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篇1

關(guān)鍵詞 分光計；示教儀；多媒體；智能手機(jī)；實(shí)驗教學(xué)

中圖分類號：G642.423 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：B

文章編號：1671-489X（2016）18-0132-02

1 引言

隨著科技進(jìn)步和社會發(fā)展，現(xiàn)代教育技術(shù)在高校中越來越受重視，現(xiàn)代教育技術(shù)將以計算機(jī)為核心的現(xiàn)代技術(shù)應(yīng)用于教學(xué)[1]，豐富了教師的教學(xué)手段，教師的教學(xué)理念和教學(xué)方法也隨之逐步改變。

分光計實(shí)驗是大學(xué)物理實(shí)驗課程中的基礎(chǔ)性光學(xué)實(shí)驗之一，各校開設(shè)的分光計實(shí)驗項目主要有“用分光計測定三棱鏡折射率”“光柵衍射”“用分光計測定液體折射率”等。分光計是一種基礎(chǔ)光學(xué)儀器，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，儀器調(diào)節(jié)較難，注意事項繁多，很多學(xué)生不能按時完成實(shí)驗。以“用分光計測定三棱鏡折射率”實(shí)驗為例，學(xué)生在實(shí)驗中涉及的難點(diǎn)有“減半逼近法”、最小偏向角的確定、讀數(shù)方法等。教師講解的內(nèi)容多、時間長，學(xué)生聽課時理解困難，實(shí)驗操作時遇到的困難較多，實(shí)驗中出現(xiàn)的問題很多。

很多文獻(xiàn)對分光計實(shí)驗的實(shí)驗難點(diǎn)的講授方法進(jìn)行了探討[2-3]。本文總結(jié)綜合利用現(xiàn)代教育技術(shù)改進(jìn)分光計實(shí)驗教學(xué)的幾種方法，這些方法能夠有效減小教師教學(xué)和學(xué)生學(xué)習(xí)的難度，提高實(shí)驗教學(xué)質(zhì)量，在實(shí)際教學(xué)中取得良好效果。

2 示教儀

教師在分光計實(shí)驗的課堂講解中遇到的一個困難是分光計的望遠(yuǎn)鏡目鏡只能供一個人觀察，講解時學(xué)生無法同步觀察到實(shí)驗現(xiàn)象。尤其是在講解減半逼近法及最小偏向角等光學(xué)現(xiàn)象變化時，學(xué)生若不能同步觀察到實(shí)驗現(xiàn)象，很難理解教師講解的內(nèi)容。分光計示教儀利用CCD攝像機(jī)和彩色監(jiān)視器，將望遠(yuǎn)鏡目鏡中觀察到的實(shí)驗現(xiàn)象同步顯示在顯示器上，供聽課的學(xué)生觀察。利用分光計示教儀，教師在講解實(shí)驗操作的同時，全體學(xué)生都可以在顯示器上同步觀察到實(shí)驗現(xiàn)象的變化情況，可以實(shí)時理解實(shí)驗操作與光學(xué)現(xiàn)象變化的關(guān)系。利用分光計示教儀講解分光計實(shí)驗，教師講解方便，學(xué)生也容易理解，能有效降低教學(xué)難度。

3 多媒體教學(xué)設(shè)備

多媒體教學(xué)設(shè)備利用幻燈、投影、錄像等多種技術(shù)輔助課堂教學(xué)，正在逐步取代原來的黑板教學(xué)[4]。多媒體教學(xué)技術(shù)能夠?qū)⒅R內(nèi)容圖文并茂地呈現(xiàn)出來，還可以利用生動的影像資料輔助教學(xué)，信息量豐富，學(xué)生學(xué)習(xí)時注意力更集中，因此，現(xiàn)在大學(xué)理論課教師大多習(xí)慣于在多媒體教室利用課件授課。

在傳統(tǒng)的實(shí)驗教學(xué)中，教師一般在黑板上簡單介紹實(shí)驗原理和注意事項，課堂教學(xué)時更多是圍繞實(shí)驗儀器進(jìn)行講解，學(xué)生理解、記憶授課內(nèi)容時存在一定的困難。在大學(xué)物理實(shí)驗課程中，利用實(shí)驗室的多媒體投影設(shè)備，教師在講解實(shí)驗原理、儀器結(jié)構(gòu)、調(diào)節(jié)方法、數(shù)據(jù)處理等內(nèi)容時，充分利用多媒體教學(xué)能收到很好的效果。例如：在“用分光計測定三棱鏡折射率”實(shí)驗中，實(shí)驗原理可制作成PPT動畫，講解時學(xué)生可以觀察到偏向角隨入射角變化的情況，形象生動；在講解減半逼近法時，利用動畫演示，學(xué)生更容易理解調(diào)節(jié)原理和調(diào)節(jié)方法。

大學(xué)物理實(shí)驗課程的教師還可以根據(jù)不同實(shí)驗的特點(diǎn)，結(jié)合自己的教學(xué)實(shí)踐成果，有針對性地自行開發(fā)該實(shí)驗的教學(xué)課件，在講課時吸引學(xué)生注意力，提高學(xué)生的實(shí)驗興趣。

4 智能手機(jī)

隨著網(wǎng)絡(luò)技術(shù)和通信技術(shù)的不斷發(fā)展，智能手機(jī)已經(jīng)是集通信、網(wǎng)絡(luò)、娛樂、生活、學(xué)習(xí)、工作多種服務(wù)于一體的綜合性個人手持終端設(shè)備。近年來，大學(xué)生在課堂上使用智能手機(jī)上網(wǎng)或娛樂的現(xiàn)象越來越多，為應(yīng)對這種現(xiàn)象，部分高校教師提出實(shí)行“無手機(jī)課堂”，在上課時教師和學(xué)生均不使用手機(jī)，以增強(qiáng)課堂教學(xué)效果。這種方法在一些理論課程的課堂上得到應(yīng)用。

然而，智能手機(jī)實(shí)際上已經(jīng)在大學(xué)生的學(xué)習(xí)生活中發(fā)揮著越來越重要的影響，學(xué)生隨身攜帶使用智能手機(jī)已經(jīng)成為一種習(xí)慣，在課堂上強(qiáng)制禁止使用智能手機(jī)，他們也會產(chǎn)生抵觸心理，很可能產(chǎn)生與預(yù)期相反的結(jié)果?！岸虏蝗缡琛保诖髮W(xué)生越來越習(xí)慣于利用智能手機(jī)從網(wǎng)絡(luò)獲取信息的情況下，大學(xué)課堂也應(yīng)隨之做出一定的改變，正確引導(dǎo)大學(xué)生使用智能手機(jī)輔助學(xué)習(xí)。

在移動學(xué)習(xí)理論的指導(dǎo)下，結(jié)合分光計實(shí)驗的特點(diǎn)，可以開發(fā)面向移動學(xué)習(xí)的分光計實(shí)驗教學(xué)資源，讓學(xué)生在課堂上利用智能手機(jī)進(jìn)行學(xué)習(xí)，輔助實(shí)驗教學(xué)。具體的做法是先將分光計實(shí)驗的知識點(diǎn)進(jìn)行總結(jié)歸納，如“用分光計測定三棱鏡折射率”實(shí)驗中涉及的知識可以歸納為三棱鏡及其色散現(xiàn)象、減半逼近法調(diào)節(jié)水平、最小偏向角位置的確定、讀數(shù)方法等這樣的小知識點(diǎn)；然后圍繞每個知識

點(diǎn)，分別制作2～5分鐘的簡短視頻或PPT等其他形式的電子資源，存儲在自建服務(wù)器上；在每個實(shí)驗桌上粘貼二維碼，學(xué)生可以使用自己的智能手機(jī)掃描二維碼，通過實(shí)驗室自建的Wi-Fi訪問儲存在本地服務(wù)器上的該實(shí)驗教學(xué)資源，根據(jù)自己的需要選取特定的知識點(diǎn)進(jìn)行學(xué)習(xí)；學(xué)生通過觀看該知識點(diǎn)的視頻及圖文講解，針對該特定問題迅速找到解決方法。如某位學(xué)生不知道如何讀數(shù)，可以直接點(diǎn)擊“讀數(shù)方法”的視頻，通過幾分鐘的學(xué)習(xí)，就可以獨(dú)立解決這個問題。

圍繞各個知識點(diǎn)還可以分別建立討論群組，學(xué)生可以將自己對該知識點(diǎn)的疑問或體會、收獲發(fā)表出來，與其他學(xué)生進(jìn)行交流，或通過查看往屆學(xué)長留下的交流記錄，學(xué)習(xí)以前學(xué)生的實(shí)驗經(jīng)驗和技巧。同時，教師可以有選擇性地將具有代表性的交流貼置頂并給出評論，方便學(xué)生更加有效地交流。

在期末進(jìn)行的學(xué)生調(diào)查中，這種方法受到學(xué)生的廣泛好評，也減小了教師在實(shí)驗課堂上進(jìn)行實(shí)驗指導(dǎo)的工作量，學(xué)生在實(shí)驗中遇到的問題大多可以通過自行學(xué)習(xí)而解決。

5 結(jié)束語

隨著科技進(jìn)步和社會發(fā)展以及學(xué)生群體特點(diǎn)的變化，大學(xué)物理實(shí)驗教學(xué)也需要改變傳統(tǒng)的教學(xué)模式，充分利用各種現(xiàn)代教育技術(shù)和設(shè)備，改進(jìn)大學(xué)物理實(shí)驗課程教學(xué)方法，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣和學(xué)習(xí)積極性。分光計實(shí)驗作為大學(xué)物理實(shí)驗課程中相對較難的實(shí)驗項目，綜合運(yùn)用各種現(xiàn)代教育技術(shù)和手段，可以有效提高實(shí)驗課堂教學(xué)質(zhì)量，增強(qiáng)教學(xué)效果，而且能有效降低教師授課和學(xué)生學(xué)習(xí)的難度，從而更好地達(dá)到實(shí)驗?zāi)康摹?/p>

參考文獻(xiàn)

[1]王繼兵，李昌弘，林一鵬.現(xiàn)代化教育技術(shù)在高校教學(xué)中的應(yīng)用研究與探討[J].中國教育技術(shù)裝備，2016（3）：25-26.

[2]章韋芳，趙敏，強(qiáng)曉明.分光計實(shí)驗教學(xué)中的一些難點(diǎn)探究[J].合肥師范學(xué)院學(xué)報，2014，32（3）：81-82.

篇2

關(guān)鍵詞：現(xiàn)代學(xué)徒制；試點(diǎn)；校企合作；連鎖學(xué)院

中圖分類號：G712 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號：1674-9324（2016）14-0005-03

根據(jù)黨的十八屆三中全會和全國職業(yè)教育工作會議精神以及《國務(wù)院關(guān)于加快發(fā)展現(xiàn)代職業(yè)教育的決定》和《教育部關(guān)于開展現(xiàn)代學(xué)徒制試點(diǎn)工作的意見》，廣州番禺職業(yè)技術(shù)學(xué)院為深化產(chǎn)教融合，進(jìn)一步完善校企合作雙主體育人機(jī)制，創(chuàng)新人才培養(yǎng)模式，成立百果園學(xué)院進(jìn)行現(xiàn)代學(xué)徒制試點(diǎn)，并在以下幾個方面進(jìn)行探索和實(shí)踐。

一、百果園學(xué)院的定位及校企合作基礎(chǔ)

（一）百果園學(xué)院的定位

百果園學(xué)院由廣州番禺職業(yè)技術(shù)學(xué)院與深圳市百果園實(shí)業(yè)發(fā)展有限公司（以下簡稱百果園公司）共同成立，定位于雙主體辦學(xué)、雙元培養(yǎng)的特色學(xué)院，并積極開展“招生即招工、入校即入廠、校企聯(lián)合培養(yǎng)”的現(xiàn)代學(xué)徒制試點(diǎn)工作，全面提升技術(shù)技能人才的培養(yǎng)能力和水平。

（二）校企雙方的基本情況

百果園學(xué)院的成立是校企雙方強(qiáng)強(qiáng)聯(lián)手共同培養(yǎng)行業(yè)企業(yè)緊缺的技術(shù)技能型人才。廣州番禺職業(yè)技術(shù)學(xué)院是全國首批28所“國家示范性高等職業(yè)院校”之一，2003年即被廣州市政府確定為市屬高等職業(yè)教育龍頭院校，2014年度入選全國高校就業(yè)50強(qiáng)。百果園公司是國內(nèi)規(guī)模最大的果品連鎖專賣企業(yè)，全國有近1000家直營專賣店，員工規(guī)模超過8000人，公司業(yè)務(wù)覆蓋了果品流通的全產(chǎn)業(yè)鏈，計劃到2030年門店數(shù)量達(dá)到15000家，力爭成為全球規(guī)模最大的果品連鎖銷售企業(yè)，成為世界果業(yè)第一品牌。

（三）校企雙方的合作基礎(chǔ)

廣州番禺職業(yè)技術(shù)學(xué)院與百果園公司已合作三年。雙方合作是基于學(xué)校連鎖經(jīng)營管理、市場營銷及企業(yè)管管理等專業(yè)，人才培養(yǎng)定位是“職業(yè)店長”，前期合作的主要形式是訂單班。公司在校企合作中承諾，學(xué)生在企業(yè)實(shí)習(xí)或工作滿一年，80%的學(xué)生可以晉升為店長或總部員工，60%～70%的店長月收入在5000元以上，月收入較高的店長可達(dá)到15000元以上。2014年底我校百果園店長班中有23名學(xué)生在百果園公司就職滿一年，有21名學(xué)生晉升為店長或總部員工，晉升率達(dá)到91.3%。其中有學(xué)生8個月升任店長，10個月升為小區(qū)主管，1年后升任片區(qū)經(jīng)理助理，目前月收入超過8000元。

二、探索雙主體辦學(xué)的校企協(xié)同育人機(jī)制

（一）實(shí)行理事會領(lǐng)導(dǎo)下的院長負(fù)責(zé)制

百果園學(xué)院實(shí)行校企雙主體辦學(xué)基礎(chǔ)上的理事會領(lǐng)導(dǎo)下的院長負(fù)責(zé)制。理事會暫由八人組成，條件成熟可增加行業(yè)人員及職教專家。校方委派四人，企方委派四人，理事長由校方人員擔(dān)任，副理事長由企方人員擔(dān)任；理事會負(fù)責(zé)學(xué)院發(fā)展規(guī)劃、專業(yè)設(shè)置、招生計劃和重大建設(shè)項目、人才培養(yǎng)方案的制定，負(fù)責(zé)學(xué)院院長及相關(guān)項目負(fù)責(zé)人的推薦和考評，以及其他重大事項。百果園學(xué)院設(shè)院長一人由企方人員擔(dān)任，執(zhí)行院長一人由校方人員擔(dān)任。院長與執(zhí)行院長負(fù)責(zé)百果園學(xué)院的日常教學(xué)的組織與實(shí)施以及其他行政工作。

（二）校企雙方享有的權(quán)利與責(zé)任

1.企方權(quán)利。（1）有權(quán)對百果園學(xué)院的教學(xué)及管理提出要求與建議，有權(quán)要求建議校方根據(jù)企方的生產(chǎn)經(jīng)營與行業(yè)發(fā)展的需要在國家規(guī)定的范圍內(nèi)設(shè)置專業(yè)、課程與開展教學(xué)及管理工作。（2）與校方共同擁有與“百果園學(xué)院”相關(guān)的全部知識產(chǎn)權(quán)，包括但不僅限于百果園學(xué)院徽章、圖標(biāo)、各項管理規(guī)章制度及雙方合作開發(fā)的課程、教材、實(shí)訓(xùn)實(shí)踐項目、課件、視頻、音頻、研究項目等。（3）在條件成熟的條件下，有權(quán)與校方一起在全國開設(shè)百果園學(xué)院的連鎖學(xué)院，并享有相關(guān)的權(quán)利。

2.校方權(quán)利。（1）有權(quán)對百果園學(xué)院進(jìn)行監(jiān)督、管理，保證教學(xué)管理符合國家法律法規(guī)、高職教育規(guī)律和學(xué)校規(guī)章制度。（2）與企方共同擁有全部與“百果園學(xué)院”相關(guān)的知識產(chǎn)權(quán)，包括但不僅限于百果園學(xué)院徽章、圖標(biāo)、各項管理規(guī)章制度及雙方合作開發(fā)的課程、教材、實(shí)訓(xùn)實(shí)踐項目、課件、視頻、音頻、研究項目等。（3）在條件成熟的條件下，有權(quán)與企方一起在全國開設(shè)百果園學(xué)院的連鎖學(xué)院，并享有相關(guān)的權(quán)利。

3.企方責(zé)任。（1）與校方一起探索聯(lián)合招生、聯(lián)合培養(yǎng)的新模式。（2）負(fù)責(zé)專業(yè)技能課程或模塊及教材的建設(shè)工作，參與公共課程、專業(yè)理論課程或模塊及教材的建設(shè)工作。（3）負(fù)責(zé)專業(yè)所需校外實(shí)訓(xùn)基地的建設(shè)工作。（4）負(fù)責(zé)學(xué)生在企方帶薪學(xué)徒及頂崗實(shí)習(xí)、錄用及畢業(yè)生就業(yè)。（5）為學(xué)校教師掛職鍛煉及科研工作提供便利。（6）未經(jīng)校方同意，企方不得以任何形式利用雙方合作的成果與其他院校聯(lián)合申報教學(xué)成果獎、課程、教材、課題、培訓(xùn)等方面的獎勵或項目，不得以任何形式利用雙方探索出來的成果單獨(dú)與其他院校合作開設(shè)百果園學(xué)院的連鎖學(xué)院。

4.校方責(zé)任。（1）負(fù)責(zé)百果園學(xué)院的建制和根據(jù)企方要求與建議按規(guī)定進(jìn)行課程設(shè)置。（2）負(fù)責(zé)按照國家和學(xué)校相關(guān)要求指導(dǎo)百果園學(xué)院的教學(xué)組織和管理以及學(xué)生管理工作。（3）負(fù)責(zé)牽頭組織課程及教材的建設(shè)工作。（4）負(fù)責(zé)校內(nèi)實(shí)訓(xùn)基地的建設(shè)。（5）保證校方派出到企方掛職鍛煉的學(xué)校教師要嚴(yán)格遵守企方的各項工作制度，服從公司的工作安排，保守公司的商業(yè)信息。（6）保證企方師傅的培訓(xùn)及相關(guān)待遇。

三、校企共同推進(jìn)一體化的招生與招工

百果園學(xué)院依托連鎖經(jīng)營管理、市場營銷、工商企業(yè)管理等專業(yè)開展人才培養(yǎng)，根據(jù)發(fā)展情況新增或優(yōu)化以果品流通產(chǎn)業(yè)鏈為依托的專業(yè)或?qū)I(yè)方向。各專業(yè)招生對象為符合國家和廣東省招生要求的普通高中畢業(yè)生、相關(guān)專業(yè)中職畢業(yè)生或行業(yè)企業(yè)在崗人員，已經(jīng)和即將推行的招生形式有以下三種：

（一）招工和招生同步

招工和招生同步的模式是學(xué)校與企業(yè)合作，面向應(yīng)屆和往屆中職畢業(yè)生、高中畢業(yè)生自主招生各一個班共100人，實(shí)施聯(lián)合交互培養(yǎng)。對于中職生源的兩年高職學(xué)習(xí)安排是第一學(xué)年，以學(xué)校為主，采用在校學(xué)習(xí)和企業(yè)見習(xí)交替的方式培養(yǎng)學(xué)徒；第二學(xué)年，企業(yè)落實(shí)學(xué)徒的工作崗位，以企業(yè)為主，采用企業(yè)導(dǎo)師崗位師帶徒、學(xué)校導(dǎo)師理論輔導(dǎo)的方式進(jìn)行多崗位或輪崗的在崗培養(yǎng)。對于高中生源三年的高職學(xué)習(xí)安排是在上述兩年教學(xué)安排的基礎(chǔ)上增加相關(guān)專業(yè)課程，實(shí)施三年的工學(xué)交替。在招生宣傳時，為保障考生廣泛而全面的知情權(quán)，學(xué)校將人才培養(yǎng)的模式、合作企業(yè)情況、課程開設(shè)情況、報考及錄取條件、畢業(yè)與就業(yè)要求等充分告知到每一位有意向的考生。

（二）先招工再招生

先招工再招生是校企雙方以自主招生的方式，面向深圳市百果園實(shí)業(yè)發(fā)展有限公司符合報考條件的在職員工招生一個班50人，其目的是服務(wù)企業(yè)的轉(zhuǎn)型升級，提升員工的整體素質(zhì)。百果園公司出臺激勵在崗員工報讀現(xiàn)代學(xué)徒制的政策措施，校企合作雙方共同委派導(dǎo)師，實(shí)施聯(lián)合在崗培養(yǎng)，學(xué)徒不脫離工作崗位以網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)和定期集中學(xué)習(xí)的方式完成學(xué)業(yè)。

（三）先招生再招工

廣州番禺職業(yè)技術(shù)學(xué)院在管理類專業(yè)面向普通高考的生源實(shí)施大類招生，在招生簡章中寫明第一年不分專業(yè)，第二年可選擇進(jìn)入兩個百果園店長班。也就是給學(xué)生一年的時間學(xué)習(xí)管理大類的通用平臺課程，同時讓他們了解百果園企業(yè)及校企合作情況，特別是百果園學(xué)院的運(yùn)作以及百果園店長班的學(xué)習(xí)、頂崗與就業(yè)情況。在此基礎(chǔ)上，一年后學(xué)生與企業(yè)進(jìn)行雙向選擇，簽訂帶薪學(xué)徒協(xié)議，明確學(xué)生的雙重身份，接下來的兩年學(xué)習(xí)按照現(xiàn)代學(xué)徒制的要求，實(shí)施校企雙方的交替互融式的聯(lián)合培養(yǎng)。學(xué)徒期滿，考核合格，本著平等自愿的原則，企方與學(xué)生簽訂正式用工合同。

四、完善人才培養(yǎng)模式和培養(yǎng)標(biāo)準(zhǔn)

百果園學(xué)院現(xiàn)代學(xué)徒制試點(diǎn)后，雙方共同明確人才培養(yǎng)的定位――職業(yè)店長，完善工學(xué)結(jié)合與工學(xué)交替的人才培養(yǎng)模式，在此基礎(chǔ)上共同開發(fā)人才培養(yǎng)方案，共同制訂專業(yè)教學(xué)標(biāo)準(zhǔn)、課程標(biāo)準(zhǔn)、崗位標(biāo)準(zhǔn)及相應(yīng)實(shí)施方案。

（一）成立現(xiàn)代學(xué)徒試點(diǎn)教學(xué)工作委員會

在原有專業(yè)教學(xué)指導(dǎo)委員會的基礎(chǔ)上，聯(lián)合試點(diǎn)企業(yè)，由職教專家、企業(yè)人員、專業(yè)教師組成學(xué)徒制工作委員會，主要負(fù)責(zé)人才培養(yǎng)方案的制定、專業(yè)課程與課程標(biāo)準(zhǔn)的建設(shè)、教學(xué)方式的改革與創(chuàng)新、學(xué)生學(xué)業(yè)評價方式的改革與實(shí)施等等。同時，該工作組還要負(fù)責(zé)選派和考核優(yōu)秀的技術(shù)或管理人員擔(dān)任學(xué)生的導(dǎo)師（師傅），一般一個師傅不宜超過三個學(xué)生。

（二）確立人才培養(yǎng)模式和人才培養(yǎng)方案

學(xué)校與企業(yè)共同確立協(xié)同培養(yǎng)、工學(xué)結(jié)合、工學(xué)交替的人才培養(yǎng)模式，總體下來，學(xué)生需用1/2的時間在企業(yè)接受培訓(xùn)，約1/2的時間在學(xué)校學(xué)習(xí)理論知識和專業(yè)技能。校企共同制定體現(xiàn)學(xué)徒制模式的人才培養(yǎng)方案，按照“企業(yè)用人需求與崗位資格標(biāo)準(zhǔn)”以及工作內(nèi)容和典型工作過程的來設(shè)置課程體系和課程內(nèi)容。構(gòu)建“公共課程+教學(xué)項目+帶薪學(xué)徒”為主要特征的課程體系。其中教學(xué)項目是按照高職教育規(guī)律和企業(yè)需求，在課程專家、企業(yè)技術(shù)骨干和學(xué)校專業(yè)教師的共同努力下開發(fā)體現(xiàn)“高等性”、“職業(yè)性”和“教育性”三者有機(jī)融合的項目課程。而帶薪學(xué)徒就是在工作崗位上通過師傅帶徒弟的方式實(shí)現(xiàn)“做中學(xué)”和“學(xué)中做”。在此基礎(chǔ)上制定崗位標(biāo)準(zhǔn)、課程標(biāo)準(zhǔn)、教學(xué)質(zhì)量評價標(biāo)準(zhǔn)及考核辦法，并將學(xué)生工作業(yè)績和師傅評價納入學(xué)生學(xué)業(yè)評價標(biāo)準(zhǔn)。

五、建設(shè)校企互聘共用的師資隊伍

（一）確立校企互聘共用師資隊伍的基礎(chǔ)

為滿足健康快速發(fā)展，百果園公司決定成立水果大學(xué)以確保其人力資源的數(shù)量和質(zhì)量的有效供給。如何低成本成立百果園大學(xué)又確保有效運(yùn)作是擺在企業(yè)面前的一個難題，而如何獲得既有專業(yè)理論基礎(chǔ)又有職業(yè)教育理論和實(shí)踐經(jīng)驗的師資是企業(yè)必須解決的一個問題。廣州番禺職業(yè)技術(shù)學(xué)院為其策劃在全國各地的高職院校建立水果大學(xué)的分校（院），并首當(dāng)其沖成立廣州番禺職業(yè)技術(shù)學(xué)院的百果園學(xué)院，作為企業(yè)第一家成立的二級分校（院）。這樣既解決了生源（學(xué)徒）的數(shù)量和質(zhì)量問題又解決了企業(yè)對學(xué)校教師的需求問題。而學(xué)校要進(jìn)行現(xiàn)代學(xué)徒制試點(diǎn)，需要企業(yè)的師傅，雙方的互惠互利為建設(shè)校企互聘共用的師資隊伍奠定了深厚的基礎(chǔ)。

（二）初步完成校企師資隊伍的互聘共用

在廣州番禺職業(yè)技術(shù)學(xué)院與百果園公司現(xiàn)代學(xué)徒制試點(diǎn)的簽約儀式上，雙方對首期各自選撥出10位員工進(jìn)行互聘共用，他們一方面作為學(xué)生的雙導(dǎo)師，另一方面作為校企雙方各自發(fā)展所需人才的有效補(bǔ)充。在簽約儀式上，雙方頒發(fā)聘書并明確雙導(dǎo)師的教學(xué)任務(wù)、工作職責(zé)、培訓(xùn)與考核以及相關(guān)待遇。在此基礎(chǔ)上，學(xué)校每學(xué)期再派兩名教師去企業(yè)掛職鍛煉。2015年初派去的兩位老師受聘企業(yè)人力資源總監(jiān)助理，具體工作職責(zé)是協(xié)助企業(yè)做好百果園水果大學(xué)的前期籌建工作，包括組織框架、運(yùn)行機(jī)制、規(guī)章制度、課程體系的建構(gòu)；協(xié)助企業(yè)做好員工職業(yè)發(fā)展的規(guī)劃與研究；架起校企合作的橋梁，跟蹤并深入研究百果園店長的工作流程和工作內(nèi)容，制定崗位工作手冊，為百果園學(xué)院店長的人才培養(yǎng)標(biāo)準(zhǔn)和專業(yè)核心課程建設(shè)提供豐富的第一手素材，并建立校企雙方共通共享的課程資源。

六、確立校企雙方在教學(xué)管理中的責(zé)任制度

為成功實(shí)施百果園現(xiàn)代學(xué)徒制試點(diǎn)，校企雙方簽署了校企合作框架協(xié)議，共同制定了現(xiàn)代學(xué)徒制的工作方案，對雙方在教學(xué)管理中的責(zé)任與制度進(jìn)行了明確和細(xì)化。

（一）企業(yè)在學(xué)徒制人才培養(yǎng)模式中的管理職責(zé)

1.向?qū)W校、教師、學(xué)生、家長準(zhǔn)確傳達(dá)企業(yè)的崗位要求，包括現(xiàn)在及將來應(yīng)具備的知識和技能。

2.與學(xué)校共同研制人才培養(yǎng)方案、人才培養(yǎng)模式，對學(xué)生技能訓(xùn)練和學(xué)業(yè)完成情況進(jìn)行考核與評價。

3.委派優(yōu)秀的技術(shù)骨干擔(dān)任學(xué)生的師傅（導(dǎo)師），并制定相關(guān)的制度對優(yōu)秀師傅進(jìn)行鼓勵和支持，以調(diào)動他們對人才培養(yǎng)的積極性。

4.遵循教育規(guī)律，在人才培養(yǎng)過程中既要體現(xiàn)職業(yè)性，也要體現(xiàn)教育性，且兩者要有機(jī)融合。學(xué)生在學(xué)習(xí)期間，企業(yè)應(yīng)按技能逐步提升的過程和規(guī)律安排學(xué)生的崗位工作。

5.制訂學(xué)徒管理辦法，保障學(xué)徒權(quán)益。根據(jù)教學(xué)需要，科學(xué)安排學(xué)徒崗位、分配工作任務(wù)，保證學(xué)徒合理報酬。根據(jù)學(xué)生成長檔案聘用畢業(yè)生到合適的工作崗位就業(yè)。

6.為學(xué)校教師提供掛職鍛煉的崗位，積極與學(xué)校開展產(chǎn)學(xué)研等方面的合作，服務(wù)企業(yè)的轉(zhuǎn)型升級與發(fā)展。

（二）學(xué)校在學(xué)徒制人才培養(yǎng)模式中的管理職責(zé)

1.根據(jù)企業(yè)需要，明確學(xué)徒制實(shí)施的專業(yè)范圍和領(lǐng)域以及現(xiàn)代學(xué)徒制試點(diǎn)要達(dá)到的目標(biāo)。分析校企雙方的優(yōu)勢及所具備的條件，從而確定需要培養(yǎng)的具體內(nèi)容，并做好學(xué)徒制教學(xué)的人才培養(yǎng)方案。

2.根據(jù)企業(yè)的運(yùn)作和學(xué)徒的工作崗位科學(xué)合安排教學(xué)的組織，實(shí)施多學(xué)期、彈性學(xué)制。

3.改革教學(xué)管理方式和手段，構(gòu)建適合學(xué)徒制下的課程評價、學(xué)生評價、教師評價等管理體系，建立定期檢查、反饋等形式的教學(xué)質(zhì)量監(jiān)控機(jī)制。

4.明確企業(yè)師傅的教學(xué)與管理職責(zé)，為師傅提供高職教育理論與教學(xué)方法等方面的培訓(xùn)，并確保師傅的課酬及相關(guān)待遇。

5.鼓勵專業(yè)教師到企業(yè)進(jìn)行掛職鍛煉，把學(xué)到的企業(yè)經(jīng)驗帶回學(xué)校，進(jìn)行專業(yè)調(diào)整與課程改革，使之更適合學(xué)徒制教學(xué)，同時為教師發(fā)展創(chuàng)造條件。

6.與企業(yè)共同落實(shí)學(xué)徒的責(zé)任保險、工傷保險，確保人身安全。

七、擬在全國其他院校開設(shè)百果園連鎖學(xué)院

現(xiàn)代學(xué)徒制試點(diǎn)工作的目的在于通過試點(diǎn)、總結(jié)、完善和推廣，逐步擴(kuò)大實(shí)施現(xiàn)代學(xué)徒制的范圍和規(guī)模，使現(xiàn)代學(xué)徒制成為校企合作培養(yǎng)技術(shù)技能人才的重要途徑，形成具有中國特色的現(xiàn)代學(xué)徒制度。而試點(diǎn)成果是否可推廣、可示范，取決于選“點(diǎn)”的代表性、普遍性，也取決于成果的科學(xué)性和規(guī)范性。百果園學(xué)院試點(diǎn)涉及專業(yè)是市場營銷、連鎖經(jīng)營管理、企業(yè)管理等專業(yè)，這些專業(yè)在高職院校普遍開設(shè)。而百果園企業(yè)目前在全國有近1000家直營專賣店，計劃到2030年門店數(shù)量達(dá)到15000家，力爭成為全球規(guī)模最大的果品連鎖銷售企業(yè)，成為世界果業(yè)第一品牌。企業(yè)目前在全國與39家院校合作，而成立百果園學(xué)院進(jìn)行現(xiàn)代學(xué)徒制試點(diǎn)，廣州番禺職業(yè)技術(shù)學(xué)院是第一家。當(dāng)校企共同探索出校企協(xié)同育人機(jī)制，制訂出專業(yè)教學(xué)標(biāo)準(zhǔn)、課程標(biāo)準(zhǔn)、崗位標(biāo)準(zhǔn)、企業(yè)師傅標(biāo)準(zhǔn)、質(zhì)量監(jiān)控標(biāo)準(zhǔn)及相應(yīng)實(shí)施方案并經(jīng)過有效實(shí)施和完善，即可迅速在全國復(fù)制，通過成立百果園連鎖學(xué)院，將現(xiàn)代學(xué)徒制從廣州番禺職業(yè)技術(shù)學(xué)院向全國推廣。

參考文獻(xiàn)：

篇3

關(guān)鍵詞：信息光學(xué)；傳統(tǒng)教學(xué)方法；現(xiàn)代教學(xué)方式

作者簡介：劉紅梅（1980-），女，山西山陰人，山西大同大學(xué)物理與電子科學(xué)學(xué)院，講師。（山西 大同 037009）

基金項目：本文系博士科研啟動基金項目（項目編號：2012-B-04）的研究成果。

中圖分類號：G642.0 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1007-0079（2013）31-0095-02

信息光學(xué)是在全息術(shù)、光學(xué)傳遞函數(shù)和激光的基礎(chǔ)上從傳統(tǒng)的、經(jīng)典的波動光學(xué)中脫穎而出的一門新型學(xué)科，主要包括標(biāo)量衍射理論、光學(xué)成像系統(tǒng)的傳遞函數(shù)、光學(xué)全息、空間濾波、波前調(diào)制、相干與非相干光學(xué)處理等內(nèi)容，是現(xiàn)代光學(xué)的核心部分。信息光學(xué)課是光信息科學(xué)與技術(shù)等專業(yè)的一門重要的專業(yè)必修課程，其目的不僅要使學(xué)生掌握信息光學(xué)的基礎(chǔ)理論、基本知識，而且還要培養(yǎng)學(xué)生物理科學(xué)素養(yǎng)、信息素養(yǎng)等綜合能力，開拓學(xué)生的創(chuàng)新思維，激發(fā)學(xué)生探索和創(chuàng)新精神。因此，信息光學(xué)的教學(xué)要做到在兼顧課程特點(diǎn)、專業(yè)特點(diǎn)的基礎(chǔ)上，加強(qiáng)培養(yǎng)學(xué)生理論聯(lián)系實(shí)際的能力，為從事光學(xué)相關(guān)工作打下基礎(chǔ)。目前，信息光學(xué)的教學(xué)主要存在的問題是其教學(xué)與實(shí)際的技術(shù)、應(yīng)用等結(jié)合得比較少，聯(lián)系不緊密。盡管在課堂上有些教師也會摻雜一些實(shí)際應(yīng)用、技術(shù)等知識，但由于信息光學(xué)知識的理解過于抽象，內(nèi)容不易拓展，教學(xué)效果仍然不是很理想。因此，針對這種現(xiàn)狀，本文主要從信息光學(xué)的新型交叉學(xué)科特點(diǎn)入手，介紹了如何合理選擇、應(yīng)用不同的傳統(tǒng)與現(xiàn)代的教學(xué)方法，并結(jié)合現(xiàn)代信息技術(shù)來更新原有的教學(xué)方法。具體來說，根據(jù)信息光學(xué)中各部分內(nèi)容的不同的特點(diǎn)（如實(shí)踐性強(qiáng)、前瞻性強(qiáng)等），采用傳統(tǒng)教學(xué)方式和現(xiàn)代教學(xué)方式相結(jié)合，以多樣化的現(xiàn)代教學(xué)方式為主的教學(xué)模式，達(dá)到激發(fā)學(xué)生積極性、教學(xué)效果最佳化的目的。

一、加強(qiáng)教學(xué)與實(shí)際應(yīng)用的結(jié)合

信息光學(xué)是一門新型應(yīng)用性課程，其一個很重要的特點(diǎn)就是與實(shí)際應(yīng)用緊密相關(guān)，因此信息光學(xué)的教學(xué)應(yīng)該也應(yīng)與實(shí)際應(yīng)用相結(jié)合，不斷充實(shí)和更新教學(xué)內(nèi)容，加深同學(xué)對基本原理、基礎(chǔ)知識的理解，同時也增強(qiáng)學(xué)生學(xué)習(xí)的興趣。具體來說，可以帶領(lǐng)學(xué)生參觀一些相關(guān)的企業(yè)的生產(chǎn)線，通過與這些實(shí)際應(yīng)用的接觸，加強(qiáng)學(xué)生對基礎(chǔ)知識的認(rèn)知和理解，強(qiáng)化學(xué)習(xí)效果，為學(xué)生日后從事光信息相關(guān)行業(yè)奠定基礎(chǔ)。例如，在講解空間濾波應(yīng)用實(shí)例策尼克相襯顯微鏡時，可以到企業(yè)讓學(xué)生看看策尼克相襯顯微鏡究竟是什么樣的，包含哪些部分，如何使用，以及與普通顯微鏡的區(qū)別在什么地方，并邀請企業(yè)的一線工程師實(shí)地講解這個顯微鏡的制作過程。有可能的話，可以讓學(xué)生親身體驗、參與使用策尼克相襯顯微鏡觀察活體標(biāo)本的過程。這樣，不僅能讓學(xué)生感受到自己學(xué)習(xí)知識的有用性，而且在加深理解空間濾波原理的同時，拓展學(xué)生對信息光學(xué)應(yīng)用的了解。

二、教學(xué)與技術(shù)發(fā)展有機(jī)結(jié)合

信息光學(xué)作為一門新型信息學(xué)科，其相應(yīng)技術(shù)正在或者已經(jīng)應(yīng)用到實(shí)際當(dāng)中。在教學(xué)中插入關(guān)于這些技術(shù)的介紹，能充分調(diào)動學(xué)生積極性，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)熱情。例如在講解全息成像原理時，可以從人們最初從科幻電影、電視中看到的三維人物到目前已經(jīng)初步實(shí)現(xiàn)的3D電影入手，指出這些技術(shù)的實(shí)現(xiàn)就是利用三維成像技術(shù)，進(jìn)而給出三維人物或者場景再現(xiàn)的原理及過程，達(dá)到調(diào)節(jié)課堂氣氛，調(diào)動學(xué)生學(xué)習(xí)積極性的目的。此外，還可與科學(xué)發(fā)展前沿相結(jié)合，指出這種三維成像技術(shù)的應(yīng)用前景、發(fā)展動態(tài)以及目前所存在的待解決的問題，使學(xué)生能及時了解現(xiàn)有技術(shù)的發(fā)展動態(tài)，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)熱情的同時，嘗試培養(yǎng)學(xué)生探索新知識、新技術(shù)的能力，為后續(xù)可能從事相關(guān)行業(yè)奠定基礎(chǔ)。當(dāng)然，還要注意一點(diǎn)，對前沿內(nèi)容的引進(jìn)要適度，以激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)積極性、擴(kuò)充學(xué)生的視野為目的，避免過度壓縮基本內(nèi)容的學(xué)時，增加學(xué)生學(xué)習(xí)負(fù)擔(dān)。

三、將科學(xué)發(fā)展史融入教學(xué)

根據(jù)信息光學(xué)的教學(xué)內(nèi)容，合理恰當(dāng)?shù)貙⒖茖W(xué)發(fā)展史融入教學(xué)中，給學(xué)生介紹一些概念、技術(shù)、實(shí)驗等的產(chǎn)生、發(fā)展歷史，讓其體會到光學(xué)知識的獲得過程，培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)精神。在信息光學(xué)中，光的全息術(shù)有著至關(guān)重要的作用。它的出現(xiàn)，并與光學(xué)傳遞函數(shù)相結(jié)合為整個信息光學(xué)的發(fā)展奠定了堅實(shí)的基礎(chǔ)，使人類對光的認(rèn)識向前邁進(jìn)了一大步。因此，可以以光全息術(shù)理論的講解為例，來說明科學(xué)發(fā)展史如何融入教學(xué)。在開始光學(xué)全息這一章內(nèi)容的教學(xué)時，從歷史背景和相關(guān)實(shí)驗入手，以丹尼斯-蓋伯、利思和烏帕特尼克斯等人的實(shí)驗發(fā)現(xiàn)、研究為主線，講述這些科學(xué)家的研究思路、實(shí)驗分析。追蹤他們在全息術(shù)中發(fā)現(xiàn)問題、解決問題的過程，引出光學(xué)全息的概念及發(fā)展歷程，為后續(xù)講解同軸全息、離軸全息等做好準(zhǔn)備。這不僅使學(xué)生能比較自然地接受后續(xù)對波前再現(xiàn)、記錄、同軸全息、離軸全息等知識的學(xué)習(xí)，而且使學(xué)生能整體上對全息成像有更全面深入的理解，起到了融會貫通的作用。同時，發(fā)展史的引入也會使學(xué)生體會到科學(xué)家那種堅持不懈、不斷創(chuàng)新的科學(xué)精神，為學(xué)生科學(xué)精神的培養(yǎng)樹立榜樣，奠定基礎(chǔ)。

四、課堂教學(xué)與實(shí)驗教學(xué)進(jìn)行有機(jī)的互動

在信息光學(xué)某些教學(xué)內(nèi)容的講解中，需要與實(shí)驗教學(xué)相結(jié)合，課堂教學(xué)與實(shí)驗教學(xué)相互動，采用探索式學(xué)習(xí)的方法，來提升學(xué)生學(xué)習(xí)效果，加深對新知識的理解。例如在講解阿貝成像原理時，可以先讓學(xué)生進(jìn)行阿貝-波特實(shí)驗，在透鏡的后焦平面上放置各種不同的遮擋物（如光圈、狹縫、小光屏）時，像發(fā)生了很大的變化。根據(jù)這個現(xiàn)象，以提出問題、發(fā)現(xiàn)問題、解決問題的方式引導(dǎo)學(xué)生探索學(xué)習(xí)新知識。比如可以指出，在這個實(shí)驗中，為什么要把遮擋物放在透鏡的焦平面上，為什么放置一水平狹縫時，出現(xiàn)的像是豎直狀條紋；這種成像方式究竟?jié)M足什么規(guī)律。帶著這些疑問，老師可以就阿貝成像原理引入的新觀點(diǎn)進(jìn)行了講解，加深學(xué)生的理解，調(diào)動學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性。在學(xué)習(xí)了理論上的教學(xué)之后，還可以繼續(xù)與實(shí)驗教學(xué)相互動，進(jìn)行阿貝成像空間實(shí)驗的擴(kuò)展實(shí)驗，比如在頻譜面上放置光圈，從而加強(qiáng)學(xué)生對新知識、基礎(chǔ)知識的認(rèn)知和理解，拓展學(xué)生自我探索新知識的能力，培養(yǎng)學(xué)生理論聯(lián)系實(shí)際的能力的同時，增強(qiáng)實(shí)踐動手能力。

五、滲入現(xiàn)代編程技術(shù)

信息光學(xué)將傅里葉變換和線性系統(tǒng)理論引入光學(xué)中，使光學(xué)圖像可以用空間頻率的分布和變化來描述，產(chǎn)生了新的光學(xué)信息處理方式，即可以通過在頻域內(nèi)實(shí)施某種變換來實(shí)現(xiàn)對輸入信息的各種變化處理。信息光學(xué)中空間濾波、波前調(diào)制、相關(guān)光學(xué)處理、非相干光學(xué)處理等部分就與這種光學(xué)信息處理方式緊密相關(guān)。

在這些內(nèi)容中，關(guān)于光學(xué)圖像空間頻率的概念以及空間濾波問題的理解是至關(guān)重要的，它為后續(xù)知識的學(xué)習(xí)奠定了堅實(shí)的基礎(chǔ)。因而，在教學(xué)中，如何使學(xué)生在較短時間內(nèi)接收空間頻率的新觀點(diǎn)，如何使用這個新觀點(diǎn)來看到一幅光學(xué)圖像，這是亟待解決的關(guān)鍵問題。為了讓學(xué)生更容易理解、接受空間頻率的概念和空間濾波的物理過程，在教學(xué)中引入現(xiàn)代計算機(jī)編程技術(shù)，利用MATLAB軟件來實(shí)現(xiàn)空間濾波仿真實(shí)驗，并與實(shí)際的光學(xué)實(shí)驗相比較，使學(xué)生真正理解了空間頻率的概念以及空間濾波的實(shí)質(zhì)。具體來說，可以通過電子教案來演示如何使用MATLAB編程軟件來實(shí)現(xiàn)空間濾波的仿真步驟。首先借助相關(guān)函數(shù)將圖像、濾波器、傅里葉頻譜等用數(shù)學(xué)的方式來表達(dá)和描述，接著通過對輸入圖像的頻譜進(jìn)行調(diào)制，從而完成對輸入圖像改造和處理的數(shù)學(xué)實(shí)現(xiàn)。同樣，也可引入MATLAB用于仿真光學(xué)圖象增強(qiáng)處理、消模糊處理、圖象識別等方面的相關(guān)介紹，這樣不但能使復(fù)雜抽象的問題形象化、具體化，而且還能激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)編程技術(shù)的興趣和愛好，達(dá)到培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)素養(yǎng)的目的。

綜上所述，與實(shí)際應(yīng)用、技術(shù)相結(jié)合，提升了學(xué)生理論聯(lián)系實(shí)踐的能力；科學(xué)發(fā)展史的引入、應(yīng)用提升了學(xué)生課堂學(xué)習(xí)的興趣和效果；課堂教學(xué)與實(shí)驗教學(xué)的互動，增強(qiáng)了學(xué)生對基礎(chǔ)知識的理解；滲入現(xiàn)代編程技術(shù)，解決了信息光學(xué)課程中的抽象問題的形象化、具體化。因此，根據(jù)信息光學(xué)各部分知識的不同特點(diǎn)，合理選擇上述不同的教學(xué)方式，有助于學(xué)生理解相關(guān)知識，能很大程度上提升教學(xué)效果，達(dá)到最優(yōu)化。

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[5]楊群.“學(xué)生創(chuàng)新思維培養(yǎng)”探析——對高師光學(xué)教學(xué)的探索和思考[J].楚雄師范學(xué)院學(xué)報，2008，23（3）：76-81.

[6]王領(lǐng).光學(xué)教學(xué)中物理學(xué)史的運(yùn)用體會[J].高中數(shù)理化，2012，

篇4

一、教學(xué)內(nèi)容的選取

現(xiàn)流行的光學(xué)教材，對幾何光學(xué)和波動光學(xué)的基本理論的講解是詳細(xì)的、完善的，但也存在不少問題，主要表現(xiàn)在：第一，幾何光學(xué)的內(nèi)容占的篇幅過大，以華東師大姚啟鈞編的《光學(xué)教程》為例，僅幾何光學(xué)的基本原理這一章，公式大大小小就有45個，有些問題中學(xué)已經(jīng)講過，沒有必要重復(fù)講授。應(yīng)適當(dāng)精簡幾何光學(xué)內(nèi)容，使內(nèi)容在滿足系統(tǒng)化、條理化的基礎(chǔ)上做出合理的取舍。第二，光的量子性部分的歷史，如“紫外災(zāi)難”和“兩朵烏云”等故事完全可以放到物理學(xué)史中去講授。第三，現(xiàn)代光學(xué)部分涉及面較廣，學(xué)科的內(nèi)容非常豐富，學(xué)科體系十分龐大，而光學(xué)課程的學(xué)時有限，所以現(xiàn)代光學(xué)部分則應(yīng)該單獨(dú)羅列出去，建議在大三再開設(shè)現(xiàn)代光學(xué)基礎(chǔ)，滿足學(xué)生的求知欲和飛速發(fā)展的光學(xué)科技?；A(chǔ)光學(xué)部分在講授時應(yīng)該適當(dāng)融入前沿科技內(nèi)容，避免單純概念的枯燥，使教學(xué)別具一格，既深化了概念，同時將光學(xué)基本原理與其在科技前沿中的應(yīng)用結(jié)合起來，大大深化了基本原理教學(xué)，開闊了視野，充分調(diào)動了學(xué)生的積極性，激發(fā)了求知欲和探索物理奧妙的精神，同時也增加了課程的魅力。但是，在講授前沿科技與古老光學(xué)原理的結(jié)合時一定要注意突出光學(xué)基本原理的描述，達(dá)到用科技前沿實(shí)例講授并深化課程基本概念和基本原理的教學(xué)目的。同時，基礎(chǔ)光學(xué)部分在講授時還要注重課程內(nèi)容的條理化，雖然波動光學(xué)和幾何光學(xué)看似聯(lián)系不十分緊密，但是自始至終都離不開兩個概念就是光程和相位差，所以在整個基礎(chǔ)光學(xué)部分的教學(xué)中要始終貫穿這兩個基本概念，使教學(xué)內(nèi)容渾然一體。

二、注重教學(xué)步驟的完整性

注重教學(xué)步驟的完整性有力的保證了教學(xué)質(zhì)量。課堂教學(xué)是學(xué)生獲得知識的重要途徑，由于教學(xué)體制特點(diǎn)，很多學(xué)生依賴于課堂，所以確保課堂教學(xué)效果是教學(xué)中的非常重要的一個環(huán)節(jié)。除了借助于現(xiàn)代化教學(xué)手段提高教學(xué)效果外，從內(nèi)容的選取和語言描述上需下足功夫，充分地把教師的個人魅力展現(xiàn)出來，并且把這種魅力融入到教學(xué)中，以提高課堂教學(xué)效率。作業(yè)批改是課堂教學(xué)的延伸，它是發(fā)現(xiàn)問題、解決問題的重要途徑，通過對作業(yè)細(xì)致批改幾乎可以了解每一個學(xué)生的學(xué)習(xí)狀況和學(xué)習(xí)狀態(tài)。課后答疑是課堂教學(xué)的重要輔助形式，也是教學(xué)過程中的有機(jī)組成部分。此外，光學(xué)和其它物理學(xué)學(xué)科一樣是一門以觀察和實(shí)驗為基礎(chǔ)的學(xué)科，許多物理知識都是通過觀察實(shí)驗，經(jīng)過認(rèn)真的思索總結(jié)出來的。實(shí)驗教學(xué)不僅僅是學(xué)生動手的過程，更是動腦思維的過程。注重實(shí)驗教學(xué)能更好地激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，并且能培養(yǎng)學(xué)生嚴(yán)肅、認(rèn)真、端正的實(shí)驗態(tài)度，獲得一些感性認(rèn)識，經(jīng)過進(jìn)一步引導(dǎo)使感性認(rèn)識上升為理性認(rèn)識，為光學(xué)課程的學(xué)習(xí)起到積極的作用。值得一提的是驗證性實(shí)驗所占比重過大，大學(xué)階段的實(shí)驗教學(xué)應(yīng)該不只是“驗證”，通過增加一些設(shè)計性實(shí)驗以激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)新能力。

三、注重教學(xué)方法的現(xiàn)代化

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關(guān)鍵詞：非線性光學(xué)；激光；光學(xué)教學(xué)

中圖分類號：G642 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1002—7661（2012）20—009—02

一、引言

非線性光學(xué)誕生于20世紀(jì)60年代激光出現(xiàn)以后[1]。激光作為一種強(qiáng)光光源，其電場強(qiáng)度可以達(dá)到或超過介質(zhì)分子、原子內(nèi)部的電場強(qiáng)度。在這種強(qiáng)光場的作用下，介質(zhì)分子、原子的狀態(tài)發(fā)生改變，使介質(zhì)對光場呈現(xiàn)出了非線性響應(yīng)，因而，表現(xiàn)出各種非線性光學(xué)現(xiàn)象[2]。隨著對非線性光學(xué)研究的深入， 在各類光學(xué)教科書中開始介紹非線性光學(xué)，但有些教材在介紹非線性光學(xué)時只見大量的數(shù)學(xué)公式，繁復(fù)的張量運(yùn)算，沒有強(qiáng)調(diào)基本概念和淺顯的物理圖像，初學(xué)者覺得較難接受。因此，在光學(xué)教學(xué)中，尤其在面向大學(xué)新生開設(shè)的普通物理光學(xué)基礎(chǔ)課教學(xué)中，需要把非線性光學(xué)中一些最基本的、重要的原理和概念定性和半定量地介紹給學(xué)生，多介紹一些非線性光學(xué)應(yīng)用中的最新成果，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。

二、非線性光學(xué)在光學(xué)教學(xué)中的應(yīng)用

1、非線性光學(xué)介紹

當(dāng)光在介質(zhì)中傳播時，介質(zhì)中的原子或分子被光電場極化成振蕩偶極子，它們也成為電磁波輻射源，發(fā)出次級波。介質(zhì)的電極化強(qiáng)度P與入射光的場強(qiáng)E成冪級數(shù)關(guān)系[3]：

其中：

P（1）= 為線性電極化強(qiáng)度，對應(yīng)著經(jīng)典光學(xué)現(xiàn)象。

為二階非線性極化強(qiáng)度。

為三階非線性極化強(qiáng)度，依次類推。

在高強(qiáng)度的激光的作用下，由于光的電場強(qiáng)度極大，非線性項的作用就不能忽略，如二次項產(chǎn)生倍頻光，便可以實(shí)際觀測到。這些與強(qiáng)激光有關(guān)的效應(yīng)，稱為非線性光學(xué)效應(yīng)，具有非線性光學(xué)效應(yīng)的介質(zhì)稱為非線性光學(xué)材料。非線性光學(xué)頻率轉(zhuǎn)換效應(yīng)包括倍頻、和頻以及差頻等方面，用于拓寬激光波長的范圍。

物質(zhì)是由分子構(gòu)成的，分子是一個帶電體系，分子中的每個電荷都可想象成集中于一點(diǎn)，即“電荷的重心”。如果分子的正負(fù)電荷重心是重合的，則稱此類分子為非極性分子；反之，稱極性分子。極性分子在外場作用E下將發(fā)生極化，這是分子取向和變形的結(jié)果。各種無機(jī)晶體等電介質(zhì)，在外電場的作用下表面或內(nèi)部也會出現(xiàn)電荷，發(fā)生極化現(xiàn)象。同樣，光是一種頻率很高的電磁波，當(dāng)它通過透明介質(zhì)時將引起介質(zhì)中原子（分子）的極化。由于光波場是交變的電磁場，故原子（分子）的極化也是交變的，從而形成極化波，并由極化波發(fā)射同頻率的次級電磁波，其極化強(qiáng)度同入射光波場的強(qiáng)度、介質(zhì)的結(jié)構(gòu)密切相關(guān)。這種相互關(guān)系產(chǎn)生了兩種本質(zhì)不同的介質(zhì)極化狀態(tài)，即線性極化和非線性極化。物質(zhì)在弱光電場（比原子核和電子之間的電場弱得多）作用下，只能產(chǎn)生線性極化，由振蕩偶極子產(chǎn)生與光波電場頻率相同的極化波，從而輻射同頻率的次級電磁波。其表觀特征為不同單色平面波服從獨(dú)立傳播原理；當(dāng)它們在介質(zhì)中相遇時，服從線性疊加原理。當(dāng)物質(zhì)在很強(qiáng)的光波（能與原子核和電子之間的電場相比擬）作用下，在產(chǎn)生線性極化的同時，出現(xiàn)二次、三次等非線性極化。由于非線性光學(xué)在現(xiàn)代激光技術(shù)、光學(xué)通訊、數(shù)據(jù)儲存、光信息處理等方面顯示出誘人的應(yīng)用前景，因而國內(nèi)外關(guān)于非線性光學(xué)晶體材料的研究一直非常活躍。近幾十年來尋找非線性光學(xué)特性強(qiáng)而響應(yīng)速度極快的新型材料成為非線性光學(xué)領(lǐng)域的主要研究課題之一[4]。

2、非線性光學(xué)的發(fā)展過程

1961年到1970年是非線性光學(xué)發(fā)展的早期十年，1961年Franken將紅寶石激光束入射到石英片上，發(fā)現(xiàn)出射的光束中不僅有紅寶石的 694.3nm 光束，在紫外區(qū)還存在另一條波長為347.2nm 的光譜線，其波長正好是紅寶石激光波長的一半，這個實(shí)驗結(jié)果揭開了非線性光學(xué)研究史上的第一頁。此后，許多重要的非線性光學(xué)現(xiàn)象，如和頻與差頻的產(chǎn)生、光學(xué)參量振蕩、受激散射與自相位調(diào)制等相繼在實(shí)驗中被觀測到[5]。

自1971年至1990年，是非線性光學(xué)深入發(fā)展的時期。在這20年中，許多新的非線性光學(xué)效應(yīng)相繼被發(fā)現(xiàn)。新型的非線性光學(xué)晶體材料的試制成功，微秒激光器件的廣泛使用以及飛秒激光器的研制進(jìn)展，使得利用超快脈沖進(jìn)行非線性光學(xué)的研究得到重大推進(jìn)。

90年代以后，非線性光學(xué)在幾個方面取得了重大的進(jìn)展。最引人注目的進(jìn)展之一是基于80年代皮秒（ps）和飛秒（fs）全固態(tài)激光器的研制成功及高質(zhì)量非線性光學(xué)晶體的發(fā)現(xiàn)，光學(xué)參量振蕩（OPO）和光學(xué)參量放大（OPA）技術(shù)在ps 和fs 調(diào)諧激光及連續(xù)波調(diào)諧激光方面得到實(shí)際應(yīng)用。第二個引人注目的進(jìn)展是由于fs激光器的研制成功，可利用非線性光學(xué)效應(yīng)來研究各種材料中的超快過程，另外利用fs 激光還可研究化學(xué)反應(yīng)中的超快動力學(xué)過程和生物學(xué)中光合作用的原初過程。除此之外，90年代以來，高分子和納米材料的研究、時間和空間分辨的非線性光學(xué)測試技術(shù)等方面都取得一定的進(jìn)展。

3、非線性光學(xué)在光學(xué)教學(xué)中的建議

進(jìn)入21世紀(jì)，光學(xué)已成為現(xiàn)代物理學(xué)和現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)最活躍的

學(xué)科之一，但目前高等學(xué)?；A(chǔ)物理學(xué)的光學(xué)教學(xué)，還遠(yuǎn)遠(yuǎn)落后速發(fā)展的形勢[6]，光學(xué)教材的內(nèi)容基本上是以經(jīng)典光學(xué)知識為主，引入現(xiàn)代光學(xué)知識較少，非線性光學(xué)的引入也是只做簡單的介紹或者給出復(fù)雜的公式推導(dǎo)，學(xué)生很難有個整體的把握。因此，在光學(xué)教學(xué)中，要適當(dāng)處理好經(jīng)典光學(xué)理論與現(xiàn)代光學(xué)科技知識的關(guān)系，做到既強(qiáng)化基礎(chǔ)理論和基本技能的訓(xùn)練，又要使學(xué)生較多地了解現(xiàn)代光學(xué)前沿課題，對于非線性光學(xué)的知識，可以較淺顯地介紹其原理，多介紹發(fā)展歷程和其中產(chǎn)生的一些有趣的物理現(xiàn)象和研究課題，從而達(dá)到激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，培養(yǎng)學(xué)生的科研意識和以后的科研創(chuàng)新能力，使光學(xué)教學(xué)緊跟現(xiàn)代科技發(fā)展的步伐，為國家培養(yǎng)更多的具有較高素質(zhì)的科技人才。

三、結(jié)論

非線性光學(xué)是現(xiàn)代光學(xué)的前沿知識，隨著超快激光器的飛速發(fā)展使得利用超快脈沖進(jìn)行非線性光學(xué)的研究得到重大推進(jìn)。在普通物理光學(xué)的教學(xué)中，教師應(yīng)該適當(dāng)增加非線性光學(xué)知識的介紹，通過介紹非線性光學(xué)的原理以及發(fā)展歷程，使學(xué)生對這個領(lǐng)域有一個整體的把握，激發(fā)學(xué)習(xí)興趣，切忌太深入太枯燥或者太浮淺。本文通過簡要介紹非線性光學(xué)的原理以及其發(fā)展過程，給出了非線性光學(xué)在光學(xué)教學(xué)中的一點(diǎn)建議，期望對初學(xué)者以及教育工作者有指導(dǎo)作用。

參考文獻(xiàn)

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[4] 張克從，王希敏著 非線性光學(xué)晶體材料科學(xué)（第二版）.科學(xué)出版社，2005 79.

篇6

光學(xué)信息科學(xué)與技術(shù)國際學(xué)術(shù)會議1997年8月26至30口在莫斯科召開來自22個國家的210多位科學(xué)家，分別在大會、分會和專題討論會上266篇。分會的主題是光學(xué)存儲和神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)，光學(xué)生物電子學(xué)和生物計算，光存儲機(jī)制和材料，計算機(jī)光學(xué)和衍射光學(xué)元件。隨著信息時代的發(fā)展，對信息的獲取、存儲、處理、傳輸與顯示的方法和技術(shù)提出了越來越高的要求。

為滿足這些要求，在發(fā)展現(xiàn)代電子和電子計算機(jī)科學(xué)與技術(shù)的同時，人們對光學(xué)信息科學(xué)與技術(shù)也有極大的興趣。這是因為，由光束、光波或光子作為信息的載體時，不僅信息容量大、傳播速度快，而且并行性高、互連能力強(qiáng)，存在著巨大的潛在優(yōu)勢。在這次會議上，近三分之一的論文是關(guān)于光學(xué)存儲和神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的。大會主席、俄羅斯科學(xué)院的A.IJ.Mik。!邊n院士在大會報告“全息存儲、現(xiàn)狀與預(yù)期應(yīng)用”中綜述了俄羅斯以及國際上在這個領(lǐng)域的研究狀況。

在分會報告中也充分反映了這一領(lǐng)域非?；钴S。例如，美國加州理工學(xué)院的D‘Psaltis教授介紹了他們在一立方厘米大小的光折變品體中存人10()()0幅圖像的基礎(chǔ)上，所完成的小型化光學(xué)全息存儲器，引起與會者的極大興趣。該存儲器的存儲容量高達(dá)1TB(即10(j0GB)，已接近實(shí)用化。由于是按頁并行存取信息，讀寫速率比現(xiàn)在的CDR()M高出2一3個數(shù)量級。人們認(rèn)為這將是繼綜合孔徑雷達(dá)(光學(xué)信息處理)、光纖通信(信息傳輸)、光盤‘存儲)和激光打印機(jī)與激光電視(顯示)之后，光學(xué)信息技術(shù)的又一重大突破。義如，英國Heriot一wat:大學(xué)的B.Wherrett教授為解決芯片與芯片間通信速度瓶頸而設(shè)計的光互連靈巧像素陣列(SmartPixelArrays)。該器件的使用可使芯片間的數(shù)據(jù)傳輸速率超過1TBPs(即xTeraBit。perSeeond)。神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)方面的論文也很多，主要是關(guān)于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)光電混合硬件系統(tǒng)和神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模式識別方面的，這是神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)得以推廣應(yīng)用的關(guān)鍵。筆者報道了基于液晶神經(jīng)元陣列和光互連的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，受到會議的重視。該文除了和其他論文一樣在SPIE論文集上發(fā)表外，大會主席Mikealian院士還在會后通過e一mail要求我將該報告寫得更詳細(xì)些，在他所主編的國際學(xué)術(shù)刊物<()ptiealMemoryandNeuralNetworks》上發(fā)表。與光學(xué)存儲密切相關(guān)的領(lǐng)域是光存儲機(jī)制和材料研究，這個分會上發(fā)表的論文也占三分之一左右。

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光信專業(yè)考研相關(guān)信息如下：

1、研究方向：微光紅外與紫外成像技術(shù)、虛擬現(xiàn)實(shí)與增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)、光電雷達(dá)探測成像與對抗技術(shù)、圖像工程與顏色科學(xué)、現(xiàn)代光學(xué)設(shè)計與工藝光刻技術(shù)及精密儀器工程、光電信息獲取顯示與處理技術(shù)；

2、碩士研究生入學(xué)考試科目：101思想政治理論、201英語一或202俄語或203日語或244德語、301數(shù)學(xué)一、811電子技術(shù)或819物理光學(xué)或820應(yīng)用光學(xué)。

（來源：文章屋網(wǎng) ）

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關(guān)鍵詞：光學(xué)薄膜 薄膜應(yīng)用 薄膜制備

中圖分類號：G633.91 文獻(xiàn)標(biāo)識碼： C 文章編號：1672-1578（2013）04-0178-01

光學(xué)薄膜的應(yīng)用始于20世紀(jì)30年代?，F(xiàn)代，光學(xué)薄膜已廣泛用于光學(xué)和光電子技術(shù)領(lǐng)域，制造各種光學(xué)儀器。光學(xué)薄膜的特點(diǎn)是：表面光滑，膜層之間的界面呈幾何分割；膜層的折射率在界面上可以發(fā)生躍變，但在膜層內(nèi)是連續(xù)的；可以是透明介質(zhì)，也可以是吸收介質(zhì)；可以是法向均勻的，也可以是法向不均勻的。本文依據(jù)光學(xué)薄膜的性質(zhì)特點(diǎn)，介紹了不同作用的光學(xué)薄膜在以下幾個儀器設(shè)備中的的應(yīng)用。

1 望遠(yuǎn)鏡上的光學(xué)薄膜

常見的望遠(yuǎn)鏡鏡頭上呈藍(lán)色或紅黃色。當(dāng)膜是藍(lán)色的它屬于單層氟化鎂，它的折射率N=1.38，相對于基質(zhì)玻璃的折射率N=1.5較小（目前還找不到射率N=1.22的材料） ，膜層材料折射率小于基質(zhì)折射率，膜就會產(chǎn)生增透的效果。而當(dāng)膜層材料折射率大于基質(zhì)折射率時，膜就會產(chǎn)生增反的效果。由于它是針對人眼敏感的黃綠光（λ=550nm）設(shè)計的λ/4光學(xué)厚膜，對在離開550nm波長稍遠(yuǎn)的光波，此膜所產(chǎn)生的反射率增大，因此我們看到這種膜為藍(lán)色（λ=400nm）或紫紅色（λ=380nm及780nm）。同樣道理，如果把允許通過的光波范圍設(shè)計在偏離紅黃的區(qū)域，這種增透膜會對紅黃色光譜的增透作用將略為降低，而對非紅黃的藍(lán)光真正增透，我們就會看到一種反射為紅黃色的膜，即此膜對紅黃色的光反射略為強(qiáng)。

在實(shí)際中，分別采用藍(lán)膜和紅膜的兩架望遠(yuǎn)鏡進(jìn)行觀察比較，就會發(fā)現(xiàn)：藍(lán)膜鏡觀察到的景物略呈紅黃色，紅膜望遠(yuǎn)鏡鏡觀察到的景物呈淡藍(lán)色，就是上述這個道理。

2 光學(xué)薄膜在攝像機(jī)、照相機(jī)上的應(yīng)用

攝像機(jī)鏡頭，是讓可見光范圍內(nèi)全部光譜最大限度透過，即透過波帶要盡量的寬，從而獲得真實(shí)地反映自然界色彩的效果，采用了三層膜系結(jié)構(gòu)。

當(dāng)基質(zhì)玻璃折射率Ng1.65時，用λ/4-λ/4-λ/4形式。這種分層膜系，由于在更多的波譜處追求反射率為零，增透波帶變寬，某些反射率不為零的色光被反射的情況相對突出起來，所以這種膜系更是五彩紛呈（如有綠紅帶黃的，以及其它一些色彩）。再者，由于薄膜對于入射白光的選擇性反射，也因入射光的角度變化而發(fā)生相應(yīng)變化，所以我們從不同的角度觀察這些光學(xué)表面時，將會看到不同的色彩反光。通常，入射角度越大，紅光的反射越大，所以側(cè)面看鏡頭時多呈紅黃色。

為了與彩色顯示設(shè)備中的三原色還原系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)相一致，光電式彩色攝像機(jī)中所用的彩色分光系統(tǒng)，也是利用薄膜對光波的選擇性透反作用，將白色光分離成三束原色光進(jìn)入信號記錄儀，以備在相應(yīng)制式的放映系統(tǒng)中播放使用。

3 光學(xué)薄膜在顯微上的應(yīng)用

顯微鏡是用來觀察極細(xì)微物質(zhì)的光學(xué)系統(tǒng)，除了要對極其細(xì)微的物質(zhì)充分照亮外，它的成像光學(xué)系統(tǒng)其必須盡可能地提高光通量，以減少光能反射損失，由于顯微鏡的光學(xué)系統(tǒng)較為復(fù)雜，光學(xué)表面多達(dá)20個左右，如不采取增透措施，其光通量可能降到30%，同時較強(qiáng)的反射光還會使雜散光增加，從而影響像的襯度、損害像的質(zhì)量，所以它的鏡片表面所鍍的起增透作用的膜是必要的。

我們常見的顯微鏡物鏡和目鏡光學(xué)表面呈藍(lán)色或紫紅色，這是為了讓波長為λ=550 nm的黃綠光有利通過，而在鏡片上鍍上氟化鎂的效果，其光學(xué)厚度為λ/4根據(jù)透射對光譜的選擇性曲線，在紅光區(qū)及紫光區(qū)反射相對增加，因此所見的薄膜成紫紅色或藍(lán)色。

4 光學(xué)薄膜在眼鏡鏡片上的應(yīng)用

如果鏡片表面沒有鍍膜，會使觀察者看戴鏡者眼睛時，看到的卻是鏡片表面的一片白光或者是觀察者的像。拍照時，這種反光還會嚴(yán)重影響戴鏡者的美觀。再者，由于屈光鏡片的前后表面的曲率不同，它們之間會產(chǎn)生內(nèi)反射光，內(nèi)反射光會在遠(yuǎn)點(diǎn)球面附近產(chǎn)生虛像，也就是在視網(wǎng)膜的像點(diǎn)附近產(chǎn)生虛像點(diǎn)既“鬼影”。所以高折射率的鏡片如果沒有減反射膜，反射光會對戴鏡者帶來的不適感比較強(qiáng)烈。增透膜就利用了這個原理，在鏡片的表面鍍上增透膜，使得膜層前后表面產(chǎn)生的反射光相消干涉，達(dá)到增透的效果。

利用人眼敏感度較高的波長為555nm光波。膜層厚度應(yīng)為基準(zhǔn)光的1/4波長，當(dāng)時，對于增透膜層，當(dāng)鍍膜的厚度過薄，反射光會顯出淺棕黃色，如果呈藍(lán)色則表示鍍膜的厚度過厚。鍍減反射膜層的目的是為了減少光線的反射，并不可能完全做到?jīng)]有反射光線。鏡片的表面也總會有殘留的顏色，殘留顏色哪種是最好的，其實(shí)并沒有標(biāo)準(zhǔn)，目前主要是以個人對顏色的喜好為主，較多的綠系。

同樣，染色鏡片或變色鏡片的透光量會降低，但鏡片表面的反射光依然存在，產(chǎn)生的鬼影和眩光依然會干擾視覺，影響戴鏡者視物的清晰度和舒適性。所以染色鏡片和變色鏡片也是需要鍍增透膜的。

5 光學(xué)薄膜在照明設(shè)備上的應(yīng)用

利用光學(xué)薄膜的干涉特性，選擇性地吸收，反射或透射照明光源中的紅外輻射能量，已成為近年熱性能光學(xué)控制薄膜的一個重要應(yīng)用領(lǐng)域。其中對可見光具有很高透過率的紅外高反射薄膜，用于白熾燈、鹵素?zé)?、低壓鈉燈等照明光源上，即可提高能量利用率，又能改變光源光譜的能量分布，滿足特定照明的需求。紅外高反射薄膜中用途較廣的是金屬――介質(zhì)復(fù)合膜和全介質(zhì)多層干涉膜。

金屬――介質(zhì)復(fù)合膜最典型的薄膜，以較簡單的結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)了可見光透過紅外高反射的目的，該薄膜的光學(xué)特性曲線。

采用膜系結(jié)構(gòu)的金屬――介質(zhì)復(fù)合膜，用熱蒸發(fā)方法鍍制于白熾燈玻殼內(nèi)表面，可使白熾燈的相對光譜能量分布中紅外輻射能量幾近為零，而可見光的光譜能量卻較未鍍膜時有所增加，使相同功率的鍍膜白熾燈輸出光通量較普通燈泡為大，起到了一定的節(jié)能作用。

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篇9

關(guān)鍵詞： 光學(xué)設(shè)計； 日盲紫外； 紫外告警； 光學(xué)系統(tǒng)

中圖分類號： TN 23 文獻(xiàn)標(biāo)志碼： A doi： 10.3969/j.issn.1005-5630.2017.02.008

文章編號： 1005-5630（2017）02-0043-05

引 言

在現(xiàn)代化的戰(zhàn)場中，地空、空空導(dǎo)彈對戰(zhàn)機(jī)的威脅日趨嚴(yán)重，這使得導(dǎo)彈告警系統(tǒng)成為各國重要的研究課題。導(dǎo)彈告警系統(tǒng)通?？煞譃槔走_(dá)告警、紅外告警和紫外告警3種方式，同前兩者相比紫外告警具有虛警率低、靈敏度高、隱蔽性強(qiáng)、無需制冷、功耗低和質(zhì)量輕等優(yōu)點(diǎn)[1-4]。大氣層中的臭氧層對位于太陽光中240～280 nm的紫外波段會產(chǎn)生強(qiáng)烈吸收，形成所謂的日盲紫外區(qū)，紫外告警系統(tǒng)對來襲導(dǎo)彈的探測正是利用大氣的“日盲紫外”特性來實(shí)現(xiàn)的。紫外告警系統(tǒng)從技術(shù)上可分為以光電倍增管為核心元件的第一代系統(tǒng)和以像增強(qiáng)器為核心探測器的第二代系統(tǒng)[5]。從探測器類型的角度可分為真空探測器件和固體探測器件[6]。

本文針對日盲紫外告警系統(tǒng)的成像系統(tǒng)要求，設(shè)計了一款系統(tǒng)焦距為160 mm、F數(shù)為3.5的日盲紫外光學(xué)系統(tǒng)。

1 光學(xué)系統(tǒng)設(shè)計

1.1 系統(tǒng)設(shè)計要求

基于用戶要求，該鏡頭的結(jié)構(gòu)參數(shù)為：焦距為160 mm，波段范圍為240～280 nm，半像高為9 mm，F(xiàn)數(shù)為3.5，接收器紫外CCD的像素尺寸為25 μm×25 μm。要求在CCD接收面范圍內(nèi)，光能接收大于85%，光學(xué)總長控制在155 mm以內(nèi)，畸變小于3%。

1.2 材料選擇

由于紫外波段穿過普通光學(xué)玻璃時透過率很低，因此在紫外光學(xué)系統(tǒng)中不能采用普通光學(xué)玻璃，而一些光學(xué)晶體在日盲紫外波段具有較好的透過性能，所以在工程上大多采用光學(xué)晶體。根據(jù)材料的機(jī)械強(qiáng)度、耐熱性、熱膨脹系數(shù)及加工性能等，實(shí)際可用的材料僅有氟化鈣、氟化鎂和熔石英3種，由于氟化鎂具有雙折射，所以本文最終選擇了熔石英和氟化鈣2種材料，兩者的性能參數(shù)如表1所示。紫外濾光片主要是用來屏蔽日盲紫外以外的波段，而常用的日盲紫外濾光片主要有干涉型、聲光型、組合型和吸收型幾種形式[7]。

1.3 光學(xué)系統(tǒng)初始結(jié)構(gòu)的確定

初始結(jié)構(gòu)的確定對實(shí)現(xiàn)最終的設(shè)計非常重要，如果初始結(jié)構(gòu)選擇不恰當(dāng)，在后期僅僅依賴于光學(xué)設(shè)計軟件是無法對結(jié)構(gòu)做出突破性的改變[8]。本文根據(jù)設(shè)計要求查找文獻(xiàn)得到如圖1所示的初始結(jié)構(gòu)，基本結(jié)構(gòu)參數(shù)是：焦距為150 mm，波長范圍為240～280 nm，F(xiàn)數(shù)為4，視場角為8°，光學(xué)總長為158 mm。

1.4 光學(xué)系統(tǒng)的優(yōu)化設(shè)計

初始結(jié)構(gòu)的焦距與本文的要求不同，所以需對初始結(jié)構(gòu)進(jìn)行焦距縮放使焦距達(dá)到160 mm，并在后面的優(yōu)化中通過操作數(shù)EFFL來控制系統(tǒng)的焦距。由于選用的紫外材料的色散系數(shù)差別不大，而消色差的基本原則是負(fù)透鏡選擇阿貝數(shù)小的材料，正透鏡選用阿貝數(shù)大的材料[9]。根據(jù)表1所示的材料特性，負(fù)透鏡選熔石英較為合適，正透鏡選氟化鈣較為合適。圖1所示的系統(tǒng)存在著較大的球差和色差，MTF曲線很差。由于后組的第1片透鏡較厚，因而采用分裂透鏡的方法增加1片透鏡，以減小球差[10]。采用Zemax中默認(rèn)評價函數(shù)RMS+Wavefront+Centroid，并合理設(shè)置默認(rèn)評價函數(shù)的權(quán)重[11]。由于剛開始系統(tǒng)的像差較大，所以總長先放寬到160 mm，并在優(yōu)化過程中用TOTR與OPLT這2個操作數(shù)共同控制系統(tǒng)總長，同時合理控制系統(tǒng)的邊界條件，在優(yōu)化過程中反復(fù)地對邊界條件進(jìn)行考察修改。初步優(yōu)化的結(jié)果如圖2所示。

在初步優(yōu)化的結(jié)果上進(jìn)一步將光學(xué)系統(tǒng)總長縮小到154 mm，再對其進(jìn)行優(yōu)化。在優(yōu)化過程中有些軸外光線對像質(zhì)的影響較大，可設(shè)置一些漸暈將對成像質(zhì)量不利的邊緣光線攔掉，同時要保證邊緣相對照度不能小于70%。在優(yōu)化中還對幾何像差LONA、AXCL、TARY、DIMX進(jìn)行控制，優(yōu)化后期，使用MTFT、MTFS控制系統(tǒng)軸外的MTF，這對像質(zhì)的提升有所幫助。

1.5 像質(zhì)評價

經(jīng)優(yōu)化后的光學(xué)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖3所示，圖4～8為該光學(xué)系統(tǒng)的各種特性曲線。

由圖3可知光學(xué)系統(tǒng)共用了6片透鏡，其中紫外濾光片離石英保護(hù)玻璃的距離大于7 mm，符合系統(tǒng)大于4.5 mm的要求，系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單合理。由圖4可知系統(tǒng)在20 lp/mm處全視場光學(xué)傳遞函數(shù)都大于0.8。從圖5能量集中度曲線可以看出在紫外CCD接收面齲能量集中度大于90%。從圖6中可見，全視場均方根半徑均小于7.4 μm即小于CCD的最小像元直徑，成像質(zhì)量良好。從圖7中可見系統(tǒng)的全視場的相對照度大于70%。從圖8中可知系統(tǒng)的場曲校正到0.26 mm以內(nèi)，畸變小于2%。

根據(jù)照相物鏡的波像差小于λ/2時視為像質(zhì)優(yōu)良的原則，常把波像差小于λ/2～λ作為照相物鏡軸上球差的公差標(biāo)準(zhǔn)[12]。相應(yīng)的初級球差公差表示如下：

圖9為系統(tǒng)的球差曲線圖，由圖可知，該系統(tǒng)主波長的實(shí)際球差最大值為0.262 mm，在邊光初級球差公差要求范圍內(nèi)，軸向色差為0.1 mm。由此可見，該光學(xué)系統(tǒng)各項指標(biāo)均滿足設(shè)計要求，可用于日盲紫外導(dǎo)彈告警系統(tǒng)以及其他紫外光電探測設(shè)備。

2 公差分析

基于目前的加工工藝，對紫外光學(xué)系統(tǒng)進(jìn)行公差分配時通過分析各項公差參數(shù)在特征頻率20 lp/mm處MTF的下降情況，確定最終的公差分配值。鑒于此將元件的傾斜公差設(shè)置為±0.015 mm，有些較為敏感的元件設(shè)為±0.01 mm；元件的厚度或空氣間隔公差TTHI設(shè)為±0.05 mm，有些較為敏感的設(shè)為±0.02 mm；折射率公差TIND設(shè)為±0.001，較為敏感的元件設(shè)為±0.000 7；偏心公差Decenter設(shè)為±0.015 mm，較為敏感的設(shè)為±0.01 mm；元件曲率半徑公差TFRN設(shè)置為±4個光圈；透鏡面型局部誤差ΔN設(shè)為0.4個光圈。靈敏度分析及蒙特卡羅分析對MTF下降的結(jié)果如表2、表3所示，蒙特卡_分析的結(jié)果顯示該紫外光學(xué)系統(tǒng)的90%以上的蒙特卡羅樣本在20 lp/mm處的MTF值大于0.485。由表2可知第4片透鏡的空氣間隔比較敏感，折射率公差0.000 7，屬于中等，總共有00、0、1、2、3、4類別，0.000 7屬于2類，00類最高，為0.000 2，在加工生產(chǎn)時要嚴(yán)格控制。根據(jù)系統(tǒng)的要求及相應(yīng)的公差分析最后得出系統(tǒng)的公差分配情況如表4所示。

3 結(jié) 論

基于用戶需求，設(shè)計了一款日盲紫外光學(xué)系統(tǒng)。該系統(tǒng)的工作波段在240～280 nm，采用6片標(biāo)準(zhǔn)球面透鏡，其焦距為160 mm，F(xiàn)數(shù)為3.5，總長為154 mm。從點(diǎn)列圖、能量分布曲線圖、MTF曲線圖及公差分析情況來看該系統(tǒng)成像質(zhì)量良好，滿足導(dǎo)彈告警系統(tǒng)的使用要求。

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篇10

【關(guān)鍵詞】ITO；TCO；AZO；電導(dǎo)率

由于薄膜產(chǎn)品特別是各種光電產(chǎn)品薄膜，在太陽能電池、等離子技術(shù)、光學(xué)薄膜期間、微電子器件等方面有著廣泛應(yīng)用，因此收到光學(xué)材料界的高度重視。能否準(zhǔn)備無誤測量出各種薄膜的光學(xué)厚度也成為人們關(guān)注的焦點(diǎn)，尤其是在光電子產(chǎn)業(yè)的生產(chǎn)中，薄膜的光電特性參數(shù)――膜厚多少直接關(guān)系到薄膜產(chǎn)品是否能正常工作，能否對鍍膜工藝有所改進(jìn)等諸多問題，可見膜厚測量的重要性。而橢偏技術(shù)在測量薄膜的厚度和介質(zhì)折射率等參數(shù)方面得到了廣泛應(yīng)用。在現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)中，薄膜有著廣泛的應(yīng)用，因此測量薄膜的技術(shù)也有了很大的發(fā)展。膜厚的測量方法有電阻法、放電電壓法、電容法、激光衍射法、光纖位移傳感器法、橢偏法以及超聲共振法等等。隨著由于電子計算機(jī)的廣泛應(yīng)用而發(fā)展起來的目前已有的測量薄膜的最精確的方法之一就是橢偏法。膜厚測量方法一般是從兩個角度出發(fā)，要么從光學(xué)理論出發(fā)，用光的波動性包括干涉、衍射、偏振等方法來測量膜厚；要么從具體實(shí)際出發(fā)，根據(jù)測量厚膜的實(shí)驗環(huán)境和條件不同，例如根據(jù)光源的不同，是激光源進(jìn)行測量還是用普通白光源進(jìn)行測量等等，選用不同的測量方法。不同的測量方法所帶來的膜厚測量的精確度也不一樣。

一、橢偏技術(shù)原理

當(dāng)振幅為A的面偏振光入射到石英晶體做成的1/4波片時，若振動方向與波片光軸夾角為θ，o光和e光的振幅分別為A0=Asinθ和Ae=Acosθ。從波片出射后的o光和e光的合振動方程為橢圓方程，合振動矢量的端點(diǎn)軌跡一般為橢圓，即獲得橢圓偏振光，再將其經(jīng)過待測薄膜產(chǎn)品表面反射，反射光是線偏振光。由之前的橢偏到后來的線偏，光振動的相位和振幅發(fā)生了改變，通過這些參數(shù)變化即可判定薄膜產(chǎn)品的表面光學(xué)特性。

圖1 （a）光滑下表面 （b）粗糙下表面

如上圖，待測件是玻璃薄膜產(chǎn)品。入射光束以某一角度入射，根據(jù)菲涅爾公式，光在兩種介質(zhì)的交界面上反射與透射時，垂直紙面的s分量和平行于紙面的p分量可根據(jù)r■=■，r■=■計算得到。式中，n■、n■分別為入射介質(zhì)與折射介質(zhì)的折射率，θ■、θ■分別為入射角和折射角。而反射系數(shù)P=■也是復(fù)數(shù)，可根據(jù)干涉原理計算出來。測量膜厚之前，首先需將根據(jù)橢偏技術(shù)制成的橢偏儀的光路進(jìn)行調(diào)節(jié)，使得光源經(jīng)過反射鏡后成平行光，經(jīng)過偏振片后得到線偏振光。線偏光入射到待測薄膜表面后所得到的反射光，其偏振狀態(tài)必將發(fā)生變化?？捎脝紊珒x將光路分光，再用光電探測器將光信號變成電信號，送入計算機(jī)軟件分析。測量時，先確定光路經(jīng)過的第一個偏振片是否放在通光軸為零度的位置，然后將待測薄膜放在起偏器和檢騙器的中間，插入1/4玻片并旋轉(zhuǎn)至消光。此時薄膜的快軸與設(shè)備的光軸平行。最后將起偏器的通光軸放在45度的地方，開始用軟件取樣、測量。由計算機(jī)分析計算出薄膜各光學(xué)性能參數(shù)。

二、幾種測量方法的比較

（1）根據(jù)激光透射法測量膜厚，以光在基體內(nèi)不產(chǎn)生干涉為前提。用這種方法可以獲得相當(dāng)高精度的膜厚測量，數(shù)量級為幾nm，能測量膜厚為1到幾百nm的薄膜。但由于設(shè)備復(fù)雜，環(huán)境要求高，只能在實(shí)驗室進(jìn)行。（2）采用激光反射法測量膜厚，有很大的優(yōu)勢――測量范圍大，從微米級到納米級都可以，但是調(diào)試過程繁瑣，難于實(shí)現(xiàn)。（3）基于白光光源的顏調(diào)檢測法制成的橢偏儀測量膜厚時，實(shí)施起來不難，但不能用來測量均勻膜厚，而只能用來測量不均勻膜厚，測量范圍雖和透射法測量膜厚的范圍差不多，但精度低，系統(tǒng)誤差較大。（4）采用分光光度測量法做成的橢偏儀，測膜厚的效率較高，設(shè)備成本也不高，容易實(shí)現(xiàn)。測量膜厚范圍雖然是微米級別，但精度比較高。（5）采用激光光源進(jìn)行激光干涉法的橢偏儀中，激光束通過顯微鏡，入射到放在焦點(diǎn)處的薄膜產(chǎn)品后，薄膜的上面兩個表面分別反射出的光在特定的位置發(fā)生等傾干涉，在觀察面用CCD接收，根據(jù)與CCD相連的計算機(jī)軟件分析干涉圖樣，即可計算出薄膜產(chǎn)品的膜厚。這種橢偏儀結(jié)構(gòu)簡單、測量迅速，很適合在工業(yè)生產(chǎn)線上測量10～100um的膜厚，但精度只能達(dá)到um數(shù)量級。通過上述分析和比較，不難發(fā)現(xiàn)，利用薄膜上下兩表面反射光干涉原理制成的橢偏儀測量范圍適中，但精度很高，而且設(shè)備簡單，容易在實(shí)驗室以外的地方實(shí)現(xiàn)，適合工業(yè)檢測。

三、應(yīng)用

利用橢偏技術(shù)作成的橢偏儀在不斷發(fā)展，測量的光譜范圍越來越寬，可以滿足不同鍍膜材料的測量要求，針對在紅外、紫外波段要進(jìn)行特殊材料的測量要求，也出現(xiàn)了專用橢偏儀；橢偏技術(shù)覆蓋了半導(dǎo)體、大面積光學(xué)薄膜、有機(jī)薄膜、金屬、玻璃等各種材料的工業(yè)實(shí)時檢測領(lǐng)域。同時隨著計算機(jī)技術(shù)的迅速發(fā)展，使得橢偏儀的自動化程度得到提高，也促成了橢偏儀的自動控制系統(tǒng)和計算機(jī)的深入結(jié)合。由于橢偏測量技術(shù)的高精度、高效、設(shè)備簡單等特點(diǎn)廣泛地應(yīng)用于科學(xué)研究與工業(yè)生產(chǎn)中，例如對材料的光學(xué)性質(zhì)測量。被測的材料可以是固體或是液體，可以是各向同性或異性。根據(jù)菲涅爾公式，橢偏測量技術(shù)也可用于不同材料交界面的分析。在微電子與半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)中，橢偏測量技術(shù)常用于半導(dǎo)體加工或微電子研究中薄膜生長的監(jiān)控與分析，現(xiàn)代新材料的研究開發(fā)也常常使用橢偏技術(shù)作為研究手段。在生命科學(xué)領(lǐng)域里，橢偏測量技術(shù)可用于細(xì)胞表面膜相互作用、蛋白質(zhì)等大分子的測量。

四、結(jié)論

隨著光電技術(shù)以及微電子技術(shù)的快速發(fā)展，表面和薄膜科學(xué)，微電子器件及納米技術(shù)等迅速發(fā)展，將使一起開發(fā)和檢測方法體系研究成為真空鍍膜技術(shù)中的發(fā)展重點(diǎn)。薄膜的應(yīng)用領(lǐng)域越來越廣，各種厚度只有幾百甚至數(shù)十納米的單層或多層功能薄膜成為當(dāng)前材料研究的熱點(diǎn)。薄膜的厚度、折射率和消光系數(shù)決定了薄膜的投射、反射和吸收等各種光學(xué)特性。橢偏法具有無損非接觸、高靈敏度、高精度的特點(diǎn)、無需特別制備樣品，能對數(shù)納米厚的超薄薄膜測量，無疑是比較可靠的測量方法。當(dāng)然，在測量膜厚時依然存在某些問題，例如膜厚范圍的擴(kuò)大等，都有待于進(jìn)一步探索和研究。

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