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光学工程培养方案范文1
中图分类号：G642.2文献标识码：A文章编号：1671―1580（2014）01―0046―03
一、引言
硕士研究生教育是我国教育体系中培养高层次人才的重要环节，肩负着培养高素质、创新性人才的重任，对于提高我国综合实力和实现民族复兴有着至关重要的影响。我国硕士研究生教育经过几十年的发展，在教学观念、教学内容、教学方法和考核方式等方面有了长足进步，取得了斐然的成绩，培养了大批优秀专业人才。硕士研究生教育是由基础课程教学、课程考核、社会实践和学位论文等诸多环节组成的一个缜密、严谨的知识架构和体系，它直接服务于研究生培养目标。为了提升硕士研究生培养质量，各研究生培养单位采取优化顶层设计、深化教学内容改革、丰富教学方法和强化学位论文研究等多种手段。
国防科学技术大学为推进研究生培育机制创新，深化教学模式改革，促进拔尖创新人才培养启动了“硕士研究生强化培训计划”。计划以满足“拔尖创新人才成长需求，以夯实数理基础，培养实践技能，提升外语水平，拓展学术视野，强化创新能力”为主要着眼点，进行专题性强化培养，为拔尖创新人才脱颖而出奠定基础。本论文以主要面向光学工程专业硕士研究生的《虚拟光电仪器与综合实验》强化培训课程建设实践为例，从硕士研究生强化培训课程设立的必要性、教学内容选择和教学过程应注意问题等几个方面探索硕士研究生强化培训课程建设。
二、硕士研究生强化培训课程设立的必要性
多年来，国内研究生培养单位对硕士研究生课程教育进行了有益的创新和改革，在教学内容和教学模式方面取得了巨大的进步，但是仍然存在一些不足。首先，硕士研究生课程学习中知识性课程仍偏多，实践性课程偏少。我校光学工程一级学科硕士研究生培养方案中课程学习要求24个学分，其中实验课程仅3个学分，可选的课程也只有2门。这导致一般硕士研究生在专业实践能力上培训不足，在进入课题研究时，对专业研究所需的重要手段、实验仪器和实验技术掌握不够，致使部分研究生课题开展前期进展缓慢。其次，课程设置普遍性较强，针对性不够。近年来，国内研究生培养单位鼓励跨学科人才培养，硕士研究生的来源比本科生和博士生都要复杂，学生经历也千差万别。有些学生在本科阶段即经过了创新实践训练，动手能力较强，而有些学生则完全没有基础。跨专业报考学员对本专业知识了解较少，部分导师会要求学生选修部分本科生课程来弥补专业知识的缺失。面对不同知识结构和能力层次的生源，我们缺乏因材施教的教学内容和方案设计。第三，教学内容与前沿技术脱节。硕士研究生课程内容以基础专业知识为主，虽然有部分涉及学科前沿的800级课程，但多为介绍性质，而相应的研究手段、测试技术以及实验方法几乎没有涉及。硕士研究生了解和掌握的学科研究技术与实验室实际使用的技术存在较大差别。
产生以上不足的主要原因是：现有课程体系灵活性不足，培养方案与教学内容改革通常要求一定的稳定性，改革还具有一定的周期性，因此最新的学科发展成果不可能及时在教学中得到体现；其次，研究生进入课题后的研究方向比较分散，不是所有学员都对某方面技术感兴趣，组织开课比较困难；另外，最新的科学仪器和实验技术通常价格昂贵、数量有限，科研工作安排也非常繁重，科研人员一般不愿将其投入到教学中去。
但是我校硕士研究生的研究课题通常以教研室当前项目为依托，一般要应用到最新的实验仪器、测试手段和研究方法。而这些学员又没有得到培训，这就造成了课程学习与课题研究之间的脱节。学员需要较长时间，通过边干边学的形式逐步掌握。但是这种方法的不足是培训效率低，学员进入角色慢，加之硕士研究生课题研究时间有限，在掌握专门技术后用于真正课题研究的时间就不足了。我们调研了英国南安普顿大学的光电研究中心和加拿大渥太华大学的物理系对研究生的培养情况，发现他们研究生跨学科的现象较为普遍，但是不少跨学科研究生可以在较短的时间内进行独立研究，并取得较好的成绩，这与他们在研究生入学后的专题技术培训有关。他们采取的措施是针对研究生课题研究中可能用到的实验技术和科学仪器，结合前沿研究内容开展集中培训。该培训既可以让学员在短时间内对研究室的研究内容有一个深入了解，又可掌握最新的实验技术和科学仪器。学生在学习过程中不仅可以对以往知识进行复习整理，更重要的是可以学习如何将所学知识应用到实践中去解决问题，同时对知识的了解更加深刻，因此学生学习积极性很高。
三、硕士研究生强化培训课程教学内容的设计及案例分析
1.基础性
强化培训课程虽然是一种专题培训，但目标是针对特定学生群体的能力培养，而不仅仅是教一些具体的技巧。同时为了扩大收益面，应尽量选择适合面更广的教学内容。我们在《虚拟光电仪器与综合实验》硕士研究生强化培训课程内容选择过程中，通过调研发现，虽然我们光学工程的学员在本科阶段都学习过c、fortran等编程语言，但不少学员从来没有利用这些语言解决一个实践问题。究其原因是因为这些语言与硬件结合困难，例如在实际工作中学员往往会选用单片机、DSP或FPGA来实现数据采集和设备控制，完成这一任务需经历硬件知识学习、电路制作及软件编程等几个阶段，同时要开发硬件，导致开发周期长，甚至会让部分学员望而却步。虚拟仪器技术是利用高性能的模块化硬件结合高效灵活的软件来完成各种测试、测量和自动化的应用。LabVIEW是集成高效软件和模块化硬件的开发平台，可以充分发挥虚拟仪器技术性能高、扩展性强和开发时间短的优势。硕士研究生如果掌握了基于LabVIEW的虚拟仪器技术，配合必要的硬件模块，对于完成课题研究将会有很大帮助。因此，我们选择基于LabVIEW的虚拟仪器技术作为强化培训课程的基础内容，并以此为基础开展专业实验仪器和测量技术的教学工作。
2.实践性
在目前，我国研究生教育的教学方式主要以课堂授课为主，多认同性而缺乏创造性。分析原因，除了长期“单向灌输式”教育方式的惯性外，硬件制约也是非常重要的因素。一方面研究生专业方向多，实验仪器要求多样，使得配备实验设备困难。加之仪器设备更新速度较快，易使实验设备过时。另一方面，这些年硕士研究生招生规模不断扩大，使得实验条件更难满足需求，最终导致硕士研究生教学的实践性较差。《虚拟光电仪器与综合实验》强化培训课程的目的就是要培养硕士研究生的创新实践能力，为开展研究生课题研究奠定技术基础，因此非常重视实践性，要求每次课都有操作或练习内容。利用虚拟仪器技术的模块化硬件可以大大降低学生实践操作所需的成本，缩短实验的时间。在讲授数据采集技术时，我们购置了一批NI公司的MyDAQ多功能数据采集卡，并结合实验室已有数据采集设备，保证上课的学生都可以动手操作，甚至可以把设备带回去继续练习。在仪器控制与远程通讯教学过程中，我们为学员笔记本电脑配备了USB转RS232数据线，使学员不仅可以相互之间进行串口通讯，还可以带回实验室对光电仪器进行通讯和远程控制练习。
3.针对性
针对性是强化培训课程的重要指标。强化培训课程教授的内容应该是针对传统课题教学的薄弱环节、研究生创新实践能力方面的短板进行有益的加强。我校光学工程硕士研究生在计算机测试应用能力方面存在不足，一般学员只能利用计算机进行数值模拟或数据处理，但是不会用计算机进行信号采集、信号处理和设备控制。《虚拟光电仪器与综合实验》强化培训课程主要针对硕士研究生计算机测试应用能力不足，利用虚拟仪器技术，并结合典型光电测试系统开展信号采集、数据处理和仪器远程控制方面的培训。
4.前沿性
我国研究生教育非常注重前沿性，一方面要求课堂教学内容设计上与时俱进，另外开设专门课程介绍学科前沿技术。但是，一般课程教学以前沿技术理论介绍为主，对最新的实验仪器、测试手段和研究方法涉及较少。不少硕士研究生会感觉当前科技很先进，但是自己掌握的手段很落后，很难完成课题研究。其实，我校光学工程学科通过985和211项目的支持，已经建成了非常现代化的实验室，各种先进实验仪器已频繁地在科研中得以应用，《虚拟光电仪器与综合实验》强化培训课程的一项重要任务就是向学员介绍一些常用先进光电仪器的操作和应用。
四、《虚拟光电仪器与综合实验》研究生强化培训课程实施
1.招收确实需要的学员
强化培训课程是面向各个学科方向的有特定需求的学员开设的专题选修课，目的是提升他们的创新实践能力，尤其是在课题研究中所需的能力的提升。比如，生物学方面的学生希望采用光学的方法进行相关课题研究，这种强化培训课程对他们是十分有益的。因此，我们采取广泛宣传和导师推荐相结合的方式进行招生。我们通过宣传让学员和导师准确地知道本强化培训课程的定位和教学内容，学员根据自己能力提升或课题研究需要，并经导师同意后申请报名。通过这种形式，基本保证学员都是带着目的来学的，不要浪费学员自己的时间和宝贵的教学资源。
2.实践环节成为课程主题
强化培训课程是针对硕士研究生某方向能力的专题培训，目的是要在有限的时间内使学员的实践能力得以提升，并具备在后续课题研究中应用的能力，因此实践性尤为重要。《虚拟光电仪器与综合实验》课程的主要目的是使学员掌握光学工程相关研究中的数据采集、仪器控制、基本信号处理和简单控制反馈方法，因此每次课我们都安排了课堂练习。比如在数据采集教学过程中，我们配备了数据采集卡给学员，让他们在课堂上对实际信号进行采集；在仪器控制教学过程中，我们利用USB转RS232数据线，让学员实现相互之间的计算机通讯和与多种光电仪器进行数据通讯。最后我们还设计了光纤迈克尔逊干涉仪，要求学员利用学习的知识实现信号调制、数据采集、信号处理和报告生成完整过程，充分体验科研实践的全过程。
3.解决学员的实际问题，提高学员学习的积极性
虚拟仪器技术不仅具有强大的功能，而且具有巨大的灵活性，可以解决硕士研究生课题研究中的绝大部分问题。如果一门课程可以解决学员在实际工作中遇到的问题，将极大地提高学员的学习积极性，并能引发学员探索钻研的兴趣。因此，我们在开课初期就对学员征集科研过程中的工程问题，通过对问题的整理，我们提炼出典型案例，并给出初步解决方案，在课堂上进行分析，让学员知道哪些课程内容可以解决相应问题。比如，有学员提出多光路大功率激光泵浦的安全监测问题，我们设计了用NI6251对32路温度传感器进行同步采样，通过LabVIEW平台进行信号处理，并用电脑内部音频输出设备发出报警信号的方案。还有同学提出如何对飞秒激光器相位补偿单元进行控制的问题，结合系统的硬件条件我们提出了利用LabVIEW图像处理插件进行误差量解算，再通过多功能卡输出控制电平调整相位补偿单元的方案，学员对整个工作豁然开朗，明白了自己的核心工作应该在误差信号的解算上，其他问题通过虚拟仪器技术就可以完全解决。学员带着问题来学习，主动性会大幅增强，问题得到解决后成就感也较高，教学效果明显好于灌输式教学方法。
五、结束语
硕士研究生强化培训课程是研究生培养体系改革的重要创新探索，通过专题培训的方式可以对硕士研究生能力薄弱方面进行针对性训练，使研究生的创新实践能力得到全面提升。本文以《虚拟光电仪器与综合实验》硕士研究生强化培训课程的建设为例，探讨了硕士研究生强化培训课程建设应该重视的特点及在课程教学过程中应该把握的重点，为硕士研究生强化培训课程建设提供一定的参考。
[参考文献]
[1]陈述，龙云飞.本科生与研究生仪器分析实验能力的培养[J].当代教育理论与实践，2011（03）.
[2]王庆，蒋小满，张斌荣.地方综合性大学硕士研究生课程体系构建的思考与探索[J].当代教育论坛，2010（03）.
[3]林军，邓艳，王昆.对全日制专业学位研究生课程体系设置的思考[J].吉林省教育学院学报，2012（05）.
光学工程培养方案范文2
作者：邹林儿，范定环，傅继武，沈云
关键词：专业光学软件，光学工程类专业，课程教学，教学模式
中图分类号：G642.0文献标识码：A文章编号：1674-098X（2014）12（c）-0127-02
光学工程类专业是以光学、应用光学、量子光学、非线性光学、激光技术和光电子学等为理论基础，结合物理电子与微电子学、固体物理学、计算机技术以及信息与通信工程等的一门综合性强专业[1]。近年来，随光电信息产业的迅速发展，该专业类的人才需求增多，就如何办好该类专业，以适应产业需求，是许多高校乃至整个国家需要解决的课题[2]。其中，专业光学软件课程是光学工程类专业教学的重要组成部分。学生掌握一至二门专业光学软件，利于提高专业知识与实际应用的综合运用水平，助于增强就业竞争力，更为重要的是将来相关专业工作的必备技能之一。专业光学软件依据应用领域大致可分为：以经典光学和现代光学为基本原理的应用在各种光学仪器或仪器系统的光学设计类软件[3]，目前它们主要有ZEMAX、CODEV、ASAP和OSLO等光学设计软件；以导波光学和光通信为理论的应用在光通信领域的器件或系统仿真设计的光通信类软件[4]，如OptiBPM、Beamprop等光波导设计软件，以及OptiSystem等光通信系统仿真软件；另外，其它一些计算软件也可以用在光学方面的，如Matlab在光信息处理中的应用[5]。
专业光学软件的教学相对光学专业实验教学（特别是涉及到昂贵专业实验设备），要求的技术起点低，且能更快地让学生接触到实际应用课题。我们在专业光学软件实践教学过程中，强调基于光学专业知识的是逻辑分析和编程训练的结合，提高了学生的光学设计能力。结合近几年的专业光学软件教学研究和实践，我们从专业课程体系设计、课程教学方法、学生学习要求以及考核等几方面进行探讨[6-9]。
1教学课程体系设计
1.1专业理论知识与专业软件教学有机衔接和融合
专业光学软件的运用需要很强专业理论知识，一般面向于光信息科学与技术本科专业（现归类为光电信息科学与工程）和光学、光学工程研究生专业。如ZEMAX光学设计软件，其理论基础为光学设计的基础知识和像差理论。软件中的专业名词如物面、像面、高斯面等，和计算方法如实际光线计算、近轴光线计算，以及设计时的整体思路和流程等知识点都需要在专业理论课中掌握。因此，专业理论知识和专业软件课程之间的衔接很重要。它们之间如缺乏有机联系，在专业软件课程教学时，学生学习效率和质量下降，同时教师教学辛苦，整个课程进展慢。在我们的课程体系安排中，《工程光学》、《几何光学》或《应用光学》之类课程放置在大学二年级第一学期，以之为基础的专业软件教学，如ZEMAX之类的光学设计软件课程，放在随后的大学二年级第二学期。作为更高级的专业理论课程《导波光学》、《光通信原理》、《光波导理论与技术》等之类课程设置在大学三年级第二学期，随后接下来的学期开设光波导设计或光通信系统仿真等相关专业软件教学课程（可选修），如OptiBPM、OptiSystem等软件。同时在学习专业软件期间还可以安排些系统仿真中涉及到知识点的课程，如涉及到电光调制、四波混频效应等的《非线性光学》课程，涉及到光学透过率或反射率的《薄膜光学》课程等，这样有利于这些特殊知识点和软件教学学习有机融合。采用这样的安排和紧密的时间间隔，使得学生在软件学习中，不至于忘记前面学习过的理论知识。同时在软件教学中，结合实例，将专业理论知识和软件应用联系起来，提高了学生的综合运用能力，学会如何分析问题和解决问题，加深对专业知识的理解和认识，从而更好地实现应用软件解决问题。
1.2强化专业训练
现在许多学校施行三学期制，我们试点把专业光学软件学习作为实践设计类集中放在暑假期间（第三学期）进行专业系统学习和培训，专门作为一项专业技能课程传授给学生。专业光学软件课程教学结束后，软件的实际运用也是实践环节重要的一步，可以在学生相关实习企业环节或教师指导的毕业论文设计环节中体现，例如让学生协助参与到实际光学系统产品设计或项目中，了解产品从产品设计或项目的一系列过程。这些将为学生今后在企业科研一线从事光学工程类专业工作起着积极作用，加快学生把专业知识转化为实际应用的过程。
2教学方法和学习方式的改进
2.1以实例为教学主线、结合实际应用的专业光学软件课程教学方法
传统软件教学方法一般是先介绍菜单的各项功能，然后逐步展开软件操作步骤等，这菜单式的教学方法已不适宜专业软件教学了。专业光学软件不是大众化软件，教学目的不应停留在软件操作熟练程度上，而是通过教学方法应把握学习软件的内涵“如何运用软件分析问题和解决问题”。在专业光学软件教学过程中，我们提出以实例教学为主体，从整体设计思路上把握，而对于少量的基本软件操作串插到实例中讲解。
以ZEMAX光学设计软件为例，需设计一双胶合透镜，对于632.8nm波长的光，其焦距为100mm，相对孔径为1：5，而波像差小于λ/4。在这个实例中，对于初学者来讲，这些内容基本上包括整个光学设计所需要的教学内容（如透镜模型或系统结构参数建立、光线追迹、波前分布、像质评价分析等）以及设计思路和流程。在教学过程中，教师应贯穿整个设计目标是一个等效焦距（总光焦度倒数）为定值的光组，着重把握如何合理分配两个透镜的光焦度为设计思路。当涉及到构建透镜模型时，教师引导学生如何在软件中操作如参数设置和模型显示，并改变不同结构参数观察模型变化。当实现光传输时，重点讲解光线密度概念和物理意义等，以及光线在软件中追迹算法，串插地讲如何设置光线密度和工作光波长等操作。当讲到成像质量分析时，讲解波前的物理意义，和衡量成像质量的标准或判据，以及一般有哪些评价函数等，重点应放在如何分析成像质量。最后，谈到软件自动优化设计时，主要讲解如何设计优化函数，了解像差自动平衡的方法和有关问题，来提高成像质量，对这个理解和领悟是学生以后逐步走向更高层次的光学设计关键。通过实例教学，一方面让学生体会到专业软件与应用紧密结合，激发学生学习兴趣，提高学生的课堂参与度。更重要的是培养学生的光学设计整体思路，结合专业知识训练如何分析问题和解决问题，提高综合应用专业软件能力。
同时，教师对实例的筛选，要具有经典性和适宜的难易度。我们知道专业光学软件功能强大，涉及面广，如ZEMAX光学设计软件大致包括照明和成像两个范围。在专业光学软件的学习训练中一般分为初级、中级、高级三个层次。在中、高级层次训练中是针对特定设计目标，比如照相镜头设计、光谱仪系统的设计等，在这里需要更高级光学专业知识，如《高等光学》、《傅里叶光学》等。因此，教师在教学过程中针对不同学生层次，要把握教学难度和深度。
2.2坚持课前专业知识巩固，课堂学习讨论，课后上机复习的学习方式
专业光学软件里面涉及到许多专业名词，对它们准确理解，利于参数设置时有清晰的物理意义。这些专业名词的知识来自前期专业理论课程，需要学生课前自主巩固、查阅资料，比如软件中的有效焦距、波前、像差、评价函数等专业名词。在课程上，以实例讨论为主，学会分析问题和解决问题。以ZEMAX光学设计软件为例，可以讨论影响像差的因素是哪些，如何通过调整孔径光阑位置改善像差，以及在设计中如何平衡和分配各类像差等问题。通过实例讲解和讨论的学习方式，除了在课堂上激发学生学习热情和兴趣外，还加强对专业知识综合理解和提高应用软件解决问题的能力。课后布置学生上机复习，一是让学生消化课程上的知识，进一步尝试解决实例中出现各种情形；二是提高学生对软件使用熟练程度。这种学习方式让学生从被动式的课堂听课、上机练习，改变为主动性的课堂学习讨论，课后自主复习和巩固光学软件应用思路，鼓励学生尝试新的设计方案。对教师而言，一是让学生认识到专业软件课程学习的重要性和优势，充分调动学生的积极性和学习兴趣，是主动性学习方法的前提；二是引导课程讨论由浅入深，抱砖引玉。近几年来实践教学反馈，低年级学生意识到专业光学软件学习是光学理论知识与实际应用结合的关键环节，以及在就业方面占据较大优势，这已经形成学生的共识，起着良性循环作用，提高了学生学习专业软件积极性。
3采用多样灵活有效的考核评价方式
专业光学软件课程有着自身的内容特点和教学规律，仅仅采用传统的笔试、上机考试的考核方式是不能很好适应专业光学软件教学考核要求。专业光学软件课程的教学目的是不仅仅让学生熟练使用软件，更为主要的是能结合专业知识应用软件进行光学项目分析和设计。因此，专业光学软件课程的考察就是评价学生的专业知识综合运用与分析能力，包括专业知识的理解、项目的分析和解决能力、计算编程水平等几方面综合素质表现。基于此，我们在教学过程中采取多样灵活有效的考核方式。
（1）小作业。平时主要考察学生对专业光学软件的操作能力和专业知识的理解与应用。这通过课后布置小作业来考察学生平时对知识点掌握情况，同时还兼顾知识小结的复习和巩固。
（2）小组课题。学期快结束时，提前三至四周时间，分小组布置不同课题（或项目），如设计光学镜头（广角、微焦距镜头等）、光波导器件等。在规定时间内，让小组学生自主讨论，查阅资料，最后形成项目文档，提交设计报告。这种考核方式，对个别基础差的学生实现起来有一定难度，但通过小组成员合理搭配（平常成绩好的带动成绩较差的），这不仅提高整体学生的专业水平，更重要的是培养学生个人能力，如沟通、管理、创新、团队协作与领导等。
还要强调的是，教师在最后考核结束时，给予学生提交的项目报告进行点评，应重点评价学生的思维过程，同时帮助学生得到合理的答案，使得对学生的考核成为课堂教学的延伸。
4实践教学中相关问题思考
目前专业光学软件实践教学表明，上述措施的实施，在教学质量和学生受欢迎度方面有很大提高。但仍存在一些更高层次的问题，值得思考与进一步完善。
光学工程培养方案范文3
生物医学光子学是作为生命科学和医学研究的辅助手段而发展起来的,它以生物或医学样品为研究对象,以医学、生物学和光学工程等学科的基础知识的充分融合为基础,通过工程技术手段为生物医学研究或临床应用提供检测或监控仪器和方法,所以生物医学光子学的发展和成功应用除了对生物或医学学科本身的发展具有促进作用外,对工程学、物理学、化学、材料学等学科也提出了新的要求,并客观上推动和促进了这些学科的交叉和技术的融合[4]。生物医学光子学可分为生物光子学和医学光子学两个部分,分属于生物学和医学领域,但二者的研究内容并无严格界限。也可以根据应用目的的不同,将生物医学光子学划分为光子诊断医学技术和光子治疗医学技术两个领域[5]。由于生物医学光子学的学科跨度大,不能明确界定在某一单一学科领域内,所以并无生物医学光子学专业,而是根据导师隶属单位情况和科研项目需要,在光学工程、电子工程、生物医学工程、生物技术、临床医学等一级学科下设置该研究方向,招收并培养研究生。
2当前生物医学光子学研究生培养面临的困难和问题
生物医学光子学的研究需要生物医学和工程技术两方面多学科知识的交融,需要生物学、医学、药理学、病理学、脑科学、光学、电子学、图形图像学、信号处理等多学科专家学者的参与,因而具有复杂性和综合性的特色。这种特点促使我们在生物医学光子学专业研究生培养时需要特殊的学术环境,需要观念上的转变和政策上的支持,更需要高水平的导师队伍和先进的培养模式来保证。目前,生物医学光子学方向的研究生培养还面临以下问题。
2.1缺乏新技术和新知识的传授,知识培养体系亟需完善
生物医学光子学的理论知识和技术更新都很快,不断有新的应用领域和市场需求出现,国家和社会要求我们培养具有更强创新意识和应用实践能力的研究生,可以在某一行业领域担当领头人。但当前的研究生培养,对新技术和新知识的传授不足,教材内容严重滞后,缺乏让学生开拓视野、跟随学科领域发展前沿的综合交叉性课程。
2.2研究生培养环节缺乏规范性
从事生物医学光子学交叉学科的研究生,其本身的专业背景多属于传统的单一学科范围,攻读的研究生学位也多属于此范围等。由于生物医学光子学这门交叉学科涉及的知识内容非常广博,而导师的科研课题又非常具体,使这种以导师科研课题作为研究生培养载体的方式,具有较大的不确定性和随意性,无法兼顾研究生的专业背景、科研兴趣和科研课题几方面的因素,常常是为了完成课题而进行相应的学习,未能在研究生对知识的综合—消化—应用方面下足功夫,在研究生的科研培训和能力培养环节缺乏系统性和规范性。
2.3研究生的培养质量受限于导师的研究课题
当前生物医学光子学的研究生培养大多依托于导师现有科研项目,因此在培养过程中存在一系列问题,如:以完成特定生物医学光子学研究课题为目标的研究生培养,对培养目标以及培养过程等没有清晰明确的认识,无法让学生既具备合理的知识结构,又具备综合多学科知识的素质和能力;有的导师的研究课题仅是借用了其它学科的名词和概念,而未真正开展跨学科领域的研究内容,结果是研究生的理解、认识混乱,甚至出现概念错误等现象;还有研究课题仅仅是生物医学和光学内容的简单叠加,缺乏真正的融合和借鉴,研究生在课题研究中无法深入下去。以上种种,不但不能产生创新成果,反而影响了研究生培养质量,阻碍了研究生的学术水平提高。
2.4现行的教学管理体制难以满足学科交叉研究和研究生培养的需要世界各国对交叉学科研究极为重视。英、美等发达国家都相继成立了生物医学相关的交叉研究中心,便于来自不同学科背景的科研人员相互交流和沟通,为前沿学科建设开辟道路。反观国内,只有少数几所重点大学或中科院的研究所设立了专门从事生物医学相关领域的交叉学科研究院或研究中心,如,北京大学的前沿交叉学科研究院建立的生物医学跨学科研究中心,而大部分学校院、系划分都是长时间不变的。从事生物医学光子学研究方向的教师要有确定的学科“归属”才具有所在学科的资源(包括经费和科研设施等)使用权,而研究生也是通过某一特定学科的入学考试内容,遵循其培养方案和培养目标进行学习和科研培训[6]。严格的学科界限使生物医学光子学研究方向的导师无法合理整合校内资源为交叉学科研究服务,是开展交叉学科研究生培养的直接障碍。
3生物医学光子学研究生培养模式的探索和建议
完善培养和管理工作是生物医学光子学方向研究生培养顺利进行的保证,我们需要在人才输入(招生)—人才培养—人才输出(学位授予)这三个方面都留有足够的空间,给予适当的政策倾斜,并完善配套的管理运行机制。
3.1采取灵活的招生政策,鼓励跨学科招生
招生机制是人才培养机制三步曲中的第一步,高质量的生源是高水平人才培养的第一关。我们的目标是选择合适的人,创造适合的环境,让通过适当的机制选拔进来的人能在这样的环境中成为优秀的交叉学科人才[7]。因此,为发展生物医学光子学交叉学科研究,调动导师在交叉学科培养研究生的积极性,调动学生从事交叉学科研究的热情和兴趣,学校对交叉学科研究生的招生工作应采取特殊的政策:首先,对交叉学科的招生名额分配有倾斜政策,以支持交叉学科的学科发展和人才培养;第二,鼓励跨学科招生和报考,例如,光学工程专业生物医学光子学方向招生,即可以招生简章中列出欢迎生物、医学相关学科研究生报考,并增加相应的入学考试可选科目;第三,学校保留部分名额优先录取优秀的跨学科学生或接收跨学科推免生等。
3.2规范研究生培养和管理环节
(1)设立跨学科联合指导教师小组。目前的研究生培养主要采取导师责任制,是一对一的责任关系。但对生物医学光子学研究生而言,应结合科研需要、本单位研究特色以及研究生的专业背景,合理配置跨学科联合指导老师小组,整合本校内的优势力量,实行多对一或多对多的师生关系,如,以生物显微成像为特色的单位,应配备细胞生物学、光学工程和图像处理技术方面的导师队伍,以光学医疗仪器为特色的单位,应配备光学、测控技术和临床医学方面的导师组。来自相关学科的高水平教师共同培养交叉学科的人才,对研究生相关学科知识结构的建构和高水平研究课题的选定都具有重要作用,同时,研究生也可以在导师组的指导下以补修和自学等方式学习欠缺的跨学科知识。
(2)严把培养环节质量关。导师指导小组要对研究生从入学、选课、选题、科研实践、、毕业答辩各个培养环节全面负责,将知识传授和能力培养相结合。首先,入学之初,指导小组即对每个研究生的学科背景和能力进行评估,针对学生的背景和兴趣初步确定科研方向,并制订课程学习计划,为学生完成生物医学光子学交叉学科研究课题储备必要的专业知识,同时鼓励学生选修具有“新兴、前沿和交叉”特点的课程;其次,安排跨学科的学生补修部分相关学科的本科生课程,以补充知识上的欠缺;第三,指导小组要为学生提供参与科研实践的平台,在未正式进入课题之前,指导学生参与短期(2～3个月)科研轮训,使学生对本学科方向正在进行的科研内容有所了解,进而因势利导明确研究课题;第四,导师指导组应随时跟进研究生的科研进度,在研究生论文选题和中期检查时对所开展科研工作进行正确的引导和调整,保证培养过程的顺利进行。
(3)构建科研大平台,引导研究生学术成长。良好的科研环境是个人学术成长的关键因素。构建生物医学光子学科研大平台,吸引更多相关学科优秀的科研人员加入到导师队伍中来,是提高研究生培养质量的重要举措,不同学科学术思想的熏陶,不同思维方式的影响以及多学科导师在科学研究方面的通力合作和团队精神也会对研究生产生潜移默化的影响,有利于其学术成长;此外,导师要充分调动研究生的积极性,保护研究生跨学科研究的科研热情,重视研究生个人的主观能动性和兴趣,只要使用正确、合理的引导方式,不同专业背景的研究生与导师之间可以碰撞出很多新的思想火花,获得意想不到的收获。
(4)多途径培养创新人才,完善知识体系。在当今这个多元化的时代,人才培养的途径也是多种多样的。为了适应生物医学光子学领域对创新型人才的需求,学校应设立专项基金,支持和鼓励研究生从事学术交流,如吸引学生参加国际会议、科技竞赛、制作大赛等活动,激发学生主动学习的兴趣,引导学生掌握正确、科学的学习方法,尤其是适应自身特点的学习方法及获取知识的能力,引导学生学会用所学的知识创造性地解决实际问题,提升学生实践能力与创新精神。此外,针对课程设置方面存在的问题,建议在专业培养目标指导下,从师资队伍、课程内容、实验教学资源全方位的整合。鼓励老师多开设前沿性课程,邀请本领域国外专家为研究生开设讲座类课程;通过汲取国内外相关领域的先进经验,结合科研和实验教学资源,建设生物医学光子学交叉学科系统、完善的知识体系,重视课程内容的系统性、前沿性及与本单位研究特色的相关性,重视学生集成—融合—应用能力的培养。
3.3正确把握学位内涵,严格学位授予工作
学位是评价个人学术水平的一种尺度,是表明个人学术水平的资格证书,是在某一学科、专业上达到一定标准的凭证。具体到生物医学光子学方向,完成研究生教学环节,达到生物医学光子学方向研究生学位授予要求的研究生,是表明该研究生在生物医学光子学领域达到一定学术水平标志,应具备以下特点:了解本学科的研究现状和前沿问题,能够在相应的学术背景之中提出和确定具体的研究课题,能够论证该课题的学术意义和社会意义;明确自己研究问题的难度和解决问题的关键之所在,能够在导师指导下提出可行的研究方案和周密的实施计划;能够在导师的指导下独立研究问题、解决问题,独立完成实验,能够做到理论与实践的有机结合,并将结果整理成规范的学术论文。因此,研究生培养单位、尤其是研究生导师组,除在入学之初对学生进行必要的引导外,更应加强对研究生培养过程中各环节的检查与监督,严格课程教学、论文选题、答辩等方面的工作,严审研究生毕业资格,扭转学生重结果轻过程的心态,真正为社会输送合格的、具有革新和创造力的生物医学光子学人才。
光学工程培养方案范文4
1从熟悉眼部解剖结构开始制定带教实习计划
眼科学与视光学是密切相连的，眼科医生从事眼科疾病诊 治有处方权与手术权，实习期间以疾病为主；视光学专业虽属 医学范畴,但又不同于临床医学，培养的是相关技术员而非医 生1。在进行各部门培训之前让实习生深入了解和掌握眼部 解剖构造非常重要，有助于后期了解各项检查的目的和意义， 从而可以让学生更好地学习掌握各项检查技巧。在制定实习 内容时要充分考虑视光师的职业角色,按教学大纲要求安排实 习计划,重点强化视光师对于眼部的相关解剖学知识的讲授， 尤其是那些与后期检查相关的解剖学知识，当然在检查操作技 术中穿插讲解解剖学知识也是比较有效的办法0。其次作为 视光师还应该突出检查技术，罗列各项检查技术必须熟悉与掌 握的程度与深度。将实习部门分为验光室、配镜室、准分子激 光室、特殊检查室（B超、内皮、造影、OCT、电生理、视野）及门 诊诊断5个组,根据实习时间与大纲要求按2 : 1的比例将学员 分配到各组,其中验光室与配镜室为重点实习部门，比例为2, 其余为1。保证学员通过实习能独立完成眼镜的验配与加工； 特殊检查与门诊诊断室的轮转有利于强化书本上的眼病知识 及眼生物参数的巩固，为指导患者个性化的配镜方式选择奠定 基础。
2 从解剖结构入手规范各项操作仪器的使用方法
眼科检查仪器繁多，提前从检查目的及眼部相应部位解剖 结构入手，与带教老师一起研究制定每项操作标准检查流程， 确保实习生每项操作检查不会因带教老师的不同，而导致检查 方法与结果不同。每项操作检查必须标准一致，步骤一致，方 法相同。老师带教中必须把每项仪器的操作原理，检查目的， 相关检查部位正异常情况,使用方法，步骤告知学员。教学过 程中采用_对_教学3 ,将课本上的检查流程示范给学员看， 并逐步解释每个步骤,达到强化学员熟悉的目的。分时间段采 用先放手再放眼的方式让学生循序渐进掌握操作要领，学生独 立完成操作检查后，带教老师对检查结果进行复核与修正，并 与学员讨论检查过程中出现的问题及处理方法，最后达到熟练 操作的目的。
3 加强疑难病例讨论学习眼部病理知识
参加每周三固定的病房疑难病例讨论，由眼科医生精选各 组疑难病例进行病理分析和诊断计划点评，最后由高年资专家 对病例进行剖析,使原本抽象、符号化的学习内容变得生动、直 观、真切4。增加学员在实习期对眼病知识的了解；每周四固 定半天操作技能模拟训练，同学之间相互对换角色检查及利用 道具自己给自己检查,情景演练有利于加深学员对知识的融会 贯通能力H ,达到熟练掌握各项检查技术的目的；每周五固定 半天加强营销、礼仪、沟通技巧等方面的学习。形式是多样化 的,各教员可以分享自己在营销中的体会、网上小视频及聘请 产品销售商多媒体授课等H。要求学员熟悉各功能镜片的设 计原理、材质、特点、价格,在个性化验配指导上根据眼生物参 数及眼病知识的支撑为患者提供一个最佳的治疗配镜方案。
4 以技能考核促进学习效果
每组轮转完毕进行理论与实际操作考核，为保证公正、公 平且学员真正掌握理论知识的目的，试题库准备4套理论试 卷,随机抽题考试;实际操作项目按教材规定的必须掌握的检 查技术执行。公布考核成绩，评选优秀学员，使学员产生积极 的心态,形成你追我赶的势头，主动学习。对不及格学员采取 补考的形式,直到对本项操作技能过关。
5 利用微信群等新新媒体加强学习互助
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关键词：光电信息；教学实践；创新能力；教育教学模式
中图分类号：G642.0 文献标志码：A 文章编号：1674-9324（2013）17-0237-02
一、工程实践教学模式现状分析
光电信息技术是光学工程、激光、光电检测、光电子学、信息光学、信号处理、电子学、通信和计算机技术互相渗透而形成的一门高新技术学科，是实践性很强的学科领域。加强教学的实践环节、强调工程设计的基本能力训练、引领学生的创新倾向是培养光电人才的关键。以设计为导向的实践环节在专业课程教学中必不可少，而且起着相当重要的作用。1989年，麻省理工学院提出了“回归工程”新观念，很快就得到了包括世界大学的普遍认同。回归工程主要指将普通工科高校的一切工作回到以技术创新为中心的素质教育。与国外大学相比，目前我国工程类专业的培养模式和课程设置体系存在诸多缺陷，突出表现在学生工程训练不足、学生学习被动等方面，对实践课程的认知和重视程度欠缺，而且普遍缺乏校内和校外实习基地。因此，学校教育与行业、企业对人才的需求脱节。为了改变这一现状，实现先进的教育理念，培养具有广阔视野和学科前瞻性的创造型人才，以设计为导向的实践教学在国内的专业课程教学越来越得到广泛重视。清华大学和浙江大学分别于1996年和1998年开展了大学生科研训练计划，之后，已有多所大学把培养创新型人才作为重要举措。就深圳大学而言，近两年来我校和学院每年均有大量经费投入，每年均有创新项目和各类设计项目立项，给一部分学生创造了进一步参与训练的机会，这对于本科生较早进入研究和设计领域，锻炼自己的实践能力、团队合作能力与创造能力具有不可或缺的作用。
二、关于光电信息技术教学模式的初步设想
光电信息技术是光电信息工程专业本科生需要掌握的基本专业技术，光电信息工程专业目前开设内容以工程光学、光电子技术、激光原理、光电检测、成像与显示技术等课程作为核心点构成光电信息工程的专业知识体系。大学一、二年级学生，尤其是一年级学生，在思想上和发展方向上，正处于一个转变期，这个阶段的学生开始独立的生活和学习，急需尽快适应大学学习生活，确立能实现自身价值的目标，找到适合自己的学习方法和生活方式。按照他们所接触和感兴趣的事物的不同，学生的关注点和发展方向开始出现向多方向分化的趋势。而通常专业教学计划中大学二、三年级仍然以公共基础课和专业基础为主，这些课程是最佳知识结构的重要基石。但是，这些课程一时还不能够体现社会的实际需要和专业知识的特色。为了在这一转型时期使学生把基础课与专业课衔接好，尽快明确专业技术的学习目标，激发学习动力和兴趣，对光电信息技术有基本的认识，产生学习的兴趣和自信心，激发学生自主学习的热情，并指导学生今后在专业上的发展，我们结合课程教学适时开展以设计为导向的光电信息技术科研训练。主要是引导学生了解专业技术的特点，建立对工程和科技的认知，了解专业领域研究的一些技术手段，研究方法和仪器设备，增加学生的感性认识，以期提高学生的综合素质和实践能力。具体做法是，教师结合自身的科研和研究体会，让学生们真切的感受到实际的创新过程，实现科研成果尽早进课堂。通过以设计为导向的教学实践，使同学们学会将知识融会贯通，提升创新思维，活跃学习氛围，增加学习兴趣，启发和发现学生的非常规思维，萌发创新的念头。为了适应本科生的能力和认知程度，把科研项目中一些与专业基础课程内容的联系提取出来，向学生提出问题，引领学生思考。如果学生能够提出一些合理方案和新想法，都可以作为创新的思路加以培养，并可以让学生带着问题进入专业课学习。由于本项目参与的学生年级低，所以要引导学生逐步认识科学实践的过程和基本素质要求，其次体现在对设计、实验方法的指导。通过引导、启发学生，多指方向、办法，少给答案，让学生主动进行多方面的学习，积极思考，综合分析。
三、以设计为导向的教学模式探索与实践
实践教学中，围绕超快光电信号的探测分析为主题，以QUANTELYAG皮秒激光器为信号源，选取学生熟悉的CCD摄像机图像信息技术为背景，通过讲解、实验、制作、科技写作和展示等五个需要学生动脑思维，动手制作的教学环节，从思想、兴趣和学习方法等各个方面对学生加以引导和教育，鼓励学生认真学好第一阶段的课程，掌握必要的知识。主要包括以下几个方面。
1.选择所要了解和研究的光电信息探测分析技术专题。学生独立完成科技创新活动的第一步就是选题，这要求学生具备初步的专业常识，并要掌握一定的实际工作方法和手段，综合运用自身的智力和能力。
2.相关文献检索和综述。在教师指导下，学生通过检索阅读有关的文献资料，学习和补充与选题相关的理论知识和技术，在阅读文献的基础之上了解在所选题目领域中的科技动态及发展现状。在这一环节中，学生应能学习到文献检索方法、归纳判断能力和灵活运用知识的能力。
3.方案对比、论证和确定。学生首先要清楚光电检测方案的基本思想，提出几个检测备选方案，然后通过对比，对选题的可行性、可实现性以及选题的实际意义进行论述。学生经过在学习中讨论，能够增长知识，提高自学能力。在选定题目后，指导教师重点指导学生经过分类、甄别、遴选查阅检索与光电信息技术研究课题相关的文献资料，初步提出一些自己的研究设想。
4.设计、计算及仿真。在本环节中，学生按照教师的指导和讲授，对光电探测器件的各种参数进行必要的计算或仿真，将设计方案落实到实际可用的具体成果。
5.实验。教师帮助学生进行理论模拟和实验，但注意充分发挥学生的创造性和主观能动性。依据实验框图、光路图和软件流程图，学生自己动手，完成一系列的原始试验和原理演示验证实验。在实验过程中，体会学习知识点，发现问题，记录工作的过程和实验数据，并对实验结果进行分析和判断。并对结果进行分析处理，运用分析、比较、归纳等思维方法，从而得出具有意义的研究结论。
光学工程培养方案范文6
关键词：物理光学；光电技术；多媒体；教学设计
由于物理光学课程是在《大学物理》和《电磁场与电磁波》等课程的基础上开设的，在授课过程中删繁就简，重复的内容即一带而过，避免引起学生烦躁，影响教学效果。遇到重复内容时，本课程只引用其主要结论，或者让学生自己重温重复部分，一方面温故而知新，另一方面也避免浪费课时，影响学生学习兴趣。
一、由问题带动教学
“物理光学”是一门专业性很强的课程，因此，理论联系实际对本学科意义重大。这就要求教师着重介绍知识点的实际来源，目的就是为解决问题而提出解决方法。
讲授时可提出以下问题：
1.一滴油滴在水里，在阳光下会有五彩缤纷的颜色，这是为什么?
2.教室里有许多盏日光灯，却没有看到干涉条纹。这又是为什么?
以上问题的提出，注重方法解决。大学教学的关键是提高学生的素质，因为大学生不同于中学生，他们接受能力与思考能力以及判断能力都有所提高，有了一定的创新意识，所以在讲授光学知识时，应注重提示性讲授。要充分发挥学生的主动性，调动学生的积极性与创造能力。使学生在独立思考中掌握更多的知识，尤其是解决问题的方法，这是最终目的也是最重要的目标。
实践证明，只有懂得分析才会有方法解决。因此，在给学生授课过程中，要特别注重方法。例如讲述“双光束干涉”时，让学生自己设计利用白色光源和光谱仪测量透明薄膜厚度的方案；讲授“晶体光学元件”时，让学生自己分析和解决受激布里渊散射实验装置中利用偏振片和1/4波片分离相向传输的泵浦光和Stokes光的原理。课程采用多媒体教学方式，引入Flash课件，对物理图像进行形象和清晰的描述,进而有效的提高教学效果。尤其是要充分利用多媒体辅助讲授，会加深学生对关键结论的认识，帮助学生提高分析解决问题的能力。教学定位是非常重要的，本课程设计为学生进一步学习电子科学与技术等专业课程，如“卫星光通信”“光学信息处理”“红外技术”“光纤光学”及“光电子学原理与应用”等后续专业课打下基础，这正是课程设计所要的效果与目的。
二、教学方法和教学手段的改进
教学方法是直接影响教学效果重要因素。教师在教学过程中一定要不断总结经验，探索更为有效的教学设计，达到教学的真正目的。教师无论采取何种教学方法，都要“以学生为中心”，要让绝大多数学生掌握所讲授的知识内容。
(1)发挥学生的主体作用，开展多种形式的教学活动必须明确学生在教学活动中的主体作用，充分发挥学生的主观能动性和学习积极性,培养学生独立、自主地思考问题、分析和解决问题的能力。传统的《物理光学》教学具有知识体系严谨、讲究逻辑推理等许多优点，也具有教学方法古板、讲授不够生动形象等缺点。
(2)采用课堂讨论这种形式。一般将学生答题、习题、小结中的问题以及容易混淆的问题和原理等。掌握学习、启发式教学等教学方法，不是否定知识的讲授，而是说明知识的讲授不能“满堂灌”，要给学生思考和练习的时间，要让学生由被动地听讲变为积极地思考。
教师要根据实际情况，认真研究如何将这种全新的教学手段与传统教学手段有机结合，相得益彰，各自发挥其优势，使理工科的课堂教学得到事半功倍的效果。
三、充分利用多媒体教学
多媒体的交互特性加强了学生与教师的沟通与交流，电子邮件与网络答疑的应用，使师生互动的模式不再局限在面对面，交流更为易于接受，容易取得更好的效果。多媒体技术的使用，促使我们对教材内容重新组织设计，既要在教学中使学生明晰物理概念，又要让学生感受到这门课程的重要性。
多媒体课件的使用，使得我们有更多时间为学生引入相关学科成果。物理光学作为光学、光学工程、光通信、光电子技术等专业的基础课程，对学生今后专业课程的学习以及将来走向社会都有着重要的意义。比如在讲授“光学薄膜”的知识点时，要重点介绍多层光学薄膜在激光器、激光陀螺和DWDM等现代高科技领域中的广泛应用。最终目的使学生通过对光学的全方面的认识能够学以致用。
总之，通过科学的课程设计，让学生将实践与物理光学专业课程有机地结合，不再认为课程的学习是孤立的。学生认识到光学就在人们生活当中，与人们的日常生活息息相关，并且在科学领域中也有着重要的地位。学生结合课程基本原理和自己的兴趣主动查阅文献，消化后制作成PPT，积极地参与到讨论中来，活跃了课堂气氛，也拓宽了视野，主动接触到学科前沿。为学生提供良好的探寻真理的氛围，培养学生的探究精神和创造性思考能力。学生为以后的专业课程学习打下坚实的基础，将来走向社会必将成为有用之才。
参考文献：
