时间：2022-09-29 02:10:45
1光纤通信课程的内容
本课程内容分为：光通信基本理论、光纤通信基本原理、光纤通信新技术特征等三大部分.主要内容为：绪论、光纤发展、光波导理论与光纤特性、光缆及工程应用、光发送与接收、光无源器件、光放大器、光纤通信系统与设计等.采用的教学方法以课堂教学为主，辅以实习实训等.授课对象为我校本科专业自动化、通信工程、电子信息工程等专业，授课理论学时54，实习实训18，各教学环节学时分配从近4年的教学看，大家普遍认为该课程理论较难、实训操作难、而且理论与实训结合较少.导致大学生们对该课程缺乏学习的主动性、积极性，不利于专业技能人才的培养.作者根据近4年的经验和学生获取该课程的知识、技能的效果，从课程的教学内容、教学方法、手段及见习实训等几个方面提出教研教改的意见.
2光纤通信课程理论教学
针对同学们反映本课程中难懂的理论知识、课前我补充了一些基础知识.比如光波导理论、高等数学、光电子技术、电磁学等知识在该课程中要用到的重要理论.列出一些参考书目供学有余力的同学选读，比如杨祥林编著的《光纤通信系统》，北京邮电大学出版社出版的顾畹仪编著《光纤通信系统》教材.我们采用多种方法分析一些抽象概念，逐步阐述.例如，光纤传输的波动理论是光纤通信理论中的一个重要内容，通常采用的方法就是波动方程和电磁场表达式求解，其过程繁杂，同学们很难将推导出的理论结果和实际上的物理意义对应.因此在该部分的教学中采用先引入并重点讲解波导、导波等概念的方法，然后解释传输模式，不同的模式对应不同的传播角，产生不同的离散模式是由于光波在芯区和包层分界面上发生反射时产生相位移动引起的，在理解概念的基础上，再运用特征方程理论推导出结论.充分利用多媒体的优势，多媒体PPT教学与传统教学模式相结合，以便提高教学质量.结合该学科的实际，作者制作了适合实际情况的PPT课件，课件的教学效果良好，比如在讲解数字光纤通信系统组成的时候，结合PPT课件图，直观、形象生动的看出了系统由光发射机、光纤光缆、中继器与光接收机等基本单元组成.此外还包括一些互连与光信号处理器件，如光纤连接器、隔离器、调制器、滤波器、光开关及路由器、分插复用器ADM等.
3光纤通信实训教学环节
本课程的实训环节除了安排常规的8个实验，模拟信号电—光、光—电转换传输实验、数字信号电—光、光—电转换传输实验、光发送、接收模块实验、光纤无源器件特性测试实验、数字光发送接口指标测试实验、光纤传输特性测量实验波分复用（WDM）光纤通信系统实验等.另外，笔者引入了OpticSimu仿真实训软件，该软件恰好可以克服以上硬件实验平台的不足，可以方便地配置各种光纤通信系统和网络，形象地得到仿真实验结果，配置各种光纤通信系统和光网络，仿真其传输性能，方便、形象地获得系统和网络中各点的光谱、波形、眼图、光信噪比和接收灵敏度.软件界面如图2所示.图3是利用原子功能器件搭建的光分插复用器（OADM）和光交叉连接（OXC）结构.运用OADM和OXC，构建WDM光网络，并对其进行传输性能仿真，为光网络的设计和规划提供参考.
4结束语
作者对现代光纤通信技术课程教学改革提出了几点建议，从课程内容、理论教学、实训教学环节等方面提出了教改方法，希望通过教改能将该课程抽象的问题、概念形象化、枯燥的理论趣味化，提高学生们的学习兴趣，调动学生学习的积极性，最终达到培养高素质的光纤通信技术人才的目的.今后也可在通信工程、电信工程专业中适度增加一些光电子技术、通信原理等相关课程，以便适合21世纪对于通信技能人才的需求.
作者：许海峰刘鹏单位：宿州学院机械与电子工程学院
关键词：光学设计；工程素质；实践教学；创新能力
作者简介：张继艳（1977-），女，黑龙江牡丹江人，厦门理工学院光电与通信工程学院，讲师，厦门大学物理与机电工程学院博士研究生；熊飞兵（1976-），男，江西丰城人，厦门理工学院光电与通信工程学院，副教授。（福建 厦门 361024）
基金项目：本文系国家自然科学基金（项目编号：11104234）、校级教改项目（项目编号：JGZY201223）的研究成果。
中图分类号：G643.2 文献标识码：A 文章编号：1007-0079（2013）31-0093-02
光学设计CAD课程是光信息科学与技术专业一门十分重要的实践性课程，是光电信息工程专业的特色课程，所有的内容都是基于前面学习过的“应用光学”和“物理光学”的理论知识。该课程与前期工程光学构成了一个完整的体系，学生可以通过这门课程培养工程意识，完成了由理论教学到工程实践的过渡。[1]国内外知名大学都已认识到实践教学对知识掌握的重要性，在光学相关课程中都安排有实践教学环节，增加实践教学课时，培养学生的科学思维和创新能力。厦门理工学院于2011年开始大力推广卓越工程师计划，旨在培养适合工业界需求的合格工程师，这一教育计划是推进高等工程教育适应我国新型工业化和创新型国家建设的需要。该课程以光学系统设计为核心，[2]理论联系实际为立足点，以培养学生工程素质与综合创新能力为基本目标，将学生培养为既具有坚实理论基础又有相当实践能力的复合型实用人才。
一、课程特点及教学内容分析
工程光学、光学系统课程设计分别是光学设计CAD前期和后续的相关课程，是一个完整的课程体系。工程光学教学的最终目的是为了实现光学系统的设计，按照内容深浅，三门课程先后在三个学期开设：工程光学安排在大二上学期，光学设计CAD安排在大二下学期，光学系统课程设计安排在大二第三个学期。光学设计CAD所讲授的内容包括：像差理论、典型光学元件的像差特性、光学系统像质评价、典型光学系统的设计、计算机自动优化方法、光学系统公差分析及光学元件制图。[3]教学手段上采用传统板书和多媒体教学相结合。课程教学中以构成光学系统的基本元件、基本结构和基本问题为线索展开，将核心训练点和综合运用能力的训练贯穿其中。
光学设计CAD课程分为理论教学与实践教学两个环节，课程总学分是3个学分，理论教学2个学分，实践教学1个学分。想在有限课程学时内完成所有的理论与实践内容的教学比较困难。为了兼顾课时和教学效果，将部分上机内容搬到理论课堂上，有些实践内容放在后续的光学系统课程设计中进行。学习时间分为课上和课下，课上时间采用分级教学，以简单演示、复杂操作为原则安排授课形式；课下时间学生可根据自己的时间和学习情况合理安排。
二、合理设置教学内容
光学设计以工程光学内容为基础，需要学生对应用光学的基础概念有较好的理解。接下来要有较全面的像差知识，在具备像差知识的基础上，了解典型光学系统的结构特点，具备基本的光路计算常识，掌握一些特殊的光学系统的结构特点，如激光光学系统、傅立叶变换透镜、光谱仪光学系统及光纤光学系统等。像差部分的内容增加了现代光学基础内容，所占比重很大。
结合高校对于科研以及应用型人才的培养要求，对教学内容进行了调整，[4]增加照相物镜设计，手机镜头的光学总体设计以及激光扩束设计等内容，教师提出设计的整体要求，引导学生按照规范程序进行初始结构选型、结构优化、像差平衡、公差分析的设计，使学生通过完整的设计了解工程研发的整个流程，使学生能在未来的就业市场上具有一定的竞争优势。少数对于光学设计很感兴趣且学习优秀的学生，结合学校的科研项目，让他们参与实际的科研工作，既丰富他们的工作阅历又能提高工作能力和设计水平。
突出知识体系的重点和难点：针对教学中的重点和难点内容，采取重点授课、适当增加学时、灵活运用教学方法、增加实践机会等措施，使学生真正理解和掌握重点和难点内容。在保证基础内容的前提下，压缩部分陈旧的非主体性的内容，例如代数法求解透镜的基本结构。目前，实际工程应用中已很少采用代数法求解基本结构，以往教学中学生对这部分内容的接受程度一般，普遍反映公式繁多，难以理解。与现代光学重复交叉的内容可以移到其它实践性课程中讲解，增加最新的现代光学基础内容。[5]授课时，将相关的研究前沿融入到基本内容中，学生既扩展了基础知识，又开阔了视野，更重要的是激发了学生的学习兴趣和乐于钻研的精神。
教师应编写出与《光学设计CAD》实践内容相结合的配套教材，使实践设计环节与理论课学习更好结合。目前市面上有中英文的Zemax说明书，但内容繁多，大部分内容学生用不到，并不适合作为实验教材来使用。为了使学生快速掌握Zemax设计软件的基本操作和简单分析工具，教师应该基于多年的教学经验编写出相应的配套教材。目前Zemax的使用相当普遍，市场上对熟练应用该软件的光学设计人才的需求也在不断增加。学生较好掌握有关软件操作的内容，可以更好地适应社会发展的需要，提高自己未来在人才市场的竞争力。
三、改革教学方法
传统光学设计理论教学偏重板书，光路复杂繁琐，学生接收能力较差。光线是平面的，静止的，而空间实际光线是立体的、动态的，借助现代化的多媒体软件，可以使光线立体呈现，可以动态呈现光线在空间传播的整个过程。对于概念的引入、原理的应用等采用CAI课件教学。引入课件使得原本传统讲授枯燥无味、难以理解的内容通过多媒体技术直观地表现出来，增强了趣味性，激发了学生学习兴趣，活跃了课堂气氛，提高了学生的参与性。
实施素质教育，在教学中培养学生的独立动手能力，在课堂上给学生创造一个实践应用的机会，课程相关环节的设置尤其重要。以光学设计CAD理论为指导，结合企业研发的实际流程，让学生实践整个光电仪器设计的过程，掌握软件的使用方法，通过团队合作的方式，使学生真正了解企业研发的实际过程，提高学生综合分析、开发设计的能力，及排除故障的能力、创新能力。通过整个过程的学习，可以使学生提高工程实践的能力，创新力及就业的竞争力。
四、加强实践教学环节
光学设计CAD课程分为理论教学与实践教学两个环节，理论教学比重占2/3，实践教学内容占1/3。但是两者不是分立的，理论教学中可以穿插实践内容，实践教学中可以穿插理论内容。实践教学有利于学生发散思维、创新能力的培养。理论教学中像差设计内容比重非常大，但是这部分内容比较繁杂，公式很多，像差的光路复杂，十分抽象。学生在理解记忆过程中经常会概念不清，教师在讲授中可以结合光学设计CAD的软件来讲解，例如Zemax软件。以具体的光学结构为例，比如三片式Cookie结构，通过软件里的像差分析的菜单窗口直观地为大家展示像差产生的原因、像差的特点及消除像差的方法。虽然没有到上机实践的环节，但是学生通过教师的演示对软件也有了初步的了解。
实践环节主要以学生自学为主，教师每堂课之前布置课堂上要设计的透镜，学生在上课之前要充分预习，了解上机的内容。在课堂上教师指导学生按照设计的规范来完成一个设计内容，设计的内容要由浅入深，由最初的模拟范例，到最后自主的选择结构，设置参数优化，实现整个设计。设计的内容包括，Zemax软件菜单的熟悉，单透镜的设计，双胶合透镜的设计，施密特-卡萨格林望远镜的设计，多重配置的激光扩束望远镜的设计，自主选型的照相物镜的设计。在设计的过程中，学生经常会问到有些理论上的概念，通过软件的操作和教师的指导，学生可以很轻松地掌握在理论上的相关概念。例如透镜的厚度是如何影响焦距的，可以在软件中输入透镜的曲率半径及厚度，通过厚度的改变直观看到相应焦距的改变，同时也解释薄透镜及厚透镜的理论。在讲解双胶合消色差的概念时，打开软件输入三个曲率半径、两个厚度，通过输入不同的双胶合透镜中正负透镜的材料来显示材料的特性是如何影响色差的。
教学的最后是考核的环节，理论内容的考试可以采取闭卷的形式进行，实践教学内容的考核一直存在学生抄袭雷同的问题。如何在实践教学的环节中充分考核学生，如实反映学生对所学知识的掌握情况，避免学生抄袭，经过几轮教学摸索得到一套行之有效的方法。教师在实践教学环节的最后，提出一个设计题目，采用分组答辩的形式。每组为3～5个人，每组设计出一个镜头，设计时间为一周，组内同学进行分工协作，共同设计一个最优的结构，最后采用答辩的形式。教师和评审小组对每组的设计进行评审，评审小组成员由各组选派一个成员代表组成。每一组的答辩成绩占实践教学成绩的50%，每组同时上交一份设计报告，这部分的考核成绩占到实践教学成绩的30%，最后出勤及实验表现占到考核成绩的20%。为了体现团队精神、合作意识、公平意识，每一小组组长可以根据小组内各成员的表现，给组内成员的表现评出一个分数，该分数以一定的权重加入到每个学生的实践考核成绩中。
设计的题目可结合实际的现代光学系统，如设计一款百万像素的手机照相物镜。先指导学生通过查找专利及文献获得初始结构，归纳整理文献综述，了解手机设计中需要注意的问题，如材料的选择、材料的特性、加工要求、总长、后截距、视场角、像面高度、透镜的中心及边缘厚度。指导学生在设计中了解整个设计过程，包括最后的对样板及公差设计。通过答辩环节的考核，学生也亲历了企业研发的整个流程，增强了团队合作意识和竞争意识。在设计过程中对以往理论学习中存在的问题，例如像差的判断、像差的平衡、操作数的设置、评价函数及传递函数的概念都有了一个清晰的认识。
五、结束语
对本课程来说，笔者认为素质教育与专业教育是不可分割的，作为工程类课程教师，应当致力于在专业教育中体现素质教育。本课程作为综合设计类课程，完全有条件在培养学生的主体意识、主动精神、创新能力、组织能力与合作精神等方面做得更好。实践证明，采用多种措施的综合运用，提高教学质量和提升学生独立思考和解决实际问题的能力，结合现代光学仪器和光学仪器发展的现状，不断增加新的光学设计的最新知识与理念。通过工程设计的实例，采取团队合作的方式，可以提高学生的积级性、主动性和创造性，为培养学生的工程素养起到积级推进的作用。
参考文献：
[1]蔺海晓，胡新前.重视学生工程素质的培养与提高[J].中国现代教育装备，2009，（7）：129-130.
[2]岑兆丰，李晓彤，刘向东.引入科研模式的光学系统CAD课程[J].光学技术，2007，（33）：272-274.
[3]牟达，罗春华，李艳红.“光学设计及CAD”课程多媒体教学实践与研究[J].长春理工大学学报，2012，（7）：226-227.
【关键词】理论与实践结合；实践内容实现多样化中图分类号：G642.0
Innovation and practice of teaching mode of optical fiber
communication system and network
【Abstract】optical fiber communication system and network is a practical subject，the subject of how to link theory with practice，students can really learn in order to practise，the author of the Chongqing University of Posts and Telecommunications College of mobile level 2009，level 2010 600 communication engineering students with new teaching mode in the course of learning process，the model includes the teaching content design，practice content presentation forms，teaching evaluation system，and finally through the student questionnaire data statistics concluded.
【Key words】The combination of theory and practice；practice content to achieve diversification
0.引言
光纤通信系统与网络是一门实践性较强的学科，很多院校在在教学设计中只考虑理论知识点的规划，而如何与实践环节结合，与实践相关的学习资源如何设计，实践活动的教学次序，如何考虑实践教学的评价体系等，一直是教学实施的薄弱环节。为了使实践性较强通信专业系列课程取得更好的教学效果，有必要建立与理论课程并重的实践性教学体系，突出实践教学在整个教学活动中的地位。作者通过对两届通信专业学生实施新的教学模式，认为，只有针对课程教学的特点及学生的应用需求，深入研究具有实践性特点的通信类课程的教学设计，利用所学分析实际中出现的问题，才能达到学以致用的目的。本文通过问卷调查，对学生期望的实践教学内容及形式、课程中理论部分与实践部分的结合情况以及相关的课程评价体系等进行统计分析并得出结论。
1.教学模式设计原则
教学设计的方法主要从“为什么学” 入手，首先确定学生的学习需要和教学目的；根据教学目的来进一步确定“学什么”，即通过哪些具体的教学内容和教学目标才能达到教学目的，从而满足学生的学习需要；接下来就是“怎么学”，即采取什么策略，使学生掌握需要的教学内容，从而达到教学目标；最后还要对教学的效果进行全面的评价，以确保促进学生的学习，获得较好的教学效果。本文以上述教学设计方法为基础，在对光纤通信系统与网络课程教学设计中遵循以下三个原则。
1）以学生的需求为中心原则
强调以学生的需求为目标，对学生进行实际的调研，有别于过去依据教师的经验进行主观设计的方法，要充分考虑理论与实践的结合。理论教学和实践教学要恰当安排教学学时和教学次序，充分体现实践性特点。对于没有工作经验的学生来说，加强实践教学环节可以使他们毕业后尽快地融入到工作中去。
2）操作可行性原则
要实施教学设计各环节，必须具备两个可行性条件。一是符合主客观条件。主观条件应考虑学生的已有知识基础和师资水平；客观条件应考虑教学环境等因素。二是具有技术上的可实现性。对于实践性的课程教学，可以通过多种形式，如邀请厂家对目前的主流设备的安装、操作、系统维护等内容简单培训；邀请行业技术骨干做相关技术讲座；充分利用学校的现有实验平台讲解；利用假期组织学校学生去相关单位观摩等。
3）执行过程控制的引导与控制原则
在教学设计时，应适时提供多次研讨活动，让学生参与到实践教学活动中去，充分调动学生参与实践教学的积极性；并且依据实践性原则，在平时作业及期末考核中补充对实践性学习内容的评估。
2.理论与实践结合教学实例
“光纤通信系统与网络”是通信工程专业一门重要的专业课程，起到衔接各门专业课的枢纽作用。课程内容涉及光纤通信工程中的设计、施工、测量、维护等，具有很强的实践性。
1）课程内容的设计
“光纤通信系统与网络”课程的理论学时共48学时，学习内容共包括三部分，第一部分为基础部分，涉及光纤通信系统的发送（器件）、传输（光纤线路）、接收（器件）；第二部分为系统部分，由发送、传输、接收构成的光纤通信系统总体架构，涉及中继距离计算及光发射端机和接收端机的构成；第三部分为网络部分，涉及SDH光同步网与WDM网络等光传送网络及城域光网络。
“光纤通信系统与网络”课程的实践学习学时为8学时，内容包含两部分，第一部分为光纤几何参数的测量；第二部分为系统性能仿真，主要涉及数据的SDH传输等内容。
2）教学实例
根据理论教学和实践教学学时安排，作者根据学生问卷调查可知，绝大部分学生都希望每学习一个知识点的理论后，就进行相应知识点的实践学习，因此对于“光纤通信系统与网络”课程，在教学设计时，采用先介绍对应的理论知识点，紧接着介绍相关实践部分的教学方式。表1所示为部分理论与实践结合教学模式知识点关联表。
3）实践内容实现方式
针对“光纤通信系统与网络”课程中实践性内容的不同实现特点，采用适用的呈现方式。
对于参数实验部分，主要采用文字、图片说明、视频演示实验等。在视频演示实验中，配合教师讲解了解实验的过程。
对于系统实验部分，主要通过仿真平台进行数据传输试验，使学生能够熟悉设备配置过程、数据传输过程、测试过程，进而利用测试结果进行系统性能分析。图1所示即为在SHD1的SP1D 支路板的1～2端口和SHD2的SP1D支路板的1～2端口之间之间完成2M业务连通”。
3.实施效果与学生评价
在新模式教学设计时，实践性教学的成效评估和反馈也是不容忽视的。根据“光纤通信系统与网络”课程评价问卷调查，选择平时作业成绩占总评成绩为40% 的学生百分率最高，且大多数学生认为实践部分的成绩占总评成绩的百分率最好不高于30%。据此“光纤通信系统与网络”课程将总评成绩分为两部分，分别为平时作业及期末考试，其中平时作业成绩占总评成绩的40%、期末考试成绩占总评成绩的60%。平时作业共分四次，其中三次为理论部分、一次为实践部分，实践内容为SDH光网络点对点数据传输的仿真实验。对学生的要求是除了完成实验报告之外，还需提交一份论文，论文内容为针对实验环节的所有过程（包括设备配置、数据传输、测试环节）的认识和总结。这种考核过程深受学生欢迎，并且使得实践部分内容不会超过总评成绩的30%，满足在校学生在校学习应以理论学习为主、以实践学习为辅的原则。
4.结束语
本文针对“光纤通信系统与网络”课程理论与实践的相关性，并据此对“光纤通信系统与网络”课程的实践性教学进行了具体设计，包括教学内容细分、实践部分的呈现形式、教学评价体系等，为通信类课程的教学采用理论与实践相结合的方法提供了可借鉴的参考案例。此外，本文选择 “光纤通信系统与网络”课程为例进行的教学设计研究，目的是为了找出通信类课程的实践性特点的共性，可以通过教学设计，改善学生满堂灌的学习状态，通过多种方式完成教学内容，让学生真正学以致用。
参考文献：
[1] 焦学辉，陈丽茹.“光纤通信"课程教学模式改革的探索.中国电力教育.[D].2011.
【关键词】 光电检测技术 课程设计 教学方法 评价与效果
《光电检测技术》将光学技术和电子技术相结合，是一门应用性很强的学科，与人类的生产和生活紧密联系，是光信息科学与技术专业学生必须掌握的一门知识。为了加强课程的实践性，使学生在学习课本上基本的理论知识外能够学以致用，组织《光电检测技术》课程设计就凸显出其必要性，而在课程设计中选题尤为重要。在课程改革和提倡素质教育的背景下，传统的满堂灌的教学方法早已不适用。为了在教学过程中提高课程教学的质量，就需要教育者们在教学内容、教学方法及教学手段的选择方面进行探索和改革。
1 《光电检测技术》课程设计的选题
《光电检测技术》是一门理论性和应用型都很强的学科，学生在学习起来比较难，但它的应用范围很广，与人们的生产和生活密切联系。如果能加强《光电检测技术》课程的实践性，在教授理论知识同时，让学生自己动手实践，亲自体验光电检测技术的奥妙，这将大大提高学生的学习积极性，既能巩固理论知识，又能把理论和实践紧密地结合起来。组织《光电检测技术》课程设计对于提高《光电检测技术》课程的实践性，培养学生的创新能力具有重要作用，而在进行课程设计时课程设计的选题尤为重要。
首先，老师应该提供可供学生选择的题目。很多老师都有自己的科研项目，在组织课程设计时老师可以把科研和教学结合起来，把与科研项目有关的内容作为学生课程设计的题目。
第二，学生在选题的时候，要把老师提供的题目范围、自己的兴趣和实践能力三者结合起来综合考虑，这对促进课程设计的成功意义重大。
最后，学生根据自己的选题，利用图书馆、互联网中的资源结合自己的所学，按照老师的设计要求在规定时间内完成课程设计。
2 《光电检测技术》课程教学方法
2.1 合理选择与安排教学内容
光电检测技术内容多而复杂，不仅涉及到光学和电子学，还与计算机等其他学科紧密联系。在学校规定的课时内完成这门课程的学习，时间紧、任务重，学生学习起来难度很大。只有合理选择和安排教学内容，才能在有限的时间内完成教学任务。
首先，在授课的开始，就应该让学生从整体上把握光电检测技术，让学生理解各章节之间的内在联系，形成完整的知识结构体系。
其次，光电检测技术知识面太广，在教学中如果“胡子眉毛一把抓”，学生们会觉得知识乱而杂，所以，在教授这门课程时要采取“弹钢琴”的办法，去粗取精，少讲精讲，突出教学重点。
最后，光电检测技术与最新技术的发展密切相关，但是课本上的知识比较陈旧，与时展脱节，这就对授课老师提出了新要求。老师不仅要精通于课程内的知识，还要与时俱进，了解最新科研结果和光电检测技术的发展方向，并及时给学生进行补充。另外老师自己也可以申请科研项目，提高自己的科研能力，把自己的教学科研结合起来。
2.2 加强理论教学，开展启发式教学
光电检测技术本身理论性很强，而且它涉及的知识面广，知识点多而零散，学生理解和记忆起来很有难度。为了提高教学效率，老师应当能够帮助学生建构光电检测技术知识的整体框架，在讲解具体知识时要能够去粗取精，把复杂的知识简单化，巩固学生的理论知识基础。另外，老师应该认真地组织教学活动，设计教学活动的各个环节，使原本枯燥的课堂富有趣味性。
启发式教学中，老师只是起到指向性作用，老师从课堂的主导者转变为课堂的参与者，学生由被动学习转变为主动学习，这充分体现了学生的主体性，符合新课改的要求。另外，启发式教学由老师提出问题，并引导学生思考，一步步接近正确答案，这个过程本身有利于让学生养成自己动脑思考和自主学习习惯。
2.3 借助多媒体手段，提高学生学习兴趣
多媒体技术与传统的板书相比具有其独特的优势。传统板书的书写占用了课堂的大量时间，且主要起到书写提纲的作用；多媒体技术本身方便快捷节省了书写板书的时间，提高了教学效率。另外，多媒体技术具有图、文、声、像等多种效果，一方面可以增加课堂的趣味性，提高学生学习兴趣，把抽象知识具体化，方便学生理解和记忆，大大改善教学效果；另一方面，又可以扩大教学的信息量，丰富课堂内容。例如，通过多媒体动画来介绍和演示光电效应能够让学生通过自己的感官来亲自体验光电效应，使原本抽象的知识形象生动，既能激发学生学习兴趣，又能加深学生对课本理论知识的理解和记忆。
2.4 加强实践环节，巩固理论知识
真理必须能够经受得起实践的检验，《光电检测技术》具有很强的应用性，所以在教学活动中加强实践环节，这对学生学以致用意识的形成和学生动手能力的培养具有重要意义。例如，学生进行实验时，除了让学生按照课本上写好的内容和实验原理进行验证实验外，老师还可以让学生根据自己的兴趣选择一个主题进行实验，这样既能完成教学任务又能使课本上的理论知识得到巩固，还能培养学生用学到的知识解决实际问题的能力。另外，老师在教授理论知识时，可以举一些与实际生活相联系的例子，或者给学生布置任务，让学生通过自己实践来验证课本上的理论知识。总之，在课程实施中应该把理论和实际紧密联系起来。
3 《光电检测技术》课程探索的评价与效果
笔者认真研读了相关学者文献资料，并根据自己教学实践，认为进行课题设计，合理组织安排教学内容，选择科学的教学方法，进行启发式教学，把理论应用于实践对于激发学生的学习兴趣，提高课堂的教学效率，改善教学效果具有重要意义。在实践中，学生改变了对《光电检测技术》的刻板印象，在学习的过程中感受到了《光电检测技术》的神奇性和课程的活力。
4 结语
《光电检测技术》课程是一门理论性和应用性很强的课程，也是广大理工科学生应当掌握的专业知识。针对这样一门内容广，知识点多的课程，众多学者们一直在探索如何从教学内容、教学方法、教学手段上进行改革，使《光电检测技术》课程具有活力和吸引力。
参考文献：
关键词：实践基地；光纤通信；教学改革；创新能力
中图分类号：G642.0 文献标识码：A 文章编号：1007-0079（2014）11-0132-01
光纤是通信网中的主流传输介质，光纤通信早已成为现代通信网的主要支柱，我国在光传输线路的投资占整个通信网投资的比重越来越大，每年各种大大小小的光纤线路工程无计其数，这就需要大批光纤通信人才。针对通信人才需求，光纤通信课程应在注重理论教学的基础上，加强学生创新能力和工程实践能力的培养。只有同时具备扎实理论基础和较强实践能力的学生才能在人才竞争中脱颖而出，因此，在光纤通信课程教学中，必须加强课堂讲授与实践的结合，重视实践环节。由于光纤通信设备昂贵、实验内容广及大多数实验是验证性实验，所以很多高校开设的光纤通信实验不能很好地锻炼学生的动手能力，这与市场对高素质通信专业人才的需求相距甚远。本文提出充分利用光纤通信工程实践基地和光传输网络工程实践基地的设备，依托实践基地将光纤通信的课堂讲授与实践相结合的教学改革模式。在“教、学、做”一体的理论思想指导下，有意识加强实践环节，培养学生对知识的全面掌握，加强学生实践能力、创新能力和设计能力，以满足光纤通信发展需求和人才需求，并对电子与信息工程学院（以下简称“我院”）实践基地的光纤通信工程实践及光传输网络工程实践在教学改革中所起的作用进行了探讨。
一、教学模式的设计与创新
“光纤通信”是通信工程专业的重要专业课程，其基本任务是综合运用数学、物理及光学知识，系统学习光纤通信系统的原理、结构、组成、设计及测试，在掌握光纤通信系统的基本知识的基础上，学习光通信网中的SDH光传送网和WDM光传送网以及全光传送网。在当今信息社会中，在新技术层出不穷的时代中，光导纤维及其应用技术，特别是光纤通信所处地位的重要性是显而易见的。该课程的理论性和实践性很强，要培养学生具有较高的理论基础和实际动手能力，就必须改变教学理念，依托实践平台将理论教学与实践教学有机结合起来。
1.课程教学的理念
“光纤通信”课程应以人才需求为导向，培养实践能力为目的，本着“教、学、做”一体的思想，在教学上加大实验和实践学时，强化学生的参与意识，使学生积极思考，提高动手操作能力，较好地解决学生在学习该课程中理论和实践相脱节的问题。在实践教学中以提高学生综合素质为目的，打破各门课程孤立教学的传统，将多门课程的知识融合起来。
2.教学内容组织安排
本着理论教学与实践教学相结合的原则，“光纤通信”课程作为专业必修课开设了40学时的理论教学，6学时的实验，1周的光纤通信工程实践，1周的光传输网络工程实践及1周的课程设计。光纤通信课程的后续课为光缆通信工程，是一门18学时的选修课，以光缆线路工程的施工、维护及故障排除为主的工程实用性较强的课程。
理论教学内容主要包括课堂讲授、实验、及课程设计。光纤通信的技术在现代电信系统中起着关键性的作用，因此光纤通信的理论教学内容除了介绍光纤通信系统各个组成部分的基本知识外，还要侧重SDH传输原理的讲授。实验课程主要是配合课堂讲授的知识点来安排实验内容，其目的是巩固知识点及加深对课程内容的理解。实验课程可开设光纤通信原理实验系统信号发生器实验、光发送系统实验及光接收系统实验。课程设计是在理论教学的最后一周开设的，首先让学生学习Optisystem软件的使用，选择一个自己感兴趣的设计题目，然后根据设计题目查阅资料，提出设计方案，最后利用Optisystem软件完成课程设计任务。课程设计给学生提供了一个展示创新精神和创新能力的平台，培养了学生自主学习的能力，使其更好地理解和掌握基本理论知识。
实践教学内容分为光纤通信工程实践和光传输网络工程实践2个部分，利用我院的实践基地设备开设课程。本着理论教学服务于实践教学，实践教学巩固和加强理论基础知识的掌握，让学生在学中做，做中学，边学边做中掌握技能并巩固知识的教学理念，通过实践基地开设的工程实践课程来深化光纤通信课程的教学改革。
3.丰富教学方法
丰富教学方法是提高教学效果的关键。在本课程教学中，充分利用学校现有的实践基地及实践设备优势，以工程实践的项目课程为主体，理论教学为实践教学打好理论基础为中心，针对光纤通信课程的不同教学内容和教学阶段，采用多种教学方法。将传统的板书教学与光学器件的实物展示、工作原理的FLASH演示、多媒体、现场实际操作的录像、Optisystem软件仿真等教学方式结合起来。通过加大工程实践课程的学时，丰富工程实践课程的实践内容，在提高动手能力的基础上，加强理论与实践的结合，并注重多门课程的融合。[1]
二、光纤通信工程实践
光纤通信工程实践是针对光纤通信系统的工作原理及各个组成部分的基本知识，采用南京捷辉科技有限公司与南京邮电大学联合研制的“JH5002型光纤通信原理综合实验系统”进行电终端和光终端的实践项目，使学生熟悉光纤系统中的各个模块工作原理、光纤通信的基本技术，巩固理论知识并强化动手能力。[1]
光纤通信的理论教学重点是光纤通信的工作原理，工程实践对此知识点安排了两个综合实践内容，分别是电话交换呼叫处理通信系统综合实践和光纤通信图像传输实践。这两个实践让同学们更好地掌握光纤通信的传输原理，了解光信号发送与接收的基本过程。除了两个综合实践外还有一些针对系统中的各个模块进行的实践，如：E1帧成形及其传输实践、AMI/HDB3终端接口实践、加扰和解扰码实践、接收定时恢复电路实践及同步数据接口实践等。对于各个模块的实践内容，要让同学们在巩固、复习各个模块的工作原理的基础上强化动手能力，并通过实践平台扩展知识面，引导学生通过实践学到更多的知识。实践设备里的几个硬件模块均采用了FPGA技术，使用的是Altera 公司生产的芯片。对于动手能力较强的同学，不仅仅让他们完成实践内容，还要掌握各个模块的设计思想，根据各个模块的功能设计硬件电路，用VHDL语言编程实现其功能，这也要求学生能较好地掌握硬件编程语言――VHDL语言。虽然JH5002型设备提供的一些针对模块的实践内容是验证性的，但通过指导学生设计一个类似功能的模块，借鉴原有设备的设计思想，鼓励学生创新思维，发挥潜能。通过实践增强学生对硬件设计的兴趣，扩宽知识面，达到对多门课程融会贯通的目的。
三、光传输网络工程实践
学校为加强通信专业的发展，投资200多万元引进了两套大容量的综合网络交换系统，中兴通信的ZXJ10系统和华为公司的C&C08系统。[2]利用华为公司的SDH设备Optix155/622（Metro 2050）和Optix155/622H（Metro 1000），为光纤通信课程建立了光传输网络工程实践基地。针对SDH传输原理进行实践项目训练，使学生了解SDH设备，熟练掌握SDH设备管理软件及如何应用此设备进行SDH的各种组网配置。
SDH传输机制目前在线使用量已经超过90%，是主要的光网络传输模式。光传输网络工程实践采用3台华为公司的SDH Opitx 155/622H光网络设备。实践内容首先对SDH设备硬件及SDH设备管理软件进行总体介绍，然后在光传输实践平台上开设实践项目。实践项目有：SDH光电口测试实践；SDH点对点组网配置实践；SDH链形组网配置实践；SDH环形组网配置实践；SDH组网ET1配置实践；HDB3码形观察实践；ODF配线架设置实践；E1接口/电话机信号双向传输实践；二纤单向和二纤双向通道保护环实践。
实践能激发学生的学习兴趣、参与意识，提高动手和设计能力，对理论教学起到事半功倍的效果。
四、总结
光纤通信已经遍及世界各地，其应用领域越来越广，对光纤通信人才的需要也越来越大，这就要求高校能够培养出具有扎实理论基础和较强实践能力的光纤通信人才。本文根据光纤通信课程的特点、学校现有资源，提出理论教学与实践相结合，加大实践力度，注重培养实践能力和综合能力的教学改革方法，并依托实践基地对光纤通信课程的教学方法进行了探讨。
参考文献：
关键词：《薄膜光学》；教学方法；教学目标
中图分类号：G642.0 文献标志码：A 文章编号：1674-9324（2017）10-0203-02
《薄膜光学[1-3]是一门古老又充满活力的学科，它是物理光学的一个重要分支，研究的是光学薄膜的光学特性，如对光的反射、透射以及吸收等作用。光学薄膜在提高或降低光学元件的反射率、吸收率、透射率，光束分离、合并，光束起偏、检偏，光谱带通过、阻滞以及相位调制等方面，均起着至关重要的作用。随着前沿科学的不断发展，光学薄膜的应用也越来越广泛，例如，超短脉冲的调控以及极紫外乃至X射线的反射。现如今，薄膜光学与计算机技术、数学算法、材料科学、表面物理、真空技术、等离子体技术等结合密切，已成为现代光学不可缺少的组成部分。
作为材料物理、光学工程等专业的基础课程之一，《薄膜光学》课程是一门具有极强专业性和交叉性的课程，其内容涉及数学、计算机、光电、材料和自动控制等多个领域，因此，《薄膜光学》课程在教学过程中通常出现教学课时紧张，教学内容难以理解等问题。本文基于《薄膜光学》课程的教学目标，探讨《薄膜光学》课程教学方法的改革，以实现学生知识水平和实践应用能力的提高，从而达到教学效果提升的目标。
一、教学目标
在《薄膜光学》课程的教学过程中，始终贯彻理论与实践相结合的教学理念，通过分析、解决实际问题，提高学生的知识水平和实践能力。在知识层面上，要求学生掌握光学薄膜的基础理论，了解典型膜系及其应用，掌握简单光学薄膜的设计方法；了解薄膜制作技术、方法及相关工艺。在能力层面上，培养学生自主学习和研究的能力，锻炼学生的实践能力，提高学生的学术表达能力。
二、教学方法的研究
1.自主学习方法。传统《薄膜光学》课程的教学，以课堂上的理论教学为主。由于《薄膜光学》内容丰富，专业性和交叉性强，教学课时比较有限，因此仅仅通过课上的学习很难取得良好的教学效果。考虑到这些问题，可以将自主学习的方法应用到《薄膜光学》课程的教学之中，通过为学生提供自主的学习条件，让学生在课下时间也可自学薄膜光学的相关知识。下面介绍为学生提供的自学素材：（1）往年的教学课件：方便学生上课前预习课程内容，从而提高课堂教学效果。（2）光学薄膜特性模拟的程序、软件及其使用说明：对任意结构光学薄膜特性参数的计算与模拟，不仅可以加深学生对光学薄膜基础知识的理解，同时，有利于学生自主学习和研究能力的培养，以及分析问题、解决问题能力的锻炼。（3）薄膜光学拓展资料：包括课堂上没有介绍的薄膜光学相关的知识，例如光学薄膜主流制备工艺的介绍、国内外光学薄膜前沿研究课题及研究现状等，为学生拓宽知识面，培养学习兴趣提供帮助。
2.实例教学方法。《薄膜光学》的理论知识相对比较抽象，学生理解起来比较困难。通过在理论教学过程中列举与之相关联的实际例子，以实例教学的方法加深学生对理论知识的理解，同时，利用理论知识实现对实例的解释，从而实现理论与实践的结合。下面介绍几个在理论教学过程中的实例：（1）玻璃透光：在讲解菲涅尔公式时，可引入玻璃透光的实例，将玻璃透光的物理现象看成是一个简单的单界面模型，然后利用菲涅尔公式计算玻璃界面上的反射率，达到对菲涅尔公式的熟练掌握以及对玻璃透光原因的解释。分析结果表明，当光从空气垂直入射到玻璃表面时，玻璃表面上的反射率仅为4%左右，透光率高达96%。由此可以说明，玻璃是非常好的透光材料，也是玻璃可用作窗户材料的主要原因。（2）镜子成像：在介绍金属反射镜时，可引入镜子成像的实例，将镜子成像模型简化成一个简单的金属界面问题，然后利用菲涅尔公式分析金属表面的反射率，从而揭示金属反射镜反光和成像的原理，巩固学生对菲涅尔公式的理解。分析结果表明，一般的金属材料，如金、银等，在可见光波段可实现较高的反射率，从而证实了金、银等金属材料用作反射镜的可行性。（3）全反射：通过分析光由光密介质入射到光疏介质上发生的全反射现象，并进一步探索全反射产生的条件以及全反射条件下实现100%反射的原因，可加深学生对菲涅尔公式的理解。通过理论分析全反射条件下的菲涅尔公式，发现不管是s偏振光还是p偏振光，在全反射条件下的反射系数均为模为1的复数，进而从理论上找到了全反射实现100%反射率的理论原因。（4）MgF2减反膜：在减反膜的讲解中，可引入MgF2减反膜的实例，基于单层膜的理论结果，分析MgF2减反膜可实现减反效果的原因以及获得最佳减反效果的条件。分析结果表明，MgF2单层膜实现减反效果的原因是其折射率比较小，且小于基底折射率。通过进一步分析发现，当MgF2单层膜的有效光学厚度等于入射光波长的四分之一时，可实现最佳的减反效果。（5）迈克尔逊干涉仪分束镜：在介绍分光镜时，可引入大学物理实验迈克尔逊干涉仪中分束镜的实例，解释能量分光镜实现半透半反功能的原因以及分光镜的应用。分析发现，在厚度优化的前提下，单层金属膜和多层介质膜都能够实现50%的能量分光，即两种结构的光学薄膜都可用作能量的分光镜。通过该实例可加深学生对单层金属膜和多层介质膜光学性能的理解，熟悉它们在分光镜方面的应用。（6）薄膜型波分复用器以及解复用器：在介绍多层膜滤波片时，可引入光学通讯系统中的薄膜型波分复用器以及解复用器的例子。薄膜型波分复用和解复用的基本原理正是基于多咏橹誓ざ阅掣霾ǔす獠ǖ穆瞬ㄐЧ，然后，通过串联多个多层介质膜滤波片实现对波分复用光纤中多波长光信号的合成和分解功能。通过该实例，可加深学生对多层介质膜用作滤光片原理的理解，以及多层介质膜滤波片的应用。
3._放式教学方法。《薄膜光学》课程的开设，不仅仅是让学生掌握薄膜光学的基础知识，还要通过该课程的学习提高自身的能力，其中包括学习能力、研究能力以及表达能力。开放式教学方法的应用可帮助学生更好地锻炼自学能力。（1）开放式作业：《薄膜光学》课程教学过程中，可通过为学生设置开放式作业的方法，提高学生的自学能力。例如，在讲授多层膜光学特性时，要求学生基于所学知识，分析一个渐变式单层膜的反射与透射特性。学生可通过程序的模拟以及理论分析等多种方式获得该问题的正确答案。另外，也可要求学生自主设计光学薄膜的结构，以实现某一特定的功能。通过光学薄膜设计过程能够巩固学生所学的理论知识，掌握实践环节中薄膜的设计方法。（2）学术报告：《薄膜光学》课程教学过程中，要求学生基于《薄膜光学》课程上所学的内容，针对薄膜光学相关领域中的某一研究课题展开分析与讨论，并基于所研究内容准备一次完整的学术报告。在学术报告准备过程中，鼓励学生通过基本理论知识学习科技文献查阅、分析与总结科学问题提出研究方法学习与验证研究结果分析与总结学术报告与课题总结等一系列过程，培养学生正确的学习方法和研究思路，锻炼学生分析问题、解决问题的能力。
三、结语
本文基于《薄膜光学》课程教学理念和教学目标，对《薄膜光学》的教学方法进行了讨论，探讨了自主学习、实例教学以及开放式教学等教学方法在《薄膜光学》课程中的应用。研究发现，采用自主学习的方法，将课上学习和课下学习结合起来，可以最大限度拓展学生的知识量，保障《薄膜光学》课程教学任务的完成；采用实例教学的方法，可使《薄膜光学》课程中复杂的公式和概念变得简单易懂，促进学生对知识点的理解；采用开放式教学的方法，可锻炼学生分析问题、解决问题的能力，培养学生理论结合实践的应用能力。
参考文献：
[1]唐晋发,顾培夫,刘旭,李海峰.现代光学薄膜技术[M].杭州:浙江大学出版社,2006.
[2]范正修,劭建达,易葵,贺洪波.光学薄膜及其应用[M].上海交通大学出版社,2014.
[3]卢进军,刘卫国.光学薄膜技术[M].西安:西北工业大学出版社,2005.
Study on the Teaching Method of "Thin Film Optics"
CHEN Shu-jing
(School of Materials Science and Technology,China University of Geosciences,Beijing 100083,China)
【关键词】光电成像原理 教学手段 授课形式
【中图分类号】G64 【文献标识码】A 【文章编号】2095-3089（2014）10-0235-01
一、引言
《光电成像原理》是光信息科学与技术等专业的一门专业选修课。《光电成像原理》是一门研究光电成像转换、存储、传输的学科[1-4]。通过本课程的学习，可以使学生了解和掌握光电成像技术的基础理论及其器件的工作原理，并对光电成像特性进行分析。一方面为相关行业和研究领域的人才培养提供专业知识教育，另一方面利于学生个人拓展视野，了解本专业的专业特点，及为未来的职业规划提供参考。
《光电成像原理》课程既要把课程特点和专业性质结合起来，如何深入浅出的在传授知识的同时，提高学生的学习能力，为个人的深造或是未来工作打下全面、坚实的基础，同时也为相关行业的发展添砖加瓦。
二、现有教学手段效果分析
（一）由问题引出教学内容
大学生不同于中小学生，“填鸭式”的教学方式是不可取的。发挥学生的主观能动性，启发学生去提出问题，并想要去寻求答案。由问题带动教学内容的出现，并在教学内容中找到答案，获取新的知识，将实际问题与理论知识联系起来，能够使所学知识记忆更加牢固。例如，CCD成像器件和真空管型成像器件，你见过吗，用过吗？它们的异同在哪，工作原理有什么不同呢？解决这样一个问题，学生不仅能够了解到不同成像器件或摄像器件的特点，也更容易去理解它们的工作原理。
（二）课前回顾与复习
大学生学习有自己特点，课后很少复习，而且到课率也不能保证。因此，在本课程的授课过程中，每一节课开始时都设置了回顾环节，主要内容为回顾上一次的内容。一方面，可以帮助听过课的学生回忆和巩固，特别是有助于基础和学习效率相对较低的学生获得较好的学习效果。另一方面，对于缺课的同学，可以填补缺失内容，比较好的做到前后知识的衔接。从学生的在该过程中流露出的申请和反应来看，该措施起到的效果还是不错的。
（三）学生授课与习题讲解
学生的主观能动性的调动有多钟方法，而采取学生与学生互动的方式可能比老师的直接参与效果更好。课程结束时利用2课时的时间，安排几位平时学习的不错的学生讲解习题。在学生准备PPT的过程中，能够体会到教师备课的不易，更加珍惜自己的讲解机会并端正学习态度。几位同学在讲解的过程中，学生听的也会比较专心和仔细，有的抱着学习的态度，有的抱着挑错误的态度，但不管是哪种心态，最终都取得了比较好的听课效果。
（四）课外小论文
课本知识是有限的，教师的知识积累和能力也是有限的。因此，课堂教学是远远不够的。现在很多学生对于专业的认同感不够，一方面是因为所学知识太窄、太浅，另一方面是没有找到自己的兴趣点。结合本课程的内容，布置课外小论文，主题可以是你感兴趣的根本课程相关的内容。一个简单的作业，锻炼了学生搜集信息的能力、完成完整格式论文的能力，并且还拓展了自己兴趣点和知识面。
三、学生意见与建议调查
大学生的课堂教学没有应试的压力，因此教学效果的检验方式也就更加的丰富多样化。授课对象对教师授课内容、形式和方法的评价显得特别重要。在最后一次课程结束时，在所有授课学生中做了一个调查，可以自由发挥，想提什么意见都可以。
调查结果显示，现有的教学方法和手段基本都得到了学生的认可。课前回顾与复习，有一位学生表示有点浪费时间。综合考虑大的授课集体，学习能力较好和学习比较勤奋的学生还是比较少的，因此这个方式值得继续延续下去。对于学生授课与习题讲解的方式，受到了学生的好评。很大比例的学生主动提出，觉得这个方式新颖有效，能够提高同学们的学习积极性，并且实施效果较好。课外小论文的形式也基本得到认可，部分学生通过这个方式，对相关领域有了新的深入了解，并且进一步提高了学生对本专业的认同度。
在现有的教学方法和手段的基础上，学生还提出了新的意见。例如，在课堂教学中引入视频或实物教学，以更加直观生动的方式让学生们去发现问题并寻求答案，并获得知识。
这门课是专业课，同学们迫切想要了解现在的研究动态、市场行情及相关企业的情况。这样对学生们的继续深造，研究领域的选择，或者今后职业的选择，能起到一定的指导作用。因此，在今后的教学中应当适当补充该方面的信息和知识。
部分同学还对考核方式提出了反对意见，建议开卷考试。结合实际情况，可操作性，以及大多学生的意见，专业课的闭卷考试的考核形式应该会继续保持。
还有些意见是关于课程安排的。比如开设与理论课同步匹配的实验课，做到理论联系实际，加深对概念理解的同时，也提升学生的实际动手能力。另外，部分同学还提出将该门课提前开设，既可以有效地学习到专业知识，又不会与后期的考研或者找工作的时间安排相冲突。
四、结束语
结合对已有教学方法和手段的效果分析，综合考虑学生的意见及建议，较好的教学方式方法，如小论文、学生授课等形式可以继续保持。另外，实物教学及增加课外知识的补充也是后期值得任课教师考虑和实施的措施。对于考核方式和课程安排的调整还需综合考虑先修及后续课程的整体安排，并进一步调整培养计划才能做到合理优化。
参考文献：
[1]宋丰华.现代光电器件技术及应用[M].北京：国防工业出版社，2004.
[2]缪家鼎.光电技术[M].浙江：浙江大学出版社，2005.
[3]白廷柱.光电成像原理与技术[M].北京：北京理工大学出版社，2006.
[4]许吉.关于《光电成像原理》课程教学的讨论[J].中国科技信息，2013（5）：100.
【关键词】教学改革;激光课程;军校专业特点
【中图分类号】G420 【文献标识码】B 【论文编号】1009―8097(2010)02―0070―04
引言
军队院校培养的人才必须适应部队需求,专业具有较强的针对性和军事特色,近年,部分军事院校针对自己的专业特点进行了教学改革和探索[12]。我院激光测距与激光制导课程是典型的装备教学,激光原理与激光技术(以下简称激光课程)等专业基础课的教学质量直接影响激光仪器的装备教学,最终将影响军校培养军事技术人才的质量,所以激光课程等专业基础课的教学质量和教学改革备受关注。激光课程是我院光学工程教研室(以下简称我室)军用光电工程本科专业的重要专业基础课,是激光测距仪器、激光制导仪器等专业课的理论基础,贯穿本科乃至研究生学员培养的全过程,在我室教学工作中占有很大比重。由于激光课程内容多,概念抽象,加上传统的“灌输式”教学的弊端,学员积极性不高,教学质量长期得不到提高。近两年,我室借鉴地方院校的成功经验[3-5],结合军校的专业特点,在该课程上积极寻找突破。2006年,我室光学工程学科获全军2110工程资助,2007年,我院参加全军教学工作评价,面对机遇和使命,我室在“重基础,抓实验,贴装备”教学思想的指导下,多渠道、全方位对激光课程进行教学改革,经过近三年多的努力,改革取得一定成效,并且圆满完成教学工作评价的各项指标。本文介绍教员队伍建设、课堂教学、实验教学以及课外实习教学等7个方面的改革工作内容。
一 改革内容
1关于教员队伍建设
(1) 教员层次结构的完善。积极引进外校一流大学的硕士及博士生来充实教员队伍。2006年和2007年接收了国防科技大学硕士生1名、博士生2名,2008年接收了北京理工大学的军工专业的优秀博士生1名,极大地活跃了教学组气氛。积极选派有能力的教员进修和学习,2007年,选派了2名教员到上海交通大学进修,2008年以“强军计划”的方式选送一名青年教员到清华大学攻读博士学位。
(2) 选用优秀年轻教员担任主讲教员。年轻教员与老教授相比,虽然经验和学识少一些,但年轻教员有自己的优势:年轻教员上课有活力、有激情、有干劲;科班出身的年轻教员基础扎实,工作在科研一线,既有较强的理论基础,又了解前沿,熟悉科研的具体细节工作,授课中能做到一丝不苟,解决工程实际问题;年轻教员与学员年纪相差无几,有共同语言,有感染力,有助于学员学习积极性的提高。
2 关于教材与课程内容
(1) 选用英语参考教材,逐步开展双语教学。随着时代的发展,双语教学在院校中逐步兴起,这是发展趋势。由于开设双语教学并无经验,我们实施了“谨慎”的双语教学,即用中文教材,另外选用英语参考教材,课堂授课部分内容使用英文。随着不断地学习和经验的积累,今后将逐步扩大英语讲述内容的比例,提高双语授课水平。我们注重思维和创造能力的培养,所以在双语教学中重要概念和物理思想用英语讲述,背景知识和数学推导用汉语讲述,值得一提的是,在双语教学中,年轻教员的英语特长得到了发挥。
(2) 课程内容整合。我室本科激光课程包括激光原理、激光技术和激光器件三部分,激光原理讲述激光特性、激光器组成、光和物质相互作用、谐振腔内光场分布和高斯光束传输特性等基本概念和基本原理,激光技术讲述改善激光光束质量(压缩脉宽、提高峰值功率、单模输出、稳定频率等)所作的技术调整(调Q、锁模、选模、稳频等),激光器件贴近工程,讲述不同种类激光器(气体、固体、半导体激光器等)的器件组成及其特性。这三部分是统一的整体,我们对激光课程进行了整合,把三部分合成一门课,激光原理是重点,激光技术次之,器件部分穿插在前两部分中,内容整合突出了重点,加强了基础教学,体现了“重基础”的教学思想。
3 关于课堂教学
(1) 以非课程因素带动课堂教学。所谓非课程因素是与激光教学内容无关的,但有利于提高教学质量的因素,包括师生感情、教员个人魅力的塑造、“以人为本”的素质教育思想等。这些不是教学过程的重点,但影响重点,不能忽视,应该充分利用这些因素带动课堂教学。在这方面,年轻教员有明显优势,因为年轻教员更了解学员所想。笔者作为一线教员,真切感受到:当非课程因素发挥作用时,学员喜欢任课教员,喜欢上激光课,学习积极性大大提高。
(2) 营造和谐的课堂环境。我们在课堂教学中努力做到以学员为中心,增进沟通,加强交流,增强互动,充分调动学员的积极性,打破以往沉闷、死板的课堂气氛,营造轻松和谐的课堂环境。我们努力把抽象的物理概念与生活中的事相联系,与学员感兴趣的事相联系,让知识在“笑谈”之间进入学员的头脑。例如讲介质对光增益一节中把“增益饱和”比作“科学发展观”,解决了光强不断增强和稳定输出的矛盾。通过这样的比喻,能紧紧抓住学员的注意力,同时也把课讲活了。
(3) 树立良好心态,利用“两大法宝”热情高涨地投入教学。“态度决定一切”,作为年轻教员,要有良好的心态,即不浮躁,对教学漠不关心,又不好高骛远,对教学急于求成。只有脚踏实地地深入教学,才能在教学中发现乐趣,提高教学水平,增强成就感,进而把成绩作为进一步提高教学的动力,形成良性循环,在讲台上实现自我价值。在教学实践中,笔者认为:上好课的两大法宝是:自信和学习。只有自信地站在讲台上,授课才有感染力和说服力,才能做到落落大方,举一反三,侃侃而谈,授课才能游刃有余,才能充分调动学员的积极性,提高课堂的互动层次。当然自信是建立在对课程内容非常熟悉,对整个课程有一定把握,对学科有一定学术水平的基础上,年轻教员多数具有硕士以上学历,具备这样的基本素质。学习是上好课的另一法宝,这里的学习是向有经验的老教员学习,多听老教授的课,多向老教授请教,多听老教授意见,耳濡目染、仿效改进,这些必定会对自己有潜移默化的影响,这样的强化学习能够在短期内大幅度提高授课质量,逐渐形成自己的教学风格。
4 关于军校教学保障制度
军校比较地方院校,多一份严肃,强调整齐划一,强调纪律性。我室制定了教学保障制度,为提高课堂教学质量提供强有力保障。第一,岗前试讲制度。本着教员、学员双负责的原则,坚持年轻教员岗前试讲制度,一方面让其他有经验的教员进行指导,一方面严把上岗关,确保了授课质量;第二,听查课制度。教研室主任和激光组组长听查课率不低于10%,从军容风纪、内容、课件、课堂气氛以及学员意见等各方面严格把关,及时发现和改进教学实施中存在的问题;第三,教学观摩制度。激光组一线教员每学期至少组织两次教学观摩活动;第四,导师制度。为一线年轻教员指定经验丰富的老教授作为教学导师,导师定期指导,严把军纪关、教案关、课件关、板书关、语言关等。这些制度规范了教学,提高了教员的授课水平,保证了课堂教学质量。
5 关于实验教学
(1) 实验课程设置改革。打破以往先激光理论课、后激光实验课的传统课程设置,采取理论课与实验课同时开,交叉上的课程设置,即把理论课和实验课开在同一学期,学完一部分理论,做与之相关的激光实验。真正做到理论与实践相结合,这对加强学员对理论的理解是很有帮助的。学员反馈信息,都有共同的感觉:课堂上没听懂的东西,在做实验时豁然开朗,有一种柳暗花明的感觉。这种课程设置也增强了学员的自信心和成就感。
(2) 实验室硬件建设。在2110工程经费的支持下,激光组抓住机遇,经过多方调研和论证,购置大量先进实验仪器,建成激光原理实验和激光技术实验两个教学实验室,并瞄准前沿,组建了激光与物质相互作用实验室,作为研究生教学和科研实验室。利用先进的实验仪器,课程组努力发掘与课本理论联系密切但又高于课本、贴近前沿的实验题目。
(3) 发掘军研口的实验带动教学。以实验室硬件为平台,以教员军队科研项目为牵引,积极发掘以军研口为背景的基础实验或原理实验,例如高功率激光器成为定向能技术的研究热点,实验室搭建了固体热容激光器(Solid State Heat Capacity Laser,SSHCL)、LD泵浦板条激光(DPSL)、光纤激光器相干组束(Fiber Laser coherent beam combination)等原理性实验平台,这些都是国内外光电子领域研究的热点,让学员通过实验了解前沿,以此带动学习的积极性,激发学员的科研潜力。例如当今激光领域研究的热门之一:光纤激光器相干耦合技术。利用耦合器把两个光纤激光器耦合,输出功率约是这两个光纤激光器功率和的2倍,让学员产生疑问,主动思考,查阅文献。虽然这些原理实验不能包含太多的学术价值,但对学员来说是在教材和一般实验中未见到的,对于培养学员的创新精神是有益的。另外,我们还设置了起点较高的自助设计实验,利用长春理工大学研制的自组装电光调Q固体脉冲激光实验平台,学员可自主设计感兴趣的实验,这些对科研能力和创新能力的培养是非常有益的。
(4) 以科研和学术带动教学。让有能力的好苗子尽早地参与科研实验和学术论文的创作,不但有助于课本教材的深化学习,还有助于培养学员的科研和学术能力。笔者从2007年开始尝试带学员,指导学员查阅文献,消化前人工作,在现有实验条件下进行创新性实验。笔者发现,部分学员兴趣已经形成,潜力已经发掘出来,他们在教员的指导下很快掌握了学术论文的写作技巧,参与撰写的诸文已经在学术期刊上发表[6-9],反过来,这些极大地鼓励了学员,形成良性教育过程。
(5) 实验管理制度改革。以往实验仪器少,学员多,只能多人一组,轮流做,教学效率和质量大打折扣,现在基本做到2人一组,学员动手率100%。为了充分利用实验室,调动学员积极性和体现“以人为本”教育思想,实行开放式实验管理。我们研发了实验网上预约系统,对课上没有做完或者感兴趣的实验进行预约,负责实验室的教员及时安排,并进行指导,预约系统和开放式实验管理方便了学员,受到学员的普遍欢迎。另外,为了加强纪律,增强学员爱护实验仪器的意识,实验室建立了实验签名制度,对学员起到一定监督约束作用。
6 关于课外教学活动
(1) 激光装备故障检查。激光理论课和实验课是激光测距与激光制导等专业课的基础,我们重基础,抓实验,同时也紧紧围绕装备开展教学,教研室配备了我军装备的大部分型号的单体激光测距机(与大型武器平台上的激光测距系统相区别),可为学员学习训练使用。为了提高学员的动手能力,我们对装备设置一些故障点,让学员查明原因并进行修理,这些活动极大的调动了学员的积极性。
(2) 军工厂参观学习。为了加深学员对所学知识的认识,我们制定了学员参观实习制,确保每名军用光电工程专业的学员都有到军工厂参观实习的机会。由于我院与军工厂科研业务联系密切,我室与诸多军工光学仪器厂签订参观实习协议,这为课外教学活动的开展提供了有力保证。2006年、2007年和2008年,笔者组织学员分别到焦作平原光电仪器厂、江苏曙光光电仪器有限公司、南阳中光学集团进行短期(一般在20天内)的参观实习,在工厂允许情况下,学员进行了部分生产环节的操作,对激光器零部件的设计、加工、检测、组装、调试以及军检等方面有了深刻的认识,这些活动在一定程度上增强了学员的工程意识,对学员今后从事军械保障工作不无裨益。
7 关于考核评定体系
(1) 实行多种考核与课终考试相结合的方式。鼓励学员参与教学、参加科技竞赛等活动,对制作多媒体课件、写实习感受、参与科研等活动的积极分子进行加分。多种考核方式使被动的“灌输式”学习变成主动的“发掘式”学习,有助于培养学员的创新能力,是素质教育思想的重要体现。笔者于2007年和2008年分别组织了以“神奇的激光”和“激光在军事上的应用”为主题的征文活动,并印制优秀论文集,在学员间传阅,还对录选论文集的学员进行加分。学员对活动反响强烈,这些措施不但激发了学员查阅资料和学习的积极性,也培养了学员的自学能力。
(2) 制定严格的考试出题和阅卷制度。为了体现公平、公正的原则,激光课程考试实行教考分离制,即任课教员不参加出题和阅卷。2006年,激光教学组建设了激光原理与激光技术试题库,并录入学院考试组卷系统,考试前2天由非任课教员到考试中心组卷出题,考试结束后由非任课教员阅卷,3天内上交成绩。这些制度的实施改善了学习风气,学员出勤率提高了,上课瞌睡现象减少了,作业完成质量显著提高了。
(3) 成绩与分配去向挂钩。为了提高学员素质,增加学员的紧迫感,形成比学习、比成绩的良好学风,教研室与学员队(军校管理学员的大队)充分沟通,把专业课成绩与分配去向挂钩,一定程度上改善了以往军队院校学员坐、等、靠的懒惰思想,改善学习风气。
二 改革成效
激光课程教学改革近三年来,无论是教员还是学员都感到身上担子不轻、责任重大,功夫不负有心人,改革取得明显成效,主要体现在:1、教员方面:教员教学能力提高,授课质量提高,2008年笔者以激光原理中“激光产生的基本原理”为授课内容参加了学院组织的优质授课评比获得第6名的好成绩,并在总装备部举办的院校优质授课评比中获得三等奖。2、学员方面:学员积极性明显提高,学习成绩明显高于往届,学员考研率明显增加,说明学员产生了对科学研究的兴趣,主动积极要求深造。在我们对2006和2007届学员做的问卷调查中,80%以上的学员对激光教学改革工作给予了充分的肯定。2008届毕业学员闫宗群、黄富瑜利用实验室平台搭建的全光纤激光相干合成系统[10-11]进行实验研究获得学校电子设计大赛一等奖,两人在全国的数学建模竞赛中获得二等奖,在他们的获奖感言中说道:建模二等奖的获得得益于在激光多普勒测速实验中数据采集的编程训练。
另外,我们完善了教学过程中的各种规章制度和教学评价体系;组建了现代化实验室,完善了实验室规章和资料体系;建立了网上预约实验系统;制作了一套符合我院专业特点的激光多媒体课件和教案;针对激光课程的教学研究也取得一定成绩[12,13]。在2007年的全军教学工作评价中,激光课程达到评价要求的各项指标,且在专家的抽查课中受到专家的好评。
总而言之,我们注重基础理论教学,狠抓实验教学,仅仅围绕装备开展课外实习教学,教学改革取得阶段性成绩。当然,改革需要循序渐进,改革中也出现了新的问题。
三 问题和努力的方向
1 年轻教员经验不足,要达到一定的教学艺术水平,还有待进一步学习提高。
2 双语教学对教员和学员都有一定难度,对于英语所占的比例还应具体情况具体分析,双语教学需要长期教学经验的积累,才不至于成为教学过程中的负担,真正促进教学改革。
3 急需一本适合我院特色的激光课程教材,突出“重基础,抓实验,贴装备”的教学特色,现在,我们激光教学组正在着手调研,组织编写。
4 创办激光网络课程,方便学员自学。
参考文献
[1] 冯静.基于准案例教学法的工科教学新模式[J].高等教育与学术研究,2006,(3):69-72.
[2] 刘永新,朱兴动,张磊.强化现代教育技术应用、促进装备维修实验室发展[J].科技信息(学术研究),2007,18:48.
[3] 田来科,白晋涛,董庆彦.激光原理的立体化教学探索[J].高等理科教育,2003,(S2):118-120.
[4] 高勋,李永大.《激光原理》精品课程建设新思路探索[J].科技咨询导报,2007,27:230.
[5] 邓周虎,董光国,闫军锋等.理工科专业课多媒体教学手段的思考与探索[J].高等理科教育,2007,(1):32-35.
[6] 沈洪斌,许晓军,刘泽金等.光栅型波前曲率传感器原理与相位恢复研究[J].军械工程学院学报,2007,19(2):33-36.
[7] 沈洪斌,侯芬,司宾强.热容型钕玻璃棒激光器工作物质的温度和热应力研究[J].军械工程学院学报,2007,19(6):57-60.
[8] 沈洪斌,张雏,司宾强.基于狭缝方程的二次扭曲光栅的设计与衍射模拟[J].激光杂志,2008,29(2):31-33.
[9] 沈洪斌,吴健,国涛等.光强不均匀情况下曲率波前传感器的信号分析[J].光学与光电技术,2008,6(5):19-22.
[10] 沈洪斌,何海军,侯静.全光纤激光相干合成实验研究[J].激光与红外,2008,38(6):548-551.
[11] 沈洪斌,李刚,何海军等.高功率光纤激光器相干合成技术[J].激光与红外,2008,38(9):868-871.
[12] 沈洪斌,张雏,李刚等.针对军校特殊技术专业培养目标的教学实施[J].高等教育与学术研究,2008,(3):80-82.
[13] 沈洪斌,张雏,沈学举等.军队院校专业基础课教学改革的探索[J].高等教育与学术研究,2008,(6):59-62.
Teaching Reform Exploration in Laser Course Aiming at Professional Features of Military College
SHEN Hong-binLI GangHU Wen-gang WANG Yuan-bo
(Department of Optics and Electronic Engineering, Ordnance Engineering College, Shijiazhuang, Hebei, 050003, China)
Abstract： Aiming at the problems in the teaching process of Engineering Optics of University of Science and Technology of Anhui， the teaching content of engineering optics course is optimized. In the teaching of theory course， some repetitive teaching contents are deleted. In the teaching of experiment course， the proportion of comprehensive and self-designed experiments is increased， and the teaching mode is reformed. In the way of assessment， the stage assessment model is carried out. Practice of reform indicated： through the optimization of the teaching content of the course， the students' innovation ability is improved and students' enthusiasm for learning is stimulated through the reform of teaching mode， students really integrate into the classroom， and the quality of teaching on engineering optics has improved significantly.
关键词： 工程光学；教学内容；教学模式；教学改革
Key words： Engineering Optics；teaching content；teaching pattern；teaching reform
中图分类号：G642 文献标识码：A 文章编号：1006-4311（2017）01-0160-03
0 引言
《工程光学》是安徽科技学院光电信息科学与工程和电子科学与技术专业的一门专业必修课程，在课程体系中具有非常重要的作用。教学内容包括几何光学和物理光学。这些内容是后续相关课程（如光电子技术、信息光学、光电检测与信号处理、光纤通信等）的基础。
根据人才培养方案的要求，课程组编写了该课程的理论教学大纲和实验教学大纲，光电信息科学与工程专业总学时80学时（含实验学时18学时），电子科学与技术专业总学时64学时（含实验学时12学时）。在实施工程光学教学改革之前，教学过程中出现了以下问题：①理论教学中，侧重公式推导，没有突出学生工程应用能力的培养；同时，物理光学中有部分内容与大学物理中波动光学内容重叠，这部分内容再一次教学显得累赘。②实验课中，没有突出综合性、设计性实验的重要地位，不利于学生创新能力的培养。实验课教学内容的设置是实验教学中的关键问题[1]，综合性、设计性实验对于培养学生的动手能力、实践能力和创新能力具有重要的作用。改革以前，学校的工程光学实验教学中，主要以基础性实验为主。③教学方法与手段单一。在理论课教学中，教学过程是教师讲、学生听满堂灌的教学模式，缺少与学生有效的互动环节，学生的主观能动性得不到体现；在实验课教学中，学生按照实验步骤机械地完成实验，实验教学效果不理想。④考核方式太单一。改革之前，工程光学考核成绩由两部分组成，其中闭卷笔试成绩占80%，平时成绩占20%。这种考核方式不能多角度反映学生的学习情况。
针对工程光学课程教学过程中出现的这些问题，我们对工程光学课程教学内容进行了优化，在理论课程教学中，删除了一些重复性的教学内容；在实验课程教学中，加大了综合性、设计性实验的比例；同时对教学模式进行了改革，在考核方式上开展了阶段性考核模式。
1 工程光学课程理论教学内容的优化
1.1 注重与大学物理的衔接
波动光学是目前大学物理波动部分讲授的主要内容，学生通过大学物理的学习，对于光波的基本概念和光的干涉、衍射的基本现象有了较深刻的认识，为了避免重复讲授相同内容，课程组对这部分教学内容进行了优化：删除了与大学物理课程重复的内容（如光的干涉中的部分内容），增加了部分现代光学内容，弱化了理论公式推导。
1.2 注重与后续课程的衔接
由于这两个专业后续将开设多门光学课程，比如激光原理与技术、光电子技术、信息光学、光纤通信技术、光电探测与信号处理、光学设计等。为了保证课程体系的系统性同时避免后续课程的重复，我们对工程光学教学内容进行了优化选择。
几何光学部分选择了以下教学内容：①几何光学基本定律与成像概念；②共轴球面光学系统；③理想光学系统； ④平面系统；⑤光学系统的光束限制；⑥像差概论；⑦实用光学系统。将现代光学系统内容移至后续的光纤通信技术课程中讲授，这样安排既有利于避免相同内容的重复讲授，又保证了几何光学部分课程体系的系统性。
物理光学部分主要讲授：①光的电磁理论基础；②光的干涉；③光的衍射；④光的偏振。对于教材中涉及的晶体光学基础放在后续课程进行讲授。
1.3 加强课堂教学内容与现代光学前沿问题的联系
在课堂教学中，加强课堂教学内容与现代光学前沿问题的联系，向学生讲授这些知识在现代光学技术中的应用，更能使学生了解光学前沿的概况及其发展动态，这样比传统教材更具活力和现代气息，同时，通过讲授这些知识还可以开阔学生视野，启发学生思维，拓展学生的知识面。
2 工程光学课程实验教学内容的优化
2.1 工程光学课程实验教学内容的整合与优化
在多年的工程光学实验教学实践的基础上，我们对工程光学课程实验教学内容进行了整合与优化，构建了基础性、综合性、设计性三个层次的工程光学实验教学内容体系，各层次实验教学内容所包括的实验项目如表1、表2、表3所示。
2.2 突出综合性、设计性实验的重要地位
改革之前，安徽科技学院的工程光学实验教学中，主要以基础性实验为主，没有突出综合性、设计性实验的重要地位，显然这种实验教学内容体系不利于培养学生的开拓精神和创新能力，为了突出综合性、设计性实验在实验教学中的重要地位，我们加大了综合性、设计性实验所占比例，压缩了基础性的验证实验。目前，学校光电信息科学与工程专业工程光学实验总学时为18学时，我们安排时的基础性实验，6学时的综合性实验，3学时的设计性实验；电子科学与技术专业工程光学实验总学时为12学时，我们安排了6学时的基础性实验，3学时的综合性实验，3学时的设计性实验；通过改革实验教学内容将综合性实验、设计性实验的比例提高到了50%，几年的教学实践表明：改革后的实验教学内容体系更有利于提高学生开展实验的积极性，学生的动手能力和创新精神在实验过程得到了充分地体现，在今后的教学改革中，我们将继续加大综合性、设计性实验的比例，进一步突出综合性、设计性实验的重要地位。
3 工程光学教学方法与教学模式的改革
3.1 充分发挥多媒体课件教学的优越性
工程光学课程光路图多、知识面广泛、公式推导繁杂，而且具有一定的抽象性；应用多媒体课件教学，可以综合文字、图像、声音、动画和视频等信息，展示工程光学的教学内容，实现立体教学[2]。可以将抽象的内容形象化，从而有助于学生对知识点的理解和掌握。同时利用多媒体课件教学还可以节省课堂板书、公式推导和作复杂光路图的时间，从而大幅度扩展工程光学单位学时的授课信息量，解决了当前该门课程普遍存在的内容多与学时少的的矛盾。
3.2 改革工程光学实验教学模式，变被动接受为主动探索
在工程光学实验教学模式上，我们建立了以“学生为主体”的新型教学模式。对三种不同层次的实验教学内容采用了不同的实验教学模式，其中基础性实验主要由学生自主完成，教师在实验教学中主要做好以下工作：①维护实验课堂教学秩序；②对学生实验过程中出现的故障实验设备进行及时维修；③对个别通过实验指导书仍无法单独完成实验的学生进行指导；④组织学生对实验进行讨论等。综合性、设计性实验的教学模式：教师提前两个星期布置实验任务，让学生明确实验要求并提供所用实验设备等相关信息，学生在这段时间内以组为单位通过查阅资料完成实验方案的设计，在实验课上，以组为单位完成实验，记录实验数据并撰写实验报告。实践结果表明：这种以“学生为主体”的新型教学模式极大地提高了学生的独立思考能力和开拓精神，同时也很好地培养了同学之间的协作精神。
3.3 开展开放式教学模式的改革
目前，学校工程光学实验室能够开出的实验项目共26个，以后还将不断地增加一些新的实验项目，在实验课堂教学中，我们只能完成部分实验项目，而很多学生对没有开出的其它实验项目也很敢兴趣，为了满足这部分学生的要求，我们进行了开放式教学模式的改革，开放实验项目包括实验课堂教学中没有安排的所有实验项目，学生结合自己的兴趣可以在一个学期或几个学期内选择完成几个开放性实验项目，开放实验室并由专职教师进行管理，并负责启发、引导学生解决实际问题。
4 考核内容与考核方式的改革
教学改革之前，课程组确定的考核方式是闭卷笔试成绩占80%，平时成绩占20%，平时成绩中作业和实验各占10%。这种考核方式不能真实反映学生的学习水平，而且也不能多角度反映学生的学习情况。为此我们进行了考核内容与考核方式的改革，将考核成绩分成了四部分：期中闭卷笔试成绩占30%，期终闭卷笔试成绩占30%，实验操作考核占20%，平时成绩占20%。
4.1 实行分阶段考核
实行分阶段考核方式，有利于维持学生的学习热情，有利于教学环节的顺利进行，有利于促进学生的自主学习[3]。我们的做法是将理论考核分为期中和期终闭卷考核，权重各为总成绩的30%，为了体现实验教学的重要性，在期中和期终闭卷考核中实验部分所占的比例不低于20%。期中闭卷考核一般安排在学期的第11周进行，考核内容为除实用的光学系统以外的几何光学部分相关内容；期终闭卷考核安排在学期末进行，考核内容为实用的光学系统和波动光学部分相关内容。
4.2 进行实验操作考核
我们建立了详细的实验操作考核细则，第一次实验课时，向学生讲清楚实验操作考核的时间，地点，内容，考核方式以及在总成绩中权重等，实验操作考核主要从实验设计、实验操作情况及实验报告完成情况等方面对学生本学期已完成过的实验进行全方位评价，实验操作总成绩按权重的20%计入总成绩。通过实验操作考核这种方式大大提高了学生独立进行实验的积极性，实验教学效果大大提高。
5 结束语
本文是针对安徽科技学院的实际情况，借鉴了国内各高校的工程光学教学改革的经验，对工程光学课程教学内容进行了优化，在理论课程教学中，删除了一些重复性的教学内容；在实验课程教学中，加大了综合性、设计性实验的比例；同时对教学模式进行了改革，在考核方式上开展了阶段性考核模式；改革后的实践表明，通过课程教学内容的优化提高了学生的创新能力，通过教学模式的改革激发了学生的学习热情，使学生真正融入到课堂教学中，工程光学教学质量有了明显的提高。
参考文献：
[1]官邦贵，秦炎福，张永峰，等.大学物理实验教学内容重组的研究与实践[J].成都师范学院学报，2014，30（9）：116-119.
【关键词】现代学徒制；光伏发电技术及应用专业；应用
现代学徒制是相对于传统学徒制提出的，现代学徒制以校企合作为基础，以学生的技能培养为核心，以课程为纽带，以学校、企业的深度参与和教师、师傅的深入指导为支撑，既不同于传统的学徒制，也不同于单纯的学校职业教育，它试图破解以往的理论与实践相脱节、知识与能力相割裂，教学场所与实际的工作情境相脱节的难题，是传统职业学校的一场重大变革。
为了实现现代学徒制中有关企业与学校的交替、结合，部分时间在职业学院学习理论，部分时间在企业培训技能，企业和职业学院共同确定培养目标、培训课程、培训技能等理念，针对光伏发电技术及应用这个专业，我们学院和江西瑞晶太阳能科技有限公司、江西开昂科技有限公司建立了校企合作关系，并进行了现代学徒教育方面的尝试。根据合作协议，我们和上述公司的工程师一起协商确定了光伏发电技术及应用专业的培养目标则为：培养具有良好的职业素养和人文素养，具有较强的职业综合能力和可持续发展能力，具备光伏应用技术的基础知识，掌握光伏电站设计、施工、安装、调试、维护和运行的高素质技能型专门人才。如下图1-1所示为整个光伏行业的生产链，光伏发电技术及应用专业培养的人才只要是从事光伏电池组件生产、光伏电站设计、安装、调试与运行维护，如1-1图中的虚线框所示。
图1-1 光伏产业完整的产业链
为了做好光伏发电技术及应用专业的现代学徒制试点工作，我们学院抽调骨干教师和上述公司的一线工程师进行了深入的交流和沟通，确定了实现光伏发电技术及应用专业进行现代学徒制教育所需要的课程，主干课程都是直接面对企业的岗位需要来开设课程，需要开设的主干课程如图1-2所示。
另外，我们还和上述企业的一线工程师确定了光伏发电技术及应用专业学生应具备的技能要求如表1-1所示。
图1-2 光伏发电技术及应用专业主干课程示意图
为了完成光伏发电技术及应用专业的现代学徒制试点任务，我们在制定了专业培养目标和培养课程后，为了保证现代学徒制教育模式在专业上的顺利实施，我们原则上坚持理论课在学校上，由理论课教师来完成所有理论课程的教学，所有实训课程则由企业的一线技师和一线工程师来负责完成，但在实际的运作中，我们发现企业出于生产效率的考量，往往很难抽调出骨干技师或工程师来担任实训任务的教学，在这样的情况下，我们抽调部分理论课教师到相关企业进行顶岗实训，让一些实训项目由学校的教师在企业里来完成，这样既减轻了企业的负担，也让广大的理论课教师和学生可以在实际的工作情境下亲身感受知识与技能的结合，为今后的教学和学生学习的针对性打下更扎实的基础。
现代学徒制教育模式在中国还处于起步阶段，现代学徒制在光伏发电技术及应用专业中的应用也刚刚起步，我们只是在培养目标、培养课程、培养方式和师资等方面和光伏相关企业做了一个初步的合作和尝试，我相信，只要我们坚持做下去，一定会取得很好的培养效果。
参考文献：
关键词: 物理课堂 教学 生成
正如叶澜所说:“一个真正把人的发展放在关注中心的教学预设,会使师生教学过程创造性的发挥提供时空余地。”可见课堂离不开教师的教学预设。好的预设是一节成功课的前提,但预设不是教学的全部,教学的生命力与真正价值在预设外生成的教学。在课堂教学中,教师应时刻关注“生成”,并及时捕捉课堂上师生互动中产生的有探究价值的新情况、新信息、新问题,重新调整教学结构,重组信息传递方式,把师生互动的探索引向深入,使课堂上产生新的思维碰撞,促进教学的不断“生成”和发展,从而使课堂更加精彩。我认为“生成”的课堂虽然不一定是最好的,但却是最精彩的。
下面我从一线教师的视角结合教学实践谈谈对物理课堂“生成”的理解。
一、摆脱原有教学设计“生成”
上课是执行教案的过程,教师的教和学生的学在课堂上最理想的进程就是完成预定的教案,而不是“节外生枝”。教师应根据学生在课堂中实际“生成”对教案作出适当的调整,把教案看作是学生学习的预案,随着学生学习的实际进行随机灵活的调整。
案例一:在教学“光源”时,有的学生提出“月亮是光源”。我就将错就错,让学生对“月亮是自身发光,还是反射太阳光?”这一问题进行讨论探究。学生根据收集的有关月光的信息积极展开交流讨论:和太阳相比,月亮有哪些异同点。我将学生收集的信息归纳并列举在黑板上,接着让学生根据黑板提供的知识信息进行合理的想象和大胆猜想。A类学生认为月亮是光源,因为它和太阳一样发光。B类学生认为月亮不是光源,因为它离地球近却不及阳光强。C类学生认为月亮不是光源,因为月亮又没被挡住,若月亮能发光,就不会出现“月缺”和“月圆”的现象。最后我对学生的猜想和分析给与合理的评价和定位:月亮其实不是光源,月亮是将太阳光反射到地球上。B类学生分析有一定的道理,但灯光离我们更近,却不够日光和月光强,它可是光源。C类学生的理由比较充分,老师赞同。如果月亮是光源,在没有被挡住时,看到的是圆月。而事实上,太阳光照射月球时,有一部分光被地球挡住了,使得月球一部分有反射光,一部分无反射光,因此产生“月缺”的现象。
这样,我理智地放弃了预设,尊重了“生成”,以学定教、顺学而导,留给学生较大的时间和空间,让学生有所发现、有所创造、有所体味,让学生的学习需求得到满足,在培养了学生创新意识的同时,使有效的课堂教学在学生的需求中“生成”。
二、超越文本“生成”
新课程观认为,教师与学生是课程的开发者、实践者、实施者。课程具有“生成”性、开放性、动态性、实践性等特点。文本是课程的重要组成部分,它是学生与教师开展各项学习活动的载体,文本的内容、价值取向等很大程度上影响学习过程的推进,影响教学目标的达成度。在新的课程观的指引下,教师与学生有必要对现有教材作有效处理,以互动“生成”的先进理念挑战文本,超越文本,为学生创造一种“海阔凭鱼跃,天高任鸟飞”的境界。
案例二:在探究压力的作用效果与哪些因素有关时,学生通过观察、体验和讨论,认为可能与压力、受压面积的大小以外的其他因素(如物质的密度、材料的软硬程度等)有关。对于他们的猜想我不轻易否定,而鼓励学生自己设计实验进行研究。另外,本活动提供了较多的实验器材,可设计多个实验进行研究,学生各抒己见,实际操作,积极思考,合理评价,最终归纳出正确的结论。
三、在追问中“生成”
课堂教学是一个动态的变化发展过程,也是师生、生生之间交流、互动的过程。而在现实的课堂教学中,教师对于学生预料之中的答案往往是满意的,对学生精彩的“生成”性答案是惊喜的,但重视不够,不是放置不顾,就是手忙脚乱,不会处理。因此,教师要敢于追求“生成”,善于用好“动态生成”资源。课堂成了师生对话的场所,其教学效益在教师敢于追求“生成”,给予正确的引导,在交流对话中不断“生成”与建构,让学生在探讨、尝试中充分展现自己的思维过程,使课堂教学更精彩。
案例三:在探究影响塑料刻度尺形变的因素的教学时,我让学生大胆猜想,大多数学生都说出了力的大小、方向、作用点,但有位学生却说了一个出乎意料的猜想。我捕捉住这一错误及时“生成”一个妙不可言的教学过程:
师:还有哪些因素影响塑料刻度尺形变?
生:可能还与塑料刻度尺的弹性有关。
师:同学们想想,他的猜测对吗?
生1:对,在力的大小、方向、作用点都相同的情况下,弹性好的形变程度大。
生2:对,当形变程度相同时,弹性好的所用的力小一些。
生3:不对,他们说得有一定道理,但我们探究时针对的是同一把尺,弹性程度相同。
师:下面就让我们再仔细想一想,谁说得更有道理呢?
接着学生展开激烈的讨论,最终达成了一致意见:生3说得有理,接下来的实验探究要用“控制变量”法,我们每组将用的就应该是同一把尺(弹性不变)。
我对学生错误的猜想并没有回避或简单地予以否定,而是引导学生仔细揣摩,用心体会,由一个错误从而辐射到整段的学习。学生在探究学习中不仅产生了浓厚的学习兴趣,而且感受到了自己的失败和错误,通过纠正错误,逐步走向正确,真正体会到成功的喜悦。我及时关注了学生的动态,及时处理、合理引导,给猜想错误的学生留下了难以磨灭的印象,也让更多的学生学会了该怎样去探究。
四、拓展“生成”
课堂教学具有很强的现场性。面对富有价值的“生成”资源,教师不应拘泥于预设的教学规程,而应独具慧眼,将弹性灵活的成分、始料未及的信息等“生成”性资源及时捕捉并纳入课堂临场设计的范畴中,从而真正让课堂教学呈现出灵动的生机和跳跃的活力。
及时调整教学进程,让课堂弹性化,追求课堂中的动态“生成”,是实施以创新教育为核心的素质教育的需要,是学生内在生命活力成长、发展的需要,也是教师生命活动、自我价值得以实现的需要,是教育永恒的、真正的价值追求,课堂会因动态“生成”而精彩连连。
“生成”让课堂教学变得更精彩。苏霍姆林斯基曾说:“上课并不像把预先量好、裁好的衣服纸样摆到布上去,问题的全部实质在于,我们的工作对象不是布,而是有血有肉的,有着敏感而娇弱心灵和精神的儿童。”
总之,当教师捕捉到课堂教学中的动态因素后,改变原有的预设,建构“生成”式课堂,学生的个性才能得到张扬,思维的火花才会绽放,课堂才能焕发出勃勃生机。
参考文献:
[1]裴娣娜.现代教学论(第三卷)[M].北京:人民教育出版社,2005:402-411.
[2]罗祖兵.生成性教学及其基本理念[J].课程・教材・教法,2006,(10):28-32.
[3]叶澜.让课堂焕发出生命的活力[J].教育研究,1997,(9):3-8.
[4]高中物理课程标准[S].北京:人民教育出版社,2003,4:4.
[5]张铝明.论物理教学中的有效教学构建.中学物理教学参考,2007,(12).
[6]钟启泉.新课程理念与创新――师范生读本.高等教育出版社,2003.
[7]教师人文读本(第三卷).
关键词:光纤通信;光学模拟;教学模式;能力培养
为适应信息化时代的需求，国内高校通信类专业基本上开设了光纤通信这门主干专业课程。光纤通信课程涉及的知识面非常广，学习这门课程之前，需要先修电磁场与波、光学、半导体材料与物理、通信原理、计算机网络、电子技术等课程。因此，该课程具有理论深度大、概念抽象、数学推导复杂、不易理解等特点，这就给该课程教学带来许多困难［1－3］。目前，光纤通信课程教学主要采用“理论+实验”的教学模式。对于理论教学，通常是采取课堂讲授的传统教学方法，主要讲解光纤通信技术的原理、概念、方法以及相关的数学推导等，教学过程中通常只涉及到纯理论讲授，这使得学生学习起来感觉很枯燥，对理论知识理解不透彻，并逐渐失去学习兴趣，从而导致理论教学效果不佳。对于实验教学，除少部分条件好的高校外，大部分高校受经费限制，仅仅按照课程教材在定制的光纤实验箱上开设少许验证性实验，缺乏设计、应用和创新性等实践环节，这不利于培养学生专业技能。基于此，本文探索性地将OptiWave的光学模拟软件引入到光纤通信课程的理论和实践教学中。在讲授理论知识的同时，利用OptiWave中的各种模拟仿真使复杂抽象的理论形象化、具体化，从而激发学生学习兴趣，帮助其理解和掌握光纤通信课程的相关理论知识;在实践环节教学中，利用OptiWave中的OptiSystem搭建各种光纤器件或系统，能有效地弥补固定实验箱或定制硬件实验中存在的不足，从而提高学生分析和解决问题的能力，进一步培养学生的实践创新能力。
1OptiWave光学模拟软件组成
OptiWave光学模拟软件主要包括OptiSystem(光通信系统与放大器设计软件)、OptiFiber(光纤设计软件)、OptiFDTD(时域光子学仿真软件)、OptiBPM(光学波导设计软件)、OptiGrating(集成光纤光栅设计软件)和OptiSPICE(光电子线路设计软件)等。OptiWave光学模拟软件最显著的特点是界面友好、操作方便、功能强大。用OptiSystem搭建的间接光调制激光器模型如图1所示。
2理论教学模式
光纤通信课程理论教学内容主要涉及到光纤通信导论、光纤的结构与导波特性、光器件及光波系统互联技术、光端机、模拟光纤通信系统、数字光纤通信系统、光纤通信新技术和光纤通信网络等，知识面非常广泛，包含较深的理论基础，整个理论体系中的公式或定理伴随着复杂抽象的概念和严格的数学推导证明，这给课程教学带来许多困难。鉴于这种情况，可以将“光学模拟”教学方法引入到课程理论教学中来。也就是说，在课程理论教学中，除了强调数学推导和物理概念描述相结合之外，对于复杂、抽象、理解困难的理论知识，利用光学模拟方法进一步解读。简单起见，关于数学推导和物理概念相结合的教学方法不再赘述，下面主要针对理论教学中的若干难点来说明如何在光纤通信理论教学中引入光学模拟。
2．1光器件模拟
在光纤通信理论教学中，无论是有源还是无源光器件，其宏观结构及原理不难讲解，学生也容易理解。然而，分析或测试光器件中的波传播、反射、散射、衍射、偏振以及非线性现象，将涉及非常复杂的数学推导和电磁场求解问题，如果仅仅通过理论讲解很难取得好的教学效果。对于这类问题，可以利用OptiWave的光学模拟软件OptiFDTD来加以解决。
2．2光波导模拟
众所周知，光波导是光纤通信的理论基础。也就是说，要学好光纤通信，必须掌握并理解光波导理论。然而，光波导理论涉及到许多复杂问题，如光场沿波导截面的分布规律，光场沿波导的传播规律，信号沿光波导传播时的衰减、畸变，光波导模式间的耦合，光纤中的非线性效应，光场偏振态沿光波导的演变规律，以及复矢量法解模式问题等。在理论教学中，对于这些复杂的问题，通常采用的分析方法有几何光学法、本地平面波法和波动光学法，其中，几何光学法为近似分析法，比较容易理解，但后两种方法，特别是波动光学分析法非常复杂，难以理解和掌握。为了帮助学生更好地理解光波导理论和波动光学分析法，可以将OptiBPM光波导模拟引入理论教学中。理论教学中，可用OptiBPM来模拟复杂的光波导以及这些波导中的光信号定向、耦合、开关、分波和复用/解复用。
2．3光纤和集成光栅模拟
光纤和集成光栅为光信号传输组件，是光纤通信系统组成的三大部分之一。从宏观角度，光纤的基本概念、结构及导光原理比较容易理解，但是，光纤的参数如截面尺寸、材料成分和折射率分布如何影响光纤的线性和非线性效应等光学性能问题则比较复杂，单纯从理论上讲解，学生难以理解透彻。对于光纤和集成光栅的理论教学，可以引入OptiFiber和OptiGrating来模拟，利用OptiFiber模拟各种常用光纤并分析其光学性能，利用OptiGrating来模拟复杂的集成光纤光栅或波导光栅。
2．4光纤通信系统模拟
在光纤通信课程理论教学中，在讲授光纤通信系统时，通常按照“系统框架系统模块组件功能光电子线路光器件”这一线索进行讲解，基本上是通用光纤通信系统功能性描述，学生掌握系统及模块大体功能没有多大问题。然而，在系统规划、设计、应用及性能评估等方面的讲解，不能只依赖于理论讲授，还需要针对具体应用的光纤通信系统实例进行讲解。为解决这个困惑，可以引入OptiSystem帮助学生模拟具体应用的光纤通信系统。
3实践教学模式
专业主干课程的实践教学应是多层次实践教学，包括验证性实验、系统测试实验、综合性实验、自主开发研究性实验和应用性实验等。然而，在光纤通信课程实践教学过程中，由于受实验或实训条件的限制，国内大部分高校采用定制好的“光纤通信实验平台”或“光纤通信实验箱”进行实践教学。这种实践教学模式虽然能满足光纤通信基本原理的验证、部分光纤通信器件参数的测试和常规光纤通信系统的测试等，但对于复杂光器件测量、自主开发研究性和应用性等实验来说，这种教学模式就存在一定的缺陷。此外，采用定制的“光纤通信实验平台”或“光纤通信实验箱”，学生只需按照指导书的实验步骤简单操作，开发设计性环节非常有限，这很难激发学生做实验的兴趣，从而限制了学生创新能力的培养。为节省教学经费并弥补常规实验教学中的不足，可以将光学模拟实践方法引入到光纤通信课程实践教学中来，采用“常规实验+光学模拟”的实践教学模式。也就是说，对于原理性验证、简单参数测量等实验，在“光纤通信实验平台”或“光纤通信实验箱”上进行，而对于复杂光器件设计及测量、自主开发研究性和典型应用性等实验，采用OptiSystem软件进行模拟仿真。常规性实验在此不再赘述，下面主要通过实例来说明如何使用OptiSystem搭建及模拟典型的光纤通信系统。图2为基于OptiSystem搭建的一个10G单模光纤通信系统仿真模型。在搭建该模型时，首先要根据实验要求确定系统的功能框图，接着按照功能框图选取OptiSystem组件，如比特序列发生器、非归零脉冲发生器、直接调制激光器、复用器、光纤信道、掺铒光纤放大器(EDFA)、解复用器、光检测器和滤波器等，然后根据它们的关系将其关联起来，就可以完成仿真模型的搭建。接下来就是各个组件的参数设置仿真执行参数观测分析参数调整组件调整等，直到满足实验要求。限于篇幅，系统仿真结果不再给出。此外，在搭建系统模型过程中，当实验所需的组件在OptiSystem自带组件库里找不到时，可以用Matlab创建所需组件，然后进行OptiSystem与Matlab联合仿真。
4结语
光纤通信是通信类专业的主干必修课程，其理论性和实践性都很强。在该课程教学过程中，既要注重理论教学方法，也要强调实践教学方法，也就是说要两者并重。本文针对光纤通信传统教学模式存在的缺陷，将光学模拟方法引入理论教学和实际教学中，能够进一步激发学生的学习兴趣，培养学生的实践和创新能力，取得较好的教学效果。当然，光纤通信课程教学模式的改革与探索是一个长期的过程，只有把提高教学效果和培养学生综合能力作为衡量课程改革和探索的标准，才能把握其正确方向。
参考文献:
［1］黄永清，陈雪，李蔚，等．“光纤通信”课程的教学改革［J］．电气电子教学学报，2010，32(6):12－13．
［2］李永倩，张淑娥．“光纤通信原理”课程实验教学内容研究［J］．中国电力教育，2010(6):129－130．
