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摘 要 针对广西师范大学体育学院学生学习乒乓球中常见的不良心理反应。结合自己多年的学习经验，借鉴运动心理学有关心理训练原理，主要采用问卷调查法及访谈调查法对体育院系大学生学习的心理障碍进行调查统计，揭示诱发心理现象的原因为主客两个方面，针对产生的原因，提出在教学过程中进行意志品质教育、营造良好的心理刺激环境、密切师生关系，提高教学质量和条件等措施进行分析和讨论。
关键词 乒乓球学习 心理障碍 排除方法
一、前言
在乒乓球教学中，学生常表现出消极的心理反应，常见的症状有：焦虑不安、兴奋性不高，以至烦躁情绪；练习时面临难色、瞻前顾后、动作失调等，这些现象如不认真分析并及时克服，会影响教学效果，同时也会是致意外伤害事故的主要原因之一。本文通过调查，有75﹪的学生存在心理障碍。因此，把握体育院系大学生在学习中的心理障碍，并有针对性地消除，同时注意产生心理障碍的客观因素并加以改善，意义尤为重要。对此，必须予以足够的认识。为师大体育学院教师的教学训练提供一定的参考依据。
二、对象和研究方法
（一）研究对象
广西师范大学体育学院乒乓球选修学生。
（二）研究方法
1.文献资料法：通过查阅有关运动心理学方面的文献，为选题的确定提供了大量的依据。
2.访谈调查法：走访体育学院，并与各专业教师及骨干学生进行谈话了解教学中学生出现的心理障碍的诱因及如何排除。同时考察该校乒乓球场地、设备、设施并进行统计分类。
3.问卷调查法：制定心理问卷，对学生可能出现的几种心理障碍进行了调查与分析。问卷回收率为100%。
三、结果与分析
（一）广西师范大学体育学院学生产生心理障碍现状的分析
广西师范大学体育学院学生学习中学生临场表现的心理障碍症状大致归纳以下几个方面：一是基本素质占产生心理障碍的比例为32%，练习过程中散慢、不听从指挥、动作错误，直接影响到兴奋性不高、肌肉活动不充分，容易导致受伤。二是基础技术占产生心理障碍的比例为21%，学习过程中心急烦躁、思维不集中、情绪低落、疲倦，直接影响到起到启动慢、动作变形，容易形成错误的技术动作。三是战术组合占产生心理障碍的比例最高为47%，练习过程中动作控制不好、不够果断、领悟能力差，直接影响到肌肉发僵、运动协调能力急剧下降、积极性不高。
广西师范大学体育学院学生学习乒乓球产生心理障碍原因比较复杂[1]，一般来说有主、客观两方面的因素。主观因素包括：学习乒乓球的动机（占11%）、个人意志品质（占12%），从事体育活动以及学习（占13%）、训练比赛的经历（占10%）。尤其是曾经失败和挫折的经历（占20%）、对自己要求过高（占18%）、压力太大（占16%）等。
客观因素包括[1]：乒乓球运动基础差（占7%）、技术水平不高（占15%）、身高体力不佳（占8%）、准备活动不充分（占9%）、场地器材欠佳（占8%）、气候不理想（占7%）、学习内容多（占10%）、难度大（占12%）、以及教师的教学水平（占13%），教师与学生间相处是否融洽（占7%）等[2]。
本次调查100名学生中有75个学生在乒乓球教学中存在心理障碍问题。
（二）排除心理障碍的措施及方法分析
1.完善教师的教学技能，降低学生心理障碍
一个合格、优秀的教师，是教学活动顺利进行的保障，更是降低学生心理障碍的必要条件。因此，我们要不断完善教师教书育人的各项基本教师技能，提高教师的综合素质。首先，对教学内容的安排要循序渐进，由易到难安排教学内容。其次，教师不断地学习，提高自己的教学能力和心理素质，如每次上课前要备课，相关技能练习，安排好课堂环境，排除外来干扰。再次，教学方法要灵活多样。如：在学习技术的最初阶段降低学习难度和技术要求，如发球，降低技术力度要求，缩短发球距离等。通过规范准确的示范动作，以及对技术掌握较好的学生的动作讲评，树立学生学习的信心。练习时及时肯定进步，指出不足，分析产生错误的原因，并结合行之有效的辅助练习，帮助学生掌握运动技术。同时开展学生间互评活动，活跃课堂学习气氛。
2.进行端正动机教育和意志品质培养
在乒乓球教学活动中，只有学生对学习乒乓球本身产生兴趣及把学习乒乓球作为自己的内部需要时，才能产生了强烈的学习需要，主动愉快地学习。再者，学生的意志品质表现为克服由肌肉活动而产生的惰性，克服疲劳和厌倦，克服思维惰性和胆怯惧怕心理，努力练习掌握乒乓球的知识与技能。实践证明，用认知教育的方法对学生动机及意志品质教育有良好的作用。具体做法是，通过与学生谈话、分析等方式及要求他们准确分析自己不足，也可向学生准确阐述确定的教学方案及要求，端正学生学习乒乓球的动机，培养他们的兴趣，并树立战胜困难的信心，使学习态度向正确的方向发展。
3.营造融洽的师生关系，提高教学质量
融洽、协调的教师与学生之间的关系，能够使学生在轻松愉快的气氛中进行学习。因此，建立良好的师生关系已成为保证课堂教学顺利进行，保证教学目标的高质量完成以及教学相长的迫切需要。具体做法是，第一，教师应公平、民主、真心地对待每一位学生，是作好体育教育教学工作的根本。第二，教师平时要主动与学生谈话，听取学生对上课过程中的意见，及时了解学生的上课情况。
4.优化学校体育教学环境，减少产生学生心理障碍的因素
学校的体育教学环境，是学生进行体育学习的保障。因此进行体育教学环境的完善显得较重要。其主要包括三个方面，一是加强学校体育设施、场馆建设，使其更加标准化，更符合体育专业教学的高标要求。二是使用生态型体育器材和产品，从而减少尘土、噪音对人体的伤害。三是选择符合学生身心特点、有利于防止与降低运动损伤的体育手段和措施。如在上课前，布置好场地器材，注意安全保护措施，以防止意外伤害事故的发生，则要检查球及球拍的平整完好与否、做好充分的准备活动等。高标准的、高质量的体育教学环境，减少意外事故的发生，减少学生心理障碍的产生因素。
四、结论与建议
（一）广西师范大学体育学院学生乒乓学习过程中的心理障碍的主要表现是：一是基本技术学习过程中心急烦躁、思维不集中、反应迟缓、情绪低落，直接影响到起到启动慢、动作变形，容易形成错误的技术动作。二是战术组合练习过程中动作控制不好、不够果断，直接影响到肌肉发僵或颤抖、运动协调能力急剧下降。三是身体素质练习中惰性、不听从指挥、动作不够准确，直接影响到兴奋性不高、肌肉动员不充分，容易导致受伤。
（二）广西师范大学体育学院学生乒乓学习过程中的不良心理反应主要是由主、客观两方面的因素所致，主观因素包括：学习乒乓球的动机、兴趣、爱好、个人意志品质，从事体育活动以及学习、训练比赛的经历。尤其是曾经失败和挫折的经历、对自己要求过高、思想包袱重、压力太大等。客观因素包括：乒乓球运动基础差、技术水平不高、身高体力不佳、准备活动不充分、场地器材欠佳、气候不理想、学习内容多、难度大、任务过重以及教师的教学水平，教师与学生间相处是否融洽等。
（三）针对产生的原因，在学习训练过程中运用意志品质教育、完善教师的教学技能、融洽的师生关系、优化学校体育教学环境等措施，能有效地扼制心理障碍的产生和发展的因素，以及对已经产生心理障碍的学生得到很好的克服作用。
注释：
① 潘峰.高校排球教学中学生心理障碍诱因及排解方法初探[J].齐齐哈尔医学院学报.2006（13）：1609.
参考文献：
[1] 全国体育学院教材委员会审定.乒乓球[M].北京：人民体育出版社.1992：245-251.
[2] 高梦锦.乒乓球运动员心理训练问题初探[J].山西财经大学学报.2008（1）.262.
[3] 邵伟.体育教育心理学[M].北京：北京体育大学出版社.
[4] 焦艳.体育运动心理学—理论与应用[M].南京：南京大学出版社.
信息光学原理范文2
（广西民族师范学院政治与公共管理系，广西 崇左 532200）
【摘 要】广西民族师范学院学前教育专业是以应用技术型人才为培养目标的新建本科。根据学前教育专业特点及课程设置方向，将学前教育实训教学分为艺术技能实训和幼儿园教师专业能力实训两大模块，在总结分析实训教学成果的基础上，探索出以开展运用性强、整合度高的艺术实践活动和谋求与实训基地幼儿园合作共赢的两个实训教学发展方向。
关键词 学前教育；实训教学；本科教育
作者简介：罗璇（1988—），女，广西南宁人，硕士，广西民族师范学院学前教育专业教师，研究方向为幼儿园课程论。
广西民族师范学院作为新建本科院校，明确提出培养应用技术型的人才培养目标，着力倡导教师在教学过程中增加实训内容，提高学生实践能力。根据我校制定的学前教育本科人才培养的要求和目标，本研究把学前教育实训教学分为艺术技能实训和幼儿园教师专业能力实训两大模块。在现有的实训教学内容中，艺术技能包含声乐、钢琴、舞蹈、美术四项基本艺术技能，依据《幼儿园教师专业标准（试行）》的划分维度，幼儿园教师专业能力主要包含环境的创设与利用、一日生活的组织与保育、游戏活动的支持与引导、教育活动的计划与实施等七个方面。而在幼儿园教师专业能力的养成中，部分能力是教师入职后逐渐磨练养成的，而在大学学习期间，笔者认为可以养成的学前师范生专业能力主要包含教学活动的设计与实施、儿童游戏的组织与引导、幼儿园环境创设等。本文以广西民族师范学院学前教育本科为例，试分析本科层次学前教育专业实训教学的现状、内容，并结合办学中已做出的有益尝试探索实训教学的途径。
1 学前教育专业实训教学开展的实践
1.1 艺术技能实训以舞台表演、作品展示为平台，丰富提升学生艺术表现能力。
在我校学前教育本科人才培养方案中，声乐、钢琴、舞蹈、美术基础艺术技能均开设两学年。首先，在教学内容的设置中，每个教学模块后都设计相应的实训项目，如：幼儿韵律舞蹈创编模块学习后要求学生完成简单儿歌的韵律编排并表演。其次，在校内组织开展与开设课程相对应的艺术活动。除了倡导学生参加学院集体艺术活动，教师还充分利用我院承担幼儿园转岗教师等国培项目的契机，建立国培学员与学前专业学生之间的联系，组织导演学前教育学生专场演出，汇报学前学生艺术技能学习成果。再次，学前教育专业师生利用崇左市周边幼儿园六一晚会的舞台，教师领导学生组织、策划、导演、排练多种形式的文艺节目并送剧目到幼儿园。
1.2 幼儿园教师专业能力实训以幼儿园教育活动的设计与组织为主线，采取“校内实训、大赛锻炼、社会实践”的实训方式
在幼儿园教师专业能力实训方面，教师采取了“校内实训、大赛锻炼、社会实践”等多样化的培养形式。在校内实训中，教师在幼儿园五大领域的课程中侧重该领域教学法的实践，常用观摩幼儿园优质教学活动、试讲与说课等方法直接塑造学生教学能力。同时，有计划地安排和组织本专业内的学前教育学科竞赛，如教学活动的组织、环境创设方案设计、学前教育调查报告写作、幼儿园教玩具制作等，比赛赛制与全区师范生教学技能大赛保持一致，也起到全区大赛选拔选手的作用，让学生在交流中学、在竞赛中成长。另外，由于崇左地区幼儿园师资缺乏，学前教育学生有较多到周边幼儿园开展实际工作的机会，在环境创设、一日生活的组织与保育能力方面有了显著提升。教师也根据学院要求在每一学年中安排两个星期的示范幼儿园或实训基地幼儿园见习活动。教师在见习前根据教学课程需要布置相应见习作业，使学生在见习中有方向、有目的、有计划地开展幼儿园见习。
2 学前教育专业实训教学的发展探索
2.1 以综合艺术实践活动为方向，开展运用性强、整合度高的艺术实践活动
在已有的教学经验中，研究者发现大半学前教育学生因大学前未经过艺术学习，在大学中训练艺术技能常吃力不讨好，但在幼儿园运用性强的艺术活动中表现出色也乐在其中。未来的艺术技能实训中，除了保持每年六一儿童节到幼儿园协助并登台的传统，在校内实训在以下几个方面拓展实训：一是教师至少实际参与一次学生的艺术创作、排练，从创作和表演方法的根本上给予学生指导，而不是在艺术作品呈现后批评指导；二是整合艺术课程资源，举办学前教育专场演出、作品展，单一项目的演出往往略为单调，整合程度高的活动更容易全面展示学生艺术学习成果；三是艺术学习的方向明确指向幼儿园，让学生明确学前教育与艺术专业学生培养方向的区别，教学强调艺术在幼儿园教育中运用的途径、方法。
2.2 充分利用实训基地幼儿园教育资源，发展学生幼儿园教师专业能力
实训基地是高校学生巩固专业理论、训练专业技能、全面培养学生综合职业能力的学习与训练平台。在应用技术型本科院校中，与专业相关的单位机构共建学生实训基地是此类高校办学的一个方向。目前我们与幼儿园的合作还处于幼儿园提供见习机会、学生在幼儿园业务繁忙时期帮忙的阶段，如何使双方合作常态化、深入化是值得我们探索的问题。除了继续保持现有的联系与合作外，研究者认为在以下方面可有所作为：一是教师与幼儿园深入沟通，了解幼儿园办园需求及难处，与幼儿园共同探讨对策，提出分阶段的实施解决方案；二是将学生划分小组，按照阶段性的解决方案，统筹安排学生在课余时间前往幼儿园开展环境创设、儿童游戏的观察与组织等活动；三是学前教育专业与基地幼儿园谋求共建，高校教师以培训项目、送交下乡活动为平台，提供基地幼儿园师资培训的社会服务，选取学生竞赛中的优秀选手到幼儿园承担部分实际工作。另外，幼儿园与高校的合作应让学生在幼儿园的见习与工作与同一个班级绑定，在一段持续的时间内以绑定班级为研究样本，结合理论学习的课程任务，开展学生自主研究性学习。
参考文献
［1］中华人民共和国教育部，幼儿园教师专业标准（试行）[EB/OL]. moe.edu.cn/publicfiles/business/htmlfiles/moe/s6127/201112/127838.html，2011-12-12.
［2］左雪.本科层次学前教育专业技能实训体系构建及其实施[J].内蒙古师范大学学报:教育科学版,2014,12.
［3］李君.学前教育专业“全程化就业指导理念”下的实训教育探索[J].中华女子学院:山东分院学报,2009,8.
信息光学原理范文3
关键词：光电信息工程专业；理论课程教学；联系实际
中图分类号：G642.4 文献标志码：A 文章编号：1674-9324（2017）01-0092-02
光电信息工程专业最早起源于上世纪50年代初的“光学仪器”专业，其后为了适应国家加速信息化发展对人才培养的需要，专业名称几经变更，如1993年调整为“光学技术与光电专业”，1998年更名为“信息工程”和“光信息科学与技术”专业等。该专业几经发展，成为光学、光电子学、电子信息技术科学的交叉学科，是与实际应用紧密联系的专业。
我国的高等教育法将“培养具有创新精神和实践能力的高级专门人才，发展科学技术文化，促进社会主义现代化建设”的目标以立法的形式对各高等院校提出了基本的要求。但目前光电信息工程专业的本科专业培养普遍存在与产业需求脱节的问题，使得毕业生在相关专业的就业比例不高。为了解决这一问题，不少高校引入了生产实习环节，且这一环节越来越受到重视，在培养计划中占的比重逐渐提高。而另一些研究型高校将目标对准了高端应用，开始探讨和培养光电信息工程专业的研究型本科人才。
一、将理论知识的讲解与实际的光学仪器相结合
现今是科学技术飞速发展的时代，这使得本专业领域的科学研究成果日新月异，大量的前沿成果被持续不断地应用到新系统、新产品中，这需要学生有扎实的基础理论知识，并在此基础上建立起良好的自习能力，能够消化、了解本领域的前沿理论，把握当代光电信息技术的发展动态。但在实际授课过程中，往往会出现学生对理论课程学习热情不足的现象，这是因为理论课程本身具有较抽象，数学概括程度较高的特点，对学生的自然科学基础课程，如高等数学、线性代数、大学物理，甚至数学物理方法等，具有一定的要求。
比如在信息光学的课程中，需要学生掌握各种特殊函数及其相应的傅里叶变换，并要求能综合应用傅里叶变换的相似性定理，位移定理等对成像系统进行分析和计算，这就对学生前期的数学课程提出了一定的要求。另一方面，又需要学生对前期物理光学课程中学习过的菲涅尔衍射和夫琅禾费衍射等知识有较好的掌握，这样才能全面理解空域的衍射理论和频域的角谱传播理论之间的区别和联系，从而为信息光学处理的后续课程打下基础，这又对学生前置的专业课程提出了一定的要求。而学生常常会因为前续课程没有学好，或者前续课程已经遗忘，对这些课程产生即难学又无用的感觉，导致学习积极性下降，使得自身专业理论基础薄弱，失去了发展的后劲。
所以，这些现实情况对本专业理论课程的教学提出了很高的要求，一是在授课过程中要将教材中的理论知识与实际应用紧密联系在一起，将一些抽象问题具象化，不能让学生产生我学了这些理论知识到底有什么用的疑问。例如在讲解光栅的课程中，如果教师只是对光栅方程进行数学推导，并让学生记住方程，这种教学明显是枯燥无趣的。学生学完之后会产生我为什么要学这个的疑问，感觉背了一堆公式，除了能解几个题以外毫无用处。但如果教师在教学时能结合光栅光谱仪等应用到光栅的实际仪器进行讲解，向学生阐述仪器的基本原理，不仅能让学生深入了解光栅这一光学器件的作用，更重要的是让学生了解自己所学的知识可以实际应用于哪些领域，变要我学为我要学，大幅提升学习的主动性。
另一方面，还需要教师能将学生学过的专业课程的知识相互串联起来，让学生做到温故而知新，让他们明白原来以前学过的知识可以应用的各种不同的场合，让他们明白知识体系不是孤立存在的，而是一个有机整体，其中只要有一个地方脱节，就会影响到整个知识体系的掌握。例如在相关传导波和倏逝波的教学课程中，可以与学生学过的瑞利判据和仪器的分辨本领结合起来讲解，甚至可以扩展到我们对空间特性的认识，这样学生不仅复习了原有的知识，还可以较好地掌握新学的知识。这样学生才会主动地去复习前置课程，对自身的不足进行补充，同时知识体系相互串联起来，不易遗忘。
二、将教师的科研工作联系到教学中
专业理论课程的教学需要教师能够活跃在本领域的科研第一线，在教学过程中将还没有来得及写进教材，但已经实际应用于各种新型光电器件的最新研究成果传授给学生，让学生的知识体系跟上科学技术的发展，不让学生产生我们学的东西都停留在上世纪乃至上上世纪的感觉。例如目前课本中的衍射理论主要是基于傍轴近似的标量衍射理论，在授课过程中，教师可以从傍轴近似推广介绍到离轴的标量衍射理论，并对比不同理论的优点和缺点，拓展学生的知识面，让学生有继续学下去的欲望。再比如说对于偏振这一问题的讲解，除了书本上的线偏振、圆偏振和椭圆偏振以外，目前柱矢量光，即径向偏振光和角向偏振光也得到了充分的研究，并逐渐被利用到超分辨成像、光学微操控等领域，教师应该结合当前的研究现状，对书本知识进行补充和拓展，避免学生的知识与当前科技发展的最新水平相脱节。
再比如，在讲解衍射公式时，通常会提到衍射极限问题。教师可以以此展开，向学生介绍目前科学界在突破衍射极限这一问题上所做的努力以及已取得的成果，同时阐述近场光学扫描显微镜、共聚焦显微镜和受激发射损耗荧光显微镜是分别应用什么原理来实现超分辨成像的，以及这些系统在不同领域的应用，这样可以拓宽学生的视野，使得课堂教学能反映当前社会科学技术的发展，从而有效激发学生的学生热情。
考虑到很多仪器特别是大型仪器，是系统工程的结合，综合了光机电各学科的知识，因此在备课时需要跨学科的与其他专业的教师进行交流，互通有无，而很多高端仪器应用了最新的研究成果，这又需要教师不断更新自己的专业知识，不能与当今的科技发展速度脱钩。由此可见，想要在光电信息工程专业的理论课程教学中联系实际，充分激发学生的学习热情，对任课教师也提出了更高的要求。
三、结束语
为了达到上述目的，我们需要通过大范围调研目前已实际应用于日常生活、工业生产、以及科学研究的各类光电仪器，联合光学、电气、机械和通讯等领域的专业教师联合备课，了解其设计思想，掌握其工作原理，然后进行分类整理，利用科学软件对部分仪器进行建模、仿真。在理论教学过程中，利用3D仿真等现代化教学手段，结合实际的仪器应用对专业理论知识进行讲解，使学生觉得学能致用，从而大幅提升学生的学习主动性。另一方面，教师要做好自己的研究工作，积极申请国内科研项目，并能将研究成果联系到教学中。
参考文献：
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Applying Theory to Practice in Theory Courses for Optical-Electrical Information Engineering
GENG Tao，JIA Hong-zhi
（School of Optical-Electrical and Computer Engineering，University of Shanghai for Science and Technology，Shanghai 200093，China）
信息光学原理范文4
实验室的科学研究总体上以适应世界科学技术发展和国国民经济中长期发展战略的需求为出发点，以探索精密测试技术及仪器学科领域的前沿科学技术问题为主，注重新兴交叉学科和综合技术的研究。主要研究方向包括：(1)激光及光电测试技术，(2)新型传感器及仪器自动化，(3)纳米测试及微型光机电集成技术及系统，(4)信息光学及光存储。
实验室清华大学实验区为了使学科发展均衡，特别是把深圳研究院的“光机电研究室”扩建为一个分室。调整后，清华大学精密测试技术与仪器国家重点实验室研究人员的年龄结构更加合理。目前实验区内共有研究人员96名。其中，有工程院院士1名、教授（研究员）31名、 副教授（高级工程师）35名，实验室专职技术管理人员5人（高级实验师3人）。
在2004年的科研项目中，清华实验区承担了国家“973”两个专题项目中的6个子课题；国家“863”课题9项；国家自然基金重点项目1项，面上项目19项：其中1项为国家杰出青年基金；省部重点科研项目6项；国际合作研究项目4个；重大国际合作研究1项。其科研成果年均获国家科技奖1～2项、省部级5～6项；2002到2004三年共获专利权129项。年均200多篇，2004年SCI收录54篇；2004年科研经费达到了3844余万。
原始创新 成绩斐然
清华大学精密测试技术及仪器国家重点实验室的科学研究注重应用基础研究，并以国家的实际需求为最终目标，实验室的许多研究是原创性的，并在实际应用中取得了一系列成果。
超高密度超快速光学体全息存储及相关识别技术研究取得进展
光学体全息存储具有存储密度高、并行传输、冗余度高、寻址速度快和具有关联寻址功能等诸多优点，是光存储研究中最重要的领域之一。实验室在超高密度超快速体全息存储机理、关键技术、小型化系统集成和应用等方面取得了突破性进展，使我国在这一领域的研究达到了国际先进水平。
该项技术的研究成果对于军用、医疗、金融、广播电视等领域大型数据库等数据存储、加密保存和快速传输，制导导弹武器的目标快速跟踪识别锁定等具有十分重要的实用意义。成果的部分相关技术已转为国防重点基金项目实施；该项技术的成功对于提高我国国防能力，保障国家和社会安全等方面研究具有重要意义。
新型微流体器件设计、加工、测试和应用研究成绩显著
新型的微流体系统技术是一个涉及微机械、流动控制和测试等多学科交叉的技术领域，微流体器件与系统在生化检测、医学和航天等领域有重要应用。该项研究是在 “集成微光机电系统”国家“973”项目等的研究基础上完成的，成功实现“微流动机理和技术基础器件和系统设计微制造技术微测试技术应用研究”的微流体技术平台。突破了几个关键技术，研制出了多种关键微器件和应用系统，如：高灵敏度的微量流体控制的微泵和微阀器件及其测试技术、阵列微喷和微推进器系统及其测试技术、生物微量采样和分析芯片的微型仪器技术等。该项技术的研究已经协助创建了两个高科技企业，已有正在发展的产业和应用；以微流体技术平台作为微流体系统开发的基础，将会衍生更多经济和社会效益大的技术和产品。
双频激光理论、现象、器件和在精密计量中的应用研究实现突破
这是一项经长期研究获得的较系统、完整的成果之一：从原理提出，到新器件的研制，再到这些新器件的新特性（效应）的观察发现，然后又利用这些发现创造出新的传感器。在长期的研究中，实验室发现了两个偏振激光模的在腔调谐中的相互竞争（抑制）效应和HeNe激光器和半导体激光器的回馈自混合纳米干涉条纹。首次研究成了以下激光器和测量仪器：应力双折射产生激光频率分裂及双折射双频激光器， 可获得40MHz以上的频差；研制成塞曼-双折射双频激光器，可以产生1 MHz到几百MHz的频率差；成功地将一支普通氦氖激光器“演变”成一个可判向的测量位移的激光器“激光器纳米测尺”；研究成功了激光频率分裂波片测量仪；双折射外腔回馈波片测量仪和激光器偏振、纵模、纵模分裂和模竞争教学实验系统等系列产品。
近年来，精密测试技术与仪器国家重点实验室清华大学实验区也是一系列重大奖项的获得者。2002年，由陆达，潘龙法等完成的“电影数字制作系统及应用研究开发”获得国家科技进步二等奖；2003年，由冯冠平、朱惠忠、刘岩、董永贵等主持完成的“石英数字式力传感器及系列全数字化电子衡器的研究与产业化”获得国家发明二等奖。由叶声华，殷纯永等主持完成的“几何量计量仪器现场校准方法和装置”和由周兆英，朱荣，王晓浩 , 熊沈蜀完成的“MEMS的载体测控系统及其关键技术研究”则分别荣获2004年和2005年的国家发明二等奖。
在省部级科技奖方面，精密测试技术与仪器国家重点实验室清华大学实验区也是建树颇丰。由周兆英、叶雄英、王晓浩等主持完成的“新型微流体器件、结构加工和相关应用研究”获得了2003年度教育部技术发明一等奖；由金国藩、何庆声、曹良才等主持完成的“超高密度超快速光学体全息存储及相关识别技术研究”和由徐端颐，潘龙法等主持完成的“高密度光盘存储技术”则同时获得2005年度教育部技术发明一等奖。
志在一流 勇攀高峰
精密测试技术与仪器国家重点实验室清华大学实验区的学术带头人是金国藩教授。金教授是博士导师，中国工程院院士、教育部科技委副主任，世界光学学会副主席、亚太地区仪器与控制学会主席，美国光学学会（OSA）和国际光学工程学会(SPIE)资深会员。曾任国家自然科学基金委副主任、中国光学学会副主席、中国仪器仪表学会副主席、清华大学精密仪器系主任、机械学院院长等职。自上世纪60年代起从事光学工程研究，是我国光学领域的知名学者，曾主持几十项重大重点科研项目，是我国光学信息存储、信息光学和二元光学的开创人与奠基人，曾获得全国科学大会奖、中国工程院中国工程奖、国家科技进步三等奖，国家教委科技进步一等奖、二等奖、三等奖和第四届国家图书奖提名奖及全国优秀科技图书奖暨科技进步奖（科技著作）二等奖、北京市科技进步一等奖等多个奖项，在国内外220余篇，培养博士研究生40余名，硕士研究生60余名。
信息光学原理范文5
我国本科生教育质量的实证调查分析
关于本科毕业论文开题工作的几点思考
中国高校师资队伍建设现状的调查研究
西部高师毕业班学生教师职业道德调查研究——以重庆师范大学为例
近年来我国高职院校内涵建设研究述评
试析高职院校学生职业道德教育之实践锻炼法
试论新时期井冈山精神
自我认识与大学生职业生涯规划
信息化环境下的大学生思想政治教育创新探索
试论“基本原理概论”课中的案例教学法
增强高校思想政治理论课课堂教学实效性策略探析
高校思想政治课教学实施惩戒教育探析
“海西”发展战略背景下的福建省高校思想政治理论课教学研究
地方高校大学生听说学习障碍性因素及其对策的分析研究——以丽水学院为例
西南科技大学地质工程专业毕业设计的教学实践与思考
环境工程微生物学实验教学新探——污水生物处理过程中微生物的简单分析
“现场总线控制技术”课程教学的实践与探索
数控加工技术课程教学改革的探索与实践
关于网页设计课程的改革探索和实践
以知识失业现象的视角反思我国高校文科建设——兼论文科招生规模与教育教学质量的统一
高等教育自身规律与社会经济制约性关系探析
独立学院创业教育的实施策略研究
体现职业特色的高职人文教育问题研究
高校女教师职业价值观调查分析——以重庆市为例
论大学精品课程建设
以转化高校“问题学生”为路径的教育公平研究
从“孝心”与“孝行”说开去
以科学发展观为指导打造高校服务型机关
积极学习理念在高等教育中的应用研究
语境策略在古代诗歌教学中的价值功能探微
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【关键词】计算机模拟；MATLAB编程；傅立叶变换；计算全息
0 引言
数字模拟是伴随着计算机的出现和发展而逐步形成的一门学科，是集物理、数学和计算机三者相结合的产物，主要运用计算机对所要研究的复杂问题进行数值计算或模拟实验，一方面，便于我们深刻认识和理解物理现象，另一方面，帮助我们并从中探索和发现新的物理规律。如今，自然科学和技术的发展的各个分支领域，大量物理问题的求解都离不开计算机的辅助，很多未知的科学问题都是通过数字模拟手段进行预测和可行性分析，其重要性已经不言而喻了[1]。
在高等教育中，大学物理已经成为一门普遍的公共基础课，要求本科生对基本物理原理和规律有正确和深刻的认识，从而形成辩证的思维方法和科学的世界观。然而，很多物理学的概念和原理通常涉及到较为复杂的数学知识，如傅立叶变换、线性代数、偏微方程等。在传统的教学方式中，教师必须通过口授笔演、解析推导的繁复过程来描述和解释复杂的物理过程，令许多学生感到晦涩难懂、枯燥乏味，渐渐失去对物理学的兴趣。如今随着多媒体教学手段的介入和辅助授课，使得许多复杂和抽象的物理原理和实验可以通过计算机模拟或数字模拟的手段来帮助学生进行理解和掌握相关知识，同时极大地刺激本科生对物理学的广泛兴趣，对日后从事相关科研工作奠定一个良好的基础和技能。其中，基于MATLAB编程的数字模拟手段日益成为大学物理教学工作者首选的软件平台[2]。
MATLAB是美国Mathworks公司于1984年推出的一种集数值计算、符号预算、可视化建模、仿真和图形处理等多种功能于一体的优秀图形化软件。MATLAB这个名字由Matrix和Laboratory两词的前三个字母组合而成，即“矩阵实验室”（Matrix Laboratory），也是一种以矩阵运算为基础的交互式程序语言，具有以下特点：一是，简捷和智能化，MATLAB适应科技专业人员的思维方式和书写习惯，它用解释方式工作，键入程序后可立即得到结果，人机交互性能好，它不要求使用者像使用C或语言一样，先编写源程序，然后对其进行编绎、连接，最终形成可执行文件，这无疑使得编程和调试效率大大提高。二是，功能强大，包括数值计算和符号计算，计算结果和编程可视化，数学和文字统一处理。三是，MATLAB具有丰富的内部函数，MATLAB程序是由主程序和各种工具包组成的，其中主程序包含了数百个内部核心函数，能适应不同使用者的需要，当前已成为美国和其他发达国家中大学教学和科学研究中必不可少的工具[3]。
为了进一步分析和探讨基于MATLAB编程的计算机模拟在物理教学中的应用和重要意义，本文将利用MATLAB编程来对某些光学现象及其物理过程进行了数字模拟，展示出采用MATLAB编程的简捷直观的图形化方式来加深学生对物理原理和概念的认识和理解，从而揭示其重要的现实意义和巨大的潜在价值，相信一定会成为现代物理教学中不可或缺的辅助工具。
1 利用MATLAB编程模拟物理光学中的衍射规律及应用
1.1 利用离散快速傅立叶变换模拟夫琅和费衍射光强分布的数字模拟
傅立叶变换在物理学中有着广泛的应用，傅立叶分析方法使得许多复杂的物理问题得到了简化和分解，从而提供了一条有效而普遍的解决方案，在光学、电学、热力学等众物理学多分支领域中日益发挥着约越来越重要作用。在衍射光学中，我们知道夫琅和费衍射场的强度分布就等于衍射屏函数的功率谱[4]，可以直接将衍射屏进行傅立叶变换，然后处理得到衍射图样。根据衍射光学可知，夫琅和费衍射场的复振幅分布U（x，y）在空域中是个复杂的卷积公式，其形式如下：
因此，在空域中复杂的夫琅和费衍射光场的复振幅分布公式就可以利用MATLAB编程进行直观的图形化模拟，衍射屏的生成可以直接由MATLAB矩阵运算生成，也可利用Windows下的画图工具生成，计算机模拟流程图如图1所示：
图1 夫琅和费衍射的数字模拟流程图
针对一些常见衍射光屏的夫琅和费衍射光强分布的计算机模拟结果如图2所示：首先，从图2（a）和（b）可以明显看出圆孔的艾里斑，且孔径越小，衍射现象越明显。其次，从图2（c）和（d）明显看出方孔的衍射花样分布，且衍射光强的分布方向沿着孔径直边的法线方向扩展，孔径越小，衍射越明显。最后，图2（e）和（f）模拟出一些有趣的字母和符号形状的衍射屏的夫琅和费衍射光强分布，其空间矢量的分布与孔径大小和形状的变化规律，和物理推导公式完全吻合，从而正确直观地展现出夫琅和费衍射的普遍物理性质和规律。
图2 不同大小孔径衍射屏的夫琅和费衍射光强分布
（a）和（b）分别是圆孔和它对应的衍射光强的分布；（c）和（d）分别是方孔和它对应的衍射光强的分布；（c）和（d）不同字母和符号形状的衍射屏的夫琅和费衍射光强分布。
1.2 菲涅耳衍射光场的传播和边缘增强效应的数字模拟
根据公式（5）和（6），利用快速离散傅立叶变换结合MATLAB编程对二维衍射屏-Lena图像进行菲涅耳衍射光场传播的计算机模拟，其结果如图3所示，可以形象直观地看出菲涅耳衍射传播规律，从（b）到（f）依次随着传播距离Z的不断增大，其边缘增强效应越发显著，边缘振荡不断向外扩展，且展宽不断增大，完全符合并且验证了菲涅耳衍射传播的物理性质。
图3 Lena图像的菲涅耳衍射光场的强度分布随传播距离的变化情况
（a）原始Lena图像；（b）Z=1m；（c）Z=2m；（d）Z=4m；（e）Z=8m；（f）Z=16m.
1.3 采用MATLAB编程制作傅立叶变换计算全息图
利用光波的数学描述，通过计算机对想象中的物体形成模拟干涉图，并将其绘制或复制在透明胶片上，这种计算机合成的全息图称为计算全息图（Computer-Generated Hologram：CGH）[5]。因此，无需实物，只需知道该物体的数学表达式，即可用计算全息记录下物光波，从而再现出二维或三维虚构像，这样可以帮助学生有效理解全息的抽象制作过程，直接在计算机上观察和感受全息的成像原理和成像特点，从而激发学生的学习兴趣和创新精神，制作自已感兴趣的不同傅立叶变换全息图。下面，我们通过MATLAB编程制作一幅傅立叶变换计算全息图，对复数波面采用迂回相位编码方法，直接对抽样点上的复数波面的振幅和相位进行编码，其具体流程如图4所示：
图4 采用MATLAB编程制作傅立叶变换计算全息图的流程
从图5可以明显看出其特点是被记录的复数波面是物波函数的傅立叶变换，由于这种全息图再现的是物波函数的傅立叶谱，所以要得到物光波本身，必须再通过一次傅立叶逆变换，这与光学傅立叶变换全息图原理是一致的。
图5 光字屏傅立叶变换计算全息的制作
（a）光字衍射屏；（b）傅立叶变换全息图；（c）再现所编码的全息图.
2 结论
综上所述，我们可以从不同的应用实例看出，结合MATLAB编程的计算机模拟技术给复杂冗长的物理学公式和原理的讲解中，提供了一个直观清晰的图形化说明，尤其对抽象的物理概念赋予了更丰富的感性认识，使得学生再学习过程中更容易同复杂的公式产生共鸣，刺激物理学习的兴趣和对抽象物理概念的理解。因此，在大学普通物理教学中引入MATLAB计算机模拟技术正日益受到重视和普及。另外，学生们利用MATLAB可以对一些物理问题建立数学模型，给出清晰的图像化解释的过程中，可以极大的培养学生的发散性思维和从模拟中发现问题，拓展想法，发现和总结物理规律，为今后的科研工作打下良好的基础。最后，与Basic、C和Fortran相比，用MATLAB软件对物理实验的模拟，只需要用数学方式表达和描述，省去了大量繁琐的编程过程。基于以上论述，利用和推广MATLAB编程的计算机模拟技术必将会其成为我们大学物理教学过程中不可或缺的有力工具和从事高校科研的有利平台。
【参考文献】
[1]李晓莉，张建飞.计算物理的教学改革研究与实践[J].物理通报，2010（8）：57.
[2]胡守信，李柏年.基于MATLAB的数学实验[M].北京：科学出版社，2004.
[3]张铮，杨文平，石博强，李海鹏.MATLAB程序设计与实例应用[M].北京：中国铁道出版社，2003.
