光学工程论文范例

光学工程论文

光学工程论文范文1

教材的选择应符合我院专业培养的要求并且应具有光电工程的专业特色,针对后续专业课程如“光电检测技术”、“光学测量”、“自动控制原理”等要求学生具备一定的检测技术方面的知识,再加上我院学生整体上电路方面的知识相对薄弱的特点,经过更换几次教材,最后我们选定的是自编的《传感与检测原理》。根据教学大纲32个课时的要求,我们对教学内容做了如下调整:适当控制光电传感器的学时,避免与光电检测技术课程重复的内容(如光电导、光生伏特器件等),结合专业特色,增加一些新型的传感器的介绍比如红外探测器、图像传感器、智能传感器等。一方面使光电学院的学生能够及时了解当下热门传感器的发展动态,其能达到的性能指标,以及一些新型的传感器的发展,紧跟时展,为学生在以后的毕业设计奠定一定的检测技术方面的基础,对专业知识的完善起到一定的辅助作用。结合专业特点,突出知识体系的重点和难点,特别是针对光电学院的学生以后做毕业论文或工作中可能会遇到的传感器(如光纤传感器、霍尔传感器等)做重点详细的介绍。

二、教学方法的改革探索

按照课程大纲的要求,在讲授过程中,分别介绍了应变式、电容式、电感式、压电式、霍尔式、光纤、CCD、温度传感器等一些经典传感器的基本原理、特性、测量电路及其应用。各种传感器章节相对独立,可以适当地调整讲授的顺序。传感器的讲授基本遵循从组成结构、工作原理、分类、等效电路、特性参数到应用这一思路。另外结合较常见的被测量,教师适当地总结归纳常用的传感器的使用要点及其选择依据,如都是测量位移的传感器,应变式传感器、电容式传感器或电感式传感器在使用的时候区别在哪;又比如都是做开关,电容式传感器和电感式传感器在原理上是否有区别,等等。以前我校的教学模式是以课堂讲授为主,根据教学内容开设少量的验证性试验。这种教学模式过于注重原理的分析,学生只是机械化地记住了传感器的一些基本概念和工作原理,但是当要解决实际问题时却感觉无从下手,缺乏对传感器的直观认识,甚至有学生体会不到传感器的实际应用价值。鉴于此,我们有必要对传统的教学模式进行探讨,通过教学方法、教学模式的改革让学生切身感受到将“传感与检测技术”的知识学以致用的快乐,实现传统教学方法所未能达到的效果。

1.调动学生的积极性,激发学生学习的兴趣。

教学方法改革的一个关键问题就是如何吸引学生的注意力,培养学生对课程的学习兴趣。在《传感器与检测原理》课程的教学过程中,我们通过平时生活中比较常见的现象来引出相应的教学内容,如通过对吊扇和空调的对比,举出温度传感器的作用;又如教室里的自动感应灯、审讯室的监听设备、家用的电磁炉都是怎样工作的;又如医学上的进步:X照影技术、内窥镜手术等如何实施;机器人如何识别周围环境;最新研制的无人驾驶汽车怎么实现在高速路上的行驶;等等。通过分析吊扇和空调工作原理的区别,引出传感器的重要性。这些实例大大激发了学生的学习兴趣,使学生认识到了学习该课程的重要性,为学生学习该课程后续内容作了准备。

2.充分运用现代教学手段合理使用教具。

传感与检测技术课程的特点是原理多,公式复杂,推理较多。在传统以往的教学中,教师在黑板画原理图或组成图时,一方面图形较为复杂占用很多时间,另一方面图形缺乏立体感,无法形象地描述检测过程,无法激发学生的学习热情。因此在教学过程中,我们通过运用多媒体,让传感器参与的控制/检测系统的过程和结果比较形象化、立体化,让学生对其工作原理有了感性的认识;通过PPT,学生了解了各种不同类型传感器的形状,对传感器有了比较直观的印象。多媒体课件的引入充分激发了学生的学习兴趣,活跃了课堂气氛,使学生对检测系统有了比较全面的认识。

3.教学与实验相结合。

为加强学生的动手能力、创新意识并促进学生对课堂知识的消化吸收,我们设置了相应的实验环节。通过实验学生自己动手接触各种不同类型传感器并搭建其相应的检测系统,一方面通过实验来验证原理,加强对基本定义的理解,另一方面增强了学生的测试技能、动手能力及实际问题的分析能力。

4.教学与科研相结合。

重视教学和科研的结合提高了学生的学习兴趣并拓展了学生的知识面,比如在讲霍尔传感器时,结合实际科研,采用霍尔传感器来定位,通过实际检测系统,对霍尔传感器的应用,包括霍尔元件的电路处理等进行介绍说明,加深学生对霍尔效应和对霍尔传感器工作原理的理解。又比方说,要设计一个测温系统,我们根据不同的测量温度和精度要求会选用不同的温度传感器。又比方结合我校光学工程的特色,在他们比较熟悉的光学类的科研项目中,通过具体的项目介绍各种不同光电类传感器的选取依据,包括不同类型的光源的选取。通过传感与检测原理知识在实际科研中的应用,学生可以更了解传感与检测原理课程学习的重要性。这种模式使学生认识到了传感与检测技术在科研中的重要性,并激发了学生学习的热情。

5.教学与生活、社会需求相结合。

目前,部分同学缺乏对课程学习的兴趣,不了解对本课程学习的意思,光学工程专业部分同学甚至认为跟他们以后的工作、研究方向没有关系,缺乏上课的积极性,不能很好地集中注意力。再加上枯燥理论的学习让他们很难集中精神听课,因此,在课程的讲授中最为重要的就是如何培养学生的学习兴趣,激发他们对本课程的学习热情。在知识点的讲授过程中,根据专业方向的不同,要有侧重点,通过一些热门的话题或他们比较感兴趣的话题引出知识点,如在介绍一种传感器的时候,通过列举一些现实生活中较常见的现象或者仪器,比如在介绍应变式传感器的时候,首先向学生介绍他们较为熟悉的电子秤重计的工作原理等,在介绍电感式传感器时可以先给大家介绍窃听器、拾音器等他们比较感兴趣的设备和比较感兴趣的话题。让学生比较直观地了解不同传感器的工作原理以及它的应用,让学生认识到,传感器在我们平时生活中随处可见,提高其学习的积极性。

三、结语

光学工程论文范文2

【关键词】光学设计;优化;项目;训练;专业技能

在目前光电信息科学技术高速发展的时代,光与电的结合改变了人类社会信息获取、信息转换、信息贮存、传输与交流的方式,有着无限的发展空间和前景。作为信息采集和获取的最前端系统——光学系统,它的设计虽基于传统经典光学理论,但设计理念、设计方法和内容随着时代变迁都在发生着巨大改变。课程建设在高校本科教学中有着举足轻重的地位,直接影响着高校人才培养质量。《光学系统设计》是许多工科高等院校光电信息、光学工程专业、电子科学与技术专业、测控技术与仪器等专业的主修课程,也是一门实践性、实用性特别强的专业课程。南阳理工学院地处久负盛名、拥有数百家光电企业的南阳光谷,服务地方经济发展和为地方企业输送光学领域优秀的工程设计人才是南阳理工学院办学宗旨和社会使命,也是检验高校教书育人“四个回归”质量成效的重要途径。因此,《光学系统设计》课程内容建设决定了毕业生光学设计能力和水平,这也是他们将来从事光学技术研究和走向光学工程师岗位的敲门砖。

一、课程教学内容优化和实施

《光学系统设计》课程自2012级开始相继在我院两个专业共三个班级开设。其前置课程主要包括几何光学、物理光学、计算机基础、工程制图等,后续主要延伸至各种实际动手能力训练的课堂实验、课程综合实训、毕业设计、各级各类大学生创新创业项目申报和实施、外部光学工程项目承接等,也为光电检测系统、光通信系统等相关课程技术服务。《光学系统设计》自开课以来,一直围绕以上各层级专业能力的培养,循序渐进,不断完善和明确培养目标,优化教学内容,探索和改革教学方法,致力于把学生培养成既具有一定理论基础又具有较强工程设计实战能力的复合型人才。1.课堂教学优化。《光学系统设计》是建立在光学成像基本原理、典型光学系统结构、像差理论、光学衍射受限等理论基础之上的一门专业平台技能课。课堂教学内容选取主要遵循“实用为主,够用为度”的原则。在我院安排的有限的24个理论学时里,精研教学内容,尊重教材,又不局限于教材,以最合理的章节顺序讲授,按学生最易接受的方式不断进行内容优化。首先使学生了解光学系统的设计流程、光学系统的像质评价方法以及光学系统的总体设计布局,在面对产品客户的使用规格和功能需求时知道如何应对。其次,世界上形形色色的光学产品都是从为数不多的经典光学系统中演变而出,比如投影机镜头可从显微物镜系统演变,大地测量仪、激光扩束可从望远系统演变,因此典型光学系统的初始结构设计、典型光学系统如望远、显微物镜设计、目镜设计、照相物镜设计都是讲授重点。在此过程中,计算机辅助设计软件ZEMAX的操作使用也贯穿于整个课堂,这是新时代的高速计算分析工具,以帮助所有系统的设计实现。光学制图是光学设计数据结果的工程表达,也是产品制造的依据,是课堂教学不可缺少的部分。设计课的特点是课堂上随时会进行设计演示和案例导入,多媒体课件中融入了大量的图形、符号和颜色管理以及Zemax文件的链接。课堂上学生随着老师的讲授内容和讲授节奏在电脑旁边听边学边做。老师传授学生在设计过程中如何分析问题和解决问题,如何形成对光学知识体系整体的思考和理解,收到很好的教学反馈。2.实验教学内容构思。《光学系统设计》的课程特点是实践性强,实验学时与理论学时占比非常大。如何在有限的实验学时内让学生掌握各种类型光学系统设计的技巧和能力,这就需要统筹合理安排实验教学内容。光学设计实际上就是使用计算机工具软件,在一定的系统起点上,不断调整光学元件的结构参数使系统达成用户提出的功能要求和成像要求。前面讲过当今世界千千万万类型的光学系统都是从一些典型系统中派生出来的。从典型光学系统的设计出发,遇到实际的工程系统也会知道如何分析和设计。在此思路指导下制订出了有主有次、有难有易的课程实验项目,实验一为ZEMAX软件操作及光学设计输入和像质优化过程演练;实验二为离轴折转的牛顿天文望远物镜的设计和仿真;实验三按反向光路设计一目镜系统,训练如何设置变量和对系统参数进行约束控制等;实验四设计一照相物镜,难度增加,需设计技巧;实验五绘制一光学零件工程图纸并标注合理公差和技术要求。以上这些实验内容使16个学时的课堂训练真正地实现高负荷运转,学生较全面地掌握了典型光学系统的设计流程和基本方法。实验教学完成了应用型人才培养初级层次。通过学生设计性实验完成情况和效果测评,证明这样的实验项目构思是成功的。3.课程设计实训内容探索。实践教学是高等教育人才培养永恒的主题,要培养出符合工程教育认证标准、适应当今社会快速发展的光电产业格局的光学设计高级应用型人才,工程综合实训环节必不要少。课程设计工程实训一般持续两周及8周不等,实训任务也不同于课堂实验环节。首先光学系统设计任务具有工程背景;其次是设计难度增加,要考虑工程因素;再次学生必须自己从图书馆、国家专利库或其它资料库中查阅寻找初始结构参数,并在此基础上进行设计优化和创新。首先让学生真实地体会一下光学系统的制造流程,每人组装一台望远镜,加深对光学产品的认知,了解光学系统各组成部分的功能,了解设计和组装差错会对产品产生什么样的影响,这是课程设计实训的第一步。第二步,光学工程设计任务下达,学生分组完成各自的设计任务。工程训练题目多来自于教师以往设计案例,或市场上或某些光电企业普通产品规格要求,具有多类型性,有效地扩展和提升了前置的实验教学内容。以小米智能摄像机光学镜头的设计训练来说,此为南阳某光学企业现行量产供应产品,焦距4mm,传感器1/3,F数2.4;光学长度小于22mm,镜片小于5片,成像要求1M。此任务要求学生首先分析寻找合适的初始光学结构方案,然后按照像差理论进行结构参数优化和像差平衡校正,最终达到工程化要求。对于没有工作经验的学生来说,初始结构的选取会是他们面临的第一个难题。接下来是90度大视场角带出的大像差的校正难点,需要学生更多的专业知识和经验累积。4.工程项目设计强化训练。光学设计无顶峰。在经历了几个阶段的学习和实训后,学生虽然对设计理念、设计流程、设计技巧有了一定的掌握。但光学系统很多时候是功能迥异的复杂工程,并不是单一的物镜或目镜光路或单一的消像差。实际的工程设计还要考虑客户的使用环境、使用条件,考虑制造工艺和成本,考虑国家行业标准或其它优势竞争因素等。学生要想在毕业后快速适应光电行业光学工程师岗位,还需要不断加强设计训练,甚至去光电企业实习。训练项目主要有四类。(1)开放实验室项目,利用开放实验室条件和学生长时间在实验室研究学习规律,为他们在学校申请光学系统设计类项目,如“工业内窥镜系统光学设计”题目,并获得一定经费资助。(2)大学生国家创新创业训练项目,如2017年协助四位学生申请到国家大创项目“车载宽视角高清系列摄像镜头设计与开发”,为学校赢得了荣誉,丰富了课程内容。(3)外接工程项目,如“广告用投影机”项目,指导14级学生帮客户完成照明和投影光学系统工程设计,得到用户认可。(4)毕业设计课题,最近三年共有30人左右申请了光学系统设计毕业研究课题,有的项目成果还整理发表了期刊科技论文,增强了学生自信。光学设计强化训练项目在内容上也体现了三个特征:(1)复合性特征,如工业内窥镜系统包括摄像物镜设计、转像透镜设计和目镜设计,相互之间衔接,初期的方案制作就很考验学生的专业水平。(2)多类别特征,研发项目从摄影光学系统到投影系统,从激光扫描系统到红外微光系统,从定焦到变焦系统等。大大扩展了学生毕业后从业就业的范围。(3)系列性特征,如车载宽视角系列镜头研发,焦距规格系列包含2.8、3.6等,清晰度包含720P、1080等,使学生的设计训练思路明晰。

二、结束语

《光学系统设计》教学内容经过一系列的精挑细选、优化探索,逐步实现了理论指导、软件辅助、课堂训练、工程项目设计实战为主干的科学培育路线。学生通过这门课程的学习,是真真正正掌握了一门专业技能。近几年毕业生中从事光学设计工作相关人员激增,考取光学工程专业研究生人数暴涨,企业用人反馈良好,极大地增强了在校学生的专业学习兴趣和就业信心。今后,我们仍将不忘初心,不辱使命,继续在教学实践活动中探索更加优化的教学内容和教学方法,为社会培养更加优秀的光学领域专业人才。

【参考文献】

[1]刘钧,高明.《光学设计》(第2版)[M].北京:国防工业出版社,2016.7.

[2]许晓赋,等.《光学设计》课程教学模式的探索与实践[J].福建教育学院学报,2014,(4).

[3]王秀梅,等.加强课内外统合建立大学生实践能力培养体系[J].中国高等教育,2013,(11).

光学工程论文范文3

20世纪后期,世界科学技术在分化的同时也不断综合化,各学科相互交叉,相互渗透,形成了一系列新兴的边缘学科、交叉学科和综合性学科。据统计,在近万个独立学科中,一半左右属于交叉学科。目前比较成熟的学科大约有5550门,其中交叉学科总数约2600门,占全部学科总数的46.8%之多,其发展表现出良好势头和巨大潜力[1]。当今,很多热门话题都涉及交叉学科研究,如脑科学涉及物理学、神经科学、心理学、计算机技术等,纳米技术涉及材料学、化学、药理学等;许多重大的科研成就也都是跨学科合作的成果,如磁共振成像技术的发明实质上就是物理学与医学的结合,是交叉学科能产生丰富成果的有力证明[2]。当代社会发展的客观进程不断提出单一学科的知识所不能解决的复杂课题,学科之间相互融合与渗透是科学发展的必然趋势,这种发展趋势对高等教育、特别是研究生教育提出了新的要求。探索适应时展需要的交叉学科研究生培养和管理模式,造就科教兴国战略需要的跨世纪复合型高级人才是研究生教育的一个重要课题[3]。近年来,作为与人类健康状况监测、疾病早期诊断和治疗密切相关的新兴交叉学科—生物医学光子学得到了飞速发展,有越来越多的学者和研究生从事该领域的研究工作。本文将剖析生物医学光子学的学科特点和研究生培养现状,进而探索适用于该交叉学科的研究生培养模式。

1生物医学光子学的学科特点

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。#p#分页标题#e#

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。

光学工程论文范文4

1《红外技术》作者群现状

近年来,随着我国科技的进步和发展,光电领域科技队伍日益壮大,《红外技术》的自投稿数量呈现增长趋势,投稿作者来自科研院所,地方高校,军事高校,国有、民营企业等。经过对稿件的归纳和分析,发现稿件和作者群呈现如下特点:1)涉及交叉学科的稿件多,优势学科文章数量不多;2)第一作者中硕士研究生较多,中、青年专家少。虽然目前我刊稿件数量充足,但高质量的文章及优秀的作者群仍是迫切需要的,基于这种现状,办刊人员不能坐等来稿,应变被动服务为主动服务,拓展和完善作者群,使期刊与科技进步紧密互动,推动红外及夜视技术的发展。

2拓展作者群的策略及实践

2.1走进优势学科实验室组织稿件,拓展科研人员作者群

研究所和高校的研发人员,是重要产学研结合型任务、重点预研、基金项目的承担者和参与者。期刊编辑应及时了解和跟踪项目研制进程,与承担或参与项目的研发人员保持紧密互动,并在其中发展撰写论文能力强又对论文有需求的作者群,同研发团队约定稿件计划,使期刊的稿件能围绕项目研制的进程,以便及时地将其项目研发中的新技术、新方法、新思路等研究成果呈现在刊物上。从2013年至今,《红外技术》编辑部先后在主办单位通过拜访院士工作站,云南省专家工作站,夜视技术研究院,微光夜视技术重点实验室等研发部门向部分技术骨干和科技带头人组稿。此外还走出主办单位,分别走访了中国科学院上海技术物理研究所红外物理国家重点实验室、南京理工大学光电技术实验室等,了解其项目研究进展,并向其项目负责人约稿。组稿对象中有的是“”的入选者,有的是学科领军人物,还有海外归来的学者,他们年富力强,学术思想活跃,学术见解独到。编辑部对其来稿建立了快速发表的“绿色通道”,力争将其创新成果在本刊首发,从而使刊物围绕着光电领域的重点型号任务及重大科研攻关项目,使刊物报道的内容尽量紧跟科技的进步。例如:2016年编辑部特约的专家稿“数字化红外焦平面技术”中报道的读出电路技术是探测器和所有信号处理都在数字域完成的红外热成像技术,是国际上最先进的新一代红外焦平面技术[9],《红外技术》对此稿件实现了首发。《红外技术》主办单位昆明物理研究所拥有光学工程硕士、博士一级学科学位授予权和博士后科研工作站,所招研究生中既包括有工作经验的在职人员,也包括在校毕业生,他们都在科研岗位上边学习边参与课题的研发,课题和科研项目紧密相关,其课题论文也成为我刊关注的方向之一,每年编辑部都参加研究生的开题报告、中期检查汇报及论文答辩,从中择优选出适合的稿件发表。

2.2到生产线,拓展产研结合型作者群

《红外技术》主办单位既开展基础应用研究,还承担着生产任务,需不断提供新产品、新装置,目前拥有如下国内一流的生产线:一是探测器中心———可同时生产一代、二代、兼顾三代研发的红外探测器;二是微光夜视器件中心———承担了一代、二代、超二代夜视像增强器的研发和生产;三是云南北方驰宏光电有限公司———具备完整的光学产业链,承担着红外光学材料和光学系统及组件的研发和生产;四是北方红外股份公司———实行军民结合、产研结合,从事红外热像仪产品的研制和生产。这些生产线是我国先进产业的组成部分,其中聚集着相当数量高学历的技术骨干和“工匠型”专家,具备技术开发和技术保障实力,是产研结合型的开拓者,在生产过程中不断开创新思路、新技术,研发和完善新装置、新工艺,通过反复实践生产出高可靠性的产品。他们同时具备研发、生产能力和写作能力,是潜在的优质作者群,只是平时因忙于生产而疏于写作。因此作为办刊人的编辑应积极组织和协助其写作投稿,将其工作中积累的新工艺经验、创新技术思路和工作成果转换成有形的知识成果。《红外技术》编辑部连续5年走访上述主要生产部门,召开组稿座谈会并举办写作培训班,一方面向其宣传刊物,同时向其中的技术骨干和“工匠型”专家约稿,并与其中的部分项目组约定了稿件意向和任务,将其生产线中的新工艺、新产品、新技术形成文章发表在《红外技术》,以推进红外技术产业的发展。

2.3关注专利申请者

专利是知识产权的重要组成形式,创新性是专利授权的重要条件。随着国家对知识产权的重视,大量的专利不断涌现。专利是科研、生产人员实践经验的积累和创造,编辑应及时关注和跟踪国内有关单位专利的申报情况。经统计发现,《红外技术》主办单位近3年来申请的专利每年为近百项,专利申请者均来自各研发单位、生产部门,其中大部分专利成果都是国内外刊物中没有报道过的。因此关注其中已获得授权、符合相关保密审查、适于加工成文的专利及其申请者,与申请者互动,并组织发表适合的稿件,可作为拓展作者群的途径之一。

2.4通过编委进行组稿和约稿,拓展核心作者群

学术期刊的编委在学科内具有较高的学术地位、丰富的科研经验,多数还担任科研团队负责人,因此编委是刊物学术质量的把关者和学术导向的指引者,是重要的核心作者群。编辑部必须强化编委会的建设和完善,坚持依托编委会办刊,主动为编委提供优质的服务,使编委能积极地参与刊物的选题和组稿,并亲自撰写优秀稿件。《红外技术》编辑部从2012年开始,通过电话、邮件、登门拜访等方式积极地向期刊的编委约稿或请其推荐优秀稿件,特别是加大邀约综述稿件的力度;编委提供或其推荐的专稿实行快速发表,刊登在期刊的首篇,并实行专稿单篇稿件彩色印刷,同时申请专项经费以提高特邀专稿的稿费。在2012—2017年我们先后向编委约稿50余篇,在一定程度上提高了稿件质量和期刊的影响力,以《2014年版中国科技期刊引证报告(核心版)》统计数据为例,《红外技术》2014年核心影响因子较2013年的上升了0.23[10]。《红外技术》特邀专稿报道的部分技术引起了同行的关注,例如文献[11]报道的昆明物理研究所研制的像素级数字读出电路与相同规格的长波制冷红外焦平面探测器进行互连后,其主要性能参数与国外同类像素级数字化长波焦平面探测器相当(该技术的应用可使红外探测器的热灵敏度从20~30mK降低到3~4mK,极大地提高了器件的NETD和动态范围),文章发表后,还有读者与作者互动进行学术探讨,对该技术的进一步发展起到了促进作用。

2.5通过参加或组织专业领域的学术会议,拓展作者群

专业性的学术会议一般是该领域内知名学者和行业专家进行学术交流的聚集园地,也是编辑与作者、读者、专家面对面互动的平台。编辑通过聆听会议报告,能够及时了解学科动态和发展前沿,通过参会、办会与会议代表面对面交流,也可迅速发现并结识优秀的作者[12]。光电领域科技的发展会不时涌现出许多新材料、新器件、新工艺、新装置,国内外每年都举办该领域的各类会议交流和这些新技术,是编辑需密切关注的。《红外技术》编辑部近年来加强了参加学术会议的力度,并积极参与组织会议,通过参会/办会组织稿件,发掘并进一步拓展作者群。如由主办单位昆明物理研究所承办的“2016年中国红外技术发展研讨会”,《红外技术》作为唯一的合作期刊出版了会议论文集。通过聆听报告并与参会代表交流,邀约到3位国内“红外领军人物”撰写综述稿3篇,业内专家撰写稿件4篇,另从会议论文中择优录用稿件6篇,已分别刊登在2016和2017年的《红外技术》中。2015年《红外技术》编辑部通过承办“昆明KIRO(北方驰宏):先进光学技术论坛”,将论坛文集以专刊形式出版,通过对会议中的先进光学技术、产学研合作成果等报道,以期推进先进光学技术和产业的发展。此外编辑部连续几届参与协办红外加热暨红外医学发展研讨会,通过出版会议论文集、择优在正刊发表稿件,拓展了在红外加热及红外医学应用等领域的作者群。

2.6提高编辑自身素质和服务意识,用真诚留住现有作者,用热情吸引新作者

科技期刊是科技事业的重要组成部分,是科技进步的助推器,编辑是期刊的组织者,为科技成果的交流服务,为技术进步和人才培养服务,是科技共同体中重要的一员。高质量的期刊要求高素质的编辑。编辑不但要为作者与读者提供优质的服务,而且在审稿过程中向审稿专家和作者学习,扩充自己的专业知识,提升自身的写作和文字处理能力,完善编辑业务素养,精心提高稿件质量;同时还要提高自己的交往和沟通能力,活跃于编委、审稿专家、读者、作者的群体中,真诚地为其提供优质服务,获得认可和信任[13]。

光学工程论文范文5

关键词:仪器分析;教学内容;教学改革

仪器分析是以测量物质的光学、电化学或者物理化学性质为基础的分析方法。其研究运用现代科学理论和实验技术分离、识别与测定物质的组成、种类、成分与含量及其化学形态等,是分析化学的重要组成部分。《仪器分析》课程是我校化学工程与工艺、高分子材料、新能源材料与器件、环境工程以及食品科学、生物工程、生物技术等专业学生的一门重要的基础课。该课程本身内容繁多,涉及光分析、色谱分析、热分析、电化学分析、质谱分析及核磁共振分析等,是一门理论性和实践性很强的学科,对于学生获取新知识、实现知识和能力的转化、理论与实践的结合起着举足轻重的作用[1]。该课程体系汇集了多学科的最新理论知识和最新研究成果,理论深、教学内容涉及面广,尤其是在当前工程教育专业认证背景下,工科背景仪器分析课程的实践性更强、更新速度更快、难度更大[2]。因而仪器分析课程教学内容和方式方法也需要不断改革与调整。本研究从优化课程内容,丰富教学方式,加强实验教学和改革考核评价方式等方面对仪器分析课程的改革进行了改革和实践。

1优化课程内容

课堂教学是一门课程教学的核心,优化课程教学内容对提高课堂教学质量十分重要。仪器分析方法的种类繁多,范围涵盖较广,根据专业特点和实际应用不同,各专业的学习内容应有所区分。比如食品和烟草相关专业侧重于光学分析和色谱分析方法,而较少涉及电分析法;对高分子材料、环境工程、化学工程与工艺专业而言,电化学有较重要地位。在实践教学中,就要根据学生专业情况有所侧重,对课程内容进行整合和优化,重点尽可能与各专业实际应用保持一致。比如对食品专业,将教学内容优化为光谱(紫外可见吸收光谱、红外光谱和原子光谱)和色谱(气相色谱和液相色谱)两大模块5种仪器方法。这两大模块各成体系,每个模块内的方法分析原理基本相同。为便于学生理解和接受,我们将更容易理解的光学分析法放在第一模块讲,在光学分析法中,又以紫外可见吸收光谱法作为重点,详细讲授基本原理、仪器结构、定量定性分析方法及实际应用等内容,而后的红外光谱和原子光谱法则与前面内容类比对照学习。在实际应用中测定的往往是复杂的混合物,比如烟叶香味成分的测定,必须经过分离之后再测定,由此引出色谱法模块的内容,最后再对各模块内的各方法进行对比总结。通过对课程内容的整体优化,消减了学生对教材中公式、谱图、仪器流程图等感性的畏难心理,且有主线的贯穿教学方式也是国内学生容易接受的一种教学方式。

2丰富教学方式

仪器分析课程内容枯燥,知识点密集,我们在教学中采用多种教学方式。讲授、问答、演示和探究等方法结合使用,教学效果较好。传统讲授结合现代多媒体教学手段,探索“互联网+教育”模式,力求形象生动,方便学生理解和记忆。除了正常讲授,抽出一定时间开设讨论课,学生分组查资料,总结归纳,提前做好PPT,上台讲解和演示,小组讲解后全班讨论,最后教师总结。这种教学方式强调师生角色互换,加强学生的主体地位,让学生变被动为主动,自主规划学习内容、学习节奏和呈现知识的方式,促成他们的个性化学习。坚持以学生为主体,能够使学生积极主动、思维活跃,结合教师讲解可以使学生对知识的掌握更加全面牢固。

3加强实验教学

仪器分析是一门实践性和应用性很强的课程,重在锻炼学生的实践能力。而仪器分析实验所用仪器数量有限,很多情况下学生只能通过教师的讲解和演示来观察仪器的构造,了解操作流程和方法,且实验内容基本上只限于几个实验,缺少设计性和启发性。学生在做实验时,按照教师的演示照猫画虎,缺乏思考。经了解发现,多数学生在做完实验后,对实验操作的原理、所用仪器的构造等基本知识仍缺乏认识,印象模糊。针对以上问题,我们重点从以下两个方面来对仪器分析实验进行改革,并取得了不错的效果。

3.1针对实际应用展开教学

针对不同专业的学生,改革原有的实验教材和实验内容。结合现实中的热点问题,开展一些和实际材料鉴定和成分分析等相关的实验,如利用红外光谱仪结合专业的检索软件对纯有机化合物进行定性分析、高效液相色谱法测定猪肉中的瘦肉精含量等。提供各种类型的实际样品以供检测,鼓励学生自行查阅文献,拟定实验方案,最后跟指导教师探讨实验方案可行性。让学生参与到整个实验过程中,调动学习主动性,培养严谨认真的科研态度,提高分析问题和解决问题的科研能力[3]。

3.2在线模拟,建设虚拟实验室

尽可能多地利用网络课程和虚拟实验室帮助学生理解课程的重点和难点,开设部分虚拟仪器分析实验,激发学生的求知欲望。借助虚拟仪器分析平台,学生可模拟仪器分析的操作过程,并通过调整仪器参数,得到相应的结果。还可以充分利用仪器厂家附赠的模拟软件,不断跟进国内外仪器发展新动态,及时更新教学资源。为维护仪器设备同时兼顾教学效果,可将拍摄仪器操作的视频放到实验中心网站供学生观看,在视频中详细讲解仪器的规范操作,还有重点、难点操作及实验纠错、注意事项等,方便学生课前预习和课后复习,加深对实验原理的理解,提高教学效果。

4改革考核评价方式

课程考核评价方式在一定程度上是学生怎么学的指挥棒,应引起教师的重视。对于实践性很强的仪器分析课程而言,学生成绩评定方式应该既重结果,更重过程和能力。仪器分析课程考核可适当减少仪器原理的内容,而侧重对实践操作能力的考察,其中,实验考试可以小组为单位,3~4人一组做实验,教师通过考查学生的动手能力,实验操作规范性,实验方案设计合理性和创新性,及实验数据处理的规范性。课程进行中间可布置若干前沿性或应用性的作业题目,供学生自主选择,安排学生自行查阅了解相关仪器及分析方法的发展动态,归纳总结并撰写小论文,以培养学生独立思考和分析解决问题的能力,巩固教学成果。学生的考核成绩可以是本课程理论部分的笔试成绩、实验成绩及论文成绩的综合。这种考核方法有助于鼓励学生理论与实践结合,增强学生的应变和创新能力,真正学好仪器分析课程。

5结语

在工程教育认证的大背景下,仪器分析课程以学生为中心,强调实践性和应用性,对于培养学生的实践能力和解决问题的综合能力具有重要作用。我们始终坚持教学与综合素质培养结合,开拓学生的视野,激发学生学习的积极性和主动性,使学生成为高素质应用型人才。

参考文献:

[1]吕永军,宋莹,张丽萍,等.工程教育认证下仪器分析课程教学大纲的构建[J].广州化工,2017,45(19),163-164.

[2]周立敏,杨桂朋,高先池,等.仪器分析实验教学的思考与实践[J].实验科学与技术,2016,14(1):148-149.

光学工程论文范文6

以燕山大学为例,电子文献资源的语种包括中文和外文两种;所属学科包含经济/管理、法律/政治、材料科学、机械工程、生物科学/生物工程、体育、光学/仪器、化学/化工、环境科学、交通运输、电气/控制/自动化、艺术/传媒、语言/文学、哲学/宗教、数学/物理、信息科学/计算机/电子技术、土木工程/建筑、动力/能源/矿业、图书馆/情报/档案,共19个学科;应用学院包括机械工程学院、材料科学与工程学院、电气工程学院、信息科学与工程学院、软件学院、建筑工程与力学学院、车辆与能源学院、环境与化学工程学院、经济管理学院、理学院、外国语学院、文法学院、公共管理学院、马克思主义学院、艺术与设计学院、体育学院,共16个学院;资源类型包括期刊、学位论文、报纸、视频、年鉴、参考工具、电子图书、工具书、专利、会议论文、标准、音频、案例、科技成果、法律法规、事实型数据,共16种;揭示深度包括全文、文摘、题录、目录、事实5种;文献来源分为购买数据库、免费数据库、NSTL提供、国家图书馆提供、自建数据库、试用数据库6类。另一方面,电子文献资源的采购方式和采购年限也并不统一。中文电子文献资源多采用自主谈判的方式进行,外文电子资源分为DRAA组团和自主谈判两种采购方式。采购年份根据学校经费情况以及DRAA联盟采购方案要求分为1年合同、2年合同以及多年合同。电子文献资源类型的多样化、采购方式及采购年限的差异化加大了高校图书馆电子文献资源采购管理工作的难度,对电子文献资源采购工作的规范化、系统化管理成为图书馆建设的重中之重。高校图书馆迫切需要一套基于网络化应用的、可内部共享的、便于使用与维护的电子文献资源采购管理系统,以实现对电子文献资源生命周期全过程的高效管理。

2电子文献资源采购流程的设计

电子文献资源在图书馆的生命周期包括选择评估、提供试用、试用情况评估、沟通谈判、组织购买、使用评估几个阶段。其中,对于参加DRAA联盟组团的外文电子文献资源的采购可以省去沟通谈判环节。在电子文献资源的采购工作中,资源评估是前提工作,谈判购买是核心工作。高校图书馆要对每一个新增电子文献资源进行试用前评估,分析新增资源是否与已有资源重复、是否能对教学科研起到辅助作用以决定是否提供试用;要对每一个试用电子文献资源在试用期内的使用情况进行评估,以决定是否组织购买;要对每一个购买数据库在合同期内的使用情况进行评估,以决定是否续订。对通过评估的电子文献资源,图书馆可以通过参加DRAA联盟组团和自行谈判两种方式开展采购工作。

3系统功能实现

图书馆电子文献资源采购管理系统读入图书馆采购电子文献资源的基本信息、年度采购信息、联系人信息以及集团采购方案信息,可按照年度查询本年度电子文献资源采购完成情况以及下一步工作任务,可按照指定数据库查询该数据库历年采购情况,以明确数据库价格涨幅情况,并对数据库的采购价格进行预测。该系统还具有电子文献资源合同信息扫描件上传的功能,实现电子文献资源采购信息的数据化。另外,系统后台数据储存时指定文件上传的物理路径并对上传电子文献资源信息的命名格式化。该系统操作简便、实用性强、功能齐全,实现电子文献资源购买和相关服务的流程化、规范化、平台化管理,提高电子文献资源采购、信息维护、服务、保存等业务和管理工作的效率。

3.1系统安全登录

系统严格审核执行电子文献资源采购任务的工作人员的角色和权限,根据工作人员角色、权限的可定制功能实现用户分级管理,超级管理员可实现对整个系统的读写操作,一般采购人员只可实现读操作,不可进行写操作。由于图书馆电子文献资源采购管理系统中涉及电子文献资源合同期限以及价格等敏感信息,为了保证系统内容的隐私性,系统对管理员的活跃时间进行限制。如果管理员超过15min未对系统进行任何操作,系统默认管理员已经离开,再次操作时会出现超时提示。

3.2按年度查询采购情况

系统可提供指定年度电子文献资源采购统计信息,包括采购电子文献资源总数、续订电子文献资源总数和新增电子文献资源总数,方便管理人员明确采购的方向。同时在电子文献资源列表中将电子文献资源采购重点信息展示,方便资源查看和对比。系统采用JS控制实现将新增电子文献资源高亮显示,方便管理员查看。

3.3按资源查询采购情况

系统可以实现按照电子文献资源名称查询特定电子文献资源的历年采购情况。在电子文献资源详情页面可显示电子文献资源采购的年度信息、基本信息、联系人信息,并提供电子文献资源的扫描文献下载专区和集团采购方案下载专区。其中,年度信息提供电子文献资源历年合同起止时间、合同价格信息、数据库商以及付款商合同签署时间、发票时间以及冲账时间;基本信息提供电子文献资源的内容、类型、回溯年限、涉及科目、网址等基本信息;联系人信息提供电子文献资源采购联系人的基本信息以及联系方式;扫描文件下载专区提供历年采购合同、回执、发票等纸质文件扫描版下载;集团采购方案下载专区提供历年采购方案扫描版的下载。

3.4采购信息编辑提交

超级管理员登录系统后可实现对电子文献资源采购信息的上传提交,分为基本信息提交、年度信息提交、联系方式提交、扫描文件上传、采购方案上传5个子模块。其中,基本信息提交、年度信息提交、联系方式提交是电子文献资源基本信息,对年度采购信息以及联系人信息进行人工录入系统。扫描文件上传、采购方案上传是将电子文献资源的采购纸质文件以及采购方案电子化并上传到指定的物理路径。

3.5后台数据存储

系统通过扫描文件上传页面以及采购方案上传页面上传的电子化文件,按照程序指定的物理路径进行存储。同时,系统的一大特色是对上传电子文献资源信息的格式化命名功能,上传的电子文件在上传至指定文件夹的同时,会自动将文件命名格式化。例如,电子文献资源的采购信息在上传后,文件名称自动格式化命名为“年份【数据库名称】(开始时间—结束时间)文件类别”。通过指定文件上传的物理路径以及对上传电子文献资源信息的格式化命名,后台数据存储更加规范化,电子文献资源采购人员可以清晰地根据文件夹名称以及文件名称快速找到所需要的信息。

4结语

光学工程论文范文7

根据农业院校实际,提出了省级化学实验教学示范中心的建设目标和功能、教学团队、管理队伍、管理制度以及网络信息平台的具体建设内容。通过优化整合全校的化学实验教学资源,创建了具有农科特色的省级化学实验教学示范中心。加强实验教学的改革,构建了理论与实践教学结合,课堂教学与课外创新结合,校内实验与校外实习结合的多元化的教学模式。强化实验室管理,实行实验室开放管理的科学化,实验内容开放的多样化和开放时间的自主化。通过多年的建设,中心在促进实验教学改革、培养学生的创新能力、推动学科建设、发挥对内的教学服务和对外的交流和辐射功能等方面取得了较好的效果。

关键词:

农业特色;化学实验教学中心;开放管理;创新人才培养;辐射作用

0引言

华南农业大学是一所以农业科学为优势、生命科学为特色,立足广东、面向全国,农、工、文、理、经、管、法等多学科协调发展的教学研究型大学,目前共开办本科专业94个,其中每年有30多个专业6000多名学生学习化学实验课程。化学实验室在培养农科学生的化学综合素质和提高应用创新型人才质量方面具有十分重要的地位[1-2]。早在2005年,广东省教育厅根据教育部颁发的《关于开展高等学校实验教学示范中心建设和评审工作的通知》[3],开展了省级实验教学示范中心的申报和评审工作。学校整合全校的化学教学资源,积极创建省级实验教学示范中心。2005年10月被确立为广东省第一批高等学校实验教学示范中心立项建设项目。通过多年的建设,中心在优化教学资源、促进实验实践教学改革、提高实验中心仪器设备的利用率、培养学生学习的创新能力、发挥中心对内的教学服务功能和对外交流和辐射功能等方面取得了一定的成绩,并达到了预期的建设目标。2014年9月,中心的建设项目顺利通过广东省教育厅省级实验教学示范中心验收,并被认定为省级实验教学示范中心[4]。

1中心建设背景

21世纪初期,学校根据各学科人才培养和科学研究的发展要求,以学科建设和实验教学体系改革为先导,以实验室内涵建设为核心,对实验室组织结构进行了新一轮的整体优化、系统构建和重组整合。将校级实验教学中心纳入学校现代化实验室新体系建设。实验室实行校、院二级管理,并在2001年的“华南农业大学实验室规程实施办法”中明确了学校实验室的管理体制,实验室管理部门和实验室工作人员的职责。实验中心实行主任负责制,实验室主任由学校聘任。实验中心对教育教学资源进行统筹调配,对各功能实验室的进行管理,打破了“学科壁垒”,实现了资源共享,提高了实验室和仪器设备的使用效益。

2中心建设目标

坚持以现代教育思想为指导,以学校优势的农业学科、特色的生命科学、应用化学省级重点学科和化学工程与技术硕士点为依托,以本科教学为中心,以实现实践教学资源的优化、共享与开放为基础,以实践教学改革为核心,以培养学生的实践能力和创新能力为目的,以开放性、创新性、先进性和示范性的建设思路为导向,加大投入,聚合人才,突出重点,强化特色,将实验中心建设成教学理念新颖、教学体系先进、实践教学条件和队伍一流、教学和管理水平较高、教学效果和特色显著,在广东省乃至全国有一定影响的实验教学示范中心。

3中心建设内容

3.1功能实验室的建设

(1)公共基础化学实验室。该实验室主要承担农学、园艺、茶学、林学、园林、草业科学、资源环境科学、森林资源保护、植物保护、动物科学、动物医学等农科专业,生物科学、生物技术、生态学等理科专业,生物工程、食品科学与工程、环境工程、材料科学与工程和能源与环境系统工程等工科专业的“基础化学实验”课程[5]。每年参加基础化学实验的本科专业有30多个,学生人数超过4000人。(2)化学类专业基础实验室。该实验室主要承担应用化学、材料化学、制药工程和动物药学等专业的“无机化学实验”、“有机化学实验”和“分析化学实验”等基础课程实验。(3)物理化学和计算化学实验室。该实验室承担应用化学和材料化学等专业的“物理化学实验”、“理论化学实验”和“结构化学实验”等相关课程,以及化学工程与技术等专业研究生“晶体结构解析”课程。(4)化学合成实验室。该实验室一方面承担化学工程与技术等专业研究生的“现代化学化工实验技术”课程,应用化学、材料化学、制药工程和材料科学与工程等专业的无机合成、有机合成学等专业课程实验教学;另一方面还承担应用化学专业的“设计性实验”、“研究性实验”和“综合性实验”等课程。(5)化学生物学实验室。该实验室承担化学工程与技术等专业研究生的“天然活性成份的分离鉴定”课程,化学生物学专业方向的“植物化学成分的提取分离”、“化学生物学实验”和“生物化学实验”等课程。还可为学生的毕业论文和创新活动服务,用于天然产物的提取与分离,抗菌和抗病毒等生物活性测定。(6)现代分析与测试实验室。该实验室承担化学工程与技术等专业研究生的“现代仪器分析方法与原理”课程,应用化学和材料化学专业的“现代分析测试技术实验”和材料化学专业的“材料物理性能实验”课程教学,还可以供研究生和本科生进行化合物结构表征,材料的光学、电学和热学等性能的测试。(7)材料化学实验室。该实验室承担材料化学专业的“无机材料实验”、“高分子材料实验”、“设计性实验”、“研究性实验”和“综合性实验”等课程,还可以为从事固体材料的制备、加工和成型等研究的学生提供服务。(8)学生开放和创新实验室。实验中心根据专业特点和学生的需求,建立了无机功能材料、聚合物材料、天然产物提取和精细化学品等多个开放和创新实验室,在老师和实验技术人员的指导下,由学生进行管理,为本科学生的毕业论文和创新活动、研究生的学位论文的开展提供平台[6-7]。

3.2重视教学团队建设

实验中心加大人才培养和引进力度,优化实验教学队伍,重点加强中青年教师队伍建设,通过国内培训与国外研修、校内培养与企业实践锻炼相结合,提高了教师的业务水平和综合素质。同时建立校外企事业专家到实验中心兼职授课的制度和机制,鼓励教师到企业进行合作研究,形成了一支结构合理和实践经验丰富的高水平、高职称、高学历、强能力的专兼结合的实验教学团队[8-9]。现有实验教师40人,其中教授15人,具有博士学位教师27人,占67.5%,研究生导师26人,聘请兼职教师10余人。

3.3加强管理队伍建设

实验技术队伍在实验室建设和管理中发挥的重要作用[10]。根据化学实验中心的特点,采用专职与兼职、教师与学生、本科生勤工助学岗位和研究生教学实践岗位相结合的管理模式。通过建立多样化的培训渠道和合理的聘任制度,提高了实验管理人员的技术水平、业务能力和服务意识[11]。现有的10名实验技术人员中,5人具有高级职称,为全校的研究生和本科学生的化学实验教学和创新创业等活动的开展提供了重要保障。

3.4规范管理制度建设

根据国家、广东省和学校有关实验室的管理政策和制度,结合化学实验中心实际,制定了“化学实验中心主任岗位职责”、“化学实验中心指导教师岗位职责”,“化学实验中心技术人员岗位职责”,“化学实验中心研究生教学实践岗位职责”和“化学实验中心本科生勤工助学岗位职责”等制度;在仪器管理方面,制定了“化学实验中心仪器管理制度”、“化学实验中心低值耐用品管理办法”,“化学实验中心大型仪器管理办法”,“化学实验中心实验器材损坏、遗失赔偿制度”和“化学实验中心维修管理办法”等制度;在安全与环保方面,制定了“化学实验室安全卫生制度”、“化学危险品管理制度”、“化学实验室突发事件应急处理方案”和“化学实验室“三废”处理办法”等制度,这些措施和办法的制定和执行,使化学实验中心的实验室管理更加精细化、规范化和科学化[12-13]。

3.5加快网络信息平台建设

①制作了化学实验中心网站,用于中心的仪器设备操作规程介绍、中心日常管理和信息的,并开设了化学开放实验室预约平台和仪器设备网上预约系统;②建立了广东省精品课程“基础化学实验”[5]、“无机及分析化学(含实验)”和“有机化学(含实验)”网站,内容包括课程和教学团队介绍、建设目标和实施计划,教学目标、教学大纲、内容体系结构、组织方式、教学方法与手段和考核方法,电子教案、教学视频、实验教学资源库和师生互动平台等,促进了课程改革和建设,提高了实验教学质量[14-15]。③与校内其他实验中心和省内其他高校建立了大型仪器共享平台。

4中心建设特色

(1)平台建设。通过优化整合教学资源,建立了具有一定特色的农科类化学实验教学平台。化学实验教学中心面向30多个本科专业的基础或专业化学实验教学,受益面大、影响面宽。(2)教学模式。加强实验教学模式的改革,以“面向产业需求,创新培养模式,优化教学体系,注重实践能力,突出应用特色”的教育理念,构建了理论与实践教学结合,课堂教学与课外创新结合,校内实验与校外实习结合的多元化的教学模式。(3)教学体系。通过加强实验教学改革,突破了多年来化学实验按照无机化学、有机化学、分析化学和物理化学四大化学实验开课的固定模式;在实验教学内容上,强化基本实验操作和技能训练,增加综合性、设计性实验项目,注重最新的科研成果与实验内容的有机结合,化学与农业、生物和材料科学等的交叉融合,充分体现农业院校的特色与优势。(4)实验室开放。通过加强实验室管理,实行了实验室开放管理,实验内容开放的多样化和开放时间的自主化,提高了学生的创新能力。实验教学中心具有开放性和示范性,不仅加强我校农学、生命科学等优势或特色学科的化学基础,而且发挥化学实验教学中心对内的教学服务功能和对外交流和辐射功能。

5中心建设的成效与成果

5.1改善了实验教学条件和环境

通过多年建设,新增实验教学场地约2600m2,新增仪器设备固定资产总值800余万元,新增仪器设备数750余台件,承担实验课程的门数由原来的12门增加到29门,实验项目由原来的128个增加到近300个,面向的专业由原来23个增加到43个,年实验人时总数由原来的21.25万达到46.36万。

5.2促进了教学与管理队伍建设

现有专任实验教师中,具有教授职称的教师比例由原来的10.2%提高到37.5%,具有博士学位教师的比例由41.0%提高到67.5%。教师队伍中有1人获得省级教学名师称号,4人被列为省级及以上“千百十”培养对象,16人列为校级“千百十”重点培养对象。应用化学实验教学团队于2015年7月被列为广东省本科高校教学质量与教学改革工程立项建设项目。通过实验室的建设,实验技术人员管理水平和服务意识明显增强,管理队伍中具有高级职称的比例由10%提高到31.2%。

5.3推进了实验教学改革与研究

中心教师承担校级及以上实验教学改革项目20余项,其中省级8项,在《实验室研究与探索》、《实验技术与管理》和《实验室科学》等期刊上发表教改论文近30余篇。其中“开放式农科化学实验教学中心的建设与实践”和“开放式农科化学实验教学平台的建设与学生创新能力的培养”分别于2008年和2013年获得华南农业大学教学成果一等奖,2014年获得广东省教学成果二等奖。

5.4提高了人才培养的质量

(1)本科学生的化学实验技能和创新能力明显提高。近几年来,学生参加化学实验技能大赛、材料创新大赛和“挑战杯”比赛等赛事,获得校级及以上奖励30余项,其中全国三等奖2项,广东省特等奖2项,一等奖6项。学生承担各级创新创业计划项目120余项,其中部级22项,省级24项。(2)研究生的科研能力明显增强。近几年来,研究生在《JournalofMaterialsChemistry》、《ChemicalCommunication》、《JournalofPowerSources》、《ChemicalEngineeringJournal》、《SyntheticMetal》、《JournalofSolidStateElectrochemistry》等国际期刊和《分析化学》、《无机化学学报》等国内期刊上发表科技论文120余篇,其中SCI、EI、ISTP收录70余篇,中文核心期刊30余篇。获得省级优秀学位论文1篇,校级优秀硕士论文12篇,多名研究生获得“南粤优秀研究生”和“广东优秀学生(研究生阶段)”称号。

5.5促进了学科和专业的发展

近几年来,新开办了制药工程、材料科学与工程本科专业;应用化学专业分别于2005,2010和2014年被评为广东省名牌专业、特色专业和应用型人才培养示范专业;材料化学专业于2014年被列为省级综合改革试点专业,制药工程于2015年被评为校级战略新兴产业特色专业;“基础化学实验”和“无机及分析化学“和”有机化学“获得广东省精品资源共享课程;化学工程与技术获得一级学科硕士学位授权点,应用化学被评为省级重点学科。

5.6拓展了实验中心的社会服务功能

通过化学实验中心的建设与开放,教师获得省级及以上项目明显增加。近几年来,获得国家973项目子课题和国家自然科学基金16项,省自然科学基金12项,省科技计划项目30余项。自从2011年承办首届广东省大学生实验室安全与环保知识竞赛以来,实验中心的基础化学实验室每年在新生中开展实验室安全与环保教育,内容包括防火防爆、危险化学品的安全使用及防护、实验室生物安全与防护、电气安全与防护、放射性安全与防护、计算机信息安全、三废处理、实验室安全事故的紧急处理与救援等知识,普及了学生实验室安全及环保知识,增强了学生安全与环保意识;仅2014年就有9000余新生参加了竞赛,占总数的97.5%。实验中心每2年举办一次化学实验技能大赛,为提高学生学习化学的兴趣,培养学生的化学实验技能提供了良好的平台。近几年来,有10余所高校特别是农林院校来实验中心交流,探讨农科化学实验中心的建设与发展。

6结语

通过整合和优化全校的化学实验教学资源和多年的建设,创建了具有农科特色的省级化学实验教学示范中心。中心在实验教学条件和环境的建设、教学质量与教学改革工程的建设、教师的教学与科学研究、学生的创新能力和研究能力的培养等方面发挥了重要作用。在今后的工作中,我们将进一步加强对外联系,共建协同创新平台,加强化学实验中心的内涵建设与精细化管理,促进中心的可持续发展。

作者:倪春林 刘英菊 杨乐敏 周武艺 黄鹤 董先明 华单位:南农业大学材料与能源学院化学实验教学中心

参考文献:

[1]徐亚琴,付颖.开放式化学实验的研究和探索[J].实验技术与管理,2007,24(2):14-15.

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[3]教育部.教育部关于开展高等学校实验教学示范中心建设和评审工作的通知[J].中华人民共和国教育部公报,2005(Z2):45-46.

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光学工程论文范文8

关键词:大学物理;工科院校;教学改革

物理学是一门重要的基础学科,它是除了数学之外一切自然科学的基础,对当今世界的科技进步起着不可替代的作用,它推动了社会的发展,人类历史上的几次重大技术革命也无不与物理学密切相关.大学物理是工科专业重要的基础课程,对于工科大学生后续专业课程的学习提供了必要的支持,对提高学生科学素养,培养学生创新意识、逻辑思维能力、工程实践能力等方面起着重要的作用.但长期以来,大学物理课程存在教学内容陈旧、教学手段单一等诸多问题,已不能适应新形势下工科专业学生的教学需求,因此,大学物理教学改革势在必行.

1大学物理课程现状与困境

目前国内高校使用的大学物理教材中经典内容(力学、热学、光学、电磁学)所占比例大多在80%以上,近代物理学所占比例较少,反映当代科技前沿的物理内容更是少见[1],其结果导致大学物理的内容与当代科技发展脱节,学生对于物理学在现代高科技应用方面的知识较为匮乏.大学物理的经典内容过多,并且重复了中学物理的大部分内容,所以部分学生对大学物理兴趣不大,认为很多大学物理内容就是中学物理加微积分.另外,缺乏与专业相适应的教材,大学物理的教学往往与专业脱节,当然现在大学里的专业非常多,很难针对各个专业都去编写相应教材,所以如何处理好不同专业的教学内容,强化大学物理为专业服务功能是亟需解决的问题.大学物理课程属于基础课程,教师队伍以教学型为主,由于大部分教师不在科研第一线,对科技前沿动态与高新技术的应用方面不太了解,不能将物理知识与科技应用做到很好结合,无法满足工科学生的学习需求[2].此外,大学物理教学中还存在教学手段单一、考核方式单一的问题.上述问题均是影响大学物理教学效果的重要因素,需要做相应改变,以符合大学物理教学需求.

2大学物理课程教学改革对策

2.1教学内容的调整

大学物理的教学内容应该立足经典、适当拓展,在以经典物理内容为主的前提下,对物理知识进行拓展,增加物理学前沿介绍,特别是物理学与现代高新技术方面相联系的有关内容.以相对论为例,在传统大学物理中只介绍了狭义相对论的一些最基本、最基础的简单理论知识,包括时间膨胀、动尺收缩、速度合成、质能关系式以及动量与能量关系式等.这些知识与我们的日常生活看起来关系不大,因为在宏观低速情况下狭义相对论能够退化为经典力学.那么相对论的意义何在?这是课本之外的内容需要解答的问题.比如近些年来出现的全球定位系统(GPS)就需要考虑相对论效应,这里的效应包括狭义相对论的动钟变慢效应以及广义相对论的引力钟慢效应,如果不作修正,卫星定位就不准,而且这种效应还会累积.这里面涉及到了广义相对论,所以内容可以适当拓展,不需要给出具体的理论公式、定理,我们只需要把经典力学→狭义相对论→广义相对论的发展历程、建立的基础说清楚即可.经典力学适用于宏观低速物体,当物体的运动速度增加到一定程度就需要考虑到相对论效应,这个时候经典力学就不适用了.而相对论又分为狭义相对论和广义相对论,狭义相对论和经典力学一样只适用于惯性系,但惯性系实际上是无法定义的.牛顿是基于绝对时空定义的惯性系,而根据狭义相对论,绝对时空是不存在的,所以无法定义惯性系,因此爱因斯坦就把狭义相对论建立的基础———相对性原理进行了推广,不是说物理规律在所有的惯性系都一样,而是物理规律在所有的参考系都一样,从而建立了广义相对论.再如,2015年人类首次探测到了“引力波”,这是爱因斯坦广义相对论的重要预言.在课堂上可以增加该方面内容的简要介绍,并可以据此展开讨论,引力波的未来前景会有哪些?因为我们知道电磁波当初被发现的时候并不知道如何去应用,而现在电磁波已经深入到我们生产、生活的方方面面,“引力波”也是如此,现阶段离其应用还有很长的路需要走.这些前沿知识的引入,不但拓宽了知识面,也增加了学生学习物理的兴趣.另一方面,不同专业对于大学物理内容的需求不同,在教材上很难体现,这就需要教师根据学生的专业特点,对教学内容作一些适当调整,以满足不同专业的需求.比如:机械工程专业应重点讲授经典力学;计算机专业侧重电磁学、光学,并可以在实际教学中结合电磁学、光学方面的有关知识,具体分析光盘、磁盘的读写原理以及鼠标定位的工作原理,做到理论联系实际[3];对电磁场和微波技术专业侧重于电磁学,可以利用电磁感应、涡电流知识来讲解电磁炉等电器的工作原理[4];光信息科学与工程专业需要侧重光学与量子力学;材料专业可以适当增加对新材料的介绍,比如近年来非常火的一种材料石墨烯,它具有优良的导电、导热和光学性能,应用前景非常广泛.随着时代的发展、科技的进步,一些新的物理知识需要补充进来,教材无法做到经常性更新,但教学内容需要做到,在讲授课本知识的同时,适当补充以及更新教学内容这是教师需要经常去做的.另外教学内容不应只讲授定理、定律,更重要的是培养学生的科学思维模式,把“大师”思维引进课堂.讲授某个理论的时候,应尽可能把该理论的发现历程介绍清楚.比如狭义相对论的发现源于爱因斯坦“追光”的思想实验,就是爱因斯坦年轻的时候曾经思考过这样一个问题,一个人追着光并跟着光一起跑会看到什么?那就会看到一个不随时间变化的波场,光好像被冻结一样,但看起来这件事情应该不会发生,所以他意识到光相对任何人都不可能静止,不管你相对于光如何运动,真空中光的速度相对于观察者都是一样的,这就是光速不变原理,再加上相对性原理,就建立了整个狭义相对论的框架,从而颠覆了传统的绝对时空观.

2.2教学手段多样化

随着现代科技的发展,多媒体教学已经成为大学物理课程教学的主流.与传统的板书比较,多媒体教学改变了传统教学的呆板和枯燥的教学模式,形象直观地展现了物理知识.多媒体教学能够做到图文并茂、声像俱佳,这是传统板书教学所无法比拟的.但是单纯的多媒体教学也有其缺陷,因为信息量过大,学生有时候很难跟上老师的思路,造成知识“消化不良”,特别是一些公式的推导、例题的分析等方面,由于节省了教师书写的过程,导致讲授速度变快,学生跟不上节奏,所以在讲授这些内容的时候,可以结合板书,使节奏降下来,给学生适当的思考时间.“多媒体+板书”的教学手段由于兼顾两者优点越来越受到教师和学生的欢迎.此外,在教学上可以适当增加一些演示实验,通过演示实验,一方面把理论应用于实际,使学生对知识的印象更加深刻,另一方面可以活跃课堂气氛,激发学生学习物理的兴趣.同时还可以利用网络资源作为课后教学辅导手段,比如,可以建立QQ群,利用QQ群来解答学生提出的问题,也可以在里面进行讨论.还可以把一些物理学的前沿动态、生活中的物理学小知识等内容放到网络上供学生课余时间去了解.最近两年,一种全新的智慧教学工具———“雨课堂”走进了校园.“雨课堂”利用信息手段把PPT和手机微信结合起来,实现了课前、课上、课后教学环节的完美结合,推动了教学模式的改革.从教学效果上看,“雨课堂”比起以往的教学手段来说,其互动性大大增加,对教学过程的把控也更好.通过“雨课堂”,课前可以推送预习课件,帮助学生做好上课准备;课堂上可以发送习题,学生随堂答题,教师可以从中随时了解学生对知识的掌握情况,并根据学生答题结果对课堂教学作出相应调整.同时课件中还可以插入慕课视频、网络视频等,进一步提升教学效果;课后也可以推送一些辅导资料.“雨课堂”在增加师生互动方面的效果是显而易见的,比如有的学生有问题不愿意提问,可以通过弹幕的方式展现在课件上,教师可以随时知晓学生的疑问,并进行答疑.“雨课堂”在各个环节都给予了全新的教学体验,促进了教师与学生之间的多元实时互动,深受广大师生的喜爱.

2.3教师队伍建设

大学物理教学水平高低与教师队伍的整体水平有着密切的关系.如何建立一支业务水平过硬的教师队伍至关重要.大学物理的教学过程不仅仅需要把传统的经典物理知识传授给学生,也需要适度介绍物理学的前沿动态,拓展学生的知识面.大学物理课程需要吸纳科研突出的教师参与进来,把最新最前沿的物理学课题、物理学应用介绍给学生,增加学生对学习物理知识的兴趣,增强学生对物理学实用价值的理解,并能够真正意识到这门课对于人类发展,特别是当今世界生产生活方面所起的巨大推动作用.科研突出的教师带来的不仅仅是更广的知识面,更重要的是科学的思维模式,让学生学会科学地去思考问题.以研促教、教研相长,教学与科研并不冲突,两者是相辅相成、相互促进的.因此,大学物理教师队伍建设的最终目标是建立一支教学业务过硬、科研突出的团队.为此可以采取“外引内培”的方式逐步建立起来.所谓“外引”就是吸引科研水平高的青年教师加入大学物理的教学团队,所谓“内培”就是在现有的教学队伍中提高整体的科研以及教学水平.“外引”处于科研第一线的教师以注入新鲜血液,同时这些外引教师可以对现有大学物理教学队伍中科研水平较低的教师进行科研方面的指导,以把握物理学前沿并把相关知识介绍给学生.而现有大学物理教学队伍中又不乏教学水平高的资深老教师,这些教师又可以对年轻教师进行教学方面的培训与指导.同时,教师还可以走出去,到教学水平更高的院校进行相关培训,加强业务学习,吸取相关教学经验,取长补短,提高自己的教学水平.

2.4考核方式多元化

传统大学物理的考核方式是以期末考试成绩为主,平时成绩为辅(主要是出勤和作业,一般分值在20%左右),可谓“一考定终身”.这种考核方式的弊端在于平时成绩流于形式,只注重考试结果,忽视教学过程.往往有些学生平时不注重学习,到期末考试的时候突击一下,只为应付考试,在此情况下学生对知识的掌握与吸收很差,不能达到预期效果.针对这种局面需要作出改变,应该注重“过程式考核”,即淡化期末考试的分值,强化过程.教学的目的不在于考试,而在于学生对于知识的获取、吸收与应用.为达到此目的,考核方式应多样化,使之贯穿整个教学过程,除了出勤与作业以外,增加课堂互动环节、小论文、专题讨论等.平时成绩多样考核的结果,使得学生在课堂教学中从被动吸收转变为主动获取,增加学生课程的参与度.考核方式的多元化对于转变传统的“应试教育”将起到积极的推动作用,以教学效果为目的的课堂教学不应该只注重于最终考试结果,而应该把聚焦点放在学生对知识的消化吸收上,如何调动学生的学习积极性需要从考核方式上做出根本性的改变.当然,面对多样化的考核方式,教学任务与工作量将大增,在此情况下,传统的基础课大班教学模式将不能适应这种多元考核,需要变大班为小班,坚持小班教学,提高教学效果,提升学生培养质量.

3结语