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光学工程论文范文1
光学之芒,灿烂辉煌。在光学的领域里,他头顶着太多的“光环”,却没有丝毫松懈,肩负着无限重任,但始终沉着、坚毅。他渊博宽厚,抱定赤子之心,十余载春秋献身中国光学领域,他就是首都师范大学物理系研究员、系科研副主任张岩。
九天揽月鸿鹄志 步步为营创辉煌
在通往科学高峰的路上,张教授一路前行,品尝着希望与困难,交融着荣耀与汗水,深造期间,他用不懈的努力换来了中国光学科技前沿领域的重大突破。读研期间,他同导师刘树田教授一起在国内率先开展光学分数傅立叶变换的研究。为利用光学分数傅立叶变换进行信息处理铺平了道路。在中科院物理所攻读博士学位期间,开拓了分数傅立叶变换在光学信息处理领域中的应用,被评价是国内在现代光学技术科学领域研究工作中的优秀成果具有国际先进水平。
1999-2001年,他获得日本学术振兴会博士后基金资助,在日本山形大学工学部从事生物成像研究,被应用在实际的仪器上。2001-2002年,他在香港理工大学电子工程系从事光纤气体传感器研究。其研究内容被收录在《光纤传感技术新进展》一书中,已出版发行。2002-2003年,他在德国洪堡基金的资助下在德国斯图加特大学应用光学研究所任洪堡研究员,从事数字全息重建算法的研究,提出了利用相位恢复算法来进行数字全息重建的新方案,引起了同行的重视和肯定。这部分内容作为美国Nova Science出版社的新书《New Developments in Lasers and Electro-Optics Research》中的一章,已经出版发行。
2003年,他进入首都师范大学物理系工作,先后获得了北京市科技新星计划,北京市留学人员择优资助等人才项目的资助。作为北京市“太赫兹波谱与成像”创新团队的核心成员,主要从事太赫兹波谱与成像,太赫兹波段表面等离子光学和微纳光电子器件设计研究。他提出的多波长成像方法得到了美国Rice大学太赫兹研究者Mittleman的认可,被评价为不仅可以有效地增加成像范围,还可以提高信噪比。多篇论文被太赫兹领域的虚拟期刊收录。并于2007年和2009年分别到美国伦斯特理工大学和德国康斯坦茨大学进行访问研究。
欢声震地 惊退万人赢战绩
光学工程论文范文2
测控技术与仪器专业主要课程 精密机械与仪器设计、精密机械制造工程、模拟电子技术基础、数字电子技术基础,微型计算机原理与应用、控制工程基础、信号分析与处理、精密测控与系统等。
测控技术与仪器专业主干学科:光学工程、仪器科学与技术。
测控技术与仪器专业主要实践性环节:包括军训、金工、电工、电子实习,认识实习,生产实习,社会实践,课程设计,毕业设计(论文)等。
测控技术与仪器专业培养要求 毕业生应获得以下几方面的知识和能力:
1. 具有较扎实的自然科学基础,较好的人文、艺术和社会科学基础及正确运用本国语言、文字的表达能力;
2. 较系统地掌握本专业领域宽广的技术理论基础知识,主要包括机械学、电工电子学、光学、传感器技术、测量与控制、市场经济及企业管理等基础知识;
3. 掌握光、机、电、计算机相结合的当代测控技术和实验研究能力,具有现代测控系统与仪器的设计、开发能力;
4. 具有较强的外语应用能力;
5. 具有较强的自学能力、创新意识和较高的综合素质。
测控技术与仪器专业就业方向 本专业学生毕业后可在国民经济各部门从事测量与控制领域内有关技术、仪器与系统的设计制造、科技开发、应用研究、运行管理等方面的工作。
从事行业:
毕业后主要在仪器、电子技术、新能源等行业工作,大致如下:
1、仪器仪表/工业自动化;
2、电子技术/半导体/集成电路;
3、新能源;
4、计算机软件;
5、机械/设备/重工;
6、石油/化工/矿产/地质;
7、其他行业;
8、环保。
从事岗位:
毕业后主要从事仪表工程、硬件工程、电气工程等工作,大致如下:
1、仪表工程师;
2、硬件工程师;
3、销售工程师;
4、电气工程师;
5、嵌入式软件工程师;
6、区域销售经理;
7、技术支持工程师;
光学工程论文范文3
朱家华,2011年“国家优秀自费留学生奖学金”获得者。1983年出生,2006年获扬州大学应用化学工科学士学位,2009年获南京工业大学化学工程硕士学位。同年起于美国拉马尔大学攻读化学工程博士学位。博士期间主攻先进纳米聚合物复合材料的制备、表征以及在能源储存和环境保护方面的应用。目前已在Macromolecules、Chemical Communication等SCI期刊40余篇。参与《半导体纳米技术百科全书》等书籍的编写工作。多次在国际会议上介绍研究成果并作口头报告。
获得自费生奖学金对我是一项崇高的荣誉。在国外攻读博士学位期间,遇到了种种的困难,包括语言障碍、仪器操作、撰写论文等,但是在导师的指导、家人的关爱和朋友的帮助下,克服了所有的难题。在此特别感谢所有帮助过我的人,尤其要感谢祖国的支持与培养。——白振华
白振华,2011年“国家优秀自费留学生奖学金”获奖者。1983年出生,2005年获内蒙古大学电子科学与技术专业学士学位,2008年获河北工业大学微电子学与固体电子学专业硕士学位,2012年获日本神户大学光学工程专业博士学位。毕业后在新加坡南洋理工大学进行1年博士后研究,目前在美国艾奥瓦州立大学继续研究工作。研究方向为开发高效的可见及红外光区域荧光纳米材料,应用于激光及生物成像方面。留学期间,在国际知名学术期刊上发表文章13篇,其中7篇为第一作者。
在美国留学的5年,是学业充实的5年,也是充满艰辛和坎坷的5年。能够获得自费生奖学金,我十分感激国家对海外学子的殷切关怀。它不仅是对我们学业成就的一种肯定,更激励着我们今后在科研的道路上披荆斩棘,有朝一日运用自己所学为祖国的繁荣发展添砖加瓦。——盛
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盛,2011年“国家优秀自费留学生奖学金”获得者。1985年出生,2007年于南京大学化学化工学院获得理学学士学位,分别于2010年、2012年获美国加州大学洛杉矶分校化学与生化系硕士、博士学位。研究方向为锰超氧化物歧化酶的结构与机理,铜锌超氧化物歧化酶的沉淀机理以及其诱发肌萎缩性侧索硬化症的原因。留学期间,研究成果发表在Proc. Nat. Acad. Sci.,J. Am. Chem. Soc.等国际学术期刊。
光学工程论文范文4
关键词: 理工融合 教研结合 知识共享体系 教育信息化
在新的知识经济条件下,研究生教育目标呈现多元化,对高校的研究生培养提出了更高的要求[1],但研究生教学方式的多元化却没有跟上步伐,如何创新研究生培养模式以适应更高的要求是一个值得研究的重要课题。
1.研究生培养教育模式现状
研究生教育本应区别于本科教育,但国内部分高校研究生课堂教学多数只是本科课堂的简单延伸,甚至教学质量和效果还不如本科。教案陈旧,没有结合新的学科前沿与应用、让学生自习、让博士生代课成为研究生教学中的常见现象[2]。这样的培养模式使得研究生的学习、思维方式仍停留在本科阶段,无法激发研究生的科研潜力和创造力[3]。
各高校虽对研究生课程教学进行了探索创新,在培养环节中做了一些改进调整,但受传统观念和学科组织的阻力,仍存在一些共性问题,如教学方法与教学目标单一;课程考核评价体系单一[4];各院系各专业间未能进行很好的沟通交流,新的教学模式难以实现资源共享,没有形成合理推进的局面[5]。
2.研究生培养质量影响因素分析
2.1课程教学。
在对研究生、导师和教学管理人员调研时,绝大部分都认为课程教学环节十分重要,一些对论文、科研有帮助的核心课程,开设的标准、质量和要求甚至应该提高[6],有部分学生反映知识点的应用和学科前沿涉及太少,不利于培养研究生的创造性。
2.2课题研究。
课题研究对于研究生来说是最主要的获取学科知识的途径。课程学习一般只能覆盖最基本的知识,研究生在科研过程中运用到的学科知识与方法,大部分是在课题研究过程中通过与老师、学生的讨论学到的。
2.3学术交流。
学生在参加学术交流的过程中,可以弥补传统教学的不足,了解到所学学科的前沿领域及新的理论和方法。南京理工大学有针对研究生的定期学术交流论坛,且每个学院都会举办“学术交流月”,但大部分学术交流活动参与者是博士生,研究生参与学术交流意识薄弱,积极性不高,学术交流仅仅停留在课题组定期举行的学术研讨。
2.4专业实践。
专业实践是体现知识运用的阶段,大部分研究生都愿意参加专业实践,但认为机会太少,希望学校和学院能够提供高质量的产学研结合的实习机会。研究生导师则认为目前专业实践现状并不好,学生实践种类杂,多数从事的实践与专业并无关系,不仅浪费时间,耗费精力,且对学术研究无帮助,一定程度上影响培养质量。
2.5学位论文。
学位论文贯穿研究生培养整个阶段,是研究生训练科研能力的主要途径,是衡量研究生培养质量高低的重要标准。导师与教育管理工作者应该对学位论文的各个阶段进行严格地把关,以保证研究生学位论文的产出质量。
2.6导师因素。
导师制是研究生培养最显著的特点,导师自身水平、指导方式、指导时间等都直接影响研究生的培养质量。当前有部分院校采用“双导师制”和“导师组”的形式,联合指导研究生培养。
除了以上提到的这些因素,像制度规范、学科文化、学科组织、制度规范、资源配置等方面对研究生培养质量也存在影响。
3.研究生课程教学新模式探索
根据研究生教育目标的多元化,我们从构建知识共享体系,完善课程学习反馈机制,试点教育信息化等方面进行研究生教育新模式的探索创新。
3.1理工融合,构建知识共享体系。
随着科学技术的发展,高校学科逐渐交叉融合,市场经济对人才综合素质提出了更高要求,@些促使高校更加重视理工融合[7]。
理学院拥有光学工程、基础数学、计算数学、凝聚态物理、力学、结构工程等学科,以理科为主,同时包含工科专业的学科设置,是实现理工融合的重要基础。
通过理工融合的课程设置,建立知识共享体系,使理学和工学两大学科有机互动、相得益彰,有利于培养学生的综合素质、实践能力和创新精神。知识共享是指知识发散、吸收、交流学习、共同创新的过程。构建知识共享体系主要包括知识积累、知识转移和知识整合构成三大部分。第一阶段是知识积累。在研究生入学至研一课程结束期间,完成知识积累,掌握本专业领域的知识。第二阶段是知识转移。此阶段是核心环节,主要渠道有面对面接触与交流,电话交流,书面交流,数据材料交流。在此提出几种适合研究生的新型交流模式,如虚拟交流、论坛讲座、团体讨论等。该部分的实践以团队、项目为依托,将培养学生创新能力、实践能力与具体的科研过程相结合,重点培养学生在实践过程中解决问题的能力[5]。时间主要集中在研究生参与项目组课题研究、论文开题至论文中期答辩的阶段。第三阶段是知识整合,是整个体系的升华阶段,是促进研究生学术创新的关键,集中在研二下学期至研三阶段。
整个知识共享体系构建过程中,研究生能够获取新知识,突破原有知识框架,形成新的知识体系,最终将获得的知识内在化,在知识转换、共享的过程中形成有机整体,使得个人知识不断丰富,形成学术创新的能力。
3.2教研结合,完善课程学习反馈机制。
完善课程学习反馈机制主要集中在完善课程论文反馈和课程报告机制。
课程论文是研究生教学中一种较普遍的课程考核形式,但该种考核缺少任课老师的反馈,学生只看到分数,而且大部分课程反馈集中在学期末,这样的模式造成学生即使写了不少课程论文,但科研能力的培养和提升仍十分有限。因此,应完善课程论文反馈机制。首先,要加强对该项工作重要性的认识,只有观念转变,才会在行动上有所改变。此外,要建立起专门的课程考核反馈制度,督促教师及时反馈。对于反馈方法和策略,可以面对面交流,也可以针对论文写下详细评语后通过邮件反馈给学生,还可以要求研究生针对论汇报和讨论。反馈的时间不应集中在期末,老师应注意日常的反馈,这样既有利于学生把握好学习的节奏,又可以将反馈分散。最后,反馈是否及时是影响教育评价反馈作用的重要因素,教师及时反馈使学生对论文内容比较熟悉,这样反馈效果较好。
课程汇报机制是指教师提前一个月将该次课程的主题向学生公布,要求学生查找资料,组织并消化资料,制作PPT进行课堂宣讲,同时留给学生提问及讨论时间,课程以报告内容和课堂表现作为综合的评分依据。这种模式可以使学生在课程学习过程中转变角色,由传统的被动接受知识变成主观能动地学习。在整个过程中,前期准备工作学生必须有一定的知识储备,这个过程最大化地培养了学生获取资料、整理资料、解读资料的能力,在这个信息爆炸的时代,捕捉新的信息,更新知识十分重要,学生在准备汇报的过程中培养了自主学习的能力。课堂宣讲讨论又可以形成内容的互补,同时教师能给出正确的引导、实时的评价和及时的反馈。对于教师来说,对学生的评价不再停留在文字表述,而是较为立体地呈现,包括理解能力、表达能力、资料整理能力等,在内容、专业性及态度上能看出学生明显的差异,评分标准较为客观。传统的教师授课方式知识量具有局限性,更多学生的参与可以多角度多层次地阐述论题,这种反馈模式有助于师生双方相互理解、教学相长。
3.3实现教育信息化。
实现教育信息化,是以现代信息技术为支撑,利用网络辅助学习,培养学生探索知识的能力,压缩课堂教学内容的总容量,增加学科前沿知识,使教学不受时间、地点的限制,朝着个性化、自主式学习方向发展。
通过完善自主学习策略、完善网络教学系统,提出实现微课程信息化改革。由于研究生人数激增,类型多样及基础差异离散化等特征,传统的课堂教学材料单一,难以适应学生多样化学习的需求。研究生自主学习能力强,采用网络多媒体变被动式学习为主动式学习成为可能,但是由于网络学习在本校还未有实践先例,我们在理学院光学工程专业采用微课程试验,通过课堂讲学和网络学习相结合的实践,以期得到研究数据,为后期网络课程推广提供一定的参考据。
4.结语
本文从知识学习、知识应用和创造性思维培养等方面对研究生现有教育形式进行深入分析,通过建立理工融合的知识共享体系,改善课程学习反馈机制,总结教育模式,激发学生的科研兴趣,探索创造性思维的培养模式,培养研究生成为具有坚实的数理基础、强烈的工程意识的应用型人才。
参考文献:
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光学工程论文范文5
关键词:光电信息工程专业;课程体系;现状;必要性;策略
光电信息工程专业是一门融合了光学、电子学、机械学、计算机科学的交叉性学科,被广泛应用于电子信息学、光纤通信、光电子学等领域之中,是我国高校各专业之中,最为重要的理工类专业之一。近年来,随着国家对教育事业的扶持力度越来越大,在高校专业教育教学方面的要求也更加明确,如何高效培养具有光电信息工程专业知识与专业技能的人才,使其投身于国家各行各业光电信息技术研究、开发、管理等工作中,促使我国光电信息工程技术不断取得新突破,这已经成为高校光电信息工程专业教学者、管理者、国家教育部门重点关注的工作内容。基于这一点,笔者认为应该首先从开办有光电信息工程专业的高校,在课程体系方面进行构建与完善,适当增加与删减专业课程,突出本院校的光电西夏女工程专业特色,结合市场需求进行定向式专业人才培养的课程体系改革。
1.光电信息工程专业课程体系构建的现状
结合有关高校的光电信息工程专业课程体系构建情况与教学工作效率来看,笔者认为当前我国光电信息工程专业课程体系的构建现状,其主要特点可以归纳为以下三个方面:第一,高校光电信息工程专业课程体系的构建思路与实际工作正在不断完善与深入中,但是由于受到我国专业教材更新慢、教学基础设施不完善等问题的影响,导致光电信息工程专业课程体系的构建处于缓慢发展的阶段,无法与高速发展的光电信息工程科学与日益迫切需求的市场人才要求相符合,极大的影响了我国高校对光电信息工程专业人才的培养工作。第二,高校光电信息工程专业课程体系主要包括了物理光学、信息光学、电路、基础电子技术、集成电子技术、信号与系统、数字信号处理、激光原理与技术、光电传感技术、光电仪器设计、数字图像处理、光纤通讯、计算机原理、单片机原理、自动控制原理、精密机械学等众多学科,在课程体系的构建上具有非常大的难度,在这方面,我国高校管理者与光电西夏女工程专业的领头人、教学者对课程体系构建的能力有待进一步提高。第三,我国光电信息工程专业的课程体系,其制定在当前阶段,主要还是考虑到对教师教学工作的合理分配与有序安排,而不是为了更好的搭配教学科目、提高教学效果而进行课程体系构建的,所以,从这一点上来讲,高校光电信息工程专业课程体系的目的性不合理,需要在今后我国高校光电信息工程专业的课程体系构建与完善过程中,重视对专业各科目的合理搭配与次序排列,促使教学连贯与相互联系,使学生对光电信息工程专业的知识学习与技能掌握更加高效。
2.光电信息工程专业课程体系构建的必要性分析
根据各大高校踊跃开办光电信息工程专业与国外光电信息工程专业的开办情况来看,笔者认为构建光电信息工程专业课程体系的必要性,主要体现在以下三个方面:第一,加强光电信息工程专业课程体系构建工作,是高校提升自身专业竞争力、教学质量的必要举措,通过对光电信息工程专业课程的合理选择与科学排列,促使教学工作环环相扣、井然有序,学生的学习生活也更加的有规律,能够跟上教师的教学步伐,并提高了学生的学习效率,促使高校培养出的专业人才在知识与技能方面,要优胜于其他高校,使高校自身的专业地位在全国高校中得以提升。第二,光电信息工程专业课程体系的构建与完善,是我国教育部门明确规定的具体要求,随着近年来高校在光电信息工程专业上的不断扩展,以及光电信息工程专业内容的不断丰富,高校的光电信息工程专业课程体系也应当跟上时展的脚步,通过结合高校自身发展的实际情况与教学体系、师资力量的配备,合理的构建课程体系,使光电信息工程专业的教学工作在合理的课程体系下,发挥出积极的教学作用。第三,国外高校光电信息工程专业的课程体系,有别于我国高校的光电信息工程专业的课程体系,由于国外高校的教学专业实施齐全、教学思路开放,所以国外光电信息工程教学更多的倾向于实践与理论并行的教学方式,在课程体系上自然也是理论课与实践课相辅相成,而我国光电信息工程专业的教学工作,则受到这一方面的限制,主要是进行理论教学,课程体系上也就过多的偏向于理论课,并且在不同学科的理论课排列上缺乏考虑,经常出现这一堂课与下一堂的教学内容,发生大的跳跃式改变。
3.构建与完善高校光电信息工程专业课程体系的理性策略
3.1通过国家教育政策与地方教育部门,加强高校光电信息工程专业课程体系构建与完善工作的监管力度
我国光电信息工程专业课程体系的构建与完善,其最有效的动力就是国家政策的合理规定与地方教育部门的有效监督管理,如果脱离了这两个方面的帮助与监管,我国高校光电信心工程专业的课程体系改革工作,就常常会成为纸上谈兵,只喊口号不作为。因此,笔者认为我国教育部门,应该针对我国各大高校光电信息工程课程体系的具体情况,提出合理的改进意见,并由地方教育局对本地区高校的课程体系改革工作进行监督管理,确保光电信息工程专业课程体系改革的有序进行。作为我国高校光电信息工程专业课程体系监管的主要力量,国家及地方教育部门要切实履行自身的教育工作监督与管理的职责,及时发现必指出光电信息工程专业课程体系构建的不足之处,结合相关教育专家的意见,提出完善建议。
3.2加强高校师资力量建设,丰富高校光电信息工程专业课程内容,加深对国内外高校课程体系的经验交流与学习
我国光电信息工程专业的课程体系构建与完善,应当从自身的教师团队上寻找原因,由于从事光电信息工程专业教学的人员在专业能力与课程规划能力上的不足,以及各科教师的缺乏,导致课程体系的制定偏向于教师教学任务的分配,忽视了利用课程的合理搭配来提升教学质量,所以必须要加强高校的师资力量建设,确保光电信息工程专业教师的充足。另外,应当结合目前国际中最新的光电信息专业的知识与技术,及时对教学教材与教学知识进行更新与完善,像学生传递最新的专业知识与技能。同时,结合国外高校在光电信息工程专业课程体系上的优势进行分析,发现自身的不足之处,加深国内外对课程体系构建的经验交流与学习,进一步完善我国高校光电信息工程专业的课程体系,使其更加合理化、高效化。
4.总结
我国高校光电信息工程专业课程体系的构建与完善,应当深入了解我国各大高校在光电信息工程专业课程体系构建上方面的实际情况,明确课程体系构建的重要性,通过国家教育政策与地方教育部门,加强高校光电信息工程专业课程体系构建与完善工作的监管力度,加强高校师资力量建设,丰富高校光电信息工程专业课程内容,加深对国内外高校课程体系的经验交流与学习等措施,进一步完善我国光电信息工程专业的课程体系,从而取得更好的教学效果,为我国输送更多的具有扎实专业知识与技能的光电信息工程专业人才。
参考文献
[1] 刘文耀,王晋疆,“光电信息工程”学科专业课程体系的构建[A],光电技术与系统文选――中国光学学会光电技术专业委员会成立二十周年暨第十一届全国光电技术与系统学术会议论文集[C];2005.
光学工程论文范文6
关键词:生物医学工程;计算方法;教学改革
中图分类号:G642.0 文献标志码:A 文章编号:1674-9324(2017)22-0119-02
一、引言
《计算方法》综合了计算数学和计算机科学相关知识,具体研究利用计算机解决数学问题的相关理论和相关方法。该课程作为我校生物医学工程专业本科学生的课程,目前仅有理论教学环节,教学效果有待提高。本文结合生物医学工程专业特点,基于我院在医学影像成像方法的研究成果,借助我校信息学科与计算机学科的优势,对《计算方法》课程教学改革进行探讨。将《计算方法》课程的理论知识应用于医学成像中,包括CT成像、近红外光学成像和光致超声成像等,以期摸索出适合生物医学工程专业学生的《计算方法》实验教学体系,培养知识与能力并重、理论与实践兼顾的创新型生物医学人才。
二、计算方法课程特点及教学存在的问题
随着科学技术特别时计算机科学与技术的高速发展,科学计算已成为继理论分析、实验研究之后的第三种科学研究手段。计算方法研究利用计算机解决科学问题的相关理论和方法,是科学计算的核心。作为数学理论与工程应用之间的一个纽带,计算方法在很多学科领域发挥着重要作用,很多高校已将该课程作为学生的必修或选修基础课程。
计算方法紧密结合数学理论和计算机科学,是数学的一个重要分支,也是理工科学生一门重要的基础课程。计算方法研究利用计算机解决数学问题的相关理论和方法,强调计算机技术的实际应用和数学算法的工程实现,对学生的动手能力有较高的要求。由于与工程实践密切结合,该课程的教学必须理论与应用并重。
《计算方法》课程具有以下特点:(1)计算方法课程不仅涉及高等数学中学过的相关理论内容,而且注重运用这些理论去解决问题,而不是理论本身。它有助于加深学生对数学理论的理解和认识。(2)计算方法课程公式较多而且难记。(3)强调对计算机的使用,尤其是在计算机上借助一定的软件平台实现相关算法。
生物医学工程是一门兴起于20世纪60年代的交叉学科,涉及化学、数学、物理、药学、生物t学、电子技术、工程技术、材料、计算机技术和信息技术等众多学科及领域。该学科综合了工程学、生物学和医学的理论和方法,具有综合性强、知识结构交叉跨度大、发展速度快等特点。从事该专业的本科生不仅需要电子技术、生命科学、电子与信息科学相关的基础理论知识;而且还需具备生物医学与工程技术相结合的科学研究能力。由于生物医学工程学科知识结构的交叉性和综合性,对高校培养的该专业人才需要更高、更全面的能力素质要求。
我校生命科学技术学院将《计算方法》课程作为大三生物医学工程与生物技术专业学生的选修课,经过几年的教学,存在的主要问题如下:
1.《计算方法》课程教学内容照本宣科,与生物医学工程专业基本无联系。目前,课程教学内容与生物医学工程专业以及生命科学技术学院研究方向基本上没有联系,结合不够紧密,没有将生物医学工程专业领域涉及的科学计算学生所学专业领域科学计算问题融入教学计划和教学内容。
2.《计算方法》重点在于理论教学,对数值实验能力的强调不够。以往的教学环节中,选用的教材在内容安排上没有对数值计算过程中实验过程的描述。老师在授课过程中,忽略了学生数值实验能力的培养。实际上,这门课程不仅具有完整的理论体系,更是一门实践性很强的课程,数值实验在该课程中必不可少。
三、教学改革具体措施
针对上述问题,本文从教学内容、教学模式和考核方法等方面进行研究,结合生物医学工程专业特点,基于生命科学技术学院科研平台,加强数值实验,摸索适合生物医学工程专业学生的《计算方法》实验教学体系,培养知识与能力并重、理论与实践兼顾的创新型生物医学人才。
1.扩展《计算方法》教学内容。我校《计算方法》课程选用西北工业大学出版社出版的教材《计算方法》,教材内容包括计算误差、基于二分法和迭代法的方程近似求解、直接法和多种迭代法求解线性方程组、特征值和特征向量的计算、最小二乘法求解方程组、曲线拟合、曲线插值、以及数值积分与数值微分等,课程内容大部分涉及的都是数学理论,以及各种方法的详细推导,教材上的例子主要是简单的数学问题,与实际应用联系较小,与生物医学工程专业更是没有联系。我们在教学过程中,结合我院科研以及生物医学工程专业特点,在理论讲解与公式推导的同时,融合医学成像具体实例,让学生了解如何在本专业领域运用该课程相关知识。
2.开设《计算方法》实验教学。为提高学生动手能力,我们在经典计算方法课程内容基础上,结合生命学院科研项目,加入与生物医学工程专业相关的应用实例,例如CT图像重建,计算方法课程中的迭代法和最小二乘法均可用于CT图像重建,基于学院CT硬件系统采集的数据,结合合适的成像模型,学生上机编程完成CT图像重建。通过该实例学生不仅了解了CT成像原理,更掌握计算方法在CT成像中的应用。再例如辐射传输方程的求解问题,该问题在生物医学成像中普遍存在。辐射传输方程属于复杂的偏微分方程,在光学成像前向建模中,需要求解该方程,而计算方法课程中有一章的内容讲解偏微分方程的数值求解方法,学生可以开展基于数值方法的辐射传输方程求解。同时,我们加大编程仿真,特别要指导学生应用所学知识进行生物医学工程应用实践。
3.完善《计算方法》教学模式。《计算方法》课程的目的是让学生利用计算机,结合一定的软件工具,解决实际问题。考虑到课程特点,以及学生前期已经学习Matlab语言,我们使用Matlab软件作为计算方法的编程工具。我们在当前计算方法课程的课堂教学安排中,除了理论教学,还增加仿真实验。教师在课堂讲解时,进行详细演示,同时要求学生课后进行编程与上机。课后作业采用计算机编程完成,学生提交报告,给出程序代码以及运行结果。使学生通过仿真实验掌握计算方法中的理论知识,同时学会编程运用计算方法相关内容解决实际问题,提高动手能力。
4.改进《计算方法》考核方式。传统《计算方法》课程考核采用笔试形式,主要考查的是学生对基本知识点的掌握情况。本文改革中,我们兼顾知识与能力的评价标准考核学生学习效果。评价标准主要包括:计算方法基本理论知识、基于Matlab工具的编程仿真实现计算方法相关算法、生物医学工程实际问题解决能力。对于计算方法基本理论知识的考核,采用笔试闭卷形式;对基于Matlab工具的编程仿真实现计算方法相关算法,考核学生在计算机上利用Matlab语言编程实现误差分析、二分法和迭代法求解方程组、数据插值、数据拟合、数值积分与微分等;对于生物医学工程实际问题解决能力的考察,给出两到三个生物医学应用问题,要求学生根据现有数学模型,基于测量数据问题求解,并给出误差分析结果。总之,采用形式多样的考核方式,对学生的综合能力进行测评。
四、结语
本论文对计算方法课程改革进行了探讨,构建教学研用有机结合的计算方法教学体系。通过基础知识传授、计算机仿真实验、医学断层成像具体问题实践,建立包括基础理论――验证实验――应用实践三个层次的相互衔接的计算方法学教学体系;同时,生物医学工程专业背景下的算方法教学,融合了包括分子数学、生物、计算机与信息等多学科知识,对学生的理论、实践与应用能力协同训练与提升,为多学科交叉复合型创新人才的培养奠定基础。
参考文献:
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Teaching Reform of "Computational Methods" for Biomedical Engineering Students
CHEN Duo-fang
(School of Life Science and Technology,Xidian University,Xi'an,Shaanxi 710071,China)