光学课程论文范例

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

2018年11月14日下午，中央全面深化改革委员会召开第五次会议，会议审议通过了15个文件，其中《关于深化改革培育世界一流科技期刊的意见》，就如1978年全国科学大会上，书面讲话《科学的春天》里面的句子：“我们民族历史上最灿烂的科学春天到来了”，科技期刊同样迎来了自己的春天。会议强调了科技期刊传承人类文明，荟萃科学发现，引领科技发展，直接体现国家科技竞争力和文化软实力，要以建设世界一流科技期刊为目标，科学编制重点建设期刊目录，做精做强一批基础和传统优势领域期刊。文件的出台，开启了中国科技期刊的新纪元[1]。《Light：Science&Applications》（以下简称《Light》）从2012年3月创刊至2019年3月将满7年，《Light》用7年的时间，成为在国际光学领域具有重要影响力的主要期刊，说明其从创刊之初确定的工作方向是正确的，努力的目标是可行的。但与《Nature》（创刊150年）、《Science》（创刊139年）、《Cell》（创刊45年）等老牌世界一流科技期刊相比，《Light》和这些世界一流科技期刊的差距还是非常明显的，本文将重点讨论差距主要在哪里？对于一流期刊的定义，仁者见仁，智者见智，本文不作定义。但如果遵循以下6个一流方向而努力，笔者认为有机会成为世界一流期刊。

1作者成果一流

如何确定一流作者？2018年10月24日出版的《Nature》，刊载了苏州大学功能纳米与软物质研究院一名硕士生为第一作者的论文[2]。该文的研究内容是二维材料中各向异性极化激元，通俗的说法就是把光关在笼子里。该文的第一署名单位为苏州大学（这也是苏州大学历史上在《Nature》上发表的第一篇一作论文）。一名硕士实现了许多科研工作者一辈子至少在《Nature》上发表一篇论文的梦想。反思一下，硕士生写的论文在国内的很多中文核心期刊上通常是不允许做第一作者的，很多中文期刊规定必须是博士及以上学位或者副教授及以上职称才可以做第一作者，如果是硕士生写的论文有的要求导师署名第一作者。笔者作为执行主编的一本中文刊就是这样规定的，是时候改正这种不以成果唯论的教条主义了。我们往往以为名气大、资历深、名誉多的就是一流作者，但事实上人在二十几岁时创造力应该是最强的，现在我国的90后不比欧美国家的90后差，智商和创新甚至比欧美90后更高，而且很努力，能做出这样的成绩也不奇怪。欧美得诺奖的专家学者一般也都是在30岁左右时做出的成果，比如2018年诺贝尔物理学奖得主DonnaStrickland，就是当年在美国罗彻斯特大学光学所读博士期间，在导师GerardMourou的指导下，在实验室实现了“啁啾脉冲放大”技术，后来在《光学通信》上。因为这篇文章，师徒两人共同获得了2018年诺贝尔物理学奖。很多人说DonnaStrickland除了这件事，就没有更多的成就了，“一篇文章吃了一辈子”，但从另一个角度也恰恰说明其创作高峰是在读博士期间。因此，培育一流科技期刊首先要培育发表一流成果的作者，而不是依据名气和声望认定一流作者，更不应该将名不见经传的青年的研究成果不假思索就认定为不可能是一流成果或简单粗暴地拒之门外。在过去几十年间，我国科学家在发表自己的顶尖科研成果时，时常遭受不公的待遇，致使我国的一些重要科研工作无法得到应有的曝光推广，首发延迟，甚至首发权被抢占。由此，《Light》从创刊至今，一直秉承着“发出来自中国的光学之声”与“为中国科学家抢占首发权”的理念，先后多次为我国科学家的重要科研工作开通快速处理通道，多次将在国际上未受到重视的我国科学家的重要工作发表并予以重点推广。其中，代表之一即是东南大学毫米波国家重点实验室崔铁军教授团队的数字编码超材料研究。2014年，已在《Science》和《Nature》子刊上发表过多篇论文成果的国际太赫兹、超材料领域著名科学家、长江学者崔铁军教授，在发表其首创的“数字编码超材料”的创新论文时受到阻碍，经由《Light》现任执行主编孙洪波教授的引荐，投稿至《Light》快速处理通道。该篇创新文章在《Light》上发表4年，就在WebofScience上被引超过250次，《Nature》《Science》子刊以及《AdvancedMaterials》等国际大刊纷纷跟进发表。此后，《Light》先后发表了崔铁军教授在数字编码超材料领域的多篇重要进展论文。这一系列工作先后被美国光学学会和中国光学学会评为“年度重大光学进展”，被ESI评选为超热文章（千分之一比例），并开创了国际数字编码超材料的研究。

2职业编辑一流

科技以人为本，科技期刊更是以人为本。国际一流科技期刊主要有两种办刊模式：一类为《Nature》模式，由专业科学编辑独立全职负责稿件处理；另一类为学会期刊/商业期刊模式，诸如《Science》等，这些期刊的稿件由不同领域的科学家担任副主编与专职编辑相配合处理稿件。中国的科技期刊大多数属于后者模式，但也有极少部分选择前者模式，两种模式各有优缺点，采用哪种模式关键是看期刊的需要。前者能够完全控制整个稿件处理流程，便于提供专业高效的服务，同时也便于控制整个期刊的学术水平，但需要专职科学编辑，运作成本较高；后者的优势在于编辑部人员成本较低，副主编本身就是一线科学家，对于自身领域非常熟悉，但也正是这个原因，其稿件的最后录用与否有时很难做到完全客观公正，同时不同副主编之间也较难统一标准。总体上来说，中国一流的专业科学编辑凤毛麟角[19]。笔者在这里区分一下专业科学编辑与职业编辑的主要差别。专业科学编辑，比如《Nature》系列期刊的科学编辑：第一，完全独立决定所有稿件的录用与否，审稿人的意见仅供参考；第二，不设编委会，所有学科编辑都是全时的专业编辑，没有兼职的科学家编辑；第三，专业学科编辑独立完成社论、述评、报道、新闻等稿件的撰写，具有科学记者的素质；第四，编辑专业分工非常明确，学术编辑管学术、美术编辑管美学、技术编辑管生产、语言编辑管润色等等；第五，在一流的国际重要学术大会上，受邀请作大会报告而不是分会场报告；第六，一流的科学家与一流的专业学科编辑，可以在一起讨论学科热点、难点问题，并诚恳地向专业学科编辑汇报团队的近期研究进展以及未来长远研究愿景。大多数中国科技期刊的编辑目前属于职业编辑，主要特征如下：第一，全时全职的工作是编辑，但不能完全独立决定所有稿件的录用与否；第二，无论是英文刊还是中文刊，大都设有庞大的编委会，职业编辑的主要工作是与编委沟通，努力求助编委做一些事情，特别是在学术上向编委学习并请教，是职业编辑但专业化程度不高；第三，中国的职业编辑很少有人能做到独立完成社论、述评、报道、新闻等稿件的撰写，具有科学记者素质并能写出完整科学前沿原创资讯的人更少；第四，中国的职业编辑专业分工不明确，很多期刊的职业编辑是十项全能型选手，很多期刊只有一个编辑，这就导致一个编辑几乎承担了一本期刊学术编辑、美术编辑、技术编辑、语言编辑等所有职责。客观地说，大多数中国科技期刊编辑承载的工作量与国际一流期刊学科编辑相比是超负荷的，但大量的重复性工作使其没有时间静下来思考和学习，从而使得职业编辑像生产线上的工人一样成为将主要时间用在编辑加工上的白领；第五，在一流的国际重要学术大会上，受邀请作大会报告而不是分会场报告的中国职业编辑几乎没有，如果有也至多是万分之一；第六，一流的科学家还没有特别重视与中国的职业编辑一起讨论学科热点、难点问题。更有甚者，一些中国主办英文学术期刊的职业编辑在期刊印本的版权页上连署名权都没有，这就导致无人知道是哪些职业编辑在为此学科的科学传播与交流做出贡献。

3编委会一流

《Science》一直控制出版系列子刊的节奏，面对《NatureCommunication》，出版了与之相对应的《ScienceAdvances》，但是目标很高，创刊伊始就严格按照一流期刊的标准组建了一个由来自世界一流大学和研究机构的163名科学家组成的编委会，仅是在生命科学领域就分别由6名副主编带领由54人细分的8个小组分工协作，其他学科虽没有生命学科庞大，但也是分工明确，目标清晰。其在2015年创刊出版，2017年下半年被SCIE收录，2018年第一个影响因子11.511。再看一下发文量：2015年283篇，2016年501篇，2017年987篇，2018年954篇。关于一流期刊，科睿唯安（SCI）的专家宁笔有一个说法叫“又强又大”，即发文量与影响因子双双占本学科前10%，按照这个标准，新创期刊《ScienceAdvances》可以认为已经是一流科技期刊了。虽然《Light》于2012年创刊，2013年即被SCIE收录，2014年第一个影响因子8.476，自2015年以来保持影响因子13以上，在光学学科保持前3名，但是其仍然不能称为一流科技期刊，原因是发文量不足。虽然以每年25%的速度增加发文量，怎奈基数太小，2018年全年也不过发了150篇。编委是期刊的灵魂与代表，是期刊品牌形成的有力保障。一流的编委会专家群体对期刊发展起着非常显著的促进作用[21]。以《Light》为例，依靠长春光机所多年开展国际合作积累的国际专家资源，《Light》编辑部在创刊初期便组建了一支国际化编委会。由原科技部副部长、光学专家曹健林担任主编，美国明尼苏达大学崔天宏教授和德国汉诺威激光加工中心StefanKaieler主任担任首任执行主编。最近两年，由于期刊来稿量激增，为降低主编们的劳动强度，在2018年的编委会上，新增了3位执行主编。因为执行主编的工作是在送审前直接退掉70%的来稿，所以其工作十分繁重、对其学术要求也非常高。目前，《Light》拥有来自中国、美国、德国、英国、澳大利亚、加拿大、瑞士、荷兰、奥地利等13个国家的62位国际一流光学专家作为期刊编委，国际编委占72%，编委中院士占22%。编委不仅为期刊审稿、组稿或直接供稿，还在世界范围内对《Light》进行有力的宣传。现在看来，因为所有的国际编委都是知名科学家兼职在做，如果想发表更多论文，只能扩大编委会人数，否则每名编委所承担的任务量过大，既无法调动编委的积极性也无法保证质量。对于编委会中的院士，其固然是所在领域的顶尖科学家，但他们工作繁忙，作为编委实在很难抽出大量的时间认真思考期刊的发展并对稿件进行评估。因此，有院士的支持和加入固然是极好的，但更应该脚踏实地去寻找那些可以直接参与稿件处理的科学家，真正做到与国际接轨。

【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。

摘要:中学物理过渡至大学物理，实验教学的衔接至关重要。该论文通过分析光学、力学和电学中的几个典型衔接实验，得出中学物理实验和大学物理实验在实验任务和实验方法上的差异。为了能够使当代大学生适应并接受大学物理实验教学模式和实验要求，完成从中学物理至大学物理实验学习的转变，提高动手实践能力和创新能力，论文又进一步提出了解决物理实验衔接问题的有效措施。

关键词:中学物理;大学物理;实验教学;衔接问题

大学物理实验对于当代大学生来说是一门很重要的课程，也是大学生必须掌握的一种实际操作技能。然而，在学学物理时学生都会有一个感觉，大学物理上的几大分支实验:力学实验、热学实验、光学实验等普通物理实验在高中都有接触过，学生喜欢用中学形成的固有实验方法、思维方式去解决大学物理实验。因此分析中学与大学物理的相关概念、实验之间的联系，研究大学与中学物理实验衔接问题显得至关重要。

1物理实验教学中的典型衔接实验

1．1光学类典型衔接实验

对比高中物理选修3-4目录以及《大学物理》光学部分目录，发现高中物理中绝大多数和大学物理知识点相同，如光的干涉、光的干涉等。但是深度却有不同，大学物理实验中光的干涉与衍射是必修实验课程，大学将中学的光的干涉与光的衍射理论知识做了深入拓展，实验更加细致生动。大学实验细化了光的干涉实验，分成了等倾干涉实验和等厚干涉实验两种，将衍射细致分成了单缝衍射实验和圆孔衍射实验以及较为复杂的光栅衍射。

1．2力学类典型衔接实验

一、物理演示实验室的建设

(一)教学内容建设

我校根据自身条件和需要建成了自己的演示实验室，目前演示实验室能开设70多项演示实验项目，内容涉及力、热、光、电磁、近代和综合。实验内容重视与物理理论知识点相结合，实验原理主要为中学物理知识，部分涉及大学物理知识。主要有:1．刚体力学系列实验，如可夫斯基凳、角动量合成转台等。2．振动与波系列实验，如弹簧纵驻波、水驻波、声悬浮等。3．流体力学系列实验，如听话小球、伯努利悬浮球等。4．经典系列实验，如高压放电、避雷针、怒发冲冠、法拉第笼等。5．电磁系列实验，如跳环、洛伦兹力等。6．几何光学系列实验，如光学隐形、双面镜成像、窥视无穷等。7．波动光学系列实验:光栅立体画、光栅反射画、白光全息图等。

(二)教材和大纲建设

根据我校学生的实际情况，针对物理专业和非物理专业制定了教学大纲。根据演示实验室现有的仪器编写讲义一部。对每个实验分别按实验目的、实验原理、操作方法、注意事项几个部分进行介绍。在论述上尽量避免繁杂的物理公式，力求深入浅出，多使用实物照片及其结构简图对物理演示实验项目进行说明，使学生看得懂，会操作，以达到物理演示通识教育的目的。课程的目的和任务是通过直观有趣的物理现象加深学生对物理理论的理解和掌握，使学生能将所学知识应用于实际当中，自己能制作出演示实验小仪器。

(三)教学方法建设

采用探究模式和现象分析模式相结合的教学方式，让学生成为演示实验教学中的主角，充分调动学生的主观能动性，采用多种演示形式。

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#

一、教材的选用以及教学内容的局部调整

教材的选择应符合我院专业培养的要求并且应具有光电工程的专业特色，针对后续专业课程如“光电检测技术”、“光学测量”、“自动控制原理”等要求学生具备一定的检测技术方面的知识，再加上我院学生整体上电路方面的知识相对薄弱的特点，经过更换几次教材，最后我们选定的是自编的《传感与检测原理》。根据教学大纲32个课时的要求，我们对教学内容做了如下调整：适当控制光电传感器的学时，避免与光电检测技术课程重复的内容（如光电导、光生伏特器件等），结合专业特色，增加一些新型的传感器的介绍比如红外探测器、图像传感器、智能传感器等。一方面使光电学院的学生能够及时了解当下热门传感器的发展动态，其能达到的性能指标，以及一些新型的传感器的发展，紧跟时展，为学生在以后的毕业设计奠定一定的检测技术方面的基础，对专业知识的完善起到一定的辅助作用。结合专业特点，突出知识体系的重点和难点，特别是针对光电学院的学生以后做毕业论文或工作中可能会遇到的传感器（如光纤传感器、霍尔传感器等）做重点详细的介绍。

二、教学方法的改革探索

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

1.调动学生的积极性，激发学生学习的兴趣。

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

2.充分运用现代教学手段合理使用教具。

摘要：大学物理是医学生的一门重要的基础课，但是教学效果通常不甚理想。文章分析了医学专业的大学物理教学存在的问题，并详细介绍了几点改进教学的新尝试。

关键词：医学类专业；大学物理教学；医学生；教学改革

一、引言

大学物理是医学类专业医学生第一学年的一门基础课，根据我们在教学实践中的经验，医学生大学物理的教学主要存在以下几个方面的问题：（1）课时少，任务重。以我们的教学安排为例，一个学期共设72个学时，需要完成大学物理上、下两册所有内容的教学。大学物理本身就是难度较大的一门课，又要在有限的时间内讲授较多的知识。对教师来说，难免会因为赶进度造成课堂内容的枯燥；对学生来说，没有足够的时间消化和吸收学到的新知识。（2）学生对物理的学习兴趣不足，这是很多非物理专业学生的通病。具体到医学类专业，很多学生认为，物理与医学没有关系，要做一名医生，只要学会看病就行了，学物理没有实际意义。有了这种想法，学生就只会机械式地应付考试，学习效果也会大打折扣。为了解决这两个问题，我们从以下两个方面做出了一些尝试。

二、强调物理与医学的联系

大学物理作为一门基础学科，对其他学科的发展具有推动作用，与很多学科有交叉。在医学方面，某些疾病的病因与治疗方法有其物理原理，医学仪器大多也是根据基础的物理原理制造和使用的。为了使学生更好地认识学学物理的意义，我们在教学过程中努力将物理与医学结合起来，在完成基础知识讲授的前提下，介绍一些与物理原理对应的医学应用。以下列举几个在教学过程中使用的例子。1.流体力学。在大学物理教学中，流体力学并不是重点。但是在医学中，流体力学与血流关系密切。因此，我们抽出一部分时间介绍一些流体力学的医学应用。如动脉粥样硬化和血压的测量，动脉粥样硬化的形成过程可用初步的流体力学知识解释，将血液看成在动脉中稳定流动的理想流体。由于动脉内有脂质堆积使该处动脉的横截面积缩小，从而该处血液的流速变大、压强变小，更多脂质再堆积，形成恶性循环，造成动脉粥样硬化。用血压计测量血压则涉及湍流。液体作湍流时，会产生人耳听觉范围之内的声音。测量血压时，当血压计袖带中的压强稍低于心脏的收缩压时，血液通过被压扁的血管形成湍流，此时在听诊器中可听到湍流声；当袖带中的压强继续降低，血管完全恢复原状时，湍流声消失，这时袖带的压强恰好与心脏的舒张压一致。2.声学。提到声学在医学方面的应用，学生们很容易就能想到超声成像。我们在上课时通过播放科普视频向学生们系统介绍了超声成像的原理。超声在人体内传播的时候，在两种不同组织的界面处会发生反射和折射，在同一组织中传播的时候也会因为人体组织的不均匀性发生折射。超声通过不同的器官和组织就会得到不同的反射和散射信号，这些信号最后通过处理转化为我们看到的超声图像。进一步学习的多普勒效应又可用于彩色多普勒超声成像。3.光学。我们的眼睛就是一套精密的光学系统。有的同学眼睛近视，要戴近视眼镜。这样我们就很容易地把凸透镜、凹透镜以及组合透镜的原理与学生们的专业和生活联系起来了。此外，还有许多例子，如力学在骨骼和运动中的应用、电磁学在核磁共振成像中的应用、核物理在核医学中的应用以及医用直线加速器的原理和应用等。这样可以使学生更多地了解物理在医学中的作用和意义，也可以使教师在教学过程中更好地与学生互动，让学生在学习物理的过程中减少恐惧感，同时提高学生的学习兴趣。

三、作业形式多样化