时间：2023-12-24 16:38:11
对，都出现了镜子。从本质上说，都和光学有关。
大到探月的嫦娥卫星，小到日常生活中的单反相机、CD光盘，无论是国家进步，还是你我的生活质量，都与光学工程息息相关。由于光学工程的应用实践要求十分严格，相关本科专业的毕业生往往无力承担与光学工程科学技术研究直接相关的工作。因此，每年有大量相关专业的本科毕业生选择考研。
由于光学工程是一门高层次、高门槛的学科，相较于机械工程、计算机科学与技术等专业，开设此专业的院校并不多。总体看来，光学工程专业的考研竞争比较激烈，尤其是在一些光学工程名校之中，2012年浙江大学光学工程的报录比就曾高达17∶1。
目前，我国具有光学工程博士一级授予资格的高校共38所。具有光学工程国家重点学科的高校共有清华大学、北京理工大学、南开大学、天津大学、长春理工大学、南京理工大学、浙江大学、华中科技大学、国防科学技术大学等9所，具有国家重点（培育）学科的高校有上海理工大学、电子科技大学两所，具有博士培养资格的中国科学院相关研究院所主要有长春光机所、西安光机所、上海光机所、上海技术物理所、安徽光机所、成都光电所等6所。
我们如何在为数不多的顶级名校或科研院所中选择一所最适合自己的院校呢？
第一，重视院校综合实力，避免依赖单一数据。
各种评估结果中的得分、排名等数据往往只能反映院校的宏观指标，且不同机构均有不一样的标准，很难客观真实地反映院校的全部情况。各院校的研究方向独具特色，互有长短，具体到每个研究方向，实力强弱更不相同，比如，光学设计这一领域，普遍认为实力强弱依次为清华大学、北京理工大学、浙江大学、天津大学等。同样的道理，单纯地看重院校的院士、长江学者数量、实验室规模、研究经费等指标也是不科学的。院校研究水平的高低并不能直接反映研究生教育质量的好坏，院校的导师构成、地理区位与就业环境、同学本科来源的层次与学术氛围等软实力也不是量化指标可以衡量的，然而这些因素对研究生阶段的学术成就以及未来的职业发展，往往比宏观数据具备更大的影响，万万不可忽视。
第二，光学工程不是什么院校都能“玩得转”。
在考生中广泛存在“211高校未必比985高校差”的思想，从而选择考研难度相对较小的“211工程”院校深造。不可否认，一些“211工程”院校在其传统优势学科上的确不比“985院校”差，甚至更有优势。但是，光学工程是一门“高富帅”的学科，只有高层次的院校才能承载光学工程这门学科，而优秀的光学工程人才往往也出自优秀的院校。主要原因体现在两个方面：第一，光学工程精密程度非常高，对实验仪器设备和资金的依赖性比较强，缺少国家重视和资金上的倾斜，院校很难承担昂贵的实验仪器设备，从而限制研究生的发展；第二，“985”院校导师的视野更加开阔，对研究生的基本要求更加严格、培养目标更高，甚至某些院校的本科生在导师的指导和严格要求下也能在诸如Optical Letters等国际顶级光学期刊上。此外，高层次的院校学术氛围更加浓厚，出国深造、就业等方面也具备更大的优势。
在此背景下，有必要对光学工程相关院校及其考研情况进行深度解读。本文将以拥有国家重点学科的浙江大学、华中科技大学、天津大学、南开大学，以及中国科学院的上海光机所为例进行具体分析。
浙江大学：为强者而生
学科地位：浙江大学光学工程学科设立于光电信息工程学系内，该系前身为浙江大学光学仪器专业，是中国光学工程学科的诞生地，具有雄厚的学科实力。在2007―2009年、2010―2012年教育部学科评估中均排名第一。
学科特色：有现代光学仪器国家重点实验室、国家光学仪器工程技术研究中心、国防重点学科实验室等部级研究基地。目前设置有光学工程研究所、光电信息及检测技术研究所、光电子技术研究所、光电显示技术研究所、先进纳米光子学研究所和光及电磁波研究中心、光学惯性技术工程研究中心等机构。
研究领域：浙江大学光学工程主要研究领域十分宽广，包括微纳光学与介观光学与器件、光学光电子薄膜、光电显示技术、高精度光纤传感、光电成像技术、微纳米精密检测技术、生物光子学、新型激光与光电子技术、光电子集成器件与系统，光通信技术与系统和新颖人工光电介质等。
师资力量：光及电磁波研究中心以长江计划特聘教授何赛灵为领军人物，大部分导师均为杰出“海归”或外籍教授，在光子学和电磁波的理论和实验研究领域开展了大量工作，获得了许多具有国际影响的学术成果。
地理区位：长江三角洲地区具有规模庞大的光电产业集群，具有国际化、起点高的特点，相较于珠三角地区以封装、为主的光电―半导体产业而言具有广阔的发展前景。
竞争情况：浙江大学就读光学工程的研究生中超过半数来自于浙江大学、天津大学、南开大学等名校的推免生。考研竞争极为激烈，从近年报录比便可见一斑。
考试特色：浙江大学光学工程考研参考书为郁道银、谈恒英著的《工程光学》。浙江大学光学工程的专业课考试较其他学校包括的内容更多，报考的同学需要复习几何像差、傅里叶光学等本科阶段较为薄弱的知识板块。此外，也会考查一定的激光原理知识。
华中科技大学：光谷传奇
学科地位：华中科技大学光学工程近年来发展迅速，实力雄厚。尤其是在筹的武汉光电国家实验室是我国目前仅有的几个国家实验室之一，学科地位非同一般。华中科技大学在2010―2012年教育部学科评估中与浙江大学并列第一。
学科特色：光学与电子信息学院设有武汉光电国家实验室、激光加工技术国家工程研究中心、下一代互联网接入系统国家工程实验室、国家集成电路人才培养基地、教育部电子信息功能材料重点实验室（B类）、教育部敏感陶瓷工程中心等研究机构。其中武汉光电国家实验室是由教育部、湖北省和武汉市共建，依托于华中科技大学，联合武汉邮电科学研究院、中国科学院武汉物理与数学研究所、中国船舶重工集团公司第七一七研究所共同组建，已投入4亿多元建立了12个科学研究平台以及1个光电公共测试平台。
研究领域：华中科技大学主要研究方向为光电测控技术、光电信息存储、光通信技术、基础光子学、激光科学与工程、光电子器件与集成、纳米光电子学、生物医学光子学、能源光子学、太赫兹技术。
地理区位：华中科技大学地处著名的武汉光谷，当地产业集群形成的产学研体系研究水平很高，产业价值巨大，尤其在光通信、激光等领域具有较大优势，就业前景看好。
竞争情况：华中科技大学工学复试分数线2013年为330分、2012年为340分、2011年为330分。招生人数60人左右，随当年推免生比例有所波动。
考试特色：华中科技大学光学工程专业课考试偏向物理光学、电子学、激光原理相关知识。需要注意的是有两个单位可以接收光学工程的硕士生，分别是光电学院和武汉光电国家实验室。
天津大学：精益求精
学科地位：天津大学光学工程学科设立在天津大学精密仪器与光电子工程学院，是我国较早设立光学工程的高校之一。天津大学光学工程在2007―2009年教育部学科评估中名列第二，2010―2012年教育部学科评估中名列第三。此外，天津大学精密仪器与光电子工程学院也是教育部“教育教学改革特别试验区”的15个全国试点学院之一。
学科特色：所在学院设有精密测试技术及仪器国家重点实验室、光电信息技术科学教育部重点实验室、精密仪器中心、现代光学研究所、光电子研究中心、传感工程研究所、照明技术研究所、光电测控技术研究所、激光与光电子技术研究所、生物光学研究所、安全防伪技术研究中心等研究和开发机构。
研究方向：超快激光理论与应用研究、光学信息处理及其应用、光学技术在计算机科学中的应用、数字图像处理技术、光学传感器技术、先进固体激光及非线性频率变化技术、光电子学与光通信技术、激光与光电子应用技术等。
师资力量：中国科学院院士1人，中国工程院院士1人，长江计划特聘教授4人。天津大学光学工程的师资队伍配置十分合理，老中青年教师比例合理。老年教授如姚建铨院士、王清月教授等可以保证该学科的顶级实力，中年学科骨干如刘铁根教授近年来在光纤传感领域硕果累累，超快激光实验室的胡明列教授是天津大学最年轻的教授，学术前景十分光明。
地理区位：既紧挨近年来得到长足发展的天津滨海新区，又毗邻首都北京，就业环境较为优越。
竞争情况：就读于天津大学的研究生中，本校生源占有较大比例。天津大学工学复试分数线2013年为330分，2012年为335分，2009―2011光学工程报录比如下：
考试特色：天津大学考研参考书目为郁道银、谈恒英著的《工程光学》和周炳著的《激光原理》，建议欲报考的同学参考天津大学蔡怀宇教授编写的《工程光学复习指导与习题解答》。
南开大学：虽小而精
学科地位：南开大学光学工程设立于南开大学现代光学研究所内，隶属于电子信息与光学工程学院。现代光学研究所由光学工程元老母国光院士创建，是全国高校中最早取得光学和光学工程两个学科博士学位授予权的单位。在2010―2012年教育部学科评估中，南开大学光学工程名列第五。
学科特色：设有教育部光电信息技术科学重点实验室以及博士后流动站。
师资力量：南开大学光学工程规模较小，共有教师28人，教授、研究员18人，副教授8人，其中有院士1人，特聘教授1人，博士生导师13人，但导师队伍水平相当优秀，哈佛大学、剑桥大学等欧美名校留学、访问研究的经历非常普遍，近年来在Nature、Science等国际最顶尖期刊发表多篇论文，令国内同行为之拜服。较为出色的是青年教师刘海涛教授，在Nature发表两篇论文，在Physical Review Letters发表两篇论文，主要研究方向为表面等离子体等微纳光学的相关理论。
培养模式：南开大学光学工程招生规模较小，几乎与导师人数平齐，每个研究生均能得到导师的大量指导，研究生教育接近于精英教育。需要注意的是，南开大学光学工程的专业型硕士培养计划与学术型硕士培养计划基本相同，这与其他学校的培养模式有所区别。
研究领域：相比其他高校，南开大学光学工程的研究方向的理论特色较为明显，其研究领域主要有：光学/数字图象处理科学与技术、光学处理与光计算技术、激光与非线性光学科学与技术、现代光通信技术、光波电子学、光子技术、眼视觉光学和共焦显微技术、飞秒激光技术、微纳光学。
地理区位：与天津大学相同。
竞争情况：南开大学近年来考研报录情况如下所示，可见相较于其他院校，南开大学光学工程的性价比较高。
考试特色：南开大学光学工程往年专业课参考书是赵凯华、钟锡华编著的《光学》，专业课考试风格自2013年起有所变化，并且2014年考研没有提供参考书目，需要考生注意。
中国科学院上海光机所：卧虎藏龙
学科地位：上海光机所是我国建立最早、规模最大的激光专业研究所。
学科特色：上海光机所现设8个研究室，分别是：强场激光物理国家重点实验室、中科院量子光学重点实验室、中科院强激光材料重点实验室、高功率激光物理联合实验室、空间激光信息技术研究中心（含：中科院空间激光通信及检验技术重点实验室、上海市全固态激光器与应用技术重点实验室）、信息光学与光电技术实验室、高密度光存储技术实验室、高功率激光单元技术研究与发展中心。
值得一提的是，上海光机所建成了国内仅有国际上也为数不多的“神光”系列高功率大型激光装置，用于激光分离同位素的激光与光学系统、超短超强激光系统、激光原子冷却装置、空间全固态激光器研制平台。在各种新型、高性能激光器件、激光与光电子功能材料的研制方面，也进入了国际先进水平，是我国现代光学和激光与光电子领域取得研究成果最多的单位之一。
研究领域：强激光技术、强场物理与强光光学、信息光学、量子光学、激光与光电子器件、光学材料等。显而易见的是，上海光机所的研究方向非常偏向于理论研究，因而十分适合于光学工程理论方向的深造。
地理区位：地处长三角的核心上海，地理区位优势相当明显。
竞争情况：每年有许多来自清华大学、浙江大学等顶尖学府的毕业生通过推免进入上海光机所，研究所人才济济。近年来上海光机所光学工程的复试分数线为：2013年320分，2012年325分，2011年330分。每年招生人数在40―50人，随当年推免比例有所浮动。
培养模式：上海光机所的专业型硕士与学术型硕士培养计划相近，且第一年是在安徽合肥的中国科学技术大学培养。
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。
[摘要]物理学与生物学交叉融合日益成为现代科学技术发展的重要趋势，交叉学科复合型创新人才培养随之成为研究生教育中的关键问题。文章从生物物理交叉学科研究平台建设、研究生创新能力培养、跨学科研究课程设置、交叉学科研究生导师团队设立等几个方面，系统阐述了生物物理交叉学科研究生培养模式以及实践中的具体措施与方法，对提高交叉学科研究生培养质量具有重要指导意义。
[关键词]生物物理 交叉学科 研究生培养 创新能力
当今，科学技术综合化、整体化的发展趋势日益明显，自然科学各学科间相互交叉、渗透，形成了一系列新兴的边缘学科、交叉学科和综合性学科。学科交叉融合成为了优势学科的发展点、新兴学科的生长点、重大创新的突破点，同时也是人才培养的制高点。进入21世纪后，随着生物科学的飞速发展，物理学与生物学的交叉成为一个重要趋势，物理学中的理论模型、实验技术和计算方法在生物系统中得到了广泛应用，一些具有创新性、对生命科学和医学发展有重大推动作用的物理新技术正是在跨学科研究中发展起来的[1]。因此，国外许多研究型大学纷纷成立了生物、物理和工程学的跨学科研究组织，并积极开展交叉学科研究生教育[2]。与发达国家相比，我国跨学科研究和研究生的培养处在一个起步阶段，相关的教育模式还没有形成较为完整的体系，存在很大的发展空间[3]。如何借助跨学科研究，使研究生教育与现代科技的交叉渗透整体化发展相适应， 是研究生培养工作中一个亟待解决和加强的课题。因此，本文以生物物理交叉学科研究生培养为典型研究范例，对交叉学科研究生教育模式进行深入研究分析，并阐述实践中探索的具体方法和措施。开展生物物理交叉学科研究生教育模式探索，有利于加强学科建设，促进传统优势学科物理学、光学和生物学的发展，培育和造就新的优势学科，催生新的研究方向；有利于培养和提高研究生的创造性，造就具有复合知识结构、能力与素质的创新人才；有利于师资队伍建设，促进具有多学科知识背景的跨学科带头人的迅速成长，为申请国家重大科技课题储备人才。
一、构建交叉学科研究组织和平台，发挥现有学科优势与特色
成立跨学科研究中心、交叉学科研究实验室等跨学科组织，以此学术组织汇集来自不同学科、具有不同知识背景的研究生一起开展科学研究和学术活动，促进不同学科间的实质性渗透、交叉和融合。美国许多著名的研究型大学，如麻省理工大学、斯坦福大学、加州大学伯克利分校等拟定了“Bio-X”计划，组建了跨物理学和生物学的研究中心，把物理学家和生物学家集中到共同的生命科学问题研究中去，以便更好地发挥物理学的思想、理论、技术和方法在生命科学研究中的作用[4]。北京大学成立了“前沿交叉学科研究院”， 开展生物、医学、物理学、工程学跨学科研究，培养交叉学科的复合型优秀人才，在交叉学科研究生培养方面做了有益的尝试[5]。
建立交叉学科研究组织和平台， 是开展跨学科学术研究的重要保障。在此方面，以我校光学国家重点学科和生物工程教育部重点学科为依托，建设了生物单分子操纵和光量子生物探测交叉研究中心；依托我校物理电子学科，建立了生物物理测量交叉研究实验室；依托信号与信息处理学科，建立了神经生物信息学交叉研究室。吸引物理学、生物学、电子信息等不同学科的研究人员和技术力量，引进了日本理化研究所蛋白质结构研究方向的科研人员，并以此跨学科研究组织为基础，申请国家重大研究课题、国际合作项目以及重大专项课题。以教师的科学研究项目为导向，组建了三个交叉研究学术平台：（1）生物光，以生物光子学与激光医学为重点，开展生物单分子操纵和光量子生物探测交叉研究，利用光学测量手段探测各种生命信息，研究生命系统中的光效应，开发新型生物光学材料和光生物传感器；（2）生物电，主要在细胞生物电、神经生物电以及生理电信号检测方面进行理论和应用交叉研究，以电子学、生物学、计算机科学、控制科学为背景，以脑-机交互和脑控机器人研究为重点突破，进行前瞻性、交叉性的基础应用研究；（3）生物磁，进行了生物弱磁测量和生物电磁效应的交叉研究，以生物弱磁测量方法和磁场对细胞膜离子通道特性影响的实验为突破，在理论方法和实验技术上进行生物物理交叉学科研究。这些学术研究组织和平台的建立，为研究生进入交叉学科前沿技术奠定了良好的基础，有效提高了研究生培养质量和效率。
二、凝练跨学科研究方向，培育新兴交叉学科生长点
由于生物物理跨学科研究内容十分广泛，包括：分子生物物理、膜和细胞生物物理、光生物物理、理论生物物理、神经生物物理、生物控制论和生物信息学、环境辐射生物物理、生物力学与流变学以及生物物理技术等九大方面[6]。因此，实践中需要认真提炼科学问题，凝练研究方向。根据我们现有物理学和电子学的学科优势和人才队伍，将生物物理交叉研究工作主要集中于四个方面（1）细胞生物电测量与物理因子的生物效应研究；（2）神经信息处理与脑-机交互（BCI）技术研究；（3）生物信息学研究（4）生物医学传感与检测技术研究。围绕脑控机器人、运动过程与大脑认知相关的脑-机交互中信号的传输、处理、控制技术及系统实现问题，开展神经信息处理与脑-机交互技术研究，在运动想象BCI信号处理与模式识别方法上取得了显著成果，研究生提出和完成的基于小波包熵和SVM的识别技术，获得了脑机接口竞赛数据处理的最优水平。围绕激光和弱磁诱导下，神经细胞膜离子通道门控动力学特性分析，开展了物理因子（光、电、磁、超声）作用的细胞生物效应研究。由于此方向研究平台建设和队伍建设相对较完善，并针对国内外前沿交叉技术提炼研究问题，结合我们在物理学和工程学科研究积累的优势，该研究方向的成果处于国内先进水平，培养的研究生被清华大学等国内一流大学录用。围绕生物信息学，开展重大疾病的蛋白质基因序列预测与识别，研究虚拟细胞，利用快速增长的生物数据库模拟细胞，从基因出发到细胞再到整个器官及系统，定量模拟生物体的结构和生理功能，为重大疾病的研究和治疗提供必要的信息和依据。目前，我们这方面工作刚刚展开，但应用前景十分广阔。由于我们根据现有学科优势、人才队伍、交叉研究前沿问题，凝练研究方向，培育交叉学科生长点，并制定切合实际的培养方案。因此，在相对较短的培养时间内取得了较大的成绩，研究生在国内外重要学术期刊上发表生物物理跨学科研究论文60余篇，被SCI和EI检索49篇，研究生申报科技创新课题，获得各种奖励数量明显增多，使我们的研究生教育和科学研究实现了“双赢”。
此举,对江苏省半导体照明产业来说,令人振奋;对科技部正在“十城万盏”万盏工程来说,同样提振人心。
回顾“十城万盏”工程实施一周年的历程,我国的半导体相关科研院所、检测机构做出了许多可圈可点的贡献。仅以上海为例,上海拥有同济大学与照明艺术研究中心、复旦大学光源与照明工程系、复旦大学材料科学系、上海光机所、上海技术物理研究所、上海光学仪器研究所、国家光学仪器质检中心等科研院所、检测机构。
近年,上海已在绿色照明光源领域取得多项技术突破,在半导体照明材料的制备、工艺、器件的研究和应用等方面开展了许多富有成效的研究,并已取得了一些具有国际先进水平和自主知识产权的关键技术,为产业化应用奠定了坚实的基础。2009年,上海市LED产业实现产值100亿元,其中,上海市的科研院所、检测中心功不可没。
同样,各试点城市取得的成绩,军功章上也有科研院所及检测机构的“一半”。但面对成绩,科研院所及检测机构真的可以高枕无忧了吗?
虽然时间过去了两年,但提及“337”事件、提及那位令人发怵的“美国老太太”,半导体照明产业从业者们依然如鲠在喉。
目前,我国的半导体照明研发中,依然存在诸多需要反思的问题。众所周知,作为一个科技含量较高的产业,要想实现半导体产业的利润最大化,掌握其核心技术,是必然的选择。
然而,反观我国半导体产业现实,半导体照明行业的核心专利中绝大部分都被日亚、丰田合成、科锐等国外LED企业所垄断。我国LED企业所申请的专利主要集中于,保护范围较小。目前除南昌晶能光电外,其余芯片企业的技术或多或少都涉及一些专利侵权。据了解,目前我国LED封装所用的两类荧光粉YAG:Ce 和YAG:Tb 的专利也分别为日亚、欧司朗所掌控。
因此,加强拥有核心自主知识产权的各种材料的研究,对相关科研院所来说,迫在眉睫。
从长远来看,如果无法打破国际LED巨头的技术垄断,则那位令人发怵的“美国老太太”导演的LED行业“337”事件,将会一次次地重演。
2010年1月11日,总理在国家科学技术奖励大会上发表了重要讲话。温总理在讲话中强调:“要紧密跟踪世界经济科技发展趋势,大力发展战略性新兴产业。在新能源、新材料和高端制造、信息网络、生命科学、空天海洋地球科学等领域,推动共性关键技术攻关,加快科研成果向现实生产力转化,逐步使战略性新兴产业成为可持续发展的主导力量。”
科学技术是第一生产力!
我们相信,相关科研院所、检测机构定能不负重望,在未来的“十城万盏”工程推进中,担负起半导体照明核心技术研发的重任,力争打破国际LED巨头的技术垄断,促进我国的LED产业健康发展。
北京大学宽禁带半导体研究中心
北京大学宽禁带半导体研究中心,是国内宽禁带半导体的主要研究基地之一。
物理学院Ⅲ族氮化物半导体研究组1993年起在国内最早开展了MOCVD生长GaN基材料与蓝光LED的研究工作,成功地研制出GaN基蓝光、绿光和白光LED,掌握了拥有自主知识产权的GaN基LED制备关键技术,在上海依靠自己的技术建立了北大蓝光公司并成86计划产业化基地。中心在半导体照明用大功率白光LED研制和GaN基脊型LED研制上又取得了重大突破。
北京工业大学北京光电子技术实验室
国家有色金属复合材料工程技术研究中心
北京工业大学北京光电子技术实验室国家有色金属复合材料工程技术研究中心,是部级工程中心。中心主要从事颗粒增强复合材料、有色金属半固态加工技术、喷射成形技术、激光快速成形技术、先进雾化技术等研究开发工作。
主要研究方向包括:颗粒增强金属基复合材料制备技术、有色金属半固态加工技术、喷射成形技术、激光快速成形技术、快速凝固气雾化技术、超声雾化技术、快冷铸带技术、金属纳米制备技术等。
“九五”以来,产业建设取得较快的发展,建成了具有一定规模的SMT焊粉和粉末触媒2条生产线,形成了焊粉、焊料、喷涂粉末、触媒等具有特色的高技术产品。
清华大学电子工程系集成电子学国家重点实验室
清华大学集成光电子实验室是国内从事光电子材料与器件及其在光纤通信与网络中的应用技术的主要研究基地,在许多重要的研究领域取得了突出成果。
实验室重点研究基于半导体光电子材料、低维纳米结构材料和石英光纤的各种新型光电子器件以及集成器件,研究上述器件在光纤通信系统与网络、信息处理与平板显示系统中的应用技术,及其未来高速、宽带光纤通讯与网络技术。
自1999年10月起,实验室开始GaN基蓝绿光LED研究,在GaN基LED材料的MOVCD外延生长、器件制备、管芯封装以及系统应用技术的研究等方面积累了丰富的经验。
中国电子科技集团公司第四十五研究所
中国电子科技集团公司第四十五研究所是国内从事电子专用设备技术、整机系统和应用工艺研究开发与生产制造的专业化科研生产单位,传承50年半导体专用设备研发经验,在微电子学、精密光学、计算机应用、自动控制、精密机械、液压、气动及系统工程等诸多技术应用方面居国内领先地位。
目前,研究所已形成以IC关键工艺设备“光刻机”为龙头,晶圆加工设备、芯片封装设备及电子元件设备等门类齐全,系列配套的产品。由我所研制的材料加工、光刻、清洗、中测、划片、键合设备在国内处于技术领先地位并已具备规模生产能力。
中科院物理研究所
中国科学院物理研究所是以物理学基础研究与应用基础研究为主的多学科、综合性研究机构。研究方向以凝聚态物理为主,包括凝聚态物理、光物理、原子分子物理、等离子体物理、软物质物理、凝聚态理论和计算物理等。
近年来,物理所新型化合物材料实验室利用MOCVD设备,进行超高亮度GAN基光二极管关键技术研发,具有完善的研发和测试设备。近年出色地完成了多项国家计划、973计划、科学院创新计划等项目。目前正致力于提高LED材料发光效率、深紫外材料、非极性材料、单芯片白光材料等领域的研究。
中科院半导体照明研发中心
中国科学院半导体照明研发中心经几年的基本建设,已经成为半导体照明科学技术的创新中心及我国半导体照明产业可持续发展的技术辐射中心和产业服务平台。中心在半导体照明核心,技术方面取得了重大突破,形成了一系列成果和知识产权。
中心在半导体照明重大设备、材料生长、器件工艺、重大应用等方面与国内外相关研发机构建立了良好的关系。通过技术辐射,增强了国内外相关企业的竞争力,促进产业整体水平的提高,有力地推进了半导体照明用LED的发展和应用。
中国电子科技集团第四十六研究所
中国电子科技集团公司第四十六研究所始建于1958年,是国内最早从事半导体材料和光纤材料技术研究开发与生产的专业科研单位之一。
经过四十多年的发展壮大,我所目前已形成三大专业科研领域,主要涉及半导体电子功能材料、特种光纤材料的研究开发和电子材料检测,并承担一定的生产任务。该所质量检测中心是信息产业部专用电子材料质量检测中心,主要承担对电子材料的检测、检测技术改进等任务,将建成部级电子信息材料的检测中心。
中国电子科技集团公司第十三研究试验中心
中国电子科技集团第十三研究所试验中心国家半导体器件质量监督检验中心和信息产业部半导体器件产品质量监督检验中心,是国家首批规划的100个部级中心之一。
中心曾多次承担以高频、超高频低噪声晶体管和微波晶体管为主的半导体分立器件的生产许可证确认试验、仲裁试验、创优试验和鉴定试验。同时还是全国半导体标准委员会主任单位、IEC/TC 47的归口单位及国际标准化工作网秘书单位,曾多次承担或参与国家标准和专业标准的制定、修订及标准的验证工作。
吉林大学
有机白光器件(WOLED)是下一代节能照明型技术之一,WOLED具有以下特点:是一种面光源,实用于高性能照明设备的制备:进一步发展的柔性WOLED在民用与国防照明方面应用前景更为广阔;工艺简单、有益环保、原料丰富、与无机LED有互补性。吉林大学在有机白光材料与器件方面取得了一系列有意义的研究成果。
中国科学院长春光学精密机械与物理研究所
中国科学院长春光学精密机械与物理研究所(简称“长春光机所”)以知识创新和高技术创新为主线,从事基础研究、应用基础研究、工程技术研究和高新技术产业化的多学科综合性基地型研究所。
该所在以王大珩院士、徐叙院士为代表的一批科学家的带领下,在发光学、应用光学、光学工程和精密机械与仪器等领域先后取得了1700多项科研成果,研制出了中国第一台红宝石激光器、第一台大型经纬仪等十多项“中国第一”,被誉为“中国光学的摇篮”。
中国科学院长春应用化学研究所
经不懈努力,中国科学院长春应用化学研究所现已发展成为集基础研究、应用研究和高技术创新研究及产业化于一体的综合性化学研究所,成为我国化学界的重要力量和创新基地。
在“光电功能高分子与塑料电子学”方向,研究所以发展光电功能高分子的可控合成、微加工攻器件组装涉及的关键科学问题为核心,围绕平板显示、照明光源、光通信组件等应用目标,以“分子工程―凝聚态调控―微加工方法―器件工程”研究链条为主线,在高分子设计与合成、高分子薄膜生长与调控、微加工方法学、器件工程等方面开展具有重大科学目标导向的基础研究。
同济大学
同济大学是教育部直属重点大学,是首批被国务院批准成立研究生院的高校之一,并被列入国家财政立项资助的"211工程"和国家教育振兴行动计划与地方重点共建的高水平大学行列。
“九五”以来,同济大学围绕信息、生物、新材料、能源、汽车制造、机电一体化、环保等高新术领域,取得了一大批高新技术重大科研成果。
同济大学正在承担着近百项“863”项目及国家攻关项目,一大批高新技术和科研技术实现了产业化,取得了巨大的社会效益和经济效益。
中国科学院上海光学精密机械研究所
中国科学院上海光学精密机械研究所(简称中科院上海光机所)现已发展成为以探索现代光学重大基础及应用基础前沿研究、发展大型激光工程技术并开拓激光与光电子高技术应用为重点的综合性研究所。
上海光机所重点学科领域为:强激光技术、强场物理与强光光学、信息光学、量子光学、激光与光电子器件、光学材料等。
经多年的努力,上海光机所在各种新型、高性能激光器件、激光与光电子功能材料的研制方面进入了国际先进水平。
江苏省光电信息功能材料重点实验室
江苏省光电信息功能材料重点实验室以南京大学微电子学与固体电子学国家重点学科为主干学科,部分覆盖理论物理国家重点学科、光学与光电子学和有机化学两个博士学科点。部分覆盖的研究机构有南京大学金属有机化合物(MO)源工程研究开发中心,南京大学光通信系统与网络工程研究中心。交叉与支撑研究机构有南京大学固体微结构国家重点实验室、现代分析中心、固体物理研究所等。
实验室的建设目标是:成为一个开放的、具有国际竞争力的新型光电信息功能材料研究和开发中心,一个材料、电子、物理和化学学科交叉的高素质信息功能材料人才培养基地
杭州师范大学有机硅化学及材料技术教育部重点实验室
杭州师范学院有机硅化学及材料技术实验室,从1991年开始从事有机硅化学及材料技术的研究与开发,是教育部系统最早为国防军工配套的民口研制单位之一、中国氟硅材料工业协会(硅)理事单位、中国材料网副理事长单位,现为杭州市、浙江省和教育部重点实验室。
可进行有机硅及硅酮塑料等有机材料的研制、开发,也可以进行由原材料到产品的性能检测及结构和性能关系分析等工作。还建立了“863”项目转化基地,实现了产业化技术开发批量生产,为用户提供有机硅材料、制件、产品技术。
中国计量学院信息工程学院
信息工程学院早在1985就初具雏形,其中无线电计量与测试是学校最早的专业之一。2000年8月,信息工程学院由原信息工程系与计算机科学与技术系组成而建,现主要从事电子信息与通信技术、计算机技术和生物医学工程等领域的教学和研究工作。
学院设有3个学科性研究所:电子信息与通信研究所、计算机应用技术研究所和计算机软件研究所。
厦门大学
厦门大学半导体物理学科曾经创造过许多国内第一,包括全国第一台晶体管收音机,第一个GaP红色、绿色、黄色的平面LED,第一台平板示波器等,在半导体材料和器件研发,尤其在具有光电子功能的半导体研究方面,拥有雄厚的研究力量。
曾经在晶体管收音机、平面LED、平版显示器、ZNS场致发光、LED测量、半导体材料设计等研究方面取得了重大成果,为国家半导体科学的发展作出了重要的贡献。在有光电子功能的半导体研究上,形成了VI族、Ⅲ-V族、Ⅱ-Ⅳ族材料和器件门类齐全的研究力量。
山东大学晶体材料国家重点实验室
晶体材料国家重点实验室是我国首批建设的重点实验室之一,主要致力于应用基础研究。
目前,晶体材料国家重点实验室已发展成由材料学、凝聚态物理两个部级重点学科和材料科学与工程、物理学、化学三个一级学科博士点支撑的高层次人才培养基地以及上、中、下游紧密衔接的科技成果辐射基地。
国家重点实验室建立以来,先后有LAP、KTP、双掺杂TGS、KNSBN、KTN、NdPP、NYAB、LT、DKDP、KDP、MHBA、BN等晶体材料的创新性研究工作受到了国际同行的广泛关注。
武汉光电国家实验室微光机电系统研究部
武汉光电国家实验室,是科技部于2003年11月批准筹建的五个国家实验室之一。
武汉光电国家实验室是国家科技创新体系的重要组成部分,也是“武汉.中国光谷”的创新研究基地。在光电子研究方面,实验室着眼于解决国家光电子产业发展中的重大关键技术问题,为推动武汉国家光电子产业基地的建设和发展提供原创性、实用性科研成果;为推动民族光电子产业进一步发展,提升我国光电子产业国际竞争力提供强有力的科学和技术支撑。
华南理工大学高分子光电材料与器件研究所
华南理工大学材料科学与工程学院高分子光电材料及器件研究所(简称光电所)在高分子发光材料及器件、高分子光伏材料及器件及高分子场发射材料及器件三个国际前沿领域展开特色研究。
目前承担的科研任务以部级项目为主,包括科技部提出的国家高技术重大研究计划项目(863),国家重大基础研究项目(973)和国家基金委重大研究项目等,光电所是973首席科学家单位。此外,还有教育部、广东省、广州市重大或专项项目。
国家半导体器件质量监督检验中心
国家半导体器件质量监督检验中心筹建于1986年,为国家首批规划的100个部级中心之一,1990年通过原国家技术监督局审查认可和国家计量认证,并授权开展工作,成为对半导体器件产品进行检测工作的第三方中立机构。
中心曾多次承担以高频、超高频低噪声晶体管和微波晶体管为主的半导体分立器件的生产许可证确认试验,仲裁试验,创优试验和鉴定试验。同时还是全国半导体标准委员会主任单位,IEC/TC47的归口单位,国际标准化工作网秘书单位,曾多次承担或参与国家标准和专业标准的制订、修订及标准的验证工作。
中心可按照GB、GJB、SJ、IEC、MIL标准对半导体器件、集成电路、微波组件、小整机、微型计算机、印制电路板等进行测试、筛选、DPA试验、老化试验以及鉴定检验和质量一致性检验。
国家电光源质量监督检验中心(北京)
国家电光源质量监督检验中心(北京)是国家质量技术监督局授权的部级照明电器专业检测中心,具有独立的法人资格。中心下设办公室、光源检验室、电器附件检验室、灯具及灯头灯座检验室和寿命检验室。中心于1995年通过中国实验室国家认可委员会的认可(按ISO导则25),并在2002年按ISO/IEC17025标准变更了质量体系。
检测中心的主要业务是对照明电器产品进行产品安全认证、节能认证、验货检验、委托检验,以及承担国家、北京市相关部门下达的照明产品质量抽查、新产品技术鉴定、产品质量仲裁等检验任务。是中国电光源行业中专业水平最高、技术能力最强、经验最丰富、设备设施最齐全的专业检测中心之一。
国家电光源质量监督检验中心(上海)
国家电光源质量监督检验中心(上海)于1992年成立,行政上隶属于上海市质量监督检验技术研究院。中心是专门从事电光源等照明设备的检测机构,授权检测能力共79项184个标准。国家电光源质量监督检验中心(上海)是经中国合格评定国家认可委员会认可的实验室、国家认证认可监督管理委员会指定CCC认证检测机构。
国家电光源质量监督检验中心(上海)可对LED模块用直流或交流电子控制装置等附件、固体发光光源(LED发光二极管、OLED有机发光材料、EL平面可弯曲发光材料)等光源产品进行安全、性能和节能指标的检测,同时能提供照明产品的EMC检测服务。
国家通用电子元器件质量监督检验中心
国家通用电子元器件质量监督检验中心(信息产业部电子第五研究所元器件检测中心)是中国第一批获得国际/国家认可和授权、专业从事电子元器件检测、鉴定和评价的非盈利性第三方检验机构,是按照ISO/IEC17025建立的文件化质量管理体系的部级实验室。目前,试验室已在上海、并将在深圳、北京设立办事处。
中心依托信息产业部电子第五研究所在电子元器件测试、试验、评价等领域的专业技术优势,采用国际一流设备,与国内外著名专业技术机构合作,计划建设成具有年测10亿片封装集成电路和30万片集成电路裸片测试能力的中国最大的集成电路综合测试基地。
国家半导体照明产品质量监督检验中心(筹)/江苏省工矿及民用灯具产品质量监督检验中心
――明・李东阳
“中国式尴尬”
2016年3月28日17时20分，俄罗斯空桥货运航空公司一架全货机在大连国际机场降落，货机上是英特尔公司用以追加大连IC产线投资的高端设备――光刻机。为保障这批设备的运输，英特尔公司动用了6架包机，货运公司调用了6台减震车和数控温床，操作时的小心谨慎不亚于对待一级文物。
你或许要问，光刻机是何方神物竟要如此“厚待”？这要从第一只晶体管说起……
1947年，世界上第一只晶体管在贝尔实验室诞生，人类自此进入电子时代。此后，芯片被喻为这个信息时代的“发动机”，而光刻机就是制造“发动机”最核心的装备，每颗芯片的诞生，都要经过光刻技术的精雕细琢。
光刻机的用途非常广泛，除了有用于芯片封装的后道光刻机，还有用于LED制造领域的投影光刻机，以及高端大气上档次的芯片制造前道光刻机。
光刻机被冠以诸多美名――世界上最精密的仪器、现代光学工业之花、超精密技术皇冠上的明珠……毫无疑问，它是当之无愧的“尖儿货”，正因如此，它的研发技术、资金门槛都极高，世界上从事光刻机研发的企业屈指可数。
目前，世界上80%的光刻机市场被荷兰ASML公司占据，高端光刻机也被其垄断。在这家“巨鳄”面前，曾有人用“寒碜”形容中国光刻机企业，尽管用词略严重，但不得不承认，中国芯片一直以来呈现的尴尬境遇，很大程度与中国光刻机技术水平欠佳有关。
早在八年前，我国有企业制造出了100nm光刻机，这在当时已经相当给力，美中不足的是核心部件全部是进口的，这成了国外企业钳制中国光刻机发展的缺口，技术和核心零部件上的受制于人，让中国光刻机的发展也很尴尬。
可喜的是，现在，光刻机这一尖端技术壁垒终于被逐渐打破了！2016年4月28日，国家科技重大专项“光刻机双工件台系统样机研发”项目（以下称“双工件台项目”）在清华大学成功通过验收，这是清华大学面向国家战略需求、解决重大科技问题、践行重大科研责任的一次标志性成果。
一直以恚世界上只有极少数国家掌握研制这一尖端系统的技术。现在，这个舞台上终于多了中国的身影。更重要的是，“双工件台项目”的完成将极大地推进我国高端光刻机的研制与产品化进程。
五年攻坚
“超精密工件台是光刻机中最核心的两大部件之一，不管光学系统怎么变，都需要工件台为基础。”研制光刻机超精密工件台系统成为02专项光刻机项目群的核心任务之一，这场关乎光刻机国产化的战役，于七年前正式吹响号角。
清华大学联合华中科技大学、上海微电子装备有限公司、成都工具所等3家单位组成了攻坚生力军，清华大学机械工程系教授朱煜担任“双工件台项目”负责人，他的团队承担了样机集成研发等核心任务。
据朱煜介绍，为将设计图形制作到硅片上，并能在2～3cm2的方寸之地集成数十亿只晶体管，光刻机需要达到几十纳米甚至更高的图像分辨率。而光刻机核心部件之一的工件台，在高速运动下需达到2nm（相当于头发丝直径的三万分之一）的运动精度，在超精密机械制造与控制领域处于最尖端的地位，光刻机才会因此被喻为“超精密技术皇冠上的明珠”。
工件台系统是光刻机的核心子系统，它的运行速度、加速度、系统稳定性和定位建立时间等，关系着光刻机的精度和生产效率。过去，光刻机只有一个工作台，所有流程都在其中完成。双工件台系统的诞生，让光刻机能在不改变步进扫描速度和加速度的状态下，同时完成曝光和测量，提高约35%的工作效率。
但是，多了一个工作台，技术难度也增加了几个等级。以换台速度和精度为例，换台速度慢了，光刻机工作效率会受影响；换台精度不够，后续扫描光刻等步骤的正常进行可能都会受影响。
此次“双工件台项目”是为研制光刻机双工件台系统样机，同时也是为我国自主研发65～28nm双工件台干式及浸没式光刻机，提供具有自主知识产权的核心子系统。
所以，“光刻机双工件台系统样机研发”项目对朱煜和团队来说，是一场难打的仗，却也是一场必须拿下的仗。清华大学为此成立了专项管理办公室，在资金、设备、人员等方面提供全力保障。朱煜和团队也集中精力，全力以赴，艰苦攻关。经历了五年的攻关，两年前他们交出了一张漂亮的答卷。
研究团队出色地完成了全部研制任务，突破了平面电机、微动台、超精密测量、超精密运动控制、系统动力学分析、先进工程材料制备及应用等若干项关键技术，攻克了光刻机工件台设计和集成等核心技术，成功研制出具有自主知识产权的2套光刻机双工件台掩模台系统α样机。样机通过了整机的多轮严格测试，关键技术指标已达到当前国际同类光刻机双工件台水平，打破了国外技术垄断。
研究过程中，朱煜团队还针对光刻机工件台研发过程中涉及的机械结构、动力学模型、超精密运动控制方法、驱动硬件、控制板卡、激光干涉测量等技术进行攻关，突破了工件台结构设计、驱动控制等相关瓶颈，研制出国内首台双十字推杆结构的双台交换装置及平面电机气浮硅片台系统，为“双工件台项目”最终目标的实现奠定了坚实基础。
作为项目负责人，朱煜在研究中围绕国家重大科技战略需求与科学基础前沿，首次提出了基于信息论的系统建模方法，解决了光刻机工件台这类系统的复杂动力学分析、纳米精度误差补偿等问题，为突破光刻机工件台基础理论提供了有力支撑。
他还围绕国产光刻机工件台系统开展深入的理论与工程技术创新研究，突破国外技术封锁和专利壁垒，建立国产光刻机双工件台系统自主知识产权保护体系，为光刻机国产化奠定技术基础。这些成果在一定程度上推动了光刻机双工件台的技术创新研究和产业化进程，为“双工件台项目”的最终完成作出了重要贡献。
据悉，朱煜团队围绕“双工件台项目”累计申请发明专利230余项，120余项已获授权；申请国际发明专利40余项，累计发表学术论文60余篇，其中SCI检索40余篇。项目验收会上，“光刻机双工件台系统样机”得到了专家们的高度好评――
双工件台项目专家委员会主任马俊如评价说：“作为国家战略必争装备，光刻机研发面临着极高的挑战和困难，此次项目高水平的攻关成果将为改变我国光刻机受制于人的局面奠定基础。”
02专项技术总师叶甜春表示：“工件台是精密机械之王，清华光刻机双工件台系统研发的成功，将成为我国超精密机械的一个里程碑，意义重大，为光刻机的研制迈出了坚实的一步。”
科技部原副部长曹健林对朱煜和团队的表现给予了充分肯定，他表示：“双工件台系统是微电子产业发展的核心部件，深具战略意义；是精密制造中走在最前列的量产设备，没有之一。它包含了业界公认的精密机械和精密光学两大技术高峰，感谢清华双工件台团队所做的贡献。”
验收组专家也一致认为，该项目的完成，不仅标志着我国成为世界上第二个研制出光刻机双工件台这一超精密机械与测控技术领域最尖端系统的国家，还显著提升了我国在高端光刻机这一战略高科技产品研发方面的竞争能力。这也是02专项核心任务光刻机项目群中第一个通过正式验收的项目。
朱煜表示，作为02专项最核心任务光刻机项目群中唯一通过正式验收的成果，团队成员为这项号称“精密机械之王”的尖端技术付出了无数的心血。验收专家组的赞赏和肯定，让团队看到了国家对光刻机重大专项的支持和决心，也极大地提振了团队的研究士气和信心。接下来，他们将站在新的起点上，秉承“创新驱动发展，科技引领未来”的理念，坚持不懈继续创新，做出更多世界顶尖的科研成果，继续为我国超精密机电装备的战略突破作出更大贡献。
创新之源
创新，无疑是破解光刻机国产化发展难题的“密钥”和“引擎”。但是，人才，才是创新的真实根基。任何领域的创新最终都要靠人才来支撑。一直以来，我国光刻机产业发展缓慢，除了技术上受制于人之外，人才的缺失也是关键原因。
为解决人才匮乏、技术创新缺乏源泉的问题，朱煜以重大科技需求为导向，瞄准基础科学前沿，发挥多学科交叉与融合的优势，凝练学科方向和研究内容，克服各种困难，逐步建成了一流的超精密机电系统研究平台，并通过该平台，相继培养、引进交叉学科学术骨干7人，科研合同制专业人才40余人，外聘高级专家2人，博士后研究人员6人，以及博士、硕士研究生30余人，为科研团队建设和人才培养奠定了坚实基础。
团队组建起来之后，朱煜特别重视人才的培育。他充分发掘各类人才的资源价值，努力为团队人才发展营造良好环境，并通过产业化平台，将部分核心技术骨干输送到产品研发一线开展技术成果产品化工作，形成产、学、研的良性互动，支撑了团队的可持续发展，也有效支撑了双工件台技术成果的产业化工作。
现在，这支队伍还在不断壮大，科学、健康、有序的人才培养机制和成长环境，调动了他们的科研积极性，激发了他们的技术创新潜力，同时也有效提高了团队的凝聚力和战斗力，让他们具备了团队作战、攻坚、承担重大科研任务的能力。未来，在光刻机国产化开发的征途上，他们将是我国最给力的中坚力量。
在完成“双工件台项目”研究的同时，朱煜充分利用承担大型科研项目的内外部有利条件，筹建了IC制造装备精密机械与测控学科和IC装备研究室，组建、培养了一支近200人的跨学科、专业的超精密机械与控制高水平研究团队，建立了高水平的研发平台，为后续产品研发和产业化奠定了人才基础，其重要性不亚于光刻机双工件台系统样机的成功研制。
在朱煜带领下，这支队伍围绕国家重大科技战略需求和交叉学科基础前沿开展前瞻性、创新性研究，研究规模和水平均居国内领先水平，具备为国家提供以光刻机工件台为代表的超精密机械设计、超精密测量、超精密运动控制等发展所必需的尖端技术的能力，在光刻机精密工件台技术研究方面取得了显著成绩――
2014年，团队承接了“65nmArF干式双工件台光刻机双工件台产品化样机研发”任务，先后突破一系列关键技术瓶颈，战胜竞争对手，通过了整机单位SMEE的PDR、CDR、IPR评审，成为承担双工件台产品化研发的唯一总体单位。
2015年1月，团队承担的“45nm浸没式光刻机双工件台系统样机设计”子课题通过CDR评审，获得与会专家高度评价。
与北京华卓精科科技有限公司签署协议，由华卓精科进行光刻机双工件台专利技术的独家实施与产品化，实现了清华大学光刻机双工件台专利技术向产业化平台的顺利转移。
…………
凭借这些出色表现，朱煜领导的研究团队被评为清华大学先进集体，朱煜本人获得“十一五”国家科技计划执行突出贡献奖，被国家科技重大专项实施管理办公室授予“2010年度突出贡献奖”。
毫无疑问，此次“光刻机双工件台系统样机研发”项目的完成，在技术积累和人才队伍建设等方面显著提升了我国在高端光刻机这一战略高科技产品研发方面的竞争力，为国产光刻机研制形成了重要推力。
生物质能不但会抢夺人类赖以生存的土地资源，更将会导致社会不健康发展；地热能的大规模开发将导致区域地面表层土壤环境遭到破坏，将引起再一次生态环境变化；而风能和太阳能对于地球来讲是取之不尽、用之不竭的健康能源，它们必将成为今后替代能源主流。
风力发电
目前，我国已超过美国，成为全球风电装机容量最大的国家，同时也成为风能设备最大的生产国。随着国内风电产业链日臻完善、研究规模不断扩大，成本下降非常显著，竞争力也逐渐增强，但是在产业链最上游的新型材料及半导体器件（控制芯片、电力电子器件等）研究方面仍较落后，主要研究工作集中在中下游的风电整机制造、关键零部件配套（发电机、电控、传动系统等）以及并网技术领域。
沈阳工业大学在风电整机制造方面具有很强的实力，是我国最早从事风力发电技术研究的少数高校之一，设置有风能技术研究所，师资力量完善，先后承担过多项大型横、纵向课题，成果显著。其设计的具有自主知识产权的1.5MW风电机组实现了产业化，占据一定的市场地位，产学研结合能力很强。
华北电力大学作为教育部直属高校中唯一的以电力为学科特色的大学，成立了国内首家“可再生能源学院”，下设风能与动力工程专业，未来还将筹备生物质发电和太阳能利用专业。研究内容以大容量风力发电接入，对电力系统安全、稳定运行的影响为主，主要研究包括：风电场建模与仿真、风能资源测量与评估、风力发电机组状态监测与故障诊断、风力发电机组只能控制与优化运行、低速风能利用策略与先进风力发电理论，充分发挥了其在电力系统方面的优势。
重庆大学机械传动国家重点实验室，借助其在机械传动领域的优势，在风电机组齿轮箱设计、动态特性研究、工作模态测量及制造工艺方面有深入的研究，并且产学研结合。
汕头大学新能源研究所在大型风电机组空气动力学、结构强度及结构动力学研究方面颇有作为，自行开发了大型风力机优化设计系列软件。
浙江大学流体传动及控制国家重点实验室对风力发电系统中的液压技术有深入研究，包括风机制动系统、定桨距控制和变桨距控制等。
同济大学机械工程学院在风电机组叶片动力学分析、结构优化设计、刚柔耦合系统模型分析方面经验丰富。
东南大学在风力发电机研究、设计方面走在前列。近期又集合学校优势学科，建立了风力发电研究中心，致力于以风力发电为核心的可再生能源发电及应用技术的基础研究。
电控方面，清华大学、北京交通大学、中科院电工所都有很强的实力。清华大学电机工程与应用电子技术系原名电机工程系，历史悠悠，师资力量雄厚，在风电接入对电力系统影响、风电机组建模仿真、风电变流器设计及控制等方面有深入研究。北京交通大学电气工程学院早期隶属于铁道部，主要服务于我国轨道交通电传动装备产业，在大功率电力电子技术领域积累了丰富经验，研究实力在国内高校处于领先地位。新能源研究所成立后从事大功率风电机组（直驱或双馈）并网变流器、中大功率光伏发电逆变器、风电机组仿真及主控系统、微网技术研究，产学研结合能力很强。中科院电工所新能源发电技术研究组是国内最早研究风力发电、太阳光伏发电的单位之一，其大型并网风电机组控制及变流技术、变桨距控制技术以及风电场集中和远程监控技术等较成熟，还有一些特色研究工作包括：风/光互补、风/柴系统及其控制逆变技术、控制逆变技术等。
光伏发电
光伏发电具有系统简单以及维护方便等特点，应用面较广，现在全球装机总容量已经开始追赶传统风力发电。太阳能发电主要分为并网电源系统和离网电源系统，目前大规模使用的主要是并网系统，一般包括光伏电池组件、光伏逆变器、配电柜、监控系统等。其中光伏电池组件将太阳能转化成电能，光伏逆变器与风能变流器类似，可以将光伏电池组件产生的不稳定电能变成稳定的电能并入电网。
我国光伏业正处在爆发式增长期，中国大陆和台湾的光伏电池厂商占全球总电池产量59%的份额。与风电产业链类似，除了最上游的化合物、硅片提纯、加工外，我国已形成了较完整的光伏产业链，包括晶体硅、薄膜电池片及组件加工、光伏逆变器、系统集成、能源投资商等。
国内高校对于光伏系统研究主要集中于工程应用方面，合肥工业大学教育部光伏系统工程研究中心是我国迄今为止唯一的专门从事光伏系统技术研究的国家重要的科学研究基地，挂靠合肥工业大学电气与自动化工程学院，主要从事光伏组件建模及仿真、光伏逆变器设计及控制、工程化应用等研究工作，产学研结合较好，承担多个大型光伏电站设计工作。
海外院校
由于新能源行业涉及领域多、范围广，以及我国新能源行业开始起步，人才的缺乏已经成为极为突出的问题，国家、社会、高校、企业都在积极努力培养这方面的人才，学生的择校就业也因此变得十分灵活。同时，也因为刚刚起步，目前面临的多是工程应用技术类问题，因此我们的相关研究工作主要分布在中下游，从前面的介绍也可以看出，在新能源上游高端领域，由于技术壁垒很高，国内的研究工作相对较少，但是可以选择留学欧美高校，得到更进一步的提高。
澳大利亚新南威尔士大学光伏研究中心，由有着“太阳能之父”之称的马丁·格林教授领导，专注光伏电池的研究，自上世纪80年代起，30年间毕业于新南威尔士大学光伏中心的中国留学生已经撑起了中国光伏产业的半壁江山。如今，在屈指可数的几大领头光伏企业中——尚德、中电光伏、英利、赛维LDK都有新南威尔士大学毕业生的身影，其科研实力可见一斑。
在欧洲，各国都十分重视新能源的开发利用。作为生态村理念的首创国，丹麦是能源问题解决得最好的国家之一。早在2006年，我国就与丹麦签署了“可再生能源”合作项目，国内许多高校分别与丹麦高校开展联系。丹麦奥尔堡大学能源技术学院在风力发电、分布式发电、电力系统、电力电子及控制技术等领域有深入研究经验，并且与许多国家和组织开展合作，产学研实力很强。特别是在风力发电领域优势突出，核心研究领域包括：风力发电机组及风电场的控制与监测、仿真、设计、优化。
随着新能源技术发展以及各项政策效应的逐步显现，开发利用新能源的成本将明显下降，为人类清洁能源利用和产业结构升级带来历史性机遇，新能源终将成为今后世界上的主要能源之一。
Tips：新能源材料与器件专业优势院校
文/南京航空航天大学 郭栋梁
该专业重点是研究与开发新一代高性能绿色能源材料、技术和器件（如通讯、汽车、医疗领域的动力电源），发展“新能源材料”(新型锂离子电池材料、新型燃料电池材料和新型太阳能电池材料)的学术研究方向。
新能源材料与器件专业设置，主要依托化学化工学院，跨能源科学、材料科学、化学等多个学科，拟培养能掌握新能源材料专业基本理论、基本知识和工程技术技能，掌握新能源材料组成、结构、性能的测试技术与分析方法，了解新能源材料科学的发展方向，具备开发新能源材料、研究新工艺、提高和改善材料性能的基本能力的新能源材料专门人才。毕业生可在化学能源、太阳能及储能材料等新能源材料领域从事科学研究与教学、技术开发、工艺设计等方面工作，也可继续攻读新能源材料及相关学科高层次专业学位。
新能源技术是21世纪世界经济发展中最具有决定性影响的五个技术领域之一，新能源材料与器件是实现新能源的转化和利用以及发展新能源技术的关键。新能源材料与器件本科专业是适应我国新能源、新材料、新能源汽车、节能环保、高端装备制造等国家战略性新兴产业发展需要而设立的，是由材料、物理、化学、电子、机械等多学科交叉，以能量转换与存储材料及其器件设计、制备工程技术为培养特色的战略性新兴专业。
高校特色：
华东理工大学
以半导体材料技术、化学电源技术、太阳电池技术等为特色。未来就业集中在光伏太阳能、新能源开发和利用以及半导体材料器件的设计、化学电池开发等。
东南大学
依托电子科学与技术大类专业背景，专业内容侧重光电子材料及其应用方面，主要针对太阳能材料制备、检测和应用，可以拓展到生物能等其他新能源。
四川大学
光电功能材料与器件方向，在新型能源材料与技术、化合物半导体晶体材料与制备技术、介电功能材料与制备技术、固体波谱学等方面的研究取得了国内外同行公认的成就。光电信息功能晶体碘化汞和硒镓银的研制两项成果分别获得（1992年度和2000年度）国家发明二等奖和两项部省级科技进步二等奖；铁电薄膜研究获得一项四川省科技进步一等奖，还获得两项部省级科技进步二等奖；薄膜太阳电池研究获得一项中国高校发明二等奖。每年发表在国内外著名学术刊物和学术会议上的为《SCI》、《EI》所收录的高水平论文40余篇次。
发展设施农业，关系重大，影响深远。
“我国设施农业研究起步较晚，与发达国家相比存在较大差距。”北京京鹏环球科技股份有限公司总工程师周增产在接受记者采访时表示。
北京京鹏环球科技股份有限公司是北京市农业机械研究所成功孵化的集研发、产业和资本运营于一体的高科技企业。在新时期国家加快发展现代农业的大背景下，经过十余年的高速发展，已经成为我国工厂化农业装备技术研发与制造领域的领军企业，成为中国温室行业民族品牌的代表，如雄鹰一般，在设施农业领域自在翱翔。
厚积薄发：半个世纪孕育的华丽蜕变
1959年，北京市农业机械研究所（以下简称“农机所”）成立，在农业机械设施的研发及产业化发展方面形成了自身独特的优势。
1990年，刚刚从中国农业大学毕业的周增产来到农机所后，从果园机械的研究开始，他潜心钻研、积极攻关，取得了一系列研究成果，并多次获得国家各项科技奖励和荣誉。
改革的年代，一切都要向改革要答案。经过了近半个世纪的稳步发展和技术积累，农机所孕育了变革的胚胎，1999年，“京鹏温室”从农机所蔬菜机械研究室课题组中破壳而出，“京鹏”品牌诞生！
从公司注册蜕变为上市企业，用了多长时间？
京鹏的答案是：五年。
2000年，周增产从荷兰瓦格宁根大学留学深造归来。回国后，他继续选择留在农机所，并投身到了京鹏的创新、创业大业中，是京鹏九年蜕变的亲历者、贡献者。在公司蜕变的过程中，他也从技术部经理快速成长为公司董事、副总经理、总工程师，研发团队也从10多人发展为60多人，为京鹏的展翅翱翔积攒了力量。
展翅：“植物工厂”填补国内空白
2008年4月30日，京鹏科技正式在深交所“新三板”挂牌，成为我国设施农业装备行业第一家“新三板”上市企业（股份代码430028）。京鹏跨入了快速发展的新阶段。
在公司快速发展的进程中，研发团队在坚持自主创新的基础上，借助首都科技资源优势，积极开展课题、项目等的攻关，相继开发了屋面全开启式连栋温室、屋顶平拉膜温室等十余项核心专利技术及产品，达到国际先进水平，成为我国农业装备技术研发的生力军。
11月1日，“植物工厂工程技术研究中心第二次技术委员会”在北京隆重召开，60余位农业领域的专家共同探讨了我国设施园艺高端技术的发展及应用。会上，周增产汇报了植物工厂工程技术研究中心的建设情况、已取得的成果以及未来的发展方向和工作规划，受到与会专家的高度关注和肯定。
植物工厂是利用精确环境控制和自动化高新技术在全封闭式或半封闭式空间内进行植物周年工厂化生产的一种体系。它是现代生物技术、环境工程、机械传动、自动化控制和数字技术等高新技术综合集成的产物，是设施农业发展的高级阶段，代表了未来设施农业的发展方向，为太空农业发展提供基础条件。
植物工厂从规模上可分为1000平方米以上的大型植物工厂、300～1000平方米之间的中型植物工厂和300平方米以下的小型植物工厂；从种植的品种上可以分为种苗植物工厂、商品菜植物工厂；从光能利用上，可以分为太阳光利用型、太阳光和人工光并用型、人工光型等。
周增产告诉记者，“日本全国有植物工厂150余座，以科研、实验、展示、科普为主”，而在技术水平上走在世界前列的是荷兰，“主要采用太阳光、人工光并用的形式，从事大规模的花卉以及蔬菜的生产”，与国外相比还存在较大差距。
有差距，更要奋起直追、迎难而上。在科技部863重大专项的支持下，周增产带领研发团队开展了“植物工厂化生产低碳设施与装备”的研究，在设施农业前沿技术植物工厂方面进行了一系列创新研究，并已经取得了阶段性成果，走在国内研究前沿高端设施农业技术的前列。
“在北京市科委重大课题支持下，从08年开始进行了课题研究，09年启动了国内首座大型植物工厂设计和建造，2010年上半年完成工厂制造，下半年试运行，主要功能有科研、孵化、生产和科普，总体运行状况良好。”寥寥数语，周增产向记者介绍了植物工厂的研究及进展情况，短短数年，一座大型多功能的植物工厂工程技术研究中心试验示范基地于北京通州落成，代表着我国农业向现代农业最先进技术的率先扬帆起航，填补了国内空白。
这座植物工厂主体结构采用单层轻钢结构，总建筑面积为1289平方米，形状像一艘航空母舰，是国内首座集科研、试验、示范、孵化、生产、科普等多功能于一体的大型孵化平台。其内部分为组培播种区、育（炼）苗区、生产收获区和包装储藏区四个分区，有三种不同的采光模式，充分体现植物工厂高端、高效、高辐射的特点，是首都高端农业设施的窗口。
“在生产过程中，从种子、播种、收获实现了全程的机械化，产品生产绿色安全。”周增产说，围绕植物工厂化生产低碳设施及配套关键技术装备的需求，他带领研发团队重点进行太阳能薄膜光伏发电系统、太阳能平板集热系统的集成示范，无土栽培消毒装备的研究与示范，工厂化生产关键技术装备如鲜花工厂化生产智能栽培传输装备、草莓高产栽培装置、苗木移植机器人，以及基于植物生长检测的温室环境管理物联网系统的开发与示范，已经形成了较完善的设施农业装备技术体系，开发并建设了京鹏智慧温室，对提升产业核心竞争力起到了重要作用。
在研究的过程中，在重点技术创新方面开发了ZigBee的无线植物生理生态检测系统、营养液的循环利用系统等多项重要的技术和装备，取得了20多项相关专利。研究团队还特别注重对再生能源的利用，利用地源热泵系统和太阳能发电系统解决植物工厂的能源问题，开创了农业低碳经济运行模式。
翱翔：飞向更广阔的天空
“我们在实验平台方面跟国外发达国家相比还存在差距，人才队伍建设上也有待提高。”谈到未来设施农业的发展，周增产不无忧虑地说。
值得欣慰的是，目前国家在经费方面已经向农业设施方面的研究有一定的倾斜，在学生培养方面，也已经开始了相关教程的编写，周增产也参与了一部分教程的编写工作，分别为《农业设施设计与建造》和《工厂化农业生产》两本著作。另外，在学科建设和交流培养方面，“公司跟西北农林科技大学、中国农业大学等高校对接，开展对口工作”。在对外交流方面，已经与国外比较好的温室、园艺公司等开展技术的交流与合作。
著名实验物理学家，诺贝尔奖获得者丁肇中曾说：“实验是自然科学的基础，理论如果没有实验的证明，是没有意义的。”[1]中国科学院院士冯端也认识到实验室的重要性，再强调也不为过[2]。环境、化工类研究生在开展课题研究时离不开实验室及实验操作，且会涉及到电化学、色谱学、光谱学以及材料表征等各方面仪器设备的使用。因此，《现代仪器分析与测试》课程便显得尤其重要，这门课程在很多高校被列为环境、化工类研究生的必修课。通过该课程的学习，学生应该熟练使用基础常见仪器，了解和掌握高精尖仪器原理和用途，学会如何有效选择使用相关仪器，为其圆满完成毕业论文和将来继续参加科学研究奠定良好的实验基础。通过近几年对该课程的讲授以及实验指导，笔者在课堂教学以及实验教学方面做了一些改革和探索。
一、课堂教学改革探索
师傅领进门，修行在个人。有人说，这是师傅不想负责任的借口，那他只是理解了后半句。授课老师要着眼于前半句“师傅领进门”，关键的问题是怎么领进门？经过几年的授课，探索经验如下。
1.结合学生研究方向备课、讲解。现代分析测试仪器种类繁多，如果所有仪器都作具体讲解，只是泛而广。在上课之前可以先了解选课学生导师的研究方向或者学生自己的研究意向。不同的研究方向，所使用的仪器类型不同，需根据选课学生的研究方向，针对性地进行授课。所以课程要以学生现状和学生兴趣为基础，重点不能一成不变，这就要求任课教师每年都要调整课件。例如当选课学生以研究环境材料为主时，教师在课堂授课时应详细讲授材料的表征分析及仪器使用；而当选课学生的研究方向主要为污染物的分析监测时，教师则应以电化学、光谱学、色谱学等的仪器原理与使用为主要讲授内容。
2.课堂讲授充分使用多媒体。有些人习惯板书，以为把重点内容罗列到黑板上即可加深学生印象，这对本科生教学尚可。但对研究生来说，他们已经具备一定的基础知识，要学习的是方法，是大量内容的输入，而不是单一的知识点。PPT的使用可以提供更大的知识量。此外，现在很多仪器供货商会提供仪器的动画效果。教师在课堂讲授的时候，完全可以拿来使用，而且动画效果更能吸引学生注意力，增加趣味性。在新购仪器安装培训时，让感兴趣的学生一起参加，一般的培训需要一两天的时间，可以让学生掌握更多细节内容，充分接触仪器。例如2014级环境工程专业研究生杨涛参加完工程师培训的原子吸收分光光度计以及原子荧光分光光度计后便可直接上手操作。
3.该课程建议采用多个老师授课模式。有些高精密的仪器（如GC-MS、TEM）需要专门的老师负责，且他们对仪器原理、性能以及使用更清楚，讲解起来也更到位，学生听起来便会更轻松。这样也能更有效的利用学院学校平台共享机制。
4.请参加工作且与仪器维护和销售的相关同行作讲座。对于现代仪器的学习，不仅仅是让学生学会对仪器的使用，也可以激发其对某种仪器的兴趣。有个老教授曾说他的一个学生毕业后从事分析仪器的研发销售工作，一直做得有声有色。因此，课堂教学的时候可以邀请做仪器研发和销售的同行给学生作讲座，让学生多方位地了解仪器。笔者曾邀请过安捷伦的工程师陈鹏为学生作讲座：“色谱学在仪器分析与测试中的应用”。该工程师在作讲座时详细介绍了液相色谱发展历程（从前苏联的柱色谱高效液相色谱超高效液相色谱）以及他们公司在液相色谱方面与各个单位合作开展的相关研究。很多学生听得津津有味，意犹未尽。
二、实验教学改革探索
实验教学的目的就是让学生从对仪器了解、认识、理解的阶段进入实际操作、应用阶段。单一的演示操作以及流水线式的实验操作只会使部分非常认真的学生在实验完成后有所收获。有些学生不喜?g动手，别人实验，他在观看，实验报告也是抄别人数据应付了事。这些问题导致很多学生“学过就忘”，当在科研及工作中再次使用时，又要“重头学起”。为了提升学生的积极性，使学生能够全面掌握所学知识，实验教学应具有趣味性且有据可依。学生做完相关操作后应能够融会贯通，活学活用。
1.仪器分析中电化学仪器属于比较简单且容易操作和上手的仪器，对于这种通用的小型仪器，为达到活学活用的目的，可以设置一些验证性的实验。比如现在市售的很多饮料标签中都会给出具体的pH值范围（比如农夫山泉：25℃，pH值7.3±0.5），有的厂商甚至在广告语中标榜自己饮料的pH范围。根据此现象，在使用pH计或者自动电位滴定仪的实验过程中，可以让学生去测试各种饮料的pH值。增加学生积极性的同时，提升了学生对仪器的操作和使用效率。
2.环境科学与工程专业研究生学习《仪器分析与测试》的主要目的是要掌握对环境中各类污染物的分析监测，比如水杨酸是阿司匹林及很多止痛药里的主要成分，这些药片如果进入环境，可能对水土造成一定的污染。在光谱类仪器红外分光光度计的实验教学中，便可让学生收罗身边所使用的含有水杨酸的药品，通过红外分光光度计对其成分或者结构进行分析。
3.在实验教学过程中，还要做到有据可依。曾听一个老师讲述所遇到过的比较可笑的事：有个外专业学生到环境这边（不理解）使用仪器，老师问他方法哪儿来的，参考了什么标准？学生一问三不知，最后说“百度知道的”。很多仪器以及测试方法都有其适用性；很多污染物的测试也具有国家标准或者环境标准，比如对于地表水中各阴离子的测试，国家环保局便出台相应测试标准：“中华人民共和国国家环境保护标准HJ 84-2016：水质无机阴离子（F-、Cl-、NO2-、Br-、NO3-、PO43-、SO32-、SO42-）的测定离子色谱法）”。该标准中给出了具体的测试流程和步骤。实验过程中应让学生严格按照标准程序进行操作。
4.俗话说，授人以鱼不如授人以渔。实验教学同样如此。在实验教学过程中，与其给出具体的实验操作步骤，不如让学生自己设计实验。老师只提供实验要求与目的，实验过程包括预处理以及结果分析，且要求全部由研究生自己来完成，例如学生在学习总有机碳分析仪时，便自主地抽取了赣州章江和贡江的水样，根据国家环境标准HJ 501-2009“水质总有机碳的测定燃烧氧化非分散红外吸收法”进行测试。
三、课堂与实验相结合
关键词：测试技术；课程体系；卓越工程师
中图分类号：G642.0 文献标志码：A 文章编号：1674-9324（2015）33-0109-02
一、引言
2010年教育部实施的“卓越工程师教育培养计划”突出了工科人才的工程实践能力与创新能力的培养。武汉理工大学机械工程及自动化专业所在学科是部级重点学科，也是首批参与教育部卓越工程师教育培养计划的专业之一，在人才培养方面具有较强的特色与优势。
“测试技术”课程是机自专业必修的一门专业基础课，课程涉及众多知识点，课程内容较抽象、理论知识繁多、实践环节要求高。武汉理工大学是较早开设测试技术的院校之一，也是“全国高等学校测试技术研究会”的理事单位，经过多年的发展已经建成了完整的教学、实践环节的教学体系。然而，随着电子、传感、新材料、新工艺等领域的发展，测试技术也有了很大的发展，内容越来越丰富，加上“卓越工程师教育培养计划”对培养人才的特殊要求，现有课程体系越来越不能适应现实的需求，不利于对学生工程实践能力、创新能力和团队合作精神等综合素质培养的需要。为了更好地反应科学技术的发展，适应卓越工程师人才培养需要，培养高素质创新型人才，进行课程内容体系创新与改革已势在必行。
因此，针对本校机自专业的行业背景以及测试技术课程本身特点，以卓越工程师培养计划为契机，研究测试技术课程创新与改革研究及实践，提高课程的课堂教学质量，为推进卓越工程师培养提供可借鉴的方案。
二、测试技术课程定位
测试技术是机自专业的一门主干专业基础课，是综合应用相关课程知识和内容，解决科研、生产、国防建设所面临的工程测试问题的课程。本课程包括理论教学、实践教学两个环节。
理论教学方面，主要内容包括：（1）信号基础知识：信号的分类和描述、周期信号和非周期信号的频谱；（2）测试系统的基本特性：动静态特性、系统实现动态测试不失真的条件、一阶系统和二阶系统的频率响应特性；（3）常用传感器：电阻、电感、磁电、压电传感器及新型传感器的原理及应用；（4）信号变换和调理：电桥电路、调制与解调、滤波器等；（5）记录及显示仪器：光线示波器、笔式记录仪、磁记录仪、数字式记录仪；（6）信号分析与处理：采样混叠和采样定理、截断泄露和窗函数、相关分析及其应用、功率谱分析及其应用；（7）机械振动测试等；（8）测试技术的其他工程应用。
实践教学方面，1980年学校就在国内较早地建立了测试技术实验室，80年代初购置了国产最先进的激振器、各种振动测试仪、各种信号记录仪等仪器设备。1984年购置了一套当时国际最先进的B&K振动测试仪器，并用于本科教学。基础实验在相应授课内容完成后进行，由7个实验，即典型信号分析、测力仪制作与标定、金属箔式应变片构成电桥电路特性比较、调幅与相敏检波解调、机械振动测试、相关分析和记录仪动态特性测定组成。
卓越工程师培养采用的模式为“3+1”模式，即在学校完成累计3年时间的学习任务，在企业完成累计1年时间的学习和实践任务。现有课程体系越来越不能适应现实的需求，不利于对学生工程实践能力、创新能力和团队合作精神等综合素质培养的需要。而卓越班毕业的学生一般分为两种：一种是去企业就业，另外一种在国内外高校继续深造硕士或者博士学位。为了适合学生这种学习和后续模式，测试技术课程的部分内容学习可以从企业和科研试验中完成。
三、课程体系的改革
以卓越人才教育培养及其后续发展为目标，改进“测试技术”课程体系，建立教学与科研、教学与行业实践、教学与国际化紧密结合的“测试技术”课程体系。
（一）建立教学与科研紧密结合的“测试技术”课程体系
人才培养与科研密切联系，坚持以教学带科研、以科研促教学，使教学和科研实现良性互动、协调发展，促进教学水平的提高，让学生在科研实例中理解深奥的理论知识，也为学生以后继续深造奠定良好的基础。目前，本专业科研项目与测试技术这门课结合紧密的科研项目主要分三大方向。
1.振动、噪声检测与控制方向。武汉理工大学机电学院多名教师从事振动、噪声检测与控制方向研究，主持多项国家、省市及企业项目，研究对象设计船舶、汽车及重要机械装备等，涉及到传感、检测、信号处理、控制等多种专业知识。主要设备包括：DSPACE1103实时仿真系统，B&K振动噪声测试系统，LMS振动测试系统，JZK-50模态激振系统，AVANT噪声振动测试系统等。主要实验装置平台包括：磁悬浮主动隔振试验台，气磁混合主被动隔振试验台，旋转机械振动试验台等。学生可以通过这些设备和实验平台对测试技术课程内容中的传感器、信号采集系统及其调理电路、测试系统特性、信号分类及其基本特征都有深刻的理解，为知识的掌握和应用提供良好的基础。
2.光纤光栅传感技术在机械系统中的应用。光纤布喇格光栅传感器是对布喇格反射波长进行编码，当光栅周围的待测物理量如温度、应变等发生变化时，将导致光栅周期或纤芯折射率的变化，从而产生光栅布喇格信号的波长位移，通过监测布喇格波长位移变化情况，即可获得待测物理量的变化情况。光纤光栅传感器具有尺寸小、质量轻、一纤多点，动态多场、抗电磁干扰等特点。通过不同的封装可以检测温度、应力/应变、压力、流量、位移等不同的物理量。2008年武汉理工大学获建的光纤传感技术国家工程实验室，研究开发光纤传感新理论和关键技术，致力于建立基于光纤传感技术的我国大型工程与重大装备安全监测系统的技术体系和新产业，是目前国内光纤传感技术领域规模最大的研发基地和人才培养基地。国家工程实验室和机电学院取得了众多相关的研究成果，包括：各种光纤光栅传感器的制备，光纤光栅传感器的解调仪器与系统，光纤光栅传感检测系统等。这些研究成果既可作为理论教学又可以做成相关实验设备开展实验，有助于学生对测试系统课程内容中新型传感器的检测原理、封装及采集系统有了深刻理解，对本课程知识的掌握和综合科研能力的提升有很好的帮助。
3.回转窑动态检测和调窑技术。武汉理工大学从1987年开始对此难题攻关，国家建材局在我校建立了建材行业回转窑检测技术中心。在国家建材工业局多项科研项目和基金项目的重点支持下，研究出对回转窑设备进行动态检测和调整的技术，填补了国内回转窑动态测量技术方面的空白，并在2002年获得了国家技术发明二等奖等一系列的科研奖励成果，并将科研成果相继转化为课程的教学和实验内容，并自主开发实验项目及实验设备，有助于学生对测试系统课程内容中测量原理与方法的理解和掌握，有效的培养和提高了学生工程意识。结合课程试验教学特点，开发以“水泥回转窑动态检测和调整”成果为基础的水泥回转窑动态检测和调整实验台。在此基础，以科研项目为内容，指导学生积极参与各种创新大赛已经成为课程组老师和学生教学互动的方式之一。极大地调动了学生主动学习的热情，提高知识综合运用能力的同时，也提高学生协同合作的素质。
（二）创建行业特色的“测试技术”课程体系
本课程建设依托机械工程一级学科、机械制造及其自动化部级重点学科，围绕建材、汽车和交通三大行业，这三大行业是我们国民经济发展的支柱性、先导性、基础性行业，从理论教学内容的组织到实验教学的各层次、实验项目的开设，始终贯穿上述三大行业的具体工程测试实例。课程组教师承担的项目中已经有一批科研成果相继转化为测试技术课程的教学内容中。将国家自然基金、863项目、省科技攻关计划项目研究内容等引入课堂，包括汽车减振降噪测试平台、机车双质量飞轮测试平台、船舶浮筏减振降噪系统、船用螺旋桨拖曳水池测试系统、水泥回转窑动态检测和调整凝炼为综合实验项目，让学生结合行业背景落实测试技这门课的实用方向，也为学生以后工作应用奠定良好的基础。
（三）开拓国际化的“测试技术”课程体系
目前武汉理工大学机电工程学院与法国卡桑工业大学、英国斯旺西大学、悉尼科技大学等建立了学术交流和科技合作关系。尤其以机电工程学院为依托，武汉理工大学与英国伯明翰大学建立智能装备联合实验室，聘请英国皇家工程院院士Duc Truong Pham作为实验室主任，极大地提高了本学科在国际的影响力，学院每学期课程中可以安排增加外国教授的讲座内容，介绍当前国内外测试技术的发展和应用状况，开拓学生的视野，同时也为学生未来的出国深造提供机会。同时本院教师在授课过程中可以借鉴国外“测试技术”课程教学先进的方法和手段，结合本专业实际，优化配置并构建稳固的教学团队，促进师资水平和教学水平的提高。
四、总结
结合本专业的科研与行业背景以及测试技术课程本身特点，以卓越工程师培养计划为契机，研究测试技术课程体系改革思路，从教学与科研方向紧密结合、教学与行业紧密结合、教学开拓国际化等三个方面进行改革，改善课程的教学效果，提高学生工程实践能力，开拓学生的视野，满足卓越人才培养的客观要求。
参考文献：
【关键词】大学物理波动光学光程差教学改革
【基金项目】2011年院级教学研究项目“基于按学科大类培养的大学物理教学改革研究”(JY201111)。
【中图分类号】G642.0 【文献标识码】A 【文章编号】2095-3089（2014）05-0164-02
《大学物理》是理工科院校的一门重要的基础课，为工程技术人员今后从事交叉学科和边缘学科工作提供必备的基础知识。波动光学是大学物理课程中非常重要的组成部分，内容包括光的干涉、光的衍射和光的偏振，无论理论还是应用都在物理学中占有重要地位。在学习这部分内容时，学生常常将各章内容、各个知识点孤立起来，因此感到内容抽象、公式繁杂、不易掌握。实际上，将“光程和光程差”贯穿于整个波动光学的教学过程，既具有简洁、直观和逻辑性强的特点，又便于学生掌握相关知识、提高学习效果，对理解波动光学的基本概念和掌握光的波动性的基本原理具有重要的意义[1]。
1.教学现状
现有大学物理教学普遍存在内容多且深，但学时少的现状。作为一所以工科为主的独立学院，培养的是应用型人才。依据我院的办学宗旨和学生的实际接受水平，大学物理教学以淡化理论，注重应用的原则来优化课堂教学。考虑到各系各专业的后续专业课程对大学物理知识的需求，目前我院大学物理课程正尝试并实行模块化教学。
目前涉及波动光学内容教学的专业有：石油系的勘查工程与技术、石油工程、资源勘查工程等专业；城建系的建筑环境与设备专业；信息系的测控技术与仪器、自动化、电子信息工程、通信工程、计算机科学与技术等专业；机械系的机械设计与制造、材料成型及控制工程、过程装备与控制工程等专业。石油系和城建系的四个专业教学学时和内容相同，波动光学的教学学时为16学时；而信息系和机械系的八个专业教学学时和内容相同，其中波动光学的教学学时仅为10学时，相对较少。针对各学科大类的要求，对光学教学的内容和方法必须进行相关的教学改革。
2.教学内容的改革
2.1 以光程和光程差为主线
在光的干涉和光的衍射这部分内容的教学中，掌握和应用光程和光程差的概念十分关键。光程是介质折射率n与光在该介质中几何路程l的乘积，即L＝nl。光程的物理意义是将光在介质中的几何路程换算成光在真空中的几何路程。光程差是两束光在介质中传播的光程之差，即?啄＝n2l2－n1l1＝L2－L1[2]。在光的干涉和光的衍射这两章中，大部分内容都着手直接研究光的干涉和衍射现象即干涉和衍射条纹及其干涉和衍射规律。即使某些章节不直接讨论这些问题，但也间接为研究这些问题服务。而要研究和弄清干涉和衍射原理，关键就是分析计算光程及光程差。所以，在整个教学过程中，给学生灌输光程及光程差的思想和概念，训练学生计算光程和光程差的能力，从而利用光程差来研究光的干涉和衍射规律。
光程差的计算要考虑两项，一项是几何路程差引起的，另一项要考虑反射面情况，当光线从光疏介质射向光密介质时，反射光中会产生半波损失，其他情况则没有。后面的具体讨论都将突出光程差的重要性，且利用光程差更为简便。
2.2 突出重点、精简内容
波动光学包括光的干涉、光的衍射和光的偏振三章内容，而光的干涉和光的衍射是研究的重点。光的干涉主要讨论分波阵面法干涉和分振幅法干涉。分波阵面法干涉是以杨氏双缝干涉实验为例来重点研究光的干涉规律；分振幅法干涉即薄膜干涉包含等倾干涉和等厚干涉两种情况，劈尖干涉与牛顿环干涉是典型的等厚干涉，也是研究的重点。光的衍射以单缝衍射为重点，进而结合单缝衍射和干涉来介绍光栅衍射的规律。光的偏振简单介绍光的偏振性，并可考虑把偏振光的干涉内容揉进干涉部分，从而使学生容易理解，也简化了教学层次[3]。下面重点介绍根据光程差来讨论光的干涉和光的衍射教学研究。
2.2.1 光的干涉
以杨氏双缝干涉实验为例，来研究分波阵面法干涉的原理及规律，并说明光程与光程差在光的干涉问题中的应用。杨氏双缝干涉实验的光路如图1所示。设波长为?姿的平行单色光垂直照射到双缝S1和S2上，S1和S2的距离为d，双缝S1、S2所在平面到屏的距离为D。在屏上点A相遇产生干涉。由于光垂直入射，光源S1、S2光振动的位相相同，它们在点A引起光振动的光强完全取决于它们到达A点的光程差?啄。根据几何关系得知?啄=xd/D，因此对于光程差满足：
?啄=±2k?姿/2(k=0,1,2,…)……明纹
?啄=±(2k+1)?姿/2(k=0,1,2,…)……暗纹
可得出明暗纹坐标及条纹的宽度。
x=±2k(D/d)?姿/2 ……明纹坐标
x=±(2k+1)(D/d)?姿/2……暗纹坐标
?驻x=(D/d)?姿 ……条纹宽度
从光程和光程差入手，显然易得到干涉条纹的分布。
以等厚干涉的两个特例劈尖干涉与牛顿环干涉来研究分振幅法干涉即薄膜干涉。在薄膜干涉中计算反射光光程差时一定要分清有无半波损失。劈尖装置如图2所示，单色光垂直照射玻璃片时，光从空气膜的两个表面即两块玻璃片的内表面反射产生干涉，可在劈尖表面观察到明暗相间的干涉条纹。劈尖上厚度为e处，由上、下表面反射的两相干光的光程差为：
?啄＝2n2e+?姿/2
在平行于棱边的直线上各点，空气膜的厚度e相等，应在同一级干涉条纹上，为与棱边平行的明暗相间的干涉直条纹。光程差满足：
?啄＝2n2e+?姿/2＝2k?姿/2(k=1，2，…)……明纹
?啄＝2n2e+?姿/2＝(2k+1)?姿/2 (k=0，1，2，…)……暗纹
进一步分析可得相邻条纹处的薄膜厚度差?驻e=?姿/(2n)；以及劈尖干涉的条纹宽度?驻l=?姿/(2n?兹)。显然，劈尖干涉实验同样可由光程差分析干涉条纹及规律，简便直观。
由于原理相近，这里可以进一步精简教学内容，对于薄膜干涉部分，可以只举劈尖干涉实验一例说明， 其余如牛顿环干涉和迈克耳逊干涉仪完全由学生自己去学，说明思路和方法即可。
2.2.2 光的衍射
以夫琅和费单缝衍射为例，来研究光的衍射原理及规律，且夫琅和费单缝衍射是光栅衍射的基础。在讨论单缝衍射时，往往采用菲涅耳半波带法研究衍射条纹的分布情况，所谓菲涅耳半波带，是将透过单缝的光波波阵面沿缝分成许多条带，每个条带边缘衍射光线到汇聚点的光程差为半个波长。如图3所示。这样，相邻半波带中对应点子波发出的衍射光线到会聚点的光程差均为半个波长，因此彼此相干叠加而相互抵消，其结果使得相邻半波带在会聚点引起光振动的光强为零。衍射条纹就决定于透过单缝AB的波阵面能分成半波带的条数，即决定于沿θ角方向各衍射光线的最大光程差或缝端光程差AC，且?啄=AC=asinθ。设AC恰好等于入射单色光半波长的整数n倍，若n为偶数，则两两半波带在汇聚点引起的光振动相干叠加而相互抵消，于是该方向衍射光在会聚点引起光振动的光强为零，屏上呈现暗纹。若n为奇数，抵消后还剩下一个半波带引起的光振动，屏上呈现明纹。若n不为整数，则为明暗纹过渡区，成为明纹的一部分。由此可得到：
asinθ＝±2k?姿/2 ＝±k?姿 (k=1，2，3，…) ……暗纹
asinθ＝±(2k+1)?姿/2(k=1，2，3，…) ……明纹
其中＝0，k＝0的地方是中央明纹的一部分。进一步讨论可得出中央明纹及其他条纹的坐标及明暗纹的宽度。显然，光程差也决定衍射条纹的分布情况。值得注意的是，单缝衍射条纹的明暗纹条件恰好与杨氏双缝干涉中干涉条纹的明暗纹条件相反。原因是因为双缝干涉中的光程差仅对两相干光束而言，而单缝衍射中的光程差是指单缝两端衍射光线的最大光程差，计算的是所有半波带发出衍射光线光程差的总效应。
由于光栅衍射是单缝衍射与多光束干涉的乘积效果，也要涉及光程差的问题，在这里可以说明并加以简单分析。对于多光束干涉，两条相邻单缝衍射出的光波到会聚点的光程差?啄＝(a+b)sinθ＝dsinθ，满足半波长的偶数倍，这两束光相干加强，结果产生主极大条纹，衍射角θ满足光栅方程式即：
dsinθ＝±k?姿(k=0，1，2，3，…)
综上所述，以光程与光程差为主线可将波动光学的主要内容――光的干涉和衍射贯穿讲解，通过对光程差的研究，从而成功解释了光的干涉和衍射原本只能用光的波动说才能解释的物理现象。这样既使教学思路更清晰，又便于学生理解掌握。为此，无论是教还是学，都应紧紧地，自始至终地抓住这个关键的概念和规律，特别是老师应反复向学生强调光程差在光的干涉和衍射学习中的作用，以便让同学们很好地理解和抓住这一关键，并能举一反三地应用到实际中去独立地解决一些光学问题。
3.教学方式
3.1 结合生活、启发思考
教学改革的目的是适应形势和要求，为了能使学生更快更容易掌握教学内容，有必要对教学方式进行改革。如在讲干涉和衍射时，知识跨度大，公式繁琐，学生学习提不起兴趣，在教学过程中有必要贯穿并引导学生观察、认识生活中的现象。光的干涉中以薄膜干涉为例，我们孩童时代所玩肥皂泡上的五颜六色；水面上油膜呈现的彩色花纹；自然界中有些雄性鸟的毛色特别鲜艳，且颜色会随着视线的方向而变化。对于光的衍射现象，如果眯着眼睛看远处的路灯，会发现灯光向眯着眼的垂直方向扩展；让手指并拢且留一细缝，会发现手指细缝处是几条明暗相间的细条纹；用刀片在感光过的照相底片上划一条缝，会发现细缝处出现与缝平行的条纹。可以采取启发式教学，引导、鼓励学生探索研究物理现象的本质和原理。
3.2 引导自学、突出应用
如在讲完杨氏双缝干涉的规律以及薄膜干涉中的劈尖干涉后，对于其他光的干涉内容可以采取自学、讨论、实验的方式进行学习。光的衍射及偏振的部分内容也可以采取这样的教学模式。反复向学生强调光程差在光的干涉和衍射学习中的意义和作用，以便让学生在理解的基础上前后联系，掌握研究光的波动规律的方法。充分发挥学生学习的主动性和自觉性，加上教师适当的讲解，达到了教与学相互促进的目的。
另外，强调光的波动原理在科研、生产和生活中的广泛应用。如光的等厚干涉可用来检查光学元件表面的光洁度和平整度；用来测透镜的曲率半径和光波波长；用来测微小厚度和角度，如精确测量半导体元件硅片上二氧化硅薄膜的厚度。
3.3 理论与实验相结合
考虑把光的波动的理论学习与光学实验结合起来进行教学，相互促进，有助于提高教学效果。目前物理实验室开设的光学实验：等厚干涉――劈尖、牛顿环，迈克尔逊干涉仪，分光计测棱镜的顶角和折射率以及光栅衍射等。教学中，使实验课教学与理论课教学有机结合、互相渗透，实验的结论给学生的印象会比教师给出来的深刻得多。引导学生用理论来解释实验中的现象，通过实验结果和理论原理相比较，加深对光的波动理论的理解和掌握，培养学生的分析能力和解决问题的能力。
作为一所以工科为主的独立学院，培养的是应用型工程技术人才。在大学物理学时相对较少，内容多且深的情况下，对波动光学部分内容的教学进行相应的研究和改革是非常必要的。首先，将“光程和光程差”贯穿于整个波动光学的教学过程，不仅能有机的把各章节内容结合起来，而且还能解决教学中的难点问题。既简洁、直观和逻辑性强，又便于学生掌握相关知识、提高学习效果，对理解波动光学的基本概念和掌握光的波动性的基本原理具有重要的意义。其次，突出教学重点、优化精简内容。通过重点讨论杨氏双缝干涉、等厚干涉――劈尖和牛顿环、单缝衍射来理解和掌握光的波动规律。再者，教学中采取结合生活中的物理现象、理论与实验课相结合，启发学生思考，引导学生自学，强调实际应用等方式，从而达到大学物理的教学目的。
参考文献：
[1]何龙庆,盛巧云.光程与光程差概念在波动光学教学中的应用[J].现代物理知识,2007,19(4): 49~52.
随着世界各国环境保护的法规对大气质量和各类污染源的监控越来越严格，为了适应这一要求，使用光学技术的监测仪器迅速得到了广泛推广。然而，由于我国在环境自动、在线/现场监测仪器等方面主要依赖进口，这些机器不仅价格昂贵、而且常会出现“水土不服”的状况，难以满足国家在环境监测方面的需要。
针对这种情况，现任安徽光机所环境光学研究中心副主任赵南京研发了大气、水体、土壤多要素连续自动和原位现场等环境光学监测设备，目前，已有8项研究成果通过了安徽省科技厅组织的科技成果鉴定。这些科研成果通过与企业合作实现转移转化，取得了良好的社会和经济效益。
1976年，赵南京出生在安徽砀山的一个并不富裕的农村家庭，吃饱肚子是家里唯一的奋斗目标，改变生活的唯一出路就是读书。至今，赵南京还清楚地记得小时候，每当父母提及邻居家在大城市当工程师吃商品粮的亲戚时所流露的羡慕。所以无论条件多么艰苦，赵南京也从来没有放弃过读书的信念，虽按部就班读完了小学，中学和大学。但一路走来“科学技术是第一生产力”的理念早已在赵南京的心中生根发芽，拿到大学录取通知书的第一天起，他就下决心大学毕业后要继续攻读研究生，毕业后从事科学技术研究工作，为国家科学技术的发展和人民生活的改善贡献自己的一份力量。
1999年赵南京如愿以偿成为了中国科学院安徽光学精密机械研究所的研究生，由此踏上了科学技术研究工作的征程。
辛勤耕耘为创新
年轻有为甘奉献
今天的赵南京已是合肥研究院最年轻的研究员、博士生导师之一，科研骨干与学术带头人，国家“863”项目最年轻的首席专家之一，现任安徽光机所环境光学研究中心副主任、党支部书记，中科院环境光学与技术重点实验室副主任，中国光学学会环境光学专业委员会委员。近年来，他主持完成了国家“863”计划、国家重大科技专项、国家自然科学基金、安徽省科技攻关等多项国家及省部级重要科研项目，现主持国家“863”计划、国家自然科学基金、安徽省“杰出青年”科学基金等项目。
赵南京是一位多学科交叉的复合型科技工作者，有着机械电子工程和光学背景的他，凭借在光、机、电、算等方面扎实的理论基础与实践经验，一直致力于环境光学监测技术的研究工作，并积极思考如何把关键技术方法转化为生产力，使之在国家的发展中取得实际的应用真正服务国家，造福人民。
赵南京怀着对科研事业强烈的奉献精神，辛勤耕耘在自己的研究工作中，没有节假日，晚上加班到深夜，工作几乎占据了他所有的时间，十年如一日，刻苦钻研，勤耕苦作，尽职尽责地完成科研工作者的开拓与创新使命。
他面向国家环境监测技术需求，瞄准国际环境监测技术前沿，利用光学与光谱学手段，在环境污染物多组分、快速、高灵敏检测新技术与新方法方面取得了系列创新性研究成果，在关键技术研究中多次取得重大突破，相关技术与方法已获授权发明专利9项（另有受理发明专利17项），实用新型专利4项，软件著作权登记11项，发表SCI/EI收录学术论文60多篇，为我国环境监测技术的创新发展做出了贡献。
科研硕果满枝头
满载荣誉写春秋
赵南京开展了水体重金属污染物的激光诱导击穿光谱快速检测技术与分析方法研究；提出了提高激光诱导击穿光谱水体金属污染物探测灵敏度的方法，解决了水体溅射的影响，提高了光谱信号探测强度；开发了激光诱导光学击穿过程数值分析、多元素光谱识别、浓度定量反演等数据分析软件；设计了水体重金属激光诱导击穿光谱检测装置和便携式土壤重金属现场检测仪光机结构，完成了系统的联合调试、模型验证与现场测量实验，对系统参数进行了优化与系统测量指标的检测，研究成果为激光诱导击穿光谱技术的进一步应用研究提供了方法基础。
在水体有机污染物荧光光谱检测技术与分析方法研究方面，赵南京实现了荧光光谱数据的精确标定；解决了污染物测量中荧光特征波段选取、环境背景光的影响抑制等难题；完成的水体污染激光诱导荧光遥测系统在巢湖和太湖进行了船载示范运行，实现了大面积水域DOM的快速遥测，该项研究成果获中国科学院2006年度十大创新成果之一；并获2008年度安徽省科学技术奖一等奖。与此同时，赵南京还开展了水体有机、有毒污染物的三维荧光光谱快速检测技术的研究工作，并得到了安徽省“杰出青年”科学基金和国家自然科学基金的资助。初步实现了水体酚类、油类和多环芳烃类等三类污染物的快速测定。
富营养化水质多参数光学监测技术研究也是赵南京的研究方向之一。其中，基于藻类不同光适应状态下的活体荧光发射特征，他提出了水体藻类光合作用活性的原位测量方法与状态表征方法，研发了水体藻类光合作用活性原位测量系统，为我国相关水域的管理决策部门提供了可靠的数据支持。其完成的蓝藻水华预警系统可以在不同的水流域、内陆湖泊、近海海域等场所使用，既可以监测水质富营养化的发生、发展、消亡过程和藻类的污染情况，又可以对蓝藻水华的暴发做出准确判断与预警，为水质富营养化连续在线监测与藻类水华的预测、预警提供技术支持。
赵南京还开展了大气颗粒物拉曼激光雷达监测技术研究，解决了超高灵敏大气分子拉曼散射信号探测的技术难题，由此设计的激光光束分束独立发射和接收多路光束分束器装置，实现了激光雷达分光光路与探测系统的紧凑、可靠、光路简单并易于探测通道扩展，提高了探测的灵敏度；设计的激光雷达对称分布式光束发射接收方法与装置，为激光雷达的进一步开发与实际应用提供了方法；他还研究了大气能见度与颗粒物粒径分布之间的关系，发明了基于大气细粒子谱仪的能见度测量方法，该项研究为探明究竟何种粒径颗粒物影响并决定了大气能见度提供了数据。特别是他完成的光学系统可视化校准与数据分析软件，所研制的系统成功应用于2008年北京奥运会空气质量保障行动监测计划，实现了大气颗粒物空间分布的准确测量，为大气环境综合立体监测提供了技术装备，该项目成果获得2011年国家科技进步奖二等奖、2010年度安徽省科技进步奖一等奖。
此外，赵南京还凝聚了一支创新能力强、勤奋敬业、结构合理的研究团队，已培养了多名博士、硕士研究生。这就是我们认识的赵南京，他勇于创新、刻苦钻研、勤耕苦作、不求名利、兢兢业业地为国家科技事业的发展默默地做出了自己的贡献。
甲型H1N1流感席卷全球令各国股市生物医药板块疯涨,表现出公众已将攻克甲流的希望寄托于生物医学。年底的哥本哈根联合国气候大会再一次将节能减排推向万众瞩目的焦点,生物能源成为节能减排的终极解决方案。生物医学与生物能源,两个看似遥不可及的尖端科技领域在中国石油大学教授、博士生导师、海洋膜蛋白实验室学术带头人黄方那里却有着高度统一和紧密联系。
年仅36岁的黄方曾求学于瑞士巴塞尔大学,并在英国剑桥大学蛋白质工程中心进修与工作,在此期间他创造性地将单分子荧光共振能量转移技术应用于蛋白质折叠的研究,取得重要研究成果,2008年6月被MRC(英国医学研究委员会)蛋白质工程中心聘为研究科学家(永久性职位)。2009年,黄方回国加入中国石油大学(华东)生物工程与技术中心,领导海洋膜蛋白实验室的工作,成为国内生物科学领域卓越的学科带头人。
黄方及其领导的实验室以蛋白质研究为切入点,在生物医学和生物能源两大领域展开攻关。生物医学方面侧重蛋白质折叠机理和膜蛋白功能的研究;生物能源方面主要从事生物制氢以及海洋微藻制生物柴油的研究。两大领域皆为国际领先和热门科研方向,一旦获得突破,将对生命科学、节能减排产生重大影响。
生物医学是当前生命科学研究的最大热点之一,关系到疾病治疗、寿命延长和人类对生命的探索,黄方所从事的蛋白质折叠是生命科学领域皇冠上的明珠,是分子生物学中心法则中尚未解决的重要问题。
上世纪五六十年代的研究已表明蛋白质的空间构型是由蛋白质序列决定的,但蛋白质的序列如何决定其构型,即蛋白质如何折叠仍然是世界难题。当前的研究已经发现,蛋白质的错误折叠会导致许多疾病发生,如疯牛病、老年痴呆症、帕金森氏病以及许多癌症,蛋白质折叠机理研究对许多疾病的治疗将产生重要影响。
黄方能在如此尖端的科研领域有所建树与他的教育经历有关。本科与硕士在山东大学化学学院学习荧光技术,2000年留学巴塞尔大学转向生物领域后,他的化学基础得到了意想不到的应用――将具有超长荧光寿命的有机荧光探针和时间分辨荧光技术用于蛋白质折叠速率极限和多肽链柔软性研究,前者是蛋白质折叠研究中一个至关重要的问题,后者可为蛋白的设计及蛋白药物开发提供新的思路。学科交叉为黄方带来了丰硕的研究成果。在剑桥期间,黄方将荧光共振能量转移和单分子荧光技术引入蛋白质折叠课题,取得一系列突破。
在生物能源领域,目前国际上已有一些成果应用于商业化,但生物乙醇、生物柴油等新能源的获取主要依赖陆地生物尤其是农作物,产生了与人争粮的问题,而地球拥有巨大的海洋面积,如果能利用海洋生物提供能源,节能、减排和粮食问题都将得到极大缓解。
黄方及其实验室的研究聚焦于藻类和蓝细菌光解水法制氢、能源微藻产油和生物太阳能电池等,如果能解决核心难题,将对可再生新能源产生革命性影响。
“在英国我能够看到自己十年二十年之后是怎么样的,但是要回到中国,我无法预计自己五年之后会是什么样”,这是在英国已经获得永久性职位的黄方向本刊记者解释他回国原因时的简单话语。黄方认为,国内所缺的并不是硬件,而是理念和学术氛围,“这是需要我们大家一块努力来改变的东西”。
