Abstract： Engineering optics， which has strongly technology and practice， is a major curriculum for optical information science and technology. In this paper， the problems arising during the teaching process of engineering optics in college of science in CTGU are analyzed. We discuss the optimization of the contents and the transformation of teaching method. Furthermore， we propose the methods for virtual practical education， which require students to take into practice to improve their ability of practical and also to train their scientific thinking.
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。
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关键词：翻转课堂 激光原理与技术课程 教学模式 教学设计
中图分类号：G642.0
文献标识码：C
DOI： 1（）.3969/j.issn.1672-8181.2015.03.005
1 我校《激光原理与技术》专业课存在问题
我省许多理工类院校的光信息、光电类和大部分应用物理专业都开设《激光原理与技术》课程。作为重要专业基础或方向课，此课程：第一，具有较强的理论性、实践性、前沿性和探讨性；理论抽象，公式众多，有相当学术和技术含量的课程，教学中经常发现学生对概念缺乏准确理解或概念和实际应用“两张皮”的现象。第二，课程教学内容多，课程容量大。第三，由于激光技术、光电技术的发展日新月异，器件层出不穷，与新现象、新理论、新器件、新应用有关的课程教学内容也必须不断地做出更新调整，
另外，《激光原理与技术》课程涵盖知识点包括激光原理、激光技术两部分，知识点明确，可以用一个实验、一个概念来组织教学内容。课程具备开展翻转课堂的实施要求。
2 翻转课堂在《激光原理与技术》课程中的实施方案
结合我校《激光原理与技术》课程特点，在现有的翻转课堂模型基础上，我们设计了翻转课堂的教学路线图f如图1）。主要由线上学习、课堂学习和课后学习三部分组成。LMS作为教学实施的基础性管理学习平台，可提供教学资源、学习过程记录和互动场所。
线上学习
课堂学习
课后学习
2.1 设计知识单元的策略
将课程按“知识块”分成8个教学单元，即：激光的基本机理，激光谐振腔理论以及激光振荡理论，连续和脉冲激光器的工作特性，选模技术，放大技术，稳频技术和激光短脉冲技术。每个教学单元可以由一次或多次课程完成，以便教师开发课程视频。
2.2 设计课程微课
第一，根据本专业课程教学内容（突出难点、重点），设计微课。第二，每个教学单元可分成若干个模块，以模块为单位设计微课。第三，微课内容包括微视频、课间练习和每周作业。通过微视频中的导读内容、课间练习和作业，向学生提出问题，引导学习者自主思考。
2.3 翻转课堂教学设计
2.3.1 线上学习
第一，通过慕课学习。让学生假期在慕课平台查找与激光器件有关的知识，提前使学生进入到课程中来，在头脑中初步形成激光器件的结构框架，对激光器件的主要应用等有简单的了解，简单的知识点通过慕课学习。第二，通过微课学习。设置每周微课时间和作业提交截止时间。课间练习和每周作业可采用填空或选择形式，每道题在截止日期之前允许学生提交3次，否则当次作业记为0分。另外，在学生看完微课之后，对微课中的收获和疑问可以在讨论区发帖。由教师团队或学生讨论互动给出解答，完成课题组布置的线上学习任务。
2.3.2 课堂学习
第一，分析每个教学单元的目标、知识类型、学生线上学习情况和存在的问题，确定教学策略，如“讲授”、“自学”、“讨论”、“实验”、“探究”等。第二，学生的独立探索和协作学习。具体分为五个环节：①明确问题：根据课程内容和学生观看微课时提出的疑问，总结出-些有探究价值的问题；②独立探究：从开始时选择性指导逐渐转至为学生的独立探究学习方面，让学生在独立学习中构建自己的知识体系，注重和培养学生的独立学习能力；③协同学习：通过“探究式案例”、“探究式实验”鼓励学生以小组协作形式，采用对话、商讨、争论等形式进行讨论并实施；④交流展示：成果交流采用如：举行展览会、报告会、辩论会、小型比赛等；⑤考核评定：建立线上学习、课堂和课后学习各环节的考核评价。考核成绩构成为“课间练习20分+每周作业15分+课后研究报告和小论文5分+讨论区及课堂活跃度10分+期末考试50分”。
2.3.3 课后学习
由课后的复习，学生定期的答疑，学生完成的项目任务和课程论文构成。
3 翻转课堂教学实施案例――以光学谐振腔（FP腔）为例
3.1 线上学习
首先利用微课介绍实验现象，给出FP腔的输出装置，给出了连续波入射时单模光纤FP腔输出光谱。提出问题：如何解释上述实验现象呢？接下来在微课上介绍描述上述激光现象的基本概念与相关规律。根据多光束干涉原理，可得垂直入射时，光学FP腔的输出与输入光强之比为：
将光纤长度，折射率（n=1.48）代人，可得其自由谱宽为50CHz，利用变换式，可得自由谱宽为0.4nm，理论计算与实验现象一致。通过微课学习，学生完成知识的内化。课间提问，采用填空题：C02激光器波长为10.6um，当腔长L=lm时，自由谱宽为（），如果该激光器的光谱线宽度AVF=108Hz，则输出为单模还是多模（）。要求学生在规定时间完成课间作业的提交。
3.2 课堂学习
首先，提出问题：腔端面反射率对输出特性的有什么影响？让学生在独立学习中构建自己的知识体系。然后，进行协作学习，以4人为以小组，利用计算机对（1）式所描述的规律进行数值计算，将结果可视化，计算结果与实验结果一致。从图上还可发现原本静止的图“动”了起来。给学生很大的想象空间，这一环节是理论分析的重要补充，再次完成知识内化。将科学计算引入课堂，提升学生解决问题的能力与效率，引导学生进行研究性、探索性学习。通过可视化，学生对复杂的激光现象具有了感性认识，促进学生对晦涩理论的理解。最后，介绍新实验现象的探索。前面我们详细学习了连续波入射情形下，光学FP腔的输出特性，自然会想到脉冲激光入射情形，那么脉冲激光入射到光学FP腔，其输出具有什么特点呢？通过教师的引导和学生的协作学习和探索，得到当脉冲激光入射到单模光纤FP腔时，其输出波形具有衰荡特征，从而完成创新能力的培养。
3.3 课后学习
以小论文形式，让学生完成一份研究报告，题目为光学FP腔的激光器件中的应用。鼓励学生利用网络资源，查阅光学FP腔在各个领域的应用。例如FP在输出模式选择，光束质量改善等方面的应用，让学生自行选题，自行设计实验方案，在学院的激光实验室独立完成实验，完成小论文撰写和提交。
4 结束语
翻转课堂教学模式起源于美国，在我国真正去推行翻转课堂教学模式还有很多问题有待解决，还需要更多的实际教学工作要做。
参考文献：
【1】张金磊，王颖，张宝辉.翻转课堂教学模式研究【J】.远程教育杂志，2012，（4）：46-51.
关键词：创新平台 光电子材料 教学改革
中图分类号：G420 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2016）11（b）-0105-02
随着材料科学的飞速发展，光电子材料已经成为新材料产业和当代信息技术产业的重要组成部分，引领着光电子、通信、新能源等产业的发展[1，2]。对于光电子材料相关专业的高校本科生，需要具备较强的光电子材料方面的实践能力，以及与这些技能相匹配的理论基础知识。通过《光电子材料》课程的学习，能够加深学生对光电子技术理论知识的理解，帮助学生将光电子技术知识与光电子相关的实验和实践能力紧密结合起来。因此，当代光电子材料相关专业的大学生亟需学习光电子材料的相关知识，以满足科技日益发展的社会需要。[3，4]
光电子材料课程的学习需要学生有良好的电磁学和光学等物理学科的理论基础知识，同时也是一门实用性强、对动手能力要求较高的课程；其课程目标主要是培养学生掌握扎实的专业知识，同时学习实验和实践相关的基本技术，性能检测的方法，培养学生的实际动手能力[5]。通过光电子材料实验可巩固和加强对有关专业理论的理解，提升学生分析和解决问题的能力，使理论与实践教学有机结合[6]。在以往理论教学中， 激光原理，光纤导光原理，光调制，非线性光学和光电探测等理论知识，涉及较多的电磁学，光学，固体物理和量子力学等专业知识，对于本科生较难理解，而实验和实践方面又要求学生在掌握理论的基础上具备较强的动手操作能力。因此，由于理论知识较难，必须进行较长时间的理论教学，实验和实践操作时间被压缩，枯燥的理论教学不能激发学生对该课程的兴趣，最终导致教学效果较差。因此，如何增加实验和实践教学的比重，使学生对该门课程产生浓厚兴趣，并将光电子材料基础理论知识与实验和实践结合起来，使学生掌握课程的主要知识和基本的操作技能，是达到良好的教学效果的关键。
1 光电子材料课程改革目标
《光电子材料》课程是材料物理（光电材料）专业的专业必修课，涵盖了《光学》、《电磁学》、《固体物理》、《量子力学》等课程相关知识，含有较多的物理公式，具有很强的理论性。根据笔者所在校培养应用型人才的办学特色，结合课程理论性强的特点，该课程目标如下：
（1）通过该课程的学习让学生了解当前光电子技术及研究的最新进展和实际的应用情况。加深学生对光电子技术及其发展的相关认识，并通过讲授光电子技术的发展历程激发学生的研究兴趣和开拓他们的思维与知识面。
（2）将该课程的理论教学与光电材料综合实验等实验课程进行有机结合，力争形成理论和实际相结合，培养学生理论基础知识的同时提升学生的综合实践能力。
2 光电子材料课程教学方法和手段改革
根据教育部的专业规范和学校的课程体系，和笔者所在校培养应用型课程人才的办学理念和材料物理专业的特点与培养目标，结合《半导体器件物理基础》理论性强的特点，在该课程建设过程中，以提高教学质量、培养学生主动学习能力和创新能力为目的，采用启发、互动式教学，讲解与讨论相结合，讲授与自学相结合。借助多媒体和实物教具进行形象化教学。充分运用该校多媒体教室所拥有设备以及网络平台来实现教学手段的现代化，充分运用实物、互联网资源以及企业资源，沓涫悼翁玫哪谌荩使其内容具体丰富。
具体采取的教学方法、手段如下：
（1）制作一系列教学video，辅助课堂教学，活跃教学气氛，增加课堂互动，有效调动学生学习积极性。
（2）建设课程网站，通过学生熟悉的微博、小木虫等平台实现“光电子技术基础”网络资源库的建立；并上传精品课时，在互联网上进行国内外的共享。
（3）课堂教学中通过课前回顾、课前提问等方式保持课程的连贯性和逻辑性，采取引入实物、实验演示及参观等方式使教学更加形象化，运用布置课后作业、小论文等方法使学生在课下更好地巩固已学内容，同时对学生掌握知识的程度得到及时的反馈，为学生打下扎实的理论基础。
（4）针对该课程公式偏多的特点，在课上带领学生推导重要的公式，使学生更好地理解公式的物理意义，掌握光电子材料与器件制造及设计的依据。
（5）针对该课程与《光电材料综合实验》等实验课程的密切关联性，在该课程理论教学中先引入关键实验课程，并逐步与《光电材料综合实验》等实验课程进行有机结合，力争做到理论联系实际，学生们学到的知识有的放矢。
（6）通过教师指定报告内容或者讨论主题，让学生进行分组报告或者分组讨论等方式，了解半导体器件物理知识在新器件制造及工艺当中的实际应用，分析和研究实际生活中有关的问题，达到理论联系实际，学以致用的目的，提高学习的深度和广度，促进学生学习能力发展。
（7）课程考核可采取过程考核的形式，即降低学期末考试成绩占总评成绩的比重（50%），另外50%的成绩根据过程考核的成绩进行评定，过程考核主要包括学生的考勤、课堂表现、分组报告或分组讨论和团队作业等多个部分。这种核算成绩的方式可以有效降低学生平时对课程重视度不够，只靠期末进行突击复习的弊端。督促学生平时对课程的各个环节进行高度重视，上课积极回答问题，积极思考如何将理论与实际应用结合起来，并且善于进行与团队协作完成作业。
3 结语
光电子材料的研究和应用不但需要较强的光电子技术基础理论知识，还需要较强的理论联系实际，动手操作的实践能力。因此，为满足社会光电子材料专业人才的需要，在协同创新平台的基础上，通过改善原有课程中“学”与“用”脱节的现象，进行有针对性的教学，能够促进学生对理论知识的理解以及知识运用和动手操作的实践能力，促进创新实践能力的专业人才的培养。
参考文献
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作者：邹林儿，范定环，傅继武，沈云
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
目前专业光学软件实践教学表明，上述措施的实施，在教学质量和学生受欢迎度方面有很大提高。但仍存在一些更高层次的问题，值得思考与进一步完善。
关键词 课程设计 光电子学 教学 实践
中图分类号：G642
文献标识码：A
光电子学是光信息科学与技术专业一门理论与实践并重的专业基础课，是后续专业课程学习和毕业后从事光电类研究和开发重要基础。围绕“厚基础、宽口径、高素质、强实践、重创新”的人才培养模式，除了开设光电技术实验外，我们还开设了光电子学课程设计。与光电技术实验相比，光电子学课程设计更能发挥学生的主动性和创造性，学生通过课程设计过程对教学内容进行综合应用，而且把已经学过的激光技术、工程光学、物理光学、数字电子技术等相关课程的理论知识综合应用于课程设计，加强了学生的综合实践训练，知识应用能力明显提高。
1 课程设计的教学组织及实施
1.1 课程设计题目的选定
课程设计一般教学时间较短（2周左右），在这么短的时间内，如何有效培养学生将理论知识运用到实践中去的能力是一个值得探讨的问题。尽管学生对光电子学、激光技术、物理光学等相关课程的理论知识有所掌握，缺乏应用于实际的训练，难以进行复杂的系统设计。因此，在突出课程重点内容的基础上将知识面适当拓宽，着重于学生基本技能的培养，设计的题目难易适中，不宜过大过于复杂，以便让学生有一个循序渐近的学习过程。另一方面，课程设计在选题上应考虑到与当前应用领域和产业的充分结合。设计题目具有一定的实用价值，激发学生学习的主动性、积极性。为保证每个学生都有一定的工作量，达到训练效果，根据学生人数拟定题目，每个题目最多三个学生。学生根据兴趣自由选题，题目选定之后，根据设计题目的内容和任务进行小组讨论，明确个人分工，以便于进行考核与检查。
1.2 课程设计的实施
根据课程设计题目的内容和任务，学生通过文献调研，运用相关理论知识对设计题目进行分析，经过组内讨论，提出相应的设计方案，说明设计原理，对设计方案进行理论、仿真或实验等相关分析，记录相关实验现象、实验数据、遇到的问题以及解决方式等详细资料，分析设计的可行性，对原来的设计方案进行优化或更改。
1.3 课程设计的考核
课程设计的成绩分为平时成绩、设计报告和答辩三部分。平时成绩主要考核学生出勤、进度、学习态度、资料占有量等总体表现，占总成绩的20%。设计报告主要考核学生的设计报告，如设计原理的论述，方案的论证，结果的分析，书写格式等方面，占总成绩的60%。答辩主要考核学生掌握知识的准确程度、熟练程度、口头表达能力，占总成绩的20%。在评定成绩时，我们还参照每个学生在小组内的具体分工，根据承担工作量的多少进行成绩划分。
2 目前存在的一些问题
我校光信息专业建设起步较晚，课程设计教学过程中还存在一些问题，需要借鉴其他院校的教学模式，结合自身特点进行教学改革。（1）课程设计是在理论课讲授结束后进行的，两者没有有效地衔接；（2）课程设计题目是老师制定，没有有效发挥学生的主动性和创新性；（3）制定更加详细的评分标准，完善考核体系；（4）师资力量薄弱。
3 课程设计教学改革的一些举措
3.1 加强专业课教学与课程设计的衔接
课程设计光电子学课程结束之后进行的，专业课教学与课程设计教学有意识地融合与衔接十分重要。在课堂理论知识教学过程中，广泛收集资料，结合光电技术的实际范例详细剖析光电子学基本原理的应用，使枯燥的专业课教学变成类似于“案例教学”，激发学生的学习兴趣，还可以启发和引导学生理论联系实际。在专业课理论教学阶段，把课程设计的题目、任务和设计要求等相关信息作为案例告诉学生，让学生带着问题去学习，加强理论教学与课程设计的联系。因此，课程设计不再是两周时间，而是贯穿于整个专业课学习阶段，学生在课堂教学中对课程设计已经具有初步的认识和准备，进入课程设计后，节省了课程设计时间，学生有更多的时间对设计题目进行思考，设计方案更加优化，有利于学生创造性的发挥。
3.2 发挥学生的创新性，进行自主选题
课程设计具有很强的实践性，是学生将理论应用于实践的一次训练。因此，在制定课程设计题目时应与实际应用相联系。在教师制定课程设计的同时，可以组织学生根据自己的兴趣爱好自主制定设计题目，鼓励学生利用教材、文献、专利等相关资料，进行独立思考，拿出自己设想与方案。
3.3 完善考核体系
课程设计不同于专业课教学，强调的是学生的实践能力。如何监控教学过程，客观反映学生的学习成果，成为教学质量保障的重要问题。我们将课程设计的成绩分为平时成绩、设计报告和答辩三部分，并制定了相应的评分标准。学生需认真填写考勤表，详细记录自己遇到的问题和解决过程，填写小组讨论记录表，每个学生在课程设计期间的表现被如实记录，尽可能消除个别学生完全不动手的情况，让每组所有的学生都参与到课程设计中来。综合设计题目之间的差异以及学生课程设计的学习过程对学生课程设计的成绩进行评价。既激发了学生学习的积极性和主动性，又规范了教师的教学活动，有效保障了教学质量。
3.4 加强师资团队建设，增强课程设计的指导
教师指导是保障课程设计教学质量，提高学生实践能力的关键环节。在课程设计教学过程中，教师应起到组织、引导、检查以及解决问题的作用。教师要及时掌握每组学生的课程设计状况，参与小组讨论，在鼓励学生发挥主动性的同时，给予正确的引导，帮助他们解决疑难问题，以保证课程设计教学质量。
4 结束语
光电子学课程设计是培养学生实践能力的重要环节。结合本校光信息科学与技术专业的教学体系现状，我们对光电子学课程设计的组织模式进行了初步的改革与实践。在课程设计中尽可能调动学生的主观能动性，从课程设计的选题、设计内容的实现与总结答辩，都由学生自己完成，取得了较好的实践效果，提高了学生理论联系实际的能力。但仍然存在一定问题，在今后的教学中还需不断探讨，进一步提高课程设计的质量。
参考文献
[1] 闫秋会,南晓红等.课程设计教学模式的研究[J].西安建筑科技大学学报,2008(4):94-97.
关键词：光电技术； 教学改革； 教学方法； 教学效果
光电信息技术是将光学技术、电子技术、计算机技术以及材料技术相结合而形成的一门高新技术。光电测试技术是光电信息技术的主要技术之一，它以其非接触、高精度、高速度、实时等特点，成为现代检测技术最重要的手段和方法之一 [1]。《光电技术》课程主要介绍光电检测技术的基本原理、器件、方法等。因此，该课程也成了相关理、工科专业学生必须掌握的一门课程。学习和掌握这门课程对于提高学生素质和培养分析能力、创新能力都有重要意义。但该课程涉及的内容多，知识面很广[2]，肩负着相关理工专业从基础转向专业应用的传承作用。为了适应光电信息技术的迅速发展对光电信息技术人才的需求迅速增加的发展趋势，河南大学物理与电子学院开设了《光电技术》这门课程，然而如何培养学生适应社会发展需要，使其具有独立思考和创新思维，是专业课程教学改革中重点思考的问题之一。本文结合自己的教学经验和他人的先进成果，广泛搜集学生的反馈意见，对该课程的教学改革进行有益的探索。
一、《光电技术》课教学过程中存在的问题
（一）杂而滞后的教材内容
根据王启明院士等提出的“现代信息技术发展”的观点[3]，将光电技术定义为“研究光电信息系统中光和电信号的形成、传输、采集、变换及处理方法的技术学科”。单从光电测试系统（图1）来说，其不仅与高等数学、普通物理、化学等基础课程及电工学、工程力学、电子线路等专业基础课密切相关，而且课程中所讲述的各种传感器知识还涉及到材料知识、力学知识和电学知识。另外，检测技术与自动控制理论也结合得十分紧密。在课堂教学中很难找到像大学物理、原子物理、电动力学等课程那样的经过数十载锤炼出来的经典教材。另外，随着大规模集成电路、材料科学和微机械加工技术的快速发展，各种新型的光电探测器和与之相对应的检测技术也发展的非常迅猛。而教材的更新相对较慢，选用的教材不能跟上传感器当前的发展趋势。
（二）枯燥的教学方式
教学方式单一，以教师课堂讲授为主，学生被动接受。不能发挥学生学习的积极性和主观能动性，授课效果和学习效果不佳。
（三）贫乏的实践环节
目前的课程体系中，实验实践环节偏少，对学生综合应用能力培养和锻炼的综合性实验更少，教学方式不够完善，对学生理论联系实际能力的培养不利。
以上问题的存在不适应国家对应用型人才的培养目标。光电技术在发展，招生规模在扩大，与时俱进，从实际需要出发，我们必须对课程进行教学改革，使教学方法和教学内容都能紧跟信息时代的要求。
二、光电技术课程的教学改革
（一）立足信息技术前沿，更新课程知识结构体系
以我们学院选用的浙江大学缪家鼎等人编写的《光电技术》为例，教材内容涉及多而且分散，缺乏系统性和连续性，其中对原理的叙述多，典型应用和设计介绍少；传统光电器件多，新型器件少；简单应用多，新领域综合应用少；总之内容显得老化，跟不上当前的科技发展。光电检测技术是多学科交叉而形成的一门新兴技术，在工程实践中，它始终呈现高速发展态势，不断有新的器件、新的检测方法、新的应用领域问世。这些因素决定了课程内容的动态变化性和学科延展性。针对该学科的这些鲜明特点，课题组首先对课程主线结构进行优化，建立了光电技术课程的结构“大树”如图2所示。即以光辐射源和半导体物理基础作为基础理论教学内容，它们作为光电技术这棵大树的根基，为光电技术课程的学习提供给养；以光电信号的转换和处理为主干教学内容，它通过光信号的变换、光电信号变换和电学信号的变换等原理为各个光电器件的应用输送养分，根据这一环节可以给出各个器件的特性参数，从而为器件的实际应用提供准则；以典型光电器件的分析和设计升华教学内容，针对不同的器件还有其独特的性能及应用领域根据学生的兴趣展开专题课堂讨论，使现代光电系统硕果纷呈。其次，课程从各个单元上配合主线结构，也按照光电信息系统的特点进行“裁剪”和“重缝”。 我们以“立足教材，跟踪发展”为指导思想，授课过程中删除了陈旧过时的内容，在讲授教材基本内容的同时，收集补充了光电技术相关学术期刊杂志、书籍；国内外光电探测器件知名厂家、近年新型光电探测器件、新型光电信号检测技术和方法以及各类光电探测器件的最新进展和应用情况等。同时利用校内外专家教授和他们的研究生在科研中获得的光电技术的先进理念、现代观点及解决的问题的方式方法充实课堂教学，实现课程内容现代化，收到了良好教学的效果。
（二）运用科学的现代化教学手段，不断提高教学质量
1、研究型课堂教学方法的探索，实现课堂教学模式多样化。光电技术的动态变化性和学科前瞻性，要求教师必须积累有丰富的工程实践经验和多学科知识整合能力，仅靠课堂教学难以达到对整个课程的综合应用水平，必须探索多渠道教学方式，倡导将能力培养深入到日常教学活动中，达到“宽基础，重能力”的教学目的。采取课上讲授、课堂提问和讨论的启发式和开放型教学模式，提高学生主动学习的兴趣。充分利用网络学堂。将电子版讲稿、教材、相关专题内容在网上，便利学生使用和学习。对于一些学科前沿问题开展课堂讨论。让学生课外查资料，在充分准备的基础上，开展课堂讨论。教师对学生的讨论适时进行引导。布置学生写章节学习总结和小论文。通过小论文的写作，可以拓宽学生的知识面，了解国际上与本学科相关领域的最新科技动态。
2、针对光电技术课程涉及的图表多、信息量大等特点，在多媒体课件设计时主要体现课程教学内容的主线、重要概念和结论以及为加深学生理解的图片、Flash动画和音像资料等，而概念的讲授、理论公式的推导等仍以传统的板书方式，即“品型”窗口的多媒体辅助教学模式。就像多画面电视机那样，在主画面上开一个又一个窗口，窗口起到浏览辅助信息的作用。此外，还充分利用人眼生理视觉特性[4]，合理设计Powerpoint文稿的背景和字体的种类、大小、颜色及行距等，提高屏幕信息显示效果。如对半导体能带理论，学生常会觉得很抽象，难理解，故除在课堂讲授中增加图形、图像、动画、声音等形象的多媒体教学手段外，通过板书例题可检验学生对其认识深度，再根据作业题中曝露的问题进行有针对性的补充解释，效果非常有效。教学实践表明，授课用“品型窗”的方法，教学结构简洁，重点突出，概念明确，教学效果良好。
（三）“以培养学生实践能力、创新能力为核心”的实验教学改革，适当引进科研成果
自从1999年我国高校开始扩招以来，高等教育逐步从过去的“精英化”向“大众化”过渡并逐渐形成“大众化”的高等教育格局。国家统计局威海调查队于近日举行了“大学生就业情况如何？”专题问卷调查。结果显示，专科生就业率高出本科生39个百分点。本科生求职的最大困难是“缺乏工作经验，不会推销自己”，因此培养实用型人才是当前本科教育的目标之一，实践性环节在教学过程中起着不可替代的作用。为了突出实践教学，培养学生的知识应用能力，让学生“消化理论，发展能力”，课题组大胆探索，进行“以培养学生实践能力、创新能力为核心”的实验教学改革。为了适应社会经济发展对人才的需求，本着“强化动手、突出创新、开放教学、资源共享”的原则，物理与电子学院组建了河南大学实训教学中心，为学生电子竞赛和挑战杯等高校创新、创业大赛及学生科技制作活动提供场地和平台。我们根据学生特点，采取分层次培养，一般学生注重基本能力的培养，而学有余力的学生则注重创新能力的培养。教学中将实验分为三大类，首先是基础与验证型实验，其目的是验证、证明、巩固、掌握基本教学内容，例如光功率、光照度、发光强度、光谱特性等，通过实验强化认识。其次是设计与综合型实验，其目的是以“任务”或“课题”形式提出实验要求，综合使用知识来设计、开发完成项目，培养学生综合应用和自学能力。比如光电倍增管和CCD器件的原理及应用；再者是研究与创新型实验，以自选/自带的独立研究形式为实验要求，重在培养研究能力和创新意识。比如利用光电器件组建的表面光电压谱仪，紫外、可见、近红外分光光度仪，电致发光谱仪等对晶体样品进行测试并对测试结果进行理论的分析。该实验过程有助于培养学生查阅资料、思考以及创新的能力.熟悉科学研究的思路和方法，掌握这些光电器件的使用方法和注意事项。由于课程实验与教学内容同步进行，对加深基本概念的理解、强化基本能力的训练起到了良好的促进作用。
《光电技术》课程的实验设备要求不同于传统的经典实验，具有很强的时代气息。 实验所用的核心器件，如光电倍增管、像增强器、雪崩光电二极管等光辐射探测器不仅价格昂贵、维护严格，而且发展更新也很快。在这种情况下，如果能把教学和科研很好地结合起来，突破教学大纲，用科研项目的部分内容补充或扩展教学大纲内容，充分利用科研仪器设备为学生开设实验，那么学生在掌握理论的基础上，内容就可以跟上当前的新技术，形成教学内容对新技术的快速反应，充分反映该相关领域的发展趋势，另一方面使课程的基本理论体系与实际应用的结合更为紧密，使整个课程的教学体系更为完善和统一，增强课程的实用感。最后还有利于启迪学生思维，激发对课程的学习兴趣，逐步培养学生独立分析和解决实际问题的能力，同时还有助于提高学生的科研素质和能力。
三、结束语
教学是艺术和科学的有机结合，课堂是教学艺术的舞台。在教学中，把教学内容和人才培养紧密结合是教师孜孜不倦的追求。我们的教育是用昨天的知识，培养今天的人才，而要应对的是明天的挑战。所以，我们的课程教学改革从实际需要出发，立足于本专业，教学方法和实验内容都紧跟时代要求，教学过程中有意识地将改革贯穿到教学实践的每一个环节，使教学改革取得了显著实效。
参考文献
[1]杨常松，陈海秀，李远禄.光电测试技术教学改革的探讨[J].科技信息(博士专家论坛)，2009，7-7.
[2]于雪莲，顾国华.《光电子技术》教学方法的探讨[J].高教论坛，2009，（9）77-81.
关键词：高等农业院校，光电类课程，教学
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.
[4]王建，谢家兴，赵懿琨.建立开放式专业实验室，促进高校人才能力培养[J].电气电子教学学报，2009，9（31）：135-136.
一、光纤通信课程特点分析
《光纤通信》是高等学校通信专业的必修课，是一门理论与实践结合性较强的课程。理论部分主要介绍光纤通信系统的组成、光纤光缆的结构、通信用光器件的结构及特性，光端机的构成及工作原理等。除了繁杂的理论教学，该门课程还需要配上相应的实验课，让学生多接触光纤通信领域中的先进仪器和设备，多动手操作，才能达到好的教学效果。实验教学主要包括常用光纤通信设备的使用、光纤衰减及光纤长度的测试、光纤的熔接与冷接、接收灵敏度和动态范围的测试，光纤通信系统误码性能的测试等。从上面论述的课程内容中可以发现，该课程的研究对象和性质决定了其课程具有如下特点：第一，内容复杂，主要表现为理论多、公式多、表格多、图形多；第二，涉及的科目、知识较多，如场论、光学原理、模电、数电等；第三，与工程实际联系较为紧密；第四，应用定性理论的场合较多。此外，光纤通信还是一门飞速发展的学科。因此，该课程的教学还应该介绍该领域的新技术，同时注重教学的基础性、系统性。
二、光纤通信课程教学存在的问题
（一）教学过于理论化，启发性不足
受传统教学观念的影响，在《光纤通信》的授课上，许多教师采用的教学方式依然是单纯的书本教学法。课堂上，教师大多只是解释原理，讲解题目，演示现象，根据课本照本宣科地将知识讲授给学生，而没有让学生进行举一反三的发散思考，使学生完全处于一种被动接受前人研究成果的状态，严重遏制了学生的自主意识、创新能力和学习兴趣。
（二）教学形式单一，课堂气氛单调、沉闷
《光纤通信》课程包含大量的理论，如光的波导理论、激光器的激发原理、光电检测器工作原理、光放大器的放大原理等，对这些理论的讲解需要做大量的数学分析推导。因此，在授课过程中，许多教师进入了理论教学的误区，将整堂的光纤通信课程演变成了在黑板上做数学分析、定理证明、公式推导、手工绘图的过程，导致了课堂气氛沉闷。
（三）教学设备陈旧，难以激发学生学习兴趣
在实验教学环节中，由于条件制约，实验设备大多过于老旧，功能单一，实验室仅能做些简单的理论验证实验，这对学生自学能力的培养及设计能力的提高产生了很大的阻碍，也导致学生接触不到光纤通信的技术前沿，难以激发学生的学习兴趣。
三、光纤通信课程的教学改革思路
（一）引入新的教学方式，丰富教学形式
传统的教学方式主要有板书和多媒体PPT。板书的内容详尽、排版灵活，但形式单调、寡味枯燥；PPT的内容丰富、形式多样，但教学节奏过快，不利于学生理解。引入更多形式的教学方式有利于提高课程的趣味性。近年兴起的“微课”是一种新的教学方式，它能对二者作良好的补充[2]。在光纤通信的教学中，教师可以充分发挥“微课”的优势，将生涩难懂的重要理论以生动活泼的形式展示出来；将步骤繁杂的实验操作也以微课形式录制出来，一来增加学生的学习兴趣，二来可以让学生在课后反复观看，温习提高，既有利于理论知识的掌握，也能节约资源，促进实验教学的提高。
（二）理论结合实际，提高学生的创新能力
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