董芩華

摘 要： 為了順應測控技術的發(fā)展趨勢，符合我校面向礦業(yè)工程的特色專業(yè)的需要，通過對工程光學課程教學內(nèi)容、教學方法及教學手段的改革與探索，完善了課程的教學內(nèi)容，運用現(xiàn)代化教學手段制作多媒體課件，采用了歸納總結(jié)和對比的教學方法。通過在多年教學實踐中實施，均取得較好的教學效果，驗證以上改革措施有效可行。

關鍵詞： 《工程光學》 特色專業(yè) 教學改革

1.引言

《工程光學》是我校機電與信息工程學院測控技術與儀器專業(yè)單獨開設的一門專業(yè)基礎課。該專業(yè)主要研究信息的獲取和處理，以及對相關要素進行控制的理論與技術；是電子、光學、精密機械、計算機、信息與控制技術多學科互相滲透而形成的一門高新技術密集型綜合學科。

《工程光學》課程教學內(nèi)容分為幾何光學和物理光學兩部分[1]，其教學目的是培養(yǎng)學生運用相關理論分析和解決測控工程中“工程光學”問題的能力。該課程在測控技術與儀器學科中有重要地位，起承上啟下的作用，是學好后續(xù)的專業(yè)課程的基礎。

2.基于特色專業(yè)的教學內(nèi)容的調(diào)整

2.1工程光學的基本內(nèi)容

光學可分為幾何光學、物理光學和量子光學。幾何光學是從幾個由實驗得來的基本原理出發(fā)，研究光的傳播問題的學科。物理光學是從光的波動性出發(fā)研究光在傳播過程中所發(fā)生的現(xiàn)象的學科，所以也稱為波動光學。量子光學是從光子的性質(zhì)出發(fā)，研究光與物質(zhì)相互作用的學科即為量子光學。它的基礎主要是量子力學和量子電動力學。

結(jié)合測控專業(yè)的需要，在工程光學課程主要內(nèi)容幾何光學與物理光學兩部分，讓學生掌握經(jīng)典光學和現(xiàn)代光學的基本知識。

2.2教學內(nèi)容的調(diào)整

對于本科教學而言教材的選擇非常重要。我們面向的教學對象是測控技術與儀器專業(yè)，測控技術發(fā)展的趨勢是光、機、電、計算機一體化，光學在信息獲取、傳輸、處理、存儲等四個重要環(huán)節(jié)中占據(jù)越來越重要的位置，高精度的測控儀器設備都具有光學系統(tǒng)，且后續(xù)專業(yè)課程如“光電檢測技術”等要求學生具備堅實的光學基礎。

經(jīng)過教學實踐，我深感該課程教學內(nèi)容分布多，涉及面廣，概念多、數(shù)學推導復雜，講解完之后學生總覺得內(nèi)容稍顯陳舊且難以理解，有點脫離實際[2]。我們對該教材的內(nèi)容做了如下調(diào)整：結(jié)合測控專業(yè)特點，突出知識體系的重點和難點，在保證基礎內(nèi)容的前提下，壓縮經(jīng)典光學的內(nèi)容，刪除與普通物理學課程重復的內(nèi)容[3]，增加現(xiàn)代光學內(nèi)容的同時結(jié)合礦業(yè)工程中的科技前沿。

2.1.1幾何光學內(nèi)容的調(diào)整

在幾何光學部分，第一章中壓縮幾何光學基本定律的內(nèi)容，以球面成像系統(tǒng)為重點。第二章理想光學系統(tǒng)是重點，第三章與第四章分別是結(jié)合實際對第二章的補充。刪除教材中第五章光度學和色度學基礎的部分內(nèi)容，把光學量和光照度等內(nèi)容結(jié)合第七章典型光學系統(tǒng)進行講解。第七章補充光學系統(tǒng)的設計，并把現(xiàn)代光學系統(tǒng)放在課程最后重點講解。把第六章與第八章整合。

2.2.2物理光學內(nèi)容的調(diào)整

在物理光學部分，刪除與普通物理重疊的第九章光的電磁理論基礎，以光的干涉、光的衍射、光的偏振為教學重點，重視基本原理、定律的介紹，淡化公式推導，強調(diào)概念的物理意義及其應用。這樣使學生既掌握理論的發(fā)展，了解各物理參量的影響規(guī)律，又結(jié)合工程實際，做到理論聯(lián)系實際，學起來也相對輕松。例如光的衍射中，詳細介紹衍射理論的發(fā)展過程，淡化公式推導，強調(diào)每一種理論的近似條件，重點介紹公式中影響衍射場上光的復振幅分布的每一項的物理意義。用圓孔衍射的結(jié)論分析光學成像系統(tǒng)的分辨本領，由單縫衍射引申到雙縫衍射，推出多縫衍射得到光柵的衍射，如圖1所示。

圖1 光的衍射主要教學內(nèi)容

2.2.3現(xiàn)代光學系統(tǒng)的補充

激光具有相干性好、方向性強、單色性好的特點，在測控技術及儀器中被廣泛采用。重點講解激光的傳播特性，準直與聚焦的方法。補充介紹激光器的結(jié)構、種類，各類激光的特點、選用原則。介紹光電監(jiān)測系統(tǒng)的組成及原理如圖2所示[4]，以紅外測溫儀、液壓油污染顆粒光電檢測系統(tǒng)為例，用干涉原理開發(fā)的激光測距儀；利用光柵測量原理進行開發(fā)的用于煤礦井下頂板離層及兩幫變形的監(jiān)測系統(tǒng)；光的偏振原理研制的光彈儀，等等。

圖2 光電監(jiān)測系統(tǒng)原理框圖

3.教學方法和教學手段的改革

3.1編制多媒體教學課件

由于“工程光學”課程知識面廣、光路圖多、數(shù)學推導復雜[5]，如果教師僅用傳統(tǒng)教學方法在黑板畫光路圖，因圖形缺乏立體感，則對一些抽象的光學名詞，如漸暈光闌、入瞳與出瞳等，學生很難理解；繁瑣的公式推導常使教學過程冗長、枯燥，學生失去興趣。充分運用現(xiàn)代教學手段，投入了很多精力編制“工程光學”多媒體教學課件。課件重點突出、層次分明、目的明確、形象生動，使學生易于理解，強化學習效果。

3.2歸納總結(jié)與對比教學法法

在教學過程中突出重點和難點，每章結(jié)束時會對本章內(nèi)容進行總結(jié)、歸納，讓學生對本章有總體把握，以便學生復習。并把本章的重點和難點以選擇題的方式呈現(xiàn)，與學生進行互動，促使學生對所學知識在系統(tǒng)歸納總結(jié)的基礎上加以理解，培養(yǎng)學生獨立思考和分析問題的能力。

4.結(jié)語

通過對“工程光學”課程教學內(nèi)容進行大膽整合，補充現(xiàn)代光學科技前沿的內(nèi)容，強調(diào)理論與實踐相結(jié)合，并對教學方法和教學手段進行改革，使我校的“工程光學”課程教學不僅滿足以礦業(yè)工程為背景的測控專業(yè)的需要，而且在較少的學時內(nèi)圓滿完成教學任務，取得良好的教學效果。以上改革方法均在多年教學中得以運用，實際教學效果證明這些改革措施有效可行。

參考文獻：

[1]郁道銀，談恒英.工程光學基礎教程[M].北京：機械工業(yè)出版社，2007.4.

[2]陳道群，熊飛，熊少華.光學教學的實用化探索[J].中國現(xiàn)代教育裝備，2011（7）：132～133.

[3]陳國凡.測控專業(yè)工程光學課程改革芻議[J].科技經(jīng)濟市場，2009（4）：145.

[4]李麗，劉曉波.工程光學教學改革探索[J].實驗技術與管理，2009（8）：129～131.

[5]郁道銀.工程光學[M].北京：機械工業(yè)出版社，2006.endprint

摘 要： 為了順應測控技術的發(fā)展趨勢，符合我校面向礦業(yè)工程的特色專業(yè)的需要，通過對工程光學課程教學內(nèi)容、教學方法及教學手段的改革與探索，完善了課程的教學內(nèi)容，運用現(xiàn)代化教學手段制作多媒體課件，采用了歸納總結(jié)和對比的教學方法。通過在多年教學實踐中實施，均取得較好的教學效果，驗證以上改革措施有效可行。

關鍵詞： 《工程光學》 特色專業(yè) 教學改革

1.引言

《工程光學》是我校機電與信息工程學院測控技術與儀器專業(yè)單獨開設的一門專業(yè)基礎課。該專業(yè)主要研究信息的獲取和處理，以及對相關要素進行控制的理論與技術；是電子、光學、精密機械、計算機、信息與控制技術多學科互相滲透而形成的一門高新技術密集型綜合學科。

《工程光學》課程教學內(nèi)容分為幾何光學和物理光學兩部分[1]，其教學目的是培養(yǎng)學生運用相關理論分析和解決測控工程中“工程光學”問題的能力。該課程在測控技術與儀器學科中有重要地位，起承上啟下的作用，是學好后續(xù)的專業(yè)課程的基礎。

2.基于特色專業(yè)的教學內(nèi)容的調(diào)整

2.1工程光學的基本內(nèi)容

光學可分為幾何光學、物理光學和量子光學。幾何光學是從幾個由實驗得來的基本原理出發(fā)，研究光的傳播問題的學科。物理光學是從光的波動性出發(fā)研究光在傳播過程中所發(fā)生的現(xiàn)象的學科，所以也稱為波動光學。量子光學是從光子的性質(zhì)出發(fā)，研究光與物質(zhì)相互作用的學科即為量子光學。它的基礎主要是量子力學和量子電動力學。

結(jié)合測控專業(yè)的需要，在工程光學課程主要內(nèi)容幾何光學與物理光學兩部分，讓學生掌握經(jīng)典光學和現(xiàn)代光學的基本知識。

2.2教學內(nèi)容的調(diào)整

對于本科教學而言教材的選擇非常重要。我們面向的教學對象是測控技術與儀器專業(yè)，測控技術發(fā)展的趨勢是光、機、電、計算機一體化，光學在信息獲取、傳輸、處理、存儲等四個重要環(huán)節(jié)中占據(jù)越來越重要的位置，高精度的測控儀器設備都具有光學系統(tǒng)，且后續(xù)專業(yè)課程如“光電檢測技術”等要求學生具備堅實的光學基礎。

經(jīng)過教學實踐，我深感該課程教學內(nèi)容分布多，涉及面廣，概念多、數(shù)學推導復雜，講解完之后學生總覺得內(nèi)容稍顯陳舊且難以理解，有點脫離實際[2]。我們對該教材的內(nèi)容做了如下調(diào)整：結(jié)合測控專業(yè)特點，突出知識體系的重點和難點，在保證基礎內(nèi)容的前提下，壓縮經(jīng)典光學的內(nèi)容，刪除與普通物理學課程重復的內(nèi)容[3]，增加現(xiàn)代光學內(nèi)容的同時結(jié)合礦業(yè)工程中的科技前沿。

2.1.1幾何光學內(nèi)容的調(diào)整

在幾何光學部分，第一章中壓縮幾何光學基本定律的內(nèi)容，以球面成像系統(tǒng)為重點。第二章理想光學系統(tǒng)是重點，第三章與第四章分別是結(jié)合實際對第二章的補充。刪除教材中第五章光度學和色度學基礎的部分內(nèi)容，把光學量和光照度等內(nèi)容結(jié)合第七章典型光學系統(tǒng)進行講解。第七章補充光學系統(tǒng)的設計，并把現(xiàn)代光學系統(tǒng)放在課程最后重點講解。把第六章與第八章整合。

2.2.2物理光學內(nèi)容的調(diào)整

在物理光學部分，刪除與普通物理重疊的第九章光的電磁理論基礎，以光的干涉、光的衍射、光的偏振為教學重點，重視基本原理、定律的介紹，淡化公式推導，強調(diào)概念的物理意義及其應用。這樣使學生既掌握理論的發(fā)展，了解各物理參量的影響規(guī)律，又結(jié)合工程實際，做到理論聯(lián)系實際，學起來也相對輕松。例如光的衍射中，詳細介紹衍射理論的發(fā)展過程，淡化公式推導，強調(diào)每一種理論的近似條件，重點介紹公式中影響衍射場上光的復振幅分布的每一項的物理意義。用圓孔衍射的結(jié)論分析光學成像系統(tǒng)的分辨本領，由單縫衍射引申到雙縫衍射，推出多縫衍射得到光柵的衍射，如圖1所示。

圖1 光的衍射主要教學內(nèi)容

2.2.3現(xiàn)代光學系統(tǒng)的補充

激光具有相干性好、方向性強、單色性好的特點，在測控技術及儀器中被廣泛采用。重點講解激光的傳播特性，準直與聚焦的方法。補充介紹激光器的結(jié)構、種類，各類激光的特點、選用原則。介紹光電監(jiān)測系統(tǒng)的組成及原理如圖2所示[4]，以紅外測溫儀、液壓油污染顆粒光電檢測系統(tǒng)為例，用干涉原理開發(fā)的激光測距儀；利用光柵測量原理進行開發(fā)的用于煤礦井下頂板離層及兩幫變形的監(jiān)測系統(tǒng)；光的偏振原理研制的光彈儀，等等。

圖2 光電監(jiān)測系統(tǒng)原理框圖

3.教學方法和教學手段的改革

3.1編制多媒體教學課件

由于“工程光學”課程知識面廣、光路圖多、數(shù)學推導復雜[5]，如果教師僅用傳統(tǒng)教學方法在黑板畫光路圖，因圖形缺乏立體感，則對一些抽象的光學名詞，如漸暈光闌、入瞳與出瞳等，學生很難理解；繁瑣的公式推導常使教學過程冗長、枯燥，學生失去興趣。充分運用現(xiàn)代教學手段，投入了很多精力編制“工程光學”多媒體教學課件。課件重點突出、層次分明、目的明確、形象生動，使學生易于理解，強化學習效果。

3.2歸納總結(jié)與對比教學法法

在教學過程中突出重點和難點，每章結(jié)束時會對本章內(nèi)容進行總結(jié)、歸納，讓學生對本章有總體把握，以便學生復習。并把本章的重點和難點以選擇題的方式呈現(xiàn)，與學生進行互動，促使學生對所學知識在系統(tǒng)歸納總結(jié)的基礎上加以理解，培養(yǎng)學生獨立思考和分析問題的能力。

4.結(jié)語

通過對“工程光學”課程教學內(nèi)容進行大膽整合，補充現(xiàn)代光學科技前沿的內(nèi)容，強調(diào)理論與實踐相結(jié)合，并對教學方法和教學手段進行改革，使我校的“工程光學”課程教學不僅滿足以礦業(yè)工程為背景的測控專業(yè)的需要，而且在較少的學時內(nèi)圓滿完成教學任務，取得良好的教學效果。以上改革方法均在多年教學中得以運用，實際教學效果證明這些改革措施有效可行。

參考文獻：

[1]郁道銀，談恒英.工程光學基礎教程[M].北京：機械工業(yè)出版社，2007.4.

[2]陳道群，熊飛，熊少華.光學教學的實用化探索[J].中國現(xiàn)代教育裝備，2011（7）：132～133.

[3]陳國凡.測控專業(yè)工程光學課程改革芻議[J].科技經(jīng)濟市場，2009（4）：145.

[4]李麗，劉曉波.工程光學教學改革探索[J].實驗技術與管理，2009（8）：129～131.

[5]郁道銀.工程光學[M].北京：機械工業(yè)出版社，2006.endprint

摘 要： 為了順應測控技術的發(fā)展趨勢，符合我校面向礦業(yè)工程的特色專業(yè)的需要，通過對工程光學課程教學內(nèi)容、教學方法及教學手段的改革與探索，完善了課程的教學內(nèi)容，運用現(xiàn)代化教學手段制作多媒體課件，采用了歸納總結(jié)和對比的教學方法。通過在多年教學實踐中實施，均取得較好的教學效果，驗證以上改革措施有效可行。

關鍵詞： 《工程光學》 特色專業(yè) 教學改革

1.引言

《工程光學》是我校機電與信息工程學院測控技術與儀器專業(yè)單獨開設的一門專業(yè)基礎課。該專業(yè)主要研究信息的獲取和處理，以及對相關要素進行控制的理論與技術；是電子、光學、精密機械、計算機、信息與控制技術多學科互相滲透而形成的一門高新技術密集型綜合學科。

《工程光學》課程教學內(nèi)容分為幾何光學和物理光學兩部分[1]，其教學目的是培養(yǎng)學生運用相關理論分析和解決測控工程中“工程光學”問題的能力。該課程在測控技術與儀器學科中有重要地位，起承上啟下的作用，是學好后續(xù)的專業(yè)課程的基礎。

2.基于特色專業(yè)的教學內(nèi)容的調(diào)整

2.1工程光學的基本內(nèi)容

光學可分為幾何光學、物理光學和量子光學。幾何光學是從幾個由實驗得來的基本原理出發(fā)，研究光的傳播問題的學科。物理光學是從光的波動性出發(fā)研究光在傳播過程中所發(fā)生的現(xiàn)象的學科，所以也稱為波動光學。量子光學是從光子的性質(zhì)出發(fā)，研究光與物質(zhì)相互作用的學科即為量子光學。它的基礎主要是量子力學和量子電動力學。

結(jié)合測控專業(yè)的需要，在工程光學課程主要內(nèi)容幾何光學與物理光學兩部分，讓學生掌握經(jīng)典光學和現(xiàn)代光學的基本知識。

2.2教學內(nèi)容的調(diào)整

對于本科教學而言教材的選擇非常重要。我們面向的教學對象是測控技術與儀器專業(yè)，測控技術發(fā)展的趨勢是光、機、電、計算機一體化，光學在信息獲取、傳輸、處理、存儲等四個重要環(huán)節(jié)中占據(jù)越來越重要的位置，高精度的測控儀器設備都具有光學系統(tǒng)，且后續(xù)專業(yè)課程如“光電檢測技術”等要求學生具備堅實的光學基礎。

經(jīng)過教學實踐，我深感該課程教學內(nèi)容分布多，涉及面廣，概念多、數(shù)學推導復雜，講解完之后學生總覺得內(nèi)容稍顯陳舊且難以理解，有點脫離實際[2]。我們對該教材的內(nèi)容做了如下調(diào)整：結(jié)合測控專業(yè)特點，突出知識體系的重點和難點，在保證基礎內(nèi)容的前提下，壓縮經(jīng)典光學的內(nèi)容，刪除與普通物理學課程重復的內(nèi)容[3]，增加現(xiàn)代光學內(nèi)容的同時結(jié)合礦業(yè)工程中的科技前沿。

2.1.1幾何光學內(nèi)容的調(diào)整

在幾何光學部分，第一章中壓縮幾何光學基本定律的內(nèi)容，以球面成像系統(tǒng)為重點。第二章理想光學系統(tǒng)是重點，第三章與第四章分別是結(jié)合實際對第二章的補充。刪除教材中第五章光度學和色度學基礎的部分內(nèi)容，把光學量和光照度等內(nèi)容結(jié)合第七章典型光學系統(tǒng)進行講解。第七章補充光學系統(tǒng)的設計，并把現(xiàn)代光學系統(tǒng)放在課程最后重點講解。把第六章與第八章整合。

2.2.2物理光學內(nèi)容的調(diào)整

在物理光學部分，刪除與普通物理重疊的第九章光的電磁理論基礎，以光的干涉、光的衍射、光的偏振為教學重點，重視基本原理、定律的介紹，淡化公式推導，強調(diào)概念的物理意義及其應用。這樣使學生既掌握理論的發(fā)展，了解各物理參量的影響規(guī)律，又結(jié)合工程實際，做到理論聯(lián)系實際，學起來也相對輕松。例如光的衍射中，詳細介紹衍射理論的發(fā)展過程，淡化公式推導，強調(diào)每一種理論的近似條件，重點介紹公式中影響衍射場上光的復振幅分布的每一項的物理意義。用圓孔衍射的結(jié)論分析光學成像系統(tǒng)的分辨本領，由單縫衍射引申到雙縫衍射，推出多縫衍射得到光柵的衍射，如圖1所示。

圖1 光的衍射主要教學內(nèi)容

2.2.3現(xiàn)代光學系統(tǒng)的補充

激光具有相干性好、方向性強、單色性好的特點，在測控技術及儀器中被廣泛采用。重點講解激光的傳播特性，準直與聚焦的方法。補充介紹激光器的結(jié)構、種類，各類激光的特點、選用原則。介紹光電監(jiān)測系統(tǒng)的組成及原理如圖2所示[4]，以紅外測溫儀、液壓油污染顆粒光電檢測系統(tǒng)為例，用干涉原理開發(fā)的激光測距儀；利用光柵測量原理進行開發(fā)的用于煤礦井下頂板離層及兩幫變形的監(jiān)測系統(tǒng)；光的偏振原理研制的光彈儀，等等。

圖2 光電監(jiān)測系統(tǒng)原理框圖

3.教學方法和教學手段的改革

3.1編制多媒體教學課件

由于“工程光學”課程知識面廣、光路圖多、數(shù)學推導復雜[5]，如果教師僅用傳統(tǒng)教學方法在黑板畫光路圖，因圖形缺乏立體感，則對一些抽象的光學名詞，如漸暈光闌、入瞳與出瞳等，學生很難理解；繁瑣的公式推導常使教學過程冗長、枯燥，學生失去興趣。充分運用現(xiàn)代教學手段，投入了很多精力編制“工程光學”多媒體教學課件。課件重點突出、層次分明、目的明確、形象生動，使學生易于理解，強化學習效果。

3.2歸納總結(jié)與對比教學法法

在教學過程中突出重點和難點，每章結(jié)束時會對本章內(nèi)容進行總結(jié)、歸納，讓學生對本章有總體把握，以便學生復習。并把本章的重點和難點以選擇題的方式呈現(xiàn)，與學生進行互動，促使學生對所學知識在系統(tǒng)歸納總結(jié)的基礎上加以理解，培養(yǎng)學生獨立思考和分析問題的能力。

4.結(jié)語

通過對“工程光學”課程教學內(nèi)容進行大膽整合，補充現(xiàn)代光學科技前沿的內(nèi)容，強調(diào)理論與實踐相結(jié)合，并對教學方法和教學手段進行改革，使我校的“工程光學”課程教學不僅滿足以礦業(yè)工程為背景的測控專業(yè)的需要，而且在較少的學時內(nèi)圓滿完成教學任務，取得良好的教學效果。以上改革方法均在多年教學中得以運用，實際教學效果證明這些改革措施有效可行。

參考文獻：

[1]郁道銀，談恒英.工程光學基礎教程[M].北京：機械工業(yè)出版社，2007.4.

[2]陳道群，熊飛，熊少華.光學教學的實用化探索[J].中國現(xiàn)代教育裝備，2011（7）：132～133.

[3]陳國凡.測控專業(yè)工程光學課程改革芻議[J].科技經(jīng)濟市場，2009（4）：145.

[4]李麗，劉曉波.工程光學教學改革探索[J].實驗技術與管理，2009（8）：129～131.

[5]郁道銀.工程光學[M].北京：機械工業(yè)出版社，2006.endprint