光学工程 实习报告(共9篇)
1.光学工程 实习报告 篇一
实验报告
一、实验目的
通过使用一定的处理工具,用软件方式实现光束入射到介质界面上的反射和折射特性模拟。通过程序实现自定参数以及随机获取参数的光路显示。最终通过该实验使得自己对光学的折反射定律有更深的了解。
二、实验原理及方法
原理1(光的反射定律):在反射现象中,反射光线,入射光线和法线都在同一个平面内;反射光线,入射光线分居法线两侧;反射角等于入射角;(“三线共面,两线分居,两角相等”)。
原理2(光的折射定律):在折射现象中,折射光线位于有入射光线和发现所决定的平面内;折射角的正弦与入射角的正下按之比与入射角大小无关,仅有两种介质的性质决定。对于一定波长的光线而言,在一定温度和压力下,该比值是一常数,等于入射光所在介质的折射率n与折射光所在介质n’之比,即:n’sinI’=nsinI(其中I,I’分别为入射角与折射角大小)。
在本次实验中,为了实现对光的折反射的模拟,我们采用了Matlab软件,进行仿真。利用Matlab中的GUI界面,进行效果的显示。
三、实验内容及步骤
首先通过开启Matlab软件,打开其中的GUI窗口,效果如图1.1所示
图1.1 GUI开启界面图
然后通过适当地增添所需按键及选项,绘制如图1.2所示的GUI窗口图。
在图1.2中,ni,nt,thi,thr,tht分别表示入射介质的折射率,折射介质的折射率,入射角大小,反射角大小以及折射角大小。
S1按键的作用:按下S1前需要手动在为“EditText”类型的ni,nt,thi中输入三个参数,当按下S1时,在界面“axes1”中将显示满足上述三个参数的入射光线反射光线以及折射光线,并且会在其更新显示各个“Edit Text”类型中的值。
S2按键的作用:按下S2按键后,将自动获取“Edit Text”类型中ni,nt,thi三个参数,并且将thi进行8等分,将入射光线,反射光线,折射光线进行动态显示,并且更新显示结果。
S3按键的作用:按下S3按键后,用鼠标在“axes1”界面中的区域内(当前由于程序的设定,只能获取鼠标在0 在其中按键“Update”作用不大,仅仅是在对界面进行初始化(没有这一按键也可,因为在S1,S2,S3按键中,都有初始化了)。可以适当删除不需要的按键。 图1.2 GUI仿真界面图 当将一些要实现的功能定好后,就可以通过GUI所产生的M-file进行编程了。可以通过右击GUI仿真界面图,如图1.3所示。 图1.3 GUI进入M-file编辑示意图 进入M-file后,如图1.4所示。可以通过各个按键的函数进行编程,并且各个函数之间通过句柄(类似C语言中的指针)进行相互之间的访问以及数据的调用。 图1.4 M-file编辑界面图 最后通过适当的调节与不断的修该,可以达到较好的仿真效果。 四、实验结果 当按下S1按键后,结果如图1.5所示。 图1.5 S1按键后结果显示效果图 当按下S2按键后,结果如图1.6(其中动态显示一步的截图)所示。 图1.6 S2按键后结果的效果显示图 当按下S3按键后,结果如图1.6所示。 图1.6 S3按键后结果的效果显示图 在实验过程中,通过三个按键可以进行自定参数以及随机参数的选择,并且将所得参数进行显示以及绘制光路。在按下S1按键时,实现自定参数的画图,所以需要先在左上角输入3个参数(在实验内容中已有介绍),在参数的输入中,入射角要求小于90度,否则虽然有显示,但是显示出错。在按下S3按键时,实现随机获取参数的画图,可以自动获取鼠标的位置坐标,但是对鼠标的放置的位置范围有要求(在实验内容中已有介绍),这是由于在绘制光线的过程中的程序设定所限制的。否则当鼠标的位置超出所设定的要求范围时,将自动按输入的入射角为0度处理(这也是程序设定的)。这样设定的目的是为了方便一般的视觉视图,左上部分是入射光线,右上部分是反射光线,右下部分是折射光线。 五、实验分析 在本次实验中,遇到的主要问题有以下几个: 问题 1、参数的限定条件。在实验过程中,按下S1按键后,只能通过设定3个参数(ni,nt,thi)进行定参数的光线光路绘制,而不能通过其他参数的设定如ni,nt,tht或者ni,thi,tht等进行光路的绘制。 问题 2、光路中的箭头表示。在仿真图中,当入射角度过大(或者说折射角过大时),出现在折射光线上的箭头很小甚至消失。现象如图1.7所示。 图1.7 箭头问题示意图 可以看到,在图1.7中,折射光线上的箭头已经看不见了。 对于问题1的解决方法可以在GUI界面中增加按键进行指定参数的选择,这个问题并不能反应多少实质性的光路问题,所以没有对该问题进行过多的探讨。有时间可以通过增加按键进行参数的设定选择。 对于问题2的解决方法,因为光是矢量,没有方向就不能称之为光线,所以应该对其进行详细的解决。目前由于没有做过合适的检测,只能是通过优化矢量函数quiver()来对达到预初效果。修改如图1.8 所示。 图1.8 箭头问题修改后光路图 可以明显看到修改后在入射角56.0257(图1.7中的入射角为54.9841)比之前的入射角还大的情况下,折射光线的箭头很明显可以观察到。这是因为在处理问题2中,利用了quiver()进行了优化处理。为详化分析有必要将此函数进行简单说明。 quiver(x,y,u,v,n,’m’)函数,是画二维矢量的函数,其中x,y,表示矢量的起点;u,v分别表示在矢量方向上的x,y方向上的增量;n表示对u,v的增量,并且该参数影响箭头显示的大小,系统默认是1(实际上是0.9),可以通过调节n的值进行箭头大小的调节,m表示进行矢量画线的颜色(b表示蓝色,r表示红色等等)。该函数使用的效果不理想的最终原因就是因为在选定n以后,对于不同的u,v给出的箭头大小不理想,而如何优化箭头大小以及箭头显示的位置成了一对矛盾的统一体。 由于该函数没有确定终点,所以在进行画线的时候没有办法准确定好箭头所在的位置,当u,v较小时,如果(x,y)离(5,5)也很近,此时会使得箭头接近折射光线的起点,使得箭头看起来不明显,效果如图1.9所示。 图1.9 变量偏小时的问题示意图 当然,在增量u,v(此处指u,v的绝对值)较大的情况下,虽然(x,y)离(5,5)较近时会有较明显的效果,但是当(x,y)离(5,5)在远离一点点,便会发生很大的偏差,可能突然就没有了箭头。不过,在此次编写的程序中,我们固定了折射光线的起点,即选择(x,y)=(5,5)进行折射光的光路绘制。显然,当u,v有较大的值,即在程序中折射角过大时,容易产生图1.7中的现象,所以,我们选择了在不同的角度下,选择不同的矢量增量,即优化了u,v的选择,以及在不同的u,v情况下,对n给予不同的值,防止箭头在某些情况下过大或者过小。当然解决问题2的方法有很多,这只是其中的一种,也可以使用annotation()函数,但是由于该函数需要对GUI窗口进行归一化,难以建立鼠标坐标与GUI窗口的对应关系,所以没有用该方法。对问题2的细节描述在程序中都有较详细的说明(可以在M-file文件中的232至236即pushbutton4的Callback函数中查看)。 六、实验总结 通过本次实验加深了对光的折反射定律的理解以及对于Matlab中关于相关绘图和仿真的应用操作的了解。 关键词:工程光学,网络平台,网站建设 一、网站总体设计方案 (一) 设计思路。首先是首页设计, 首页作为网站的核心, 要将网站的整体信息表现出来, 具有导航的作用, 提供层出不穷的信息, 引导互联网用户浏览其他部分的内容, 构成一个目录性质的内容。首页最上部分是标题“工程光学网络平台”, 标题下行是几个拥有链接的导航小标题, 也是网站中内容板块的分类。首页中还包括课程动态, 随时更新, 方便学生了解近期学习内容。 (二) 网站结构。包括以下几项:本站首页;教学大纲;课程简介;课程特色:对《工程光学》课程中的特色重点内容进行简单概述;课程进度:与当前课上所讲章节内容同步, 呈现教学资料;课下作业:可以查阅以往到当前课上所留的作业;资料下载:课上ppt、视频等相关资料下载渠道;工程光学实验:工程光学实验的具体讲义。 二、网站具体方案设计 (一) 板块功能描述。 1.网站主页。此页为索引页, 所有的功能都可以从此页找到, 包括课件播放、下载、课程介绍、留言板、课下作业、课程进度;标题索引栏加入了一些特别的元素用来增加美观度, 如鼠标经过表格背景色变换, 离开恢复原状, 以及立体边框等等。 2.资料下载页面。此页为资料下载页面, 包括课程相关的ppt、word文档以及视频文件, 一目了然直接点击即可下载, 方便快捷, 以方便同学课前预习和课后复习。 3.视频播放界面。此页为钟锡华老师的讲课视频课件, 包含九个章节, 鼠标经过章节标题时, 则弹出视屏框, 此框内包含此章节的所有视频, 并且也有鼠标经过变色用来使之较为醒目, 点击之后进入视频播放页面, 点击开始就可以播放。 (二) 代码编写。 1.标题栏代码。此中包含了立体边框、背景图片以及鼠标悬停变色等功能的代码。 2.页面插入框代码。此中包含的是在一个网页中插入另一个网页的代码, 为在网页页面中插入一个高52, 长1024的方框用来显示另一个网页中的内容, 并且此框以满比形式显示内容并且不显示滚动条, 为接下来插入滚动图片增加了美化度。 3.首尾连接鼠标悬停放大图片滚动栏代码。此中代码为图片滚动栏代码, 显示的图片大小, 滚动时间为13s一轮循环, 首尾衔接连续, 并且当鼠标悬停时, 滚动停止, 图片放大, 当鼠标移开时恢复, 当点击对应的实验图片时, 可进入相应的实验界面, 使同学能更方便快捷地找到自己感兴趣的实验。 三、网站特色 完成网站内容的链接, 将本课程相关的教学大纲、多媒体教案、网络课程、习题、习题答案、参考文献及课程介绍、光学简史等丰富的内容呈现在网络上, 信息量充足而且分类精确, 查询简便, 供学生进行自主学习, 课上没有听懂的地方可以课下在网络上进行巩固学习, 达到一种想学随时学的目的。网站随时更新, 紧跟课上进度, 在首页更新每次课程作业。并且, 在实际运用Dreamweaver软件时, 根据所得的工程光学材料, 在设计过程中加入一些人性化设计, 帮助浏览者更快捷、更方便地查询学习。 四、设计总结 由于当前大学的教育方式基本上是只在课上教学, 下课后由于各个学院教师所在的办公室都不同, 老师的课余时间也有限, 若学生还有未懂的地方难以再去寻找老师询问, 本网站建立纸质、网络、师资资源的一体化体系, 及时更新、充实课程资源与信息, 包括教材、多媒体课件、教学示范、学生作业等, 并及时丰富课程内容, 同学可以自主下载查询老师所讲的课件进行自主学习, 并且向老师留言, 网站内容全面, 样式新颖, 有利于学生学习兴趣的培养及成绩的提高, 让学习变得更自由化。 参考文献 [1]杨纪梅, 等.dreamweaver网页设计与制作完全手册[M].北京:清华大学出版社, 2009 [2]淮永建, 韩静华, 蔡东娜.网页设计与制作教程——PhotoshopC S3/Flash 8/dreamweaver 8/[M].北京:人民邮电出版社, 2009 [3]杨格, 曾双明, 林泽光, 等.dreamweaver 8全程自学手册[M].北京:电子工业出版社, 2001 [4]徐华虎.多媒体技术应用教程[M].北京:机械工业出版社, 2008 [5]Richard Ditteon.现代几何光学[M].长沙:湖南大学出版社, 2004 【关键词】教学改革;教学内容;教学方法 工程光学是高职光电类专业一门重要的专业必修基础课,该课程一个最大特色就是教学内容分布多,涉及面广,理论、应用、实践一应俱全。如果照搬传统本科光电院校的做法,教学效果势必定大打折扣。因此,需要从教学内容、方法和手段等方面进行改革。 一、教学内容的改革 (一)光学基础理论模块 (1)注重与后续课程的衔接问题。工程光学课程一个最大特色就是内容非常丰富,为了保证在有限的教学时间内,既要加强基础理论教学,又要注重实践应用能力,要注重与后续课程的衔接问题。由于光电子专业开设了多门光学课程,比如激光原理与技术、激光工艺与设备、光纤技术与应用等。所以在理论课程在讲授过程中,既要在讲述原理的时候提到相关原理的扩展应用,又要注意把握讲课的深度,避免重复。工程光学基础理论包含几何光学、物理光学两大块。几何光学模块主要讲授:几何光学基本定律与成像概念、理想光学系统、平面系统、光束限制与像差概论、典型光学系统。将光度学移至光电探测课程,而将像质评价、光学设计等内容在编写光学设计与光学零件加工教材中,这样安排有利于避免相同内容的重复讲授。物理光学模块主要讲授:光的干涉、衍射、偏振与晶体光学。由于光电子专业有激光原理、光纤技术等后续课程,可以将导波光学、光的辐射和吸收、激光等内容移除。选择这些教学内容可以使得教师能够集中时间和精力成体系的深入讲授物理光学的重点内容,使学生的光学知识达到必需、够用。(2)开设选修内容。学生在完成必修模块规定的教学任务外,还可根据专业特点,选修部分模块的内容。选修模块的教学可以在完成必修模块的教学后进行,可将它与必修模块的相应内容结合进行。如x射线衍射、全息照相等内容,可以编入课程中选修部分,根据课时和专业选择性教学。 (二)光学实验模块 在传统的工程光学教学过程中,先上理论课,再上实验课,实验与理论课相隔时间太长,削弱了实验对理论认识的提高作用。其次,工程光学课程容量大,不将理论与实验整合,就会出现课时紧张现象。因此,有必要进行理实一体化教学。例如,薄透镜的成像知识,我们将理论与实验结合起来,先由学生通过实验、分析和归纳出薄透镜成像规律,随之就在实验室讲薄透镜的组合理论,这样既可以加强学生动手能力,又可以节省理论课时。 (三)光学实训模块 根据高职学生特点,摒除传统的“以教师为中心、教室为中心、教材为中心”教学模式,强调“以学生为中心,实训基地为中心,技能为中心”。在实训内容教学中,注重工学结合,知识和技能相结合。(1)构建基于工作过程的光学零件加工工艺实训课程。工程光学实训是基于光学零件制造工艺的特点及一般过程,使学生通过学习平面镜、凸面镜、棱镜的上盘及研磨来学习光学零件的粗磨成型工艺、光学零件的细磨工艺、光学零件的抛光工艺、光学零件的定心磨边工艺和检测的全套生产流程。基于生产过程的光学零件加工工艺实训基本流程如图1所示: 从实训流程可以看到,每一工序对应企业的具体岗位,实训基地尽量和企业的真实环境一致,从而使学生具备较好的实践动手能力,毕业后很受企业的欢迎。(2)加强光学类软件的学习。计算机技术可以提高学生的动手能力和学习兴趣。例如可以利用AutoCAD、CATIA等绘制光学硬件系统,可以利用Zemax等光学软件进行光路仿真,也可以用于光学设计。合理介绍这些软件系统可以弥补高职学生理论水平的不足,符合高职学生的学习特点。(3)实践训练基地化。本课程在校内建立了“光学零件加工工艺”实训室,100余平米的车间,可以进行粗磨、精磨、抛光、焦距、折射率测量等10余个实践项目。同时,要积极加强和校外企业的联系与合作,立足光谷圈、依托光电行业和面向经济发达的苏杭等地区建立校外生产实习基地,使学生与市场的主体企业紧结合,实现学以致用。目前,关于本课程的校外实训基地还有待加强,与“双向基地、双向培养、双向订单”的深度校企合作模式还有相当差距。 二、教学条件的改革 1.编制多媒体教学课件。根据工程光学课程图多、知识面广、数学推导复杂等特点,投入精力编制一套工程光学教学课件,精心编排课件内容,使课件满足学生对于专业基础知识的掌握。 2.增设了开放性实验室。增设了开放性实验室,让学生在课余时间能够根据自己的兴趣而选择完成相关实验实训,让学生直接参与探讨及解决实验中存在的问题,能大大提高他们的学习主动性和积极性,培养了学生动手能力。实验室开放有利于学生实验兴趣的提高大增和动手能力的增强。 三、教学方法和教学手段的改革 1.光学课堂教学需注意理论联系实际。光学是一门对数学基础要求比较严格的学科,教学过程中涉及大量既复杂又抽象的理论公式。教师应根据高职学生特点,减少公式推导,注重培养学生的形象化思维,加强与实际技术的连接。如可以列举激光器聚光腔椭圆柱体结构讲授费马原理的实际应用,可以通过增透膜、增反膜等讲解光波干涉加强和减弱的应用。 2.开展启发讨论式教学。教师在课堂上不仅仅要讲解新知识,还要用创设和谐欢快的教学氛围,精心设计一些具有启发性、趣味性和实际意义的问题,激发起学生探索其中奥秘的强烈欲望。例如可以在课程中设计一些光学趣味性问题,如汽车身上的光学、交通灯的颜色、红外探测和隐身技术等等,这些问题学生们是比较感兴趣的,可以加强学生的学习兴趣。 3.“以赛促学、以考促教”加强专业技能培养。以赛促学是快速提高学生各项基本技能的一种行之有效的教学模式。做好以考促教,全力推进课程改革,建立多层次的考核体系,形成以过程考核为导向,以实践考核为主体的模式。鼓励学生参加岗位技能国家资格考试,教师也要及时了解学生参加技能考试的情况,对教法进行调整,对教学内容进行改进。据我所知,职业学院对于光学加工考证还是空白的,今后可以往这个方向努力,开发出具有行业标准的资格证书。 总之,必须要根据高职课程特点,以“必需、够用”为度,注重“理实一体性、岗位针对性、校企结合性”,在教学内容、教学条件、教学方法和手段等方面不断改进,培养学生应用光学的能力。 参考文献 [1]张军,陈哲钟,金钢.《光电信息工程专业基础课工程光学的教学方法研究》[J].《科技信息(学术版)》.2008(22) [2]钱义先,程晓薇,彭保进.《基于任务驱动突出实践特色的工程光学教学改革探索》[J].《中国西部科技》.2010(26) 姓 名:大学生个人简历网 性 别: 男 出生年月: 1987年9月 工作经验: 应届毕业生 毕业年月: 7月 最高学历: 硕士 毕业学院: 南开大学 所修专业: 光学工程 居 住 地: 天津市 市辖区 南开区 籍 贯: 山东省 日照市 莒县 求职概况 / 求职意向 职位类型: 全职 期望月薪: 6000元以上 期望地点: 北京市 市辖区 ,山东省 济南市 ,江苏省 南京市 期望职位: 销售 技术支持 技术服务 意向概述: 销售 技术支持 技术服务 销售 教育经历 时间 院校 专业 学历 9月 - 206月 南开大学 光学工程 硕士 9月 - 206月 泰山学院 光信息科学与技术 本科 工作经历/社会实践经历 时间 工作单位 职务 年9月 - 年6月 南开大学 学生 校内奖励 获得时间 获得奖项 学校 9月 奖学金 信息技术科学学院 校内职务 担任时间 职务名称 学校 209月 - 6月 团支部书记 物理与电子工程学院 自我评价 工作踏实,吃苦耐劳;正直、自信、充满热情,富有责任心,有创新精神。 有很强的.学习能力和适应能力,善于接受新事物,勇于迎接挑战。 具有很强的组织和协调管理能力,有团队精神,善于与人沟通并合作 联系方式 电子邮箱: 手 机: 一、课程基本信息 课程代码:0807908007 课程名称:工程光学课程设计 英文名称:Course Project of Engineering Optics 学分:1总 学 时:1周讲课学时:实验学时: 1周上机学时: 0课外学时: 0 适用对象:光电信息科学与工程专业学生 先修课程:大学物理、高等数学、工程光学 开课单位:通信工程学院 二、课程内容与教学目标 本课程是学完《工程光学》课程之后,让学生综合运用工程光学知识,进行光学系统的设计,以加深对工程光学基本知识的理解,对教材内容有一个系统的全面的认识。在课程实验的基础上,进一步提高综合应用知识、分析解决问题的能力,达到将理论知识和实践初步结合的目的。 三、对教学方式、实践环节、学生自主学习的基本要求 1、学习对基本的光学元件的特性和功能进行测试; 2、初步掌握简单组合光学系统的设计; 3、撰写规范的设计总结报告,培养严谨的作风和科学的态度。 四、考核方式与学习成绩评定(请注明平时成绩、考试成绩、实验成绩等各部分占比) 1、考核方式:根据考勤、设计、答辩验收、报告撰写情况综合评分 2、成绩评定:书面设计和设计总结报告的综合成绩25%;完成设计、完整的结果数据60%;创新能力 5%;态度和纪律10% 作为北京市属普通高校, 学校始终将培养应用型专门人才作为学校人才培养的主要目标。在这样的人才培养定位的基础上, 各个专业的培养方案进行了调整和完善, 在课程体系中增加了较多的实践环节, 同时对于一些理论性较强的基础课程, 也有更多的实践环节来支撑课程教学, 将理论与实践有效结合起来, 使学生学以致用。在这样的指导方针下, 对工程光学课程在教学内容、教学方法、教材等多个方面进行了一些卓有成效的改革, 并取得了一定的成果, 教学质量得到了很大的提升, 教学效果得到了学生的普遍好评。 一探索与实践成果 1.修订教学大纲 教学大纲是课程教学的纲领性文件, 决定了课程以何种形式开展。我们依据人才培养的定位和专业培养目标, 对课程的教学大纲进行了修订。首先, 我们综合考虑课程之间的知识衔接, 对课程内容进行了增删, 对于在大学物理等课程中已经讲到的基础知识, 在本课程中将减少教学学时或不再讲, 一些比较抽象难懂的知识点也不再讲, 而是改为课外阅读和自学内容, 学习有余力的学生可以自行学习, 重点讲基础知识和典型应用, 注重传统和现代的结合, 注重前沿知识的介绍。其次, 我们在光电信息科学与工程这个专业培养方案的制订过程中, 将工程光学 (96 学时) 拆分为应用光学 (56 学时) 和物理光学 (40 学时) , 内容也增加了, 为本专业学生的后续课程学习提供了更多的支持。我们还开设了一门专门的光学实验课程现代光学实验, 在这个实验课程中, 设计了多个综合性的实验项目, 将课程中的多个知识点融合在一起, 放在某些特定的实验项目里进行验证分析, 效果非常好。而且我们进一步注重在课程教学中增加更多技术应用的内容, 让学生更多地了解知识的实际应用现状, 以及存在的问题和不足。我们也鼓励学生通过课外阅读资料, 总结某些应用技术的发展现状, 并提出自己理解的技术改进方案。 2.建设教学队伍 教学质量的提高很大程度上取决于教学队伍的建设水平。对此, 我们非常重视教学队伍的建设。首先, 我们组成一个5 人教学小组, 包括3 名副教授、1 名讲师和1 名高级实验师, 共同承担课程教学。在教学过程中, 大家相互合作, 参与每个教学环节, 但各自有所侧重, 有人重点负责课程实验, 有人重点负责课堂教学, 还有人重点负责与本课程相关的课外实践项目。在这样的相互合作过程中, 每个人的教学能力都得到了提升。其次, 我们还创造一些条件, 支持教学队伍里的老师参加各种培训和交流活动, 让老师与国内一些知名院校的老师进行探讨, 了解一些最新的教育教学理念和方法, 并用于本课程的教学改革与实践。近5 年, 本课程小组参加相关教学培训和交流活动20 余次, 与国内很多教学团队建立了合作关系, 为我们的发展和提高创造了非常好的外部环境。 3.改进教学方法 我们坚持与时俱进, 不断改善教学方法, 以适应新的教学需求。首先, 更多地发挥多媒体教学的优势, 在课堂教学过程中展示更多丰富的内容, 通过精美图片、精彩动态视频等形式展示课程的基本概念和应用, 吸引学生的注意力, 提高学生听课的兴趣, 同时让一些晦涩难懂的概念理解变得轻松。其次, 注重课外教学, 建设网络教学平台, 让学生能在课外时间利用这个平台进行自我学习, 这是课堂教学非常有效的延伸, 得到了学生的普遍欢迎。 4.加强教材建设 目前, 有很多工程光学的教材, 这些教材的侧重点都有所不同, 但还没有比较好的面向应用型人才培养的教材。我们一直在探索自己编写教案和讲义, 并尝试在将来出版有自己特色的教材。这个工作涉及的内容较多, 需要查阅很多的文献资料, 并要对这些资料进行甄别挑选, 然后编写到讲义里去, 虽然花费了很多时间, 但使用的效果还不错。我们还要继续完善讲义的内容, 力争早一些完成教材的初稿, 让更多的学生受益。 5.开展课外科技活动 课程学习不应该局限于课堂和实验室, 还应该有更广阔的空间, 特别是工程光学这种具有很强实践性的课程, 应该创造一些机会让学生深入工厂、深入市场, 理解技术的发展和应用。一方面, 我们鼓励学生利用网络资源, 更多地了解典型的光学技术的发展历史、现状和应用潜力, 培养他们的兴趣;另一方面, 我们组织学生参观一些展览, 例如每年都举办的国际光电展、医疗仪器展览等, 让学生在与厂家的沟通交流中, 了解技术的应用和发展潜力, 拓展学生的视野。与此同时, 我们还组织学生申报大学生科技创新项目, 3~5 人组成一个小组, 自拟题目, 提出研究内容和研究目标, 在导师的指导下, 自行开展项目研究。这样的形式有利于学生提出问题、分析问题和解决问题能力的培养, 也能培养他们与人沟通协作的能力。这样的科技活动已经开展了4~5年, 效果很好, 在项目研究过程中, 激发了学生学习知识的动力, 对工程光学课程的开展也提供了很多支持。我们也定期组织学生参观本行业有影响力的一些工厂, 让他们实地了解技术的发展。 6.完善考核体系 在进行一系列教学改革的过程中, 我们也对课程考核进行了一些改革。课程考核是评价学生课程学习效果的重要环节和关键指标, 因此需要给予足够重视。过去, 我们对课程考核的处理过于简单, 考核成绩主要分为平时成绩30%和期末考试成绩70%。考试成绩很大程度上取决于最后的期末考试, 依靠试卷来评价学生的学习成绩是不充分的, 也是不全面的。因此, 需要建立一个更为科学、系统、全面的课程考核体系, 我们为此做了一些尝试。将课程成绩分为三大部分:课程参与度成绩、课外学习成绩和期末试卷考试成绩。课程参与度成绩主要考核学生参与课堂学习、参与课外科技项目以及在这些活动中的积极性和参与贡献, 占总考核成绩的30%;课外学习成绩主要包括课后作业和思考题的完成情况, 课外科技项目的完成情况以及网络教学的自我学习情况, 占总考核成绩的40%;期末试卷考试成绩就是传统的期末考试, 占总考核成绩的30%。基于这样的考核体系, 学生的成绩主要取决于平时的努力程度, 而不是期末考试, 这样更有利于学生能在整个学习过程中保持注意力, 将心思放在平时的教学过程, 而不是考试前几天的突击冲刺。这样的考核体系还处于初步的试验阶段, 最终的效果还有待于进一步的观察分析。但从目前实施的效果来看, 学生比较欢迎, 学习的投入也较以往有很大的变化。目前, 我们正在尝试将期末考试拆分为期中考试和期末考试两个部分, 进一步体现“平时学习, 平时考核”的这一考核体系思路。 总之, 我们在过去几年以学生为本, 大胆创新, 在工程光学的教学上进行了很多改革与实践, 教学质量有了较大的提升, 学生的学习成绩也有了明显的提高, 教学效果令人满意。 二问题与不足 当然, 在改革实践的过程中我们也发现了一些问题, 还有很多需要改进和提高的地方。 首先, 要进一步加强师生互动。不论是在课堂教学过程中, 还是课外的科技活动和网络教学过程中, 师生互动都是非常重要的。但是目前来看, 师生互动的程度还不够, 也没有创造一些机会来加强师生互动。教师平时的事情比较多, 学生平时也有很繁重的学习任务, 彼此很难有足够的时间进行面对面的沟通和交流, 这在一定程度上影响了教学效果。 其次, 可适度开展双语教学。全球化的背景下, 在教学的过程中应该培养学生的全球视野, 进行双语教学是实现这一目标的有效手段。通过双语教学, 可以掌握本课程相关的专业术语和表达方式, 增强阅读英文文献资料和经典专著的能力。 再次, 将课堂教学和课外实践活动有机地结合起来。课堂上讲了很多基础理论和基础知识, 甚至做了很多推导运算, 也介绍了一些技术应用。但是这些知识如何用于指导具体的课外科技项目呢?这是需要认真思考的一个问题。 最后, 在教材、考核体系、教学内容等方面仍有需要完善的地方。 三总结 经过几年的教学改革, 我们取得了很多成绩, 也获得了一些经验和教训, 总的结果是令人满意的, 这坚定了我们继续进行教学改革的信心。我们会继续努力, 在实践中不断摸索, 以学生为本, 将工程光学课程建设得更好, 为专业建设和人才培养做出更大的贡献。 摘要:工程光学是我校测控技术及仪器和光电信息科学与工程两个专业共同开设的一门专业基础课, 该课程知识涉及面广、结构复杂, 既具有理论性, 又具有技术性和实践性。基于我校的人才培养定位和专业培养目标, 对课程教学进行一系列改革与实践, 包括课程教学内容、教学手段、教学队伍、教材及考核体系等。本文对这些教学改革的成果进行总结, 并分析存在的问题及不足。 关键词:工程光学,教学改革,教学手段,教学队伍 参考文献 [1]蔡怀宇、郁道银、李清.“工程光学”国家精品课程的建设与改革[J].高等理科教育, 2006 (2) :38~40 [2]武旭华、肖韶荣、张仙玲.“工程光学”教学改革初探与实践[J].电气电子教学学报, 2009 (Z1) :35~37 [3]张建寰、颜黄苹、黄元庆.突出“实践”特色建设工程光学精品课程[J].高等理科教育, 2009 (2) :108~111 [4]柏俊杰、张小云、吴英.面向工程应用的工程光学教学改革与实践——以重庆科技学院工程光学课程为例[J].重庆科技学院学报 (社会科学版) , 2012 (13) :186~188 根据教育部关于加强硕士研究生招生复试工作的指导意见及学校有关要求,光学工程学科2013年硕士研究生招生复试指导确定如下。 复试比例及主要内容 1、复试由笔试和面试两部分组成,外国语素质考试在面试中进行。复试的总成绩为280分,其中笔试200分,面试80分。 2、复试笔试科目 (1)应用光学,大约占90分。 主要内容: 基本成像规律和概念 球面近轴计算公式及其应用 理想光学系统的焦点、主点等 理想光学系统的物像关系平面镜成像特性 光阑的概念与用途 光强、照度、亮度等概念与计算 像差有关概念与用途 波像差概念、表示与用途 照相物镜系统特性与计算 显微镜系统特性与计算 望远系统特性与计算 参考书目: ① 李晓彤,《几何光学 像差 光学设计》,浙江大学出版社,2004,第二版 ② 张以谟,《应用光学》(上、下册),机械工业出版社,1982 (2)傅里叶光学,大约占30分。 主要内容: 傅里叶变换的基本概念 线性系统与抽样定理 透镜的傅里叶变换性质 光学传递、广义光瞳函数和截止频率概念等 光学成像系统的频率特性 参考书目: ① 吕乃光,《傅里叶光学》,机械工业出版社,2006,第二版 (3)光电测试技术,大约占30分。 主要内容: 有关光电测试的基本概念 星点检验等测试技术 焦距的放大率法测量 光学传递函数测试 干涉测试技术等 参考书目: ① 范志刚,《光电测试技术》,电子工业出版社,2004,第一版 ② 苏大图,《光学测量》,机械工业出版社,1988 (4)红外技术,大约占30分。 主要内容: 红外辐射概念与特性 大气窗口的概念等 红外物镜的特点 红外成像系统的性能评价 参考书目: ① 张敬贤,《微光与红外成像技术》,北京理工大学出版社,2004,第一版 (5)薄膜光学,大约占20分。 主要内容: 光学薄膜的概念与特点 减反射膜的概念、特点与计算 反射膜的概念与特点 分光膜的概念与特点 参考书目: ① 卢进军,《光学薄膜技术》,西北工业大学出版社,2005,第一版 3、面试主要内容 (1)综合分析与语言表达能力 (2)专业外语 (3)专业课以外其他知识技能的掌握情况 (4)特长与兴趣 今年刚考上,把复试经历给大家分享一下,如果以后有机会的话,也可以再联系我,我会尽量帮助大家,因为之前也得到过不少人的帮助,我也是一名外校生,各种消息都比较闭塞,因此也希望这会对大家有些许帮助。 整个复试包括英语听力和专业面试,没有单独的英文面试,只在专业面试时涉及一些专业文献的翻译,下午1:00开始听听力,在一个小阶梯会议室,大约容纳200人,使用多媒体播放;之后是分组面试,今年好像是80进60,分为7组,每组11或12人,应该是随机分的,我在第6组第一个,基本就是1:30开始;无论结果如何,2:00我就解脱了。 一.英语听力:包括两大段、四小段,共22题,全是选择题,老师用手控制各段时间间隔,感觉不好。大段是两篇intreview,每篇5道题,速度还可以,能听到些,感觉能对几个;小段就是对话,速度挺快的,其中的男音很差,就像没吃饭似地,基本是还没听到什么就结束了一段,就这样12个题基本全蒙的,现在记得好像22个题我一个选A的也没有,基本都是选B和C。 二.面试: 敲门,进门;桌子对面五位老师,我在复试之前联系的那位老师就是其一,之前曾遇见的另一位老师也在里面,不知其意,有点慌了,这也就是接下来的五位面试官,一般来说中间那位就是主考官,桌子外侧一排椅子,只有中间一个是拉出来的,其余都紧靠桌子,不用想拉到外面的那个就是你的,老师说坐下之后再坐下。其中有一位应该是记录员,整个过程一句话都没说,还有一位就说了两句,基本全是主考官问的。 自我介绍:三分钟左右,包括个人基本信息、大学所学课程、参加的活动(科技竞赛)、特长(哪门课程)、最大弱点、想从事的方向等。这个时候很紧张,感觉说话声音都有些发颤,接着自我暗示了一下,之后就好多了,但之后问题又基本都不会了,唉„„ 专业文献: 给你一张纸,平时考试试卷大小,上面有大约七八段不同的专业文献,自己选择一段,先读一遍再翻译,当时我也没怎么细看,就看到右上角一段是关于LCD的,右下角是关于量子力学的,由于复试之前专门准备过各个专业课英文名,所以Quantum Mechanic还是认识的,没敢再看其他的,就说读右下角这段吧。接下来的两分钟你就可以想象一下了,毕竟是专业文献,blabla„„;翻译的话,本来量子力学就很难懂,还是英语的,所以翻译的一定很差,还有不少单词不认识(需要注意的是,不知道意思的单词就老老实实问老师,蒙混过关不太好,也容易被识破,另外浙大校训是:求是,所以切忌糊弄),还好总算勉强翻译完了,用了五分钟还多。 专业知识:由于自我介绍时说的对光电检测感兴趣,所以大部分问的都是这方面的问题,这后来被我称为给自己挖了个坑,其实这方面不太好准备,不如几何光学和物理光学实在,大约问了15分钟,也就回答了1/3左右。 1.测量激光器打出激光的脉冲宽度和同步频率(这个不会,我就把话题引到简单的激光测距方面,老师又问脉冲测距的弱点——精度太低,我又扯单片机晶振频率来计时,12M赫兹,1 us,2.9979*10^8什么的,这个时间乘以光速精度还在300米,我无语了,老师语 重心长地说这个需要测相位) 2.一个透镜,两个表面是平的,一束光穿过之后能否将光会聚(我说没接触过,回答不能,老师引导会聚光除了平面这个条件还有什么,我说折射率,老师又说在透镜里面通过某种方法改变了折射率呢,想到了当年的平板玻璃,只有侧向位移,我还是说不能会聚,这次老师无语了,淡定的说其实是可以的,折射率曲线为近似抛物线形状的透镜就行) 3.设计一个数据采集系统,需要哪几方面(这是之前联系的老师问的,感觉挺有压力的,懵了,不明白,老师解释了一下,说方块图,还是不懂,模拟信号,数字万用表包括什么;我又引到当时光电比赛的导盲器,模拟、数字的转化,PSD什么的) 4.激光的自发辐射和受激辐射的异同(这个说了一些,顺便说了下激光的工作原理,老师又问自发和受激是并存还是单独),要构造激光器的还需什么(光腔),光腔的作用(选模、提供光波模反馈) 5.介绍激光纵模与横模(忘了,怕说错了,没敢乱说) 6.说像差(7种);球差和位置色差的异同(这个说了一些,自己回去查一下吧) 7.什么样的透镜叫薄透镜(根本没看,说不知道) 8.全息照相,干板打碎了(还能看见原物体图像,每点都记录其复振幅信息);又问这时与原来的差别,也就是说很小很小就可以还原物体(还是不知道) “好了,时间差不多了”,这句话简直是救命稻草,站起来,拿好自己的东西,道别,出门,关门,结束。 出门遇见其他组出来的说是问的方向与我的有很大差别,看来复试题目包括的科目很多,由于我是第一个,面试到中间才有位老师进去说让面试官检查一下考生的材料,所以我的就基本没怎么看,据说后来的人都是看着你的本科成绩单来发问的,其实这样更难办,大学期间的每门课都可能问到,悬啊! “本-硕-博”连读培养模式具有培养目的性强, 周期短、各阶段统筹安排, 连续性好等特点, 能因材施教, 最大程度上打好学生的理论基础, 释放学生学习创造热情, 是目前多样化高校培养模式中的一大热点。 哈尔滨工程大学作为以“三海一核”为办学特色的高校, 在理工科有其独特的优势。光学工程学科同样是我校的优势学科, 已经积淀了相当的学术底蕴并取得了丰硕的学术成果。在培养学生方面, 在对本科生进行通识教育的基础上, 适当引入专业知识, 积极推动因材施教, 营造良好的学习氛围, 使学生德智体全面发展, 培养了一大批优秀人才。 随着该专业博士生毕业标准的提高及教育部完全取消了优秀应届本科毕业生免试攻读研究生本单位和外单位的限制之后, 光学光程学科硕士和博士研究生的招生遇到较大困难。因此, 探索一种全新的创新人才培养体制, 能够最大程度吸引优质生源, 不断提升人才培养质量, 打造具有学校及学院特色的品牌工程, 为我校及我院学科建设提供有力支撑。经过论证和研究, 我们提出了构建“3+1+X”模式下的本研贯通创新人才培养体制。在光学工程学科择优选拔实行优秀本科生的本、硕、博连读制, 采取3年本科+1年硕博课程学习+X年硕士、博士论文工作 (即3+1+X学制, 最短可在7年内获取博士学位) 的创新培养模式。 1 调整人才培养方略, 构建本-硕-博连读培养模式 本硕博连读概括来说是将整个大学学习生涯统筹为三个阶段, 本科阶段加强通识教育, 着重培养学生的数学水平及基础物理理论, 进行实践创新方面的培养, 开展专业领域的初步训练。硕士阶段为学生制定适合其个人发展的培养方案, 并强化理论知识和研发能力。博士阶段强化深入研究能力和发现创新能力。本硕博统筹优化, 能将大学学习生涯有机地衔接起来, 提高了教育教学的效率, 同时, 培育的学生基础扎实, 能因人而异地充分发挥其创造的积极性, 这样培养出来的学生才能够在光学工程的专业领域以扎实的、基础和饱满的热情促进学科蓬勃发展。 1.1“本-硕-博”连读计划的培养目标 通过本硕博连续培养, 让学生尽早定下长远的学习目标, 集中学校的优秀教学资源, 营造一个良好的学习氛围, 吸引更加优质的生源, 鼓励大胆创新, 培养创新意识强、面对困难敢于挑战、理论基础扎实、有良好交流合作能力、较强的独立科研能力和国际交流能力的高层次精英人才。 在本硕博贯通模式下, 全面提高学生的创新意识和学术能力, 教学不仅要注重数学功底和专业理论知识的强化, 还要在传授知识的过程中启发学生的创新思维, 目的是提高学生学习和创新能力, 激发学习和创新的热情, 为学生在今后的科研路上打下坚实基础。力求通过构建科学的培养体系, 营造良好的学术氛围, 兼顾理论基础、实践创新、道德素质全方面的培养, 探索出一个系统科学的教育体系。 1.2“本-硕-博”连读计划的培养方案 本硕博连读的培养计划始终要围绕精英化教育模式, 控制本科的学习时间, 科学规划课程安排, 争取让学生优先打好专业基础, 同时又能兼顾人文与实践, 实现素质教育和专业的有机结合, 奠定终身学习的基础。 哈尔滨工程大学的本硕博培养方案采取3年本科+1年硕博课程学习+X年硕士、博士论文工作 (即3+1+X学制, 最短可在7年内获取博士学位) 的基本培养模式。大一下学期 (第2学期) 开始选拔学生, 采取自愿报名, 择优录取的原则。进入到本体制中的学生3年内完成本科阶段前六学期的所有课程, 达到相应的学分要求, 并且完成毕业设计。培养过程中的专业实习环节由指导教师指定, 进入导师实验室进行深度实习实践。大四的上学期 (第7学期) 开始进入博士、硕士课程学习, 第4学年第1学期开设硕博公共课、硕士学位课, 第4学年第2学期开设硕博专业课, 第5学年开始进入完成硕士/博士学位论文工作。修完本、硕、博全部课程, 只需4年, 从学分方面, 只比正常本科阶段多修10~20学分, 教学环节学分合计为180~190学分。 为实行本研贯通培养的个性化方案, 实行导师制。将目前的本科、硕士、博士人才培养方案, 经过整合后, 形成本研贯通的培养方案。学生本人自愿提出申请, 经过答辩过程即可获得硕士学位, 完成博士课题研究, 达到毕业条件, 经过答辩即可获得博士学位。学院依托学校和学科的国际化合作渠道, 在整个体系逐渐成熟以后, 选拔优秀学生到国外合作院校联合培养修读课程并进行研究生的学位论文工作, 支持鼓励学生在校学习期间赴境外参加国际会议, 拓宽国际视野。 2 强化创新理念, 科学制定教学计划 2.1 本科培养, 科研奠基, 引领学生走进科学殿堂 第一, 从公平性、可操作性上考虑, 第1~6学期的培养方案, 在原有培养方案上加以改进, 其他优秀学生可随时加入, 成绩不好的学生也可随时退出, 充分发挥学生的主观能动性, 激化其创造的活力。第二, 适度减少通识教育选修课学分要求 (例如光电信息科学与工程专业, 目前要求至少10学分) 、适度减少专业实践环节学分要求 (例如光电信息科学与工程专业, 要求至少19.5学分) , 让学生有更多自主选择的余地, 这样学生能集中学习目标, 将更多的精力放到自己感兴趣的方向, 既有利于为今后的科研打下基础, 也能保持学生高昂的学习热情。第三, 鼓励学生多与导师沟通, 尽早让导师知道你的学习目标与兴趣方向, 对于一些创造性的见解及时和导师交流讨论。学生在前6个学期, 在导师指导下修习完成所需要课程的前续专业基础知识, 兼顾基础和创新思维。 2.2 硕士教育, 承上启下, 加快促进学生理论与实践结合 硕博课程基础课程是该学科的通用课程, 是所有学生都需要学习的课程, 包括学位课及专业课。学以致用, 增加专业技能的培训, 如Matlab、comsol等仿真软件的使用, 注重将基础理论融入到实际应用中, 提高学生自我认同感, 提高创新的意识。 2.3 博士教育, 破茧成蝶, 见证能够独挡一面的顶尖人才成型 针对学科的各个研究方向, 开设前沿专业课程, 供学生选择。鼓励课程以讨论班、课程研修报告的形式完成。鼓励学生自我突破, 能够自己立意选题, 自己探索实践, 培养独立发现、思考、解决问题的能力, 塑造学生新一代高层次研究型人才的雏形。 3 完善导师制度与考核制度 导师是学生在“本-硕-博”连读方案中各阶段顺利进行的重要保障。由于本硕博连续培养方案最终的目标是培养高水平的创新型博士, 所以在导师配备上, 从本科开始就给学生配备具有博士生导师资格的教师担任导师, 根据实际情况, 也可配备以博士生导师为主的导师小组。 本硕博连读方案中, 导师将会统筹规划学生的学科方向及学习课程, 还包括对学生实践环节的培训、思想道德方面的培养、学习兴趣的激发和团队精神的培养。本硕博连读教育模式虽不像常规教育模式那样有明显的阶段分界线, 但是导师还应注意在连读模式下对学生各阶段进行总结性、综合性的训练。即:在本科阶段的末期, 结合学生的兴趣和以后的研究方向安排研究型毕业论文, 既能总结学生在本科阶段所学的知识, 又能接触下一阶段的科研内容, 了解自己的研究方向, 增强创新能力。在硕士阶段的后期, 导师指导学生对所参与的科研工作进行总结, 撰写学术论文, 使学生在学术上得到锻炼和提高。 本硕博连读模式跨阶多, 时间长, 光学工程这门学科又具有种类多、实践性强、理论基础要求高等特点, 不能把考核全部集中到最后的博士答辩, 分段考核及其适当的分流必不可少。 考核应包括以下几个方面:课程考核、实践考核、科研考核, 在本科四年级允许学生选修研究生课程, 将本科四年级和研究生的一年级的教学过程合并, 完成硕士研究生的基础技能培训的同时, 完成毕业设计, 获得本科毕业证;对于不适应研究生课程或者不具备科研潜力的学生, 可以申请正常毕业, 获得本科毕业证;在原硕士1年级末, 对直博生进行分流和筛选, 对于不适合学术研究的直博生, 经本人申请, 再增加1年半的学制, 与原来同年级的硕士生一同毕业;对于能够胜任学术研究的直博生, 直接进入博士阶段, 完成博士期间的学业。这样一来, 教育资源得到了最好的配置, 学生可以朝着自己感兴趣的方向发展。 4 结语 人才培养没有固定的模式和方法, 如何最优化配置教育资源, 培育最顶尖的创新型科技人才是需要高校不断探索的。本文结合哈尔滨工程大学的实际情况和光学工程学科特色, 探讨了“本-硕-博”连读的教育模式, 提出在学到足够的知识的基础之上, 缩短学习周期, 加强课程的连续性, 提高教学效率, 学生有充分的学习资源和良好的科创环境, 为培养新型的高质量创新型人才提供支撑与保障。 摘要:“本-硕-博”连续创新人才培养模式是近几年高校创新人才培养模式的一次重要实践。哈尔滨工程大学光学工程学科结合学校的办学特色, 构建“3+1+X本-硕-博”连读教育模式, 旨在最大程度上缩短教育周期, 保持教育连续性的前提下, 探讨不断提升人才培养质量的方案, 为社会输送更多高水平、创新型、研究型人才。 关键词:光学工程学科,本硕博连读,培养模式 参考文献 [1]李蔚, 张文雪.本硕统筹, 培养高层次工科人才[J].高等工程教育研究, 2001, (04) :21-24. 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