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光學工程培養方案范文1
中圖分類號：G642.2文獻標識碼：A文章編號：1671―1580（2014）01―0046―03
一、引言
碩士研究生教育是我國教育體系中培養高層次人才的重要環節，肩負著培養高素質、創新性人才的重任，對于提高我國綜合實力和實現民族復興有著至關重要的影響。我國碩士研究生教育經過幾十年的發展，在教學觀念、教學內容、教學方法和考核方式等方面有了長足進步，取得了斐然的成績，培養了大批優秀專業人才。碩士研究生教育是由基礎課程教學、課程考核、社會實踐和學位論文等諸多環節組成的一個縝密、嚴謹的知識架構和體系，它直接服務于研究生培養目標。為了提升碩士研究生培養質量，各研究生培養單位采取優化頂層設計、深化教學內容改革、豐富教學方法和強化學位論文研究等多種手段。
國防科學技術大學為推進研究生培育機制創新，深化教學模式改革，促進拔尖創新人才培養啟動了“碩士研究生強化培訓計劃”。計劃以滿足“拔尖創新人才成長需求，以夯實數理基礎，培養實踐技能，提升外語水平，拓展學術視野，強化創新能力”為主要著眼點，進行專題性強化培養，為拔尖創新人才脫穎而出奠定基礎。本論文以主要面向光學工程專業碩士研究生的《虛擬光電儀器與綜合實驗》強化培訓課程建設實踐為例，從碩士研究生強化培訓課程設立的必要性、教學內容選擇和教學過程應注意問題等幾個方面探索碩士研究生強化培訓課程建設。
二、碩士研究生強化培訓課程設立的必要性
多年來，國內研究生培養單位對碩士研究生課程教育進行了有益的創新和改革，在教學內容和教學模式方面取得了巨大的進步，但是仍然存在一些不足。首先，碩士研究生課程學習中知識性課程仍偏多，實踐性課程偏少。我校光學工程一級學科碩士研究生培養方案中課程學習要求24個學分，其中實驗課程僅3個學分，可選的課程也只有2門。這導致一般碩士研究生在專業實踐能力上培訓不足，在進入課題研究時，對專業研究所需的重要手段、實驗儀器和實驗技術掌握不夠，致使部分研究生課題開展前期進展緩慢。其次，課程設置普遍性較強，針對性不夠。近年來，國內研究生培養單位鼓勵跨學科人才培養，碩士研究生的來源比本科生和博士生都要復雜，學生經歷也千差萬別。有些學生在本科階段即經過了創新實踐訓練，動手能力較強，而有些學生則完全沒有基礎?？鐚I報考學員對本專業知識了解較少，部分導師會要求學生選修部分本科生課程來彌補專業知識的缺失。面對不同知識結構和能力層次的生源，我們缺乏因材施教的教學內容和方案設計。第三，教學內容與前沿技術脫節。碩士研究生課程內容以基礎專業知識為主，雖然有部分涉及學科前沿的800級課程，但多為介紹性質，而相應的研究手段、測試技術以及實驗方法幾乎沒有涉及。碩士研究生了解和掌握的學科研究技術與實驗室實際使用的技術存在較大差別。
產生以上不足的主要原因是：現有課程體系靈活性不足，培養方案與教學內容改革通常要求一定的穩定性，改革還具有一定的周期性，因此最新的學科發展成果不可能及時在教學中得到體現；其次，研究生進入課題后的研究方向比較分散，不是所有學員都對某方面技術感興趣，組織開課比較困難；另外，最新的科學儀器和實驗技術通常價格昂貴、數量有限，科研工作安排也非常繁重，科研人員一般不愿將其投入到教學中去。
但是我校碩士研究生的研究課題通常以教研室當前項目為依托，一般要應用到最新的實驗儀器、測試手段和研究方法。而這些學員又沒有得到培訓，這就造成了課程學習與課題研究之間的脫節。學員需要較長時間，通過邊干邊學的形式逐步掌握。但是這種方法的不足是培訓效率低，學員進入角色慢，加之碩士研究生課題研究時間有限，在掌握專門技術后用于真正課題研究的時間就不足了。我們調研了英國南安普頓大學的光電研究中心和加拿大渥太華大學的物理系對研究生的培養情況，發現他們研究生跨學科的現象較為普遍，但是不少跨學科研究生可以在較短的時間內進行獨立研究，并取得較好的成績，這與他們在研究生入學后的專題技術培訓有關。他們采取的措施是針對研究生課題研究中可能用到的實驗技術和科學儀器，結合前沿研究內容開展集中培訓。該培訓既可以讓學員在短時間內對研究室的研究內容有一個深入了解，又可掌握最新的實驗技術和科學儀器。學生在學習過程中不僅可以對以往知識進行復習整理，更重要的是可以學習如何將所學知識應用到實踐中去解決問題，同時對知識的了解更加深刻，因此學生學習積極性很高。
三、碩士研究生強化培訓課程教學內容的設計及案例分析
1.基礎性
強化培訓課程雖然是一種專題培訓，但目標是針對特定學生群體的能力培養，而不僅僅是教一些具體的技巧。同時為了擴大收益面，應盡量選擇適合面更廣的教學內容。我們在《虛擬光電儀器與綜合實驗》碩士研究生強化培訓課程內容選擇過程中，通過調研發現，雖然我們光學工程的學員在本科階段都學習過c、fortran等編程語言，但不少學員從來沒有利用這些語言解決一個實踐問題。究其原因是因為這些語言與硬件結合困難，例如在實際工作中學員往往會選用單片機、DSP或FPGA來實現數據采集和設備控制，完成這一任務需經歷硬件知識學習、電路制作及軟件編程等幾個階段，同時要開發硬件，導致開發周期長，甚至會讓部分學員望而卻步。虛擬儀器技術是利用高性能的模塊化硬件結合高效靈活的軟件來完成各種測試、測量和自動化的應用。LabVIEW是集成高效軟件和模塊化硬件的開發平臺，可以充分發揮虛擬儀器技術性能高、擴展性強和開發時間短的優勢。碩士研究生如果掌握了基于LabVIEW的虛擬儀器技術，配合必要的硬件模塊，對于完成課題研究將會有很大幫助。因此，我們選擇基于LabVIEW的虛擬儀器技術作為強化培訓課程的基礎內容，并以此為基礎開展專業實驗儀器和測量技術的教學工作。
2.實踐性
在目前，我國研究生教育的教學方式主要以課堂授課為主，多認同性而缺乏創造性。分析原因，除了長期“單向灌輸式”教育方式的慣性外，硬件制約也是非常重要的因素。一方面研究生專業方向多，實驗儀器要求多樣，使得配備實驗設備困難。加之儀器設備更新速度較快，易使實驗設備過時。另一方面，這些年碩士研究生招生規模不斷擴大，使得實驗條件更難滿足需求，最終導致碩士研究生教學的實踐性較差?！短摂M光電儀器與綜合實驗》強化培訓課程的目的就是要培養碩士研究生的創新實踐能力，為開展研究生課題研究奠定技術基礎，因此非常重視實踐性，要求每次課都有操作或練習內容。利用虛擬儀器技術的模塊化硬件可以大大降低學生實踐操作所需的成本，縮短實驗的時間。在講授數據采集技術時，我們購置了一批NI公司的MyDAQ多功能數據采集卡，并結合實驗室已有數據采集設備，保證上課的學生都可以動手操作，甚至可以把設備帶回去繼續練習。在儀器控制與遠程通訊教學過程中，我們為學員筆記本電腦配備了USB轉RS232數據線，使學員不僅可以相互之間進行串口通訊，還可以帶回實驗室對光電儀器進行通訊和遠程控制練習。
3.針對性
針對性是強化培訓課程的重要指標。強化培訓課程教授的內容應該是針對傳統課題教學的薄弱環節、研究生創新實踐能力方面的短板進行有益的加強。我校光學工程碩士研究生在計算機測試應用能力方面存在不足，一般學員只能利用計算機進行數值模擬或數據處理，但是不會用計算機進行信號采集、信號處理和設備控制?！短摂M光電儀器與綜合實驗》強化培訓課程主要針對碩士研究生計算機測試應用能力不足，利用虛擬儀器技術，并結合典型光電測試系統開展信號采集、數據處理和儀器遠程控制方面的培訓。
4.前沿性
我國研究生教育非常注重前沿性，一方面要求課堂教學內容設計上與時俱進，另外開設專門課程介紹學科前沿技術。但是，一般課程教學以前沿技術理論介紹為主，對最新的實驗儀器、測試手段和研究方法涉及較少。不少碩士研究生會感覺當前科技很先進，但是自己掌握的手段很落后，很難完成課題研究。其實，我校光學工程學科通過985和211項目的支持，已經建成了非常現代化的實驗室，各種先進實驗儀器已頻繁地在科研中得以應用，《虛擬光電儀器與綜合實驗》強化培訓課程的一項重要任務就是向學員介紹一些常用先進光電儀器的操作和應用。
四、《虛擬光電儀器與綜合實驗》研究生強化培訓課程實施
1.招收確實需要的學員
強化培訓課程是面向各個學科方向的有特定需求的學員開設的專題選修課，目的是提升他們的創新實踐能力，尤其是在課題研究中所需的能力的提升。比如，生物學方面的學生希望采用光學的方法進行相關課題研究，這種強化培訓課程對他們是十分有益的。因此，我們采取廣泛宣傳和導師推薦相結合的方式進行招生。我們通過宣傳讓學員和導師準確地知道本強化培訓課程的定位和教學內容，學員根據自己能力提升或課題研究需要，并經導師同意后申請報名。通過這種形式，基本保證學員都是帶著目的來學的，不要浪費學員自己的時間和寶貴的教學資源。
2.實踐環節成為課程主題
強化培訓課程是針對碩士研究生某方向能力的專題培訓，目的是要在有限的時間內使學員的實踐能力得以提升，并具備在后續課題研究中應用的能力，因此實踐性尤為重要。《虛擬光電儀器與綜合實驗》課程的主要目的是使學員掌握光學工程相關研究中的數據采集、儀器控制、基本信號處理和簡單控制反饋方法，因此每次課我們都安排了課堂練習。比如在數據采集教學過程中，我們配備了數據采集卡給學員，讓他們在課堂上對實際信號進行采集；在儀器控制教學過程中，我們利用USB轉RS232數據線，讓學員實現相互之間的計算機通訊和與多種光電儀器進行數據通訊。最后我們還設計了光纖邁克爾遜干涉儀，要求學員利用學習的知識實現信號調制、數據采集、信號處理和報告生成完整過程，充分體驗科研實踐的全過程。
3.解決學員的實際問題，提高學員學習的積極性
虛擬儀器技術不僅具有強大的功能，而且具有巨大的靈活性，可以解決碩士研究生課題研究中的絕大部分問題。如果一門課程可以解決學員在實際工作中遇到的問題，將極大地提高學員的學習積極性，并能引發學員探索鉆研的興趣。因此，我們在開課初期就對學員征集科研過程中的工程問題，通過對問題的整理，我們提煉出典型案例，并給出初步解決方案，在課堂上進行分析，讓學員知道哪些課程內容可以解決相應問題。比如，有學員提出多光路大功率激光泵浦的安全監測問題，我們設計了用NI6251對32路溫度傳感器進行同步采樣，通過LabVIEW平臺進行信號處理，并用電腦內部音頻輸出設備發出報警信號的方案。還有同學提出如何對飛秒激光器相位補償單元進行控制的問題，結合系統的硬件條件我們提出了利用LabVIEW圖像處理插件進行誤差量解算，再通過多功能卡輸出控制電平調整相位補償單元的方案，學員對整個工作豁然開朗，明白了自己的核心工作應該在誤差信號的解算上，其他問題通過虛擬儀器技術就可以完全解決。學員帶著問題來學習，主動性會大幅增強，問題得到解決后成就感也較高，教學效果明顯好于灌輸式教學方法。
五、結束語
碩士研究生強化培訓課程是研究生培養體系改革的重要創新探索，通過專題培訓的方式可以對碩士研究生能力薄弱方面進行針對性訓練，使研究生的創新實踐能力得到全面提升。本文以《虛擬光電儀器與綜合實驗》碩士研究生強化培訓課程的建設為例，探討了碩士研究生強化培訓課程建設應該重視的特點及在課程教學過程中應該把握的重點，為碩士研究生強化培訓課程建設提供一定的參考。
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光學工程培養方案范文2
作者：鄒林兒，范定環，傅繼武，沈云
關鍵詞：專業光學軟件，光學工程類專業，課程教學，教學模式
中圖分類號：G642.0文獻標識碼：A文章編號：1674-098X（2014）12（c）-0127-02
光學工程類專業是以光學、應用光學、量子光學、非線性光學、激光技術和光電子學等為理論基礎，結合物理電子與微電子學、固體物理學、計算機技術以及信息與通信工程等的一門綜合性強專業[1]。近年來，隨光電信息產業的迅速發展，該專業類的人才需求增多，就如何辦好該類專業，以適應產業需求，是許多高校乃至整個國家需要解決的課題[2]。其中，專業光學軟件課程是光學工程類專業教學的重要組成部分。學生掌握一至二門專業光學軟件，利于提高專業知識與實際應用的綜合運用水平，助于增強就業競爭力，更為重要的是將來相關專業工作的必備技能之一。專業光學軟件依據應用領域大致可分為：以經典光學和現代光學為基本原理的應用在各種光學儀器或儀器系統的光學設計類軟件[3]，目前它們主要有ZEMAX、CODEV、ASAP和OSLO等光學設計軟件；以導波光學和光通信為理論的應用在光通信領域的器件或系統仿真設計的光通信類軟件[4]，如OptiBPM、Beamprop等光波導設計軟件，以及OptiSystem等光通信系統仿真軟件；另外，其它一些計算軟件也可以用在光學方面的，如Matlab在光信息處理中的應用[5]。
專業光學軟件的教學相對光學專業實驗教學（特別是涉及到昂貴專業實驗設備），要求的技術起點低，且能更快地讓學生接觸到實際應用課題。我們在專業光學軟件實踐教學過程中，強調基于光學專業知識的是邏輯分析和編程訓練的結合，提高了學生的光學設計能力。結合近幾年的專業光學軟件教學研究和實踐，我們從專業課程體系設計、課程教學方法、學生學習要求以及考核等幾方面進行探討[6-9]。
1教學課程體系設計
1.1專業理論知識與專業軟件教學有機銜接和融合
專業光學軟件的運用需要很強專業理論知識，一般面向于光信息科學與技術本科專業（現歸類為光電信息科學與工程）和光學、光學工程研究生專業。如ZEMAX光學設計軟件，其理論基礎為光學設計的基礎知識和像差理論。軟件中的專業名詞如物面、像面、高斯面等，和計算方法如實際光線計算、近軸光線計算，以及設計時的整體思路和流程等知識點都需要在專業理論課中掌握。因此，專業理論知識和專業軟件課程之間的銜接很重要。它們之間如缺乏有機聯系，在專業軟件課程教學時，學生學習效率和質量下降，同時教師教學辛苦，整個課程進展慢。在我們的課程體系安排中，《工程光學》、《幾何光學》或《應用光學》之類課程放置在大學二年級第一學期，以之為基礎的專業軟件教學，如ZEMAX之類的光學設計軟件課程，放在隨后的大學二年級第二學期。作為更高級的專業理論課程《導波光學》、《光通信原理》、《光波導理論與技術》等之類課程設置在大學三年級第二學期，隨后接下來的學期開設光波導設計或光通信系統仿真等相關專業軟件教學課程（可選修），如OptiBPM、OptiSystem等軟件。同時在學習專業軟件期間還可以安排些系統仿真中涉及到知識點的課程，如涉及到電光調制、四波混頻效應等的《非線性光學》課程，涉及到光學透過率或反射率的《薄膜光學》課程等，這樣有利于這些特殊知識點和軟件教學學習有機融合。采用這樣的安排和緊密的時間間隔，使得學生在軟件學習中，不至于忘記前面學習過的理論知識。同時在軟件教學中，結合實例，將專業理論知識和軟件應用聯系起來，提高了學生的綜合運用能力，學會如何分析問題和解決問題，加深對專業知識的理解和認識，從而更好地實現應用軟件解決問題。
1.2強化專業訓練
現在許多學校施行三學期制，我們試點把專業光學軟件學習作為實踐設計類集中放在暑假期間（第三學期）進行專業系統學習和培訓，專門作為一項專業技能課程傳授給學生。專業光學軟件課程教學結束后，軟件的實際運用也是實踐環節重要的一步，可以在學生相關實習企業環節或教師指導的畢業論文設計環節中體現，例如讓學生協助參與到實際光學系統產品設計或項目中，了解產品從產品設計或項目的一系列過程。這些將為學生今后在企業科研一線從事光學工程類專業工作起著積極作用，加快學生把專業知識轉化為實際應用的過程。
2教學方法和學習方式的改進
2.1以實例為教學主線、結合實際應用的專業光學軟件課程教學方法
傳統軟件教學方法一般是先介紹菜單的各項功能，然后逐步展開軟件操作步驟等，這菜單式的教學方法已不適宜專業軟件教學了。專業光學軟件不是大眾化軟件，教學目的不應停留在軟件操作熟練程度上，而是通過教學方法應把握學習軟件的內涵“如何運用軟件分析問題和解決問題”。在專業光學軟件教學過程中，我們提出以實例教學為主體，從整體設計思路上把握，而對于少量的基本軟件操作串插到實例中講解。
以ZEMAX光學設計軟件為例，需設計一雙膠合透鏡，對于632.8nm波長的光，其焦距為100mm，相對孔徑為1：5，而波像差小于λ/4。在這個實例中，對于初學者來講，這些內容基本上包括整個光學設計所需要的教學內容（如透鏡模型或系統結構參數建立、光線追跡、波前分布、像質評價分析等）以及設計思路和流程。在教學過程中，教師應貫穿整個設計目標是一個等效焦距（總光焦度倒數）為定值的光組，著重把握如何合理分配兩個透鏡的光焦度為設計思路。當涉及到構建透鏡模型時，教師引導學生如何在軟件中操作如參數設置和模型顯示，并改變不同結構參數觀察模型變化。當實現光傳輸時，重點講解光線密度概念和物理意義等，以及光線在軟件中追跡算法，串插地講如何設置光線密度和工作光波長等操作。當講到成像質量分析時，講解波前的物理意義，和衡量成像質量的標準或判據，以及一般有哪些評價函數等，重點應放在如何分析成像質量。最后，談到軟件自動優化設計時，主要講解如何設計優化函數，了解像差自動平衡的方法和有關問題，來提高成像質量，對這個理解和領悟是學生以后逐步走向更高層次的光學設計關鍵。通過實例教學，一方面讓學生體會到專業軟件與應用緊密結合，激發學生學習興趣，提高學生的課堂參與度。更重要的是培養學生的光學設計整體思路，結合專業知識訓練如何分析問題和解決問題，提高綜合應用專業軟件能力。
同時，教師對實例的篩選，要具有經典性和適宜的難易度。我們知道專業光學軟件功能強大，涉及面廣，如ZEMAX光學設計軟件大致包括照明和成像兩個范圍。在專業光學軟件的學習訓練中一般分為初級、中級、高級三個層次。在中、高級層次訓練中是針對特定設計目標，比如照相鏡頭設計、光譜儀系統的設計等，在這里需要更高級光學專業知識，如《高等光學》、《傅里葉光學》等。因此，教師在教學過程中針對不同學生層次，要把握教學難度和深度。
2.2堅持課前專業知識鞏固，課堂學習討論，課后上機復習的學習方式
專業光學軟件里面涉及到許多專業名詞，對它們準確理解，利于參數設置時有清晰的物理意義。這些專業名詞的知識來自前期專業理論課程，需要學生課前自主鞏固、查閱資料，比如軟件中的有效焦距、波前、像差、評價函數等專業名詞。在課程上，以實例討論為主，學會分析問題和解決問題。以ZEMAX光學設計軟件為例，可以討論影響像差的因素是哪些，如何通過調整孔徑光闌位置改善像差，以及在設計中如何平衡和分配各類像差等問題。通過實例講解和討論的學習方式，除了在課堂上激發學生學習熱情和興趣外，還加強對專業知識綜合理解和提高應用軟件解決問題的能力。課后布置學生上機復習，一是讓學生消化課程上的知識，進一步嘗試解決實例中出現各種情形；二是提高學生對軟件使用熟練程度。這種學習方式讓學生從被動式的課堂聽課、上機練習，改變為主動性的課堂學習討論，課后自主復習和鞏固光學軟件應用思路，鼓勵學生嘗試新的設計方案。對教師而言，一是讓學生認識到專業軟件課程學習的重要性和優勢，充分調動學生的積極性和學習興趣，是主動性學習方法的前提；二是引導課程討論由淺入深，抱磚引玉。近幾年來實踐教學反饋，低年級學生意識到專業光學軟件學習是光學理論知識與實際應用結合的關鍵環節，以及在就業方面占據較大優勢，這已經形成學生的共識，起著良性循環作用，提高了學生學習專業軟件積極性。
3采用多樣靈活有效的考核評價方式
專業光學軟件課程有著自身的內容特點和教學規律，僅僅采用傳統的筆試、上機考試的考核方式是不能很好適應專業光學軟件教學考核要求。專業光學軟件課程的教學目的是不僅僅讓學生熟練使用軟件，更為主要的是能結合專業知識應用軟件進行光學項目分析和設計。因此，專業光學軟件課程的考察就是評價學生的專業知識綜合運用與分析能力，包括專業知識的理解、項目的分析和解決能力、計算編程水平等幾方面綜合素質表現。基于此，我們在教學過程中采取多樣靈活有效的考核方式。
（1）小作業。平時主要考察學生對專業光學軟件的操作能力和專業知識的理解與應用。這通過課后布置小作業來考察學生平時對知識點掌握情況，同時還兼顧知識小結的復習和鞏固。
（2）小組課題。學期快結束時，提前三至四周時間，分小組布置不同課題（或項目），如設計光學鏡頭（廣角、微焦距鏡頭等）、光波導器件等。在規定時間內，讓小組學生自主討論，查閱資料，最后形成項目文檔，提交設計報告。這種考核方式，對個別基礎差的學生實現起來有一定難度，但通過小組成員合理搭配（平常成績好的帶動成績較差的），這不僅提高整體學生的專業水平，更重要的是培養學生個人能力，如溝通、管理、創新、團隊協作與領導等。
還要強調的是，教師在最后考核結束時，給予學生提交的項目報告進行點評，應重點評價學生的思維過程，同時幫助學生得到合理的答案，使得對學生的考核成為課堂教學的延伸。
4實踐教學中相關問題思考
目前專業光學軟件實踐教學表明，上述措施的實施，在教學質量和學生受歡迎度方面有很大提高。但仍存在一些更高層次的問題，值得思考與進一步完善。
光學工程培養方案范文3
生物醫學光子學是作為生命科學和醫學研究的輔助手段而發展起來的,它以生物或醫學樣品為研究對象,以醫學、生物學和光學工程等學科的基礎知識的充分融合為基礎,通過工程技術手段為生物醫學研究或臨床應用提供檢測或監控儀器和方法,所以生物醫學光子學的發展和成功應用除了對生物或醫學學科本身的發展具有促進作用外,對工程學、物理學、化學、材料學等學科也提出了新的要求,并客觀上推動和促進了這些學科的交叉和技術的融合[4]。生物醫學光子學可分為生物光子學和醫學光子學兩個部分,分屬于生物學和醫學領域,但二者的研究內容并無嚴格界限。也可以根據應用目的的不同,將生物醫學光子學劃分為光子診斷醫學技術和光子治療醫學技術兩個領域[5]。由于生物醫學光子學的學科跨度大,不能明確界定在某一單一學科領域內,所以并無生物醫學光子學專業,而是根據導師隸屬單位情況和科研項目需要,在光學工程、電子工程、生物醫學工程、生物技術、臨床醫學等一級學科下設置該研究方向,招收并培養研究生。
2當前生物醫學光子學研究生培養面臨的困難和問題
生物醫學光子學的研究需要生物醫學和工程技術兩方面多學科知識的交融,需要生物學、醫學、藥理學、病理學、腦科學、光學、電子學、圖形圖像學、信號處理等多學科專家學者的參與,因而具有復雜性和綜合性的特色。這種特點促使我們在生物醫學光子學專業研究生培養時需要特殊的學術環境,需要觀念上的轉變和政策上的支持,更需要高水平的導師隊伍和先進的培養模式來保證。目前,生物醫學光子學方向的研究生培養還面臨以下問題。
2.1缺乏新技術和新知識的傳授,知識培養體系亟需完善
生物醫學光子學的理論知識和技術更新都很快,不斷有新的應用領域和市場需求出現,國家和社會要求我們培養具有更強創新意識和應用實踐能力的研究生,可以在某一行業領域擔當領頭人。但當前的研究生培養,對新技術和新知識的傳授不足,教材內容嚴重滯后,缺乏讓學生開拓視野、跟隨學科領域發展前沿的綜合交叉性課程。
2.2研究生培養環節缺乏規范性
從事生物醫學光子學交叉學科的研究生,其本身的專業背景多屬于傳統的單一學科范圍,攻讀的研究生學位也多屬于此范圍等。由于生物醫學光子學這門交叉學科涉及的知識內容非常廣博,而導師的科研課題又非常具體,使這種以導師科研課題作為研究生培養載體的方式,具有較大的不確定性和隨意性,無法兼顧研究生的專業背景、科研興趣和科研課題幾方面的因素,常常是為了完成課題而進行相應的學習,未能在研究生對知識的綜合—消化—應用方面下足功夫,在研究生的科研培訓和能力培養環節缺乏系統性和規范性。
2.3研究生的培養質量受限于導師的研究課題
當前生物醫學光子學的研究生培養大多依托于導師現有科研項目,因此在培養過程中存在一系列問題,如:以完成特定生物醫學光子學研究課題為目標的研究生培養,對培養目標以及培養過程等沒有清晰明確的認識,無法讓學生既具備合理的知識結構,又具備綜合多學科知識的素質和能力;有的導師的研究課題僅是借用了其它學科的名詞和概念,而未真正開展跨學科領域的研究內容,結果是研究生的理解、認識混亂,甚至出現概念錯誤等現象;還有研究課題僅僅是生物醫學和光學內容的簡單疊加,缺乏真正的融合和借鑒,研究生在課題研究中無法深入下去。以上種種,不但不能產生創新成果,反而影響了研究生培養質量,阻礙了研究生的學術水平提高。
2.4現行的教學管理體制難以滿足學科交叉研究和研究生培養的需要世界各國對交叉學科研究極為重視。英、美等發達國家都相繼成立了生物醫學相關的交叉研究中心,便于來自不同學科背景的科研人員相互交流和溝通,為前沿學科建設開辟道路。反觀國內,只有少數幾所重點大學或中科院的研究所設立了專門從事生物醫學相關領域的交叉學科研究院或研究中心,如,北京大學的前沿交叉學科研究院建立的生物醫學跨學科研究中心,而大部分學校院、系劃分都是長時間不變的。從事生物醫學光子學研究方向的教師要有確定的學科“歸屬”才具有所在學科的資源(包括經費和科研設施等)使用權,而研究生也是通過某一特定學科的入學考試內容,遵循其培養方案和培養目標進行學習和科研培訓[6]。嚴格的學科界限使生物醫學光子學研究方向的導師無法合理整合校內資源為交叉學科研究服務,是開展交叉學科研究生培養的直接障礙。
3生物醫學光子學研究生培養模式的探索和建議
完善培養和管理工作是生物醫學光子學方向研究生培養順利進行的保證,我們需要在人才輸入(招生)—人才培養—人才輸出(學位授予)這三個方面都留有足夠的空間,給予適當的政策傾斜,并完善配套的管理運行機制。
3.1采取靈活的招生政策,鼓勵跨學科招生
招生機制是人才培養機制三步曲中的第一步,高質量的生源是高水平人才培養的第一關。我們的目標是選擇合適的人,創造適合的環境,讓通過適當的機制選拔進來的人能在這樣的環境中成為優秀的交叉學科人才[7]。因此,為發展生物醫學光子學交叉學科研究,調動導師在交叉學科培養研究生的積極性,調動學生從事交叉學科研究的熱情和興趣,學校對交叉學科研究生的招生工作應采取特殊的政策:首先,對交叉學科的招生名額分配有傾斜政策,以支持交叉學科的學科發展和人才培養;第二,鼓勵跨學科招生和報考,例如,光學工程專業生物醫學光子學方向招生,即可以招生簡章中列出歡迎生物、醫學相關學科研究生報考,并增加相應的入學考試可選科目;第三,學校保留部分名額優先錄取優秀的跨學科學生或接收跨學科推免生等。
3.2規范研究生培養和管理環節
(1)設立跨學科聯合指導教師小組。目前的研究生培養主要采取導師責任制,是一對一的責任關系。但對生物醫學光子學研究生而言,應結合科研需要、本單位研究特色以及研究生的專業背景,合理配置跨學科聯合指導老師小組,整合本校內的優勢力量,實行多對一或多對多的師生關系,如,以生物顯微成像為特色的單位,應配備細胞生物學、光學工程和圖像處理技術方面的導師隊伍,以光學醫療儀器為特色的單位,應配備光學、測控技術和臨床醫學方面的導師組。來自相關學科的高水平教師共同培養交叉學科的人才,對研究生相關學科知識結構的建構和高水平研究課題的選定都具有重要作用,同時,研究生也可以在導師組的指導下以補修和自學等方式學習欠缺的跨學科知識。
(2)嚴把培養環節質量關。導師指導小組要對研究生從入學、選課、選題、科研實踐、、畢業答辯各個培養環節全面負責,將知識傳授和能力培養相結合。首先,入學之初,指導小組即對每個研究生的學科背景和能力進行評估,針對學生的背景和興趣初步確定科研方向,并制訂課程學習計劃,為學生完成生物醫學光子學交叉學科研究課題儲備必要的專業知識,同時鼓勵學生選修具有“新興、前沿和交叉”特點的課程;其次,安排跨學科的學生補修部分相關學科的本科生課程,以補充知識上的欠缺;第三,指導小組要為學生提供參與科研實踐的平臺,在未正式進入課題之前,指導學生參與短期(2～3個月)科研輪訓,使學生對本學科方向正在進行的科研內容有所了解,進而因勢利導明確研究課題;第四,導師指導組應隨時跟進研究生的科研進度,在研究生論文選題和中期檢查時對所開展科研工作進行正確的引導和調整,保證培養過程的順利進行。
(3)構建科研大平臺,引導研究生學術成長。良好的科研環境是個人學術成長的關鍵因素。構建生物醫學光子學科研大平臺,吸引更多相關學科優秀的科研人員加入到導師隊伍中來,是提高研究生培養質量的重要舉措,不同學科學術思想的熏陶,不同思維方式的影響以及多學科導師在科學研究方面的通力合作和團隊精神也會對研究生產生潛移默化的影響,有利于其學術成長;此外,導師要充分調動研究生的積極性,保護研究生跨學科研究的科研熱情,重視研究生個人的主觀能動性和興趣,只要使用正確、合理的引導方式,不同專業背景的研究生與導師之間可以碰撞出很多新的思想火花,獲得意想不到的收獲。
(4)多途徑培養創新人才,完善知識體系。在當今這個多元化的時代,人才培養的途徑也是多種多樣的。為了適應生物醫學光子學領域對創新型人才的需求,學校應設立專項基金,支持和鼓勵研究生從事學術交流,如吸引學生參加國際會議、科技競賽、制作大賽等活動,激發學生主動學習的興趣,引導學生掌握正確、科學的學習方法,尤其是適應自身特點的學習方法及獲取知識的能力,引導學生學會用所學的知識創造性地解決實際問題,提升學生實踐能力與創新精神。此外,針對課程設置方面存在的問題,建議在專業培養目標指導下,從師資隊伍、課程內容、實驗教學資源全方位的整合。鼓勵老師多開設前沿性課程,邀請本領域國外專家為研究生開設講座類課程;通過汲取國內外相關領域的先進經驗,結合科研和實驗教學資源,建設生物醫學光子學交叉學科系統、完善的知識體系,重視課程內容的系統性、前沿性及與本單位研究特色的相關性,重視學生集成—融合—應用能力的培養。
3.3正確把握學位內涵,嚴格學位授予工作
學位是評價個人學術水平的一種尺度,是表明個人學術水平的資格證書,是在某一學科、專業上達到一定標準的憑證。具體到生物醫學光子學方向,完成研究生教學環節,達到生物醫學光子學方向研究生學位授予要求的研究生,是表明該研究生在生物醫學光子學領域達到一定學術水平標志,應具備以下特點:了解本學科的研究現狀和前沿問題,能夠在相應的學術背景之中提出和確定具體的研究課題,能夠論證該課題的學術意義和社會意義;明確自己研究問題的難度和解決問題的關鍵之所在,能夠在導師指導下提出可行的研究方案和周密的實施計劃;能夠在導師的指導下獨立研究問題、解決問題,獨立完成實驗,能夠做到理論與實踐的有機結合,并將結果整理成規范的學術論文。因此,研究生培養單位、尤其是研究生導師組,除在入學之初對學生進行必要的引導外,更應加強對研究生培養過程中各環節的檢查與監督,嚴格課程教學、論文選題、答辯等方面的工作,嚴審研究生畢業資格,扭轉學生重結果輕過程的心態,真正為社會輸送合格的、具有革新和創造力的生物醫學光子學人才。
光學工程培養方案范文4
1從熟悉眼部解剖結構開始制定帶教實習計劃
眼科學與視光學是密切相連的，眼科醫生從事眼科疾病診 治有處方權與手術權，實習期間以疾病為主；視光學專業雖屬 醫學范疇,但又不同于臨床醫學，培養的是相關技術員而非醫 生1。在進行各部門培訓之前讓實習生深入了解和掌握眼部 解剖構造非常重要，有助于后期了解各項檢查的目的和意義， 從而可以讓學生更好地學習掌握各項檢查技巧。在制定實習 內容時要充分考慮視光師的職業角色,按教學大綱要求安排實 習計劃,重點強化視光師對于眼部的相關解剖學知識的講授， 尤其是那些與后期檢查相關的解剖學知識，當然在檢查操作技 術中穿插講解解剖學知識也是比較有效的辦法0。其次作為 視光師還應該突出檢查技術，羅列各項檢查技術必須熟悉與掌 握的程度與深度。將實習部門分為驗光室、配鏡室、準分子激 光室、特殊檢查室（B超、內皮、造影、OCT、電生理、視野）及門 診診斷5個組,根據實習時間與大綱要求按2 : 1的比例將學員 分配到各組,其中驗光室與配鏡室為重點實習部門，比例為2, 其余為1。保證學員通過實習能獨立完成眼鏡的驗配與加工； 特殊檢查與門診診斷室的輪轉有利于強化書本上的眼病知識 及眼生物參數的鞏固，為指導患者個性化的配鏡方式選擇奠定 基礎。
2 從解剖結構入手規范各項操作儀器的使用方法
眼科檢查儀器繁多，提前從檢查目的及眼部相應部位解剖 結構入手，與帶教老師一起研究制定每項操作標準檢查流程， 確保實習生每項操作檢查不會因帶教老師的不同，而導致檢查 方法與結果不同。每項操作檢查必須標準一致，步驟一致，方 法相同。老師帶教中必須把每項儀器的操作原理，檢查目的， 相關檢查部位正異常情況,使用方法，步驟告知學員。教學過 程中采用_對_教學3 ,將課本上的檢查流程示范給學員看， 并逐步解釋每個步驟,達到強化學員熟悉的目的。分時間段采 用先放手再放眼的方式讓學生循序漸進掌握操作要領，學生獨 立完成操作檢查后，帶教老師對檢查結果進行復核與修正，并 與學員討論檢查過程中出現的問題及處理方法，最后達到熟練 操作的目的。
3 加強疑難病例討論學習眼部病理知識
參加每周三固定的病房疑難病例討論，由眼科醫生精選各 組疑難病例進行病理分析和診斷計劃點評，最后由高年資專家 對病例進行剖析,使原本抽象、符號化的學習內容變得生動、直 觀、真切4。增加學員在實習期對眼病知識的了解；每周四固 定半天操作技能模擬訓練，同學之間相互對換角色檢查及利用 道具自己給自己檢查,情景演練有利于加深學員對知識的融會 貫通能力H ,達到熟練掌握各項檢查技術的目的；每周五固定 半天加強營銷、禮儀、溝通技巧等方面的學習。形式是多樣化 的,各教員可以分享自己在營銷中的體會、網上小視頻及聘請 產品銷售商多媒體授課等H。要求學員熟悉各功能鏡片的設 計原理、材質、特點、價格,在個性化驗配指導上根據眼生物參 數及眼病知識的支撐為患者提供一個最佳的治療配鏡方案。
4 以技能考核促進學習效果
每組輪轉完畢進行理論與實際操作考核，為保證公正、公 平且學員真正掌握理論知識的目的，試題庫準備4套理論試 卷,隨機抽題考試;實際操作項目按教材規定的必須掌握的檢 查技術執行。公布考核成績，評選優秀學員，使學員產生積極 的心態,形成你追我趕的勢頭，主動學習。對不及格學員采取 補考的形式,直到對本項操作技能過關。
5 利用微信群等新新媒體加強學習互助
光學工程培養方案范文5
關鍵詞：光電信息；教學實踐；創新能力；教育教學模式
中圖分類號：G642.0 文獻標志碼：A 文章編號：1674-9324（2013）17-0237-02
一、工程實踐教學模式現狀分析
光電信息技術是光學工程、激光、光電檢測、光電子學、信息光學、信號處理、電子學、通信和計算機技術互相滲透而形成的一門高新技術學科，是實踐性很強的學科領域。加強教學的實踐環節、強調工程設計的基本能力訓練、引領學生的創新傾向是培養光電人才的關鍵。以設計為導向的實踐環節在專業課程教學中必不可少，而且起著相當重要的作用。1989年，麻省理工學院提出了“回歸工程”新觀念，很快就得到了包括世界大學的普遍認同。回歸工程主要指將普通工科高校的一切工作回到以技術創新為中心的素質教育。與國外大學相比，目前我國工程類專業的培養模式和課程設置體系存在諸多缺陷，突出表現在學生工程訓練不足、學生學習被動等方面，對實踐課程的認知和重視程度欠缺，而且普遍缺乏校內和校外實習基地。因此，學校教育與行業、企業對人才的需求脫節。為了改變這一現狀，實現先進的教育理念，培養具有廣闊視野和學科前瞻性的創造型人才，以設計為導向的實踐教學在國內的專業課程教學越來越得到廣泛重視。清華大學和浙江大學分別于1996年和1998年開展了大學生科研訓練計劃，之后，已有多所大學把培養創新型人才作為重要舉措。就深圳大學而言，近兩年來我校和學院每年均有大量經費投入，每年均有創新項目和各類設計項目立項，給一部分學生創造了進一步參與訓練的機會，這對于本科生較早進入研究和設計領域，鍛煉自己的實踐能力、團隊合作能力與創造能力具有不可或缺的作用。
二、關于光電信息技術教學模式的初步設想
光電信息技術是光電信息工程專業本科生需要掌握的基本專業技術，光電信息工程專業目前開設內容以工程光學、光電子技術、激光原理、光電檢測、成像與顯示技術等課程作為核心點構成光電信息工程的專業知識體系。大學一、二年級學生，尤其是一年級學生，在思想上和發展方向上，正處于一個轉變期，這個階段的學生開始獨立的生活和學習，急需盡快適應大學學習生活，確立能實現自身價值的目標，找到適合自己的學習方法和生活方式。按照他們所接觸和感興趣的事物的不同，學生的關注點和發展方向開始出現向多方向分化的趨勢。而通常專業教學計劃中大學二、三年級仍然以公共基礎課和專業基礎為主，這些課程是最佳知識結構的重要基石。但是，這些課程一時還不能夠體現社會的實際需要和專業知識的特色。為了在這一轉型時期使學生把基礎課與專業課銜接好，盡快明確專業技術的學習目標，激發學習動力和興趣，對光電信息技術有基本的認識，產生學習的興趣和自信心，激發學生自主學習的熱情，并指導學生今后在專業上的發展，我們結合課程教學適時開展以設計為導向的光電信息技術科研訓練。主要是引導學生了解專業技術的特點，建立對工程和科技的認知，了解專業領域研究的一些技術手段，研究方法和儀器設備，增加學生的感性認識，以期提高學生的綜合素質和實踐能力。具體做法是，教師結合自身的科研和研究體會，讓學生們真切的感受到實際的創新過程，實現科研成果盡早進課堂。通過以設計為導向的教學實踐，使同學們學會將知識融會貫通，提升創新思維，活躍學習氛圍，增加學習興趣，啟發和發現學生的非常規思維，萌發創新的念頭。為了適應本科生的能力和認知程度，把科研項目中一些與專業基礎課程內容的聯系提取出來，向學生提出問題，引領學生思考。如果學生能夠提出一些合理方案和新想法，都可以作為創新的思路加以培養，并可以讓學生帶著問題進入專業課學習。由于本項目參與的學生年級低，所以要引導學生逐步認識科學實踐的過程和基本素質要求，其次體現在對設計、實驗方法的指導。通過引導、啟發學生，多指方向、辦法，少給答案，讓學生主動進行多方面的學習，積極思考，綜合分析。
三、以設計為導向的教學模式探索與實踐
實踐教學中，圍繞超快光電信號的探測分析為主題，以QUANTELYAG皮秒激光器為信號源，選取學生熟悉的CCD攝像機圖像信息技術為背景，通過講解、實驗、制作、科技寫作和展示等五個需要學生動腦思維，動手制作的教學環節，從思想、興趣和學習方法等各個方面對學生加以引導和教育，鼓勵學生認真學好第一階段的課程，掌握必要的知識。主要包括以下幾個方面。
1.選擇所要了解和研究的光電信息探測分析技術專題。學生獨立完成科技創新活動的第一步就是選題，這要求學生具備初步的專業常識，并要掌握一定的實際工作方法和手段，綜合運用自身的智力和能力。
2.相關文獻檢索和綜述。在教師指導下，學生通過檢索閱讀有關的文獻資料，學習和補充與選題相關的理論知識和技術，在閱讀文獻的基礎之上了解在所選題目領域中的科技動態及發展現狀。在這一環節中，學生應能學習到文獻檢索方法、歸納判斷能力和靈活運用知識的能力。
3.方案對比、論證和確定。學生首先要清楚光電檢測方案的基本思想，提出幾個檢測備選方案，然后通過對比，對選題的可行性、可實現性以及選題的實際意義進行論述。學生經過在學習中討論，能夠增長知識，提高自學能力。在選定題目后，指導教師重點指導學生經過分類、甄別、遴選查閱檢索與光電信息技術研究課題相關的文獻資料，初步提出一些自己的研究設想。
4.設計、計算及仿真。在本環節中，學生按照教師的指導和講授，對光電探測器件的各種參數進行必要的計算或仿真，將設計方案落實到實際可用的具體成果。
5.實驗。教師幫助學生進行理論模擬和實驗，但注意充分發揮學生的創造性和主觀能動性。依據實驗框圖、光路圖和軟件流程圖，學生自己動手，完成一系列的原始試驗和原理演示驗證實驗。在實驗過程中，體會學習知識點，發現問題，記錄工作的過程和實驗數據，并對實驗結果進行分析和判斷。并對結果進行分析處理，運用分析、比較、歸納等思維方法，從而得出具有意義的研究結論。
光學工程培養方案范文6
關鍵詞：物理光學；光電技術；多媒體；教學設計
由于物理光學課程是在《大學物理》和《電磁場與電磁波》等課程的基礎上開設的，在授課過程中刪繁就簡，重復的內容即一帶而過，避免引起學生煩躁，影響教學效果。遇到重復內容時，本課程只引用其主要結論，或者讓學生自己重溫重復部分，一方面溫故而知新，另一方面也避免浪費課時，影響學生學習興趣。
一、由問題帶動教學
“物理光學”是一門專業性很強的課程，因此，理論聯系實際對本學科意義重大。這就要求教師著重介紹知識點的實際來源，目的就是為解決問題而提出解決方法。
講授時可提出以下問題：
1.一滴油滴在水里，在陽光下會有五彩繽紛的顏色，這是為什么?
2.教室里有許多盞日光燈，卻沒有看到干涉條紋。這又是為什么?
以上問題的提出，注重方法解決。大學教學的關鍵是提高學生的素質，因為大學生不同于中學生，他們接受能力與思考能力以及判斷能力都有所提高，有了一定的創新意識，所以在講授光學知識時，應注重提示性講授。要充分發揮學生的主動性，調動學生的積極性與創造能力。使學生在獨立思考中掌握更多的知識，尤其是解決問題的方法，這是最終目的也是最重要的目標。
實踐證明，只有懂得分析才會有方法解決。因此，在給學生授課過程中，要特別注重方法。例如講述“雙光束干涉”時，讓學生自己設計利用白色光源和光譜儀測量透明薄膜厚度的方案；講授“晶體光學元件”時，讓學生自己分析和解決受激布里淵散射實驗裝置中利用偏振片和1/4波片分離相向傳輸的泵浦光和Stokes光的原理。課程采用多媒體教學方式，引入Flash課件，對物理圖像進行形象和清晰的描述,進而有效的提高教學效果。尤其是要充分利用多媒體輔助講授，會加深學生對關鍵結論的認識，幫助學生提高分析解決問題的能力。教學定位是非常重要的，本課程設計為學生進一步學習電子科學與技術等專業課程，如“衛星光通信”“光學信息處理”“紅外技術”“光纖光學”及“光電子學原理與應用”等后續專業課打下基礎，這正是課程設計所要的效果與目的。
二、教學方法和教學手段的改進
教學方法是直接影響教學效果重要因素。教師在教學過程中一定要不斷總結經驗，探索更為有效的教學設計，達到教學的真正目的。教師無論采取何種教學方法，都要“以學生為中心”，要讓絕大多數學生掌握所講授的知識內容。
(1)發揮學生的主體作用，開展多種形式的教學活動必須明確學生在教學活動中的主體作用，充分發揮學生的主觀能動性和學習積極性,培養學生獨立、自主地思考問題、分析和解決問題的能力。傳統的《物理光學》教學具有知識體系嚴謹、講究邏輯推理等許多優點，也具有教學方法古板、講授不夠生動形象等缺點。
(2)采用課堂討論這種形式。一般將學生答題、習題、小結中的問題以及容易混淆的問題和原理等。掌握學習、啟發式教學等教學方法，不是否定知識的講授，而是說明知識的講授不能“滿堂灌”，要給學生思考和練習的時間，要讓學生由被動地聽講變為積極地思考。
教師要根據實際情況，認真研究如何將這種全新的教學手段與傳統教學手段有機結合，相得益彰，各自發揮其優勢，使理工科的課堂教學得到事半功倍的效果。
三、充分利用多媒體教學
多媒體的交互特性加強了學生與教師的溝通與交流，電子郵件與網絡答疑的應用，使師生互動的模式不再局限在面對面，交流更為易于接受，容易取得更好的效果。多媒體技術的使用，促使我們對教材內容重新組織設計，既要在教學中使學生明晰物理概念，又要讓學生感受到這門課程的重要性。
多媒體課件的使用，使得我們有更多時間為學生引入相關學科成果。物理光學作為光學、光學工程、光通信、光電子技術等專業的基礎課程，對學生今后專業課程的學習以及將來走向社會都有著重要的意義。比如在講授“光學薄膜”的知識點時，要重點介紹多層光學薄膜在激光器、激光陀螺和DWDM等現代高科技領域中的廣泛應用。最終目的使學生通過對光學的全方面的認識能夠學以致用。
總之，通過科學的課程設計，讓學生將實踐與物理光學專業課程有機地結合，不再認為課程的學習是孤立的。學生認識到光學就在人們生活當中，與人們的日常生活息息相關，并且在科學領域中也有著重要的地位。學生結合課程基本原理和自己的興趣主動查閱文獻，消化后制作成PPT，積極地參與到討論中來，活躍了課堂氣氛，也拓寬了視野，主動接觸到學科前沿。為學生提供良好的探尋真理的氛圍，培養學生的探究精神和創造性思考能力。學生為以后的專業課程學習打下堅實的基礎，將來走向社會必將成為有用之才。
參考文獻：
