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.
关键词： 工程光学；理论教学体系；虚拟实践教学
Key words： engineering optics；theoretical teaching system；virtual practical education
中图分类号：G642.0 文献标识码：A 文章编号：1006-4311（2013）06-0240-03
0 引言
“工程光学”是光信息科学与技术专业一门十分重要的专业课，要求学生不仅从理论上掌握几何光学和物理光学的基本概念、基本理论和基本思想[1][2]。更重要的是掌握一些相关的实践技术，为后续的光学检测，光纤通讯等课程的教学打下基础。
目前在国内的高校中，浙江大学[3]，天津大学[4]等重点院校在工程光学的教学上积累了丰富的经验，在以下几个方面值得学习和借鉴，一是注重科学思想的培养；二是注重课堂教学和网络教学相结合；三是注重动手能力的培养。
从我院该课程的教学现状来看，目前存在两方面的问题，其一是将理论和应用两门课程分开教学，一定程度上割裂了其内在的联系；其二是限于经济条件，在实验室建设上还存在很大的困难，导致学生动手能力缺失，与我校培养“应用型”学生的目标不符合。本文为解决这一问题，探索了课程的优化和教学方式的转变与虚拟实践教学，加入仿真实验相结合的教学方法，加强学生的科学思维的培养，提高学生的动手能力。
1 理论教学体系优化
1.1 《物理光学》和《应用光学》的理论课教学的优化
“工程光学”课程主要讲授几何光学和物理光学方面的基础理论、基本方法和典型光学系统的实例和应用。因此，该课程不但是学习专业基础理论必不可少的，更是培养学生工程应用和实践能力的重要课程。[5][6]
我院对“工程光学”课程的讲授主要是《物理光学》和《应用光学》这两门课。这两门课程特点各异，因此，有必要优化《应用光学》和《物理光学》的理论课教学，找出它们的逻辑联系和知识延续性，加强其内在联系，使之成为一个体系，从而在学习上具有连续性，提高教学效果；另外，通过合理的选择教学章节以及安排教学课时，从而在教学中做到有的放矢，加强学生科学思想的形成。比如：对于全反射这部分内容的教学，在应用光学和物理光学的教学中都有涉及，在应用光学中偏重于其条件与结果，在物理光学的中重点讲授其物理本质，这样做到前后结合，由浅入深，逐步推进。做到能懂、会用。
1.2 课堂教学方式的优化 现代教学理念主张教学活动以学生为主体，以培养学生的创新思维和科研能力为目标，突破以知识传授为主的传统教学模式，教师的主要作用是启发与引导学生去自主学习和探索研究。[8]
1.2.1 开展启发讨论式教学 教师采取由问题带动教学的方法。从问题的引出、分析到寻找解决的方案，努力引导学生去积极思考与讨论，培养他们自主分析问题和解决问题的能力。
教师在介绍一个知识点之前，针对部分重点内容灵活采取课堂小讨论和专题研讨的教学模式[8]，发挥教师的主导地位，提高学生的主体地位，体现以教师为主导，学生为主体，媒体为核心的教学原则，进而有效的提高教学效果。比如：在对应用光学像差理论进行教学时，由于像差的种类很多，条件不同，现象各异，学生容易混淆概念且对产生各种像差的条件以及现象思路不清晰。因此，在课堂教学时，可以让学生讨论各种像差产生的条件及现象。
1.2.2 归纳总结法 教学过程中突出重点和难点，并根据教学大纲课时数及其前导与后继课程的关系，合理安排各章节内容。每学完一章后引导学生对所学的内容及时进行总结、归纳，让学生对本章有一个总体的把握，以便学生复习[9]。比如：对于平行平板的干涉中关于定域的概念，对于初学者而言，这个概念较为晦涩难懂，因此，可以引导学生对于平行平板干涉的定域，楔形平板的定域进行画图分析，这样可以加深学生对定域的理解，并使学生更深入的理解平行平板干涉和楔形平板干涉的区别。
1.2.3 理论和实践相结合 工程光学与技术课程理论性较强，概念较为抽象，公式推导繁杂。传统的“填鸭式”教学方式难以取得良好的教学效果。这是因为一方面，学生对于抽象的光学概念没有一个具体的认识，对复杂的数学公式推导容易产生畏惧心理，从而降低了学习的兴趣；另一方面，在教师授课过程中过于重视课本上的理论知识讲解，大多采用灌输式教学方式。虽然课堂信息量较大，但是学生对于光学知识的理解仍然停留在表面，无法应用理论知识去解决实际的问题，最终，导致理论教学与实际应用存在严重的脱离现象[10]。因此教师在课堂教学中，向学生传授基础理论和实际应用两者之间的联系，培养学生具有理论联系实际的本领，明确教学的目的，锻炼学生的动手能力。
1.2.4 传统教学与多媒体课件相结合使用 “工程光学”课程图多、知识面广、公式推导复杂且具有一定抽象性[11]。应用多媒体课件借助颜色、图像、动画等多种技术将授课内容图文并茂的展示给学生，将抽象的教学内容形象化，从而使学生加深了对关键知识点的理解和记忆，在感性认识的基础上，水到渠成地上升到理性认识，极大程度的避免对知识“生吞硬咽”现象的产生[12]；同时还可以节约课堂板书、推算和复杂的做图的时间，能够大幅度扩展单位学时的授课信息量，从而有效提高了课堂效率和教学质量，并解决了课程容量大与有限学时的矛盾。
优化《应用光学》和《物理光学》的理论课教学，优化课堂教学的方式，利用课程的特色将学生从被动的学习状态中解放出来，留一部分章节让学生自由学习并进行讨论，教师在过程中起到监考和组织引导的作用，在一定程度上改变传统的教学模式，避免“满堂灌”。例如通过采用让学生阅读英文文献的方式等；始终坚持启发式教学，施行教师教学和学生自学并行的方法。
2 虚拟实践教学
2.1 虚拟光学实验平台的创建 光学实验是学习光学知识的重要环节，但是我院限于经济条件，在实验室建设上还存在很大的困难，导致学生动手能力缺失，使教学效果受到很大的限制，而虚拟实验教学作为传统实验教学的辅助手段，可以克服传统实验的制约和弊端，可有效地解决传统实验教学中存在的诸多问题，提高实验教学的效果。目前有的高校基于虚拟技术展开了虚拟实验的研究[13]，但对于光学实验系统建设来说，效果并不理想。
基于以上的分析，本文采用MATLAB软件技术，结合光学实验的特点，对光学虚拟实验系统进行了设计和研究，并实现了系统的构建，创建虚拟光学实验平台，通过该虚拟实验平台的使用，学生可以加深对光学知识的理解，启发学习的兴趣，可为学生在实际实验中建立良好的实验习惯，为获取实验技能打好基础，同时也为相关实验系统的设计研发提供了一条新的途径。
2.2 MATLAB与“工程光学”课程教学的结合 MATLAB是一种演算纸式科学算法语言[14]， 由于它编写简单，编程效率高，易学易懂而被广泛应用。[15]
本文尝试将其作为辅助手段应用在教学中，一方面教师可利用MATLAB仿真光学现象制作多媒体课件，另一方面课后可让学生利用该软件模拟学习中遇到的光学问题，以此巩固已学知识。在光学仿真与教学过程中，通过下列方式将MATLAB与光学课程教学有机地结合起来：一是以MATLAB为平台，开发制作了光波导和激光等高等光学现象仿真程序，并运用于计算机所支持的课堂教学中，以其作为演示实验配合光学理论的讲授，很好地解决了真实实验因环境限制而不能进入课堂的难题。二是利用的仿真与计算功能，鼓励学生通过自主探索去研究光学课程中的一些更深入的问题。在掌握理论知识的前提下，让学生建立相应的物理模型和数学模型，然后利用MATLAB编写程序，去完成对知识的巩固与拓宽。这是一种探索过程，也是为学生以后的研究工作奠定基础。三是利用MATLAB的计算绘图与优化功能，启发学生对数学模型中的参数进行改变，根据实际物理条件选择符合要求的最优值，并获得最优条件下的参数值，最终通过理论仿真来指导实践。[16]
完成实践（参数获取）—理论（物理模型建立）—仿真（MATLAB数值计算及绘图）——优化（MATLAB参数改变及优化）——实践（最优参数选取）的过程，让学生真切感受科学技术是第一生产力。
3 结束语
该课程体系的整合，将有利于光信息专业学生的专业素质的提高，加强专业课程的学习和考核，学生的专业实习及就业。课程体系的整合及建设是任重而道远的系统工程，只有进一步改进和完善两课整合教学工作，从课程体系、学时分配、实验建设、教学手段和教学方法等各个环节总体规划、协调建设和深化改革后，才能取得更好的教学效果。
参考文献：
[1]巫建坤，赵双琦，邓文怡.工程光学基础课程的实验教学改革[J].实验室研究与探索，2001，4（20）：29-30.
[2]李丽，刘晓波，工程光学教学改革探索[J].实验室研究与探索，2009，8（26）：129-131.
[3]岑兆丰，李晓彤，刘向东.浙江大学应用光学课程的发展和改革[J].光学技术，2007，35（11）：51-55.
[4]蔡怀宇，郁道银，李清. “工程光学”国家精品课程的建设与改革[J].高等理科教育，2006，（2）：38-40.
[5]郁道银，谈恒英.工程光学[M].北京：机械工业出版社，2006.
[6]柏俊杰，张小云，吴英.面向工程应用的工程光学教学改革与实践[J].重庆科技学院学报，2012，（13）：186-188.
[7]王伟.物理光学课程教学改革与实践[J].安徽工业大学学报，2011，28（4）：110-111.
[8]王泽锋，耿美华.以科技竞赛为依托推进本科学生创新教育[J].高等教育研究学报，2010，33（3）：10-12.
[9]武旭华，肖韶荣，张仙玲.“工程光学”教学改革初探与实践[J].电气电子教学学报，2009，（31）：35-37.
[10]张建寰，颜黄苹，黄元庆.突出 “实践”特色建设工程光学精品课程[J].高等理科教育，2009，（2）：108-111.
[11]石智伟，唐露新，康亮，等.工程光学教材及其课堂教学改革探讨[J].广东工业大学学报：社会科学版，2004，4（6）：72-73.
[12]郭婧.运用现代教学手段，改进工程光学教学[J].中国现代教育装备，2010，（1）：57-59.
[13]莫秋云，张应红.基于虚拟仪器技术的光学成像测试系统[J].光学技术，2007，33（8）：102-103.
2“基础-核心-特色”课程设置思路的具体实施
以五年制本科眼视光医学专业为典型例子，其课程设置的主要框架结构为人文和社会学及基础医学（基础课程）、临床医学（核心课程）和眼视光学等三大类。
2.1基础课程：人文和社会学及基础医学温州医学院眼视光医学专业的人文和社会学课程，在眼视光学专业课程设置中占22.2%。人文和社会学课程主要包括社科、哲学、经济学、医学心理学、医学伦理学和外语等等，这些课程穿插在不同学年的医学专业课学习过程中。基础医学课程包括医用基础化学、医用有机化学、医用化学实验、医用细胞生物学、医用物理学、系统解剖学、组织胚胎学、生物化学、生理学、局部解剖学、头面部解剖、医学微生物学、医学免疫学、机能实验学、病理学、病理生理学、药理学、实验诊断学、物理诊断学、医学影像学和卫生学等，主要安排在第1至第3学年开设。在使用教材、课程学时分配、教学要求和目标等方面，眼视光医学专业五年制本科的基础医学相关课程均与临床医学专业五年制本科保持一致。授课方式包括理论课和实验课，其学时分别占总学时的62.3%和37.7%。考核方式采取理论考试和实验考试，课程成绩根据理论考试成绩、实验考试成绩以及平时分计算，具体比例不同课程略有差异。
2.2核心课程：临床医学毕业后经过规范培训，成为合格执业医师是眼视光医学专业毕业生基本目标之一，因此，临床医学核心课程同样成为本专业学生的专业知识“骨架”。临床医学课程主要包括内科学、外科学、妇产科学、儿科学和耳鼻咽喉科学等。授课方式包括理论课和临床见习，其学时分别占53.5%和46.5%，主要安排在第3、第4学年，毕业实习则安排在第4、第5学年。在“核心课程”运行过程中，各种类型的学习，如病例讨论、科室见习、模型练习和体验等，都与前期“基础课程”中的基础医学相融相济。理论课程所采用的教材与临床医学专业五年制一致，课程学时和临床见习、实习轮转时间略少于临床医学专业。考核方式采取理论考试和见习考核，课程成绩根据理论考试成绩和见习考核成绩以及平时分计算，具体比例不同课程略有不同。此外，在各个临床科室实习轮转完成前，学生必须通过相应的考核。
2.3特色课程：眼视光学通过借鉴和引进西方视光学教学体系，“取其精华，为我所用”，眼视光学系列课程无论是教材、授课方式还是教学要求和大纲设置等都在不断地完善和趋向成熟[3]。目前的眼视光学专业课程是由系列课程组成的，主要包括眼科光学基础、临床视光学基础、眼科学基础、眼科光学器械、验光学、眼镜学、视觉神经生理学、接触镜学、临床眼科学、斜视弱视学和双眼视学等课程。除了眼科光学基础在第2学年第1学期开课外，其他课程均从第3学年开始设置，毕业实习安排在第4、第5学年。授课方式包括理论课和实验课（或临床见习），其学时分别占总学时的68.7%和31.3%。考核方式采取理论考试和实验考试（或见习考核），课程成绩根据理论考试成绩和实验考试成绩（或见习考核成绩）以及平时分计算，具体比例不同课程略有不同。此外，在各个临床科室实习轮转完成前，学生同样必须通过严格的考核。眼视光学特色课程从基础到临床，从理论到实践，循序渐进，且相当比例课程采用双语教学，使本专业学生形成具有国际先进性和规范性的眼视光学知识构架和临床技能。
3“基础-核心-特色”课程设置思路的优势
“基础-核心-特色”这三大课程模块之间互相渗透，相辅相成。近年来，医学教育越来越多的呼声在注重医学生人文素质的培养，让医学生建立对人、社会、自然和自身的正确认识和正确态度，培养医学道德情操和人文素养。因此，作为一种知识体系和价值体系，人文和社会学知识的渗透是医学专业知识的必要前提和坚实基础。温州医学院眼视光医学专业的特色就是具备临床医学的属性。由于眼球并非独立存在的器官，某些全身疾病会影响眼睛的生理，而眼睛的状况又可以反映某些全身疾病的发生与进展。因此，眼视光医学教育必须以临床医学作为大背景，而临床医学又是以众多基础医学课程为基础的。基础医学课程在眼视光学专业课程设置中约占1/3，对这些课程内容的掌握能为将来的临床医学和眼视光学知识的深入学习打下坚实的基础。临床医学课程在眼视光学专业课程设置中占1/4以上，其总学时数和总学分甚至多于眼视光学课程。除了必修课程之外，眼视光学专业还通过选修课或各类讲座的形式来丰富和巩固本专业学生的基础医学和临床医学知识。这样的课程设置，使眼视光医学专业学生的专业知识结构趋向全面和合理，有助于他们在日后的眼视光学临床工作中做到医理结合，多学科结合，使他们既适合于较高级、较专门化的临床、教学和研究单位，又适合各级基层单位，这符合我国国情和职业社会需要。
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.
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、CODEV、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，加快学生把专业知识转化为实际应用的过程。
2教学方法和学习方式的改进
2.1以实例为教学主线、结合实际应用的专业光学软件课程教学方法
传统软件教学方法一般是先介绍菜单的各项功能，然后逐步展开软件操作步骤等，这菜单式的教学方法已不适宜专业软件教学了。专业光学软件不是大众化软件，教学目的不应停留在软件操作熟练程度上，而是通过教学方法应把握学习软件的内涵“如何运用软件分析问题和解决问题”。在专业光学软件教学过程中，我们提出以实例教学为主体，从整体设计思路上把握，而对于少量的基本软件操作串插到实例中讲解。
以ZEMAX光学设计软件为例，需设计一双胶合透镜，对于632.8nm波长的光，其焦距为100mm，相对孔径为1：5，而波像差小于λ/4。在这个实例中，对于初学者来讲，这些内容基本上包括整个光学设计所需要的教学内容（如透镜模型或系统结构参数建立、光线追迹、波前分布、像质评价分析等）以及设计思路和流程。在教学过程中，教师应贯穿整个设计目标是一个等效焦距（总光焦度倒数）为定值的光组，着重把握如何合理分配两个透镜的光焦度为设计思路。当涉及到构建透镜模型时，教师引导学生如何在软件中操作如参数设置和模型显示，并改变不同结构参数观察模型变化。当实现光传输时，重点讲解光线密度概念和物理意义等，以及光线在软件中追迹算法，串插地讲如何设置光线密度和工作光波长等操作。当讲到成像质量分析时，讲解波前的物理意义，和衡量成像质量的标准或判据，以及一般有哪些评价函数等，重点应放在如何分析成像质量。最后，谈到软件自动优化设计时，主要讲解如何设计优化函数，了解像差自动平衡的方法和有关问题，来提高成像质量，对这个理解和领悟是学生以后逐步走向更高层次的光学设计关键。通过实例教学，一方面让学生体会到专业软件与应用紧密结合，激发学生学习兴趣，提高学生的课堂参与度。更重要的是培养学生的光学设计整体思路，结合专业知识训练如何分析问题和解决问题，提高综合应用专业软件能力。
同时，教师对实例的筛选，要具有经典性和适宜的难易度。我们知道专业光学软件功能强大，涉及面广，如ZEMAX光学设计软件大致包括照明和成像两个范围。在专业光学软件的学习训练中一般分为初级、中级、高级三个层次。在中、高级层次训练中是针对特定设计目标，比如照相镜头设计、光谱仪系统的设计等，在这里需要更高级光学专业知识，如《高等光学》、《傅里叶光学》等。因此，教师在教学过程中针对不同学生层次，要把握教学难度和深度。
2.2坚持课前专业知识巩固，课堂学习讨论，课后上机复习的学习方式
专业光学软件里面涉及到许多专业名词，对它们准确理解，利于参数设置时有清晰的物理意义。这些专业名词的知识来自前期专业理论课程，需要学生课前自主巩固、查阅资料，比如软件中的有效焦距、波前、像差、评价函数等专业名词。在课程上，以实例讨论为主，学会分析问题和解决问题。以ZEMAX光学设计软件为例，可以讨论影响像差的因素是哪些，如何通过调整孔径光阑位置改善像差，以及在设计中如何平衡和分配各类像差等问题。通过实例讲解和讨论的学习方式，除了在课堂上激发学生学习热情和兴趣外，还加强对专业知识综合理解和提高应用软件解决问题的能力。课后布置学生上机复习，一是让学生消化课程上的知识，进一步尝试解决实例中出现各种情形；二是提高学生对软件使用熟练程度。这种学习方式让学生从被动式的课堂听课、上机练习，改变为主动性的课堂学习讨论，课后自主复习和巩固光学软件应用思路，鼓励学生尝试新的设计方案。对教师而言，一是让学生认识到专业软件课程学习的重要性和优势，充分调动学生的积极性和学习兴趣，是主动性学习方法的前提；二是引导课程讨论由浅入深，抱砖引玉。近几年来实践教学反馈，低年级学生意识到专业光学软件学习是光学理论知识与实际应用结合的关键环节，以及在就业方面占据较大优势，这已经形成学生的共识，起着良性循环作用，提高了学生学习专业软件积极性。
3采用多样灵活有效的考核评价方式
专业光学软件课程有着自身的内容特点和教学规律，仅仅采用传统的笔试、上机考试的考核方式是不能很好适应专业光学软件教学考核要求。专业光学软件课程的教学目的是不仅仅让学生熟练使用软件，更为主要的是能结合专业知识应用软件进行光学项目分析和设计。因此，专业光学软件课程的考察就是评价学生的专业知识综合运用与分析能力，包括专业知识的理解、项目的分析和解决能力、计算编程水平等几方面综合素质表现。基于此，我们在教学过程中采取多样灵活有效的考核方式。
（1）小作业。平时主要考察学生对专业光学软件的操作能力和专业知识的理解与应用。这通过课后布置小作业来考察学生平时对知识点掌握情况，同时还兼顾知识小结的复习和巩固。
（2）小组课题。学期快结束时，提前三至四周时间，分小组布置不同课题（或项目），如设计光学镜头（广角、微焦距镜头等）、光波导器件等。在规定时间内，让小组学生自主讨论，查阅资料，最后形成项目文档，提交设计报告。这种考核方式，对个别基础差的学生实现起来有一定难度，但通过小组成员合理搭配（平常成绩好的带动成绩较差的），这不仅提高整体学生的专业水平，更重要的是培养学生个人能力，如沟通、管理、创新、团队协作与领导等。
还要强调的是，教师在最后考核结束时，给予学生提交的项目报告进行点评，应重点评价学生的思维过程，同时帮助学生得到合理的答案，使得对学生的考核成为课堂教学的延伸。
4实践教学中相关问题思考
【中图分类号】G642.0 【文献标识码】A 【文章编号】1006-9682（2012）09-0089-02
一、前 言
大学物理教学中两种传统方式是课堂教学和实验教学。在课堂教学中一个教师给几十甚至上百个学生授课，师生之间、同学之间交流较少；实验教学中，学生要用3～4小时完成教师安排的实验题目，时间紧迫。这两种教学模式都是以学生接受、理解、记忆被动式学习为主，优点是教师对教学进程易于控制。
教育改革的形势提倡改变传统的以教师为中心的教学模式，注重以学生为主体、更多的激发学生自主学习和探索的热情，注重良好的沟通技能和团队合作精神的培养，关注学生成长和全面素质的提高。在物理实验中引入设计性实验，实验室也逐步开放，以鼓励学生的自主式学习与探索。
二、立体式教学
我们在大学物理课程的偏振光的教学中尝试了“立体式教学”，将理论教学、实验教学以及分析总结融合起来，并充分发挥学生的主观能动性，通过4个阶段来完成一个主题内容的教学。①启发式的课前预习提纲；②课堂讨论；③设计性实验；④提交课程论文。
通过课前预习培养学生针对一类问题的调查研究能力和分析能力；课堂讨论培养学生的表达能力；设计性实验培养学生的创新能力和动手能力；提交课程论文培养学生的分析总结能力。从预习、课堂讨论、实验小组的建立、实验方案的形成与实施、提交课程论文，整个过程是完全开放的，都以学生为中心自主完成的，教师只是指导者。教学中提高了学生学习兴趣，并取得了很好的教学效果。
三、偏振光的立体式教学设计与实践
1.偏振光的理论预习提纲
偏振光的理论预习提纲归纳如下：①常见光源的发光机理；②光的偏振性；③偏振片的起偏与检偏，马吕斯定律；④反射、折射时光的起偏与检偏，布儒斯特定律；⑤双折射现象。
2.设计性实验的参考题目
在只有常规的偏振光实验仪器的情况下（如光具座、偏振片、玻璃堆、钠光灯、1/4波片、1/2波片、He-Ne激光器、天平等），应做到以下几点：①区分普通玻璃片、偏振片、1/4波片、1/2波片；②确定偏振片通光方向或波片的光轴；③测量透明或不透明材质的折射率（材质自备）；④设计光路图，使透射光强为入射自然光强的1/n。收到了较好的教学效果。
3.预习报告
（1）常见光源是自然光，是大量原子的自发辐射跃迁形成的；激光为受激辐射形成的。
（2）光是电磁波、横波，具有偏振性质，其偏振方向为电场强度的振动方向。光束按偏振性质可分为自然光、线偏振光和部分偏振光、圆偏振光和椭圆偏振光。
（3）偏振片的起偏机理为透明基片上的导电分子链将其平行方向上的光振动分量吸收，只剩与其垂直方向的光振动透射而起偏的。[1]对于自然光，理想的偏振片的透射光强为入射光强的1/2。
如果光振动方向与偏振片透光方向的夹角为 ，入射光强为I0，透射光强为I，则偏振片上的入射光强与投射光强符合马吕斯定律： 。
根据马吕斯定律，可以定量计算偏振片透射光与入射光的相对光强，利用偏振片的起偏原理也可以对一束光进行检偏。
（4）自然光遇介质界面时，反射光和折射光都成为部分偏振光，当反射光和折射光垂直时，只有垂直入射面的光振动能够被反射，折射光为平行于入射面的光振动为主的部分偏振光。
布儒斯特定律：当反射光和折射光垂直时，反射光为垂直入
射面的线偏振光。入射角称为布儒斯特角，满足 （n1
为入射媒质折射率，n2为折射媒质折射率）。
根据布儒斯特定律，可以测量折射物质的折射率；玻璃堆也可以像偏振片一样对一束光进行起偏或检偏，或者对透射光强进行控制。
（5）双折射现象。自然光遇晶体时分成两束线偏振光的现象叫做双折射现象。利用双折射晶体做成尼科尔棱镜，也可以对一束光进行起偏和检偏。利用双折射晶体做成的1/4波片可以获得椭圆偏振光或者圆偏振光；1/2波片可以方便地使偏振光的振动面偏转任意角度。
（6）区分自然光、线偏振光、部分偏振光的常见方法可以利用偏振片、玻璃堆或者尼科尔棱镜的任何一个置于光路中并以光路为轴旋转观察透射光强的变化来判断。
4.课堂教学
以学生在自学预习中形成的观点和遇到的问题为主进行讨论，教师适当讲解，锻炼学生的思维表达能力和倾听并寻找设计性实验的合作伙伴。
5.设计性实验的观察点
（1）区分普通玻璃片、偏振片、1/4波片、1/2波片。首先，确定与波片对应的光源，考察点为普通玻璃片对垂直入射光的偏振性无明显影响；偏振片在自然光中呈灰色；其次，偏振片改变入射线偏振光的透射光强和偏振方向；1/4波片对入射线偏振光的透射光强无影响，透射光可以仍是线偏振光（入射线偏振光振动方向平行或垂直波片光轴）或者椭圆偏振光、圆偏振光；1/2波片只是使入射线偏振光振动面旋转2倍的入射光振动面、波片光轴夹角。
（2）确定偏振片通光方向可利用已知布儒斯特角的玻璃堆起偏的偏振光。
（3）测量透明或不透明材质的折射率（材质自备）。考查点为反
射光偏振性的检测、布儒斯特定律 的计算及光路的设计。
（4）要使透射光强为入射自然光强的1/n，两偏振片通光方向夹角为 ；或者偏振片、玻璃堆和尼克尔棱镜中任意两个的组合，但光路要复杂一点。
实验小组活动的方式和时间可以协商选择。实验方案自由讨论，相互批评，相互补充，相互完善，从中加深对理论的理解，起到课堂教学起不到的作用。形成统一方案后交与指导教师，由教师形成建设性指导意见后反馈回小组，而不是简单的给出正确答案或解释。
6.课程论文
课程论文包括预习报告、实验目的、实验仪器、光路图、操作步骤、实验数据、实验现象、数据处理、偏振光应用的展望与综述等。
四、结束语
中图分类号：G642 文献标志码：A 文章编号：1674-9324（2012）04-0221-02
一、引言
针对光电技术在农业机械化工程及农村信息化工程技术中的应用覆盖范围日益扩大，但新能源人才缺口越来越大的现状，如何在高等农业院校中开展和普及光电技术的应用课程已经成为众多农业院校相关本科专业的新课程开设热点。例如，中国农业大学工学院的测控技术与仪器专业开设了光电技术原理、光电检测技术等必修课；华南农业大学工程学院电子科学与技术专业开设了光电类综合课程，另外，农业机械化及其自动化专业增设了光电子技术的必修课，其能源与环境系统工程专业开设了光伏科学技术的必选课；南京农业大学工学院电子科学与技术专业开设了光学信息处理必修课。为了提高光电类课程的教学质量，改进教学效果，提高学生分析和解决实际问题的能力，培养适应现代农业科学技术发展要求的高质量专业人才，同时，针对这些专业的面向农业特点以及课程组本科课堂教学实践的效果，课程组就如何在农业院校开展光电课程的课堂教学，提高课程教学质量方面进行了改革实践。
二、课程教学改革
针对面向农业类的特点，相比普通高校的光电类课程，农业院校光电类课程在教学内容、课堂教学组织以及实践教学方面都应有较大改动，充分体现课程在农业方向上的相关性和实用性。
1.教学内容的改革。现有的光电类课程包括《光电子技术》、《光电子器件》、《光电测试技术》、《光电显示技术》、《光电图像处理》、《光学信息处理》、《光伏科学技术》等。这些课程要求学生有一定的光学基础和电学基础，农业工程专业的学生在光学基础方面比较欠缺，课程架构中缺乏相应的前续课程。相比普通高校的光电类课程，农业院校开设光电类课程在教学内容中，首先一定要增大光学基础部分的讲授，同时，针对光学基础较弱的特点，侧重实用方向的重点和基础理论，避开偏向推导的公式运算，重点讲授公式的适用范围，同时，增加农业机械中光电设计的相关实例，帮助学生理解如何应用所学光学理论。其次，农业院校开设光电类课程的教学内容可以按照农业应用范围分为四大模块进行讲授，包括：光电检测系统、光电图像处理、光伏科学技术和光谱信息处理。光电检测系统侧重于光电直接测试系统的架构和设计；光电图像处理面向CCD和CMOS检测的信号的处理及分析；光伏太阳能发电则基于现有太阳能电池的选择和系统设计；光谱信息处理针对红外光谱在农业上的广泛应用，讲授如何处理不同状态下的红外光谱。课程组的老师针对这四方面对课程教学内容进行相应调整，确立基础及重点理论，选择适合的教材，挑选适当的实例，设计合理的思考题和作业题，引入对口的设计软件等，从而方便学生根据自己的兴趣选择部分模块做深入学习。
2.课堂教学的组织。课题组老师目前的课堂教学主要包含课堂理论教学以及课堂讨论教学两种形式，前者以实用性为教学目标，后者则以启发性为教学目标。①把握基础和重点内容做好课堂理论教学。首先，在四大模块中必有的基础光学内容，这部分内容从辐射度学和光度学的物理量的相互关系展开，教学中增加农业中常用光源的光学量的计算，教会学生如何阅读光学器件的性能参数图表，并根据这些光学参数，选择合适的光源。另外，讲授农业中常用光源，如LED和LD的发光特点以及如何选用合适的光源。最后，讲授光电检测器件的检测原理，并根据相应的光电转换公式选择合适的后续处理电路得到相应的电学物理量（电流或电压）。其次，根据农业院校光电类课程的四大模块的不同特点，确立每个模块的相应核心并围绕核心做好理论讲授，避开偏向推导的公式运算，重点讲授公式的表达意义及适用范围。光电直接测试系统设计适用于农业机械设计和小型农业传感器设计，其核心在于根据适用环境确定测试的对象的物理量，研究对象的农业特性对应的光学特性，找出两者的基本对应关系，选择适合的光电器件，加上相应的工作条件（主要包括电学条件和外界条件），设计出相应电路。光电图像处理面向农产品质量的无损检测以及农业的实时检测，其核心原理在于数字图像处理中取样（量化）、编码、灰度化和二值化、调整对比度、图像平滑度处理、图像增强和图像滤波的算法讲解。光伏太阳能发电可应用在农业灌溉系统以及智能化大棚和温室的能源系统，其核心知识在于根据现有太阳能阵列，根据产生的电能要求，计算出太阳能电池的数量及排列方式，从而选择或设计相应的充放电控制装置将太阳能转化为电能从而为蓄电池充电。光谱信息处理适用于农学信息的获取、作物长势评估、农业灾害监测和农业管理等领域，学习如何分析确定研究所需数据及其类型，设计光谱采集方案，分析并提取目标特征光谱、选择合适的算法对目标光谱进行预处理，建立定量化分析模型、最终对识别效果进行评价，确立模型适用条件和精度。四大模块中的理论知识各有侧重，相互之间没有较大关联，因此，在课堂教学组织中从各自的侧重点和实用性出发，讲解包括选用适合的硬件器件以及数据处理软件的使用。②根据实例组织课堂分析和讨论。首先，教师在实例选择中，应选择具有典型性和指导性的实例，每个实例都应有启发迁移作用，不同实例之间应各有侧重点。另外，教师要结合学生的知识结构，设计引导和启发问题，针对难点问题设计出讨论题目。其次，教师要组织好分析和讨论的环节，获取有效的信息反馈，发现学生学习中的难点问题。按照课前计划，以专题的形式引入讨论的题目，根据学生的课堂反应，给予适当的引导和启发，最好展示学生需要讨论的题目。较好的课堂讨论形式是将学生分成大组，每一组设计不同的实例，同时讨论交流。在给定讨论时间结束后，随即抽取学生代表其所在组回答题目，同时，给相应的点评和补充，并引导出此实例的适用条件和不适用条件。通过设计、引导和讨论，理论知识得到进一步的补充，并能很好地提高学生的学习兴趣，取得较好的教学效果。
3.实践教学的补充。目前，光电类课程在农业类学科课程中所占比例还较低，传统的课程实践时间分配较少，部分院校甚至没有对应的实践安排。解决理论学习远超过实践学习的现状，笔者提出以下解决方法。①邀请在校学生做相关专题讲座，这些学生都是参加过历次光电竞赛或电子设计大赛（光电类）项目的获奖者或优胜者。采用这种形式的实践活动，极大地增强学生的设计自信心，并能从实践中得到更多切实指导。②利用校内开放式专业实验室，开放式实验室不仅为学生们提供更多的实践机会，让学生更好地掌握和巩固专业知识，提高其动手能力和创新实践能力；同时也可充分发挥广大教师的能动作用，和学生一同探究课题，解决理论学习中的问题，增强教师的教学效能感。③参加高校或省内的面向本科生的实践类项目。例如，笔者所在的华南农业大学开展了面向优秀大学本科生的“红满堂计划”，大学生创新实验计划项目以及广东省开展了广东省高等学校大学生创新实验项目。从实验项目选题开始，学生将查找大量的相关文献，自行设计构想出项目基本方案；方案确立的过程实际上也是自我学习和突破的过程，同时，这种形式需要有相应辅导老师作为指导老师，结合指导老师的研究课题，就有很强的实用性，并能为下一步科学研究奠定基础，同时，为将来的科研工作储备了人才。
三、结束语
经过实践和听取学生的课下反映以及课堂评估成绩表，本文认真总结出在农业院校的农业相关专业开展光电类课程的教学应该在确保光学理论基础的情况下加强针对性的模块教学，以相关性和实用性为教学目标，课堂讲授结合理论讲授和实例讨论两部分，鼓励学生参与实践类项目，可以使大多数同学克服专业跨度较大的难题，从而较大程度地提高学生的学习兴趣并获得良好的教学效果。
参考文献：
[1]付蓉，郭前岗，王瑾.电力电子与新能源发电方向课程体系的构建与实践[J].中国电力教育，2009，（8）：86-87.
[2]廖允成，韩娟，海江波.高等农业院校本科创新型人才培养的思考和举措[J].中国大学教学，2011，（4）：28-29.
[3]赵懿琨，王卫星，王建.“光电子技术”双语教学课程的建设[J].教育理论与实践，2007，（27）：169-170.
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：
中图分类号：G642.0 文献标志码：A 文章编号：1674-9324（2016）09-0065-04
一、引言
光纤传感技术是一门基础理论与工程应用紧密结合、理论与实践能力并重的系统学科，既要求学员有扎实的光学、电学基础，又要求学员能够摆脱课本的束缚、根据实际工程应用灵活运用已学到的知识。为适应这一形势，2006年以来，我们针对技术类本科生、军事指挥类本科生、硕士研究生和博士研究生的不同特点和未来适应部队工作的不同要求，建立了光纤传感技术系列课程。
作为一门应用学科，“学以致用”是光纤传感技术系列课程的特色之一。为此，课程建设非常注重学员对课程知识的实践应用能力培养，在教学实践中，结合课程特点和授课对象的学习特点，大力推进教学方法与手段的研究改革，在多层次一体化课程体系建设、教学方法与手段改革、创新人才培养、教师队伍建设等方面取得了较大成绩，下面分别进行介绍。
二、光纤传感技术多层次一体化课程建设
我校早在上世纪90年代就开设了《光纤传感技术》课程，并作为光纤传感专业研究生的必修专业基础课，为培养光纤传感技术人才起到了不可替代的作用。然而随着光纤传感技术在现代化信息战争中的应用越来越广泛，部队对光纤传感专业的人才数量和质量要求越来越高。我校原有的只针对研究生展开的《光纤传感技术》课程已经远远不能适应培养部队所需人才的紧迫要求。从2004年开始我院开始酝酿对光纤传感技术课程进行深入改革，将授课对象拓展到全校本科生和本院研究生，并从2006年开始实行。经过6年多的系统建设，最终建立起了完备的多层次光纤传感系列课程。
由于本科生和研究生、本专业和非本专业学员、技术类和军事指挥类学员的知识基础和应用方向差异太大，如何科学划分课程层次、清晰明确课程内容、准确定位课程目标是光纤传感系列课程建设的重点和难点。
在广泛调研军队需求、不同类别学员的知识积累和兴趣及国内外学校同专业的课程设置基础上，我们建立起了分别面向本科生和研究生、技术类和军事指挥类、本院专业和全校学员的光纤传感系列课程。新增了技术类《光纤传感技术》、军事指挥类《光纤传感技术》，面向全校本科生专题研讨课《基于虚拟仪器的光纤传感技术》三门课程，原有针对研究生的《光纤传感技术》则改为《光纤传感系统》[1，2]。
（一）建立起针对本院技术类本科生的《光纤传感技术》课程内容体系，以“扎实广泛的技术基础为核心，典型的系统应用为亮点”
考虑到授课学员在学习本课程之前已经在《光纤通信》、《光电检测技术》等课程中对光纤和光纤器件等有初步了解，在本课程中首先介绍光纤传感技术的概念和内涵，然后针对光纤传感系统的特点，介绍光纤、光纤器件、光纤传感原理和光纤传感信号解调原理。这四部分内容涵盖了强度型、偏振型、波长型、相位型和分布式光纤传感的系统构成、传感原理和关键技术，为光纤传感基础知识，具有信息量大、知识点多、覆盖范围广泛的特点；最后以2-3种典型的光纤传感系统为例，向学员示范在系统中如何对基础知识进行灵活应用，启发学员根据学到的基础知识来分析理解新型光纤传感系统。
（二）研究生的《光纤传感系统》课程以“系统应用技术为核心，系统设计为亮点”
与原有的研究生《光纤传感技术》相比，新的课程内容和标准进行了大幅度的改革，突出“系统应用”，大幅度削减了光纤传感基础知识，而是以四大类典型光纤传感系统为授课重点。课程中的四大类典型光纤传感系统选取了目前应用最为广泛或技术难度较高的光纤水听器系统、光纤陀螺系统、分布式光纤传感系统和光纤光栅传感系统，针对每一类对其应用背景、系统组成、系统指标和关键技术进行详细分析，构建课本知识到实际工程应用的技术桥梁。在讲解完每一类典型光纤传感系统后，特别设计了光纤传感系统设计环节，要求学员以分组的形式，根据特定应用背景设计出光纤传感系统，阐明系统特色和关键技术。
课程调整所面临的最大难题在于：学习本课程的研究生既包括本校本专业的学员，也包括来自于外院和外校的本科非光信息专业的学员。对于前者，通过本科生阶段的《光纤传感技术》学习已经具备了良好的基础，在新课程学习中应尽量避免内容重复；对于后者，直接学习典型光纤传感系统中的关键技术存在一定难度，需要对光纤传感基础知识进行介绍。为此，在研究生的《光纤传感系统》课程中，首先设定了3个课时对光纤传感基础知识进行回顾和总结，并点明各部分基础知识所涉及的参考书。同时由于使用了与本科生《光纤传感技术》课程同一系列的教材，为解决学员基础参差不齐的难题提供了有效的解决办法，而面向全校的《基于虚拟仪器的光纤传感技术》则为毕业于本校其他专业的研究生学员提供了学习本课程的基础。
（三）军事指挥类本科生的《光纤传感技术》课程以“完善学员知识结构为重点，突出军事应用特色为亮点”，为学员提供装备相关知识基础
课程针对军事指挥类本科学员培训的主要目标，将军事指挥类本科生《光纤传感技术》课程的主要任务确定为拓展军事指挥类学员的知识面，完善知识结构，了解最新军用传感器技术，一方面可以充分发挥我军现有装备的作战效能，另一方面可以掌握外军作战手段，有效克敌制胜。课程简化了基础知识部分内容，扩充了典型光纤传感部分，特别是注重光纤水听器、光纤陀螺和分布式光纤传感器在军事中的应用，并拓展光纤水听器在声纳系统应用中的相关知识，让学员在进行工作岗位后可以更快的掌握相关装备的使用和维护。
（四）面向研究生的《虚拟光纤传感技术》以“引导学员自主学习为核心，激发学员独立思考为亮点”
课程以光纤传感技术中相干检测技术为背景，以虚拟仪器技术为手段，通过一个具体实例为研讨对象，让学员一边学习新知识，一边动手做实验，一边学会自主学习。课程首先在学员高中已经具备的光学知识基础上讲解干涉型光纤传感的基本内容，然后引导学员自习LabVIEW虚拟仪器语言，通过研讨学习心得让学员掌握LabVIEW基本知识，最后要求学员利用所学知识和工具完成光纤传感中一个典型信号处理问题。整个课程以学员自己动手动脑为主，精选了一门易学好用的虚拟仪器语言LabVIEW，使学员可以在四到五次课的时间内学会，并结合光纤传感技术系列课程的建设成果，让学员可以在课程上针对典型的干涉型光纤传感系统进行信号处理实验，一方面提升了学员的学习的积极性，另一方面加强了学员的自信心，并为学员以后的创新实践奠定了基础。
三、教学方法与手段改革
在教学过程中，在教学方法和教学手段上也进行了一系列的改革，使用了大量的新技术、新手段、和新的教学方式。主要体现在以下几个方面：
（一）充分运用科研成果和虚拟仪器技术的特点，增加了大量的课堂演示实验环节
在光纤传感技术系列课程中引入堂演示实验，对于加深学员对知识的理解效果最为明显。在课程建设中，充分利用所在实验室在光纤传感技术研究上的优势，在每门课程讲授中都加入了1～2个课堂演示实验。
与专门的实验课不同，课堂演示实验的侧重点在实验效果上，通常都是完整的光纤系统，包括光源、光传输链路、光接收模块、显示模块等等，并注重演示效果。以往的光纤系统虽然功能性明显，但结构复杂。近年来，课题组所在的实验室在光纤传感系统的工程可靠性研究上投入了大量精力，一些便携式高可靠性的光纤传感集成模块在科研项目中得到广泛应用；这些科研成果的突破使得在课堂上演示一些复杂的光纤传感系统实验成为可能[5]。另一方面，由于虚拟仪器技术在光纤传感技术中的广泛应用，复杂的信号解调可以通过电脑直观的显示在课堂多媒体系统中，“所见即所得”的方式使得课堂演示实验的效果非常直观和可信。以研究生的《光纤传感系统》课程为例，我们选取了光纤光栅应变系统作为课堂演示实验内容。在硬件上，这套系统的光收发模块为集成化的便携式光纤光栅解调仪，采用法兰盘对接可串接起多个光纤传感阵列；而复杂的信号解调系统则全部通过虚拟仪器技术在电脑上软件实现，解调结果直接显示在电脑程序界面中。通过这套系统，我们完整地演示了光纤传感器设计、光纤传输链路构成、复用光纤传感网络、和光纤传感信号解调等多项知识内容，学员普遍反映通过这一演示实验对光纤传感系统有了清晰深刻的了解。
（二）借鉴国外大学相关专业的教学模式，在考核中引入小型综合设计环节，充分考察学员的综合素质
课题组的两位教员具有国外留学的经历，在课程建设中充分参考国外大学在光纤传感技术课程的教学方法，在作业环节引入小型光纤传感综合设计内容，并将其作为课程考核评价标准的一部分，实现对学员综合素质的培养和考核评价。
光纤传感综合设计参考了香港理工大学和英国南安普顿大学的教学经验，以对知识的综合运用为主要考察目标。本科生光纤传感技术采用适当的综合设计题目难度，重视对知识融会贯通和综合应用能力的考察，一般在授课过程中只进行1次；研究生除了要求基础知识综合应用能力，更注重对实际工程应用系统的完整性和前沿问题的拓展性考察[6]，一般则开设2～3次。综合设计作业由学员分组完成，小组内成员根据资料调研、方案设计、报告撰写等工作内容的不同进行明确分工，并推选一位组员参加课堂专门设置答辩环节。
（三）针对授课内容的层次划分和授课对象的学习特点，科学合理设置研讨专题
研讨式教学我校近年来大力推广的教学方式之一。由于光纤传感技术具有经典与前沿相结合、理论与工程应用相结合的特点，在系列课程建设中，课题组在原有研究生《光纤传感技术》的研讨式专题内容基础上，进行了深入的思考和大胆的拓展，将课程中的研讨专题划分为三大类：经典理论知识的研讨、前沿研究的研讨和学位论文研究方法的研讨。
经典理论知识的研讨要求学员在授课之前对相关内容进行预习，并在课堂上对全体学员讲解自己对该问题的理解。如在进行“光纤干涉仪传感系统”的授课时，要求学员预习时弄明白两个问题：什么是随机相位衰落？什么是偏振诱导信号衰落？进行研讨时不要求学员对这两个问题进行深入剖析，但要求学员用精炼的语言阐明问题的物理含义。学员普遍认为这种研讨专题不是特别复杂，通过预习教材即可，但大部分学员会准备PPT课件，且自愿上讲台讲述的学员一般在以往的学习过程中接触过与该专题相关的研究工作，因此在其课件上还会加入自己以往的工作、自己对该问题的扩展认知及自己尚未弄明白的问题等。这种教学效果是在深入了解学员的知识积累基础上，通过巧妙设置研讨专题取得的。
前沿研究的研讨要求学员进行大量的资料查阅，特别是光纤传感前沿研究课题的查阅。对于某一个问题，由于课堂讲授的时间受限或者教材中没有系统的描述，对该问题的课堂讲授可能不够全面，在这种情况下，教师会提供相关信息，要求学员查阅该文献并进行精读，然后在课堂上进行研讨。这种研讨专题分为两种：一种是教师提供明确的检索信息，由学员查阅到该文献后精度文献，分析文献的精华及不足；另一种则是教师提供所要解决的问题，由学员对该问题进行解读，提炼关键检索信息，进行检索后，对检索文献进行初步分析，总结该问题的研究现状。学员反映这种研讨专题的难度稍大于第一种，但一般稍花时间都能解决。
学位论文研究方法的研讨目的在于：无论是本科生还是研究生，在学习完相应的光纤传感技术课程后马上就要投入到学位论文工作中。通过对这类问题的研讨，学员逐渐掌握了在未来从事学位论文研究中必须具备的研究方法，这类的研讨主要培养学员的仿真计算能力和光纤传感系统的设计能力。例如在讲授完光纤光栅的基本理论之后，学员反映耦合模理论的公式很繁琐，难以一眼看出其中的物理特性，为此，我们安排了相关理论的仿真计算研讨，要求学员根据课堂讲授的公式进行理论仿真，计算光纤光栅反射光谱，并绘制带宽、反射率等关键参数随着光栅参数的变化曲线。学员在课堂研讨时要讲述自己的关键参数设置和仿真结果。通过这种研讨方式，学员对光纤光栅的反射谱特性建立了深入的了解，效果远远好于课堂直接讲授相关结论。
根据光纤传感课程层次划分，不同的光纤传感技术课程对三种研讨专题的应用程度也不相同，本科生的光纤传感技术课程以经典理论知识的研讨为主，并设置1～2次前沿研究的研讨；研究生的光纤传感技术课程则以前沿研究的研讨专题和学位论文研究方法的研讨专题为主，对特别重要的概念设置少量经典理论知识的研讨专题。
四、以光纤传感技术课程为支撑的创新型人才培养
光纤传感技术的应用范围极广，一套实用的光纤传感系统可以很庞大很复杂，也可以很小巧灵活。针对这一特点，课题组教师在学院本科生和研究生的各项教学活动中，积极开展与光纤传感技术相关的各项活动。
针对本科生的光纤传感技术系列课程，在授课结束后，在光电设计大赛、毕业设计等教学活动中开设了大量关于光纤传感技术应用的课题，引起学员浓厚的兴趣和广泛的参与热情。一方面，参与光纤传感技术相关的本科毕业设计学员数量大幅度提高。以技术类本科毕业设计为例，2013、2014年参与光纤传感技术相关课题的学生均达到光信息专业学员总数的50%以上。另一方面，学员完成课题的质量也得到大幅度提升，近年来有8名本科生获得学校创新资助，从侧面反映出光纤传感技术课程教学效果的日渐提高。这些竞赛成果也作为评价授课效果的标准之一，并将学员在课外延拓活动中的效果和意见及时反馈到教学过程中[3，4]。
针对研究生的光纤传感技术系列课程，一方面鼓励学员在课程学习的基础上努力拓展研究深度，在光纤传感研究领域不断创新。在课题组所在实验室所培养的研究生中，有3名研究生获得学校创新资助，1名研究生获得湖南省创新资助，其课题都是光纤传感领域的研究重点和难点。此外还有5项研究生参与申请的光纤传感技术相关专利；另一方面，鼓励学员积极参与到与光纤传感技术相关的科研项目中，在实际工程环境中对课程知识进行融会贯通。目前在光纤信息专业的毕业研究生中，参加过光纤传感相关的湖上或海上试验的学员达到95%以上，为其真正走向工作岗位后充分适应部队对光纤传感技术人才的需要积累了宝贵的经验。
五、高素质教师队伍建设
作为教育的重要媒介，教师是活动中的主要因素。教员整体素质的高低，直接影响着教学质量的高低。因此，建立一支教学水平高、结构合理的高素质师资队伍显得尤为重要。
（一）从教学和科研两个方面锤炼教师队伍，使教师的教学水平和科研能力相互促进共同提高
科学研究是教师工作的重要组成部分，是提高教学水平的重要手段，也是提高自身素质的重要途径。对于光纤传感技术系列课程而言，学即能致用是其重要特点之一，教学和科研的相互促进作用尤为明显。课题组全部教员均参加了多个重大科研项目。通过重大科研项目的历练，教员的学术水平得到很大的提高，一方面教员接触了学术前沿，开拓了学术视野，经历了科研实践，在课堂教学中自然会将科研最新成果、专业发展动向带进课堂，另一方面，教员在参与重大科研项目时对光纤传感的技术内容有了更加深刻的认知，对于在课堂上清楚明白的讲好各个知识点至关重要。同时，通过教学活动中对课程内容的反复推敲及与学员之间展开的研讨交流，可以加深教员对技术环节的领悟，甚至激发教员的灵感。通过在科研和教学两个方面同时锤炼，促进教师知识更新和自身进步，提高教师的创新能力和教学质量，将真正做到科研教学一体化。
（二）鼓励教员进行对外交流，充分借鉴国内外同类专业课程的教学经验
课题组有两名教员具有国（境）外留学经历，其他教员也多次参加国内外的学术活动和教学活动交流，在课程建设过程中充分利用了这一优势。在教员已经带回的国外大学教学经验的基础上，鼓励教员在回到学校后仍然定期与留学单位交流，及时获取留学单位最新的课程设置和教学安排信息，并通过交流，不断补充自身的不足，更新课程内容，丰富教学手段，提高自身教学水平。在对外学术活动交流中，有意识的了解其他院校同类专业课程的教学情况，对于感兴趣的单位积极主动与对方联系进行实际考察。活跃的对外交流活动极大地激发了教师的教学热情，并不断提高其教学水平。
（三）加强青年教师的教学技能培训
目前，课题组教员是一支相对年轻化的队伍，很多才刚刚博士毕业，青年教师充满热情，思想活跃，比较了解学员的思想，与学员进行交流方面具有优势。但是，他们大多没有经过系统的教学技能训练，普遍缺乏教学经验。为了使青年教师尽快掌握教学技能，提高业务能力与水平，课题组指定认真负责、教学经验丰富的老教师担当青年教师的导师，对青年教师实行“一对一”的“传、帮、带”指导，指导青年教师备课、编写教案；采取措施督促教员投入足够的精力。教员上岗前，必须经过教研室、系所、学院三级试讲，每次授课必须重新编写教案、编写课件、编制教学日历；在教学过程中，教学指导委员会、督导组、院系领导经常性听查课，督促教学水平的提高。
通过从科研和教学两方面锤炼教学队伍，课题组教员自身水平得到了大大提高，多次在全军和全校获得教学优秀奖，其中获军队院校育才奖1人次，优秀研究生导师奖3次，校本科“研究型”教学比赛三等奖1人次，校研究生教学优秀三等奖1人次，教员在国内教学期刊上发表高水平教学论文10篇，课题组已经成为了一支能独立承担授课任务的高水平教师队伍。
参考文献：
[1]孟洲，胡永明，姚琼，宋章启.《光纤传感技术》研究生课程改革探讨[J].中北大学学报（社会科学版），2007，23（2）：98-100.
[2]孟洲，姚琼，曹春燕，梁迅，张学亮.光纤信息技术本硕博系列课程体系研究与实践探索[J].高等教育研究学报，2012，35（1）：50-53.
[3]周建华，邱琪，周晓军，光纤通信实验教学改革探讨[J].电子科技大学学报社科版，2003，5（2）：89-91.
浙江省现有光伏企业200余家，是全国光伏电池生产大省，产量约占全国的35%。衢州市作为浙江省第一个省级光伏产业基地，现有光伏企业60余家，是国内光伏产业链最为完善的地区之一。从市场调研情况来看，由于受到国际金融危机及欧债危机的影响，2011年下半年，硅材料加工、光伏电池市场受到了极大的影响，产量及价格受到巨大冲击。但从光伏应用市场来看，由于光伏电池、原材料价格的下降及国家光伏发电标杆电价的出台，给光伏发电系统集成市场带来了前所未有的利好前景。从国内光伏发电装机容量上看，2009年装机不到300MW，2010年装机约500MW，2011年装机约2.8GW。随着不可再生能源的不断消耗和国家对能源需求的不断增长，预计在未来的10年内，每年装机容量将急剧增加，人才需求将非常短缺。根据以上调研情况，我院对光伏应用技术专业的培养目标进行了重新定位，即重点培养具备光伏应用技术的基础知识，掌握光伏发电系统集成的能力，能适应光伏电站建设和光伏产品生产等光伏企业生产运行、技术服务、产品检测等一线需要的高素质技能型专门人才。
职业岗位能力分析
在课程体系构建中，我们主要围绕专业培养目标，以职业核心能力为主线，引入行业职业资格标准，以生产岗位典型工作任务为载体，与企业共同开发基于工作过程的系统化课程体系。结合专业定位，我们对处于光伏产业下游的光伏电站建设与光伏应用产品企业展开了调研。
光伏电站建设工作岗位能力分析。从调研情况来看，光伏电站建设的主要工作岗位有电站建设前期调研、工程设计、工程项目申报、工程施工、入网调试、电站运行维护与检修等，具体能力要求如图1所示。光伏应用产品生产工作岗位能力分析从调研情况来看，光伏应用产品生产的主要工作岗位有单体电池检测、特种组件生产、组件检测、控制器制作、系统集成与检测、系统维护与技术服务等，具体能力要求如图2所示。
专业拓展能力调研分析。结合专业定位及企业调研，本专业毕业生可在光伏电池生产、光伏发电系统集成等相关企业从事硅太阳电池方阵组合工、光伏系统集成工程师等相关岗位工作，经过1～3年后，可升为技术员，或转岗至管理岗位，如车间班长、车间主任等。学生的专业拓展能力如图3所示。
课程体系构建
高职教育是以培养高素质技能型人才为目标的，课程体系的建设必须抓住区域产业、企业、学生三个要素，要保证学生在掌握专业技能的同时，具备大学生应具有的素质。因此，课程体系的建立不能仅考虑学生职业技能的提高，而是更应该关注学生职业素质的养成与提高。
文化素质课程平台构建。在课程体系建设过程中要以专业人才培养为目标，对原属于文化素质课的公共基础课程进行重新定位。比如，在大学英语课程中，应改变以往课程模式，设置基础英语与行业英语；在计算机文化课程中，应按照专业定位及要求，设置Word高级应用、Excel高级应用、PowerPoint高级应用等课程模板，供不同专业学生选择。为加强大学生文化素质教育和交叉学科能力培养，使学生更好地适应社会需求，应基于文化素质课平台开设人文社会科学、自然科学、工程技术、艺术鉴赏等四大类素质拓展课程。
《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。
