引論：我們?yōu)槟砹?3篇光學(xué)工程論文范文，供您借鑒以豐富您的創(chuàng)作。它們是您寫作時(shí)的寶貴資源，期望它們能夠激發(fā)您的創(chuàng)作靈感，讓您的文章更具深度。

篇1

按照課程大綱的要求，在講授過程中，分別介紹了應(yīng)變式、電容式、電感式、壓電式、霍爾式、光纖、CCD、溫度傳感器等一些經(jīng)典傳感器的基本原理、特性、測(cè)量電路及其應(yīng)用。各種傳感器章節(jié)相對(duì)獨(dú)立，可以適當(dāng)?shù)卣{(diào)整講授的順序。傳感器的講授基本遵循從組成結(jié)構(gòu)、工作原理、分類、等效電路、特性參數(shù)到應(yīng)用這一思路。另外結(jié)合較常見的被測(cè)量，教師適當(dāng)?shù)乜偨Y(jié)歸納常用的傳感器的使用要點(diǎn)及其選擇依據(jù)，如都是測(cè)量位移的傳感器，應(yīng)變式傳感器、電容式傳感器或電感式傳感器在使用的時(shí)候區(qū)別在哪；又比如都是做開關(guān)，電容式傳感器和電感式傳感器在原理上是否有區(qū)別，等等。以前我校的教學(xué)模式是以課堂講授為主，根據(jù)教學(xué)內(nèi)容開設(shè)少量的驗(yàn)證性試驗(yàn)。這種教學(xué)模式過于注重原理的分析，學(xué)生只是機(jī)械化地記住了傳感器的一些基本概念和工作原理，但是當(dāng)要解決實(shí)際問題時(shí)卻感覺無從下手，缺乏對(duì)傳感器的直觀認(rèn)識(shí)，甚至有學(xué)生體會(huì)不到傳感器的實(shí)際應(yīng)用價(jià)值。鑒于此，我們有必要對(duì)傳統(tǒng)的教學(xué)模式進(jìn)行探討，通過教學(xué)方法、教學(xué)模式的改革讓學(xué)生切身感受到將“傳感與檢測(cè)技術(shù)”的知識(shí)學(xué)以致用的快樂，實(shí)現(xiàn)傳統(tǒng)教學(xué)方法所未能達(dá)到的效果。

1.調(diào)動(dòng)學(xué)生的積極性，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)的興趣。

教學(xué)方法改革的一個(gè)關(guān)鍵問題就是如何吸引學(xué)生的注意力，培養(yǎng)學(xué)生對(duì)課程的學(xué)習(xí)興趣。在《傳感器與檢測(cè)原理》課程的教學(xué)過程中，我們通過平時(shí)生活中比較常見的現(xiàn)象來引出相應(yīng)的教學(xué)內(nèi)容，如通過對(duì)吊扇和空調(diào)的對(duì)比，舉出溫度傳感器的作用；又如教室里的自動(dòng)感應(yīng)燈、審訊室的監(jiān)聽設(shè)備、家用的電磁爐都是怎樣工作的；又如醫(yī)學(xué)上的進(jìn)步：X照影技術(shù)、內(nèi)窺鏡手術(shù)等如何實(shí)施；機(jī)器人如何識(shí)別周圍環(huán)境；最新研制的無人駕駛汽車怎么實(shí)現(xiàn)在高速路上的行駛；等等。通過分析吊扇和空調(diào)工作原理的區(qū)別，引出傳感器的重要性。這些實(shí)例大大激發(fā)了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，使學(xué)生認(rèn)識(shí)到了學(xué)習(xí)該課程的重要性，為學(xué)生學(xué)習(xí)該課程后續(xù)內(nèi)容作了準(zhǔn)備。

2.充分運(yùn)用現(xiàn)代教學(xué)手段合理使用教具。

傳感與檢測(cè)技術(shù)課程的特點(diǎn)是原理多，公式復(fù)雜，推理較多。在傳統(tǒng)以往的教學(xué)中，教師在黑板畫原理圖或組成圖時(shí)，一方面圖形較為復(fù)雜占用很多時(shí)間，另一方面圖形缺乏立體感，無法形象地描述檢測(cè)過程，無法激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情。因此在教學(xué)過程中，我們通過運(yùn)用多媒體，讓傳感器參與的控制/檢測(cè)系統(tǒng)的過程和結(jié)果比較形象化、立體化，讓學(xué)生對(duì)其工作原理有了感性的認(rèn)識(shí)；通過PPT，學(xué)生了解了各種不同類型傳感器的形狀，對(duì)傳感器有了比較直觀的印象。多媒體課件的引入充分激發(fā)了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，活躍了課堂氣氛，使學(xué)生對(duì)檢測(cè)系統(tǒng)有了比較全面的認(rèn)識(shí)。

3.教學(xué)與實(shí)驗(yàn)相結(jié)合。

為加強(qiáng)學(xué)生的動(dòng)手能力、創(chuàng)新意識(shí)并促進(jìn)學(xué)生對(duì)課堂知識(shí)的消化吸收，我們?cè)O(shè)置了相應(yīng)的實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)。通過實(shí)驗(yàn)學(xué)生自己動(dòng)手接觸各種不同類型傳感器并搭建其相應(yīng)的檢測(cè)系統(tǒng)，一方面通過實(shí)驗(yàn)來驗(yàn)證原理，加強(qiáng)對(duì)基本定義的理解，另一方面增強(qiáng)了學(xué)生的測(cè)試技能、動(dòng)手能力及實(shí)際問題的分析能力。

4.教學(xué)與科研相結(jié)合。

重視教學(xué)和科研的結(jié)合提高了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣并拓展了學(xué)生的知識(shí)面，比如在講霍爾傳感器時(shí)，結(jié)合實(shí)際科研，采用霍爾傳感器來定位，通過實(shí)際檢測(cè)系統(tǒng)，對(duì)霍爾傳感器的應(yīng)用，包括霍爾元件的電路處理等進(jìn)行介紹說明，加深學(xué)生對(duì)霍爾效應(yīng)和對(duì)霍爾傳感器工作原理的理解。又比方說，要設(shè)計(jì)一個(gè)測(cè)溫系統(tǒng)，我們根據(jù)不同的測(cè)量溫度和精度要求會(huì)選用不同的溫度傳感器。又比方結(jié)合我校光學(xué)工程的特色，在他們比較熟悉的光學(xué)類的科研項(xiàng)目中，通過具體的項(xiàng)目介紹各種不同光電類傳感器的選取依據(jù)，包括不同類型的光源的選取。通過傳感與檢測(cè)原理知識(shí)在實(shí)際科研中的應(yīng)用，學(xué)生可以更了解傳感與檢測(cè)原理課程學(xué)習(xí)的重要性。這種模式使學(xué)生認(rèn)識(shí)到了傳感與檢測(cè)技術(shù)在科研中的重要性，并激發(fā)了學(xué)生學(xué)習(xí)的熱情。

5.教學(xué)與生活、社會(huì)需求相結(jié)合。

目前，部分同學(xué)缺乏對(duì)課程學(xué)習(xí)的興趣，不了解對(duì)本課程學(xué)習(xí)的意思，光學(xué)工程專業(yè)部分同學(xué)甚至認(rèn)為跟他們以后的工作、研究方向沒有關(guān)系，缺乏上課的積極性，不能很好地集中注意力。再加上枯燥理論的學(xué)習(xí)讓他們很難集中精神聽課，因此，在課程的講授中最為重要的就是如何培養(yǎng)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，激發(fā)他們對(duì)本課程的學(xué)習(xí)熱情。在知識(shí)點(diǎn)的講授過程中，根據(jù)專業(yè)方向的不同，要有側(cè)重點(diǎn)，通過一些熱門的話題或他們比較感興趣的話題引出知識(shí)點(diǎn)，如在介紹一種傳感器的時(shí)候，通過列舉一些現(xiàn)實(shí)生活中較常見的現(xiàn)象或者儀器，比如在介紹應(yīng)變式傳感器的時(shí)候，首先向?qū)W生介紹他們較為熟悉的電子秤重計(jì)的工作原理等，在介紹電感式傳感器時(shí)可以先給大家介紹竊聽器、拾音器等他們比較感興趣的設(shè)備和比較感興趣的話題。讓學(xué)生比較直觀地了解不同傳感器的工作原理以及它的應(yīng)用，讓學(xué)生認(rèn)識(shí)到，傳感器在我們平時(shí)生活中隨處可見，提高其學(xué)習(xí)的積極性。

篇2

4、一級(jí)學(xué)科博士學(xué)位授權(quán)點(diǎn)（10個(gè)）：心理學(xué)、中國(guó)語言文學(xué)、新聞傳播學(xué)、計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)、建筑學(xué)、土木工程、生物醫(yī)學(xué)工程 [50] 、信息與通信工程、光學(xué)工程、理論經(jīng)濟(jì)學(xué)。

篇3

B003 高校應(yīng)用數(shù)學(xué)學(xué)報(bào)

R037 高壓電器

C056 高壓物理學(xué)報(bào)

E005 高原氣象

V021 給水排水

N105 工程爆破

E360 工程地質(zhì)學(xué)報(bào)

S712 工程管理學(xué)報(bào)

N049 工程機(jī)械

V030 工程勘察

V033 工程抗震與加固改造

C002 工程力學(xué)

C073 工程熱物理學(xué)報(bào)

N590 工程設(shè)計(jì)學(xué)報(bào)

B031 工程數(shù)學(xué)學(xué)報(bào)

T003 工程塑料應(yīng)用

N064 工具技術(shù)

K018 工礦自動(dòng)化

T563 工業(yè)催化

J057 工業(yè)工程

N110 工業(yè)工程與管理

P009 工業(yè)加熱

V010 工業(yè)建筑

P005 工業(yè)爐

Z013 工業(yè)水處理

F030 工業(yè)微生物

G025 工業(yè)衛(wèi)生與職業(yè)病

N037 工業(yè)儀表與自動(dòng)化裝置

Z032 工業(yè)用水與廢水

G207 公共衛(wèi)生與預(yù)防醫(yī)學(xué)

X579 公路

X022 公路工程

X047 公路交通技術(shù)

N039 功能材料

M502 功能材料與器件學(xué)報(bào)

D503 功能高分子學(xué)報(bào)

E601 古地理學(xué)報(bào)

E304 古脊椎動(dòng)物學(xué)報(bào)

E022 古生物學(xué)報(bào)

G478 骨科

R047 固體電子學(xué)研究與進(jìn)展

Y013 固體火箭技術(shù)

C103 固體力學(xué)學(xué)報(bào)

W007 管理工程學(xué)報(bào)

W018 管理科學(xué)

W008 管理科學(xué)學(xué)報(bào)

W025 管理評(píng)論

W016 管理學(xué)報(bào)

H226 灌溉排水學(xué)報(bào)

R026 光電工程

R061 光電子•激光

R082 光電子技術(shù)

C091 光譜學(xué)與光譜分析

C097 光散射學(xué)報(bào)

R031 光通信技術(shù)

N015 光學(xué)技術(shù)

N033 光學(xué)精密工程

篇4

測(cè)控專業(yè)主要實(shí)踐性環(huán)節(jié)：包括軍訓(xùn)、金工、電工、電子實(shí)習(xí)，認(rèn)識(shí)實(shí)習(xí)，生產(chǎn)實(shí)習(xí)，社會(huì)實(shí)踐，課程設(shè)計(jì)，畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)等。

測(cè)控專業(yè)就業(yè)方向 本專業(yè)畢業(yè)具備精密儀器設(shè)計(jì)制造以及測(cè)量與控制方面的基礎(chǔ)知識(shí)與應(yīng)用能力，能在國(guó)民經(jīng)濟(jì)各部門從事測(cè)量與控制領(lǐng)域內(nèi)有關(guān)技術(shù)、儀器與系統(tǒng)的設(shè)計(jì)制造、科技開發(fā)、應(yīng)用研究、運(yùn)行管理。該專業(yè)既可以進(jìn)入生產(chǎn)工程自動(dòng)化企業(yè)從事自動(dòng)控制、自動(dòng)化檢測(cè)等方面的工作，也可以在科研單位進(jìn)行儀器儀表的開發(fā)和設(shè)計(jì)，同時(shí)還可以在工程檢測(cè)領(lǐng)域、計(jì)算機(jī)應(yīng)用領(lǐng)域找到適合本專業(yè)個(gè)人發(fā)展的空間。

測(cè)控專業(yè)培養(yǎng)要求 畢業(yè)生應(yīng)獲得以下幾方面的知識(shí)和能力：

1. 具有較扎實(shí)的自然科學(xué)基礎(chǔ)，較好的人文、藝術(shù)和社會(huì)科學(xué)基礎(chǔ)及正確運(yùn)用本國(guó)語言、文字的表達(dá)能力;

2. 較系統(tǒng)地掌握本專業(yè)領(lǐng)域?qū)拸V的技術(shù)理論基礎(chǔ)知識(shí)，主要包括機(jī)械學(xué)、電工電子學(xué)、光學(xué)、傳感器技術(shù)、測(cè)量與控制、市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)及企業(yè)管理等基礎(chǔ)知識(shí);

3. 掌握光、機(jī)、電、計(jì)算機(jī)相結(jié)合的當(dāng)代測(cè)控技術(shù)和實(shí)驗(yàn)研究能力，具有現(xiàn)代測(cè)控系統(tǒng)與儀器的設(shè)計(jì)、開發(fā)能力;

篇5

主辦單位：深圳大學(xué)

出版周期：月刊

出版地址：廣東省深圳市

語

種：中文

開

本：大16開

國(guó)際刊號(hào)：1000-2618

國(guó)內(nèi)刊號(hào)：44-1401/N

郵發(fā)代號(hào)：46-206

發(fā)行范圍：國(guó)內(nèi)外統(tǒng)一發(fā)行

創(chuàng)刊時(shí)間：1984

期刊收錄：

CA 化學(xué)文摘(美)(2009)

SA 科學(xué)文摘(英)(2009)

Pж(AJ) 文摘雜志(俄)(2009)

EI 工程索引(美)(2009)

核心期刊：

中文核心期刊(2008)

中文核心期刊(2004)

期刊榮譽(yù)：

Caj-cd規(guī)范獲獎(jiǎng)期刊

篇6

一、精心組織授課內(nèi)容，理清主線，突出重點(diǎn)。

光學(xué)設(shè)計(jì)課程囊括的知識(shí)點(diǎn)比較多，面向不同的教學(xué)對(duì)象，因?yàn)槠浔旧碇R(shí)積累就不同，而不同的教材組織方式，調(diào)強(qiáng)的知識(shí)重點(diǎn)也不盡相同，因此需要教師因人而異、不斷調(diào)整授課內(nèi)容的組織方式。北京信息科技大學(xué)光信息科學(xué)與技術(shù)專業(yè)將該課程核定為32學(xué)時(shí)，在這么短的課時(shí)內(nèi)，如何選擇講授的知識(shí)點(diǎn)來保證教學(xué)活動(dòng)的完成，根據(jù)本專業(yè)的特點(diǎn)，我們精心組織了教學(xué)內(nèi)容，主要為了理清思路，并突出重點(diǎn)。光學(xué)設(shè)計(jì)涉及到的內(nèi)容可分為：高斯光學(xué)、像差理論、典型光學(xué)系統(tǒng)、計(jì)算機(jī)自動(dòng)優(yōu)化方法、光學(xué)系統(tǒng)公差分析及光學(xué)元件制圖等。高斯光學(xué)是光學(xué)系統(tǒng)分析的基礎(chǔ)，光學(xué)系統(tǒng)初始結(jié)構(gòu)計(jì)算就是基于高斯光學(xué)理論的；像差理論是光學(xué)設(shè)計(jì)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(shè)計(jì)光學(xué)系統(tǒng)；典型光學(xué)系統(tǒng)包括放大鏡、顯微鏡、望遠(yuǎn)鏡等系統(tǒng)，是了解實(shí)際光學(xué)系統(tǒng)的鑰匙，也是光學(xué)系統(tǒng)初始結(jié)構(gòu)計(jì)算的理論基礎(chǔ)；而計(jì)算機(jī)自動(dòng)優(yōu)化方法、光學(xué)系統(tǒng)公差分析及光學(xué)元件制圖等是實(shí)踐性很強(qiáng)的內(nèi)容，也是把上述理論知識(shí)與實(shí)際設(shè)計(jì)過程聯(lián)系的紐帶。只有理清了這些內(nèi)容的知識(shí)體系，才能有的放矢，條理清楚的講授。我們經(jīng)過探索，發(fā)現(xiàn)在授課時(shí)選擇一個(gè)實(shí)際的光學(xué)系統(tǒng)（如開普勒望遠(yuǎn)鏡系統(tǒng)），從它的基本結(jié)構(gòu)講起，引出物鏡和目鏡的各自特點(diǎn)，用高斯光學(xué)知識(shí)分析其放大率、視場(chǎng)角等參數(shù)，再引申到實(shí)際系統(tǒng)像差對(duì)像質(zhì)的影響，最后講授怎樣設(shè)計(jì)這樣一個(gè)系統(tǒng)以及設(shè)計(jì)中應(yīng)該注意的問題。這樣就能把所有要講授的內(nèi)容串聯(lián)起來，學(xué)生就能更好地理清思路，知道哪部分內(nèi)容的作用以及怎樣學(xué)習(xí)效率更高。另外，講解時(shí)不能一概而論，必須突出重點(diǎn)，每個(gè)知識(shí)模塊的學(xué)時(shí)要分配得當(dāng)。比如像差理論是本課程的重點(diǎn)，需要占用較多的學(xué)時(shí)講解；而且像差理論這一部分應(yīng)該把重點(diǎn)放在各種系統(tǒng)參數(shù)（比如，光闌大小、位置，材料折射率、相對(duì)色散等）對(duì)初級(jí)像差的影響上，因?yàn)檫@是一個(gè)優(yōu)秀光學(xué)設(shè)計(jì)工程師必須練好的最重要的基本功。最后，處理好知識(shí)點(diǎn)與實(shí)際光學(xué)系統(tǒng)之間的關(guān)系。比如要提醒學(xué)生每一部分知識(shí)點(diǎn)都要結(jié)合與實(shí)際光學(xué)系統(tǒng)設(shè)計(jì)（包括加工、檢測(cè)）的關(guān)系來學(xué)習(xí)，做到有的放矢、思路清晰。

二、教學(xué)方法的改進(jìn)

1．課堂教學(xué)與課外科技創(chuàng)新實(shí)踐相結(jié)合

學(xué)習(xí)基本原理知識(shí)的目的是為了更好地應(yīng)用到實(shí)際生活中。我們積極鼓勵(lì)學(xué)生參加各種科技創(chuàng)新活動(dòng)，堅(jiān)持課堂教學(xué)與課外創(chuàng)新實(shí)踐活動(dòng)相結(jié)合，強(qiáng)化實(shí)踐能力培養(yǎng)，提高學(xué)生的設(shè)計(jì)與綜合分析能力。比如，在學(xué)習(xí)了照相系統(tǒng)基本知識(shí)以后，我們鼓勵(lì)學(xué)生調(diào)研如今市場(chǎng)上的各種照相機(jī)（包括數(shù)碼相機(jī)、傳統(tǒng)相機(jī)、攝像機(jī)等），讓學(xué)生考察照相機(jī)的基本結(jié)構(gòu)以及重要技術(shù)參數(shù)，并讓學(xué)生嘗試自己設(shè)計(jì)一臺(tái)照相機(jī)系統(tǒng)。這樣，學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性得到大大提高，他們?cè)谠O(shè)計(jì)過程中遇到很多問題，再重新回過頭在課堂找答案，被動(dòng)接收變?yōu)橹鲃?dòng)學(xué)習(xí)，學(xué)習(xí)效率大大提高。

2．現(xiàn)代多媒體教學(xué)技術(shù)的使用

多媒體教學(xué)是以計(jì)算機(jī)為核心的教學(xué)手段，能交互的綜合處理文本、圖形、圖像、動(dòng)畫、音頻及視頻等多種媒體信息，更豐富、更復(fù)雜的信息多媒體教學(xué)對(duì)全面提高教學(xué)質(zhì)量，增進(jìn)教學(xué)效果起著不可替代的推進(jìn)作用。基于多媒體的光學(xué)設(shè)計(jì)課程教學(xué)優(yōu)勢(shì)包括：第一，圖文并茂，簡(jiǎn)潔直觀，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣，提高學(xué)生學(xué)習(xí)的主動(dòng)性。比如在講授望遠(yuǎn)系統(tǒng)時(shí)，我們把目前世界上的各種望遠(yuǎn)系統(tǒng)圖片投影到黑板上，并列舉各系統(tǒng)的優(yōu)缺點(diǎn)，使學(xué)生頓時(shí)產(chǎn)生了濃厚的學(xué)習(xí)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(fā)揮，學(xué)生可以在相同的時(shí)間內(nèi)獲取更多的知識(shí)，提高課堂教學(xué)效率和教學(xué)質(zhì)量。比如，在講授各種目鏡結(jié)構(gòu)時(shí)，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(duì)稱式目鏡以及廣角目鏡等，一一板書這些目鏡結(jié)構(gòu)和特點(diǎn)非常花時(shí)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(jié)構(gòu)以及特點(diǎn)，從而把更多時(shí)間放到講授目鏡選型以及設(shè)計(jì)中去。第三，教師為主導(dǎo)，學(xué)生為主體，二者相互有機(jī)結(jié)合，實(shí)現(xiàn)教與學(xué)的良性互動(dòng)。比如，在學(xué)習(xí)球差與系統(tǒng)相對(duì)孔徑以及光闌的關(guān)系這部分內(nèi)容時(shí)，我們讓學(xué)生自己提出各種參數(shù)，然后現(xiàn)場(chǎng)用多媒體計(jì)算光線軌跡并畫出光路圖、像差圖等，學(xué)生再根據(jù)像差圖提出新的修正結(jié)構(gòu)，直到得出滿意的球差。在這個(gè)過程中，教師與學(xué)生不再是填鴨式的灌輸與接受知識(shí)，而是很好的互動(dòng)，并激發(fā)了學(xué)生學(xué)習(xí)興趣。

3．光學(xué)設(shè)計(jì)軟件的應(yīng)用

在光學(xué)設(shè)計(jì)課程教學(xué)中，為了演示光線追跡結(jié)果及光學(xué)系統(tǒng)在各種不同情況下、不同輸入光場(chǎng)時(shí)的輸出光場(chǎng)情況等，需要編制相應(yīng)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(xué)過程中演示復(fù)雜的光學(xué)現(xiàn)象，即使有人花大量時(shí)間和精力編制出一些，也因?yàn)楣δ懿粡?qiáng)、效果不佳而影響教學(xué)效果。我們將諸如ZEMAX、OSLO、CODE－V等功能強(qiáng)大的商業(yè)光學(xué)設(shè)計(jì)軟件引入光學(xué)設(shè)計(jì)課程的教學(xué)過程，可以減小設(shè)計(jì)工作量，并且使課程課件的深度得到加強(qiáng)，從而擴(kuò)大學(xué)生的感性認(rèn)知和視野，增強(qiáng)教學(xué)效果。

現(xiàn)有的成像光學(xué)分析與設(shè)計(jì)軟件主要有三種，分別為：美國(guó)Optical Research Association 公司的CODE－V軟件；Lambda Research Corporation公司的OSLO軟件；Focus Software Inc開發(fā)的ZEMAX軟件。其中ZEMAX軟件由于界面友好，容易上手，目前占據(jù)市場(chǎng)最大份額；我們?cè)谡n堂教學(xué)中采用的也是ZEMAX軟件。該軟件可做光學(xué)組件設(shè)計(jì)與照明系統(tǒng)的照度分析，也可建立反射、折射、繞射等光學(xué)模型，并結(jié)合優(yōu)化、公差等分析功能，是將實(shí)際光學(xué)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)概念、優(yōu)化、分析、公差以及報(bào)表集成在一起的一套綜合性的光學(xué)設(shè)計(jì)仿真軟件。課堂利用ZEMAX的計(jì)算與模擬功能，鼓勵(lì)學(xué)生通過自主探索，在掌握理論知識(shí)的前提下，讓學(xué)生建立相應(yīng)的物理模型和數(shù)學(xué)模型，通過自己輸入?yún)?shù)去完成對(duì)光學(xué)系統(tǒng)的形象化和具體化，并對(duì)光學(xué)系統(tǒng)像差進(jìn)行詳細(xì)了解，為進(jìn)一步設(shè)計(jì)提供參考依據(jù)。例如，如果要給學(xué)生講授cook三片式透鏡組（入瞳10mm，全視場(chǎng)角40°）的結(jié)構(gòu)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(jié)構(gòu)圖都可以畫出，而且所選三個(gè)視場(chǎng)（0視場(chǎng)、10°視場(chǎng)、20°視場(chǎng)）的光線軌跡也可以準(zhǔn)確畫出，這樣就使得學(xué)生有更形象、直觀的認(rèn)識(shí)。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(jì)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(diǎn)列圖、波像差圖、調(diào)制傳遞函數(shù)圖和場(chǎng)曲、像散及畸變圖。根據(jù)這些像差圖，學(xué)生可以對(duì)該系統(tǒng)的像差有個(gè)全面的認(rèn)識(shí)，可以更進(jìn)一步改進(jìn)并優(yōu)化結(jié)構(gòu)參數(shù)。而計(jì)算實(shí)際像差利用傳統(tǒng)的手工計(jì)算花費(fèi)時(shí)間是巨大的。 　總之，利用光學(xué)設(shè)計(jì)軟件，可以使光學(xué)設(shè)計(jì)課程授課效率更高，學(xué)生學(xué)習(xí)興趣更濃，學(xué)習(xí)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(shí)施方法相輔相成，從而更客觀地反映教與學(xué)的效果，達(dá)到拓展學(xué)生的個(gè)性，激發(fā)其學(xué)習(xí)能力和興趣的目的。傳統(tǒng)理工科課程通常以閉卷筆試加平時(shí)成績(jī)相結(jié)合的方式進(jìn)行考核。針對(duì)《光學(xué)設(shè)計(jì)》的課程特點(diǎn)，我們采用了以考核綜合知識(shí)和能力為主導(dǎo)的考試方法。具體包括：①建立小課題，指導(dǎo)學(xué)生撰寫小論文。比如讓學(xué)生們調(diào)研目前流行的單反相機(jī)的原理并進(jìn)行初步設(shè)計(jì)，學(xué)生通過查資料，深入調(diào)研，強(qiáng)化學(xué)生自己思考的過程，同時(shí)也能考察一個(gè)學(xué)生的綜合素質(zhì)。②開展課堂討論，給予總結(jié)評(píng)價(jià)。這部分的考核主要是通過討論來考察學(xué)生對(duì)知識(shí)點(diǎn)的應(yīng)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(xué)生對(duì)理論基本知識(shí)的理解和掌握。

通過這三種方式來全面綜合地考察、評(píng)定學(xué)生對(duì)該門課程的學(xué)習(xí)掌握和理解程度，從而更好地反饋和指導(dǎo)教學(xué)。這樣的考核方法覆蓋指標(biāo)更全面，考核的結(jié)果就會(huì)更客觀合理，能夠真實(shí)全面反映學(xué)生的學(xué)習(xí)情況與能力水平，有利于對(duì)學(xué)生的知識(shí)和能力進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)。

四、教師自身能力提高

教師是課程改革最直接、最關(guān)鍵的群體，因此教師的自身成長(zhǎng)與課程的建設(shè)發(fā)展密切相關(guān)。教師的專業(yè)成長(zhǎng)不僅僅是教學(xué)經(jīng)歷和教學(xué)經(jīng)驗(yàn)的累積與豐富，更是教師由被動(dòng)到主動(dòng)參與課程決策、課程運(yùn)作和課程評(píng)價(jià)，促進(jìn)課程、教師和學(xué)生共同發(fā)展的過程。在不斷變革的社會(huì)大環(huán)境下，教師應(yīng)樹立終身教育和終身學(xué)習(xí)的觀念，即“教育既是為了促進(jìn)個(gè)人的終身全面發(fā)展，又是為了促進(jìn)社會(huì)的持續(xù)發(fā)展和全面進(jìn)步。”只有具備這樣的觀念，才能不斷解決教育中出現(xiàn)的各種問題，才能建構(gòu)新課程條件下的目標(biāo)、教學(xué)、評(píng)價(jià)體系。另外，很多人對(duì)于光學(xué)設(shè)計(jì)存在錯(cuò)誤的認(rèn)識(shí)，認(rèn)為只要學(xué)好幾種光學(xué)設(shè)計(jì)軟件就可以進(jìn)行光學(xué)設(shè)計(jì)。其實(shí)，光學(xué)設(shè)計(jì)是一種創(chuàng)造性的工作，它需要經(jīng)驗(yàn)也需要設(shè)計(jì)人員有正確的設(shè)計(jì)思想和設(shè)計(jì)理念，而軟件只是工具而已。光學(xué)設(shè)計(jì)總要從像差補(bǔ)償開始，如果沒有對(duì)基礎(chǔ)像差理論的深入、正確理解，只是按照已有參數(shù)按步就班地操作，光學(xué)設(shè)計(jì)則成了完全的技術(shù)工作，毫無思想性可言。對(duì)于這部分理論內(nèi)容要有“板凳要坐十年冷”的準(zhǔn)備，從復(fù)雜、枯燥的公式中理解設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)，打好光學(xué)設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)。光學(xué)設(shè)計(jì)是一門需要慢慢磨的手藝，作為教師的我們就更要負(fù)起責(zé)任，不斷提高自身水平，不浮躁、不圖快，踏踏實(shí)實(shí)的不斷學(xué)習(xí)，積極地參與科研，積累更多的光學(xué)設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)，這樣才能更好地講授好這門課。

五、結(jié)束語

隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，光學(xué)系統(tǒng)的作用越來越被重視，迫切需要光學(xué)設(shè)計(jì)的專業(yè)人才，為此高校肩負(fù)著培養(yǎng)具有良好光學(xué)設(shè)計(jì)人才的重任。本文對(duì)光學(xué)設(shè)計(jì)教學(xué)內(nèi)容與課程設(shè)置的安排、教學(xué)方式的優(yōu)化改革以及考核方式多樣化等問題進(jìn)行了研究與討論，為學(xué)生更好地掌握光學(xué)設(shè)計(jì)知識(shí)、將來更好地服務(wù)于社會(huì)打下良好的基礎(chǔ)。

參考文獻(xiàn)

1 王之江.光學(xué)設(shè)計(jì)理論基礎(chǔ)［M］.北京：科學(xué)出版社，1985

2 李 林.計(jì)算機(jī)輔助光學(xué)設(shè)計(jì)的理論與應(yīng)用［M］.北京：國(guó)防工業(yè)出版社，2002

3 黃一帆、李 林.光學(xué)設(shè)計(jì)教程［M］.北京：北京理工大學(xué)出版社，2009

篇7

Optical Engineering Professional Practice Teaching

System Construction and Exploration

XIAO Yanshan， WANG Fei， HE Huiling

（College of Science， China Three Gorges University， Yichang， Hubei 443002）

Abstract According to Optical Engineering expertise structural characteristics and social requirements， combined with our school practice for Optical Engineering practice teaching system optimization， raised my school Optical Engineering Professional Practice teaching training objectives， build professional practice teaching content， build professional practice teaching hierarchical， multi-module， the system architecture to further improve students 'knowledge， cultivate students' innovative spirit and practical ability， so that students can better serve the photovoltaic industry and the local economic and social development.

Key words optical; practice teaching; laboratory construction

0 引言

按照國(guó)家專業(yè)目錄的指導(dǎo)思想，我校光電信息工程專業(yè)的培養(yǎng)目標(biāo)為：培養(yǎng)既具有扎實(shí)的數(shù)理基礎(chǔ)，又熟練掌握光電技術(shù)、光學(xué)工程、信號(hào)處理、計(jì)算機(jī)應(yīng)用與控制方面的知識(shí)和各種實(shí)驗(yàn)測(cè)試技能，了解有關(guān)光學(xué)工程、光纖通信技術(shù)、電子技術(shù)、光電圖像處理等方面的基礎(chǔ)知識(shí)，能在光電系統(tǒng)與信息處理、光纖通信與傳感及其相關(guān)領(lǐng)域從事科研教學(xué)、科技開發(fā)、工程技術(shù)及生產(chǎn)管理的綜合型人才。①與機(jī)械、電氣、電子、材料等專業(yè)相比，光電信息工程專業(yè)具有非常鮮明的特點(diǎn)，就是其知識(shí)的廣泛交叉性。②③本專業(yè)學(xué)生不僅在光電信息的獲取、傳遞、處理及應(yīng)用等方面具有堅(jiān)實(shí)的理論基礎(chǔ)，同時(shí)還需在光電信息處理、光電系統(tǒng)設(shè)計(jì)、光電技術(shù)及其應(yīng)用等專業(yè)領(lǐng)域具有扎實(shí)的專業(yè)知識(shí)和熟練的實(shí)踐技能。④

針對(duì)本專業(yè)實(shí)踐教學(xué)中普遍存在的實(shí)驗(yàn)課課時(shí)數(shù)不足、學(xué)生開展自主創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)機(jī)會(huì)不多、學(xué)生實(shí)驗(yàn)動(dòng)手能力不強(qiáng)以及實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容明顯落后于技術(shù)發(fā)展等問題，本文提出以行業(yè)和社會(huì)需求為導(dǎo)向、鼓勵(lì)學(xué)生自主探究和創(chuàng)新、專業(yè)實(shí)驗(yàn)與專業(yè)實(shí)踐環(huán)節(jié)相結(jié)合的實(shí)踐教學(xué)理念，構(gòu)建科學(xué)的實(shí)踐教學(xué)內(nèi)容，建立分層次、多模塊、系統(tǒng)的實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)，進(jìn)一步優(yōu)化和完善學(xué)生知識(shí)結(jié)構(gòu)體系，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新精神和實(shí)踐能力。

1 實(shí)踐教學(xué)體系的設(shè)計(jì)

1.1 實(shí)踐教學(xué)層次設(shè)計(jì)

根據(jù)本專業(yè)實(shí)踐教學(xué)的要求、功能及特點(diǎn)，實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容可由基礎(chǔ)演示型、應(yīng)用提高型、綜合設(shè)計(jì)型以及研究創(chuàng)新型等四個(gè)不同層次的實(shí)驗(yàn)組成。

基礎(chǔ)演示型實(shí)驗(yàn)：實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容與光電專業(yè)基礎(chǔ)理論課內(nèi)容相對(duì)應(yīng)，進(jìn)行基本的專業(yè)技能訓(xùn)練。通過開展這類實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，幫助學(xué)生加深對(duì)所學(xué)專業(yè)課程內(nèi)容的理解與掌握，并使學(xué)生有機(jī)會(huì)學(xué)習(xí)正確使用本學(xué)科領(lǐng)域的常用儀表和設(shè)備。

應(yīng)用提高型實(shí)驗(yàn)：它是基礎(chǔ)演示型實(shí)驗(yàn)的提高和拓展，根據(jù)本專業(yè)發(fā)展方向和實(shí)驗(yàn)室特點(diǎn)，主要實(shí)驗(yàn)內(nèi)容應(yīng)包括光纖通信與傳感技術(shù)、光電檢測(cè)技術(shù)以及激光技術(shù)等。通過開展這類實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目幫助學(xué)生了解光電專業(yè)知識(shí)在實(shí)際生產(chǎn)生活中的應(yīng)用領(lǐng)域、光電技術(shù)的應(yīng)用原理和測(cè)量方法，提高學(xué)生解決實(shí)際問題的能力，增強(qiáng)學(xué)生的就業(yè)競(jìng)爭(zhēng)能力。⑤

綜合設(shè)計(jì)型實(shí)驗(yàn)：它涉及的專業(yè)知識(shí)內(nèi)容較廣泛，包括光電檢測(cè)與傳感的部分實(shí)驗(yàn)，光纖通信的部分實(shí)驗(yàn)以及激光技術(shù)的部分實(shí)驗(yàn)。這類實(shí)驗(yàn)內(nèi)容比較豐富，實(shí)驗(yàn)儀器比較復(fù)雜，開展這類實(shí)驗(yàn)可以培養(yǎng)學(xué)生利用所學(xué)專業(yè)知識(shí)解決復(fù)雜問題的能力。實(shí)驗(yàn)可在老師指導(dǎo)下，由學(xué)生自行設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案、實(shí)驗(yàn)步驟，并由學(xué)生自行實(shí)施完成。

通過以上三個(gè)層次實(shí)驗(yàn)課程的學(xué)習(xí)，學(xué)生學(xué)習(xí)如何做好實(shí)驗(yàn)，掌握研究光電規(guī)律和分析光電實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象的思想和方法，學(xué)會(huì)分析和評(píng)價(jià)實(shí)驗(yàn)結(jié)果，達(dá)到激發(fā)學(xué)習(xí)熱情、變被動(dòng)學(xué)習(xí)為主動(dòng)學(xué)習(xí)的目的。由以前教師安排好實(shí)驗(yàn)、準(zhǔn)備好實(shí)驗(yàn)儀器、學(xué)生來做實(shí)驗(yàn)的狀態(tài)，過渡到學(xué)生在老師的指導(dǎo)下，自己設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)，自己準(zhǔn)備實(shí)驗(yàn)儀器完成實(shí)驗(yàn)，從而培養(yǎng)和提高學(xué)生的綜合思維和創(chuàng)造能力。

研究創(chuàng)新型實(shí)驗(yàn)：主要安排融合各分支學(xué)科和交叉學(xué)科的綜合創(chuàng)新性實(shí)驗(yàn)。特別是突出光電技術(shù)與計(jì)算機(jī)技術(shù)、信息前沿科學(xué)發(fā)展的融合。部分實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目采用項(xiàng)目式管理模式，題目由學(xué)生自由選擇，實(shí)驗(yàn)時(shí)間不受限制，實(shí)驗(yàn)室對(duì)學(xué)生實(shí)行全方位開放。由學(xué)生自己查閱資料、設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案、選擇實(shí)驗(yàn)儀器、獨(dú)立完成實(shí)驗(yàn)、撰寫總結(jié)報(bào)告并口頭交流，注重創(chuàng)新意識(shí)和創(chuàng)新能力的培養(yǎng)，為學(xué)生提供發(fā)展個(gè)性和施展才能的機(jī)會(huì)。

1.2 實(shí)踐教學(xué)模塊設(shè)計(jì)

本專業(yè)的實(shí)踐教學(xué)模塊可分為四類，如表1 所示。第一類是基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)，主要開設(shè)在大一、大二學(xué)年。這一環(huán)節(jié)的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容主要有計(jì)算機(jī)語言程序設(shè)計(jì)、物理實(shí)驗(yàn)、數(shù)電模電實(shí)驗(yàn)以及工程基礎(chǔ)訓(xùn)練。這一實(shí)驗(yàn)?zāi)K主要是學(xué)生自己動(dòng)手進(jìn)行實(shí)物制作，從而提高動(dòng)手能力。第二類是專業(yè)課程設(shè)計(jì)，包括光電檢測(cè)與信號(hào)處理課程設(shè)計(jì)、電子線路設(shè)計(jì)與PCB、光學(xué)軟件設(shè)計(jì)、光電子系統(tǒng)課程設(shè)計(jì)等。課程設(shè)計(jì)內(nèi)容與專業(yè)理論課知識(shí)相銜接，使學(xué)生將理論課中學(xué)到的知識(shí)應(yīng)用到實(shí)踐中去。大三年級(jí)以后，每學(xué)期都開設(shè)有專業(yè)課程設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)，而且課程設(shè)計(jì)的內(nèi)容逐步與生產(chǎn)實(shí)踐相結(jié)合。第三類是專業(yè)綜合類實(shí)驗(yàn)，包括學(xué)科基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)、光電子學(xué)專業(yè)實(shí)驗(yàn)、畢業(yè)設(shè)計(jì)等。通過這類專業(yè)綜合實(shí)驗(yàn)，來系統(tǒng)訓(xùn)練學(xué)生的光電信息專業(yè)知識(shí)，提升學(xué)生的光電信息專業(yè)素養(yǎng)。第四類是社會(huì)生產(chǎn)實(shí)踐，包括生產(chǎn)實(shí)踐、畢業(yè)實(shí)習(xí)等。這類實(shí)驗(yàn)包括大學(xué)生光電設(shè)計(jì)競(jìng)賽、大學(xué)生電子設(shè)計(jì)大賽、大學(xué)生數(shù)學(xué)建模大賽、寒暑期勤工儉學(xué)、畢業(yè)實(shí)習(xí)等。通過統(tǒng)籌安排這些實(shí)踐內(nèi)容，使學(xué)生盡快了解、認(rèn)識(shí)社會(huì)、企業(yè)對(duì)光電信息專業(yè)的實(shí)際需求，真正理解專業(yè)學(xué)習(xí)目的，以增加學(xué)生畢業(yè)后的就業(yè)競(jìng)爭(zhēng)力。

表1 光電信息工程專業(yè)實(shí)踐教學(xué)模塊

2 實(shí)踐教學(xué)內(nèi)容的實(shí)施

2.1 基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)

在大二年級(jí)之前完成全部基礎(chǔ)類實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)，主要是關(guān)于儀器、儀表的使用、基本量測(cè)量、基本實(shí)驗(yàn)技能的訓(xùn)練和基本測(cè)量方法等，設(shè)計(jì)物理、電子學(xué)以及計(jì)算機(jī)技術(shù)實(shí)驗(yàn)的一些基本實(shí)驗(yàn)技能和基本知識(shí)點(diǎn)，培養(yǎng)學(xué)生的觀察能力、分析能力和判斷能力。除了傳統(tǒng)的演示實(shí)驗(yàn)，還包含學(xué)生自己動(dòng)手操作完成的實(shí)驗(yàn)，讓學(xué)生在實(shí)驗(yàn)中通過探索獲取知識(shí)和經(jīng)驗(yàn)。

通過該實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)，可以使學(xué)生具備基本實(shí)驗(yàn)技能，學(xué)會(huì)基本測(cè)量?jī)x器的使用，掌握基本的實(shí)驗(yàn)方法和經(jīng)驗(yàn)，為下一階段的學(xué)習(xí)打下良好的基礎(chǔ)。⑥

2.2 課程設(shè)計(jì)

課程設(shè)計(jì)是實(shí)踐教學(xué)體系的重要環(huán)節(jié)，是理論課程的互補(bǔ)，理論課程中抽象的理論知識(shí)可以在課程設(shè)計(jì)中直觀地反映。指導(dǎo)老師根據(jù)所學(xué)專業(yè)課內(nèi)容給出多個(gè)設(shè)計(jì)題目，學(xué)生選擇后自己查閱相關(guān)資料對(duì)所選題目做出課程設(shè)計(jì)報(bào)告。課程設(shè)計(jì)分布在第2學(xué)年與第3學(xué)年，這一階段學(xué)生已經(jīng)有了一定的理論基礎(chǔ)及實(shí)踐基礎(chǔ)，可以完成相關(guān)課程設(shè)計(jì)要求。

通過課程設(shè)計(jì)這一實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)，可以提升學(xué)生的思維能力，尤其是鍛煉學(xué)生應(yīng)用理論知識(shí)解決實(shí)際問題的能力。

2.3 專業(yè)實(shí)驗(yàn)

充分利用現(xiàn)有實(shí)驗(yàn)室設(shè)備設(shè)計(jì)專業(yè)實(shí)驗(yàn)，可將專業(yè)實(shí)驗(yàn)劃分到多個(gè)實(shí)驗(yàn)室，指導(dǎo)教師在固定實(shí)驗(yàn)室指導(dǎo)，學(xué)生分組完成規(guī)定的實(shí)驗(yàn)，有效地克服了實(shí)驗(yàn)設(shè)備臺(tái)數(shù)不足的問題。畢業(yè)設(shè)計(jì)是教學(xué)過程中最重要的實(shí)踐性教學(xué)環(huán)節(jié)，是本專業(yè)學(xué)生畢業(yè)前的一個(gè)重要的綜合性實(shí)踐環(huán)節(jié)。該實(shí)踐環(huán)節(jié)的任務(wù)是，通過指導(dǎo)教師對(duì)學(xué)生有針對(duì)性的指導(dǎo)，讓學(xué)生系統(tǒng)完成選題、文獻(xiàn)檢索、文獻(xiàn)綜述、開題、實(shí)證研究、論文撰寫、論文修改、答辯等各個(gè)具體環(huán)節(jié)，深入探討專業(yè)知識(shí)，綜合運(yùn)用專業(yè)技能，學(xué)會(huì)選用合適的研究方法，從而完成畢業(yè)論文。畢業(yè)設(shè)計(jì)的目的在于通過這些環(huán)節(jié)，使學(xué)生鞏固所學(xué)的光電專業(yè)知識(shí)和各項(xiàng)技能，對(duì)培養(yǎng)學(xué)生開拓務(wù)實(shí)的工作學(xué)習(xí)作風(fēng)、拓寬專業(yè)視野、鍛煉專業(yè)技能有很好的幫助作用。

2.4 社會(huì)實(shí)踐

社會(huì)實(shí)踐是本專業(yè)教學(xué)計(jì)劃中非常重要的實(shí)踐性教學(xué)環(huán)節(jié)之一，實(shí)踐形式包括校內(nèi)實(shí)踐和校外實(shí)踐。通過社會(huì)實(shí)踐讓學(xué)生真正接觸、了解社會(huì)實(shí)際。一方面讓學(xué)生認(rèn)識(shí)到光電信息專業(yè)在社會(huì)經(jīng)濟(jì)建設(shè)中的地位和作用，了解光電信息技術(shù)的發(fā)展前沿;同時(shí)增加學(xué)生對(duì)光電信息專業(yè)的認(rèn)識(shí)和理解，通過本專業(yè)知識(shí)在實(shí)際生產(chǎn)中的應(yīng)用來鞏固所學(xué)習(xí)的理論知識(shí)，培養(yǎng)學(xué)生分析和解決工程實(shí)際問題的能力;最后通過社會(huì)實(shí)踐讓學(xué)生熟悉工程技術(shù)人員的工作職責(zé)和工作程序，學(xué)習(xí)組織和管理生產(chǎn)的初步知識(shí)，培養(yǎng)學(xué)生嚴(yán)謹(jǐn)認(rèn)真的科學(xué)態(tài)度和嚴(yán)謹(jǐn)求實(shí)的工作作風(fēng)。

3 結(jié)束語

根據(jù)光電信息工程專業(yè)知識(shí)結(jié)構(gòu)特點(diǎn)和社會(huì)對(duì)本專業(yè)學(xué)生的要求，結(jié)合我校實(shí)際對(duì)光電信息工程專業(yè)實(shí)踐教學(xué)體系進(jìn)行優(yōu)化，在拓展學(xué)生專業(yè)知識(shí)面的同時(shí)，更加注重現(xiàn)代光電信息領(lǐng)域的高、新、尖技術(shù)，并且充分利用校內(nèi)外教學(xué)資源，提高學(xué)生的綜合素質(zhì)，促進(jìn)教學(xué)改革、科研和產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。

基金項(xiàng)目：三峽大學(xué)教研項(xiàng)目（J2014069）

注釋

① 中華人民共和國(guó)教育部高等教育司.中國(guó)普通高等學(xué)校本科專業(yè)設(shè)置大全[M].北京：高等教育出版社，2003：201-202.

② 郁道銀，蔡懷宇，葛寶臻，李清，陳曉冬.光電信息工程專業(yè)建設(shè)的探索與實(shí)踐[J].光學(xué)技術(shù)，2007（S1）：293-294.

③ 劉向東，劉旭，劉玉玲.從高等教育的發(fā)展到光學(xué)工程類專業(yè)研究型人才培養(yǎng)方案再調(diào)整的思考[J].光學(xué)技術(shù)，2007（S1）：276-277，279.

篇8

二、電動(dòng)力學(xué)課程教學(xué)現(xiàn)狀及課程特點(diǎn)

電動(dòng)力學(xué)課程內(nèi)容，對(duì)大多數(shù)學(xué)生來說感覺到比較難學(xué)。原因是知識(shí)點(diǎn)較多，抽象難懂。數(shù)學(xué)推導(dǎo)復(fù)雜，要求有較強(qiáng)的數(shù)理基礎(chǔ)。雖然有些電動(dòng)力學(xué)問題接近實(shí)際，比如波導(dǎo)問題、天線問題，但學(xué)生要理解和解決這些問題，需要一定的過程，由于上述問題的存在，使初學(xué)者常常感到電動(dòng)力學(xué)課枯燥無味、難以入門；上課聽講似懂非懂，下課做題無從下手。并且,由于招生數(shù)量的增加,極大降低了師生比,降低了學(xué)生與老師交流的幾率。同時(shí)，現(xiàn)代大學(xué)生與80年代大學(xué)生比，缺乏主動(dòng)思考意識(shí)和能力，都嚴(yán)重影響電動(dòng)力學(xué)課程的教學(xué)效果。

三、教學(xué)改革設(shè)想及實(shí)施

篇9

    生物醫(yī)學(xué)工程在國(guó)際上做為一個(gè)學(xué)科出現(xiàn),始于20世紀(jì)50年代,特別是隨著宇航技術(shù)的進(jìn)步、人類實(shí)現(xiàn)了登月計(jì)劃以來,生物醫(yī)學(xué)工程有了快速的發(fā)展。在我國(guó),生物醫(yī)學(xué)工程做為一個(gè)專門學(xué)科起步于20世紀(jì)70年代,中國(guó)醫(yī)學(xué)科學(xué)院、中國(guó)協(xié)和醫(yī)科大學(xué)原院校長(zhǎng)、我國(guó)著名的醫(yī)學(xué)家黃家駟院士是我國(guó)生物醫(yī)學(xué)工程學(xué)科最早的倡導(dǎo)者。1977年中國(guó)協(xié)和醫(yī)科大學(xué)生物 醫(yī)學(xué)工程專業(yè)的創(chuàng)建、1980年中國(guó)生物醫(yī)學(xué)工程學(xué)會(huì)的成立,有力地推進(jìn)了我國(guó)生物醫(yī)學(xué)工程的發(fā)展。目前,我國(guó)許多高校科研單位均設(shè)有生物醫(yī)學(xué)工程機(jī)構(gòu),從事著生物醫(yī)學(xué)的科研 教學(xué)工作,在我國(guó)生物醫(yī)學(xué)工程科學(xué)事業(yè)的發(fā)展中發(fā)揮著重要作用。

    一、顯微鏡的發(fā)明

    “解剖”一詞由希臘語“anatomia”轉(zhuǎn)譯而來,其意思是用刀剖割,肉眼觀察研究人體結(jié)構(gòu)。17世紀(jì)lee wenhock發(fā)明了光學(xué)顯微鏡,推動(dòng)了解剖學(xué)向微觀層次發(fā)展,使人們不但可以了解人體大體解剖的變化,而且可以進(jìn)一步觀察研究其細(xì)胞 形態(tài)結(jié)構(gòu)的變化。隨著光學(xué)顯微鏡的出現(xiàn),醫(yī)學(xué)領(lǐng)域相繼誕生了細(xì)胞學(xué)、組織學(xué)、細(xì)胞病理 學(xué),從而將醫(yī)學(xué)研究提高到細(xì)胞形態(tài)學(xué)水平。

    普通光學(xué)顯微鏡的分辨能力只能達(dá)到微米(μm)級(jí)水平,難以分辨病毒及細(xì)胞的超微細(xì)結(jié)構(gòu)、核結(jié)構(gòu)、dna等大分子結(jié)構(gòu)。而20世紀(jì)60年代出現(xiàn)的電子顯微鏡,使人們能觀察到納米(nm)級(jí)的微小個(gè)體,研究細(xì)胞的超微結(jié)構(gòu)。光學(xué)顯微鏡和電子顯微鏡的發(fā)明都是醫(yī)學(xué)工程研究的成果,它們對(duì)推動(dòng)醫(yī)學(xué)的發(fā)展起了重要作用。

    二、影像學(xué)診斷飛躍進(jìn)步

    影像學(xué)診斷是20世紀(jì)醫(yī)學(xué)診斷最重要發(fā)展最快的領(lǐng)域之一。

    50年代x光透視和攝片是臨床最常用的影像學(xué)診斷方法,而今天由于x線ct技術(shù)的出現(xiàn)和應(yīng)用,使影像學(xué)診斷水平發(fā)生了飛躍,從而極大地提高了臨床診斷水平。即計(jì)算機(jī)體斷層 攝影(computed tomography ct),即是利用計(jì)算機(jī)技術(shù)處理人體組織器官的切面顯像。x線ct片提供給醫(yī)生的信息量,遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于普通x線照片觀察所得的信息。目前,螺旋ct(spiral ct 或helicalet ct)已經(jīng)問世,能快速掃描和重建圖像,在臨床應(yīng)用中取代了多數(shù)傳統(tǒng)的ct,提高了診斷準(zhǔn)確率。

    醫(yī)學(xué)工程研究利用生物組織中氫、磷等原子的核磁共振原理。研制成功了核磁共振計(jì)算機(jī)斷層成像系統(tǒng)(mri),它不僅 可分辨病理解剖結(jié)構(gòu)形態(tài)的變化,還能做到早期識(shí)別組織生化功能變化的信息,顯示某些疾病在早期價(jià)段的改變,有利于臨床早期診斷。可以認(rèn)為mri工程的進(jìn)步,促進(jìn)了醫(yī)學(xué)診斷學(xué)向功能與形態(tài)相結(jié)合的方向發(fā)展,向超快速成像、準(zhǔn)實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)mri、mra、fmri、mrs發(fā)展。根據(jù)核醫(yī)學(xué)示蹤,利用正電子發(fā)射核素(18f,11c,13n)的原理,創(chuàng)造 的正電子發(fā)射體層攝影(pet),是目前最先進(jìn)的影像診斷技術(shù)。美國(guó)新聞媒體把pet列為十大醫(yī)學(xué)生物技術(shù)的榜首。pet問世不過30年歷史,但它已顯示出對(duì)腫瘤學(xué)、心臟病學(xué)、神經(jīng)病學(xué)、器官移植,新藥開發(fā)等研究領(lǐng)域的重要價(jià)值。影像學(xué)診斷水平的不斷提高,與20世紀(jì)生物醫(yī)學(xué)工程技術(shù)的發(fā)展密切相關(guān)。

    三、介入醫(yī)學(xué)問世

    介入醫(yī)學(xué)是一種微創(chuàng)傷的診療技術(shù)。dotter和judkin(1964 年)是最早使用介入技術(shù)治療疾病的創(chuàng)始人,他們用導(dǎo)管對(duì)下肢動(dòng)脈阻塞性病變進(jìn)行擴(kuò)張治療取得成功。1967年margulis首先使用過介入放射學(xué),這是醫(yī)學(xué)文獻(xiàn)出現(xiàn)“介入”一詞的最早記載。1977年 gruenzing成功地進(jìn)行了首例冠狀動(dòng)脈球囊擴(kuò)張術(shù)獲得成功以后,介入性診療技術(shù)由于其創(chuàng)傷小、患者痛苦少,安全有效而倍受臨床歡迎。20世紀(jì)80年代隨著生物醫(yī)學(xué)工程的發(fā)展,高精度計(jì)算機(jī)化影像診查儀器、數(shù)字減影血管造 影(dsa)、射頻消融技術(shù)以及高分子(high-polymer)新材料制成的介入技術(shù)用的各種導(dǎo)管相繼問世,使介入性診療技術(shù)發(fā)生了飛速進(jìn)步,臨床應(yīng)用范圍不斷擴(kuò)大,從心血管、腦血管、非血管管腔器官到某些惡性腫瘤等都具有使用介入診療的適應(yīng)證,并使診療效果明顯提高,患者可減免許多大手術(shù)之苦。有人把介入診療技術(shù)視為與藥物診療、手術(shù)診療并列的臨床三大診療技術(shù)之一,也有人把介入診療技術(shù)稱之為20世紀(jì)發(fā)展起來的臨床醫(yī)學(xué)新領(lǐng)域--介入醫(yī)學(xué)。

    四、人工器官的應(yīng)用

    當(dāng)人體器官因病傷已不能用常規(guī)方法救治時(shí),現(xiàn)代臨床醫(yī)療技術(shù)有可能使用一種人工制造的裝置來替代病損器官或補(bǔ)償其生理功能,人們稱這種裝置為人工器官(artificial organ)。如20世紀(jì)50年代以前,風(fēng)濕性心臟瓣膜病的治療,除了應(yīng)用抗風(fēng)濕藥物、強(qiáng)心藥物對(duì)癥治療外,對(duì)病損的瓣膜很難修復(fù)改善,不少患者因心功能衰竭死亡。而今天可以應(yīng)用人工心肺機(jī)體外循環(huán)技術(shù),在心臟停跳狀態(tài)下切開心臟,進(jìn)行更換人工瓣膜或進(jìn)行房、室間隔缺損的修補(bǔ),使心臟瓣膜病、先天性心臟病患者恢復(fù)健康。心外科之所以能達(dá)到今天這樣的水平,主要是由于人工心肺機(jī)的問世和使用了人工心臟瓣膜、人工血管等新材料、新技術(shù)的結(jié)果。

    腎功能衰竭、尿毒癥患者愈后不良,而人工腎血液透析技術(shù)已挽救了大量腎病晚期患者的生命,腎病治療學(xué)也因此有了很大進(jìn)步。

    現(xiàn)代生物醫(yī)學(xué)工程中人工器官的發(fā)展也非常迅速,除上述人工器官外,人工關(guān)節(jié)、人工心臟起搏器、人工心臟、人工肝、人工肺等在臨床都得到應(yīng)用,使千千萬萬的患者恢復(fù)了健康。可以說,人體各種器官除大腦不能用人工器官代替外,其余各器官都存在用人工器官替代的可能性。

    此外,放射醫(yī)學(xué)、超聲醫(yī)學(xué)、激光醫(yī)學(xué)、核醫(yī)學(xué)、醫(yī)用電子技術(shù)、計(jì)算機(jī)遠(yuǎn)程醫(yī)療技術(shù)等先進(jìn)的醫(yī)療技術(shù)和儀器設(shè)備都是現(xiàn)代醫(yī)學(xué)工程研究開發(fā)的成果,綜上可見,20世紀(jì)生物醫(yī)學(xué)工程的發(fā)展,顯著提高了醫(yī)學(xué)診斷和治療水平,有力地推動(dòng)著醫(yī)學(xué)科學(xué)的進(jìn)步。

    五、生物醫(yī)學(xué)工程展望

    縱觀醫(yī)學(xué)新技術(shù)誕生和發(fā)展的 歷史,從倫琴發(fā)現(xiàn)x線到今天x射線診療技術(shù)的發(fā)展,從朗茲萬發(fā)現(xiàn)超聲波到今天b超診斷的廣泛應(yīng)用,從布洛赫和伯塞爾發(fā)現(xiàn)核磁共振到今天mri的問世,從赫斯費(fèi)爾德發(fā)明ct到今天ct成像系統(tǒng)的應(yīng)用,都是以物理學(xué)工程技術(shù)為基礎(chǔ)、醫(yī)學(xué)需求為前提發(fā)展起來的醫(yī)學(xué)新技術(shù)。

    (一)各種診療儀器、實(shí)驗(yàn)裝置趨向計(jì)算機(jī)化、智能化,遠(yuǎn)程醫(yī)療信息網(wǎng)絡(luò)化,診療用機(jī)器人將被廣泛應(yīng)用。

    (二)介入性微創(chuàng),無創(chuàng)診療技術(shù)在臨床醫(yī)療中占有越來越重要的地位。激光技術(shù),納米技術(shù)和植入型超微機(jī)器人將在醫(yī)療各領(lǐng)域里發(fā)揮重要作用。

    (三)醫(yī)療實(shí)踐發(fā)現(xiàn)單一形態(tài)影像診查儀器不能滿足疾病早期診斷的需要。隨著pet的問世和應(yīng)用,形態(tài)和功能相結(jié)合的新型檢測(cè)系統(tǒng)將有大發(fā)展。非影像增顯劑型心血管、腦血管影像診查系統(tǒng)將在21世紀(jì)問世。

    (四)生物材料和組織工程將有較大發(fā)展,生物機(jī)械結(jié)合型、生物型人工器官將有新突破,人工器官將在臨床醫(yī)療中廣泛應(yīng)用。

篇10

林艷柳，2012年“國(guó)家優(yōu)秀自費(fèi)留學(xué)生獎(jiǎng)學(xué)金”獲得者。1980年出生，2004年獲華南理工大學(xué)城市規(guī)劃與設(shè)計(jì)專業(yè)學(xué)士學(xué)位，2005年獲比利時(shí)魯汶大學(xué)人居專業(yè)碩士學(xué)位，2011年獲荷蘭埃因霍芬理工大學(xué)城市規(guī)劃與設(shè)計(jì)方向博士學(xué)位。2012年9月于荷蘭烏得勒支大學(xué)城市規(guī)劃系進(jìn)行博士后研究和教學(xué)。博士期間，在Urban Studies、Habitat International等知名學(xué)術(shù)期刊發(fā)表多篇學(xué)術(shù)論文，多次參加該領(lǐng)域國(guó)際會(huì)議和競(jìng)賽，是多種刊物和會(huì)議的委員會(huì)委員及審稿人。

萬里求學(xué)路，十載礪劍心。能獲此殊榮，我非常感動(dòng)。這不僅僅是一份獎(jiǎng)勵(lì)，而是一個(gè)國(guó)家和民族對(duì)知識(shí)的尊重，對(duì)知識(shí)分子的厚愛。衷心感謝祖國(guó)的養(yǎng)育、導(dǎo)師的培養(yǎng)，以及親友們無私的扶持。我一定會(huì)再接再厲、激流勇進(jìn)，以期將來能為祖國(guó)的發(fā)展與進(jìn)步貢獻(xiàn)自己的綿薄之力。——黃斌

篇11

蔡繼業(yè)教授1944年出生于上海市崇明縣廟鎮(zhèn)一個(gè)農(nóng)民家庭，小時(shí)候生活相當(dāng)貧困，在地處廟鎮(zhèn)的崇西中學(xué)讀書期間，每天放學(xué)回家要幫家里干活，晚上只能在黃豆大煤油燈光下學(xué)習(xí)，每年的寒暑假加上農(nóng)忙假，有四個(gè)月的時(shí)間全天干農(nóng)活，在這樣艱苦的條件下，蔡繼業(yè)于1962年考上北京大學(xué)物理系。父母咬緊牙關(guān)跟周圍鄰居七拼八湊借了錢，他才能坐上68小時(shí)的慢車去北京。那是他第一次出遠(yuǎn)門，不會(huì)說普通話，因沒錢買鞋而經(jīng)常打赤腳，學(xué)習(xí)上也面臨著聽不懂普通話、與來自全國(guó)重點(diǎn)中學(xué)的尖子生有相當(dāng)大的差距，一直到二年級(jí)下學(xué)期才翻過身來。

1968年，蔡繼業(yè)畢業(yè)，他同屆的畢業(yè)生幾乎都上山下鄉(xiāng)，他也被發(fā)配至黑龍江第四建筑公司，種過菜、燒過磚，當(dāng)過混凝土工、鋼筋工等。一年后，他成為了一名電焊技術(shù)員，兩年后當(dāng)了工長(zhǎng)。起早貪黑的勞作并沒有磨損蔡繼業(yè)的科學(xué)精神，他設(shè)計(jì)制作了十噸龍門吊車，帶領(lǐng)170多名工人，完成了在當(dāng)時(shí)堪稱亞洲最大的大慶化肥廠的60×120平方米落地拱鋼機(jī)構(gòu)工程。

1978年，當(dāng)年上山下鄉(xiāng)的人們終于歸隊(duì)，蔡繼業(yè)也調(diào)進(jìn)了中國(guó)科學(xué)院安徽光機(jī)所，開始做科研工作。1982年，他通過了競(jìng)爭(zhēng)激烈的EPT考試，獲得了到美國(guó)哥倫比亞大學(xué)化學(xué)系公費(fèi)留學(xué)2年的機(jī)會(huì)。

經(jīng)年科研結(jié)碩果

蔡繼業(yè)到哥倫比亞大學(xué)后，進(jìn)入哥倫比亞輻射實(shí)驗(yàn)室（Columbia Radiation Laboratory）做研究工作，該實(shí)驗(yàn)室先后出過7個(gè)諾貝爾獎(jiǎng)獲得者，這里也是發(fā)明激光的地方。蔡繼業(yè)的導(dǎo)師是該實(shí)驗(yàn)室的主任喬治?弗林（George Flynn），當(dāng)時(shí)的科研任務(wù)是用二極管激光探測(cè)法研究CO2分子內(nèi)振動(dòng)能量轉(zhuǎn)移，蔡繼業(yè)與吉姆奧尼爾用快速H原子碰撞CO2分子，首次得到了三原子分子的振動(dòng)、轉(zhuǎn)動(dòng)分辨的結(jié)果。從此，蔡繼業(yè)教授開始了他從激光化學(xué)到生物納米技術(shù)的漫漫科研路。

在斯坦福大學(xué)化學(xué)系作為高級(jí)訪問學(xué)者工作期間，斯坦福大學(xué)化學(xué)實(shí)驗(yàn)室負(fù)責(zé)人理查德?澤爾教授（Richard Zare曾任美國(guó)科學(xué)委員會(huì)主席）安排蔡繼業(yè)與考斯塔斯一起做碰撞參量對(duì)化學(xué)反應(yīng)影響的實(shí)驗(yàn)，該實(shí)驗(yàn)用交叉分子束加上兩個(gè)激光器，來選擇激發(fā)和探測(cè)不同平動(dòng)速度和不同碰撞參量碰撞后，Ba和HI的態(tài)-態(tài)反應(yīng)。兩個(gè)激光器采用了光學(xué)-光學(xué)雙共振加上選擇探測(cè)激光誘導(dǎo)熒光的方法，才能得到碰撞參量與反應(yīng)幾率的關(guān)系。該實(shí)驗(yàn)被美國(guó)著名報(bào)紙《基督教科學(xué)箴言報(bào)》（The Christian Science Monitor）稱為物化領(lǐng)域“有史以來最復(fù)雜的實(shí)驗(yàn)”，每次實(shí)驗(yàn)都要連續(xù)工作36個(gè)小時(shí)，還要保持清醒的頭腦做正確的測(cè)量，這對(duì)人的神經(jīng)是一個(gè)不小的挑戰(zhàn)。

迄今，蔡繼業(yè)與同事已在國(guó)際、國(guó)內(nèi)的刊物和學(xué)術(shù)會(huì)議上發(fā)表了200多篇論文，五項(xiàng)專利和一本專著（《激光與化學(xué)動(dòng)力學(xué)》）。并應(yīng)邀在斯坦福大學(xué)、哥倫比亞大學(xué)、UWO大學(xué)、香港大學(xué)、北京大學(xué)、復(fù)旦大學(xué)、中國(guó)科技大學(xué)等十多所國(guó)內(nèi)外大學(xué)作學(xué)術(shù)報(bào)告。在SCI上已查到他的六篇論文被哥倫比亞大學(xué)、西北大學(xué)、康奈爾大學(xué)、阿崗國(guó)家實(shí)驗(yàn)室等幾十個(gè)研究單位在《Science》、《J.Chem.Phys》、《J.Phys.Chem》等國(guó)際核心刊物上引用了86次，作為激光化學(xué)前沿的重要成果或理論計(jì)算的依據(jù)被引用。

在生物納米技術(shù)方面，蔡繼業(yè)教授和他的團(tuán)隊(duì)研究了標(biāo)記的免疫分子的結(jié)構(gòu)與自組裝，紅細(xì)胞對(duì)抗體的識(shí)別，干細(xì)胞的定向分化，首次實(shí)現(xiàn)了用量子點(diǎn)標(biāo)記的細(xì)胞表面特異性分子的原位單分子探測(cè)等。近5年來，蔡繼業(yè)教授在國(guó)內(nèi)外刊物上90多篇，已授權(quán)發(fā)明專利3項(xiàng)，已申報(bào)發(fā)明專利4項(xiàng)。蔡繼業(yè)教授目前還負(fù)責(zé)國(guó)家973重大項(xiàng)目子課題――抗體抗原復(fù)合物的分子分布特征及功能識(shí)別基礎(chǔ)，也主持過多個(gè)國(guó)家自然科學(xué)基金項(xiàng)目和一些省部級(jí)以上的項(xiàng)目。

春雨潤(rùn)物細(xì)無聲

目前，暨南大學(xué)為蔡繼業(yè)教授配置了價(jià)值25萬美元的近場(chǎng)光學(xué)顯微鏡和原子力顯微鏡，提供了300平方米的實(shí)驗(yàn)室，包括3名教授，4名副教授，1名在站博士后和10多名博士碩士生。他正在利用近場(chǎng)光學(xué)顯微鏡和原子力顯微鏡等先進(jìn)儀器，進(jìn)行單個(gè)分子的探測(cè)和單個(gè)細(xì)胞的超微結(jié)構(gòu)的研究。同時(shí)，他也用他的研究成果回報(bào)學(xué)校，用他嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目茖W(xué)精神和多年的科研經(jīng)驗(yàn)，擔(dān)起了培養(yǎng)下一代科學(xué)人才的重任。

多年來，蔡繼業(yè)教授還擔(dān)任暨南大學(xué)生命科學(xué)技術(shù)學(xué)院的從本科到博士教學(xué)工作，曾任生科院副院長(zhǎng)。他不僅在生物納米技術(shù)的研究工作中取得了可喜成績(jī)，還投入了大量的時(shí)間和精力在培養(yǎng)青年學(xué)科人才的教育工作上。他兢兢業(yè)業(yè)，進(jìn)取創(chuàng)新，發(fā)表過多篇本科教育論文。他在論文中表明了自己對(duì)本科教育的獨(dú)到見解，對(duì)教學(xué)方式也有自己的研究。

篇12

一切物品的制造都離不開材料。“材料物理”就是從電、光、熱、聲、磁、力等物理性能角度出發(fā)，研究各種材料的成分、結(jié)構(gòu)、性能特點(diǎn)以及制備合成、加工應(yīng)用。

比如家中安裝的寬帶網(wǎng)絡(luò)、數(shù)字電視，都依靠光纖傳播信號(hào)。光纖的全名是光導(dǎo)纖維，是根據(jù)光的全反射原理制成的。一根光導(dǎo)纖維由高折射率的內(nèi)芯和低折射率的外套兩層組成，光由一端進(jìn)入，在內(nèi)芯和外套的界面上經(jīng)多次全反射，從另一端射出。用特殊的接收儀器，就能接收光纖傳遞的信號(hào)。

又比如很多人家中使用的白光LED燈，也是利用光學(xué)原理研發(fā)的。眾所周知，在可見光的光譜中是沒有白光的，因?yàn)榘坠獠皇菃紊猓怯芍辽賰煞N單色光混合得到的，白色的太陽光甚至是由紅、橙、黃、綠、青、藍(lán)、紫七種單色光合成的。白光LED燈的發(fā)光芯片一般發(fā)藍(lán)光，在燈內(nèi)壁涂抹發(fā)黃光的熒光層，藍(lán)光照射出來的時(shí)候部分被吸收，另一部分則與黃光混合得到白光。

你看，材料物理就是這樣一門實(shí)用的學(xué)科。從光導(dǎo)纖維內(nèi)外芯材料的研發(fā)制造，到白光LED燈芯片和熒光層的設(shè)計(jì)，甚至是用于航空航天、國(guó)防科技項(xiàng)目的新型合金、高分子復(fù)合材料……可以說社會(huì)需要什么，我們就研究什么。

即使在本科學(xué)習(xí)階段，你也要盡可能地去創(chuàng)新。

研究出新材料，或者找到材料的新性質(zhì)和新應(yīng)用，是材料物理研究的終極目標(biāo)。正因如此，學(xué)校非常鼓勵(lì)學(xué)生參與創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)訓(xùn)練項(xiàng)目。老師們會(huì)一些材料學(xué)研究的前沿問題，有的偏重理論計(jì)算，有的側(cè)重實(shí)驗(yàn)，大家可以根據(jù)自己的興趣自由選擇課題和相關(guān)導(dǎo)師。我就在大二學(xué)年末申請(qǐng)參與了“光學(xué)超晶格中的非對(duì)易效應(yīng)的理論研究”項(xiàng)目。

上過物理課就會(huì)知道，當(dāng)光線入射到某一均勻材料時(shí)，會(huì)產(chǎn)生折射現(xiàn)象。我們希望有這樣一種材料，可以按照人們的需求控制光線入射后產(chǎn)生的折射光的強(qiáng)度。這有什么用呢？舉個(gè)例子，在光纖通信中，在光源和光導(dǎo)纖維的銜接處設(shè)置這種材料，從光導(dǎo)纖維端面反射回來的光通過這種材料時(shí)，折射光強(qiáng)度被減弱，就能有效地抑制它對(duì)光源的影響，信號(hào)也就更清晰。我參與的研究項(xiàng)目就是要設(shè)計(jì)這種理想中的材料。

從物理學(xué)角度說，同樣的元素組成，只是內(nèi)部原子排列方式的不同，也可以形成具有不同性質(zhì)的材料。把不同材料一層一層有序地疊加起來，或者把某一種材料的內(nèi)部原子結(jié)構(gòu)重新排列，就可能得到控制光線折射強(qiáng)度的“光學(xué)超晶格”材料。

經(jīng)過大量的研究和計(jì)算，對(duì)于想要得到多大強(qiáng)度的折射光，相應(yīng)的光學(xué)超晶格材料的結(jié)構(gòu)應(yīng)該是怎樣的，我們最終給出了具體的數(shù)學(xué)解析表達(dá)式。實(shí)驗(yàn)、生產(chǎn)中需要產(chǎn)生多少光強(qiáng)偏差的材料，參考解析式給出的結(jié)構(gòu)參數(shù)直接制作就可以了。

科研之路非常難走，物理、數(shù)學(xué)基礎(chǔ)要打好。

科研之路本來就是困難重重的，更別提像我們這樣剛起步的本科生了。接手“光學(xué)超晶格中的非對(duì)易效應(yīng)的理論研究”項(xiàng)目之初，我們甚至都不知道從哪里著手研究。大學(xué)里雖然有物理學(xué)方面的課程，從牛頓力學(xué)、熱學(xué)、電磁學(xué)、光學(xué)到電動(dòng)力學(xué)、量子力學(xué)都不缺；我們也會(huì)學(xué)習(xí)材料科學(xué)方面的知識(shí)，包括材料的成分、組織結(jié)構(gòu)、性能特點(diǎn)、加工的工藝技術(shù)，但這些都只是入門課，是打基礎(chǔ)用的。對(duì)超晶格材料，我們只有一些基礎(chǔ)概念，到底哪些材料的內(nèi)部結(jié)構(gòu)經(jīng)過人工處理可以讓光的折射強(qiáng)度產(chǎn)生偏差、哪些材料不適合這樣做、推算偏差程度能用哪些公式……根本就是一頭霧水啊！

好在前人已經(jīng)有了一些研究成果。在項(xiàng)目進(jìn)行之初，我們先花了一段日子閱讀大量論文，從中找尋適合的材料。在整個(gè)研究過程中，遇到任何問題我們都會(huì)先到文獻(xiàn)中尋找是否有可以借鑒的解決方案。

做科研還必須具備很強(qiáng)的數(shù)學(xué)能力。入射與折射本身是一個(gè)光學(xué)現(xiàn)象，角度和光強(qiáng)計(jì)算需要用到數(shù)學(xué)知識(shí)；材料內(nèi)部的原子排列順序更要通過數(shù)學(xué)建模與計(jì)算得出。雖然大一、大二學(xué)了高等數(shù)學(xué)、微積分、線性代數(shù)等課程，但看到那些動(dòng)不動(dòng)就占一兩行的復(fù)雜公式還是讓人傻眼。要解決這個(gè)問題，只能不斷請(qǐng)教導(dǎo)師，認(rèn)真看《數(shù)學(xué)手冊(cè)》學(xué)習(xí)公式秘籍。

通過計(jì)算得出了解析式，還要由計(jì)算機(jī)來模擬折射過程，驗(yàn)證解析式是否正確，這時(shí)就需要用上MATLAB語言編寫程序。這就需要我們熟悉程序語言，所以一有空我們就會(huì)上網(wǎng)找編程例子，反復(fù)練習(xí)。

功夫不負(fù)有心人，經(jīng)過兩年的努力，大四那年我們終于提出了自己的研究方案和實(shí)驗(yàn)方法，在國(guó)際期刊《Optics Communications》上發(fā)表了研究成果，我還是這篇論文的第一作者！

轉(zhuǎn)變眼光看事物，抽象思維研究微觀世界。

在眾多參與創(chuàng)新項(xiàng)目的本科生中，我是幸運(yùn)的。有些項(xiàng)目因?yàn)閷?shí)驗(yàn)設(shè)備不齊全導(dǎo)致實(shí)驗(yàn)結(jié)果不理想，有些則因?yàn)閰⑴c者能力不足等原因夭折了。但不管結(jié)果如何，這都是大學(xué)里難得的科研經(jīng)歷。并且通過科研，我們慢慢地開始具備一個(gè)材料物理人的專業(yè)素養(yǎng)。

這首先反映在看事物的眼光改變了，我們能站在材料科學(xué)的角度認(rèn)識(shí)生活中隨處可見的事物。比如路上開過一輛跑車，過去我們會(huì)更關(guān)注它的外觀：“哇，這車真拉風(fēng)！”現(xiàn)在，我們關(guān)注的是這輛跑車輪胎是什么橡膠材料做的、車身的鋼材中會(huì)添加哪些金屬元素、擋風(fēng)玻璃用什么材料制成……因?yàn)椴牧系倪x擇對(duì)汽車的美觀、耐用和安全性能有很大影響。比如，輪胎大多用合成橡膠或天然橡膠制作，在制作中，必須加入各種化學(xué)添加劑，其中一種很重要的添加劑叫炭黑，主要用來提高輪胎的硬度、強(qiáng)度和耐磨性。

另外，我們開始建立強(qiáng)大的抽象思維和空間想象能力，透過物質(zhì)表面，研究微觀結(jié)構(gòu)和性能。

比如，你知道激光是如何形成的嗎？一個(gè)原子中的電子有很多能級(jí)，當(dāng)電子從高能級(jí)向低能級(jí)躍遷時(shí)，電子的能量就減少了。這些減少的能量轉(zhuǎn)變成光子發(fā)射出去，大量的這種光子就形成激光。那么在躍遷的前后，電子處于什么樣的能量狀態(tài)？重量是多少？運(yùn)動(dòng)軌跡是怎么樣的？……這可比看得見的橡膠、塑料難懂得多。研究這些存在于微觀世界里我們看不見摸不著的物質(zhì)，離不開各類數(shù)據(jù)的曲線圖、各種模型圖像。要在腦子里建立起它們的結(jié)構(gòu)圖像，理解它們的性能和變化，不得不佩服自己“腦洞”還挺大呢！

學(xué)成之后……

經(jīng)過四年辛苦的學(xué)習(xí)，也有了一定的科研經(jīng)驗(yàn)和成果，難免憧憬未來之路怎么走。

篇13

生物醫(yī)學(xué)工程在國(guó)際上做為一個(gè)學(xué)科出現(xiàn)，始于20世紀(jì)50年代，特別是隨著宇

航技術(shù)的進(jìn)步、人類實(shí)現(xiàn)了登月計(jì)劃以來，生物醫(yī)學(xué)工程有了快速的發(fā)展。在我

國(guó)，生物醫(yī)學(xué)工程做為一個(gè)專門學(xué)科起步于20世紀(jì)70年代，中國(guó)醫(yī)學(xué)科學(xué)院、中

國(guó)協(xié)和醫(yī)科大學(xué)原院校長(zhǎng)、我國(guó)著名的醫(yī)學(xué)家黃家駟院士是我國(guó)生物醫(yī)學(xué)工程學(xué)

科最早的倡導(dǎo)者。1977年中國(guó)協(xié)和醫(yī)科大學(xué)生物醫(yī)學(xué)工程專業(yè)的創(chuàng)建、1980年中

國(guó)生物醫(yī)學(xué)工程學(xué)會(huì)的成立，有力地推進(jìn)了我國(guó)生物醫(yī)學(xué)工程的發(fā)展。目前，我

國(guó)許多高校科研單位均設(shè)有生物醫(yī)學(xué)工程機(jī)構(gòu)，從事著生物醫(yī)學(xué)的科研教學(xué)工作

，在我國(guó)生物醫(yī)學(xué)工程科學(xué)事業(yè)的發(fā)展中發(fā)揮著重要作用。

顯微鏡的發(fā)明“解剖”一詞由希臘語“Anatomia”轉(zhuǎn)譯而來，其意思是用

刀剖割，肉眼觀察研究人體結(jié)構(gòu)。17世紀(jì)LeeWenhock發(fā)明了光學(xué)顯微

鏡，推動(dòng)了

解剖學(xué)向微觀層次發(fā)展，使人們不但可以了解人體大體解剖的變化，而且可以進(jìn)

一步觀察研究其細(xì)胞形態(tài)結(jié)構(gòu)的變化。隨著光學(xué)顯微鏡的出現(xiàn)，醫(yī)學(xué)領(lǐng)域相繼誕

生了細(xì)胞學(xué)、組織學(xué)、細(xì)胞病理學(xué)，從而將醫(yī)學(xué)研究提高到細(xì)胞形態(tài)學(xué)水平。

普通光學(xué)顯微鏡的分辨能力只能達(dá)到微米(μm)級(jí)水平，難以分辨病毒及細(xì)胞

的超微細(xì)結(jié)構(gòu)、核結(jié)構(gòu)、DNA等大分子結(jié)構(gòu)。而20世紀(jì)60年代出現(xiàn)的電子顯微鏡，

使人們能觀察到納米(nm)級(jí)的微小個(gè)體，研究細(xì)胞的超微結(jié)構(gòu)。光學(xué)顯微鏡和電

子顯微鏡的發(fā)明都是醫(yī)學(xué)工程研究的成果，它們對(duì)推動(dòng)醫(yī)學(xué)的發(fā)展起了重要作用

。

影像學(xué)診斷飛躍進(jìn)步影像學(xué)診斷是20世紀(jì)醫(yī)學(xué)診斷最重要發(fā)展最快的領(lǐng)域

之一。50年代X光****和攝片是臨床最常用的影像學(xué)診斷方法，而今天由于X線CT技

術(shù)的出現(xiàn)和應(yīng)用，使影像學(xué)診斷水平發(fā)生了飛躍，從而極大地提高了臨床診斷水

平。即計(jì)算機(jī)體斷層攝影(computedtomographyCT),即是利用計(jì)算機(jī)技術(shù)處理人

體組織器官的切面顯像。X線CT片提供給醫(yī)生的信息量，遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于普通X線照片觀

察所得的信息。目前，螺旋CT(spiralCT或helicaletCT)已經(jīng)問世，能快速掃描

和重建圖像，在臨床應(yīng)用中取代了多數(shù)傳統(tǒng)的CT，提高了診斷準(zhǔn)確率［1］。醫(yī)學(xué)

工程研究利用生物組織中氫、磷等原子的核磁共振(nuclearmagneticresonanc

e)原理。研制成功了核磁共振計(jì)算機(jī)斷層成像系統(tǒng)(MRI)，它不僅可分辨病理解剖

結(jié)構(gòu)形態(tài)的變化，還能做到早期識(shí)別組織生化功能變化的信息，顯示某些疾病在

早期價(jià)段的改變，有利于臨床早期診斷。可以認(rèn)為MRI工程的進(jìn)步，促進(jìn)了醫(yī)學(xué)診

斷學(xué)向功能與形態(tài)相結(jié)合的方向發(fā)展，向超快速成像、準(zhǔn)實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)M

RI、MRS發(fā)展。根據(jù)核醫(yī)學(xué)示蹤，利用正電子發(fā)射核素(18F，11C，13N)的原理，

創(chuàng)造的正電子發(fā)射體層攝影(PET)，是目前最先進(jìn)的影像診斷技術(shù)。美國(guó)新聞媒體

把PET列為十大醫(yī)學(xué)生物技術(shù)的榜首。PET問世不過30年歷史，但它已顯示出對(duì)腫

瘤學(xué)、心臟病學(xué)、神經(jīng)病學(xué)、器官移植，新藥開發(fā)等研究領(lǐng)域的重要價(jià)值［2］。

影像學(xué)診斷水平的不斷提高，與20世紀(jì)生物醫(yī)學(xué)

工程技術(shù)的發(fā)展密切相關(guān)。

介入醫(yī)學(xué)問世介入醫(yī)學(xué)是一種微創(chuàng)傷的診療技術(shù)。Dotter和Judkin(1964年

)是最早使用介入技術(shù)治療疾病的創(chuàng)始人，他們用導(dǎo)管對(duì)下肢動(dòng)脈阻塞性病變進(jìn)行

擴(kuò)張治療取得成功。1967年Margulis首先使用過介入放射學(xué)(InterventionalRa

diology)，這是醫(yī)學(xué)文獻(xiàn)出現(xiàn)“介入”一詞的最早記載。1977年Gruenzing成功

地進(jìn)行了首例冠狀動(dòng)脈球囊擴(kuò)張術(shù)獲得成功以后，介入性診療技術(shù)由于其創(chuàng)傷小

、患者痛苦少，安全有效而倍受臨床歡迎。20世紀(jì)80年代隨著生物醫(yī)學(xué)工程的發(fā)

展，高精度計(jì)算機(jī)化影像診查儀器、數(shù)字減影血管造影(DSA)、射頻消融技術(shù)以及

高分子(high-polymer)新材料制成的介入技術(shù)用的各種導(dǎo)管相繼問世，使介入性

診療技術(shù)發(fā)生了飛速進(jìn)步，臨床應(yīng)用范圍不斷擴(kuò)大，從心血管、腦血管、非血管

管腔器官到某些惡性腫瘤等都具有使用介入診療的適應(yīng)證，并使診療效果明顯提高

，患者可減免許多大手術(shù)之苦。有人把介入診療技術(shù)視為與藥物診療、手術(shù)診療

并列的臨床三大診療技術(shù)之一，也有人把介入診療技術(shù)稱之為20世紀(jì)發(fā)展起來的

臨床醫(yī)學(xué)新領(lǐng)域--介入醫(yī)學(xué)［3，4］。

人工器官的應(yīng)用當(dāng)人體器官因病傷已不能用常規(guī)方法救治時(shí)，現(xiàn)代臨床醫(yī)

療技術(shù)有可能使用一種人工制造的裝置來替代病損器官或補(bǔ)償其生理功能，人們

稱這種裝置為人工器官(artificialorgan)。如20世紀(jì)50年代以前，風(fēng)濕性心臟

瓣膜病的治療，除了應(yīng)用抗風(fēng)濕藥物、強(qiáng)心藥物對(duì)癥治療外，對(duì)病損的瓣膜很難

修復(fù)改善，不少患者因心功能衰竭死亡。而今天可以應(yīng)用人工心肺機(jī)體外循環(huán)技

術(shù)，在心臟停跳狀態(tài)下切開心臟，進(jìn)行更換人工瓣膜或進(jìn)行房、室間隔缺損的修

補(bǔ)，使心臟瓣膜病、先天性心臟病患者恢復(fù)健康。心外科之所以能達(dá)到今天這樣

的水平，主要是由于人工心肺機(jī)的問世和使用了人工心臟瓣膜、人工血管等新材

料、新技術(shù)的結(jié)果［5］。

腎功能衰竭、尿毒癥患者愈后不良，而人工腎血液透析技術(shù)已挽救了大量腎病

晚期患者的生命，腎病治療學(xué)也因此有了很大進(jìn)步。

現(xiàn)代生物醫(yī)學(xué)工程中人工器官的發(fā)展也非常迅速，除上述人工器官外，人工關(guān)

節(jié)、人工心臟起搏器、人工心臟、人工肝、人工肺等在臨床都得到應(yīng)用，使千千

萬萬的患者恢復(fù)了健康。可以說，人體各種器官除大腦不能用人工器官代替外，

其余各器官都存在用人工器官替代的可能性。

此外，放射醫(yī)學(xué)、超聲醫(yī)學(xué)、激光

醫(yī)學(xué)、核醫(yī)學(xué)、醫(yī)用電子技術(shù)、計(jì)算機(jī)遠(yuǎn)程

醫(yī)療技術(shù)等先進(jìn)的醫(yī)療技術(shù)和儀器設(shè)備都是現(xiàn)代醫(yī)學(xué)工程研究開發(fā)的成果，綜上

可見，20世紀(jì)生物醫(yī)學(xué)工程的發(fā)展，顯著提高了醫(yī)學(xué)診斷和治療水平，有力地推

動(dòng)著醫(yī)學(xué)科學(xué)的進(jìn)步。

21世紀(jì)生物醫(yī)學(xué)工程展望縱觀醫(yī)學(xué)新技術(shù)誕生和發(fā)展的歷史，從倫琴發(fā)現(xiàn)

X線到今天X射線診療技術(shù)的發(fā)展，從朗茲萬發(fā)現(xiàn)超聲波到今天B超診斷的廣泛應(yīng)用

，從布洛赫和伯塞爾發(fā)現(xiàn)核磁共振到今天MRI的問世，從赫斯費(fèi)爾德發(fā)明CT到今天

CT成像系統(tǒng)的應(yīng)用，都是以物理學(xué)工程技術(shù)為基礎(chǔ)、醫(yī)學(xué)需求為前提發(fā)展起來的

醫(yī)學(xué)新技術(shù)。循著20世紀(jì)醫(yī)學(xué)發(fā)展的軌跡，我們有理由預(yù)測(cè)21世紀(jì)新的醫(yī)學(xué)診療

技術(shù)可能在以下10個(gè)方面有重大突破和創(chuàng)新：

(1)各種診療儀器、實(shí)驗(yàn)裝置趨向計(jì)算機(jī)化、智能化，遠(yuǎn)程醫(yī)療信息網(wǎng)絡(luò)化，

診療用機(jī)器人將被廣泛應(yīng)用。［6］

(2)介入性微創(chuàng)，無

創(chuàng)診療技術(shù)在臨床醫(yī)療中占有越來越重要的地位。激光技

術(shù)，納米技術(shù)和植入型超微機(jī)器人將在醫(yī)療各領(lǐng)域里發(fā)揮重要作用。

(3)醫(yī)療實(shí)踐發(fā)現(xiàn)單一形態(tài)影像診查儀器不能滿足疾病早期診斷的需要。隨著

PET的問世和應(yīng)用，形態(tài)和功能相結(jié)合的新型檢測(cè)系統(tǒng)將有大發(fā)展。非影像增顯劑

型心血管、腦血管影像診查系統(tǒng)將在21世紀(jì)問世。

(4)生物材料和組織工程將有較大發(fā)展，生物機(jī)械結(jié)合型、生物型人工器官將

有新突破，人工器官將在臨床醫(yī)療中廣泛應(yīng)用。

(5)材料和藥物相結(jié)合的新型給藥技術(shù)和裝置將有很大發(fā)展，植入型藥物長(zhǎng)效

緩釋材料，藥物貼覆透入材料，促上皮、組織生長(zhǎng)可降解材料，可逆抗生育絕育

材料、生物止血材料將有新突破。

(6)未來醫(yī)療將由治療型為主向預(yù)防保健型醫(yī)療模式轉(zhuǎn)變。為此，用于社區(qū)、

家庭、個(gè)人醫(yī)療保健診療儀器，康復(fù)保健裝置，以及微型健康自我監(jiān)測(cè)醫(yī)療器械

和用品將有廣泛需求和應(yīng)用。

(7)除繼續(xù)努力加強(qiáng)生

物源性疾病防治外，對(duì)精神、心理、社會(huì)源性疾病的防

治診療技術(shù)和相應(yīng)儀器設(shè)備的研制受到越來越多的重視與開發(fā)，研制精神分析、

心理安撫、生物反饋型診療技術(shù)和設(shè)備將是生物醫(yī)學(xué)工程的新起點(diǎn)。

(8)創(chuàng)傷是造成青年人群死亡的主要原因，研制新型創(chuàng)傷防護(hù)裝置、生命急救

系統(tǒng)是未來生物醫(yī)學(xué)工程的重要課題。論文幫

(9)即將迎來的21世紀(jì)是分子生物學(xué)時(shí)代，有關(guān)分子生物學(xué)的診療新技術(shù)將快

速發(fā)展，遺傳、疾病基因診療技術(shù)，生物技術(shù)和微電子技術(shù)相結(jié)合的DNA芯片、雪

白芯片和診療系統(tǒng)將被廣泛應(yīng)用。

(10)空氣污染、環(huán)境污染嚴(yán)重危害著人類健康，研究和開發(fā)勞動(dòng)保護(hù)、家庭保

健、個(gè)人防護(hù)用的人工氣候微環(huán)境是未來不能忽視的問題。

1997年我國(guó)了關(guān)于衛(wèi)生工作改革與發(fā)展的決定，提出了奮斗目標(biāo)：“到2

000年，基本實(shí)現(xiàn)人人享有初級(jí)衛(wèi)生保健”，到2010年國(guó)民健康的主要指標(biāo)在經(jīng)濟(jì)

發(fā)達(dá)地區(qū)達(dá)到或接近世界中等發(fā)達(dá)國(guó)家水平，在欠發(fā)達(dá)地區(qū)達(dá)到發(fā)展中國(guó)家的先

進(jìn)水平。1999年國(guó)家科技部召開了“發(fā)展生物醫(yī)學(xué)工程技術(shù)戰(zhàn)略研討會(huì)”，國(guó)家

工程院開展了有關(guān)發(fā)展我國(guó)醫(yī)療器械工業(yè)戰(zhàn)略研究等，對(duì)推動(dòng)生物醫(yī)學(xué)工程產(chǎn)業(yè)

發(fā)展、落實(shí)創(chuàng)新工程戰(zhàn)略布置起著重要作用。20世紀(jì)人類與疾病做斗爭(zhēng)，在醫(yī)學(xué)

診療技術(shù)上取得了重大成就；但面向21世紀(jì)的巨大挑戰(zhàn)，我們要?jiǎng)訂T起來，調(diào)整

政策，制定規(guī)劃，改革醫(yī)學(xué)研究教學(xué)的舊模式，發(fā)揮現(xiàn)代科學(xué)多學(xué)科交叉合作的優(yōu)

勢(shì)，創(chuàng)建全新的生物醫(yī)學(xué)，為人民造福。

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