對光學工程的認識精選(九篇)

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第1篇：對光學工程的認識范文

【關(guān)鍵詞】光學；光學教育；光學現(xiàn)狀；光學發(fā)展

1.前言

隨著科技的發(fā)展，光學技術(shù)也在不斷進步，新的光學分支不斷涌現(xiàn)，光學知識不斷擴展，必然對光學教學產(chǎn)生沖擊，而為了適應光學技術(shù)的發(fā)展，光學教學必須要教學內(nèi)容不斷更新、知識面要不斷擴展等特點。為我國培養(yǎng)出具有創(chuàng)新思維和創(chuàng)新能力的科技人才。

2.我國光學教育的發(fā)展歷程

2.1 萌芽時期

2.1.1 從上一輩直接傳承到下一輩

當時的人們把有關(guān)光學方面的知識、技巧和工藝應用在了謀生和生活上，他們沒有真正意義上的老師，都是從上一代怎樣制造與光學有關(guān)的器具。這僅僅是為了生活，然而卻在潛意識下產(chǎn)生了“光學”的應用和教學的過程。

2.1.2 從研讀古書到寫書撰寫

從西周開始，就出現(xiàn)了大量有關(guān)于光學知識的書籍。在這個時代，人們把自己對于光學知識的理解編撰成書，供后人學習和研究。當時的人們已經(jīng)開始觀察與光有關(guān)的現(xiàn)象，并記錄下來；還有些手工業(yè)者也把自己的光學工藝制造技術(shù)記錄成冊。而后人將這些知識和工藝方法進行進一步的擴充和傳承。

2.2 形成和發(fā)展時期

這段時期是由明末開始到1937年。在這段時期里，中國的光學發(fā)展開始經(jīng)歷一個形成和發(fā)展的過程。也就是這一時期光學教育真正開始進入課堂。由于傳教士來到中國傳教，把西方的光學知識傳入到中國，也就是這時，開始進入光學教育的形成時期。

2.3 戰(zhàn)爭維持時期

戰(zhàn)爭的出現(xiàn)不僅沒把光學教育停滯，反而在西北地區(qū)有所發(fā)展。

2.4 空前繁榮時期

進入21世紀，科技的進步，對于光學的發(fā)展是迅猛的，達到了以前沒有達到的高度。

3.光學教學的現(xiàn)狀

3.1 光學教育中出現(xiàn)的問題

3.1.1 光學教學內(nèi)容的更新跟不上光學應用的步伐

光學的應用領(lǐng)域在不斷的擴大，不再僅僅局限于視光學和精密測量于加工領(lǐng)域，而是發(fā)展的越來越深入，與我國的工農(nóng)業(yè)、科學技術(shù)以及人類的生活的領(lǐng)域都密切相關(guān)。然而先進的光學教育內(nèi)容更新卻跟不上光學應用的步伐。部分學校的教學內(nèi)容還與幾十年前的內(nèi)容一樣，整個教學內(nèi)容體系完全落后于實際科學技術(shù)的發(fā)展。學生無法從課本學到與生活、生產(chǎn)緊密相連的光學技術(shù)。

3.1.2 專業(yè)需求導致光學教學內(nèi)容被局限

目前，很多高校的非物理專業(yè)的大學物理光學教學越來越偏中于與自己專業(yè)相關(guān)的光學領(lǐng)域的知識，而對于與本專業(yè)無關(guān)的光學內(nèi)容則進行了刪減。有的光學內(nèi)容過偏或者過簡都會導致學生對光學知識只有一個片面的了解，使他們學不到真正的光學知識并失去興趣。

3.1.3 光學目標的歧義化

課堂教學是光學教學的主要形式。而由于目前大學的教育模式和考核制度，使得學生把更多的注意力集中在與結(jié)課有關(guān)的光學內(nèi)容和試題，而不是由興趣出發(fā)而主動的去了解和學習。

3.1.4 現(xiàn)代光學內(nèi)容設(shè)計過少甚至被忽略

雖然當今的光學技術(shù)發(fā)展迅猛，光學的應用領(lǐng)域在不斷擴展，但是部分高校對于現(xiàn)代光學知識的內(nèi)容知識淺嘗輒止或者不涉及，缺乏時代信息，與現(xiàn)代光學內(nèi)容幾乎沒有關(guān)系。

3.1.5 光學實驗教學存在問題

在實驗課時，學生知識根據(jù)課本的知識來完成實驗，并不會去了解實驗的設(shè)計思想。由于理論與實驗的不同步，使得學生在實驗室對實驗的步驟不明，不了解實驗數(shù)據(jù)的物理意義。

3.2 光學教學中出現(xiàn)的困難

3.2.1 光學教學面臨著學生規(guī)模的不斷擴充，而高校的教學資源很難達到要求的困難。

由于光學專業(yè)的學生的隊伍每年都在擴大，使得部分高校的教學資源的升級很難與學生規(guī)模擴大的步伐同步，這就使得很難做到每個學生都充分了解光學內(nèi)涵。

3.2.2 在光學教學中，很難更正學生之前對光學概念或現(xiàn)象的認識錯誤，這也給光學教育帶來了難度。

學生從出生大長大通過自己的眼睛觀察這個世界，并形成了自己的世界觀，但往往他們所認識的都是表像，但是這種已經(jīng)形成的觀點一旦形成就很難更正。在課堂上老師講解完知識后，由于學生眾多，很難對每個學生是否正確掌握光學知識做一一了解的并更正，而錯誤的理解會導致對某個光學體系的錯誤認識，影響學習光學。

3.2.3 光學課堂上，教師與學生之間缺乏交流。

由于光學的內(nèi)容偏向于物理，比較枯燥和抽象，而教師在教學的過程中，很難引起學生的共鳴，使老師不能及時里了解學生的理解狀態(tài)，只能在課后通過考試時才能得到部分反饋的信息。

3.2.4 部分高校對光學的教學仍以傳統(tǒng)教學為主。

在部分高校光學課堂上應用的現(xiàn)代化的教學手段，但教學的內(nèi)容比較局限，不新穎，而且都是通過PPT呈現(xiàn)在學生面前，運用模型的時候很少，使學生不能直觀的感受到光學內(nèi)容，而只能在腦海中想象。

4.光學教育的發(fā)展對策

4.1 光學課程的改革

光學課程是學生學習現(xiàn)代化科學技術(shù)的基本課程。在光學教育改革中，應該把學習知識的教育內(nèi)容轉(zhuǎn)變?yōu)橐钥茖W素質(zhì)教育為主的課堂教育內(nèi)容，著重培養(yǎng)學生的創(chuàng)造能力和自主學習能力。在課程上利用近幾年的教學研究成果，是課堂知識和現(xiàn)代的光學技術(shù)發(fā)展掛鉤，使知識不陳舊，能引起學生的興趣，主動去了解并去學習有關(guān)光學的知識，為學生的知識、能力、素質(zhì)的發(fā)展提供條件。

4.2 加強相關(guān)專業(yè)的配合

學生學習光學知識，不應局限于僅僅學習光學知識，應跟上時代科技的發(fā)展，學習光學技術(shù)發(fā)展中產(chǎn)生的新分支和與其他專業(yè)的相關(guān)性，擴充自己的知識面，為我國的科技發(fā)展做貢獻。

4.3 光學問題向?qū)綄W習

4.3.1 問題向?qū)浇虒W的概念和模式

4.3.1.1 問題向?qū)浇虒W的概念

問題向?qū)浇虒W是指在課堂教學時，教師根據(jù)所要講述的教材內(nèi)容，引出相關(guān)內(nèi)容和概念時，向?qū)W生進行提問，引發(fā)學生的思考與理解。

4.3.1.2 問題向?qū)Ы虒W的模式

①一問一答模式。一問一答模式可以是教師提問，引導學生思考而回答問題；也可以是學生提問，老師回答問題來解決學生在學習光學是的疑問；還可以是學生通過計算機作為中介向老師提問或回答問題。

②集體辯論模式。它是指在課堂上后者課后，教師組織學生進行學生與學生之間的相互問答模式。通過這種模式，可以讓學生進行交流并把自己所理解的光學知識滲透該對方，提高學生對光學知識的理解，并在這一過程中提升學習的興趣。同時加強學生之間的交流，增強集體感。

4.3.2 問題向?qū)浇虒W的作用

①提高師生間互動的頻率。由于光學知識是枯燥乏味的，而課堂上的沉寂使師生之間缺乏交流。而通過這種模式，可以增加師生間的交流。在交流的過程中，師生間相互了解、互相認可，不但提高了教學質(zhì)量，增進了師生間的友誼還達到了良好的教學效果。

②培養(yǎng)學生的思辨能力。學生在參加辯論時，通過提問和回答問題，把自己的思想觀點說出來并進行探討，也對別人的問題進行探討，是其不再拘泥與過去的思考模式。

參考文獻

[1]明海，陳博，章江英.大力加強光學專業(yè)學生的素質(zhì)教育和創(chuàng)新能力的培養(yǎng)――促進光學、電學類高等人才的培養(yǎng)[J].光電子技術(shù)與信息，2010，17（4）：15-18.

[2]蔡履中.光學[M].北京：科學出版社，2011.

[3]吳壽煌，吳大煒.試論21世紀物理專業(yè)《光學》之教學改革[J].黑龍江高教研究，2011（6）：101-103.

第2篇：對光學工程的認識范文

關(guān)鍵詞：研究生實驗課程；教學；創(chuàng)新能力

中圖分類號：G642.4？搖 文獻標志碼：A 文章編號：1674-9324（2013）50-0177-02

自主創(chuàng)新、重點跨越、支撐發(fā)展、引領(lǐng)未來是我黨提出的建設(shè)創(chuàng)新型國家的指導方針。建設(shè)創(chuàng)新型國家需要技術(shù)創(chuàng)新作為核心驅(qū)動力，需要培養(yǎng)高水平的創(chuàng)新型人才做支撐。研究生是教育體系中最為重要的一環(huán)，已經(jīng)掌握了本學科的基礎(chǔ)理論知識，思維活躍，精力充沛，創(chuàng)造力強，是形成高水平成果的黃金時期。研究生創(chuàng)新能力的培養(yǎng)，不僅需要深入扎實的理論功底，而且需要具備較強的工程實踐能力。因此，研究生實驗課程的設(shè)置，對提高研究生的動手能力、創(chuàng)新能力具有舉足輕重的作用。光電類研究生實驗課程可以進一步深化書本上所學的理論知識，提高和深化自身對物理本質(zhì)的認識，提高研究生的實驗技能，增強實驗能力。

文獻指出[1]：美國麻省理工學院（MIT）的電氣工程與計算機科學系（全美同類學科排名中名列第一）和伊利諾斯大學香檳分校（University of Illinois at Urbana-Champaign）開設(shè)了非常豐富的光電類實驗課程，并建立了非常完善的考核評價體系。國內(nèi)浙江大學、華中科技大學和天津大學等多所光電學科排名靠前的大學在研究生階段都開設(shè)了光電類實驗課程。國防科技大學光學工程一級學科是“十一五”國家重點建設(shè)學科，在2012年全國光學工程學科評估中綜合排名第四，學院以光電技術(shù)在國防現(xiàn)代化中的重要作用為牽引，主要從事國防現(xiàn)代化建設(shè)中的關(guān)鍵技術(shù)攻關(guān)研究和光電學科領(lǐng)域的科學研究、工程技術(shù)應用以及高素質(zhì)人才的培養(yǎng)工作。鑒于光電類研究生實驗的重要性，2010年，學校與學院投入了大量的人力、物力、財力，重點建設(shè)了學?！笆晃濉敝攸c建設(shè)課程《高等光電技術(shù)實驗》，結(jié)合幾年的實驗教學，淺談自己的幾點體會與思考。

一、研究生實驗設(shè)置應與所學基礎(chǔ)理論知識相結(jié)合

結(jié)合我院人才培養(yǎng)的目標和光電類學員的特點，學院于2012年修訂了新的培養(yǎng)方案[2]，方案中強調(diào)了加強基礎(chǔ)理論知識的培養(yǎng)，更加注重實踐能力的培養(yǎng)，大力提倡和鼓勵光電創(chuàng)新實踐活動。結(jié)合學院專業(yè)設(shè)置，本科階段開設(shè)了《激光原理》、《激光技術(shù)》、《應用光學》、《光纖傳感技術(shù)》、《光電技術(shù)》等一系列專業(yè)基礎(chǔ)課程?！陡叩裙怆娂夹g(shù)實驗》結(jié)合本科所學習的基礎(chǔ)理論課程，優(yōu)選和設(shè)計實驗，開設(shè)了“光學技術(shù)”、“激光技術(shù)”和“光纖技術(shù)”3個單元共9類實驗[3，4]?！肮鈱W技術(shù)”單元主要側(cè)重成像光學系統(tǒng)、非成像光學系統(tǒng)與各種類型的工程干涉儀；“激光技術(shù)”單元主要側(cè)重典型的三種激光器：氣體激光器、半導體激光器和固體激光器，以及氣體激光器的一個典型應用，也是學院一個特色學科——激光陀螺?！肮饫w技術(shù)”單元主要側(cè)重于光纖的性能測試，單模光纖特性與干涉儀實驗以及光纖通信技術(shù)。以“激光技術(shù)”單元為例，4個子實驗分別讓學員熟悉和掌握了典型的激光器，實驗中對法珀腔的參數(shù)調(diào)節(jié)、測量、性能分析，半導體激光器參數(shù)的測量，激光二極管泵浦的Nd：YAG固體激光器調(diào)諧及工作參數(shù)測量等均涉及到本科課程《激光原理》的知識，氦氖激光器橫模、縱模的選擇、KTP晶體倍頻、主動調(diào)Q、被動調(diào)Q等均涉及到本科課程《激光技術(shù)》的知識。激光陀螺實驗可以使學員具備運用激光技術(shù)的基本概念和方法解決工程實際問題的能力。由此可以看出，研究生實驗與本科基礎(chǔ)課程的緊密結(jié)合，有利于加深學員對激光的理解，提高和深化學員對光電類基礎(chǔ)知識的掌握，對研究生學員后續(xù)開展科研工作、提高創(chuàng)新能力具有重要作用。

二、在實驗教學中提高研究生的創(chuàng)新能力

美國教育家杜威早就指出：“任何知識的學習，既是為某一理論提供依據(jù)，又是創(chuàng)建和形成新理論的素材。”這種思想就更加促進我們對光電類研究生創(chuàng)新能力的培養(yǎng)，同時也要求教員投入更多的精力在實驗教學中加強對學生創(chuàng)新意識和創(chuàng)新能力的培養(yǎng)[5，6]。《高等光電技術(shù)實驗》教學中充分體現(xiàn)了這一點，教學中每一個教員負責一個實驗，實驗中首先介紹基本原理和理論知識，促使學員回憶和鞏固以前學過的基礎(chǔ)知識，結(jié)合特定的實驗方法，引導學員從多個角度和多個層面對實驗現(xiàn)象進行分析，認識實驗中出現(xiàn)的物理現(xiàn)象，體會其中的物理奧妙和物理本質(zhì)。完成每一個子實驗后，對實驗結(jié)果進行研究性、啟發(fā)性探討，提出優(yōu)化的實驗方案，倡導結(jié)合實驗進行創(chuàng)新性實驗，提高學員的創(chuàng)新能力和動手能力。將光電技術(shù)綜合實驗中心設(shè)置為開放性實驗室，鼓勵學員到實驗室來完成自己新的想法、新的思路和新的創(chuàng)意。利用光電技術(shù)綜合實驗中心這一優(yōu)良的平臺，搭建實驗系統(tǒng)，積極參加各種創(chuàng)新競賽。為將來進入各個教研室從事科研工作提供便利。

三、建立完善的考核機制

根據(jù)《高等光電技術(shù)實驗》這一實驗課的特質(zhì)，不像其他教學課程，評定學員成績不能完全依賴于期末考試和實驗報告，借鑒國外高水平院校的經(jīng)驗，實驗課程的考核由平時成績和實驗報告兩部分構(gòu)成，加大平時成績的比重，平時成績占60%，實驗報告占40%。平時成績包括實驗操作規(guī)范、實驗操作記錄情況和實驗完成情況。其中實驗操作規(guī)范、實驗操作記錄情況占平時成績的15%，實驗完成情況占平時成績的45%。若在實驗過程中，對實驗建設(shè)和實驗安排及新的創(chuàng)意等提出合理的建議的，可適當加分。由于實驗系統(tǒng)有限，故在《高等光電技術(shù)實驗》中需要將學員分配為固定的若干組，這樣在實驗中往往發(fā)現(xiàn)有個別學員很少參與討論，并且自己動手的機會都少了，不主動與其他學員合作，由于與其他學員一組，最后完成的實驗報告也與其他學員一致，這樣就會產(chǎn)生弊端。需要教員在實驗過程中及時提醒學員，合理安排實驗順序，請每個學員對物理現(xiàn)象等進行闡述，并強調(diào)實驗報告需要獨立完成。學員通過這樣的學習過程，提高了實際解決問題的能力和團隊合作能力。

四、結(jié)論

研究生的實驗教學是培養(yǎng)研究生創(chuàng)新能力的重要手段，在實驗教學中如何提高研究生的創(chuàng)新能力，需要不斷的摸索和嘗試。本文作者結(jié)合近幾年《高等光電技術(shù)實驗》的教學經(jīng)驗，淺談了幾點自己的教學體會，但還有很多問題需要解決和探索，需要我們所有教員共同努力，共同搭建一個優(yōu)秀的研究生實驗創(chuàng)新平臺。

（致謝：本文作者們誠摯感謝光電技術(shù)綜合實驗中心和梁永輝教授等為課程《高等光電技術(shù)實驗》所付出的艱辛勞動，感謝他們?yōu)樽髡邆兲峁┝擞幸粋€很好的研究生實驗課程的教學平臺和實踐機會。）

參考文獻：

[1]鄭曉東，聞春敖，王曉萍，劉向東，劉旭.世界著名大學光電類實驗課成績評價體系初探[J].實驗室研究與探索，2011，30（7）：115-118.

[2]國防科學技術(shù)大學研究生院.國防科學技術(shù)大學研究生2012年培養(yǎng)方案[Z].2012.

[3]譚中奇，姜廣文，謝文科，張斌，汪之國.淺談研究生課程《高等光電技術(shù)實驗》的教學體會[J].高等教育研究學報，2012，35（1）：68-70.

[4]胡浩軍，梁永輝，馬浩統(tǒng)，謝文科，毛宏軍.關(guān)于改進光電工程類本科專業(yè)實踐能力培養(yǎng)環(huán)節(jié)設(shè)置的思考[J].高等教育研究學報，2012，35（1）：57-59.

第3篇：對光學工程的認識范文

現(xiàn)實社會中，全世界的小孩都玩捉迷藏，誰都可以一輩子回味兒童游戲的歡樂，那遙遠的隱身實踐何嘗不正是虛實轉(zhuǎn)化欲望的萌芽。只有城里的小孩體會過哈哈鏡，誰也忘不了神奇的變形曾經(jīng)的傻笑，那驚喜的背后或許刻下了實虛轉(zhuǎn)化的烙印。部分小孩可能因為新衣裳而盼望過年，誰也不會否認光鮮的外表何等甜蜜，但是他（她）們基本不會意識到這種化自卑為異彩的幸福里就包含實虛轉(zhuǎn)化的成份。大多數(shù)人對高尖技術(shù)的本質(zhì)難以理喻，捧讀其專著味同嚼蠟，少有收獲。但是，這不妨普通讀者從自我興趣出發(fā)，通過不同的角度對自然和人類的創(chuàng)新加以審視和討論，在認識論的海闊天空里遨游。

1 光學的技術(shù)創(chuàng)新及其應用

為了紀念千年來人類在光和光應用技術(shù)領(lǐng)域的重大發(fā)現(xiàn)，提高公眾對光的重要性的認識，推進光在能源、教育、農(nóng)業(yè)和健康方面的發(fā)展，聯(lián)合國早前宣布2015年為“光和光基技術(shù)國際年” [1]。

1.1 關(guān)于實虛轉(zhuǎn)化技術(shù)的歷程，有很多令人驕傲的成果

在專家學者關(guān)于光學理論發(fā)展的主線上，1015年阿拉伯學者伊本?海賽姆的五卷本光學著作發(fā)表；1815年菲涅爾提出光波理論；1865年麥克斯偉提出光電磁傳播理論；1905年愛因斯坦提出光電效應理論，1915年又通過廣義相對論將光列為宇宙學的內(nèi)在要素；1965年英籍港人高錕在光傳輸于光纖的光通信方面取得成就，后來獲得諾貝爾獎[1]。英國科學家道爾頓（John Dalton，1766-1844）被稱為天才，原因之一是他對自己缺陷的認識深刻到推動人類的知識，知道自己的色覺問題而請求死后解剖他的眼睛。

在光學知識的普及教育認識上，已知光的形式多種，包括引起人類視覺的可見光以及人眼不能識別的紅外線、紫外線、X射線、γ射線、無線電波和微波。北京大學教授饒毅在科學網(wǎng)上的《色》，通過物理學中色與波長的關(guān)系，以及神經(jīng)生物學中色與感覺的關(guān)系展示了視錯覺（Visual Illusion），不是所有的動物都有視覺，植物只有光感而沒有視覺，感光細胞具有高度的敏感性。

在工程技術(shù)的主線上，光學材料的發(fā)展是從板狀硬性鏡面到纖維狀柔性線條的形態(tài)變化過程，也是從原材料直接加工到納米技術(shù)復合材料的發(fā)展過程，材料表面加工技術(shù)也是一條由粗到精的輔線。光功能似乎無窮無盡，應用于圖像信號通訊增強人們的聯(lián)系和交流，應用于雜技魔術(shù)娛樂人們的生活，應用于夜視、無損檢測拓展人類肉眼的能力，應用于提高光效技術(shù)可以限制能源浪費并減少光污染，應用于腐蝕分析可以保護文化遺產(chǎn)，應用于探索未知以了解我們棲息的世界和生存的宇宙[1]，現(xiàn)實中很多豐富多彩的信息被轉(zhuǎn)化成單調(diào)乏味的數(shù)字，實虛轉(zhuǎn)化早已白天黑夜?jié)B透人類社會生活。

1.2 關(guān)于實虛轉(zhuǎn)化技術(shù)的現(xiàn)狀，有很多進行中的工作

從技術(shù)而言，實現(xiàn)了從傳統(tǒng)的變換光學方法的第1代，到光學傳遞函數(shù)的第2代，再以這兩者為基礎(chǔ)，拓展到在正折射率材料上實現(xiàn)隱身及幻覺的發(fā)展的第2.5代。而量子隱形傳態(tài)技術(shù)無疑是革命性的全新一代。2015年2月26日出版的《自然》以封面標題的形式公報了中國科技大學潘建偉項目組的“多自由度量子體系的隱形傳態(tài)”研究成果[2]，利用單光子非破壞測量技術(shù)實現(xiàn)自旋和軌道角動量多自由度貝爾態(tài)測量，搭建了6光子11量子比特的糾纏實驗平臺，量子信息可以被瞬間傳遞并被復制，量子物理一個深遠而令人費解的預言邁開了現(xiàn)實的第一步，實現(xiàn)了原來只在科幻中的“超時空傳輸”，證實了愛因斯坦的想象。2009年，他們研制了“量子電話樣機”，并在商業(yè)光纖網(wǎng)的基礎(chǔ)上組建了可自由擴充的光量子電話網(wǎng)，實現(xiàn)了“即通及安全”的量子保密電話。國家目前正以此建設(shè)世界最長的量子保密通信骨干網(wǎng)絡工程――“京滬干線”，并實施戰(zhàn)略性先導科技專項“量子科學實驗”工程。未來十年，量子保密通信有望走向大規(guī)模應用。

從功能而言，實現(xiàn)了從包袱似的立體隱身、到地毯式的平面隱身，從近程幻覺到遠程幻覺，從負折射率材料再到正折射率材料的升級。實現(xiàn)了從音頻到遠程視頻，實現(xiàn)了從電腦模擬到3D打印。3D打印機功能上與激光成型技術(shù)一樣，采用分層加工、迭加成形，即通過逐層增加材料來生成3D實體，這是斷層掃描的逆過程，斷層掃描是把某個東西“切”成無數(shù)疊加的片，3D打印就是把一片一片的打印疊加到一起，成為一個立體物體，其中的模擬原型也可以通對實物進行3D掃描測量來獲取成像。

從應用對象而言，實現(xiàn)了從單種斗篷到多種斗篷，從斗篷的具體實物到照明物體的概念化，再到把具有折射率材料的范圍從點擴成面覆蓋。顯然，這樣的認識還是感性和表層的。

1.3 關(guān)于實虛轉(zhuǎn)化技術(shù)的未來，有太多令人鼓舞的課題

在核心技術(shù)理論上，光的波粒二象性實質(zhì)是指其同時具有波動性和粒子性所融為一體的二重性，還是此時的波動性和彼時的粒子性所一分為二的二元性？如果是后者，其轉(zhuǎn)換是瞬間即現(xiàn)的還是有過程的？轉(zhuǎn)換過程有哪些影響因素？轉(zhuǎn)換的條件是如何的？能物理建模或數(shù)學建模嗎？還有，云計算能從變幻莫測的極光模擬中提取出規(guī)律性嗎？

在關(guān)聯(lián)技術(shù)研究上，無論光學隱幻技術(shù)發(fā)展得多強大，那還是一門光學。其應用僅僅是刺激人類的視覺而已，這還是一個靜悄悄的世界。那么，把聲學交叉進來，通過對波場波動特性的調(diào)制，付之以生動的靈性。無論光學隱幻技術(shù)發(fā)展得多完美，那也還是一門相對的技術(shù)。其基礎(chǔ)強烈依靠照明物的外形結(jié)構(gòu)，這還是一個表面化的世界。那么，把多余的結(jié)構(gòu)撇除，通過對光學數(shù)字信號重組技術(shù)，彌補照明物輕量化后、與傳統(tǒng)比較的缺失。在工程技術(shù)應用上，以光電磁及其傳播理論為基礎(chǔ)，以納米材料及其加工理論為微觀和細觀技術(shù)代表，以海市蜃樓及其模擬技術(shù)為宏觀典型的研究可成為近期的研究熱點。

2 實虛轉(zhuǎn)化技術(shù)的哲學解讀

2.1 實虛轉(zhuǎn)化換代質(zhì)變

2008年科學家已宣布他們距離制成可使人類隱身的材料僅有一步之遙。據(jù)稱，來自美國加州大學伯克利分校的研究人員開發(fā)出了一種新型納米材料，可使3D物體周圍的光線折射后繞過物體，從而達到隱形的效果，研究團隊表示今后將有足夠大的這種材料出現(xiàn)，可使人類隱身。該成果也已經(jīng)發(fā)表在《自然》和《科學》上，其原理主要基于負折射現(xiàn)象，這是俄國科學家Veselago在1968年提出的：當光波從具有正折射率的材料入射到具有負折射率材料的界面時，光波的折射與常規(guī)折射相反，入射波和折射波處在于界面法線方向同一側(cè)。負折射率材料是在本世紀初才開發(fā)出來的，此前負折射現(xiàn)象只能在人不可見的微波波段實現(xiàn)，而新材料則能夠在可見光波段實現(xiàn)負折射。新材料使用納米級網(wǎng)眼結(jié)構(gòu)的銀和鎂氟化物，研究人員表示光線在這種材料中傳播就像水流繞過石頭一樣，結(jié)果是從物體正面僅可以看到背面?zhèn)鱽淼墓饩€。另一方面，這種材料可以迅速應用于通信和其他領(lǐng)域，例如使用這種負折射率材料制造“超級透鏡”，能夠突破光波衍射極限，觀察到更微小的物體。

應該說，上述報道的技術(shù)內(nèi)容還未超出汪教授講座的范圍，也即由于第1代和第2代最后都要獲取電磁參數(shù)實現(xiàn)實虛轉(zhuǎn)化，這不是技術(shù)的質(zhì)變，只是同一技術(shù)的不同技巧。由于第2.5代避開了對材料參數(shù)的要求，即使還需要獲取電磁參數(shù)實現(xiàn)實虛轉(zhuǎn)化，但是所依賴的物理參數(shù)已改變，已是技術(shù)的質(zhì)變。

2.2 實虛互化循環(huán)升級

從實物到隱形只是實虛轉(zhuǎn)化的第一步，其表現(xiàn)是從有到無。從實物到幻覺是實虛轉(zhuǎn)化的第二步，幻覺（偽裝）多了欺騙，其表現(xiàn)是從有經(jīng)過原有的無、到了新的有。因此，實現(xiàn)了有無有的循環(huán)。但是這只是單向循環(huán)，或者說是簡單的循環(huán)。正如該技術(shù)的材料從負折射率材料到正折射率材料的升級一樣，該技術(shù)也只有進一步從“實虛轉(zhuǎn)化”發(fā)展到“虛實轉(zhuǎn)化”，也就是從順變到逆變，從單向轉(zhuǎn)化上升到雙向互轉(zhuǎn)，雙向簡單循環(huán)，才能為“虛 實互轉(zhuǎn)”打下基礎(chǔ)，混亂中找到一一對應、有條不紊。最終實現(xiàn)雙向復雜循環(huán)。否則，就像字體轉(zhuǎn)換結(jié)果的亂碼，宛如天書。但是，虛實互化技術(shù)的實現(xiàn)也就同時意味著實虛轉(zhuǎn)化技術(shù)的危機，當對方能虛實轉(zhuǎn)化時，我方的實虛轉(zhuǎn)化就失去了意義。這種從無到有、從研發(fā)到淘汰的技術(shù)生態(tài)，究竟是雙向復雜循環(huán)的螺旋升級，還是哲學中的物極必反呢？

2.3 組合技術(shù)放大效應

百多年前，人類進入了機電一體化時代，現(xiàn)在，光機電磁一體化技術(shù)已嫻熟應用在社會的各個角落。時髦的管理者常拿1+1>2來諄諄強調(diào)組合的放大作用，古老的傳說也同時告誡人們關(guān)于兩個和尚沒水吃的無奈。這是什么原理呢？肯定不是化學反應，但是也不能完全肯定全部是物理作用的結(jié)果。也許是組合與混合的微妙區(qū)別，或者是局部與整體的正確關(guān)系。

可以預見的是，這些正確的組合也不夠了，人類欲罷不能的貪婪終將通過云計算技術(shù)把時間這個動態(tài)因素、通過納米技術(shù)把材料這個靜態(tài)因素，也一并深刻地嫁接進去，培育出虛實融化、變幻無常的奇妙世界?？茖W技術(shù)真是第一力。

2.4 實虛轉(zhuǎn)化永遠處于量變質(zhì)變的動態(tài)發(fā)展中

這是時展的必然。慢吞吞的轉(zhuǎn)化絕不是隱方的大忌，同樣在野外開闊地隱身，狙擊手的服裝只要隨環(huán)境漸變，但是有時也要隨強光劇變。任何劇變就意味著超大規(guī)模量的計算或微元?；糜X還分為靜幻和動幻。浙江大學是國內(nèi)光學研究的佼佼者，研發(fā)的光學隱形材料――光在該裝置內(nèi)“轉(zhuǎn)彎”，但穿過裝置后仍按原來的方向傳播。據(jù)研發(fā)人員透露，下一步就是要讓這種材料也能讓電磁波“轉(zhuǎn)彎”。據(jù)悉，浙大的“光學工程”在全國95個“一級學科”中排名第一。實虛轉(zhuǎn)化技術(shù)的動態(tài)既包括技術(shù)自我發(fā)展，也包括技術(shù)應用環(huán)境的適應性。春夏秋冬的全球地理，白天黑夜的世界風貌，前身后世的高山海洋，該技術(shù)都能貼切服務、運用自如嗎？

2.5 實虛互化技術(shù)反映事物的矛盾性

矛盾是事物發(fā)展的動力源泉。戰(zhàn)爭對安全的需要與現(xiàn)實有矛盾。那么，從周邊環(huán)境實時取樣，分解其構(gòu)成編程成模塊，使得戰(zhàn)艦可與大洋波濤實虛互化，戰(zhàn)機可與藍天云彩實虛互化，戰(zhàn)車可與山林灌木實虛互化。交通對安全的需要與現(xiàn)實有矛盾。那么，從事故環(huán)境的車水馬龍時段實時取樣，在環(huán)境的事故多發(fā)時段連續(xù)播放，從虛到實強烈提示安全標識，引導過往人車秩序井然。而奔馳工程師研制的隱形奔馳將不可避免地發(fā)生嚴重相撞事故，現(xiàn)實還有人對其充滿癡迷，認為可以在任何地方停車而不用擔心被開罰單。不過，也許要賠的是癡迷者的生命。青春對美麗的需要與現(xiàn)實有矛盾。那么，從本人的臉龐掃描取樣，分解其色素組織編程調(diào)制，使得紅逗暗瘡可與紅粉嬌嫩實虛互化。奧運會對健體強魄的精神與巨額投入的現(xiàn)實需要有矛盾。那么，從虛到實轉(zhuǎn)換出一盤不耗燃料的熊熊圣火來興奮大眾吧。公園對著名景觀的需要與現(xiàn)實有矛盾。那么，從虛到實塑造一個遠隔千山萬水的風暴名勝來過把癮吧。觀眾對晚會魔術(shù)的需要與現(xiàn)實有矛盾。那么，從虛到實塑造一個翻天覆地的英豪來崇拜吧。

2.6 實虛互化技術(shù)反映事物的相對性

從物質(zhì)的層面來說，虛與假兩個概念沒有什么區(qū)別。發(fā)散思維中的哲學使概念的創(chuàng)新形成原理的創(chuàng)新，具備相對性。以實虛來分析，與真假就不等同，有實的真和實的假，例如空中的彩虹和色盲，也有虛的真和虛的假，例如鏡中花和影視作品中的穿越。實虛真假構(gòu)成了圖1所示的12種概念關(guān)系，如果再把有和無這兩個概念加進去，則可產(chǎn)生20種相對的概念關(guān)系。如果進一步把空這概念加進去，就更多概念關(guān)系。因此，從哲學的角度來說，概念的組合相互促進發(fā)散。

圖1 概念的交互關(guān)系

光學的三原色也具有相對性，自然界以紅、黃、藍為三原色，計算機則以紅、綠、藍為三原色。這是因為人眼接收到的光線本來就有兩種類型：一種是反射光或透射光，另一種是光源直接發(fā)出的光。我們在自然界中看到的大部分物體都是因為反射光或透射光的作用，而計算機顯示器上出現(xiàn)的色彩則是光源的作用。因此出現(xiàn)兩種“三原色”沒有孰對孰錯，只是相對的光源類型不同而已。那么，當打印電腦中設(shè)計的彩色模型時，是否要把綠色轉(zhuǎn)換成黃色才有等同的視覺效果呢？

2.7 實虛轉(zhuǎn)化技術(shù)的能動規(guī)律

實虛互化技術(shù)不僅被人類掌握，也屬于動植物的生物技能。動物在實踐中主動演化自己，通過偽裝伏擊獵物，通過扮妝吸引異性或恐嚇競爭對，這成功的背后沒有主動的認識嗎？禾雀花模擬禾花雀，蝴蝶蘭模擬蝴蝶，而蝴蝶又模擬生存環(huán)境中各種花的圖案，蘭花螳螂、魔花螳螂和刺花螳螂則已分不清是動物模擬植物，還是植物模擬動物，這相互依賴的背后肯定包涵著智慧。

水中的章魚帝可以從形和色兩方面協(xié)調(diào)雙變，不可一世；地上的變色龍雖則有的進化與樹枝近形，但大多在危急時就只能以色隱形，或者就在茫茫沙漠中枯?ㄒ皇潰歡?空中短命的彩蝶居然懂得變換翼面單色微粒的排列間隙來折射光線，從而表現(xiàn)出不是顏色的艷麗，這也符合前面所述的兩種三原色的原理，不枉此生。因此從廣義而言，人類并不是納米技術(shù)的發(fā)明者，動植物要積極主動得多?？蓱z的是，憤怒小鳥受玻璃幕墻實物虛景的欺騙，不撞南墻不回頭、撞了南墻頭破血流，悲慘一生。因此，在實虛轉(zhuǎn)化技術(shù)的研發(fā)應用中，人類不但需向生物虛心學習，還需要檢討如何尊重自然，發(fā)揮更大的主觀能動性。

第4篇：對光學工程的認識范文

（蘭州城市學院培黎工程技術(shù)學院，甘肅蘭州730070）

摘要：構(gòu)建光學課程的教學新模式，培養(yǎng)大學生的科研創(chuàng)新能力，以適應新升本院校建設(shè)教學應用型本科大學、實施高教強省戰(zhàn)略的需要，我們從創(chuàng)新教育理念出發(fā)，在教學實踐中進行了一些嘗試并取得了良好的效果。

關(guān)鍵詞 ：新升本院校；光學；教學新模式；科研訓練

DOI：10.16083/j.cnki.22-1296/g4.2015.06.019

中圖分類號：G642.0文獻標識碼： A 文章編號：1671—1580（2015）06—0044—02

基金或課題：甘肅省教育科學“十二五”規(guī)劃課題（［2012］GSGXG045）；蘭州城市學院教育教學研究項目（2012-JY-38，2013-JY-16）。

收稿日期：2014—12—22

作者簡介：郭中華（1979— ），女，甘肅金昌人。蘭州城市學院培黎工程技術(shù)學院，副教授，研究方向：光學及光學實驗教學。

鄭庭海（1971— ），男，陜西延安人。蘭州城市學院培黎工程技術(shù)學院，副教授，研究方向：教育管理。

經(jīng)典的光學理論和實驗方法在促進科學技術(shù)進步方面一直發(fā)揮著重要的作用，而光學課程是物理學專業(yè)的重要基礎(chǔ)課。面向地方經(jīng)濟建設(shè)，以應用型本科教育為發(fā)展目標，光學課程的教學體系也應轉(zhuǎn)變?yōu)橐钥茖W素質(zhì)的教育為主， 注重教育的社會功用，培養(yǎng)知識與技能兼?zhèn)涞母邔哟螒眯腿瞬?，形成教學與科研的良好互動。面對現(xiàn)代光學技術(shù)的飛速發(fā)展、知識體系的不斷更新及教學手段的現(xiàn)代化等因素，如何優(yōu)化課程結(jié)構(gòu)，重新構(gòu)造課程體系，選取適合于應用型本科教學目標的光學教學內(nèi)容，改變傳統(tǒng)的教學培養(yǎng)模式，煥發(fā)傳統(tǒng)學科的生命力，培養(yǎng)研究型和創(chuàng)新型人才顯得尤為迫切。

結(jié)合多年的課堂教學經(jīng)驗以及大量的調(diào)研工作，我們以課程體系的改革與創(chuàng)新為契機，構(gòu)建體現(xiàn)應用型本科院校特點的光學課程教學模式，突出學生創(chuàng)新能力的培養(yǎng)。從教學內(nèi)容的選取、開放實驗平臺的建設(shè)、加強與周邊學科的關(guān)聯(lián)幾個方面入手，形成了自己的一些特色，并取得了良好的教學效果。

一、簡化經(jīng)典教學內(nèi)容，引入學科發(fā)展新技術(shù)，實現(xiàn)教學內(nèi)容的現(xiàn)代化

適當引入現(xiàn)代光學知識內(nèi)容，介紹學科發(fā)展的新技術(shù)，開闊學生的視野，實現(xiàn)教學內(nèi)容的現(xiàn)代化，這是光學課程教學內(nèi)容改革的趨勢，［1］ ［2］對于學生探求基礎(chǔ)知識的價值、潛移默化地培養(yǎng)學生的科學素養(yǎng)和思維能力是十分必要的。

對于經(jīng)典光學的教學內(nèi)容改革，［3］ ［4］不應該只是內(nèi)容的簡單擴充，而要把教學內(nèi)容中最基本的原理和現(xiàn)代光學技術(shù)理論中能夠相對應的基礎(chǔ)知識作為重點，對教學內(nèi)容進行更新和整合。比如：對光的干涉和衍射現(xiàn)象的原理分析，需要涉及非常復雜的數(shù)學過程，這些過程現(xiàn)在完全可以簡化，因為利用科學計算程序的數(shù)值方法不僅可以進行精確計算，［5］還可以進行數(shù)值仿真和模擬，所以只需要講清圖樣的分布特點即可；在幾何光學部分，簡化一些基本原理，諸如費馬原理在反射、折射原理中的推導、理想光具組作圖法求像和像差原理介紹等，加入以基本光學原理為基礎(chǔ)的現(xiàn)代光學技術(shù)介紹，如光導纖維及其應用、光電開關(guān)、指紋鎖、集成光學簡介等；對于光的量子理論不宜過多講解光電效應等學生熟知的現(xiàn)象，而應該從光的本性角度來分析光與物質(zhì)相互作用的量子光學規(guī)律；在現(xiàn)代光學基礎(chǔ)部分加入激光技術(shù)的發(fā)展和應用研究等內(nèi)容，開拓學生的知識視野。

在教學中滲透前沿科技基礎(chǔ)知識，拉近學生和前沿知識的距離。比如：在光纖傳光原理中可引入梯度折射率材料的基本理論、自聚焦透鏡的成像特征以及光柵光纖傳感技術(shù)的介紹，［6］指點學生聯(lián)系光柵、光纖、折射率這幾個知識點進行思考，使學生認識到基礎(chǔ)知識具有的生命力和反映的時代性，激發(fā)學生獲取新知識的求知欲，借此機會可讓學生查閱資料，了解其相關(guān)發(fā)展和應用，還可以設(shè)計相關(guān)的實驗項目或創(chuàng)新課題，進行分析或演示等。

二、借助現(xiàn)代教育技術(shù)構(gòu)建開放實驗平臺，在強調(diào)物理概念的同時，構(gòu)建物理圖像，進行素質(zhì)教育和創(chuàng)新教育

在光學課程的教學中，常存在著理論內(nèi)容和實驗教學的脫節(jié)，因此，在課堂教學中應注重相應實驗現(xiàn)象的講解，讓學生了解實驗裝置結(jié)構(gòu)，建立數(shù)量級的概念，強調(diào)物理概念的同時構(gòu)建物理圖像，可以借助現(xiàn)代教育技術(shù)來實現(xiàn)學習資源的優(yōu)化。依托校園網(wǎng)、高等學校教學資源網(wǎng)和數(shù)字圖書館，提供豐富的教學課件、講義及多媒體素材等，擴大學生知識的信息量，將基礎(chǔ)理論、科研進展及光學技術(shù)的應用結(jié)合起來。

此外，依托豐富的教學資源和當前的硬件設(shè)備構(gòu)建開放實驗平臺。首先，開放課程實驗教學內(nèi)容，學生可結(jié)合自己的學習計劃和時間安排選取實驗內(nèi)容、設(shè)計實驗方案、選擇所需的實驗儀器，在教師的指導下進行測試和結(jié)果分析，充分發(fā)揮學習的主觀能動性；其次，響應學院實驗室開放的政策，開設(shè)開放性實驗項目，拓展光學、光學實驗的廣度和深度，啟發(fā)學生去建立物理圖像，由此增加近代光學新知識的引入，增加物理學知識在工業(yè)、科技等領(lǐng)域中的應用范例；最后，結(jié)合課程實驗，啟發(fā)學生進行課程設(shè)計和教學研究，同時，鼓勵和引導學生積極參與大學生物理科技作品競賽、“挑戰(zhàn)杯”大學生課外學術(shù)科技作品競賽項目、大學生科技創(chuàng)新項目等科技活動，發(fā)揮學生的創(chuàng)造性，這不僅可以使學生了解本專業(yè)領(lǐng)域的工程實際問題或?qū)W科前沿動態(tài)，還有利于學生科學素質(zhì)的培養(yǎng)。

目前，實驗中心已開放多項開放性實驗項目，并指導學生撰寫和發(fā)表相關(guān)研究論文多篇，同時，指導學生參與科技創(chuàng)新項目、課外學術(shù)科技作品項目，多次獲得省級和國家級獎勵。這種以團隊合作形式進行的實踐活動使得學生綜合應用所學知識分析和解決實際問題，不僅擴大了學生的知識視野，啟發(fā)他們的思維，而且通過這些活動培養(yǎng)了學生的設(shè)計思想和敢于創(chuàng)新的精神，更重要的是，他們的團隊協(xié)作能力、交流表達能力等科研素養(yǎng)也得到了有效的提高。

三、深入研究課程內(nèi)容與周邊學科的聯(lián)系，打開學生的創(chuàng)新思路

能源問題是當今人類致力于開發(fā)利用的重點領(lǐng)域，而目前我國可再生能源專業(yè)人才自主研發(fā)能力薄弱。2006年，我國開始實施的《可再生能源法》明確規(guī)定，教育行政部門應當將可再生能源知識和技術(shù)納入普通教育、職業(yè)教育課程。

我院為了培養(yǎng)能源利用的應用型人才，迎接新能源時代的到來，開設(shè)了新能源科學與工程專業(yè)。依托其實驗平臺，我們在光電檢測、光電性質(zhì)研究和光伏技術(shù)應用等方面開設(shè)了研究性實驗項目，從相關(guān)科研項目或生活實際需求中提取原料和課題供給學生從事研究，并積極組織學生參加各種交流活動，進行研究性實驗。

四、結(jié)束語

我們在光學課程方面進行了上述積極有益的探索和改革，提升了課程教學的整體水平，獲得了良好的教學效果，學生的動手能力、團隊合作能力、綜合素質(zhì)有了明顯的提高，很多學生愿意繼續(xù)深造，報考光學、光學工程方向的研究生。但是課程改革是一項長期的工作，需要從多方面、多層次開展，需要不斷地與時俱進，以創(chuàng)新教育理念為出發(fā)點，以后可以研究將現(xiàn)代化教學手段的應用與開放式教學相結(jié)合；探討雙語教學、討論指導課等新的教學方式、教學方法的改革；探討課程群的建設(shè)，包括精品課建設(shè)、教輔資料建設(shè)、加強信息物理基礎(chǔ)教育等；引入更加人性化、立體化的考核方式，公平體現(xiàn)學生的學習能力，并對教學效果進行評價，以提高學校人才培養(yǎng)質(zhì)量和社會服務能力，促進新升本院校整體教育教學質(zhì)量的提高。

［

參考文獻］

［1］陳萬金等.關(guān)于高師光學課程體系和教學內(nèi)容改革的思考與實踐［J］.吉林師范大學學報（自然科學版），2006（2）.

［2］于國萍，游璞.改革光學教材，適應社會需要［J］.光電子技術(shù)與信息，2005（2）.

［3］趙凱華，鐘錫華.光學［M］.北京：北京大學出版社，2008.

［4］姚啟鈞.光學教程［M］.北京：高等教育出版社，2008.

第5篇：對光學工程的認識范文

【關(guān)鍵詞】光電檢測技術(shù) 課程內(nèi)容 實驗 考核

【中圖分類號】G642 【文獻標識碼】A 【文章編號】1674-4810（2016）02-0069-02

隨著現(xiàn)代科學技術(shù)的快速發(fā)展，光電檢測技術(shù)作為一門研究光與物質(zhì)相互作用的新興技術(shù)，因其測量精度高、速度快、非接觸、頻寬與信息容量極大、傳遞信息效率高、自動化程度高等突出特點，成為現(xiàn)代檢測技術(shù)最重要的手段和方法之一。在工業(yè)、農(nóng)業(yè)、軍事、航空航天以及日常生活中應用得非常廣泛，是現(xiàn)代信息類工科學生必須掌握的知識。

自2004年起，光電檢測技術(shù)課程成為北京信息科技大學光信息科學與技術(shù)和測控技術(shù)與儀器兩個專業(yè)共同的一門重要專業(yè)課。該課程將光學檢測技術(shù)與現(xiàn)代微電子技術(shù)、計算機技術(shù)緊密結(jié)合起來，深入講解各種光電轉(zhuǎn)換技術(shù)及器件的原理、特性和基本用法，結(jié)合具體應用，詳細介紹各種激光干涉、衍射，光纖傳感等光電檢測方法、技術(shù)及系統(tǒng)，最終讓學生深入理解光電技術(shù)的基礎(chǔ)理論和基本知識，對各種光電器件和光電檢測技術(shù)有一個全面的認識，并且掌握多種光電檢測方法，以便在實踐中熟練應用，為學生今后的工作打下堅實的基礎(chǔ)。理解和掌握這門課程，對于提高學生素質(zhì)和培養(yǎng)分析能力、創(chuàng)新能力都有重要意義。

同時由于光電檢測技術(shù)以光電子學為基礎(chǔ)，以光電子器件為主體，研究和發(fā)展光電信息的形成、傳輸、接收、變換、處理和應用，這正是學院儀器科學與技術(shù)和光學工程兩個一級學科共同的研究方向。學院眾多教師在該方向的長期科學研究過程中，不斷加深對光電檢測技術(shù)的基本理論、實施方法、系統(tǒng)和關(guān)鍵技術(shù)的理解和應用，在光、機、電、計算機相結(jié)合的激光干涉測量、激光衍射測量、激光跟蹤測量、光纖傳感檢測、光電多自由度監(jiān)測等各種物理參數(shù)測量儀器和系統(tǒng)方面展開了深入研究，取得了豐碩的研究成果并積累了豐富的科研經(jīng)驗。

2013年開始，以精品課程為目標，我們深入開展了光電檢測技術(shù)課程建設(shè)，涉及課程教學內(nèi)容的更新、實驗環(huán)節(jié)的改進和考核方式的改革等。

一 教學內(nèi)容

如圖所示，一個典型的光電檢測系統(tǒng)包括光學處理部分、電子學處理部分，兩者通過光電轉(zhuǎn)換部分有機連接成一個整體。與之相對應，光電檢測技術(shù)課程內(nèi)容多、發(fā)展快、涉及知識面廣。為此，我們首先對授課內(nèi)容進行比較分析和歸納總結(jié)，提煉出最基礎(chǔ)的關(guān)鍵原理，同時吸取眾家之長，結(jié)合專業(yè)特點，補充有代表性的最新應用。

首先對應用光學、物理光學、信息光學等課程已經(jīng)講授的內(nèi)容大幅度減少授課學時，例如光電檢測中常見光源、光學系統(tǒng)和設(shè)備相關(guān)內(nèi)容的學時壓縮一半；但鑒于輻射度和光度學是專業(yè)選修課，一部分學生沒有選修，一部分學生選修后掌握不夠多，將該部分知識的講解課時適當增加，補充了一些與學生日常生活關(guān)聯(lián)度高的內(nèi)容，增強學生學習的興趣；強化光電轉(zhuǎn)換器件部分，如前所述，該部分所介紹的各種光電轉(zhuǎn)換器件是光電檢測技術(shù)的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，深入介紹了各種光電子發(fā)射探測器、光電導探測器、光伏探測器、光電成像器件的原理、特性和基礎(chǔ)應用，還專門介紹了應用日益廣泛的紅外熱成像探測器；同時考慮到調(diào)制解調(diào)技術(shù)在光電檢測系統(tǒng)中的廣泛使用，專門對此技術(shù)做了重點講解。調(diào)整后整體內(nèi)容更豐富，兼顧了基礎(chǔ)原理和實際應用，學生反饋良好。

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* 北京信息科技大學課程建設(shè)項目資助

我們還將課程內(nèi)容與后續(xù)的專業(yè)綜合實踐環(huán)節(jié)相配合。因為學院兩個專業(yè)都開設(shè)有專業(yè)綜合實踐環(huán)節(jié)，該環(huán)節(jié)主要培養(yǎng)學生綜合運用所學知識掌握某些光機電系統(tǒng)的設(shè)計能力，將所學與實際應用有機結(jié)合起來，最終提高學生分析問題和解決問題的能力，培養(yǎng)他們的創(chuàng)新意識及創(chuàng)新能力。光電檢測技術(shù)正是與專業(yè)綜合實踐相對應的一門重要的綜合性課程，我們在授課過程中有意識地將后期綜合實踐可能涉及的內(nèi)容經(jīng)提煉后引入到課程教學中，前期培養(yǎng)學生的綜合應用意識和能力，為后續(xù)的綜合實踐環(huán)節(jié)打好基礎(chǔ)。

二 實驗環(huán)節(jié)

課程設(shè)有8個學時的實驗。通過較充分的實驗，使學生在掌握光電檢測技術(shù)基本理論知識的基礎(chǔ)上，培養(yǎng)設(shè)計和實施工程實驗的能力，并能夠?qū)嶒灲Y(jié)果進行分析。

但我們發(fā)現(xiàn)，學生在綜合運用理論和技術(shù)手段設(shè)計系統(tǒng)的能力有所欠缺，主動性不足。為此，我們特別增加了學生自主設(shè)計實驗，例如讓學生自主設(shè)計一個光強自動控制裝置，能夠探測環(huán)境的光強，當環(huán)境光暗到一定程度后（根據(jù)環(huán)境情況，制定特定的照度值），能點亮LED。并且環(huán)境光越暗，LED越亮。通過此實驗，促使學生了解各種光強探測原理及傳感器，選擇合適的光強探測傳感器并設(shè)計其驅(qū)動電路，掌握輸出光強控制方法并設(shè)計相關(guān)電路，掌握實驗調(diào)試方法和實驗數(shù)據(jù)分析處理方法。整個實驗由學生自主設(shè)計，在設(shè)計方案審核通過后自主搭建系統(tǒng)并完成功能調(diào)試，最終提交完整的設(shè)計報告，包括任務分析、調(diào)研、系統(tǒng)方案設(shè)計、成本核算、具體電路設(shè)計、調(diào)試過程和測試結(jié)果處理。這樣的實驗學生參與度高、效果更好，對提高學生知識的綜合運用能力和手腦結(jié)合的能力有較大幫助。

三 考核方式

該課程加強了過程考核，增加了平時作業(yè)、課堂表現(xiàn)、小組專題宣講和實驗部分在總成績中的占比，特別是對于平時表現(xiàn)和實驗部分成績優(yōu)秀的學生，本人申請獲批后，可以免書面考試，以實物作品、論文、競賽來代替。

對于大多數(shù)學生的期末考試，在出題過程中有意識地與課程目標緊密呼應。本課程的課程目標按照工程教育認證標準，主要涉及了通用標準畢業(yè)要求各種能力的培養(yǎng)，因此試卷題目也從各個角度對學生的以上能力進行考核。例如，為考核學生了解光電檢測技術(shù)的現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢情況，我們出了讓學生填寫近年來諾貝爾物理獎主要內(nèi)容的題目。又比如，為了考核學生掌握基本的創(chuàng)新方法，具有追求創(chuàng)新的態(tài)度和意識；具有綜合運用理論和技術(shù)手段設(shè)計系統(tǒng)的能力，設(shè)計過程中能夠綜合考慮經(jīng)濟、環(huán)境、法律、安全、健康、倫理等制約因素的情況，我們在考試中有針對性地出了分值較高的光電檢測系統(tǒng)綜合設(shè)計型題目，加強了對學生綜合分析和設(shè)計能力的考核。

四 結(jié)束語

借助光電檢測技術(shù)課程建設(shè)，我們對該課程展開了全面探索和改進，緊密結(jié)合工程教育專業(yè)認證的要求，梳理了課程教學的內(nèi)容，增加了學生自主綜合實驗，改進了課程考核方式，增強了學生的學習興趣，提高了學生的綜合分析和設(shè)計能力，初步達到了建設(shè)目標。

參考文獻

[1]雷玉堂.光電檢測技術(shù)（第2版）[M].北京：中國計量出版社，2009

[2]浦昭邦、趙輝.光電測試技術(shù)（第2版）[M].北京：機械工業(yè)出版社，2010

第6篇：對光學工程的認識范文

（上海理工大學光電信息與計算機工程學院，上海200093）

摘要：為提升智能科學與技術(shù)專業(yè)學生的實踐能力，文章提出基于Arduino對該專業(yè)的實踐教學進行設(shè)計，重點闡述結(jié)合智能專業(yè)的特點以及Arduino的實踐性，對LED燈、溫度傳感器和開關(guān)基本操控的實驗教學設(shè)計；同時探討基于Arduino的智能車實現(xiàn)的可能性，為Arduino的智能應用設(shè)計做鋪墊。

關(guān)鍵詞 ：Arduino;智能科學與技術(shù)；實踐；教學設(shè)計

基金項目：2014年上海大學生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)訓練計劃項目(SH2014046)。

作者簡介：楊振堃，男，本科大三學生，研究方向為智能科學與技術(shù)；胡春燕（通訊作者），女，講師，研究方向為計算機應用及智能應用，hhuchy@163．com。

0 引 言

智能科學與技術(shù)是面向前沿高新技術(shù)的基礎(chǔ)性本科專業(yè)，其覆蓋面廣泛，專業(yè)涉及：機器人技術(shù)，以新一代網(wǎng)絡計算為基礎(chǔ)的智能系統(tǒng)，微機電系統(tǒng)( MEMS)，與國民經(jīng)濟、工業(yè)生產(chǎn)及日常生活密切相關(guān)的各類智能技術(shù)與系統(tǒng)，新一代的人一機系統(tǒng)技術(shù)等。經(jīng)過近幾十年的發(fā)展，智能技術(shù)及其應用已經(jīng)成為IT行業(yè)創(chuàng)新的重要生長點，例如智能機器人、智能化機器、智能化電器、智能化樓宇、智能化社區(qū)、智能化物流等，對人類生活產(chǎn)生了重要影響。而自動化工程、機電工程、計算機工程等工程學科的核心內(nèi)容就是智能科學與技術(shù)，它的工程性和實踐性非常強，所培養(yǎng)的學生正是目前高新技術(shù)研究及產(chǎn)業(yè)發(fā)展急需的人才，同時此類人才也會對傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)的提升和改造起到積極作用。該專業(yè)融合機械、電子、傳感器、計算機軟硬件、人工智能、智能系統(tǒng)集成等眾多先進技術(shù)，是現(xiàn)代檢測技術(shù)、電子技術(shù)、計算機技術(shù)、自動化技術(shù)、光學工程和機械工程等學科相互交叉和融合的綜合學科。它涉及到的技術(shù)有檢測技術(shù)、控制技術(shù)、計算機技術(shù)、網(wǎng)絡技術(shù)及有關(guān)工藝技術(shù)，正影響著國民經(jīng)濟的很多領(lǐng)域，已成為一個國家科技發(fā)展水平和國民經(jīng)濟現(xiàn)代化、信息化的重要標志。智能科學與技術(shù)專業(yè)以光、機、電系統(tǒng)的單元設(shè)計和總體集成及工程實現(xiàn)的理論、技術(shù)與方法為主要內(nèi)容，面向前沿高新技術(shù)，培養(yǎng)具備基于計算機技術(shù)、自動控制技術(shù)、智能系統(tǒng)方法、傳感信息處理等科學與技術(shù)，進行信息獲取、傳輸、處理、優(yōu)化、控制、組織等并完成系統(tǒng)集成，具有相應工程實施能力，具備在相應領(lǐng)域從事智能技術(shù)與工程的科研、開發(fā)、管理工作的寬口徑知識和較強適應能力及現(xiàn)代科學創(chuàng)新意識的高級技術(shù)人才。

Arduino是開源電子原型平臺，特點是便捷靈活、方便上手，包含硬件（各種型號的Arduino板）和軟件（Arduino IDE）。Arduino構(gòu)建于開放原始碼simple I/O介面版，而且具有使用類似Java、C語言的Processing/Wiring開發(fā)環(huán)境。Arduino不僅能通過各種各樣的傳感器感知環(huán)境，而且還可以通過控制燈光、馬達和其他裝置來反饋和影響環(huán)境。板子上的微控制器可以通過Arduino的編程語言來編寫程序，編譯成二進制文件，燒錄進微控制器。對Arduino的編程利用Arduino編程語言（基于Wiring）和Arduino開發(fā)環(huán)境（基于Processing）來實現(xiàn)?；贏rduino的項目，既可以只包含Arduino，也可以同時包含Arduino和其他一些在PC上運行的軟件，它們之間通過通信(比如flash，Processing，MaxMSP)來實現(xiàn)。

1 平臺軟件介紹

Arduino是一個開放源代碼的單芯片微電腦，它使用Atmel AVR單片機，采用基于開放源代碼的軟硬件平臺。

Atmel AVR系列是一種基于改進的哈佛結(jié)構(gòu)、精簡指令集( Reduced Instruction Set Computing，RISC)的微控制器，由Atmel公司于1996年研發(fā)。AVR系列是首次采用閃存(Flash Memory)作為數(shù)據(jù)存儲介質(zhì)的單芯片微控制器之一。目前為止，AVR處理器發(fā)展了6個系列，分別是：tinyAVR，ATtiny系列；megaAVR，ATmega系列；XMEGA，ATxmega系列；Application-specific AVR，面向特殊應用的AVR系列，增加LCD控制器、USB控制器、PWM等特性；FPSLIC，F(xiàn)PGA上的AVR核；AVR32，32位AVR系列，包含SIMD和DSP以及音視頻處理特性，與ARM形成競爭。

Arduino IDE和各種組件如圖1和圖2所示，組件包括Arduino Uno R3開發(fā)板、ArduinoXbee V5.0傳感器擴展板、Bluebee藍牙模塊、LCD1602 12C液晶模塊、繼電器模塊、蜂鳴模塊、光敏電阻模塊、可調(diào)電位器、舵機等。

2 實踐操作

2.1 Arduino基礎(chǔ)實驗設(shè)計與實現(xiàn)

2.1.1 基于Arduino對LED燈的控制

LED( Light Emitting Diode)中文稱作發(fā)光二極管，是一種固態(tài)的半導體器件，它能夠直接把電轉(zhuǎn)化為可見光。智能應用中有很多場合會涉及對LED燈的控制。在基礎(chǔ)實驗的實踐中，首先測試LED小燈的控制，利用其I/O口和外接直插LED燈來完成實驗，使用到的實驗器材有Arduino控制器、USB下載線、紅色M5、直插式LED、220Ω直插電阻、面包板和面包板跳線。連接后的實物如圖3所示。

Arduino的語法結(jié)構(gòu)中有兩個必不可少的函數(shù)，分別是void setup0和void loop0，它們是setup0函數(shù)中初始化動作的區(qū)塊，所有串行端口、腳位輸出入都在這里進行初始化，loop0函數(shù)是板子重復執(zhí)行動作的區(qū)塊。arduino上傳程序后，首先從setup0函數(shù)開始運行，setup0函數(shù)運行一次后便進入loop0函數(shù)中不停循環(huán)運行，實現(xiàn)的核心部分是設(shè)置引腳pinMode和寫人數(shù)字腳digitalWrite兩個函數(shù)。

在此基礎(chǔ)上可以對LED燈的變化加入更多方式，例如流水燈的變換，實驗原理與上述LED燈控制變化沒有太大區(qū)別，但是需要在LED燈和導線數(shù)量上有所增加。LED燈的擺放形式可以進行各種變換，圖3展示的只是一種最簡單的形式，還可增加LED燈數(shù)量，根據(jù)個人創(chuàng)新設(shè)計擺出更多漂亮圖案。

2.1.2 基于Arduino對溫度傳感器的控制

智能應用中根據(jù)溫度進行操作的例子很多，如空調(diào)環(huán)境控制，感測建筑物內(nèi)溫設(shè)備或機器，并進行過程監(jiān)測和控制。為了解溫度信息的采集過程，在實踐中使用DS18820型號的溫度傳感器，并用Arduino控制傳感器進行實時溫度檢測。本次實驗用到的器材有：Arduino Uno板、溫度傳感器DS18820、數(shù)據(jù)下載線和面包線。電源線、地線分別連到Arduino實驗板的+5V、GND端口，數(shù)據(jù)總線連至數(shù)字端口12，實物連接如圖4所示。在實驗中，Arduino板子和軟件實現(xiàn)溫度傳感器與電腦的連接，并能實時顯示溫度。由于溫度顯示反應較慢，測得溫度數(shù)值較相近，但仍能看出溫度變化。

2.1.3基于Arduino對開關(guān)的控制

開關(guān)可以分為按鍵開關(guān)和輕觸開關(guān)，在電子設(shè)備領(lǐng)域有著廣泛應用，例如數(shù)碼產(chǎn)品、遙控器、通訊產(chǎn)品等。

本實踐使用按鈕控制LED燈，按鈕按下時燈亮，放開時燈滅，實踐元件有按鍵開關(guān)、紅色直插LED、220Ω電阻、10KΩ電阻、面包板及面包板跳線。

編程讀取模擬0口電壓值，當電壓值大于1000時，設(shè)置第7引腳為高電平，此時LED燈點亮；當電壓值小于1 000時，則設(shè)置第7引腳為低電平，LED燈熄滅。

2.2 Arduino拓展實驗設(shè)計與實現(xiàn)

以循跡智能車為例，循跡是指小車在白色地板上循黑線行走，由于黑線和白色地板對光線的反射系數(shù)不同，于是可以根據(jù)接收到的反射光強弱來判斷小車的“軌道”。而紅外探測法就是最常采用的方法。

紅外探測法利用的是紅外線在不同顏色的物體表面具有不同反射性質(zhì)的特點：在小車行駛過程中不斷向地面發(fā)射紅外光，紅外光在白色紙質(zhì)地板上發(fā)生漫反射，反射光被裝在小車上的接收管接收；如果遇到黑線則紅外光被吸收，小車上的接收管接收不到紅外光。Arduino單片機就以是否收到反射回來的紅外光為依據(jù)來確定黑線的軌跡和小車的行走路線。但需要注意的是紅外探測器探測距離是有限的。

基于Arduino控制的簡易自動尋跡小車系統(tǒng)，包括小車系統(tǒng)構(gòu)成軟硬件設(shè)計方法。以Arduino Uno為控制核心，利用紅外光電傳感器對白色路面中的黑色軌跡進行探測，并將路面檢測信號反饋給Arduino單片機。程序燒進板子后，Arduino單片機對采集到的信號予以分析判斷，及時控制驅(qū)動電機來調(diào)整小車方向，使小車沿著黑色軌跡自動行駛，實現(xiàn)小車自動尋跡。

TCRT5000紅外對管在機器人設(shè)計和工業(yè)制造中應用非常普遍，可利用TCRT5000制作黑白尋跡機器人。由于紅外線對顏色的反射率不同，所以將反射信號的強弱轉(zhuǎn)化成電流信號是TCRT5000紅外對管的工作原理，檢測到黑色時高電平有效，檢測到白色時低電平有效。

該控制系統(tǒng)的組成部分有主控制電路模塊、電源、紅外檢測模塊、電機及驅(qū)動模塊等。當小車進入循跡模式后，便開始不停掃描檢測與探測器連接的單片機I/O口，當檢測到其中某個I/O口有信號以后，進入程序進行判斷處理，這其中最重要的是要先確定3個探測器中哪一個探測到了黑線。其循跡流程圖如圖5所示。

3 結(jié)語

智能科學與技術(shù)作為一門全新的專業(yè)，自面世以來就一直受到社會各界的廣泛關(guān)注，其代表了科技的大趨勢，成熟的智能科學與技術(shù)必將會成為人類未來生活不可或缺的一部分。目前智能科學與技術(shù)尚在起步階段，在某些領(lǐng)域只存在于理論，想得到具體實踐還需要一定過程；高昂的價格也是阻礙其廣泛發(fā)展的原因之一。

對LED燈、溫度傳感器和開關(guān)的基本操控實踐，使該專業(yè)學生對智能應用設(shè)計有了初步認識。學生通過Arduino模擬環(huán)境感受智能控制，體會智能專業(yè)在生活中的應用，避免局限于枯燥、抽象的理論學習。同時，該實驗實踐加深了智能專業(yè)學生對C語言編程的認知，通過實際操作，多編程多調(diào)試，將理論聯(lián)系到實踐，再由實踐回到理論，實踐與理論知識完美融合，達到知識靈活運用的目的。智能專業(yè)的學生要善于創(chuàng)新、開闊視野、深入思考，走在智能應用的最前沿，了解有關(guān)智能應用的最新成果，提高專業(yè)敏感度，善于學習，借鑒有用的成果，將其運用到專業(yè)的理論學習和實踐操作當中。

參考文獻：

[1]張昊，李擎．談智能科學與技術(shù)專業(yè)及相關(guān)學科的發(fā)展[J]北京：北京信息科技大學，2013.

[2]段堯清．城市信息化水平測評的理論與方法研究[D]．武漢：華中師范大學，2001.

[3]辛光紅，基于Android系統(tǒng)的Arduino智能車設(shè)計[D]．三亞：三亞學院理工學院，2014.

[4]孫紅，蔣念平，陳瑋，等．智能科學與技術(shù)專業(yè)理論教學與工程實踐的融合[D]．上海：上海理工大學，2012．

[5]李響．基于Arduino的植物葉片葉綠素含量光學檢測儀器的研制[D]．北京：北京信息科技大學，2013．

[6]孟魁，基于Arduino的物流實驗體系建設(shè)[D]．荊州：長江大學管理學院，2013.

[7]寧慧慧，余紅英，基于單片機控制的簡易自動尋跡小車設(shè)計[D]．太原：中北大學信息與通信工程學院，2009．

第7篇：對光學工程的認識范文

關(guān)鍵詞： 國家特色專業(yè)； 信息顯示與光電技術(shù)； 規(guī)劃與實踐

中圖分類號： G642.0文獻標識碼： A文章編號： 1009-055X（2013）02-0118-05

目前， 我國高等教育是按專業(yè)來培養(yǎng)人才的， 專業(yè)是大學學術(shù)組織存在的本質(zhì)特征。高校專業(yè)建設(shè)是高校教學基本建設(shè)的核心， 建設(shè)一流大學的關(guān)鍵， 在于建立一批高水平的、 有特色的專業(yè)。

“特色”就意味著“與眾不同”， 專業(yè)特色指的是專業(yè)的特別或出色之處。大學的生命力在于專業(yè)水平的高低， 而專業(yè)的生命力則在于專業(yè)特色是否鮮明。

華南理工大學是立足于華南面向全國建設(shè)的一所以工科為主的國家重點大學。在國家大力發(fā)展新型顯示產(chǎn)業(yè)、 半導體照明產(chǎn)業(yè)、 太陽能電池產(chǎn)業(yè)等戰(zhàn)略新興產(chǎn)業(yè)的背景下， 主動適應國內(nèi)外高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)發(fā)展、 滿足社會經(jīng)濟建設(shè)的急需， 我校結(jié)合自身光電學科的優(yōu)勢， 于2007年向教育部申請， 開始建設(shè)“信息顯示與光電技術(shù)”本科專業(yè)。經(jīng)過近5年的規(guī)劃和建設(shè)， 該專業(yè)教師隊伍建設(shè)、 實驗室建設(shè)、 專業(yè)教材建設(shè)、 學生課外社會實踐、 課外科研活動等方面， 取得了一些長足的進步。于2011年獲批成為廣東省“戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)特色專業(yè)”、 國家“戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)特色專業(yè)”。目前， 該專業(yè)已經(jīng)成為一個師資隊伍充滿活力、 專業(yè)特色鮮明、 廣受學生歡迎的國家級特色專業(yè)。

一、 信息顯示與光電技術(shù)人才需求現(xiàn)狀

信息顯示與光電產(chǎn)業(yè)是一項新興的高科技產(chǎn)業(yè)， 有“朝陽產(chǎn)業(yè)”之稱， 有著巨大的潛力和廣闊發(fā)展前景。根據(jù)世界知名調(diào)研公司Standford Research的報道， 信息顯示與光電技術(shù)在全球已形成了年產(chǎn)值愈1000多億美元的龐大產(chǎn)業(yè)群[1]。我國是一個信息顯示與光電技術(shù)產(chǎn)業(yè)大國， 近年來相關(guān)產(chǎn)業(yè)和新技術(shù)發(fā)展迅速， 并已將其列為國家支柱產(chǎn)業(yè)和新的經(jīng)濟增長點。廣東省作為我國信息顯示與光電技術(shù)產(chǎn)業(yè)最大的省份， 更是明確在“廣東省戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)發(fā)展十二五規(guī)劃”中將“高端新型電子信息、 新能源汽車、 半導體照明”確立為三大率先突破的產(chǎn)業(yè)。在這三大產(chǎn)業(yè)中， “高端新型電子信息、 半導體照明”這兩個產(chǎn)業(yè)是與信息顯示與光電技術(shù)密切相關(guān)的。

在高端新型電子信息產(chǎn)業(yè)中， 其重點之一是發(fā)展新型顯示技術(shù)產(chǎn)業(yè)。新型的液晶平板顯示產(chǎn)業(yè)， 近年來已成為全球彩電、 手機、 電腦等顯示器產(chǎn)業(yè)最為關(guān)注的產(chǎn)業(yè)經(jīng)濟領(lǐng)域。全球主要面板廠商普遍看好液晶電視市場的巨大商機， 并將此作為大尺寸TFT-LCD產(chǎn)業(yè)的下一個爆炸性增長契機。另外， 作為下一代顯示技術(shù)AM-OLED顯示也開始受到人們的關(guān)注。廣東省作為全國最大的彩電生產(chǎn)基地， 擁有一批諸如創(chuàng)維、 康佳、 TCL等知名電視生產(chǎn)廠商， 其電視產(chǎn)量約占到中國電視總產(chǎn)量的60%， 在信息顯示技術(shù)領(lǐng)域具有深厚的技術(shù)及產(chǎn)業(yè)基礎(chǔ)。目前已建成及在建的大型新型顯示器件項目超過十個， 其中包括深圳華星光電的8.5代液晶面板生產(chǎn)線、 廣東中顯科技有限公司的OLED研發(fā)和產(chǎn)業(yè)化項目、 彩虹集團的OLED生產(chǎn)項目等等。

半導體照明由于具有節(jié)能、 環(huán)保、 壽命長等優(yōu)點， 受到了全世界的關(guān)注。我國面對世界照明產(chǎn)業(yè)的重大轉(zhuǎn)型和LED的興起， 2003年底緊急啟動“半導體（LED）照明產(chǎn)業(yè)化技術(shù)開發(fā)重大項目”， 并從2009年開始通過“十城萬盞”等示范工程， 使得我國LED照明產(chǎn)業(yè)發(fā)展迅速。其中， 廣東省在半導體照明產(chǎn)業(yè)的發(fā)展更是引人注目， 2011年廣東省LED產(chǎn)業(yè)總產(chǎn)值突破1500億元， 連續(xù)三年實現(xiàn)翻番增長。企業(yè)3000多家， 從業(yè)人員55萬人， 帶動就業(yè)220萬人， 產(chǎn)值和規(guī)模繼續(xù)位居全國首位。

在目前信息顯示與光電技術(shù)產(chǎn)業(yè)背景下， 必然引發(fā)企業(yè)對專業(yè)技術(shù)人才的高度需求。遺憾的是， 在相關(guān)技術(shù)領(lǐng)域， 國內(nèi)企業(yè)中掌握核心技術(shù)的本地化人才很少， 國內(nèi)企業(yè)的核心技術(shù)部門大多被外籍工程師控制， 國內(nèi)相關(guān)技術(shù)人才的培養(yǎng)體系不足以支撐國內(nèi)信息顯示與光電技術(shù)產(chǎn)業(yè)的人才需求， 這成為阻礙國內(nèi)信息顯示與光電技術(shù)產(chǎn)業(yè)發(fā)展的重要因素。為了給我國尤其是廣東省的信息顯示與光電技術(shù)產(chǎn)業(yè)培養(yǎng)更多的專業(yè)技術(shù)人才， 我校于2007年成立了“信息顯示與光電技術(shù)”專業(yè)， 是廣東省第一個針對信息顯示與光電技術(shù)產(chǎn)業(yè)的本科專業(yè)。

二、 信息顯示與光電技術(shù)專業(yè)的專業(yè)背景與特色

華南理工大學“信息顯示與光電技術(shù)”專業(yè)， 是依托材料學院發(fā)光材料與器件國家重點實驗室建設(shè)的國家戰(zhàn)略新興產(chǎn)業(yè)特色專業(yè)。發(fā)光材料與器件國家重點實驗室聚集了一批高水平的科研人員， 包括中國科學院院士以及諾貝爾獎金獲得者， 在新型發(fā)光材料的設(shè)計與合成、 稀土離子發(fā)光、 發(fā)光薄膜制備及結(jié)構(gòu)調(diào)控、 發(fā)光器件物理機制等方面開展了大量原始創(chuàng)新的工作， 取得了國際領(lǐng)先水平的研究成果， 是國際知名的光電領(lǐng)域?qū)I(yè)研究機構(gòu)。

專業(yè)只有辦出特色， 才能有牢固的立足之地和廣闊的發(fā)展空間。為此， 我們根據(jù)依托單位的科研優(yōu)勢凝練和培育專業(yè)特色， 提出了以“材料與器件為基礎(chǔ)， 突出信息顯示、 半導體照明和太陽能電池三大應用技術(shù)”為特色建設(shè)“信息顯示與光電技術(shù)”專業(yè)。雄厚的師資力量、 一流的科研設(shè)備資源， 為建設(shè)特色專業(yè)奠定了堅實的基礎(chǔ)； 有鮮明科研特色的本科畢業(yè)生， 又為科研工作輸送優(yōu)質(zhì)的研究生源。專業(yè)建設(shè)與科研工作的互動效應十分明顯。

三、 課程體系建設(shè)

有深厚基礎(chǔ)知識的學生， 未來將具有深遠的發(fā)展?jié)摿Γ?有寬泛學科知識的學生， 未來將具有強大的適應能力； 培養(yǎng)具有更強大適應能力、 更深遠發(fā)展?jié)摿Φ膶W生， 是重點高校的辦學宗旨[2-3]。本專業(yè)按照厚基礎(chǔ)、 寬口徑的指導思想來設(shè)計課程體系， 培養(yǎng)基礎(chǔ)扎實能力突出的新型工科人才。

信息顯示與光電技術(shù)專業(yè)， 是材料學、 光學、 電學、 信息工程等多學科交叉的專業(yè)。在專業(yè)教學計劃方面， 設(shè)置了基礎(chǔ)課程、 專業(yè)基礎(chǔ)課程、 專業(yè)課程等三個層次的課程， 各層次的課程又開設(shè)了必修課和選修課兩類課程。在專業(yè)選修課設(shè)置上， 根據(jù)專業(yè)特色， 按照跟蹤學科前沿、 掌握先進技術(shù)的原則設(shè)置一定學時的選修課， 增加教學計劃的柔性， 拓寬學生的知識面。對不同專業(yè)方向感興趣的學生， 所學習的必修課相同， 差異僅體現(xiàn)在選修課上。這樣的課程設(shè)置， 體現(xiàn)了強化學科基礎(chǔ)、 淡化專業(yè)方向， 可提高畢業(yè)學生的綜合適應能力。

在基礎(chǔ)課程方面， 開設(shè)了大學物理、 大學化學、 量子力學、 固體物理等理論性較強的基礎(chǔ)課程， 夯實學科基礎(chǔ)， 使畢業(yè)學生將來具備自行擴展光電知識和技能的能力。

在專業(yè)基礎(chǔ)課程方面， 除了開設(shè)一些必修基礎(chǔ)課程外， 還開設(shè)了材料科學導論、 有機電子學基礎(chǔ)、 光度學、 發(fā)光學與發(fā)光材料、 激光技術(shù)、 光電子器件與工藝、 半導體材料與器件、 平板顯示技術(shù)和現(xiàn)代薄膜技術(shù)等專業(yè)基礎(chǔ)課程。

在專業(yè)課程方面， 主要圍繞平板顯示、 半導體照明和太陽能電池三個方向， 開設(shè)液晶材料與顯示技術(shù)、 有機半導體材料、 TFT技術(shù)及其應用、 半導體照明技術(shù)、 LED光學設(shè)計技術(shù)、 LED驅(qū)動設(shè)計技術(shù)、 LED散熱設(shè)計技術(shù)、 太陽能電池技術(shù)、 顯示器件驅(qū)動技術(shù)等課程。堅持基礎(chǔ)性和先進性相結(jié)合的原則， 將經(jīng)典與現(xiàn)代有機結(jié)合， 及時將科研成果引入課程教學； 堅持分析與綜合并重、 經(jīng)典與現(xiàn)代并重、 軟件實現(xiàn)與硬件實現(xiàn)并重的原則， 合理分配學時和內(nèi)容。

新材料是新器件的基礎(chǔ)， 新器件是新技術(shù)的基礎(chǔ)， 我們開設(shè)的基礎(chǔ)性、 專業(yè)基礎(chǔ)性以及專業(yè)性等三個層次的課程， 都是圍繞著材料、 器件和技術(shù)等三個方面來安排的。優(yōu)化專業(yè)課程體系模塊， 厚基礎(chǔ)寬口徑設(shè)置教學計劃， 將為培養(yǎng)基礎(chǔ)扎實、 能力突出的新型工科人才奠定堅實的基礎(chǔ)和保障。

四、 師資隊伍建設(shè)

師資人才隊伍是學科建設(shè)的基礎(chǔ)。建設(shè)一支年齡、 職稱、 學歷、 學科結(jié)構(gòu)合理， 學術(shù)水平高， 發(fā)展?jié)摿Υ蟮膸熧Y隊伍， 是“信息顯示與光電技術(shù)”國家特色專業(yè)建設(shè)成敗的關(guān)鍵。經(jīng)過近五年的發(fā)展， 本專業(yè)已形成了以著名高分子光電材料專家曹鏞院士、 彭俊彪教授等為核心的高水平教學團隊。

（一）堅持“育人為本”的教學理念

育人為本， 以學生為主體， 全面推進素質(zhì)教育， 以提高教學質(zhì)量為核心； 注重因材施教， 以培養(yǎng)創(chuàng)新人才為重點， 努力提高學生的創(chuàng)新精神和創(chuàng)新能力； 強化實踐教學， 進一步加強實踐教學環(huán)節(jié)， 推進教育教學與生產(chǎn)勞動和社會實踐的緊密結(jié)合， 切實提高學生的實踐能力； 加快教學過程中信息技術(shù)的應用， 推進教學方法改革， 促進高等教育優(yōu)質(zhì)教學資源的建設(shè)與共享； 把教師作為辦學的主體， 建立有效的團隊合作機制， 加強青年教師培養(yǎng)， 激勵教師積極投身教學工作[4]。

在師資隊伍建設(shè)中， 提出“人事相宜、 和諧發(fā)展”的隊伍建設(shè)理念， 從師資培養(yǎng)、 崗位設(shè)置、 激勵措施等方面進行改革， 建立有效的隊伍建設(shè)機制， 體現(xiàn)教師成長和事業(yè)發(fā)展的和諧促進。

（二）圍繞核心課程， 建設(shè)多學科交叉的專業(yè)教學團隊

在教學團隊建設(shè)過程中， 學校各級管理部門積極為教學團隊提供多種服務、 指導和支持， 確立教學團隊的學術(shù)主導地位， 將教學團隊的管理權(quán)力進一步下放， 擴大團隊的管理自， 積極整合教師資源， 為教學團隊的組建和發(fā)展構(gòu)建堅實的平臺。在團隊內(nèi)部管理方面， 實行專業(yè)總負責人、 專業(yè)方向負責人、 團隊成員三級管理機制。專業(yè)總負責人提出總體建設(shè)目標， 分解到專業(yè)方向負責人和團隊成員， 做到五個有： 有明確的建設(shè)目標， 有具體的推進措施， 有合理的工作授權(quán)， 有全程的檢查督促， 有良好的思想溝通。

圍繞專業(yè)核心課程， 依據(jù)專業(yè)方向， 建設(shè)教學團隊。實施崗位責任制， 分為信息顯示技術(shù)、 半導體照明技術(shù)、 太陽能電池技術(shù)三個專業(yè)方向。每個專業(yè)方向有帶頭人， 負責相關(guān)課程群（包括教學人員的安排、 課堂教學、 課程建設(shè)、 教材建設(shè)、 實驗體系建設(shè)等）， 并依托相關(guān)的科研平臺組建教學小組。注重理論教學與實踐教學相結(jié)合， 科學研究與教學研究相結(jié)合， 課程建設(shè)與學科建設(shè)相結(jié)合。

（三）建設(shè)“傳、 幫、 帶”的工作培訓機制， 加快青年教師的成長

實行“傳、 幫、 帶”的培訓體系。對新入職教師進行正規(guī)的培訓， 參加學校組織的教師崗前培訓班， 取得國家頒發(fā)的教師資格證才能加入教學團隊； 注重中青年教師能力的提升， 定期參加教育部高校師資培訓交流中心等國內(nèi)權(quán)威培訓機構(gòu)組織的培訓學習； 加強和企事業(yè)單位的合作， 鼓勵教師參加企事業(yè)單位中組織的工程技術(shù)類培訓， 及時更新對光電產(chǎn)業(yè)的了解； 由專人整理優(yōu)秀老教師的寶貴經(jīng)驗， 作為培訓教材； 加強雙語教學課程的建設(shè)， 由英語表達流利、 具有國外學習和進修的教師擔任雙語課程的教學， 教學成績突出的教師還可選派出國研修以拓展視野。

五、 教學條件建設(shè)

（一）重視專業(yè)教材編寫， 建設(shè)一套切合新專業(yè)技術(shù)實際需求的教材體系

教材是體現(xiàn)教學內(nèi)容和教學方法的載體， 是教學工作的基本要素， 是保障和提高教學質(zhì)量的重要基礎(chǔ)。戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)， 由于屬于高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)， 沒有或者很少有傳統(tǒng)的、 經(jīng)典的教材和講義可供借鑒和使用。為了提高課堂教學質(zhì)量， 我們在積極引進兄弟院校優(yōu)秀教材和講義的基礎(chǔ)上， 成立專業(yè)主干教材編寫組， 著手編寫切合新專業(yè)實際、 切合我校課程體系實際的“信息顯示與光電技術(shù)”系列教材。包括《有機半導體電子學》、 《TFT技術(shù)及應用》、 《半導體照明技術(shù)》、 《平板顯示器驅(qū)動技術(shù)》、 《太陽能電池技術(shù)》等。同時， 還采取一些激勵措施， 鼓勵專業(yè)教師根據(jù)專業(yè)特點， 緊密結(jié)合科研實際， 編寫高水平的選修課程教材， 加快新辦專業(yè)教材體系建設(shè)和完善。在努力保持教學內(nèi)容的基礎(chǔ)性、 先進性和前沿性前提下， 在教材內(nèi)容的取舍和教材編寫風格上下功夫， 力爭將學生從教材繁復的公式推導迷魂陣中解放出來。形成文字教材、 電子教材、 輔助教材和參考資料相配套的系列教學用書和教學軟件， 適應多樣化的教學需要。

（二）精選專業(yè)實驗內(nèi)容， 構(gòu)建一個培養(yǎng)學生綜合能力的實驗教學新體系

“信息顯示與光電技術(shù)”專業(yè)是具有“新材料、 新器件、 新技術(shù)”鮮明應用特色的工科專業(yè)。專業(yè)實驗教學是其本科培養(yǎng)計劃極其重要的組成部分。我們的專業(yè)實驗內(nèi)容主要圍繞這三個方面來開設(shè)。

為了體現(xiàn)“新材料”特色， 我們開設(shè)了有機發(fā)光材料合成、 液晶材料綜合性能測試、 有機材料熱性能測試、 薄膜材料形貌觀測與分析、 有機發(fā)光材料分子量測量等相關(guān)的專業(yè)實驗課程。

為了體現(xiàn)“新器件”特色， 我們開設(shè)了發(fā)光器件阻抗測試、 發(fā)光器件EL測試、 發(fā)光器件PL測試、 發(fā)光器件吸收光譜測試、 發(fā)光器件加速老化壽命測試、 發(fā)光器件載流子遷移率測試、 發(fā)光器件顯色指數(shù)測試、 發(fā)光器件發(fā)光效率測試等專業(yè)實驗課程。

為了體現(xiàn)“新技術(shù)”特色， 我們開設(shè)了太陽能電池綜合性能測試、 平板顯示器驅(qū)動電路編程實驗、 發(fā)光二極管光電綜合性能測試、 OLED顯示屏綜合性能測試、 OLED顯示屏激光修復實驗、 激光器功率測試、 LED配光設(shè)計實驗等專業(yè)實驗課程。

我們遵循“實踐性、 開放性、 自主性和創(chuàng)新性”（四性）和“教學與科研、 理論與實踐、 經(jīng)典與現(xiàn)代、 虛擬與實訓”（四結(jié)合）來精心選擇專業(yè)實驗內(nèi)容， 通過基本實驗、 綜合性實驗、 設(shè)計性實驗、 科學小實踐等來組成四級實驗教學體系。在實驗教學中， 充分應用各種最新的硬件和仿真軟件， 能硬則硬， 能軟則軟， 或軟硬結(jié)合。另外， 我們還注意淡化理論教學與實驗教學的界限， 將理論教學與實驗教學有機結(jié)合， 實驗教學作為理論教學的延伸。

通過近五年的努力， 我們初步構(gòu)建起了比較完善的實驗教學體系。充分發(fā)揮了專業(yè)實驗在專業(yè)課程教學中的作用， 激發(fā)了學生的學習興趣， 豐富了學生的感性認識， 加深了學生對基本概念、 定理和定律的理解， 降低了學習過程中的難度， 培養(yǎng)了學生的觀察能力、 思維能力、 動手操作能力、 分析歸納能力以及創(chuàng)新能力， 有力地保障了專業(yè)培養(yǎng)計劃的順利實施。

（三）寓教于研， 充分發(fā)揮國家級科研平臺對教學的支撐和促進作用

“信息顯示與光電技術(shù)”國家特色專業(yè)， 所依托的高分子光電材料與器件研究所， 擁有“發(fā)光材料與器件國家重點實驗室”、 “發(fā)光材料與器件國家引智基地”、 “特種功能材料教育部重點實驗室”等三個國家級科研平臺和多個省級、 校級科研平臺。本學科擁有雄厚的科研實力， 為了將其轉(zhuǎn)化為優(yōu)質(zhì)的本科教學資源， 我們遵循“寓教于研， 教學科研相長、 學科專業(yè)并進、 教師學生共贏”的理念， 采取多項舉措來建設(shè)國家特色新專業(yè)。

鼓勵教師結(jié)合自己的科研課題， 提煉可供大學生參與的研究題目， 積極指導學生參與華南理工大學SRP（大學生研究計劃）、 華南理工大學攀登計劃以及省級、 國家級大學生創(chuàng)新實驗計劃等項目[5]， 使特色專業(yè)的學生在四年的大學學習期間， 人人有機會參與學生科研項目， 使學生的動手能力和科研創(chuàng)新意識得到提高。

對有繼續(xù)讀研深造的優(yōu)秀本科生， 在大學三年級開始實行導師制。多個國家級的科研平臺， 提供了本科生大量從事輔助研究的機會。教師是學生創(chuàng)新實踐的領(lǐng)路人， 學生是教師科學研究的好幫手。在教師眼里學生不再是累贅和負擔， 在學生眼里教師永遠嚴謹慈祥。本科生導師制作為一種積極的教育輔助機制， 讓本科生直接參與到導師的科研項目中， 在實踐中進行鍛煉， 幫助學生從以學習知識為主的本科階段， 順利過渡到以知識創(chuàng)新為主的研究生階段， 可進一步提高學生的科研創(chuàng)新能力。

鼓勵教師結(jié)合自己的科研課題， 精選適合本科生實際能力的題目， 指導本科生的畢業(yè)設(shè)計。這種基于教師科研實際的題目， 使學生的畢業(yè)設(shè)計不會流于形式走過場， 有助于培養(yǎng)學生運用知識的創(chuàng)新能力， 培養(yǎng)學生嚴謹?shù)目茖W精神和務實的工作作風。

（四）以產(chǎn)學研基地為依托， 建設(shè)完善的實踐教學體系

華南理工大學是華南地區(qū)最具影響力的國家重點工科大學， 建校60年來， 為國家特別是華南地區(qū)培養(yǎng)了大量的工程型技術(shù)人才， 素有工程師搖籃之美譽。華南地區(qū)是我國最大的電子信息產(chǎn)業(yè)基地、 最大的光電產(chǎn)業(yè)基地。據(jù)權(quán)威部門統(tǒng)計， 廣東省的信息顯示產(chǎn)業(yè)、 半導體照明產(chǎn)業(yè)占全國百分之五十以上的市場份額。巨大的產(chǎn)業(yè)市場、 廣泛的產(chǎn)業(yè)界校友人脈資源， 為“信息顯示與光電技術(shù)”專業(yè)的“產(chǎn)業(yè)化”辦學理念提供了得天獨厚的條件。

我們聘請校外企業(yè)家擔任專業(yè)兼職教授， 多人次不定期來校進行專題產(chǎn)業(yè)技術(shù)講座， 拉近學生與知名企業(yè)家的距離， 近距離感受企業(yè)家的人格魅力和榜樣的力量。帶領(lǐng)大一新生在開學之初期， 到知名企業(yè)參觀學習， 進行專業(yè)認知教育， 認識、 感知新專業(yè)， 明確大學期間的學習目標。組織學生每個寒暑假到企業(yè)去實習， 走進車間走進生產(chǎn)線， 融入產(chǎn)業(yè)工人角色， 培養(yǎng)學生的動手能力和產(chǎn)業(yè)意識。

四年來， 我們跟TCL集團、 創(chuàng)維集團、 康佳集團等電子信息龍頭企業(yè)， 以及大族激光、 國星光電、 鴻利光電、 木林森、 雷曼光電、 勤上光電等光電產(chǎn)業(yè)上市公司， 建立了各種形式的產(chǎn)學研合作關(guān)系， 為培養(yǎng)研究應用型人才做了大量有益的嘗試。

（五）以國際友好學校為紐帶， 培養(yǎng)具有國際化視野的新一代大學生

本專業(yè)依托單位是2006年教育部與國家外國專家局聯(lián)合， 在全國首次設(shè)立的“111計劃”50個引智基地之一， 聘請了包括美國加州大學教授、 2000年諾貝爾化學獎獲得者A.J.Heeger教授在內(nèi)的十多位海外著名學者為客座教授， 每年來學校進行學術(shù)講座、 研究與交流， 讓普通的本科大學生近距離感受到國際學術(shù)大師的魅力。

華南理工大學地處珠江三角洲， 處于改革開放的前沿陣地， 與海外與港臺有悠久的、 廣泛的歷史淵源。本專業(yè)借助于地緣優(yōu)勢以及本單位的海外學術(shù)交流優(yōu)勢， 與澳大利亞新南威爾士大學、 美國加州大學、 香港科技大學、 新加坡國立大學等多所海外高校建立了科研合作以及學生互換計劃?；诳蒲泻献骰A(chǔ)上的海外交流， 使本專業(yè)與海外友好學校的關(guān)系更密切， 有助于互相借鑒建設(shè)經(jīng)驗， 積極發(fā)揮專業(yè)品牌的輻射作用， 有利于培養(yǎng)具有國際化視野的開放性的新一代大學生。

專業(yè)建設(shè)旨在培養(yǎng)滿足社會需要、 受社會歡迎的高質(zhì)量的人才， 專業(yè)的特色尤為重要。我們根據(jù)戰(zhàn)略新興產(chǎn)業(yè)對人才需求的形勢， 結(jié)合本單位的學科優(yōu)勢， 凝練“信息顯示與光電技術(shù)”專業(yè)的特色為“以材料與器件為基礎(chǔ)， 突出信息顯示、 半導體照明與太陽能電池三大技術(shù)”的專業(yè)特色， 培養(yǎng)“科研化、 國際化、 產(chǎn)業(yè)化”的工科人才。

專業(yè)建設(shè)是一項長期的系統(tǒng)工程， 為了探索國家特色新專業(yè)的建設(shè)經(jīng)驗， 我們還將繼續(xù)加強與國內(nèi)外高校與企業(yè)界的聯(lián)系， 不斷優(yōu)化專業(yè)建設(shè)理念， 努力使專業(yè)建設(shè)工作再上一個新臺階。

參考文獻：

[1]童林夙. 2012年后的平板顯示世界[J].現(xiàn)代顯示， 2007， （77）： 6-16.

[2]牛大偉. 應用型本科人才培養(yǎng)模式的創(chuàng)新與實踐[J]. 實驗科學與技術(shù)， 2012， （10）： 153-154.

[3]林健. 高校工程人才培養(yǎng)的定位研究[J]. 高等工程教育研究， 2009， （5）： 11-17.