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光學工程的發展范文第1篇

文章摘要：摘 要:簡要地論述了目前國內光學工程教學現狀,分析了在光學工程教學與科研領域中處于一流地位的多所美國大學的教學方式,如亞利桑那大學、羅切斯特大學以及加州大學等,仔細研究了它們關于光學工程學科的課程設置、教學大綱和教學課件。結合作者在教學中的實際...  

    摘　要:簡要地論述了目前國內光學工程教學現狀,分析了在光學工程教學與科研領域中處于一流地位的多所美國大學的教學方式,如亞利桑那大學、羅切斯特大學以及加州大學等,仔細研究了它們關于光學工程學科的課程設置、教學大綱和教學課件。結合作者在教學中的實際體會,對國內的光學工程學科的大學教學提出了幾點建議,即師生共享教學大綱,注重實驗與工程,豐富網絡資源。

    關鍵詞:光學工程;課程設置;教學大綱;實驗;工程;網絡資源

    光學工程是國家一級學科,其理論基礎為光學、光電子學、應用光學、量子光學和非線性光學等。目前,光學工程已發展為以光學技術與信息科學為基礎,與能源科學、材料、生命科學、精密機械與制造、計算機科學、醫學及微電子技術等緊密交叉和相互滲透學科。 近幾年來,光電子信息產業發展迅速,對光學工程專業的人才需求增加。為了適應時代的需求,許多高校紛紛設立與光學工程有關的院系,如國防科技大學的光電科學與工程學院、重慶大學的光電工程學院、電子科技大學的光電信息學院、天津大學的精密儀器與光電子學院等。

    有的院校雖然沒有單獨設立院系,但都開設了相應的專業方向,如北京理工大學信息科學技術學院光電工程系、上海交通大學光信息科學與技術專業等。 雖然光學工程已經引起國人的重視,但它畢竟是一門新興的學科,如何辦好該學科,以適應產業需求,高質量地培養光學工程人才是許多高校乃至整個國家需要解決的課題。社會的發展對高校人才培養提出了新的挑戰,要培養適應現在和未來社會的高素質復合人才就必須創新人才培養模式,本科是創新性人才培養的基礎。本文對眾多美國知名大學的教學方式進行了研究,并對在光學工程教學與科研領域中處于一流地位的亞利桑那大學(University of Arizona)[1]、羅切斯特大學(University of Rochester)[2]以及加州大學(University of California)[3]等大學的教學目標、課程設置、教學大綱和教學課件進行了分析,結合目前國內教學的實際情況以及作者在多年教學中的切身感受,對國內光學工程學科的大學教育提出了幾點建議。

    教學大綱是按照教學計劃中關于各學科的教學目的和任務,根據學生的特點、知識水平以及發展學生智力的需要,以綱要的形式,具體規定每門學科的教材范圍、深度、體系和結構、教學時間以及教學法上的具體要求。最近改名為課程標準,它是在上述要求的基礎上增加了過程與方法、情感態價值觀等方面的內容。 在國內,教學大綱一般由教學管理部門或任課老師制定, 在課程的第一次課,多數教師會將大綱的主要內容告知學生。學生很少參與大綱的制定,只是被動地接收受已經制定好的內容。

    在美國,絕大多數大學都要求教師和他們的學生共享教學大綱。老師的第一次課并不講授具體的知識,而是把教學大綱發給學生,和學生一起討論教學大綱,以達成某種共識。 教學大綱更合理。“教學”是由教師的“教”和學生的 “學”所組成的雙邊活動。如果教學大綱只是由“教”這一邊來制定,由于對學生的實際情況了解不夠深入,它可能符合老師 “教”的要求,而非常不利于學生的“學”。如課程中的一些背景知識,老師在制定大綱的時候認為學生已經掌握,但學生并沒有掌握,這樣就會導致知識的斷點;相反,則可能會出現知識點重復。

    這種情況在我們的教學中是很難完全避免的。如果老師在正式上課之前,將教學大綱拿到課堂上與學生一起討論,聽取學生意見,合理地采納學生的一些建議,可以使所制定的教學大綱不僅適合教師的“教”,而且還適合學生的 “學”。 為學生的學習提供指南。通過對教學大綱的學習與討論,學生可以很好地把握這門課程所要學習的內容,從而作出選修與否的決定。

    在學習的過程中,學生可以不時地拿出課程大綱,對照自己的學習情況確定是否達到課程大綱的要求。另外由于學生很好地掌握了每次課將要學習的內容,根據自己的實際情況做出是否要提前預習,會使整個學習過程更輕松,學習更具有系統性和條理性。 約束教師的教學。教學大綱是教師和學生共同制定的,這就相當于教師和學生之間的一種契約,在教師要求學生 “學”的同時對教師的“教”也提出了要求。教師在教的過程這必須嚴格地按照教學大綱來進行,不能隨意地增加、刪減內容、調整教學次更改教學時間,不能不公正地評定學生的成績等。這在一定程度上可以約束教師的行為,提高教師的素質和教學質量。 “光學工程”是一門年輕的學科,許多課程的教學大綱還處于制定和完善狀態。

    讓學生參與到大綱的制定中,使我們的大綱不僅適合教師的“教”,而且還有利于學生的“學”,為高質量的“教學”打下基礎。 “光學工程”是一門工科學科,學生的動手能力和工程實踐能力對其將來的工作有很大影響。因此,學生在大學階段所受的實驗和工程方面的教育就顯得尤為重要。事實上,在光學工程領域中處于一流地位的美國亞利桑那大學、羅切斯特大學等學校都是非常注重實驗和工程的。

光學工程的發展范文第2篇

英文名稱：Optical Instruments

主管單位：中國科學技術協會

主辦單位：上海光學儀器研究所;中國儀器儀表學會光學儀器分會;中國光學學會工程光學專業委員會

出版周期：雙月刊

出版地址：上海市

語

種：中文

開

本：大16開

國際刊號：1005-5630

國內刊號：31-1504/TH

郵發代號：

發行范圍：國內外統一發行

創刊時間：1979

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Caj-cd規范獲獎期刊

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光學工程的發展范文第3篇

2009年8月的北京顯得比以往更加炎熱，我在家短暫停留后早早地回到學校，準備考研的復習。那一年，我即將大四。

在此之前，我曾同室友為修改簡歷而通宵達旦，也曾在北京各大招聘會之間來回奔波，然而受2008年金融危機的影響，一份份簡歷都石沉大海，杳無音信。那時才體會到找一份理想工作的艱難，但是站在人生的岔路口，無論工作、考研或出國，每一個人都必須做出自己的選擇。生于農村的我，家境一般，出國是遙不可及夢想，于是我選擇了考研。

我的本科專業是測控技術與儀器專業，屬于交叉學科，在報考研究生時可以報考檢測與自動化裝置、控制科學與工程、計算機科學與應用、微電子和光電測量等。由于大學三年成績平平，對于具體報考哪個專業，自己也不清楚。最初的想法是報考控制相關的專業，因為這個學科與本科專業最接近，于是先復習英語和政治的書籍，同時看一些控制專業方面的書籍。

原本可以按照這個計劃走下去，但是世事難料――工程光學掛科了。我所就讀的專業側重弱電檢測和控制，“工程光學”本不是本專業的重點課程的課程，只是要求“了解”即可。偏偏我一心忙于復習考研，對它壓根不重視，才導致了掛科的悲劇。重修本來也沒什么，可是我正奔大四而去，還要為考研復習，掛科、重修不僅會增加時間成本，而且這一不良記錄恐怕在研究生復試時成為一大劣勢。這門課，掛得可真不是時候！

選擇掛科專業考研

我一邊抓緊時間復習考研的課程，一邊重修“工程光學”這門課程，從一定意義上說，重修更重要，因為它直接決定著我能否畢業。

考過研的都知道，能有一個固定的座位是最大的幸福。教室經常要上課，所以大多數人會很早去圖書占座，一占就是一天。為此，我也早上6點鐘起床，到圖書館排隊等著開門。一開門，我就沖到前面，把《自動控制原理》以及相關的習題答案等擺滿了整個桌位。研究控制系統，必須建立動態系統的模型，并且分析系統的動態特性，然后采用適合的控制方法，得出一套合理的控制方案。動態系統模型的建立直接影響著后面工作的進行，而這需要對機械、物理、數學等知識有很深刻的理解并能靈活應用。有一次，在建立一個衛星姿態控制系統的控制模型時，我從早上到晚上都沒有弄明白衛星究竟是怎么運動的。在圖書館復習的很長一段時間內，我都沒什么進步，同時我還要按時去重修工程光學的課程。

說來也巧，在重修“工程光學”時，我逐漸發現光電技術是一個很有前途的行業。在復習“現代光學系統”那一章時，書中介紹了在衛星攝影、軍事目標跟蹤和夜視觀察等方面廣泛應用的紅外光探測系統，它把人肉眼不可能直接接收的紅外光圖像轉變為人眼可視的圖像。我素來對軍事比較感興趣，如果從事這方面的工作應該要比儀表控制有意思。而激光引發核聚變有可能成為下一代新能源，光子計算機業將是計算機未來發展和變革的必然方向。可以說，在光電領域，每天都發生著新的變化，無論對國防科技或日常生活都產生深刻影響。反觀我現在的專業，即使在控制專業崗位上勤勤懇懇工作幾年，也是重復著別人的老路做著已經程序化的工作，這不是我想要的生活。而且通過重修，我發現對光學工程領域的了解要比自動控制方面更深。

當時已經是10月，離研究生報名截止還有一周左右。我了解到，當年我們專業一共招收12名研究生，全國報名人數有70多個，光我們班報名的就有20多個，且他們平時學習成績都不錯。而我在三年多的大學生活里，沒有參加過社團，沒有得過獎學金，沒有特殊才能，加權平均分在專業60人中排名47，專業課更只有六七十分的，再加上“掛科”的不良記錄，我拿什么和他們競爭呢？

我突然想到了最近復習得頗有心得的“光學工程”。跨考光學工程專業？沒準有戲！

不可完成的任務？

聽說對于跨考的考生，老師不會太在意本科成績，這對我是一大“福音”。由于本校沒有光學工程專業，于是我想到報考中國科學院大學。

在我心中，中國科學院大學是學術殿堂一般的存在，如果能考上，我的未來必然發生翻天覆地的變化。不過，從國科大專業課的大綱來看，考試課程比我們學習的課程要難許多，而且還另加了一些物理光學等其他光學書籍的知識，冗長的公式，繁瑣的計算，還有眼花繚亂折射、反射圖像令僅有大學物理基礎的我感到無從下手。再說，國科大的競爭向來激烈，從錄取數據來看，去年這個專業只錄取了4個人，今年的計劃也是4個人，我必須在報考的眾多考生中至少進入前5名才有希望（按照1∶1.2復試）。此時的我，心里也沒底。但是既然選擇了，就不能后悔更不能退縮，沒有哪一道彩虹不經歷風雨，沒有誰能隨隨便便成功，現在要緊的是做好初試的復習。

因為我準備的比較晚，距離考試只有3個月的時間，于是我的復習計劃不能像多數人一樣，應該是一條不同尋常的方法。

12月的一天，北京正下著一場大雪，天空飄舞著美麗的雪花，我正趕往我報考的研究所見一位未曾謀面的師姐。她讀研一，是我通過往年的錄取名單聯系到的。師姐很耐心地給我講了她初試時的情形，并回憶了初試時考試的內容。由于國科大不提供最近3年的試題，因此這次看似簡單的交談，實則對我的幫助很大，我仿佛在一片茫茫大海之中，突然發現了一座指路的燈塔。得到師姐的幫助，我不知對其他考生來說公不公平，我認為，能想到去找并最終找到考研前輩，也是我努力的表現。在短短的三個月里，我在專業課和公共課兩方面雙管齊下，在初試中，專業課還出現了一道往年的原題。最后我的總成績比國家線高出50多分，各科都過線，順利進入復試。

接到復試通知時，離復試只有一周的時間。復試沒有筆試只有面試，這使我有點擔心。因為我對“光學工程”這個專業了解不多，僅限于一兩本書的書面知識，沒有接觸過有關光學方面的軟件、硬件，沒有做過任何的光學有關的實驗。無奈之下，我再次詢問了師姐有關復試的形式和內容，都得到了師姐詳細的回答。師姐告訴我，老師一定會問有關光學實驗的問題，我必須對此做針對性的復習。于是，不管白天還是晚上，我都將光學書籍中有關實驗的部分流程記了個遍，具體涉及的實驗，我甚至都知道在哪本書哪一頁。

光學工程的發展范文第4篇

2013年1月中旬，這樣一條消息進入人們的視野：國防科大精密工程創新團隊自主研制的磁流變和離子束兩種超精拋光裝備，創造了光學零件加工的納米精度，并通過國家權威部門驗收。

據專家介紹，這一成果使我國成為世界上少數掌握這兩種高精度光學零件制造裝備技術的國家，該團隊成為唯一同時具有小工具數控拋光、磁流變和離子束拋光裝備研發能力的團隊。

1月18日，“超精密光學零件可控柔體拋光技術與裝備”在國家科學技術獎勵大會上，榮獲2012年度國家技術發明獎二等獎。

帶著好奇和喜悅，本刊記者采訪了國防科大精密工程創新團隊的負責人李圣怡教授。

“納米精度”精確到什么程度？李圣怡教授通俗地打比方：一個2米口徑而精度為9納米的大鏡加工，如果將我國960萬平方公里的國土面積等同于整個鏡面，它就相當于一個直徑3500公里的大鏡，精度要達到不大于17.5厘米的高差。

“盡善盡美，精益求精，創造卓越”，是這個創新團隊的精神內核；“琢玉成大器，磨礪亮人生”，是李圣怡追求的人格境界。他希望能夠打造出一支屬于中國精密領域的“夢之隊”。他說，他們現在只爬到了這一領域“珠峰”的山腰，“現在還在爬。”

微米、亞微米，納米、亞納米，這是李圣怡追求的微境界；攀登、再攀登，攻堅、再攻堅，這是李圣怡不舍的大情懷。

記者：您能否為我們介紹一下磁流變和離子束這兩種超精拋光裝備，它的應用價值，以及它在提升我國精密制造水平方面的意義？

李圣怡：從2000年開始，我們一直關注世界上最先進的光學制造領域的動態。傳統的加工手段就是簡單機械加上老師傅的手藝經驗，所用的原理和工藝還是牛頓、伽俐略那個時代的，己沿用了一二百年了，現在還在用。要靠手藝，憑手感的加工方法，無疑是非確定性的，這算第一代加工技術。隨著光學零件的形狀越來越復雜，精度越來越高，上世紀70年代小工具數控技術引入到光學加工中，使非確定加工變成確定性加工，但材料去除的原理仍未改變，仍不是精確可控的加工。

上世紀末，世界上陸續出現一些新原理的加工技術。例如，磁流變拋光技術是美國在前蘇聯解體后，引進蘇聯的科學家開發完善的。1998年，美國推出第一臺商品化磁流變拋光機床，取得很好的效果，引起全世界的關注和跟蹤研究。

我們2000年也開始投入這一領域的跟蹤研究。隨著研究的深入，我們敏銳地感覺到，小工具數控的加工技術，可劃分為第二代技術。我們發現新一類技術都可以用計算機控制拋光盤或拋光膜的剛度或柔度，這是第一、二代技術不具備的特色，是否可以稱之為第三代技術？我們把它稱之為“可控柔體制造技術”，目的是總結第三代技術的共性，找出與第一、二代技術不同的研究思路和方法。因此，我們選擇了磁流變拋光和離子束拋光作為第三代技術兩個典型實例來研究。

我們的研究都是國家急需的，比如說，衛星對地觀測的相機就需要大口徑鏡光學元件，制造大規模集成電路的關鍵設備是光刻機，它的鏡頭是由很多片精度優于納米級的鏡片組成。另外，激光慣性約束聚變的研究，可為人類將來解決能源問題，也需要大批量、高精度的光學元件。

現在很多光學元件，如非球面、自由曲面等，用傳統加工己做不來了，我們用磁流變加工技術，不但精度非常高，而且效率也很高，滿足了重大工程需求。而離子束拋光技術是目前光學加工中精度最高的一種手段，比如光刻機鏡頭的鏡片加工，要想達到納米和亞納米精度，非離子束拋光機莫屬。

能掌握第三代的可控柔體加工技術，使我國光學制造領域產生了革命性的變化，我們現在可以說，我們掌握了國際上最好的裝備的研發技術，具備自主知識產權。它把我們的光學制造，從第一代、第二代提升到第三代，一下子上了一個臺階，做到了世界一流。

如果說以前的精度水平，是處于喜馬拉雅山山腳下的5200米大本營的水平，那么現在我們就算到了山腰處7790米的大風口C4營地水平，我們把登頂的物質裝備送到C4營地，為登頂8848米的主力部隊，中科院長光所和成都光電所服務，現在正在朝頂端進發。原來我們差距太大，沒辦法攀登，現在，我們已經有了充足的基礎，有了技術設備，相信經過努力，我們國家光學制造業一定能到達最高的山頂。將來我們的高端光刻機誕生那天，才能算是達到了頂峰，現在我們還在爬。

記者：精密和超精密加工技術的發展直接影響尖端技術和國防工業的發展，世界各國都極為重視。但是，您在進入這一領域的時候，我國在這方面可以說是相對落后的。您為什么會選擇這一領域來進行科研攻關？

李圣怡：1968年，我從中南大學的前身中南礦冶學院畢業分到鞍鋼，做了10年機電技術員。“”結束后，我作為第一屆研究生，來到浙江大學科學儀器系學習，1981年畢業來到國防科技大學工作。國防科技大學精密機械系是1979年在錢老（錢學森）指導下重新組建的。錢老認為，精密機械在國防領域中非常重要，但加工制造還是用傳統辦法，比較落后。他敏銳地看到，盡管當時計算機控制技術剛剛發展，但計算機一定能夠在新的機械制造技術中起到重大作用。針對機械系的科研方向怎么選擇，他建議將精密陀螺儀表作為研究對象，開展計算機控制下的超精密加工的研究。1981年，我正好趕上超精密加工研究室剛剛成立，成了這個團隊最年輕的成員。那個時候，我們做的是微米和亞微米水平的精密制造。后來，到90年代，我成了這個團隊的第二代帶頭人。當時非常困難，也沒有多少人，大家對超精密加工方向能不能堅持下去也沒有信心。

31年過去了，現在我國己經是世界制造大國，大批的制造業轉移到中國來，但是如果我們只能做低端制造，高端的做不了，就永遠成不了世界制造強國。國家的需求是我們科技工作者的動力，而以提高精度為目標的精密、超精密制造是機械學科發展的主干方向，一定要堅持下去，儲備力量，一定會有好的前景。困難大，對科研工作者是一個機遇，要瞄準最高的水平去做，要跨越式發展，才能盡快縮短與先進工業化國家的距離，現在看來當時的堅持是正確的。

記者：作為精密和超精密加工技術領域的知名專家，您怎么看我國在這一領域的發展脈絡和前景？能否為我們介紹一下這個領域目前的研究狀態，您認為未來的研究發展方向又在哪里？

李圣怡：我國的精密超精密加工，走過曲折的路。老一代產品和技術，由于工業基礎差，與先進工業化國家很多方面差距很大。當時國內需求只好把希望寄托在進口上，而真正急需的高科技，外國又禁運、限制我們。經過幾十年的發展，現在我們雖然仍存在差距，但是進步也很大，而且進步還在加速，因為工業基礎在不斷提高，科研人員在不斷努力。目前在局部的點上，我們已經達到了世界先進水平，相信隨著國家投入的增加，全社會的努力，我們一定能夠全面達到世界先進水平。

現在我們的團隊形成了三個研究方向，分別是納米精度光學超精密加工、微機電系統、精密傳動和機電測控。其中發展最好的是納米精度光學超精密加工方向。我們抓到了光學零件的最高的水平的加工技術進行研究，把我國光學制造裝備水平一下子提上來了，可以說，我們沒有白努力。

我們希望通過努力，把我們的實驗室打造成一個高端制造研究的基地。希望我們的實驗室成為開放的基礎研究中心，我們以基礎研究為主，與工業部門協作解決難題。另一方面，希望我們的實驗室能成為新設備、新工藝開發的中間實驗基地，使我們掌握的技術開發成產品、裝備，使技術工程化，提供給工業界和社會使用。

記者：榮譽是對一個階段的肯定，也是對下一個階段的激勵。您在未來有哪些相應的研究設想？

李圣怡：未來，我們正在做兩方面研究工作，正在執行的研究計劃有一項國家“973”重大基礎研究計劃，我們組織了四所大學和中科院兩個研究所的國家隊，針對空間用的兩米口徑碳化硅反射鏡的加工，精度要達到面形誤差小于9納米的制造技術進行基礎研究，其尺度與精度之比高達2×108，難度非常大。如果將我國960萬平方公里的國土面積等同于整個鏡面，它就相當于一個直徑3500公里的大鏡，精度要達到不大于17.5厘米的高差。目前雖然兩米的大鏡還沒有馬上上天的需求，但是這是將來的方向，因此我們的基礎研究要先走一步，通過這個研究使大型光學鏡制造水平再提高一步。

另外，現在我們開發的設備基本可以滿足深紫外光刻機鏡組的加工要求，但是極深紫外光刻機鏡組的加工要求更高，要達到亞納米精度。我們正在國家重大專項中和其他研究單位合作，希望在原有基礎上再提高一步，瞄準國家需求，提升研究水平和理論深度。

記者：搞軍工科研不像做其他領域，面臨國外的嚴密封鎖，一點可供借鑒的經驗都沒有。作為這一領域首屈一指的專家，您在研究工作中面臨過哪些困難，是如何解決的？請您結合自身研究經驗，談談怎樣才能做到自主創新？您又是如何帶領團隊保持如此優越的創新能力的？

李圣怡：借鑒人家資料很重要，但是關鍵部分人家不告訴你。我們當初每走一步都很難，我們通過實踐，在實踐中遇到問題，開始認識并不深刻，遇到問題不知道人家怎么解決的。

一般做機械研究的人，認為把機床做好就行了。通過研究發現，這樣的思路影響和制約了我們的研究水平。盡管我們機械系也學習了一些光學工程的基礎知識，但這些遠遠不夠，一定要通過學科的深度交叉，向光學加工的工程技術人員請教，一起來研究光學工藝。現在我們實驗室不但機床機械設計、機床控制和機械零件制造做得非常好，光學零件加工也達到一流水平，這得益于研究思路的拓展。通過實踐發現問題，通過理論指導實踐，再通過實踐反饋過來，克服困難。

創新是基礎，也是前進的動力。創新要以國家需求為努力方向。創新要產生實際應用。有些研究很重要，但是往往只注重、拿到專利，卻與應用脫節。我們希望自己的基礎研究要形成自主知識產權，同時要走下去，成為原理樣機、工程樣機，能為用戶提供很好的服務。

我們這次獲國家發明獎的項目，一共申請了40多項發明專利，己授權了20多項。這些創新就是想辦法解決工作中遇到的特殊問題得來的，這樣的創新并不難。有需求，有背景，有難題，而想辦法解決這些難題，就是創新。

以國家經濟建設為目標，提供有用的創新，將成果推廣到應用中去。這套思路和創新結合起來，成為我們創新的主流。

記者：能否介紹一下您所在的創新團隊？這個團隊為什么能夠具備這樣一種拼搏的勁頭？

李圣怡：我們這個團隊叫精密工程創新團隊，1981年建立，有31年的歷史了。當時是在錢老的直接授意下組建的精密機械系。他通過親自調研，指引了精密機械系的研究方向。

經過30多年的發展，我們這個團隊走過了三個階段：第一個階段，在老科學家的關懷帶動下，艱難起步，初創輝煌的10年；第二階段，在國家經濟發展時期，學校為軍隊服務遇到困難，老一代教師退休，面臨人才的斷層，這10年，是人才培養和團隊建設打基礎的10年；第三個10年，我們又創造了一個輝煌的轉折，確定了納米精度的光學制造、微納尺度機電系統制造為主攻方向，并把這個方向調整好，把超精密加工推向更高的水平。

目前我們這個團隊由青年教師、碩士和博士研究生、技術工人等80多人組成。我們的團隊精神是：“盡善盡美，精益求精，創造卓越。”

所謂“盡善盡美”，就是做到極致，這是對我們團隊成員在技術上和思想作風上的要求；所謂“精益求精”，從30年前的亞微米精度，到納米精度，現在追求亞納米精度，這個追求永無休止。我們要在這種追求中“創造卓越”，就是要強調創新，強調跨越式發展。

“琢玉成大器，磨礪亮人生”，就是希望我們的團隊成員和學生，不但精雕細刻，制造出超精密光學器件，還要經過雕琢造就一批批有用的人材。我們的團隊研磨、拋光了光學鏡面，也打磨了發亮了自己的人生。

我們之所以能夠刻苦攻關，靠的就是頑強拼搏。國防科大有兩個傳統，一是哈軍工的優良傳統，核心就是把國家重任放在肩上，艱苦奮斗，自力更生，奮發圖強。這是陳庚將軍任院長時我們就遵循的一貫原則。

1971年，國防科技大學遷到長沙之后，在新的以科研為主的條件下，與時俱進，銀河巨型計算機團隊創造了“銀河精神”。

我們團隊作為國防科技大學“銀河系”的一個“子集”，在這兩個傳統的基礎上，形成了我們自己的特點，把精度作為永不停止的追求，從而提高、帶動了其他技術。

首先，我們學校具備軍校的優良傳統，執行力很強，我們也以此來組織團隊。研究方向確定后，我們團隊團結協作的能力很強，這是我們的優勢。

其次，我們有重大項目驅動。舞臺和平臺大，就決定了我們的團隊建設體量比較大，科研經費比較多，能夠團結更多優秀的人才為我們的研究事業作貢獻。在這個平臺上，年輕人脫穎而出的幾率也大。

再次，團隊靈魂很重要。我們有哈軍工的優良傳統，有銀河精神，有正確的思想指導，是為了國家做事情，這就使我們團隊凝聚力很強。

光學工程的發展范文第5篇

【關鍵詞】《光學設計》 教學改革 探索與實踐

【中圖分類號】G642 【文獻標識碼】A 【文章編號】1006－9682（2011）01－0015－02

《光學設計》是許多工科院校的“光信息科學與技術”、“光學工程”等專業的主修課程，北京信息科技大學光信息科學與技術專業在應用光學、物理光學等必修課基礎上也開設了這門重要的專業選修課。《光學設計》是一門將幾何光學與物理光學知識與實踐相結合的學科，通過該課程的學習，學生可以系統的了解光學設計方面的知識，了解一些最常用的光學系統的設計方法，以及了解光學設計的發展方向。該課程的特點是應用性較強，涉及的內容較多，如何在有限的學時內，通過該課程的學習，培養學生熟練設計各種光學系統的能力，提高學生的分析能力和實踐能力，這對授課教師提出了嚴峻挑戰。該課程一般通過理論教學和實踐教學兩個環節完成教學內容，本文將幾年來的課堂教學工作所積累下來的心得與體會加以總結，主要涉及到教學內容的組織，教學方法的改進與考核方式的變革等。

一、精心組織授課內容，理清主線，突出重點。

光學設計課程囊括的知識點比較多，面向不同的教學對象，因為其本身知識積累就不同，而不同的教材組織方式，調強的知識重點也不盡相同，因此需要教師因人而異、不斷調整授課內容的組織方式。北京信息科技大學光信息科學與技術專業將該課程核定為32學時，在這么短的課時內，如何選擇講授的知識點來保證教學活動的完成，根據本專業的特點，我們精心組織了教學內容，主要為了理清思路，并突出重點。光學設計涉及到的內容可分為：高斯光學、像差理論、典型光學系統、計算機自動優化方法、光學系統公差分析及光學元件制圖等。高斯光學是光學系統分析的基礎，光學系統初始結構計算就是基于高斯光學理論的；像差理論是光學設計的重中之重，只有深刻了解了像差理論，才能夠自主、靈活的設計光學系統；典型光學系統包括放大鏡、顯微鏡、望遠鏡等系統，是了解實際光學系統的鑰匙，也是光學系統初始結構計算的理論基礎；而計算機自動優化方法、光學系統公差分析及光學元件制圖等是實踐性很強的內容，也是把上述理論知識與實際設計過程聯系的紐帶。只有理清了這些內容的知識體系，才能有的放矢，條理清楚的講授。我們經過探索，發現在授課時選擇一個實際的光學系統（如開普勒望遠鏡系統），從它的基本結構講起，引出物鏡和目鏡的各自特點，用高斯光學知識分析其放大率、視場角等參數，再引申到實際系統像差對像質的影響，最后講授怎樣設計這樣一個系統以及設計中應該注意的問題。這樣就能把所有要講授的內容串聯起來，學生就能更好地理清思路，知道哪部分內容的作用以及怎樣學習效率更高。另外，講解時不能一概而論，必須突出重點，每個知識模塊的學時要分配得當。比如像差理論是本課程的重點，需要占用較多的學時講解；而且像差理論這一部分應該把重點放在各種系統參數（比如，光闌大小、位置，材料折射率、相對色散等）對初級像差的影響上，因為這是一個優秀光學設計工程師必須練好的最重要的基本功。最后，處理好知識點與實際光學系統之間的關系。比如要提醒學生每一部分知識點都要結合與實際光學系統設計（包括加工、檢測）的關系來學習，做到有的放矢、思路清晰。

二、教學方法的改進

1．課堂教學與課外科技創新實踐相結合

學習基本原理知識的目的是為了更好地應用到實際生活中。我們積極鼓勵學生參加各種科技創新活動，堅持課堂教學與課外創新實踐活動相結合，強化實踐能力培養，提高學生的設計與綜合分析能力。比如，在學習了照相系統基本知識以后，我們鼓勵學生調研如今市場上的各種照相機（包括數碼相機、傳統相機、攝像機等），讓學生考察照相機的基本結構以及重要技術參數，并讓學生嘗試自己設計一臺照相機系統。這樣，學生的學習積極性得到大大提高，他們在設計過程中遇到很多問題，再重新回過頭在課堂找答案，被動接收變為主動學習，學習效率大大提高。

2．現代多媒體教學技術的使用

多媒體教學是以計算機為核心的教學手段，能交互的綜合處理文本、圖形、圖像、動畫、音頻及視頻等多種媒體信息，更豐富、更復雜的信息多媒體教學對全面提高教學質量，增進教學效果起著不可替代的推進作用。基于多媒體的光學設計課程教學優勢包括：第一，圖文并茂，簡潔直觀，激發學生學習興趣，提高學生學習的主動性。比如在講授望遠系統時，我們把目前世界上的各種望遠系統圖片投影到黑板上，并列舉各系統的優缺點，使學生頓時產生了濃厚的學習興趣。第二，把教師從繁重的板書中解放出來，更有利于教師語言、人格魅力的發揮，學生可以在相同的時間內獲取更多的知識，提高課堂教學效率和教學質量。比如，在講授各種目鏡結構時，由于目鏡的種類很多，有惠更斯目鏡、冉斯登目鏡、凱涅爾目鏡、對稱式目鏡以及廣角目鏡等，一一板書這些目鏡結構和特點非常花時間，而且作用不大。使用多媒體就可以很快的展示各種目鏡結構以及特點，從而把更多時間放到講授目鏡選型以及設計中去。第三，教師為主導，學生為主體，二者相互有機結合，實現教與學的良性互動。比如，在學習球差與系統相對孔徑以及光闌的關系這部分內容時，我們讓學生自己提出各種參數，然后現場用多媒體計算光線軌跡并畫出光路圖、像差圖等，學生再根據像差圖提出新的修正結構，直到得出滿意的球差。在這個過程中，教師與學生不再是填鴨式的灌輸與接受知識，而是很好的互動，并激發了學生學習興趣。

3．光學設計軟件的應用

在光學設計課程教學中，為了演示光線追跡結果及光學系統在各種不同情況下、不同輸入光場時的輸出光場情況等，需要編制相應的模塊軟件。但由于編制這樣的模塊軟件工作量大、難度較高，往住使任課老師放棄在教學過程中演示復雜的光學現象，即使有人花大量時間和精力編制出一些，也因為功能不強、效果不佳而影響教學效果。我們將諸如ZEMAX、OSLO、CODE－V等功能強大的商業光學設計軟件引入光學設計課程的教學過程，可以減小設計工作量，并且使課程課件的深度得到加強，從而擴大學生的感性認知和視野，增強教學效果。

現有的成像光學分析與設計軟件主要有三種，分別為：美國Optical Research Association 公司的CODE－V軟件；Lambda Research Corporation公司的OSLO軟件；Focus Software Inc開發的ZEMAX軟件。其中ZEMAX軟件由于界面友好，容易上手，目前占據市場最大份額；我們在課堂教學中采用的也是ZEMAX軟件。該軟件可做光學組件設計與照明系統的照度分析，也可建立反射、折射、繞射等光學模型，并結合優化、公差等分析功能，是將實際光學系統的設計概念、優化、分析、公差以及報表集成在一起的一套綜合性的光學設計仿真軟件。課堂利用ZEMAX的計算與模擬功能，鼓勵學生通過自主探索，在掌握理論知識的前提下，讓學生建立相應的物理模型和數學模型，通過自己輸入參數去完成對光學系統的形象化和具體化，并對光學系統像差進行詳細了解，為進一步設計提供參考依據。例如，如果要給學生講授cook三片式透鏡組（入瞳10mm，全視場角40°）的結構以及性能，通過ZEMAX可以很形象地顯示。圖1所示，cook透鏡組的二維和三維結構圖都可以畫出，而且所選三個視場（0視場、10°視場、20°視場）的光線軌跡也可以準確畫出，這樣就使得學生有更形象、直觀的認識。如果要了解該透鏡組性能，就可以利用ZEMAX光線追跡程序快速計算出每一條光線的軌跡，并算出各種像差值。該cook透鏡組的幾種像差圖見圖2所示，這里只顯示了四種像差圖：點列圖、波像差圖、調制傳遞函數圖和場曲、像散及畸變圖。根據這些像差圖，學生可以對該系統的像差有個全面的認識，可以更進一步改進并優化結構參數。而計算實際像差利用傳統的手工計算花費時間是巨大的。

總之，利用光學設計軟件，可以使光學設計課程授課效率更高，學生學習興趣更濃，學習效果更好。

三、課程考核方法的改革

考試已成為課程改革的一部分，與課程的實施方法相輔相成，從而更客觀地反映教與學的效果，達到拓展學生的個性，激發其學習能力和興趣的目的。傳統理工科課程通常以閉卷筆試加平時成績相結合的方式進行考核。針對《光學設計》的課程特點，我們采用了以考核綜合知識和能力為主導的考試方法。具體包括：①建立小課題，指導學生撰寫小論文。比如讓學生們調研目前流行的單反相機的原理并進行初步設計，學生通過查資料，深入調研，強化學生自己思考的過程，同時也能考察一個學生的綜合素質。②開展課堂討論，給予總結評價。這部分的考核主要是通過討論來考察學生對知識點的應用和具體解決問題的能力。③試卷考核。該部分主要考概念題和思考題，加深學生對理論基本知識的理解和掌握。

通過這三種方式來全面綜合地考察、評定學生對該門課程的學習掌握和理解程度，從而更好地反饋和指導教學。這樣的考核方法覆蓋指標更全面，考核的結果就會更客觀合理，能夠真實全面反映學生的學習情況與能力水平，有利于對學生的知識和能力進行綜合評價。

四、教師自身能力提高

教師是課程改革最直接、最關鍵的群體，因此教師的自身成長與課程的建設發展密切相關。教師的專業成長不僅僅是教學經歷和教學經驗的累積與豐富，更是教師由被動到主動參與課程決策、課程運作和課程評價，促進課程、教師和學生共同發展的過程。在不斷變革的社會大環境下，教師應樹立終身教育和終身學習的觀念，即“教育既是為了促進個人的終身全面發展，又是為了促進社會的持續發展和全面進步。”只有具備這樣的觀念，才能不斷解決教育中出現的各種問題，才能建構新課程條件下的目標、教學、評價體系。另外，很多人對于光學設計存在錯誤的認識，認為只要學好幾種光學設計軟件就可以進行光學設計。其實，光學設計是一種創造性的工作，它需要經驗也需要設計人員有正確的設計思想和設計理念，而軟件只是工具而已。光學設計總要從像差補償開始，如果沒有對基礎像差理論的深入、正確理解，只是按照已有參數按步就班地操作，光學設計則成了完全的技術工作，毫無思想性可言。對于這部分理論內容要有“板凳要坐十年冷”的準備，從復雜、枯燥的公式中理解設計的基礎，打好光學設計的基礎。光學設計是一門需要慢慢磨的手藝，作為教師的我們就更要負起責任，不斷提高自身水平，不浮躁、不圖快，踏踏實實的不斷學習，積極地參與科研，積累更多的光學設計經驗，這樣才能更好地講授好這門課。

五、結束語

隨著科學技術的發展，光學系統的作用越來越被重視，迫切需要光學設計的專業人才，為此高校肩負著培養具有良好光學設計人才的重任。本文對光學設計教學內容與課程設置的安排、教學方式的優化改革以及考核方式多樣化等問題進行了研究與討論，為學生更好地掌握光學設計知識、將來更好地服務于社會打下良好的基礎。

參考文獻

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