光学工程类专业光学软件课程教学的模式探索.docVIP

光学工程类专业光学软件课程教学的模式探索 　　摘 要：光学工程类专业是一门多学科交叉、综合性强的专业，其中专业光学软件教学是实践教学的一个重要环节。该文从专业课程体系设计、教学方法、学习要求以及考核方式等几方面探讨研究专业光学软件在光学工程类专业中的教学模式，提出了专业理论知识与软件教学有机衔接的课程安排和强化软件专业训练，实施以实例为主线的教学方法，强调课堂讨论的学习方法，采取多样灵活有效的小作业和小组课题考核方式。该教学模式激发了学生学习兴趣，培养了学生综合知识运用能力，提高了学生光学设计技能。 　　关键词：专业光学软件 光学工程类专业 课程教学 教学模式 　　中图分类号：G642.0 文献标识码：A 文章编号：1674-098X（2014）12（c）-0127-02 　　光学工程类专业是以光学、应用光学、量子光学、非线性光学、激光技术和光电子学等为理论基础，结合物理电子与微电子学、固体物理学、计算机技术以及信息与通信工程等的一门综合性强专业[1]。近年来，随光电信息产业的迅速发展，该专业类的人才需求增多，就如何办好该类专业，以适应产业需求，是许多高校乃至整个国家需要解决的课题[2]。其中，专业光学软件课程是光学工程类专业教学的重要组成部分。学生掌握一至二门专业光学软件，利于提高专业知识与实际应用的综合运用水平，助于增强就业竞争力，更为重要的是将来相关专业工作的必备技能之一。专业光学软件依据应用领域大致可分为：以经典光学和现代光学为基本原理的应用在各种光学仪器或仪器系统的光学设计类软件[3]，目前它们主要有ZEMAX、CODE V、ASAP和 OSLO等光学设计软件；以导波光学和光通信为理论的应用在光通信领域的器件或系统仿真设计的光通信类软件[4]，如OptiBPM、 Beamprop等光波导设计软件，以及OptiSystem等光通信系统仿真软件；另外，其它一些计算软件也可以用在光学方面的，如Matlab在光信息处理中的应用[5]。 　　专业光学软件的教学相对光学专业实验教学（特别是涉及到昂贵专业实验设备），要求的技术起点低，且能更快地让学生接触到实际应用课题。我们在专业光学软件实践教学过程中，强调基于光学专业知识的是逻辑分析和编程训练的结合，提高了学生的光学设计能力。结合近几年的专业光学软件教学研究和实践，我们从专业课程体系设计、课程教学方法、学生学习要求以及考核等几方面进行探讨[6-9]。 　　1 教学课程体系设计 　　1.1 专业理论知识与专业软件教学有机衔接和融合 　　专业光学软件的运用需要很强专业理论知识，一般面向于光信息科学与技术本科专业（现归类为光电信息科学与工程）和光学、光学工程研究生专业。如ZEMAX光学设计软件，其理论基础为光学设计的基础知识和像差理论。软件中的专业名词如物面、像面、高斯面等，和计算方法如实际光线计算、近轴光线计算，以及设计时的整体思路和流程等知识点都需要在专业理论课中掌握。因此，专业理论知识和专业软件课程之间的衔接很重要。它们之间如缺乏有机联系，在专业软件课程教学时，学生学习效率和质量下降，同时教师教学辛苦，整个课程进展慢。在我们的课程体系安排中，《工程光学》、《几何光学》或《应用光学》之类课程放置在大学二年级第一学期，以之为基础的专业软件教学，如ZEMAX之类的光学设计软件课程，放在随后的大学二年级第二学期。作为更高级的专业理论课程《导波光学》、《光通信原理》、《光波导理论与技术》等之类课程设置在大学三年级第二学期，随后接下来的学期开设光波导设计或光通信系统仿真等相关专业软件教学课程（可选修），如OptiBPM、OptiSystem等软件。同时在学习专业软件期间还可以安排些系统仿真中涉及到知识点的课程，如涉及到电光调制、四波混频效应等的《非线性光学》课程，涉及到光学透过率或反射率的《薄膜光学》课程等，这样有利于这些特殊知识点和软件教学学习有机融合。采用这样的安排和紧密的时间间隔，使得学生在软件学习中，不至于忘记前面学习过的理论知识。同时在软件教学中，结合实例，将专业理论知识和软件应用联系起来，提高了学生的综合运用能力，学会如何分析问题和解决问题，加深对专业知识的理解和认识，从而更好地实现应用软件解决问题。 　　1.2 强化专业训练 　　现在许多学校施行三学期制，我们试点把专业光学软件学习作为实践设计类集中放在暑假期间（第三学期）进行专业系统学习和培训，专门作为一项专业技能课程传授给学生。专业光学软件课程教学结束后，软件的实际运用也是实践环节重要的一步，可以在学生相关实习企业环节或教师指导的毕业论文设计环节中体现，例如让学生协助参与到实际光学系统产品设计或项目中，了解产品从产品设计或项目的一系列过程。这些将为学生今后在企业科研一线从事光学工程类专业工作起着积极作用