。光电子技术是光频段的电子技术，是电子技术与光学技术相结合的产物，光电子技术是光电信息产业的支柱与基础，涉及光电子学、光学、电子学、计算机技术等前沿学科理论，是多学科相互渗透、相互交叉而形成的高新技术学科，其技术广泛应用于光电探测、光通信、光存储、光显示、光处理等高新技术光电信息产业。同时，随着生物医学、生命科学等新兴学科的发展，其中的信息获取手段对光电子技术的依赖程度越来越高，加快了这些学科之间的交叉融合，从而诞生了很多边缘学科，比如生物光子学、光医学等。综上所述，可见光电子技术在现代信息产业技术中的重要地位，因此，光电子技术这门课程不仅是光学工程专业的基础必修课程，也应该作为电子信息工程专业的专业选修课程来开设。
电子信息工程专业的光电子技术课程的基础理论知识包括：光度学基本知识、光辐射传播、光束调制与解调、光辐射探测技术等。其中，光度学基本知识是最基础的内容，包括：电磁波波谱、辐射度学、光度学、热辐射基本定律、激光原理、典型激光器等。光辐射传播包括：光辐射的电磁理论、光波在大气中的传播规律与特性、光波在电光晶体中的传播规律与特性、光波在声光晶体中的传播规律与特性、光波在磁光晶体中的传播规律与特性、光波在光纤波导中的传播规律与特性、光波在水中的传播特性、光波在非线性介质中的传播等。光度学基本知识和光辐射传播这两个基础内容可以说是光电子技术课程基础中的基础，而对于电子信息工程专业的学生来说，这些知识点比较抽象，为了便于该专业学生对光电知识的接受和激发他们的兴趣，因此，在课堂上有必要多花时间重点讲解这部分的知识点，同时在制作PPT教案时尽可能使用图片或动画描述一些原理性的知识。
比如：在讲解激光是如何产生的时候，可制作动画描述自发辐射、受激吸收、受激辐射的原理；在讲解激光器的结构和工作原理时，可制作多色图片对激光在各种光学谐振腔中的受激放大过程进行描述；在介绍各种典型的激光器时，最好收集到它们的实物照片进行讲解；在讲解光波在各种光学晶体中的传播特性与规律时，最好能制作三维立体的图片描述光学晶体的各向异性的特性，相应的公式表达尽量简洁化，然后结合动画描述光波在其中传播时所发生的变化。光束的调制、扫描和解调技术的理论教学内容包括：光束调制的基本原理、电光调制技术、声光调制技术、磁光调制技术、直接调制技术、光束机械扫描技术、光束电光扫描技术、光束声光扫描技术、空间光调制器等。这些知识点的理论基础都是“光辐射在光学晶体中的传播规律和特性”。其中光束调制的基本原理移植了微电子学中微波调制中的很多概念，电子信息工程专业的学生易于理解，但是光束调制和扫描的实现技术中，除了需要使用各种光学晶体以外，还需要使用半波片、全波片、起偏器、检偏器共同组成一个系统完成光束的调制和扫描。这些光学器件对于没有光学工程基础的电子信息工程专业的学生来说比较陌生，因此，在讲解过程中应该通过动画或图片等手段形象地描绘线偏振光、椭圆偏振光、圆偏振光等基本光学概念，并借用相关的光学参考资料对这些光学器件的功能和原理进行简单介绍。
只有这样，才有利于电子信息工程专业的学生深刻理解光束的调制、扫描、解调等技术。光辐射探测技术的理论教学内容主要包括：光电探测的物理效应、光电探测器的性能参数、光电探测器的噪声、光电导探测器—光敏电阻、PN结光伏探测器的工作模式、硅光探测器、光电二极管、光热探测器、直接光电探测系统、光频外差探测的基本原理等。由于电子信息工程专业的学生已经具备了较好的半导体器件理论基础知识，而光电子器件本身也属于半导体器件，因此学生只要掌握了爱因斯坦的光电效应原理，就很容易理解各种光电子器件的工作原理、性能特点及应用领域。该部分所介绍的各种光电半导体器件很可能会在学生将来从事信息产业技术的相关工作中用到，也可能会在将来某些学生跨到光电信息或光学工程相关专业进一步深造时从事相关科研课题研究时用到，比如：PN结光伏探测器、光敏电阻、光电二极管、光电三极管等，都会经常用到。因此，建议在理论教学过程中，除了结合图片等多媒体教学手段介绍相关光电子器件的工作原理外，最好能够给学生展示光电子器件的实物，以便给学生一些感官认识。电子信息工程专业光电子技术课程的系统方面的知识点包括：光电成像系统、光电显示系统等。
其中，光电成像系统的基本器件是电荷耦合摄像器件(CCD)，CMOS摄像器件和电荷注入器件(CID)。目前，CCD摄像器件的应用最为成熟和广泛，主要包括线阵CCD和面阵CCD等，其原理基础仍然是光电半导体器件和两相或三相电极电路的结合。因此，教学中应结合脉冲数字电路知识重点讲解CCD的原理和特点。光电成像系统的内容包括：系统基本结构、基本参数、红外成像系统、红外成像中的信号处理及综合特性等。其中红外成像系统涉及很多应用光学方面的知识，这对没有应用光学基础知识的电子信息工程专业的学生来说比较陌生，而且属于光学工程专业学生的研究方向之一，因此，这部分内容简单介绍即可。而红外成像中的信号处理都涉及电子电路方面的知识，属于电子信息工程专业的范畴，这部分内容可以重点讲解。光电显示系统包括阴极射线管原理、液晶显示原理、等离子体显示原理、电致发光显示原理及多色激光显示原理等，其中前三类显示技术的应用已很广泛和成熟，可以重点讲解，而后两类显示技术比较前沿，可以简单介绍，以便让电子信息工程专业的学生了解当今光电显示技术的发展趋势。电子信息工程专业光电子技术课程应用方面的内容包括：光纤通信、激光雷达、激光制导、红外遥感、红外跟踪制导、光纤传感技术等。这些应用技术可以分别举一个相应的实际应用系统进行介绍，让学生体会到光电子技术的重要性和广泛性，激发他们对这门技术的兴趣。#p#分页标题#e#
对于电子信息工程本科专业而言，毕竟培养的学生不属于光学工程或光电子技术领域的人才，而且电子信息工程专业已有很多属于本专业的实验课程及课程设计，笔者认为光电子技术课程的实验教学应根据该专业学生的理论基础和将来他们最可能需要的工程能力而设置。在该课程中，各种光电子器件和原理、功能及应用最易于电子信息工程专业的学生理解，而且也是电子信息工程师应该具备的基本知识，因此，笔者建议开设一些光电子器件的相关实验课。由于光电子技术课程的总学时设置为48学时，所以建议理论教学为40学时，8学时为实验教学(共4个实验)。
光学工程的应用范文第2篇
关键词：卓越计划 光电信息 教学方法 人才培养
中图分类号：G71 文献标识码：A 文章编号：1674-098X（2013）01（c）-0204-01
光电信息技术是由光学、光电子、微电子等技术结合而成的多学科综合技术，广泛应用于国防、科研、工业、农业的各行各业，随着光电信息产业的迅速发展，光信息的辐射、传输、探测以及光电信息的转换、存储、处理与显示等众多的研究领域已成为现代高科技产业的重要支柱。“卓越计划”是是贯彻落实《国家中长期教育改革和发展规划纲要（2010-2020年）》和《国家中长期人才发展规划纲要（2010-2020年）》的重大改革项目，促进我国由工程教育大国迈向工程教育强国的重大举措，旨在培养造就一大批创新能力强、适应经济社会发展需要的高质量各类型工程技术人才。光电信息工程专业作为首批入选专业，为了贯彻卓越工程师“面向工程、宽基础、强能力、重应用”的培养方针，对相关专业实验实践教学体系、教学方法、教学内容的改革与创新研究具有十分重要的意义。
1 光电信息工程专业“卓越计划”实验实践教学理念与体系改革
根据学校“培养基础扎实、知识面宽、实践能力强、具有创新精神和社会责任感的信息科技及其他相关领域的高素质专门人才”的人才培养目标定位，光电信息工程卓越工程师本科实验分为三层次，即基础型（演示、验证性实验）、强化型（综合、设计性实验）、创新型（研究设计性实验）的多层次结构，实验内容涵盖物理光学，激光原理，光电检测技术，光通信原理与基础，半导体光电子器件，光电传感技术等课程，实践实训包括认识实习，专业实习，生产实习，课程设计，光电综合设计，毕业设计等环节。学生需要掌握扎实的基础知识，掌握相关的基础工程技术，并具备一定的专业市场洞察力与创新意识。因此实验实践教学体系与内容必须强化专业方向特色与优势，密切配合专业社会需求，整合专业实验教学内容，分模块分层次，学生可以根据社会需求和自身爱好选取设计性内容。首先，大量整合实验教学内容，将原分散在各理论课程中的全部光电信息类实验进行优化整合，独立设课，以扩展综合性设计性实验内容，加强学生对相关多门理论课程的联系与理解，培养学生的综合实验能力。例如学院现执行的《光学与光电子基础实验》教学内容原涵盖三门理论课内实验，选取最有代表性的实验项目优化组合，形成含光源特性、光电探测、激光原理和激光调制等一套完整含原理和应用的实验教学课程。其次，依托光电检测技术实验室、光信息传输实验室、光信息处理实验室，开设了光纤通信光发送机、光传输和光接收机系列实验，光电传感设计性实验等实验模块，供学生自由组合选择，密切结合社会对光电类学生专业需求。再次，丰富创新性实验课题研究方向和内容，学生自由选择组队搭挡，强调合作，培养学生的团队意识和项目管理意识，着重培养学生独立思考能力和解决实际问题的能力。最后，建立了认知实习、专业实训和企业实训相衔接的三位一体的实习实训体系，开设工程应用，管理类实验实践课程，专门训练学生对工程类仪器仪表操作，光纤切割，熔接，端面处理，连接器的制作等，安排学生去相关厂家实训，使用学生具备光电信息工程专业的基本知识及解决工程技术问题的初步技能，促进学生创新意识的加强和创新能力的培养。
2 光电信息工程专业“卓越计划”实验实践教学方法
在北京理工大学光电信息工程专业卓越工程师培养目标中明确提出，着力培养具有良好的思想品质与职业道德、掌握光电信息工程坚实的基础理论、系统的专门知识，必要的生产实践及试验方面的知识和技能，具备较强的工程意识、工程素质、工程实践能力、自我获取知识的能力、创新素质、创业精神、社会交往能力、组织管理能力和国际视野的光电信息工程专业高素质人才。因此，在“卓越计划”中进行实验实践教学活动必须具备独特的教学方法。（1）着重培养学生“卓越工程师”意识。为了加强卓越工程师意识的培养，设立专人管理并完善网络信息，内容包括即时更新专业最新技术，即时通报专业最新研究方向，通报光电信息相关企业用人需求，相关企业的生产方向等，从学生入校初期就要求学生规定时间浏览，相关信息的潜移默化可以使学生不知不觉中培养起对专业的热爱和对卓越工程师的向往，明确努力方向。（2）利用网络实现实验实训立体化教学。掌握扎实的理论基础必须以课堂教学为主要手段，同时利用多种教学手段如多媒体课件与仿真软件，实现多媒体实验教学，建设立体化实验教学平台，制作课程网站等立体化教材，实现配合学生多层次多角度任意时间的学习。（3）实习环节中增加市场调研内容。作为21世纪的主导技术产业，光电信息技术正以迅猛的速度不断发展与更新，学生学校网上查阅相关行业动态和市场信息之外，还应具用独立搜索信息情报的能力，高年级的学生可以通过实习环节进行国内外产品市场网络信息的检索以及深入企业进行考察与研究，要求学生撰写调查研究报告，此环节可以拓展学生视野，提高学生市场洞察力。（4）强化实验实训效果，将教师从实验实训中的角色从“指导者”变为“参与者”。一般在实验实践课程中，教师基于实验教学人数，教学效果考虑一般以传授为主，指导学生进行实验，对于卓越工程师教学可根据实验实训条件独立设置一门课程，课题内容上应更侧重于工程技术的应用与工程实践能力，强调学生主体地位，由学生自我管理，自由组合，教师仅以团员身份加入组合，实训过程中更注重学生的的自主性，协作性，探索性，科学性和创新性。在实训中遇见实际问题也应婉转暗示或和学生一起探讨解决方法，有利于培养学生创新性思维和提高学生社会交往能力、组织管理能力。（5）改革实验实训考核方法，在实训中教师不能仅以学生的完成情况作为唯一的评判标准，而因更多地考虑学生的合作能力，管理能力，出现问题发现的速度，解决问题的手段等做出综合评定，从而鼓励学生在实训中发现问题，解决问题，激发学生研究兴趣，最终达到提高综合能力的目的。
光学工程的应用范文第3篇
关键词：LED；城市照明工程；问题分析；应用建议
LED在我国城市照明工程项目中得到了较为广泛的应用，但是在实际的运用过程中出现了一些问题，并未得到很好地解决。本文从分析LED在我国城市照明工程项目应用过程中出现的问题入手，提出了加强LED在我国城市照明工程项目中的应用的有效措施，为在我国城市照明工程中大力推广和使用LED提供科学依据。
1.LED在城市照明工程应用中存在的问题分析
LED在城市照明得到了更为广泛的应用，但是在应用过程中出现了一些并未得到妥善解决的问题。这些问题主要表现为以下几个方面。
（1）缺乏了LED光源的原理性理解。和传统光源不同，LED光源的发光效率较高，光源的亮度较大。所以LED光源能够在我国城市照明工程项目中获得比较广泛的应用，LED光源的推广使用起着重要的作用。此外，一些城市的照明工程项目设计工作人员并没有充分认识到LED光源工作的基本原理和市场优势，这也导致了LED在我国城市照明工程项目中得不到更为合适的应用，也不能发挥其全部优势[1]。
（2）对LED光源的性能估计过高。因为对LED光源的推广和宣传力度过大，经常会造成城市照明工程项目设计工作人员和LED使用人员对LED的功能与性能持有不起实际的估计看法和期望。LED光源使用寿命和使用范围的判断是LED光源的性能估计中常见的错误。一些城市照明工程项目设计工作人员认为LED光源适用于所有情况，因此不结合实际情况就大规模应用LED光源。这样使得LED的功能难以正常发挥，也因为LED光源的一些缺陷而带来不良的后果。一些LED的使用人员对此缺乏了准确的理解，忽视了在使用LED的过程中的散热与防水处理等，缩短了LED光源的使用寿命，也对LED光源运行的稳定性能产生了一定程度的影响[2]。
（3）对LED光源的应用设计不合理以及管理维护力度不足。LED具备了节能环保、使用寿命长与安全灵活等优势的同时，还存在着光束发射角度偏小等问题。因此，对LED光源应用设计的不合理将会无法发挥其自身的优势，也会放大其缺陷，对LED光源使用效果产生影响。此外，对LED光源的不合理应用设计经常体现在不注重具体工作环境对LED光源的实际影响、发光效果不符合应用领域所需的发光效果这两个方面。同时，LED光源在我国城市照明工程项目的应用需要依靠有效的管理维护方式[3]。
2.LED在城市照明工程应用的建议
从上述LED光源在我国城市照明工程项目应用过程中出现的问题，笔者认为需要从认识和操作这两方面提出了相应的有效对策。
（1）普及LED光源的理论知识。要想提高LED光源的应用效果就需要准确认识LED光源的性能特征。照明行业与媒体在宣传和推广使用LED光源的过程中，在突出LED光源市场优势的同时还需要明确指出LED光源的技术缺陷与不足之处。防止引起工作人员和使用人员对LED光源的错误认识，也避免产生不正确使用LED等问题。尤其是对城市照明工程项目的设计工作人员，必须要具备相应的LED光源业务能力，唯有这样才能保障LED光源的有效应用[4]。
（2）强化LED光源的合理应用设计。此外，虽然LED光源的使用寿命比较长，其发光效果比较稳定，然而这些都是建立在一定条件上的，LED光源并不是在任何环境下都具备这些性能。这就要求在进行LED光源的应用设计过程中，设计人员需要充分考虑LED光源的选择和景观建筑之间的协调性、LED光源照明途径、LED光源应用设计的安全性能等。设计人员需要结合应用的实际环境选择合适的LED光源类型，照明制度与安装方式等，在保障应用设计能够达到工程项目设计的相关技术要求和稳定、安全性能的同时，还需要追求外观视觉美感。
（3）完善LED光源的相关管理制度。由于LED防水接头的不“防潮”、不“防尘”与不“防水”，导致了我LED灯质量上的下降与寿命缩短等问题，因此，相关部门需要加大LED光源市场检查的力度，并严格审查与核实LED光源制造厂商的专业资质；对于达不到技术标准要求的LED光源需要采取禁止进入市场的手段。此外，相关部门需要把好LED光源采购关，把好LED光源设计施工关。
结语：LED具备了节能环等特征，因此在目前的城市照明工程项目中获得了更为广泛的应用，随着LED技术的进一步发展与改进，LED光源的实用性能也得到了提升。LED光源投入大范围使用时间比较短，但是过程城市照明工程的设计工作人员对LED光源性能特征的认识力度不足。为了提升LED光源在我国城市照明工程项目中的应用效果，相关部门需要普及LED光源的理论知识，并不断加深技术工作人员对LED光源的认识程度。此外，LED光源在我国城市照明工程项目中的应用需要一套科学的工作管理制度。
参考文献：
[1]温勇斌，孔庆峰，范东明.LED在城市照明工程应用问题的探讨[J].装备制造技术，2012，13（07）：93-95.
[2]杜玉文，朱丹丹，胡仁涛.LED城市照明示范工程应注意的问题[J].灯与照明，2010，16（03）：52-53.
[3]林彩文，郑云龙，李梦云.LED景观照明与工程验收质量管理研究[J].长江大学学报（社会科学版），2011，12（02）：19-21.
光学工程的应用范文第4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.
光学工程的应用范文第5篇
【关键词】 激光原理与技术课程；教学内容；教学方法；实验教学
【中图分类号】G632.010 【文献标识码】A 【文章编号】2095-3089（2013）29-00-01
一、教学现状
“激光原理与技术”是应用物理学本科专业的专业课，是一门理论性很强的专业基础课。通过本课程的学习可以为学生今后从事激光技术、光通信、信息处理、红外探测、环境检测、激光医疗诊断和材料加工等方面的相关光学工程研究打下基础。由于该课程物理概念抽象并且理论性强，基础知识面广，不易理解，感到难学，畏难情绪严重，学习这门课程时的兴趣就不如其它普通物理课程；此外，由于学生对激光应用方面的知识了解较少，往往因缺乏感性认识，不能充分体会到该课程的重要性，导致学生在学习中没有一个积极的态度；再次，“激光原理与技术”需要讲授激光的基本原理、基本技术以及激光的应用三部分内容，知识点多，逻辑关系也不像力学、电磁学等那么明显，再加上该课程总的学时数只有32学时，所以大部分学生在学习中会感觉到有些凌乱，理不清头绪，最终导致不能巩固和深化所有的知识点。基于以上问题，如何在教学中合理的处理教学内容以及采取合理的教学方法，做到重点突、详略得当，既要让学生掌握基本原理和基本技术，又要了解激光的具体应用是目前教学过程中急待解决的主要问题。
二、对教学内容适当删减
《激光原理与技术》是一门理论性很强的专业基础课，该课程涉及的基础知识面广，需要应用原子物理、量子力学、热力学统计物理、光学和高等数学等课程的结论和基础，公式繁多、推导复杂、理论抽象，具有较大的难度和深度。要在32学时内完成教学任务，就必须选择合适的教材并且合理的安排教学内容。在教学中我们选择的是上海理工大学陈家璧教授编写的《激光原理及应用》（电子工业出版社）作为教材。这本教材的特点在于内容章节安排合理，知识点覆盖面广，理论体系较为完整，避免过多的理论公式推导和计算，而把重点放在阐明物理概念以及激光输出特性与激光器的参数之问的关系，帮助学生了解和掌握最基本的激光原理和技术，学会如何根据不同应用范围选择合适的激光器。因此这本教材的内容很对工科类的学生的胃口，尤其是具有一定物理基础的应用物理系学生来说所讲授的内容比较容易掌握。我们根据教材的安排将教学内容主要分为三个大的部分：激光的基本原理包括激光的产生条件、激光器的工作原理和激光器的输出特性；激光技术部分包括激光的选模技术、稳频技术、激光束的光束变换，调Q、锁模技术以及激光的内调制、外调制等技术；激光的应用部分主要包括各种常见激光器介绍和激光在不同领域内的应用。关于激光的其他方面的知识将不再安排进课堂教学，主要供学生自学。
三、教学手段多样化
激光原理与技术内容繁多并且教材中包含大量图片，只靠“一支粉笔一张嘴”的教学手段很难在有限的课时内完成教学任务。因此在科技发展的今天，我们必须借助现代化的多媒体教学手段。在教学中通过PPT、Flash以及小电影等多中形式，使学生获得对激光更为直观、感性的认识，增强课程的趣味性和直观性。例如在激光的应用方面，我们通过小电影播放激光雕刻、汽车车身的激光焊接以及激光的医学应用等视频，可以很直接引起学生的兴趣和好奇心，充分调动学生的积极性。在此基础上，教师再具体介绍在不同应用背景下激光器的选择、各项技术参数等知识，这样可以在感性认识的基础之上更好的掌握激光器的主要知识点。
此外，在教学中将部分教学内容以专题的形式提供给学生，学生通过自己的探索和实践过程中掌握科学研究的方法，在研究中获得知识。例如可以在讲授谐振腔结构对激光输出特性的影响时，在学习了开放式光腔与高斯光束、激光振荡特性章节内容后，结合具体的激光器He―Ne气体激光器，让学生探索腔型结构对He―Ne气体激光器激光输出性能的影响和高斯光束聚焦特性的研究以及振腔设计和激光输出特性测试等工作。通过专题研究，有效地促进了在教学活动中培养学生具有能从物理学的角度对激光有深入的理解的能力，使学生对“激光原理”的学习有了感性认识，将被动的接受变为主动的获取，并启发他们做一些创新性科学研究，培养本科生敢于开辟激光应用新领域的开拓精神，解决学生对激光物理知识内容的深入理解与创新思维之间的联系。在此基础上，还可以选拔出优秀的学生，让他们参与到教师的科研项目和研究中，开展初步的科学研究和探索，以此提高优秀本科生的创新思维发展、理论学习和实践相结合的能力。
四、注重实验教学
激光原理实验是“激光原理与技术”教学的重要组成部分，让学生接触真正的激光器，并在实验中通过练习掌握调试、测试激光器的各种方法，可以帮助学生真正理解激光理论、认识和应用激光器，在教学过程中必须两者兼顾，不可偏废。可见激光原理实验对于帮助学生真正掌握这门课程无疑是有重要意义。因此在教学中必须开设能够涵盖理论课涉及到的主要原理、技术和应用方面的基础性实验，如激光器谐振腔设计、调整、横模观察、发散角测量、纵模间隔测量（He―Ne）和半导体激光器特性（GaAs）以及半导体激光器在通讯领域内的应用等实验。通过这些实验的教学，提高了学生的学习兴趣，进而增加了学生的学习积极性，培养了学生观察问题、思考问题、解决问题的能力，也促进了理论教学质量的提高。在实验条件允许的条件下，还可以开展一些设计性、研究性实验，如研究激光与原子、分子的相互作用、激光在化学反应动力学的应用等方面的实验。当然，这要根据学校自身条件和教师科研情况自行决定，总的目标是培养学生的创新思维和分析、解决问题的能力以及初步的科研能力。
五、结语
根据对《激光原理与技术》课程教学现状的分析，从教学内容、教学方法和实验教学三个方面探讨了“激光原理与技术”课程改革的一些想法和体会。在教学内容上要合理删减，突出重点，将最基本的原理和技术传授给学生；在教学方法上要结合多媒体教学，利用生动的动画、影视等使课程形象、生动，并且激发学生的学习兴趣和学习的主动性；实验教学是该课程的重要一环，既要加强基础实验教学也要开设一些设计研究型实验，培养学生的探索精神和创新能力。
参考文献
[1]陈家璧，彭润玲主编.激光原理及应用[M].北京：电子工业出版社，2008.
[2]周炳琨，高以智，陈倜嵘等.激光原理（第6版）[M].北京：国防工业出版社，2009
光学工程的应用范文第6篇
关键词：行业背景；卓越工程师；人才培养；实践
中图分类号：G642.0 文献标志码：A 文章编号：1674-9324（2017）25-0184-03
2010年国家的中长期教育改革和发展规划纲要（2010―2020）指出，教育要面向人人、面向社会，着力培养学生的职业道德、职业技能和就业创业能力。通过建立健全政府主导、行业指导、企业参与的办学机制，制定促进校企合作办学法规，推进校企合作制度化，实行工学结合、校企合作、顶岗实习的人才培养模式来提高学生的职业能力[1，2]。“卓越工程师教育培养计划”（简称“卓越计划”）是贯彻落实《国家中长期教育改革和发展规划纲要（2010―2020年）》和《国家中长期人才发展规划纲要（2010―2020年）》的重大改革项目，该计划旨在培养一大批创新能力强、适应经济社会发展需要的高质量各类型工程技术人才[3]。
2013年，金陵科技学院材料科学与工程专业被教育部确定为卓越工程师教育培养计划试点专业。材料科学与工程专业是在原省级特色“视光学”专业基础上逐步建设完善的。依托专业在视光材料与应用领域的深厚行业背景，以视光材料与应用为切入点，切实将专业与行业相融合，将专业“高级应用型人才”具体化为视光材料工程师。该专业在卓越计划实施过程中依托行业背景，从多方位积极探索与实践，细化卓越计划人才培养目标，细分行业岗位群，重塑评价体系，强化综合能力培养，培养满足行业岗位需求和符合企业用人标准的应用型工程技术人才。
一、细化卓越计划的人才培养目标
1.实现卓越计划与应用型人才的整合。“卓越计划”与普通高等教育培养计划的差异在于“卓越计划”强调行业企业深度参与培养过程，突出教育培养通用标准和行业需求专用标准的有机结合，实现学校教育培养目标与企业选拔人才体系的高度统一。因此在“卓越计划”的人才培养体系中，材料科学与工程（视光材料与应用）专业构建依托行业背景、切入行业节点的人才培养模式，即探索行业产业链和岗位群节点需求的模块化应用能力培养模式。该模式有利于发挥每一个学生的个性特点和优势潜能，真正实现卓越工程师教育培养计划与企业的用人机制“零距离”融通[4]。按照联合国教科文组织1997年颁布的世界教育分类标准，所谓应用型人才是指能将专业知识和技能应用于所从事的专业社会实践的一种专门的人才类型，是熟练掌握社会生产或社会活动一线的基础知识和基本技能，主要从事一线生产的技术或专业人才。卓越计划在应用型本科院校的实践要求学生既要掌握“必须、够用、管用”的专业理论知识，又要掌握基本的专业实践技能，能切实切入行业节点岗位群，快速适应行业发展，具有更宽厚的知识，更强的技术应用能力、社会适应能力，更高的专业素养和综合素质的应用型工程人才[4]。
2.建立模块化的人才培养模式。现在的视光学，已经不仅仅是与眼科学紧密联系，而是涉及基础医学、光学、材料学、计算机科学等众多学科的交叉学科。该行业所涉及的新材料新工艺的技术研发与更新、视光产品的管理、销售与应用、专业人员的管理与培训都迫切需要具有工程实践能力、创新能力和国际竞争力的人才。材料科学与工程专业的卓越计划依托视光行业的快速发展，切实将人才培养切入行业节点，专业建设及人才培养模式及方向不断优化，培养具有职业能力的应用型卓越人才。材料科学与工程卓越计划以材料工程为学科基础，以视光材料应用为人才出口，建立包含基础医学、光学、材料学、计算机科学的模块化体系，培养适合行业岗位特点的工程技术人才[5，6]。该模式注重人才培养与行业、企业、产业的有机结合，以培养应用型卓越人才为目标，重在建设以市场需求和企业需要为导向的专业职业教育体系。
二、立足视光行业，细分行业岗位群
1.立足视光行业。材料科学与工程（视光材料与应用）卓越计划立足视光行业，与应用光学、视觉科学多学科交叉，在材料科学、工程技术的基础理论、基本知识和基本技能上，将光学材料应用技术落实于视光行业中的光学材料生产、研发及管理等具体环节。材料科学与工程专业卓越计划人才培养方案的培养目标是培养德、智、体、美全面发展，适应我国视光行业发展需要，系统掌握材料学体系中的科学理论与技术方法，拥有材料学范畴内的基本知识和技能，同时具有眼镜光学材料的基本知识和技能，具有较好的实践能力、创新精神和解决实际问题的能力，面向光行业的生产、研发及管理的视光材料与应用工程师。
2.细分行业岗位群。以面向行业、企业、产业的岗位特点为依据，确立产业链节点对专业能力的要求以及岗位（群）对职业能力的要求，将材料工程、光学工程专业知识点按照视光完整产业链节点和对应的岗位群对职业能力的需求转化到课程体系中，具体如表1所示。
三、注重实施过程，重塑评价体系
卓越工程师教育培养计划实施能否达到预期效果，关键在于实施过程的设计。在实施过程的设计中，对每一个环节进行细化，从而实现预期目标。全面开展了岗位能力培训和工程师职业资格认证，并将其纳入人才培养方案的“综合素质课外学分”模块。
1.根据行业内各岗位特点，建立与岗位群对应的课程体系、学校与企业双导师制的教学体系、专业能力体现与行业职业能力要求双主线的培养模式，具体如图1所示。
2.学校考核制度与职业资格制度相融合，将专业与职业有机结合，建立以应用能力考核为主的科学、系统、实效的质量考核标准和评价体系。
3.具有职业能力的教师和具有教学经验的企业人员，根据学生的知识结构及岗位适应能力建立针对岗位群的动态的双导师体系。
4.注重过程培养，强调知识结构模块化、评价指标多样化，注重学生适应能力增强化、岗位需求细分化。具体过程如图2所示。（1）模块知识结构：视光材料与应用是材料工程、光学工程、视觉应用、管理营销等的交叉学科领域，学生所从事的领域侧重点不同，构建模块化知识结构以适应职业能力的要求。（2）调整评价指标：开放式、灵活性、个体性的质量考核与评价方式是应用型人才培养的重要体现。以能力为本的职业技能鉴定的考核方式为引导，实行知识、技能、能力的综合评价。（3）适应具体岗位需求：课程体系的构建以岗位（群）细分为主要依据，以适应具体岗位需求为构建原则。（4）增强学生适应能力：以岗位需求对学生进行针对性培养和指导，从而增强了学生对岗位的适应能力。
四、化多重能力培养，贯通实习就业衔接渠道
1.强化多重能力培养。在卓越计划的实施过程中，根据专业核心知识，包括材料科学、工程技术，以及应用光学、视觉科学等眼镜行业所需要的复合知识基础细化教学环节，增设行业相关的实践项目，增大行业融入度。在理论课程和实践教学中始终坚持以学生能力培养为主线，强化培养基础能力、职业能力、研究创新和创业与社会适应等四种能力，从而使学生在毕业时基本满足岗位需求，符合企业用人标准。能力培养指标及手段与目标如表2所示。
2.贯通实习就业衔接渠道。材料科学与工程（视光材料与应用）专业坚持以就业为导向，坚持“校企合作”与“产学研”相结合的人才培养途径，提升学生在行业企业的社会竞争力。在卓越计划执行过程中，注重学生个体能力及优势的培养，联合行业企业贯通实习就业渠道，实现了实习和就业的有效衔接。至2014年，共有五个班级170人参与了卓越计划，其中77人进入企业实习阶段。2013―2014年，有9家行业企业参与到实习环节，有10名企业导师参与实习实践教学环节。2014年6月，第一批参与卓越计划的37名学生毕业，其中有15名同学提前被参与卓越计划实习环节的单位优先录用，在获得毕业证书的同时即得到岗位晋升或完成试用。
卓越计划的实施必须依托行业背景，切入行业节点，充分体现学生个性特点和潜能，建立适合岗位需求的人才培养目标。将学校考核制度与职业资格制度相融合，将专业与职业有机结合，建立企业导师和学校教师的双导师教育体系，构建多样化的评价体系，可以有效提高学生的工程实践能力、创新能力和国际竞争力。
参考文献：
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[2]林健.校企全程合作培养卓越工程师[J].高等工程教育研究，2012，（3）：7-22.
[3]教育部关于实施卓越工程师教育培养计划的若干意见[Z].教高[2011]1号.
[4]陈小虎.应用型本科教育内涵解析及其人才培养体系建构[J].江苏高教，2008，（1）：86-88.
[5]林健.卓越工程师教育培养计划业培养方案研究[J].清华大学教育研究，2011，32（2）：48-55.
[6]罗高涌，张瑾.基于CDIO模式的校企合作办学的工程应用型人才培养模式研究[J].高教探索，2011，（5）：71-75.
Practice Plan of Excellent Engineer Education and Training Based on Industry Background
―In Materials Science and Engineering （Materials and Application of Optometry） as an Example
HAN Yi，LI Xin-hua，XU Wei，HAO Ling-yun
（Jinling Institute of Technology，Nanjing，Jiangsu 211169，China）
光学工程的应用范文第7篇
激光加工技术专业主要是为了培养生产和服务第一线的应用型人才，因此，根据这一特点，教师首先要注重针对学生职业技能的训练，以形成其基本的社会生存能力。学生在校两年里，要强化他们钳工、焊工、维修电工、电子焊接、数模电的实验、实训等实践性教学与管理，准确使用常用仪器仪表、掌握基本测试方法、熟练组装激光器，在调试以及故障分析等方面进行专题训练，增加激光焊接、激光切割、激光打孔、激光热处理以及激光内雕等产品的实训活动，力求使产品的设计性、趣味性、综合性都能有所提高。其次，教师要制定一系列活动方案，定期举办“我爱小发明”“世界著名建筑拼图”“我心目中的潘多拉魔盒设计”等活动竞赛项目。这样，无论是在课内还是在课外，都能充分体现以学生为主体，以培养学生操作技能为主要目标的教育教学特点，促进学生尽早成为一名适应社会需求的技能型人才。
课程的设置应能充分适应机光电等行业对职业岗位的需求
专业课程设置上始终坚持以培养学生职业能力为主调，以职业生涯为背景，以岗位需求为依据，在“贴近生产、贴近工艺、贴近装备”的思想指导下，在激光加工产品设计、生产、工艺，以及激光器的安装、调试、检测及维护综合能力培养为核心上下工夫。认真分析行业发展现状和趋势，针对中职教育的宗旨和激光加工技术专业岗位的社会需求，适时调整课程内容、优化课程体系，使课程具有实用性、实践性、科学性，并包含更多的现代技术和新应用技术。针对中职院校激光加工所涉及的机械加工类、电工电子类的教学内容，我们开发并编写了《机械基础》《机械制图》《AutoCAD技术》《EzCAD基础》《电工与电子技术》和《设备控制技术》等专业课程。而在实际教学工作中，突出了对《激光原理》《激光加工设备》和《激光加工工艺》核心课程的教学，借助“校企合作、工学联合”的平台，将行业企业的生产标准和生产流程引入到教学的全过程中，培养了学生严谨的工作作风和熟练的操作技能，完善了激光加工的产品制作工艺，得到了指导教师、行家、企业领导的充分支持和肯定。
课程设置应注意统一性、地方性的有效结合
课程的统一性是保证教学质量的重要前提，统一性课程是指基础课程模块。在参考国家课程标准的前提下，我们把语文、数学、英语、体育、美术和音乐欣赏等纳入基础课程体系模块之中。这样，有利于学生综合素质的培养和提高，不仅为专业课程地学习打下良好的基础，也为学生今后走上社会，适应社会发展的需要创造良好的条件。课时分配应不低于总学时的30%。同时，课程设置应具有地方性特点。面对地方经济发展战略一盘棋，激光加工技术专业的课程设置必须与学校专业发展同步，切合地方产业发展的大局，让教材开发和课程设置具有鲜明的为地方经济发展服务的办学特色。只有把统一性和地方性有效结合，才能适应社会需求，为经济发展作出应有的贡献。
课程设置要与师资队伍的建设相结合
光学工程的应用范文第8篇
【Key words】Optical CAD；Teaching Means；Zemax
0 引言
《光学CAD》课程是南京邮电大学光电工程学院光信息科学与技术等相关专业的一门专业选修课，是光电信息工程专业的特色课程，是一门重要的实践性课程，所有内容都是基于前期学习过的《应用光学》和《物理光学》的理论知识，该课程与先修的理论基础构成一个完整的体系，完成了由理论学习到工程实践的过渡[1]。其相关知识和工具的使用是该专业本科生今后就业和继续深造经常需要的基本必备能力。南京邮电大学光电工程学院早在2010年就进行了将光学设计软件Zemax应用于《应用光学》双语课程的教学改革[2]，为《光学CAD》课程做好了前期学习的基本铺垫。
1 课程及其教学内容的特点
现代光学仪器的研发离不开成熟的光学设计思想[3]。在工程光学学科中，光学设计是光学发展中关键的一步，对光学发展以及教育有着重要的影响[4]。《光学CAD》课程的目的就是基于先修课程的理论知识，应用于实际的光学软件设计中，使学生能够掌握光学设计的基本思路，对基本光学系统能够进行分析与优化设计。该课程安排在本科生学习的第7个学期进行，共32个学时，一方面，先修课程《应用光学》和《物理光学》早已完成；另一方面，这个学期的学生正面临今后就业和继续深造的抉择期，所以，该课程的学习对学生的影响意义深远。
《光学CAD》课程的主要内容有：光学系统的基本参数建立、光学系统的像质评价、光学系统的优化和建立和基本光学系统的设计（包括双胶合透镜、简单的扩束系统设计等）。为了更好的体现课程的实践性，课程的所有学时都安排在学校的计算机辅助实验室进行，所有的教学内容都是基于先修课程的理论知识，结合光学设计软件Zemax，一边讲解理论知识，一边在软件中进行演示操作或设计，学生和老师同步进行软件的具体操作，基本做到“手把手”的教学效果。
在该课程中选择Zemax软件作为教学中光学设计工具是完全根据目前的实际应用情况来决定的：由于其优越的性价比，近几年来Zemax光学设计软件在光学设计领域所占份额越来越大，在全球已经成为最广泛应用的软件之一，2013年Zemax公司还在上海成立了中国子公司。基本上所有的有关光学工程师的应聘单位已将是否会使用Zemax软件作为招聘的基本条件。所以，该课程的学习，可以使学生在就业中提高竞争力，而且走上工作岗位后，可以少走弯路，直接发挥自己的专业特长。
2 理论与实践教学内容的结合
由于学生对先修课程中有关理论知识可能有些遗忘，在该课程的教学过程中还包含了一部分的理论讲解，结合教育心理学，上课的前几分钟不太适宜新知识的教学，所以，每次上课的刚开始，都是通过一些含有知识点问题的提问，启发学生去思考问题，回顾前面所学的知识，再根据学生的具体反映情况，来对理论知识进行适度的回顾与讲解。在具体的理论知识教学中，例如，像差理论的学习，一边和学生一起回顾课本上的各种像差的概念，一边通过Zemax软件的具体操作学习，分别把各种像差的直观图形和分析功能在Zemax中显示或演示出来，从而既可以加深学生对有关像差理论知识的掌握，又可以让学生熟练软件的具体操作。
该课程的培养目标，是夯实学生的光学专业基础，培养学生灵活运用基础知识的能力，培养学生的分析、发现和解决问题的能力，培养学生的实践动手能力与创新能力，是理论与实践相结合的要求体现。现代科技任务要求人们既具有独立工作能力，又具有团队协作能力，例如，光学设计者要与其他相近领域（如光学机械、制造与检测）人员能成功沟通与相互促进。为此培养目标，老师对学生的光学设计任务的下达既要体现个人对理论知识的运用能力，又要体现实团队的光学设计实践能力。
因此，学生可以2～3人一组、分工协作，老师下达至每一组的任务书都不同，即每个学生的设计任务不同，如光学特性参数要求不同或像差要求不同，这部分任务可巩固学生理解光学系统像质与视场、孔径、焦距等参数之间的关系等等。而且，在技术要求上，模拟工程领域设计实务要求，如必须对曲率半径按国标（如GB3158-82）要求进行规整。通过这些教学方法，避免学生懒惰或相互抄袭，在成绩评定上，将设计结果的创新性程度、对工程设计实务的考虑周全程度等方面作为评分点，并且同设计任务一起，详尽地发到学生手中，引导学生主动设计有用、可制造、成本低的光学系统，培养学生设计中主动考虑工程实践的意识，培养学生的创新设计意识，避免学生仅为完成任务而设计、或仅为创新而设计虚拟无用的光学系统。
在具体的任务完成过程中，每一组学生可以通过讨论协商根据不同的要求来选择初始结构，然后再按照光学设计的基本流程，设置变量、评价函数，对初始结构进行优化设计，每一步具体的操作设计中，都需要学生的合作来完成。在实际的教学过程中，老师通过引导学生，如果在具体是设计过程中出现了设计问题，那么组员间就要相互讨论先从理论知识方面查找原因，再根据光学设计流程查找实践操作上的原因，最后让学生自己找到解决问题的方法，让学生在该课程的学习中得到成就感，积极调动他们学习的主观能动性。