光学技术范例

摘要：SF6气体具有良好的绝缘和灭弧性能，在电力系统中得到了广泛的应用，但在应用期间，会因种种因素的影响，导致气体出现泄漏现象。一旦发生气体泄漏问题，不但会降低设备的绝缘性能，还会对环境造成极大的污染，并且还会威胁工作人员的生命健康。因此，对于电力企业而言，加强对 SF6气体绝缘设备的监控十分必要。本文就分析了基于差分检测技术的 SF6光学传感器，仅供参考。

关键词：差分检测技术；SF6气体；光学传感器

SF6气体具有优异的绝缘和灭弧性能，在全球各国的电力系统中都得到了广泛的应用，成为中压、高压及超高压开关中所使用的唯一绝缘和灭弧介质。但在实际使用中，因为种种因素的影响，使用了 SF6气体作为绝缘和灭弧介质的室内开关，会出现气体泄漏问题。一旦 SF6气体发生泄漏，就会在高压电弧的影响下分解成具有腐蚀性的物质，如二氧化硫、氟化硫、硫化氢、四氟化硫以及其他含硫的有害氟化物。同时，泄漏的 SF6气体及分解的气体还会逐渐积聚在室内的底层空间，造成局部的缺氧和带毒。工作人员一旦进入这样的场所开展工作，就会对他们的生命造成严重的威胁。因此，加强对 SF6气体泄漏的监测，对于电力企业而言具有十分重要的现实意义。

1  差分检测技术概述

差分检测技术又被称为差分光学吸收光谱技术，是利用光线在大气传播过程中，受到空气中各种不同气体分子在不同的波段具有剧痛的差分吸收特性，来反演出这些微量气体在某一区域空气中浓度的检测技术。从 20 世纪 80 年代末开始，这一检测技术已经在欧美各国得到了广泛的认可。在实际运用中，工作人员借助差分检测技术可以针对气体的浓度进行检测，消除光源不稳、光束发散以及光路结构差异等因素对测量工作带来的误差，提高传感器测量的精度。在运用差分检测技术时，要用到朗伯比尔定理计算公式， 其 完 整 表 达 式 为：I(λ)=I0(λ)exp[-a(λ)Cl+β(λ)l+γl+δ]A(λ)。式中的 I(λ) 表示透射光的强度，I0(λ)为入射光的强度，a(λ) 是单一气体的吸收系数，C 是待检测气体的浓度，l 为光程，β(λ) 是 Rayleigh  scattering系数，γ 是 Mie  scattering 系数，δ 是气体密度波动吸收系数，A(λ) 是系统传输函数。但在实际测量工作中，会有很多因素影响待测气体的密度，例如，气体的成分、气体扰动以及气压变化等，因此，式中的“δ”是一个随机变量。为了提高计算的准确性，需要对干扰气体测量的各种因素进行偏差消除，这样，工作人员只需要测得测量光束的透射光强和对比参考光束的透射光强，并掌握待测气体的吸收系数，就可以借助相应的计算公式准确计算出待测气体的浓度。目前，将差分检测技术应用于气体浓度检测，测量模型一般分为两种：一种是单波长双光路，另一种是双波长单光路。其系统结构图分别见图 1 和图 2。根据图 1 和图 2 的对比，我们可以看出，单波长双光路系统的光学结构相对较为复杂，需要在检测的过程中运用分光镜以及反射镜来调整光路，一旦在检测过程中，系统存在着任何的偏差，特别是测试光束的角度出现偏差，都会导致测量的结果失真。此外，单波长双光路系统采用了双气室结构，也会因为这两个气室中各种差异的存在影响测量的结果。而双波长单光路采用了单气室，测试光束穿过含有待测气体的气室时被分为两束光，然后分别经过两个不同的窄带滤光片，分别作为测量光束与参考光束，然后分别射在双通道探测器的两个感光窗口上，这样就可以将光信号转化为电信号，及时输出到计算系统进行精准计算。

2  SF6气体对光谱的吸收分析

SF6气体的分子结构是一种正八面体的结构形态，其中，硫原子是气体分子的核心，位于结构的正中心位置，而六粒氟原子则均匀地分布在硫原子的四周。一般来说，光，特别是红外光在含有 SF6气体的空气中进行传播时，因受到 SF6分子的吸收，强度会逐渐衰减。这也是基于差分检测技术运用传感器分析电力企业断路器、GIS 开关、高压变压器、高压传输线、互感器和变电站等电气设备是否发生 SF6气体泄漏问题的主要依据。

【摘要】

在高校教改实践中，学校积极探索了物理光学教学方法、教学内容和教学手段，并使用了启发式教学法和理论结合实际等教学方式来迎合物理光学理论性强、公式多的特点，以便学生更好的学学物理光学。本文就是针对高校教改形式下大学物理光学教学进行探索和实践研究。

【关键词】

大学物理；光学；教学方法；实践研究

物理光学是理工科开设的一门专业课，其课程内容主要是波动光学的基本理论，必须以大学物理和电动力学为基础。同时，大学物理光学又是其他专业课的基础课程，例如卫星光通信课程、光信息处理课程及红外技术等课程开设必须要先掌握大学物理光学这门课程的内容。物理光学这门课程的内容主要是波动光学的理论内容，就是光在其他的同性介质界面上发生物流光反应，比如光反射、折射和光的衍射等内容，还包括光在不同性介质界面传输的特点和其他一些物流光反应。

1物理光学教育中存在的问题

大学物理光学本身就是一个专业性很强的课程，因其独立性、系统性而与其他专业课程结合度不高，并且大学物理光学主要强调的是学科本位，学科设置的重心在完善学科上，而脱离了实际生活，导致学生对物理光学体系的掌握比较难。因此学生为应付学时限制和考试制度而过多的对书本知识死记硬背，被动的学习课程内容，对于物理公式只知其然不知其所以然。

摘要:为了提高采摘机器人的定位导航精度，将光学导航方法引入到了采摘机器人控制系统的设计上，通过激光扫描和机器视觉相结合的方法，提高了采摘机器人的作业质量和作业效率。在进行定位时，首先由激光扫描方法对采摘机器人进行定位，得到全局坐标中的位置，然后利用机器视觉系统得到采摘机器人和待采摘目标果实的距离，对果实精确定位后进行采摘。采摘测试结果表明:采用光学导航系统可以准确完成果实目标的定位，可有效提高采摘机器人的采摘精度和采摘效率。

关键词:采摘机器人;光学导航;激光扫描;精确定位;机器视觉

0引言

光学导航系统(ONS)利用物理光学测量的方法，通过测量导航装置和参考表面之间的相对运动的程度(速度和距离)，进而确定相对位置和姿态信息。光学导航是借助于光学敏感器测量来确定作业装置相对位置和姿态的一门技术，由于其导航精度较无线电导航精度更高，故又称为光学精确导航。由于光学导航系统具有较高的精度，如果将其使用在采摘机器人定位系统设计上，将会较大幅度提高采摘机器人的定位精度，从而提高作业质量和效率。

1光学导航技术的发展及其在采摘机器人上的应用

光学导航敏感器是光学导航系统的关键组成部分，针对不同任务的需要，光学导航设备主要分为3种形式，包括导航相机、激光雷达和激光成像测距仪等。导航相机是最常用的光学导航设备，设备主要是由CCD相机和一个数据处理单元组成，激光雷达/激光测距仪可以通过发射激光信号然后接收激光信号，实现物理测距。激光成像测距仪/激光测距相机综合了光学导航相机和激光测距仪的测量功能，可以同时测量探测器和目标之间的距离信息和图像信息。如图1所示，将光学导航装置使用在采摘机器人的设计上，可以实现采摘机器人的自主化作业。自主化作业采收时，首先由导航装置对作业环境进行监测，然后利用激光扫描对采摘机器人的位置进行定位，定位完成后利用机器实际对采摘机器人和作业目标果实进行测距;测距完成后，采摘机器人自主地完成果实目标的锁定，最终执行果实采摘动作。

2机器视觉和激光扫描的光学导航系统

【摘要】《光学系统设计》是一门实践性很强的专业技能课。本文从课程的课堂教学内容优化、实验教学内容选取、课程设计综合实训以及工程项目设计强化训练几个环节详细描述了本课程对光学领域应用复合型人才的培养路线和方法，极大地提高了学生光学设计的能力和水平，增强了学生的专业归属感，培养效果和社会反馈良好。

【关键词】光学设计；优化；项目；训练；专业技能

在目前光电信息科学技术高速发展的时代，光与电的结合改变了人类社会信息获取、信息转换、信息贮存、传输与交流的方式，有着无限的发展空间和前景。作为信息采集和获取的最前端系统——光学系统，它的设计虽基于传统经典光学理论，但设计理念、设计方法和内容随着时代变迁都在发生着巨大改变。课程建设在高校本科教学中有着举足轻重的地位，直接影响着高校人才培养质量。《光学系统设计》是许多工科高等院校光电信息、光学工程专业、电子科学与技术专业、测控技术与仪器等专业的主修课程，也是一门实践性、实用性特别强的专业课程。南阳理工学院地处久负盛名、拥有数百家光电企业的南阳光谷，服务地方经济发展和为地方企业输送光学领域优秀的工程设计人才是南阳理工学院办学宗旨和社会使命，也是检验高校教书育人“四个回归”质量成效的重要途径。因此，《光学系统设计》课程内容建设决定了毕业生光学设计能力和水平，这也是他们将来从事光学技术研究和走向光学工程师岗位的敲门砖。

一、课程教学内容优化和实施

《光学系统设计》课程自2012级开始相继在我院两个专业共三个班级开设。其前置课程主要包括几何光学、物理光学、计算机基础、工程制图等，后续主要延伸至各种实际动手能力训练的课堂实验、课程综合实训、毕业设计、各级各类大学生创新创业项目申报和实施、外部光学工程项目承接等，也为光电检测系统、光通信系统等相关课程技术服务。《光学系统设计》自开课以来，一直围绕以上各层级专业能力的培养，循序渐进，不断完善和明确培养目标，优化教学内容，探索和改革教学方法，致力于把学生培养成既具有一定理论基础又具有较强工程设计实战能力的复合型人才。1.课堂教学优化。《光学系统设计》是建立在光学成像基本原理、典型光学系统结构、像差理论、光学衍射受限等理论基础之上的一门专业平台技能课。课堂教学内容选取主要遵循“实用为主，够用为度”的原则。在我院安排的有限的24个理论学时里，精研教学内容，尊重教材，又不局限于教材，以最合理的章节顺序讲授，按学生最易接受的方式不断进行内容优化。首先使学生了解光学系统的设计流程、光学系统的像质评价方法以及光学系统的总体设计布局，在面对产品客户的使用规格和功能需求时知道如何应对。其次，世界上形形色色的光学产品都是从为数不多的经典光学系统中演变而出，比如投影机镜头可从显微物镜系统演变，大地测量仪、激光扩束可从望远系统演变，因此典型光学系统的初始结构设计、典型光学系统如望远、显微物镜设计、目镜设计、照相物镜设计都是讲授重点。在此过程中，计算机辅助设计软件ZEMAX的操作使用也贯穿于整个课堂，这是新时代的高速计算分析工具，以帮助所有系统的设计实现。光学制图是光学设计数据结果的工程表达，也是产品制造的依据，是课堂教学不可缺少的部分。设计课的特点是课堂上随时会进行设计演示和案例导入，多媒体课件中融入了大量的图形、符号和颜色管理以及Zemax文件的链接。课堂上学生随着老师的讲授内容和讲授节奏在电脑旁边听边学边做。老师传授学生在设计过程中如何分析问题和解决问题，如何形成对光学知识体系整体的思考和理解，收到很好的教学反馈。2.实验教学内容构思。《光学系统设计》的课程特点是实践性强，实验学时与理论学时占比非常大。如何在有限的实验学时内让学生掌握各种类型光学系统设计的技巧和能力，这就需要统筹合理安排实验教学内容。光学设计实际上就是使用计算机工具软件，在一定的系统起点上，不断调整光学元件的结构参数使系统达成用户提出的功能要求和成像要求。前面讲过当今世界千千万万类型的光学系统都是从一些典型系统中派生出来的。从典型光学系统的设计出发，遇到实际的工程系统也会知道如何分析和设计。在此思路指导下制订出了有主有次、有难有易的课程实验项目，实验一为ZEMAX软件操作及光学设计输入和像质优化过程演练；实验二为离轴折转的牛顿天文望远物镜的设计和仿真；实验三按反向光路设计一目镜系统，训练如何设置变量和对系统参数进行约束控制等；实验四设计一照相物镜，难度增加，需设计技巧；实验五绘制一光学零件工程图纸并标注合理公差和技术要求。以上这些实验内容使16个学时的课堂训练真正地实现高负荷运转，学生较全面地掌握了典型光学系统的设计流程和基本方法。实验教学完成了应用型人才培养初级层次。通过学生设计性实验完成情况和效果测评，证明这样的实验项目构思是成功的。3.课程设计实训内容探索。实践教学是高等教育人才培养永恒的主题，要培养出符合工程教育认证标准、适应当今社会快速发展的光电产业格局的光学设计高级应用型人才，工程综合实训环节必不要少。课程设计工程实训一般持续两周及8周不等，实训任务也不同于课堂实验环节。首先光学系统设计任务具有工程背景；其次是设计难度增加，要考虑工程因素；再次学生必须自己从图书馆、国家专利库或其它资料库中查阅寻找初始结构参数，并在此基础上进行设计优化和创新。首先让学生真实地体会一下光学系统的制造流程，每人组装一台望远镜，加深对光学产品的认知，了解光学系统各组成部分的功能，了解设计和组装差错会对产品产生什么样的影响，这是课程设计实训的第一步。第二步，光学工程设计任务下达，学生分组完成各自的设计任务。工程训练题目多来自于教师以往设计案例，或市场上或某些光电企业普通产品规格要求，具有多类型性，有效地扩展和提升了前置的实验教学内容。以小米智能摄像机光学镜头的设计训练来说，此为南阳某光学企业现行量产供应产品，焦距4mm，传感器1/3，F数2.4；光学长度小于22mm，镜片小于5片，成像要求1M。此任务要求学生首先分析寻找合适的初始光学结构方案，然后按照像差理论进行结构参数优化和像差平衡校正，最终达到工程化要求。对于没有工作经验的学生来说，初始结构的选取会是他们面临的第一个难题。接下来是90度大视场角带出的大像差的校正难点，需要学生更多的专业知识和经验累积。4.工程项目设计强化训练。光学设计无顶峰。在经历了几个阶段的学习和实训后，学生虽然对设计理念、设计流程、设计技巧有了一定的掌握。但光学系统很多时候是功能迥异的复杂工程，并不是单一的物镜或目镜光路或单一的消像差。实际的工程设计还要考虑客户的使用环境、使用条件，考虑制造工艺和成本，考虑国家行业标准或其它优势竞争因素等。学生要想在毕业后快速适应光电行业光学工程师岗位，还需要不断加强设计训练，甚至去光电企业实习。训练项目主要有四类。（1）开放实验室项目，利用开放实验室条件和学生长时间在实验室研究学习规律，为他们在学校申请光学系统设计类项目，如“工业内窥镜系统光学设计”题目，并获得一定经费资助。（2）大学生国家创新创业训练项目，如2017年协助四位学生申请到国家大创项目“车载宽视角高清系列摄像镜头设计与开发”，为学校赢得了荣誉，丰富了课程内容。（3）外接工程项目，如“广告用投影机”项目，指导14级学生帮客户完成照明和投影光学系统工程设计，得到用户认可。（4）毕业设计课题，最近三年共有30人左右申请了光学系统设计毕业研究课题，有的项目成果还整理发表了期刊科技论文，增强了学生自信。光学设计强化训练项目在内容上也体现了三个特征：（1）复合性特征，如工业内窥镜系统包括摄像物镜设计、转像透镜设计和目镜设计，相互之间衔接，初期的方案制作就很考验学生的专业水平。（2）多类别特征，研发项目从摄影光学系统到投影系统，从激光扫描系统到红外微光系统，从定焦到变焦系统等。大大扩展了学生毕业后从业就业的范围。（3）系列性特征，如车载宽视角系列镜头研发，焦距规格系列包含2.8、3.6等，清晰度包含720P、1080等，使学生的设计训练思路明晰。

二、结束语

《光学系统设计》教学内容经过一系列的精挑细选、优化探索，逐步实现了理论指导、软件辅助、课堂训练、工程项目设计实战为主干的科学培育路线。学生通过这门课程的学习，是真真正正掌握了一门专业技能。近几年毕业生中从事光学设计工作相关人员激增，考取光学工程专业研究生人数暴涨，企业用人反馈良好，极大地增强了在校学生的专业学习兴趣和就业信心。今后，我们仍将不忘初心，不辱使命，继续在教学实践活动中探索更加优化的教学内容和教学方法，为社会培养更加优秀的光学领域专业人才。

本文作者：罗彬彬 赵明富 舍丽 周登义 曹阳 全晓莉 单位：重庆理工大学电子信息工程与自动化学院

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)。

1.一条红线，八大现象

学生在经历了高中物理基础和大学物理课程学习之后，对光的认识上升到了一个新的科学高度。对于光的波动现象等理论，学生开始接受并有似懂非懂之感。物理光学的课程中，则是采用数学的方法描述光波的传播特性。因此，在授课过程中可删繁就简，遇到重复的内容可一带而过。物理光学课程内容繁多，在学习该课程时，需谨记一条红线，即光波的传播。光波在同性或异性介质，自由或半自由空间传播时呈现的八大传播现象，即反射、折射、干涉、衍射、偏振、吸收、色散与散射现象。在进行课堂讲述时，先由光波的传播现象，引出光波发生此现象的条件，进而总结光波的传播规律。为了理论知识与实际问题密切联系，着重介绍光波理论的理论和所涉及的行业领域，通过丰富的课程内容让学生真实地感触知识的应用。

2.问题导入式的教学方法

物理光学作为一门专业基础课，具有抽象性强、枯燥乏味等特点。同时，物理光学也具有较强的专业性，该学科的创建均来源于对实际光学问题的解释。在介绍一个知识点之前，为了理论联系实际，我们首先要有目的地设置问题。通过一步一步地启发学生，让学生带着问题思考解决的方法与思路，进而解决问题。例如，我们讲授光波的衍射时，首先从白光通过指缝的衍射现象出发，提出产生衍射的条件。如果采用单色光源，指缝转变为圆孔、矩形孔或不规则孔，衍射条纹如何变化？引导学生思考如果采用多缝或透射光栅，衍射条纹又将如何变化？从而引出影响衍射现象的因素和采用数学模型描述衍射现象的问题。实践证明，这种以实际问题为先导的模式，激发学生的思考和学习兴趣，培养学生分析和解决问题的能力，得到了良好的教学效果。

3.充分利用多媒体教学

多媒体教学在许多方面是传统教学模式所无法比拟的，具有直观性强、图文声像并茂、信息量大、生动活泼等特点。但运用不当，也会适得其反。为了弥补两方面的不足，我们采用了多媒体课件与传统板书相结合的教学方法。在物理光学课程中，采用PPT课件形式与FLASH动画结合，生动描述光波的传播现象与规律。多媒体课件重点介绍物理概念及方法，而大量的公式推导可在课后参考教材或其他课本。制作这种多媒体课件的教学方法不仅给学生留下深刻的印象，而且还给教师留下充足的时间来强调重点、难点和核心内容。

4.利用计算机虚拟仿真技术提高教学效果

摘  要：眼视光学教育在中国内地、香港和台湾都有着各自的发展历程和相似的发展模式，通过对三者眼视光学教育的比较和分析，针对我国地区眼视光学教育的未来发展提出意见，以培养适应社会需要的眼视光学专业高级应用型专门人才。

关键词：眼视光学 教育 比较

        根据世界眼视光学委员会（WCO）的定义：“眼视光学专业是一项自主的，需要教育的和规范的（经认证\注册）健康保健专业。眼视光师是眼和视觉系统的基础健康保健医师，提供全面的视觉保健服务，包括屈光检查和配镜，发现\诊断和处理眼疾以及视觉系统症状的康复。” 目前对眼视光专业的共识基本为：眼视光专业培养的是运用光学技术手段，以改善和促进清晰舒适视觉为目标，以保护眼睛健康为己任的高级应用型专门人才。

        中国的眼视光学教育及服务在很大程度上受到英语国家，特别是美国、澳大利亚、加拿大和英国的影响。而随着中国内地、香港、台湾眼视光学教育的不断进步和发展，三地的眼视光学领域也呈现出了多样化与共性结合的和谐发展趋势。

        一、中国内地、香港和台湾的眼视光学教育

        （一）中国内地

        多年来，内地的眼镜视光行业从业者都是通过师傅带徒弟的方式接受眼视光学教育和培训。伴随我国经济的发展，随着国人对眼与视觉健康的重视，社会对眼视光学从业人员的专业素质要求越来越高，需求量也越来越大。在这种大背景下，内地的眼视光学教育得到了前所未有的发展。据不完全统计，二十年来，内地开展眼视光学教育的高等院校由二十世纪九十年代初期的三、四所发展到目前的近五十所，这些院校从教育层次上主要有以下四种：

本文作者：刘雁 蓝岚翎 许云丽 曾曙光 李晶 王飞 黄瑶 单位：三峡大学理学院 三峡大学文学与传媒学院

全世界光电子技术产业的市场规模己达1万亿美元，国外光电子产业主要集中在美国、西欧和日本等国家和地区。近十年来，中国光电子技术产品市场的年增长率始终保持两位数的高速增长。随着信息光电子技术、激光加工、激光医疗、显示、照明等光电技术的快速发展，我国已经形成市场可观、发展潜力巨大的光电子产业。2006年，《国家信息产业科技发展“十一五”规划和2020年中长期规划纲要》明确提出，未来5～15年15个领域发展的重点技术中就包括了光电子技术，声明要重点发展激光器、光电探测器、光传输和光传感设备、微光机电系统、半导体照明等产品。[6]2010年10月，国务院正式《国务院关于加快培育发展战略性新兴产业的决定》，进一步明确了光电产业是战略性新兴产业的重要组成部分，包括新型显示器件、LED等在内的细分产业都在国家战略性新兴产业规划中明确提到。[7]可见，在光电产业相关技术和生产能力快速提高的情况下，对光信息科学与技术专业人才的需求量也将逐年增大。

光信息科学与技术具有旺盛的生命力，处于高速发展时期。目前，在光通信、光电检测、光电照明、光学元件与系统、光伏产业、激光技术、光学设计、光学材料等方面都有广阔的应用前景，对社会的发展和贡献不可估量。作为高校，除了科研、教学，还要服务于社会，服务地方经济发展，这些不仅体现在科学研究和教师兼职方面，也体现在人才培养目标和方案上。光信息科学与技术同光学、机械、电子、材料、计算机、自动控制等多学科的知识息息相关，但也不能面面俱到，所以十分有必要结合当地企业的发展，调整学科的发展、人才培养计划，为地方经济服务，加强科学研究，引领社会的发展。三峡大学地处湖北省域副中心城市的宜昌，经济活跃，交通方便。现在高铁开通后，宜昌到武汉的时间已经减少到2小时左右。随着国内光电照明、太阳能、光电显示产业如火如荼地发展。宜昌太阳能、光电照明等光电企业也有较大的发展，如中国南玻集团宜昌南玻硅材料有限公司（一期项目已累计投资20多亿元，专门从事高纯多晶硅材料、太阳能硅片及电池片生产的大型制造企业）等等一大批光电企业。这些企业主要集中在光伏产业、节能照明、LED、光学冷加工等方面。这些光电企业有着旺盛的人员需求，对本专业产业人才的培养具有十分重要的意义。2011年出台的《宜昌市科技发展“十二五”规划（2011至2015年）》明确提出，在节能环保领域的发展方向要围绕光电子产业核心技术开发，抢占背景光源行业技术创新制高点，加快液晶照明灯、LED背光源及照明产业化。围绕太阳能技术开发，加快太阳能热水系统产品系列开发及产业化。[8]由此可见，在地方政府的扶持下光电子相关产业会得到快速发展，这些都为光信息科学与技术专业结合本地进行产业人才培养提供了难得的机遇。根据三峡大学理学院发展的需要，结合产业的蓬勃发展，产业人才培养措施如下：

改革本科教学培养方案，加强专业基础理论学习，巩固专业思想教育光信息科学与技术专业需要学生在系统、扎实的理论基础和在光电子技术、光通信及应用等方面具有较宽广的专业知识、较强实践动手能力，并成为在电光源、光学设计、光学材料、光纤通信等专业领域中的一个或两个方向具有特色的人才。毕业生能在光信息技术产业及其相关领域从事信息科学与技术的研究、设计、集成及开发、制造、技术管理等方面工作的应用型人才。因此要加强几何光学中的光学设计、模拟电子技术数字电子技术课程设计、嵌入式系统、光电检测技术、机械原理和设计等课程的实践环节，同时要加强专业思想教育，了解社会发展的动态，密切了解光电信息的最新发展和应用，掌握一些主流软件的应用。另外，为了使培养方案切合社会发展的实际，我们广泛征求本地企业的意见，积极邀请了相关企业参与了光信息科学与技术专业培养方案的修订工作。

加大力度开展实验教学，开足基本实验，充分利用专业实验，开展创新实践要加强实践的教学，更新教学设备和教学内容，加强电路设计和光学设计方面的实践教学，充实实验室设备，培养学生的实践能力。条件允许的情况下，将安排学生到实习基地完成相关实验。另外，创新实验室的设立为学生创新实践的培养提供了良好的工作平台。虽然这个方面的工作才刚开始，但是已经受到学生的积极评价。

拓展实习基地的实践教学，提升专业技能在目前联系的实习基地基础上，增强与当地光电企业联系，经常参观了解企业的发展和社会需求，同时能争取进入相关企业实习，锻炼培养专业能力。我们已经同宜昌劲森光电（主要从事液晶背景光源、CCFL液晶民用照明及LED民用照明开发、制造、销售的高新技术企业）、中船重工388厂（光学冷加工、光电系统）、匡通照明（LED封装）等相关的光电企业建立了实质的合作关系。陆续有学生进入上述企业实习，一些优秀的学生也相继进入这些企业工作。教师参与了劲森照明新型节能灯具的开发。与匡通照明组建了联合的工程试验中心，投入1000万元左右，很快试验设备就将到位。这些不仅仅提高了教师的科研能力，反过来又提高了教师的教学水平，同时也为本专业的学生实习提供了一个良好的实践平台。实习基地的建立是一个长期的过程，需要与生产企业进行有效地沟通，制订实习项目，并且跟踪学生对实习的反馈，建立有效的实习效果的评估体制，保证学生的生产实践能力得到实质的训练。学生实习基地的进一步拓展一直是迫切的需要，多方位多角度的实习训练对学生实践能力的培养有利，有助于学生进一步深刻了解产业界对本专业的要求，反过来会激励学生对本专业的学习欲望。

人才培养与科研开发相结合人才培养能力与科研能力息息相关，科研不仅能提高教师的教学能力，也增强学生对专业的信心。在横向科研项目上，尽可能让部分能力强的学生参与进来，直接培养学生的专业技能。实践证明，学生参与科研项目是培养学生实践能力的及其有效的手段。比如学生的毕业论文有些涉及到大坝光纤传感、节能灯设计等实践性很强的课题。鼓励学生申请学校针对学生的创新基金项目，虽然经费不多，但是对学生实践能力、创新能力的培养是十分有益的，同时也提高了学生参与科研的热情。随着相关科研能力的快速提高，可以预见未来的几年内，伴随着学生进入实验室，至少有一部分本科生的科研能力也会得到极大的提高。#p#分页标题#e#