發(fā)布時(shí)間：2024-03-02 16:57:35
序言：寫作是分享個(gè)人見解和探索未知領(lǐng)域的橋梁，我們?yōu)槟x了8篇的光學(xué)工程方向樣本，期待這些樣本能夠?yàn)槟峁┴S富的參考和啟發(fā)，請盡情閱讀。
光學(xué)三維測量技術(shù)按測量原理可以分為攝影測量方法、結(jié)構(gòu)光技術(shù)和光學(xué)干涉方法。攝影測量法是基于多視角的非主動(dòng)式測量方法。在普通照明（陽光、日光燈）情況下，由攝像頭獲取多視角物體圖像，利用計(jì)算機(jī)查找多幅圖像的同態(tài)標(biāo)記點(diǎn)，進(jìn)而獲得物體的表面形貌。結(jié)構(gòu)光技術(shù)通過不同寬度且明暗相間的結(jié)構(gòu)光照射被測物體表面，獲取到的經(jīng)物體調(diào)制的圖像，再經(jīng)過計(jì)算獲取物體的立體形貌信息。光學(xué)干涉法是利用干涉原理進(jìn)行測量，具有高精度、高分辨率等優(yōu)點(diǎn)。以下介紹幾種常見的光學(xué)三維測量方法。三維激光掃描技術(shù)根據(jù)光學(xué)三角形測量原理，以激光作為光源，光電探測器接收反射光，通過對采集到數(shù)據(jù)進(jìn)行計(jì)算得到物體的深度信息。三維激光掃描儀包括發(fā)射器和接收器。發(fā)射器射出一束脈沖激光，激光經(jīng)過物體表面漫反射，沿相同路線射入接收器。由脈沖激光發(fā)射到反射被接收的時(shí)間tL可計(jì)算出掃描點(diǎn)到掃描儀的距離值S。掃描儀內(nèi)精密測量系統(tǒng)獲取每個(gè)激光脈沖的水平方向角琢和垂直方向角度茁。依據(jù)上述數(shù)據(jù)計(jì)算出掃描點(diǎn)的三維空間坐標(biāo)（XP、YP、ZP）[1]。
雙目視覺技術(shù)屬于攝影測量方法，是通過視差原理被動(dòng)測量三維數(shù)據(jù)的技術(shù)。雙目視覺技術(shù)測量物體三維形貌的原理是，從兩個(gè)或以上的視角去觀察一個(gè)物體，獲得多張不同視角下物體的二維圖片，根據(jù)三角測量原理得出同一個(gè)像素點(diǎn)的坐標(biāo)偏差，以此獲得測量物體的三維形態(tài)。此過程與人眼的立體視覺原理相類似。面結(jié)構(gòu)光系統(tǒng)由投影儀和數(shù)碼相機(jī)組成。投影儀將明暗相間光柵條紋投影到待測物體上。物體高度的變化引起光柵條紋的形變。條紋形變可認(rèn)為是載波信號(hào)相位和振幅被空間物體調(diào)制。數(shù)碼相機(jī)拍攝調(diào)制后的圖像，對其進(jìn)行解調(diào)制，獲得物體的整個(gè)高度信息值，依照三角法原理，形成物體的三維立體影像[3]。
2光學(xué)三維測量的應(yīng)用
光學(xué)三維測量技術(shù)具有諸多優(yōu)勢，如非接觸式測量、高精確度、快速獲得結(jié)果等。光學(xué)三維測量技術(shù)主要應(yīng)用在虛擬現(xiàn)實(shí)、逆向工程、醫(yī)學(xué)工程等領(lǐng)域。
2.1虛擬現(xiàn)實(shí)
利用光學(xué)三維測量技術(shù)對實(shí)物外形進(jìn)行三維形貌掃描，經(jīng)過三維建模軟件處理，在計(jì)算機(jī)內(nèi)生成人物、場景的三維模型。由三維模型生成人物動(dòng)作，實(shí)現(xiàn)動(dòng)畫制作，滿足電腦游戲、CG特效等場合需要。
2.2逆向工程
逆向工程是利用光學(xué)三維測量設(shè)備獲取物體表面上所有點(diǎn)的三維立體坐標(biāo)，根據(jù)坐標(biāo)點(diǎn)信息利用三維設(shè)計(jì)軟件進(jìn)行實(shí)物模型重建的過程。逆向工程獲得的模型被用于改進(jìn)、完善原有的產(chǎn)品，被廣泛地應(yīng)用到磨具開發(fā)、汽車制造等領(lǐng)域，是現(xiàn)代產(chǎn)品快速開發(fā)的重要技術(shù)手段。
2.3生物、醫(yī)學(xué)工程
關(guān)鍵詞：光電專業(yè)；光學(xué)元件組裝；實(shí)訓(xùn)
1 引言
為適應(yīng)時(shí)代及社會(huì)發(fā)展的需求，提升自己的競爭實(shí)力，對于光電相關(guān)專業(yè)的學(xué)生來說，不僅要具備較扎實(shí)的理論基礎(chǔ)，而且要具備相應(yīng)的專業(yè)技能和素養(yǎng)，如掌握光電子器件和光電子信息系統(tǒng)開發(fā)所必需的基本技能和專業(yè)技能。光學(xué)元件是所有光電儀器的基礎(chǔ)[1-2]，針對光學(xué)元件開展的系列檢測會(huì)綜合應(yīng)用到工程光學(xué)、物理光學(xué)、信息光學(xué)等基本原理與知識(shí)[3-4]。通過開展光學(xué)元件組裝實(shí)訓(xùn)，可以訓(xùn)練學(xué)生綜合應(yīng)用基礎(chǔ)知識(shí)、綜合應(yīng)用光學(xué)實(shí)驗(yàn)儀器的能力，并提高學(xué)生光學(xué)元件裝配動(dòng)手能力。為此在光電信息科學(xué)與工程開設(shè)“光學(xué)元件組裝實(shí)訓(xùn)”課程具有重要意義[5]。
2 具體實(shí)訓(xùn)項(xiàng)目
結(jié)合光電信息專業(yè)的學(xué)科特點(diǎn)，具體開展了以下幾項(xiàng)實(shí)訓(xùn)內(nèi)容。
1）光學(xué)元件清潔包裝與光潔度檢測
在日常使用中，光學(xué)元件會(huì)接觸灰塵，水和皮膚油脂等污染物。這些污染物增加了光學(xué)表面的散射和對入射光的吸收，這會(huì)在光學(xué)表面形成熱點(diǎn)和腐蝕點(diǎn)，造成永久性的損傷。由于光學(xué)元件的材料，尺寸，精度等因素不同，使用正確的處理和清潔方法非常重要。
本實(shí)習(xí)工位內(nèi)容涵蓋了光學(xué)元件的拿取、清潔、包裝、光潔度檢驗(yàn)。實(shí)訓(xùn)中，學(xué)生學(xué)習(xí)光學(xué)元件的拿取、清潔、包裝方法及注意事項(xiàng)，并進(jìn)行操作實(shí)習(xí)；在自己動(dòng)手對待測光學(xué)元件進(jìn)行清潔后，用三目顯微鏡對光學(xué)元件的光潔度進(jìn)行檢測，對光學(xué)窗口、透鏡、棱鏡、反射鏡、濾光片、分劃板的光潔度進(jìn)行檢測與分級(jí)，并對給定的光學(xué)元件進(jìn)行崩邊檢查。
2）光學(xué)元件外形與面型檢測
該實(shí)訓(xùn)工位要求學(xué)生了解、學(xué)習(xí)光學(xué)元件外形尺寸檢測的注意事項(xiàng)，學(xué)習(xí)光學(xué)元件圖紙標(biāo)注外形尺寸的檢測方法，并進(jìn)行光學(xué)元件檢測操作實(shí)習(xí)。實(shí)訓(xùn)時(shí)采用數(shù)顯游標(biāo)卡尺，千分尺，高度儀，對光學(xué)透鏡、光學(xué)棱鏡以及光學(xué)窗口的的外形尺寸和面型進(jìn)行檢測。充分鍛煉學(xué)生的識(shí)圖和動(dòng)手測試能力。
3）光學(xué)元件拋光面形位公差檢測
自準(zhǔn)直儀是一種光學(xué)測角儀器它是利用光學(xué)自準(zhǔn)直原理來觀測目標(biāo)位置的變化，廣泛應(yīng)用于直線度和平面度的測量。它和多面棱鏡、標(biāo)準(zhǔn)量塊等配合可以檢測分度機(jī)構(gòu)的分度誤差，此外還可以測量零部件的垂直度、平行度等。
“光學(xué)元件拋光面形位公差檢測”實(shí)訓(xùn)工位要求學(xué)生學(xué)會(huì)光學(xué)自準(zhǔn)直儀的使用方法，用自準(zhǔn)直儀檢測平面光學(xué)窗口的平行度誤差，對分光棱鏡的分光角度、直角棱鏡90°角、直角光學(xué)元件塔差進(jìn)行誤差測量。通過該工位的實(shí)訓(xùn)練習(xí)，使學(xué)生對前期所學(xué)光學(xué)光路知識(shí)得到鞏固，讓學(xué)生在掌握光學(xué)原理的基礎(chǔ)上，鍛煉學(xué)生動(dòng)手調(diào)試儀器、認(rèn)真觀察讀數(shù)、并對實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析處理的能力。
4）分光、偏振、衍射光學(xué)元件檢測
光在傳播過程中有不同的振動(dòng)方向，即光在振動(dòng)方向上具有偏向性，亦被后來稱為“偏振光”。光在傳播過程中的不同振動(dòng)方向增加了一個(gè)可被控制的自由度，我們可以通過適當(dāng)?shù)墓饴钒才呕蛘咛厥獠牧稀㈠兡さ裙鈱W(xué)元件進(jìn)一步將偏振狀態(tài)的改變按一定的規(guī)律轉(zhuǎn)換成傳播方向、位相、頻率以及光強(qiáng)的改變，進(jìn)而分析一些光參量；反之我們通過光強(qiáng)變化和光參量來測量一些特殊光學(xué)元件的分光比和消光比。
本實(shí)訓(xùn)工位旨在讓學(xué)生認(rèn)知常用的光學(xué)分光、偏振光學(xué)元件；學(xué)習(xí)分光元件的分光比檢測，并進(jìn)行操作實(shí)習(xí)；學(xué)習(xí)偏振元件的消光比檢測，并進(jìn)行操作實(shí)習(xí)；以及學(xué)習(xí)光學(xué)元件的衍射現(xiàn)象及衍射效率測試。相關(guān)實(shí)驗(yàn)通過激光器配合激光功率計(jì)進(jìn)行結(jié)果測量。該工位對光電專業(yè)的學(xué)生來講，是對其專業(yè)知識(shí)的進(jìn)一步形象化普及和鞏固，將平時(shí)學(xué)生在課堂上和書本上學(xué)到的光學(xué)元件和光學(xué)原理實(shí)際展現(xiàn)在眼前手邊，通過觀察和自己動(dòng)手操作，對這些知識(shí)進(jìn)一步理解。
5）光學(xué)鏡頭組裝
光學(xué)鏡頭是機(jī)器視覺系統(tǒng)中必不可少的部件，直接影響成像質(zhì)量的優(yōu)劣，影響算法的實(shí)現(xiàn)和效果。光學(xué)鏡頭組裝工位主要鍛煉學(xué)生的動(dòng)手操作和調(diào)節(jié)能力，使學(xué)生在理解光學(xué)鏡頭種類和基本光路原理的前提下，對準(zhǔn)直鏡、遠(yuǎn)心成像鏡頭以及變倍鏡頭等幾組光學(xué)鏡頭進(jìn)行動(dòng)手拆裝，并配合激光器對組裝后的光學(xué)鏡頭進(jìn)行相應(yīng)的檢測校準(zhǔn)及參數(shù)測量。
6）鏡片鍍膜檢測
使用光學(xué)方法測量薄膜厚度有多種方式，例如：棱鏡耦合法、光譜法和橢偏法。本實(shí)驗(yàn)所使用的是光譜法，利用白光干涉的原理測量薄膜厚度，具有設(shè)備成本低，易于搭建光路的優(yōu)點(diǎn)，是目前在線測量薄膜厚度的主流光學(xué)方法之一。
本實(shí)訓(xùn)工位要求學(xué)生學(xué)習(xí)和掌握白光干涉測定薄膜厚度的基本原理，通過使用擬合算法和快速傅立葉變換算法來測量薄膜厚度，測量多種類型濾光片的透射光譜并對其參數(shù)進(jìn)行計(jì)算。
7）原子發(fā)射光譜測量
原子發(fā)射光譜法，是依據(jù)各種元素的原子或離子在熱激發(fā)或電激發(fā)下，發(fā)射特征的電磁輻射，而進(jìn)行元素的定性與定量分析的方法，是光譜學(xué)各個(gè)分支中最為古老的一種，在發(fā)現(xiàn)新元素和推進(jìn)原子結(jié)構(gòu)理論方面作出過重要貢獻(xiàn)。
本實(shí)驗(yàn)使用光譜管組來觀測多種氣體的原子發(fā)射光譜。光譜管組是一種低氣壓放電管，共包括五支直形光譜管，每支光譜管兩端均裝有電極。實(shí)驗(yàn)時(shí)，通過在光譜管的兩端加以高壓，使管內(nèi)的氣體產(chǎn)生輝光放電，發(fā)出一定顏色的光。原子不同，發(fā)射的明線光譜也不同，每種元素的原子都有一定的明線光譜。每種原子只能發(fā)出具有本身特征的某些波長的光，因此，明線光譜的譜線叫做原子的特征譜線，據(jù)此可對元素進(jìn)行定性分析。實(shí)訓(xùn)時(shí)，學(xué)生使用光譜儀對發(fā)射光譜進(jìn)行采集，通過譜線的條數(shù)、位置、顏色來識(shí)別出它是由哪種元素發(fā)出的，并對相應(yīng)光管進(jìn)行標(biāo)定。
3總結(jié)
《光學(xué)元件組裝實(shí)訓(xùn)》是光電信息科學(xué)與工程專業(yè)重要獨(dú)立實(shí)踐課程之一，是一門綜合性的實(shí)驗(yàn)選修課程。教學(xué)目的在于通過課程學(xué)習(xí)及實(shí)際動(dòng)手操作，使學(xué)生能夠識(shí)別光學(xué)元件、知道其光學(xué)作用、掌握光學(xué)元件的組裝和調(diào)試等技能，提高學(xué)生的綜合素質(zhì)。
課程涉及的學(xué)習(xí)內(nèi)容需要學(xué)生將所學(xué)的理論知識(shí)綜合應(yīng)用到實(shí)踐操作中，注重理論與實(shí)踐相結(jié)合，對學(xué)生的動(dòng)手操作能力及綜合素質(zhì)將有很大的提升。
參考文獻(xiàn)：
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20世紀(jì)70年代以來,由于半導(dǎo)體激光器和光纖技術(shù)的重要突破，推動(dòng)了以光纖傳感、光纖傳輸、光盤信息存儲(chǔ)與顯示、光計(jì)算以及光信息處理等技術(shù)的蓬勃發(fā)展，從深度和廣度上促進(jìn)了光學(xué)和電子學(xué)及其他相應(yīng)學(xué)科(數(shù)學(xué)、物理、材料等)之間的相互滲透，形成了一個(gè)邊緣的研究領(lǐng)域。光電子學(xué)一經(jīng)出現(xiàn)就引起了人們的廣泛關(guān)注，反過來又進(jìn)一步促進(jìn)了光電子學(xué)及光電子技術(shù)的發(fā)展。光電子技術(shù)包括光的產(chǎn)生、傳輸、調(diào)制、放大、頻率轉(zhuǎn)換和檢測以及光信息存儲(chǔ)和處理等。因此，可以這么說，現(xiàn)代信息技術(shù)的支撐學(xué)科是微電子學(xué)和光學(xué)，光電子學(xué)則是由電子學(xué)和光學(xué)交叉形成的新興學(xué)科，對信息技術(shù)的發(fā)展起著至關(guān)重要的作用。光電子技術(shù)是光頻段的電子技術(shù)，是電子技術(shù)與光學(xué)技術(shù)相結(jié)合的產(chǎn)物，光電子技術(shù)是光電信息產(chǎn)業(yè)的支柱與基礎(chǔ)，涉及光電子學(xué)、光學(xué)、電子學(xué)、計(jì)算機(jī)技術(shù)等前沿學(xué)科理論，是多學(xué)科相互滲透、相互交叉而形成的高新技術(shù)學(xué)科，其技術(shù)廣泛應(yīng)用于光電探測、光通信、光存儲(chǔ)、光顯示、光處理等高新技術(shù)光電信息產(chǎn)業(yè)。同時(shí)，隨著生物醫(yī)學(xué)、生命科學(xué)等新興學(xué)科的發(fā)展，其中的信息獲取手段對光電子技術(shù)的依賴程度越來越高，加快了這些學(xué)科之間的交叉融合，從而誕生了很多邊緣學(xué)科，比如生物光子學(xué)、光醫(yī)學(xué)等。綜上所述，可見光電子技術(shù)在現(xiàn)代信息產(chǎn)業(yè)技術(shù)中的重要地位，因此，光電子技術(shù)這門課程不僅是光學(xué)工程專業(yè)的基礎(chǔ)必修課程，也應(yīng)該作為電子信息工程專業(yè)的專業(yè)選修課程來開設(shè)。
電子信息工程專業(yè)的光電子技術(shù)課程的基礎(chǔ)理論知識(shí)包括：光度學(xué)基本知識(shí)、光輻射傳播、光束調(diào)制與解調(diào)、光輻射探測技術(shù)等。其中，光度學(xué)基本知識(shí)是最基礎(chǔ)的內(nèi)容，包括：電磁波波譜、輻射度學(xué)、光度學(xué)、熱輻射基本定律、激光原理、典型激光器等。光輻射傳播包括：光輻射的電磁理論、光波在大氣中的傳播規(guī)律與特性、光波在電光晶體中的傳播規(guī)律與特性、光波在聲光晶體中的傳播規(guī)律與特性、光波在磁光晶體中的傳播規(guī)律與特性、光波在光纖波導(dǎo)中的傳播規(guī)律與特性、光波在水中的傳播特性、光波在非線性介質(zhì)中的傳播等。光度學(xué)基本知識(shí)和光輻射傳播這兩個(gè)基礎(chǔ)內(nèi)容可以說是光電子技術(shù)課程基礎(chǔ)中的基礎(chǔ)，而對于電子信息工程專業(yè)的學(xué)生來說，這些知識(shí)點(diǎn)比較抽象，為了便于該專業(yè)學(xué)生對光電知識(shí)的接受和激發(fā)他們的興趣，因此，在課堂上有必要多花時(shí)間重點(diǎn)講解這部分的知識(shí)點(diǎn)，同時(shí)在制作PPT教案時(shí)盡可能使用圖片或動(dòng)畫描述一些原理性的知識(shí)。
比如：在講解激光是如何產(chǎn)生的時(shí)候，可制作動(dòng)畫描述自發(fā)輻射、受激吸收、受激輻射的原理；在講解激光器的結(jié)構(gòu)和工作原理時(shí)，可制作多色圖片對激光在各種光學(xué)諧振腔中的受激放大過程進(jìn)行描述；在介紹各種典型的激光器時(shí)，最好收集到它們的實(shí)物照片進(jìn)行講解；在講解光波在各種光學(xué)晶體中的傳播特性與規(guī)律時(shí)，最好能制作三維立體的圖片描述光學(xué)晶體的各向異性的特性，相應(yīng)的公式表達(dá)盡量簡潔化，然后結(jié)合動(dòng)畫描述光波在其中傳播時(shí)所發(fā)生的變化。光束的調(diào)制、掃描和解調(diào)技術(shù)的理論教學(xué)內(nèi)容包括：光束調(diào)制的基本原理、電光調(diào)制技術(shù)、聲光調(diào)制技術(shù)、磁光調(diào)制技術(shù)、直接調(diào)制技術(shù)、光束機(jī)械掃描技術(shù)、光束電光掃描技術(shù)、光束聲光掃描技術(shù)、空間光調(diào)制器等。這些知識(shí)點(diǎn)的理論基礎(chǔ)都是“光輻射在光學(xué)晶體中的傳播規(guī)律和特性”。其中光束調(diào)制的基本原理移植了微電子學(xué)中微波調(diào)制中的很多概念，電子信息工程專業(yè)的學(xué)生易于理解，但是光束調(diào)制和掃描的實(shí)現(xiàn)技術(shù)中，除了需要使用各種光學(xué)晶體以外，還需要使用半波片、全波片、起偏器、檢偏器共同組成一個(gè)系統(tǒng)完成光束的調(diào)制和掃描。這些光學(xué)器件對于沒有光學(xué)工程基礎(chǔ)的電子信息工程專業(yè)的學(xué)生來說比較陌生，因此，在講解過程中應(yīng)該通過動(dòng)畫或圖片等手段形象地描繪線偏振光、橢圓偏振光、圓偏振光等基本光學(xué)概念，并借用相關(guān)的光學(xué)參考資料對這些光學(xué)器件的功能和原理進(jìn)行簡單介紹。
只有這樣，才有利于電子信息工程專業(yè)的學(xué)生深刻理解光束的調(diào)制、掃描、解調(diào)等技術(shù)。光輻射探測技術(shù)的理論教學(xué)內(nèi)容主要包括：光電探測的物理效應(yīng)、光電探測器的性能參數(shù)、光電探測器的噪聲、光電導(dǎo)探測器—光敏電阻、PN結(jié)光伏探測器的工作模式、硅光探測器、光電二極管、光熱探測器、直接光電探測系統(tǒng)、光頻外差探測的基本原理等。由于電子信息工程專業(yè)的學(xué)生已經(jīng)具備了較好的半導(dǎo)體器件理論基礎(chǔ)知識(shí)，而光電子器件本身也屬于半導(dǎo)體器件，因此學(xué)生只要掌握了愛因斯坦的光電效應(yīng)原理，就很容易理解各種光電子器件的工作原理、性能特點(diǎn)及應(yīng)用領(lǐng)域。該部分所介紹的各種光電半導(dǎo)體器件很可能會(huì)在學(xué)生將來從事信息產(chǎn)業(yè)技術(shù)的相關(guān)工作中用到，也可能會(huì)在將來某些學(xué)生跨到光電信息或光學(xué)工程相關(guān)專業(yè)進(jìn)一步深造時(shí)從事相關(guān)科研課題研究時(shí)用到，比如：PN結(jié)光伏探測器、光敏電阻、光電二極管、光電三極管等，都會(huì)經(jīng)常用到。因此，建議在理論教學(xué)過程中，除了結(jié)合圖片等多媒體教學(xué)手段介紹相關(guān)光電子器件的工作原理外，最好能夠給學(xué)生展示光電子器件的實(shí)物，以便給學(xué)生一些感官認(rèn)識(shí)。電子信息工程專業(yè)光電子技術(shù)課程的系統(tǒng)方面的知識(shí)點(diǎn)包括：光電成像系統(tǒng)、光電顯示系統(tǒng)等。
其中，光電成像系統(tǒng)的基本器件是電荷耦合攝像器件(CCD)，CMOS攝像器件和電荷注入器件(CID)。目前，CCD攝像器件的應(yīng)用最為成熟和廣泛，主要包括線陣CCD和面陣CCD等，其原理基礎(chǔ)仍然是光電半導(dǎo)體器件和兩相或三相電極電路的結(jié)合。因此，教學(xué)中應(yīng)結(jié)合脈沖數(shù)字電路知識(shí)重點(diǎn)講解CCD的原理和特點(diǎn)。光電成像系統(tǒng)的內(nèi)容包括：系統(tǒng)基本結(jié)構(gòu)、基本參數(shù)、紅外成像系統(tǒng)、紅外成像中的信號(hào)處理及綜合特性等。其中紅外成像系統(tǒng)涉及很多應(yīng)用光學(xué)方面的知識(shí)，這對沒有應(yīng)用光學(xué)基礎(chǔ)知識(shí)的電子信息工程專業(yè)的學(xué)生來說比較陌生，而且屬于光學(xué)工程專業(yè)學(xué)生的研究方向之一，因此，這部分內(nèi)容簡單介紹即可。而紅外成像中的信號(hào)處理都涉及電子電路方面的知識(shí)，屬于電子信息工程專業(yè)的范疇，這部分內(nèi)容可以重點(diǎn)講解。光電顯示系統(tǒng)包括陰極射線管原理、液晶顯示原理、等離子體顯示原理、電致發(fā)光顯示原理及多色激光顯示原理等，其中前三類顯示技術(shù)的應(yīng)用已很廣泛和成熟，可以重點(diǎn)講解，而后兩類顯示技術(shù)比較前沿，可以簡單介紹，以便讓電子信息工程專業(yè)的學(xué)生了解當(dāng)今光電顯示技術(shù)的發(fā)展趨勢。電子信息工程專業(yè)光電子技術(shù)課程應(yīng)用方面的內(nèi)容包括：光纖通信、激光雷達(dá)、激光制導(dǎo)、紅外遙感、紅外跟蹤制導(dǎo)、光纖傳感技術(shù)等。這些應(yīng)用技術(shù)可以分別舉一個(gè)相應(yīng)的實(shí)際應(yīng)用系統(tǒng)進(jìn)行介紹，讓學(xué)生體會(huì)到光電子技術(shù)的重要性和廣泛性，激發(fā)他們對這門技術(shù)的興趣。#p#分頁標(biāo)題#e#
對于電子信息工程本科專業(yè)而言，畢竟培養(yǎng)的學(xué)生不屬于光學(xué)工程或光電子技術(shù)領(lǐng)域的人才，而且電子信息工程專業(yè)已有很多屬于本專業(yè)的實(shí)驗(yàn)課程及課程設(shè)計(jì)，筆者認(rèn)為光電子技術(shù)課程的實(shí)驗(yàn)教學(xué)應(yīng)根據(jù)該專業(yè)學(xué)生的理論基礎(chǔ)和將來他們最可能需要的工程能力而設(shè)置。在該課程中，各種光電子器件和原理、功能及應(yīng)用最易于電子信息工程專業(yè)的學(xué)生理解，而且也是電子信息工程師應(yīng)該具備的基本知識(shí)，因此，筆者建議開設(shè)一些光電子器件的相關(guān)實(shí)驗(yàn)課。由于光電子技術(shù)課程的總學(xué)時(shí)設(shè)置為48學(xué)時(shí)，所以建議理論教學(xué)為40學(xué)時(shí)，8學(xué)時(shí)為實(shí)驗(yàn)教學(xué)(共4個(gè)實(shí)驗(yàn))。
科交叉的邊緣科學(xué)，它是用現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的理論和方法，研究新材料、新技術(shù)、新
儀器設(shè)備 ，用于防病、治病、保護(hù)人民健康，提高醫(yī)學(xué)水平的一門新興學(xué)科。
生物醫(yī)學(xué)工程在國際上做為一個(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，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，中國醫(yī)學(xué)科學(xué)院、中
國協(xié)和醫(yī)科大學(xué)原院校長、我國著名 的醫(yī)學(xué)家黃家駟院士是我國生物醫(yī)學(xué)工程學(xué)
科最早的倡導(dǎo)者。1977年中國協(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
國生物醫(yī)學(xué)工程學(xué)會(huì)的成立，有力地推進(jìn)了我國生物醫(yī)學(xué)工 程的發(fā)展。目前，我
國許多高?？蒲袉挝痪O(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)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［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(nu clear magnetic resonanc
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?？梢哉J(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、FM
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)(Interventional Ra
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)以及轉(zhuǎn)貼于
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(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)心藥物對癥治療外，對病損的瓣膜很難
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
C T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，植入型藥物長效
緩釋材料，藥 物貼覆透入材料，促上皮、組織生長可降解材料，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。
(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)國家水平，在欠發(fā)達(dá)地區(qū)達(dá)到發(fā)展中國家的先
進(jìn)水平。1999年國家科技部召開了“ 發(fā)展生物醫(yī)學(xué)工程技術(shù)戰(zhàn)略研討會(huì)”，國家
工程院開展了有關(guān)發(fā)展我國醫(yī)療器械工業(yè)戰(zhàn)略研 究等，對推動(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，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，創(chuàng)建全新的生物醫(yī)學(xué)，為人民造福。
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論文摘要:生物醫(yī)學(xué)工程(biomedical engineering,bme)是一門生物、醫(yī)學(xué)和工程多學(xué)科交叉的邊緣科學(xué)，它是用現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的理論和方法，研究新材料、新技術(shù)、新儀器設(shè)備 ，用于防病、治病、保護(hù)人民健康，提高醫(yī)學(xué)水平的一門新興學(xué)科。
本文就其目前發(fā)展情況進(jìn)行分析討論。
生物醫(yī)學(xué)工程在國際上做為一個(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，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，中國醫(yī)學(xué)科學(xué)院、中國協(xié)和醫(yī)科大學(xué)原院校長、我國著名的醫(yī)學(xué)家黃家駟院士是我國生物醫(yī)學(xué)工程學(xué)科最早的倡導(dǎo)者。1977年中國協(xié)和醫(yī)科大學(xué)生物 醫(yī)學(xué)工程專業(yè)的創(chuàng)建、1980年中國生物醫(yī)學(xué)工程學(xué)會(huì)的成立，有力地推進(jìn)了我國生物醫(yī)學(xué)工程的發(fā)展。目前，我國許多高?？蒲袉挝痪O(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)心藥物對癥治療外，對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?？梢哉f，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。
（五）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，植入型藥物長效緩釋材料，藥物貼覆透入材料，促上皮、組織生長可降解材料，可逆抗生育絕育材料、生物止血材料將有新突破。
半導(dǎo)體照明是多學(xué)科交叉的領(lǐng)域,需要上中下游產(chǎn)業(yè)鏈互相銜接,更要保持基礎(chǔ)研究與應(yīng)用開發(fā)并舉,因此需要多元化的人才。既要產(chǎn)品研發(fā)人才、工程設(shè)計(jì)人才,又要市場營銷人才、高級(jí)管理人才,特別是既懂技術(shù)又懂管理又懂照明文化的復(fù)合型人才。而目前我國設(shè)置照明工程專業(yè)的高校為數(shù)很少,多年來照明企業(yè)對人才培養(yǎng)又沒有給予足夠的重視,導(dǎo)致了現(xiàn)今半導(dǎo)體照明人才匱乏。于此同時(shí)隨著大學(xué)招生數(shù)量的增加,高校學(xué)生就業(yè)陷入低迷狀態(tài)。如何根據(jù)社會(huì)發(fā)展需求實(shí)現(xiàn)人才的入口與出口對接就成為高等院校服務(wù)社會(huì)的重要職能。
大連市是我國首批“十城萬盞”示范城市之一,是北方重要的LED技術(shù)研發(fā)基地、生產(chǎn)制造基地,形成了集襯底原材料、外延片制造、芯片生產(chǎn)、器件及LED應(yīng)用為一體的完整的產(chǎn)業(yè)鏈。經(jīng)過多年的培育和發(fā)展,大連從事半導(dǎo)體照明產(chǎn)品研發(fā)、生產(chǎn)及銷售的各類企業(yè)日益壯大,需要大量照明人才。大連工業(yè)大學(xué)作為東北地區(qū)唯一的一所設(shè)置照明工程專業(yè)培養(yǎng)方向的高校,積極探索新的人才培養(yǎng)模式。發(fā)揮全校學(xué)科設(shè)置的優(yōu)勢,整合材料學(xué)院在發(fā)光材料研究、信息學(xué)院在電光源與測試技術(shù),藝術(shù)學(xué)院在工業(yè)設(shè)計(jì)和景觀設(shè)計(jì)的人力資源,從各個(gè)角度、各個(gè)層面為大連市LED產(chǎn)業(yè)發(fā)展輸送各層次人才。學(xué)校注意培養(yǎng)具有創(chuàng)新精神與實(shí)踐能力的應(yīng)用型人才,讓基礎(chǔ)理論傳授與創(chuàng)新創(chuàng)意活動(dòng)共同存在,并使之為專業(yè)能力的形成起到支撐作用,實(shí)現(xiàn)由專業(yè)知識(shí)向?qū)I(yè)能力的轉(zhuǎn)化。學(xué)校協(xié)助市科技局舉辦首屆大連市“世紀(jì)長城”杯LED應(yīng)用產(chǎn)品創(chuàng)新設(shè)計(jì)大賽,承擔(dān)大連半導(dǎo)體照明檢測服務(wù)平臺(tái)建設(shè)和中央與地方共建照明工程實(shí)驗(yàn)室建設(shè),為區(qū)域經(jīng)濟(jì)發(fā)展作出貢獻(xiàn)的同時(shí)也使學(xué)校的學(xué)科建設(shè)邁上新的臺(tái)階,有自身特色和專業(yè)特長的畢業(yè)生收到歡迎,體現(xiàn)出產(chǎn)學(xué)官合作的優(yōu)勢。
可以相信,隨著“十城萬盞”示范工程的深入,照明人才培養(yǎng)與半導(dǎo)體照明產(chǎn)業(yè)培育將同步發(fā)展,從而共同迎來中國半導(dǎo)體照明的美好明天。
實(shí)驗(yàn)室的科學(xué)研究總體上以適應(yīng)世界科學(xué)技術(shù)發(fā)展和國國民經(jīng)濟(jì)中長期發(fā)展戰(zhàn)略的需求為出發(fā)點(diǎn)，以探索精密測試技術(shù)及儀器學(xué)科領(lǐng)域的前沿科學(xué)技術(shù)問題為主，注重新興交叉學(xué)科和綜合技術(shù)的研究。主要研究方向包括：(1)激光及光電測試技術(shù)，(2)新型傳感器及儀器自動(dòng)化，(3)納米測試及微型光機(jī)電集成技術(shù)及系統(tǒng)，(4)信息光學(xué)及光存儲(chǔ)。
實(shí)驗(yàn)室清華大學(xué)實(shí)驗(yàn)區(qū)為了使學(xué)科發(fā)展均衡，特別是把深圳研究院的“光機(jī)電研究室”擴(kuò)建為一個(gè)分室。調(diào)整后，清華大學(xué)精密測試技術(shù)與儀器國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室研究人員的年齡結(jié)構(gòu)更加合理。目前實(shí)驗(yàn)區(qū)內(nèi)共有研究人員96名。其中，有工程院院士1名、教授（研究員）31名、 副教授（高級(jí)工程師）35名，實(shí)驗(yàn)室專職技術(shù)管理人員5人（高級(jí)實(shí)驗(yàn)師3人）。
在2004年的科研項(xiàng)目中，清華實(shí)驗(yàn)區(qū)承擔(dān)了國家“973”兩個(gè)專題項(xiàng)目中的6個(gè)子課題；國家“863”課題9項(xiàng)；國家自然基金重點(diǎn)項(xiàng)目1項(xiàng)，面上項(xiàng)目19項(xiàng)：其中1項(xiàng)為國家杰出青年基金；省部重點(diǎn)科研項(xiàng)目6項(xiàng)；國際合作研究項(xiàng)目4個(gè)；重大國際合作研究1項(xiàng)。其科研成果年均獲國家科技獎(jiǎng)1～2項(xiàng)、省部級(jí)5～6項(xiàng)；2002到2004三年共獲專利權(quán)129項(xiàng)。年均200多篇，2004年SCI收錄54篇；2004年科研經(jīng)費(fèi)達(dá)到了3844余萬。
原始創(chuàng)新 成績斐然
清華大學(xué)精密測試技術(shù)及儀器國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室的科學(xué)研究注重應(yīng)用基礎(chǔ)研究，并以國家的實(shí)際需求為最終目標(biāo)，實(shí)驗(yàn)室的許多研究是原創(chuàng)性的，并在實(shí)際應(yīng)用中取得了一系列成果。
超高密度超快速光學(xué)體全息存儲(chǔ)及相關(guān)識(shí)別技術(shù)研究取得進(jìn)展
光學(xué)體全息存儲(chǔ)具有存儲(chǔ)密度高、并行傳輸、冗余度高、尋址速度快和具有關(guān)聯(lián)尋址功能等諸多優(yōu)點(diǎn)，是光存儲(chǔ)研究中最重要的領(lǐng)域之一。實(shí)驗(yàn)室在超高密度超快速體全息存儲(chǔ)機(jī)理、關(guān)鍵技術(shù)、小型化系統(tǒng)集成和應(yīng)用等方面取得了突破性進(jìn)展，使我國在這一領(lǐng)域的研究達(dá)到了國際先進(jìn)水平。
該項(xiàng)技術(shù)的研究成果對于軍用、醫(yī)療、金融、廣播電視等領(lǐng)域大型數(shù)據(jù)庫等數(shù)據(jù)存儲(chǔ)、加密保存和快速傳輸，制導(dǎo)導(dǎo)彈武器的目標(biāo)快速跟蹤識(shí)別鎖定等具有十分重要的實(shí)用意義。成果的部分相關(guān)技術(shù)已轉(zhuǎn)為國防重點(diǎn)基金項(xiàng)目實(shí)施；該項(xiàng)技術(shù)的成功對于提高我國國防能力，保障國家和社會(huì)安全等方面研究具有重要意義。
新型微流體器件設(shè)計(jì)、加工、測試和應(yīng)用研究成績顯著
新型的微流體系統(tǒng)技術(shù)是一個(gè)涉及微機(jī)械、流動(dòng)控制和測試等多學(xué)科交叉的技術(shù)領(lǐng)域，微流體器件與系統(tǒng)在生化檢測、醫(yī)學(xué)和航天等領(lǐng)域有重要應(yīng)用。該項(xiàng)研究是在 “集成微光機(jī)電系統(tǒng)”國家“973”項(xiàng)目等的研究基礎(chǔ)上完成的，成功實(shí)現(xiàn)“微流動(dòng)機(jī)理和技術(shù)基礎(chǔ)器件和系統(tǒng)設(shè)計(jì)微制造技術(shù)微測試技術(shù)應(yīng)用研究”的微流體技術(shù)平臺(tái)。突破了幾個(gè)關(guān)鍵技術(shù)，研制出了多種關(guān)鍵微器件和應(yīng)用系統(tǒng)，如：高靈敏度的微量流體控制的微泵和微閥器件及其測試技術(shù)、陣列微噴和微推進(jìn)器系統(tǒng)及其測試技術(shù)、生物微量采樣和分析芯片的微型儀器技術(shù)等。該項(xiàng)技術(shù)的研究已經(jīng)協(xié)助創(chuàng)建了兩個(gè)高科技企業(yè)，已有正在發(fā)展的產(chǎn)業(yè)和應(yīng)用；以微流體技術(shù)平臺(tái)作為微流體系統(tǒng)開發(fā)的基礎(chǔ)，將會(huì)衍生更多經(jīng)濟(jì)和社會(huì)效益大的技術(shù)和產(chǎn)品。
雙頻激光理論、現(xiàn)象、器件和在精密計(jì)量中的應(yīng)用研究實(shí)現(xiàn)突破
這是一項(xiàng)經(jīng)長期研究獲得的較系統(tǒng)、完整的成果之一：從原理提出，到新器件的研制，再到這些新器件的新特性（效應(yīng)）的觀察發(fā)現(xiàn)，然后又利用這些發(fā)現(xiàn)創(chuàng)造出新的傳感器。在長期的研究中，實(shí)驗(yàn)室發(fā)現(xiàn)了兩個(gè)偏振激光模的在腔調(diào)諧中的相互競爭（抑制）效應(yīng)和HeNe激光器和半導(dǎo)體激光器的回饋?zhàn)曰旌霞{米干涉條紋。首次研究成了以下激光器和測量儀器：應(yīng)力雙折射產(chǎn)生激光頻率分裂及雙折射雙頻激光器， 可獲得40MHz以上的頻差；研制成塞曼-雙折射雙頻激光器，可以產(chǎn)生1 MHz到幾百M(fèi)Hz的頻率差；成功地將一支普通氦氖激光器“演變”成一個(gè)可判向的測量位移的激光器“激光器納米測尺”；研究成功了激光頻率分裂波片測量儀；雙折射外腔回饋波片測量儀和激光器偏振、縱模、縱模分裂和模競爭教學(xué)實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)等系列產(chǎn)品。
近年來，精密測試技術(shù)與儀器國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室清華大學(xué)實(shí)驗(yàn)區(qū)也是一系列重大獎(jiǎng)項(xiàng)的獲得者。2002年，由陸達(dá)，潘龍法等完成的“電影數(shù)字制作系統(tǒng)及應(yīng)用研究開發(fā)”獲得國家科技進(jìn)步二等獎(jiǎng)；2003年，由馮冠平、朱惠忠、劉巖、董永貴等主持完成的“石英數(shù)字式力傳感器及系列全數(shù)字化電子衡器的研究與產(chǎn)業(yè)化”獲得國家發(fā)明二等獎(jiǎng)。由葉聲華，殷純永等主持完成的“幾何量計(jì)量儀器現(xiàn)場校準(zhǔn)方法和裝置”和由周兆英，朱榮，王曉浩 , 熊沈蜀完成的“MEMS的載體測控系統(tǒng)及其關(guān)鍵技術(shù)研究”則分別榮獲2004年和2005年的國家發(fā)明二等獎(jiǎng)。
在省部級(jí)科技獎(jiǎng)方面，精密測試技術(shù)與儀器國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室清華大學(xué)實(shí)驗(yàn)區(qū)也是建樹頗豐。由周兆英、葉雄英、王曉浩等主持完成的“新型微流體器件、結(jié)構(gòu)加工和相關(guān)應(yīng)用研究”獲得了2003年度教育部技術(shù)發(fā)明一等獎(jiǎng)；由金國藩、何慶聲、曹良才等主持完成的“超高密度超快速光學(xué)體全息存儲(chǔ)及相關(guān)識(shí)別技術(shù)研究”和由徐端頤，潘龍法等主持完成的“高密度光盤存儲(chǔ)技術(shù)”則同時(shí)獲得2005年度教育部技術(shù)發(fā)明一等獎(jiǎng)。
志在一流 勇攀高峰
精密測試技術(shù)與儀器國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室清華大學(xué)實(shí)驗(yàn)區(qū)的學(xué)術(shù)帶頭人是金國藩教授。金教授是博士導(dǎo)師，中國工程院院士、教育部科技委副主任，世界光學(xué)學(xué)會(huì)副主席、亞太地區(qū)儀器與控制學(xué)會(huì)主席，美國光學(xué)學(xué)會(huì)（OSA）和國際光學(xué)工程學(xué)會(huì)(SPIE)資深會(huì)員。曾任國家自然科學(xué)基金委副主任、中國光學(xué)學(xué)會(huì)副主席、中國儀器儀表學(xué)會(huì)副主席、清華大學(xué)精密儀器系主任、機(jī)械學(xué)院院長等職。自上世紀(jì)60年代起從事光學(xué)工程研究，是我國光學(xué)領(lǐng)域的知名學(xué)者，曾主持幾十項(xiàng)重大重點(diǎn)科研項(xiàng)目，是我國光學(xué)信息存儲(chǔ)、信息光學(xué)和二元光學(xué)的開創(chuàng)人與奠基人，曾獲得全國科學(xué)大會(huì)獎(jiǎng)、中國工程院中國工程獎(jiǎng)、國家科技進(jìn)步三等獎(jiǎng)，國家教委科技進(jìn)步一等獎(jiǎng)、二等獎(jiǎng)、三等獎(jiǎng)和第四屆國家圖書獎(jiǎng)提名獎(jiǎng)及全國優(yōu)秀科技圖書獎(jiǎng)暨科技進(jìn)步獎(jiǎng)（科技著作）二等獎(jiǎng)、北京市科技進(jìn)步一等獎(jiǎng)等多個(gè)獎(jiǎng)項(xiàng)，在國內(nèi)外220余篇，培養(yǎng)博士研究生40余名，碩士研究生60余名。
【關(guān)鍵詞】 高職教育；工程光學(xué)；教學(xué)改革；考核方式
【中圖分類號(hào)】G642.4 【文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼】A 【文章編號(hào)】2095-3089（2013）33-0-02
武漢軟件工程職業(yè)學(xué)院激光加工技術(shù)專業(yè)是國家骨干高職院校的重點(diǎn)建設(shè)專業(yè)，《工程光學(xué)》作為該專業(yè)的一門專業(yè)基礎(chǔ)課程，掌握好這門課程的基礎(chǔ)知識(shí)和實(shí)踐技能，對學(xué)生后續(xù)課程的學(xué)習(xí)和未來的工作，將起到非常重要的作用。但在這門課程的教學(xué)過程中，往往很難達(dá)到理想的教學(xué)效果，分析其主要原因有兩點(diǎn)：一是教學(xué)內(nèi)容與企業(yè)對高職學(xué)生所要掌握的基本技能有一定的差距；二是教師在教學(xué)方法和教學(xué)內(nèi)容上往往沿用本科院校的教學(xué)方法。因此，加強(qiáng)對高職工程光學(xué)基礎(chǔ)課程的教學(xué)研究，使之適應(yīng)高職教學(xué)要求，充分調(diào)動(dòng)學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性，提高教學(xué)質(zhì)量十分必要。筆者結(jié)合實(shí)際教學(xué)經(jīng)驗(yàn)，提出從教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方法、教學(xué)手段和考核方式等幾個(gè)方面進(jìn)行教學(xué)構(gòu)建。
一、明確培養(yǎng)目標(biāo)
高職院校光電類專業(yè)是面向社會(huì)實(shí)際需求，培養(yǎng)德、智、體、美全面發(fā)展，適應(yīng)生產(chǎn)、建設(shè)、管理和服務(wù)的第一線需要，掌握光伏太陽能、光電器件、光電儀器等方面的專業(yè)理論知識(shí)，從事光電子產(chǎn)品的裝配、調(diào)試、檢測、維護(hù)等工作的高素質(zhì)技能型專門人才。
目前，高職院校在《工程光學(xué)》課程教學(xué)中普遍存在的問題是：高職《工程光學(xué)》的通用教材不夠完善，很少有與實(shí)際工程問題相聯(lián)系的例子[1]，缺少生動(dòng)性、趣味性和啟發(fā)性的教學(xué)內(nèi)容；在總課時(shí)的分配上，理論課時(shí)較多，實(shí)踐應(yīng)用課時(shí)較少；課程考核方式上，理論比重考核大而實(shí)踐考核少，導(dǎo)致培養(yǎng)的學(xué)生所掌握的基本技能與企業(yè)對學(xué)生所要掌握的基本技能相差較大。因此，在教學(xué)中應(yīng)重新構(gòu)建如何使高職院校的工程光學(xué)課程的設(shè)置適應(yīng)企業(yè)對人才的培養(yǎng)目標(biāo)需求，如何使專業(yè)基礎(chǔ)理論與后續(xù)課程設(shè)計(jì)銜接、過渡與鋪墊，培養(yǎng)學(xué)生過硬基本功。
二、改革教學(xué)內(nèi)容
課程教學(xué)要以培養(yǎng)學(xué)生的綜合職業(yè)能力、創(chuàng)新能力和高新技術(shù)應(yīng)用能力為抓手。從職業(yè)能力培養(yǎng)的角度來分析，確定教學(xué)的要求、突出課程的基本內(nèi)容，這是對課程教學(xué)的普遍要求。而落實(shí)到《工程光學(xué)》這門課程，總體要求是掌握光學(xué)的基本概念、基本原理，使學(xué)生能根據(jù)所學(xué)的專業(yè)知識(shí)來解決工程中的一些實(shí)際問題[2]。因此，在教學(xué)內(nèi)容方面筆者根據(jù)對人才培養(yǎng)的要求作了如下調(diào)整：
（1）重視基礎(chǔ)知識(shí)和基本原理，適當(dāng)減少繁雜的數(shù)學(xué)推導(dǎo)
根據(jù)學(xué)院國家骨干高職院校的建設(shè)方案，以及借鑒兄弟院校的教學(xué)經(jīng)驗(yàn)和企業(yè)對人才的需求，完善人才培養(yǎng)方案，重新明確了教學(xué)內(nèi)容和教學(xué)要求[3]，《工程光學(xué)》屬于專業(yè)基礎(chǔ)課，高職學(xué)生一般在大一就開始了該課程的學(xué)習(xí)。因此，教師應(yīng)將《工程光學(xué)》教學(xué)內(nèi)容緊密、巧妙地融合于各門專業(yè)課程中，為學(xué)生后續(xù)課程的學(xué)習(xí)打下基礎(chǔ)。在理論課程的講授過程中，由于工程光學(xué)課程要求學(xué)生具有較扎實(shí)的高等數(shù)學(xué)知識(shí)，這恰恰是高職學(xué)生的短板。因此，在教學(xué)中保證夠用的原則下，應(yīng)注重基本原理、定律的復(fù)習(xí)引導(dǎo)，適當(dāng)減少繁雜的數(shù)學(xué)推導(dǎo)，強(qiáng)調(diào)概念的物理意義及其應(yīng)用，同時(shí)既要涉及到相關(guān)原理的擴(kuò)展應(yīng)用，又要注意把握擴(kuò)展的深度，這樣在學(xué)習(xí)過程中就可以做到事半功倍，學(xué)生學(xué)起來也會(huì)相對輕松。
（2）根據(jù)市場需求，調(diào)整教學(xué)內(nèi)容，深化教學(xué)改革。
由于《工程光學(xué)》課程涉及的內(nèi)容非常廣泛，在保證系統(tǒng)講授工程光學(xué)基礎(chǔ)知識(shí)的前提下，將生產(chǎn)一線涉及到的新技術(shù)、新工藝、新產(chǎn)品、新設(shè)備等相關(guān)的研究前沿和研究成果融入課堂教學(xué)中，同時(shí)根據(jù)人才培養(yǎng)方案的要求，來選取不同的教學(xué)內(nèi)容。如：激光加工技術(shù)專業(yè)的學(xué)生通過學(xué)習(xí)幾何光學(xué)、物理光學(xué)的基礎(chǔ)知識(shí)，光學(xué)儀器使用及調(diào)試等基本知識(shí)從而使之掌握基本光學(xué)儀器測量技術(shù)，基本光路及光學(xué)現(xiàn)象的分析，激光光學(xué)器件調(diào)試技能，光學(xué)零件檢測、特性分析等基本技能；光電子技術(shù)專業(yè)的學(xué)生必須具備光學(xué)元件的加工與檢測，光學(xué)元器件的特性分析及調(diào)試，光電子設(shè)備和精密儀器的光學(xué)成像和測量系統(tǒng)分析。
（3）教學(xué)內(nèi)容分理論、實(shí)驗(yàn)、實(shí)訓(xùn)三大模塊有序開展。
理論教學(xué)指導(dǎo)實(shí)驗(yàn)、實(shí)訓(xùn)教學(xué)；反過來實(shí)驗(yàn)教學(xué)有利于對理論知識(shí)的理解，實(shí)訓(xùn)教學(xué)有利于對理論知識(shí)的升華。然而傳統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)教學(xué)通常在課堂時(shí)間內(nèi)安排一些驗(yàn)證理論知識(shí)的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，較少運(yùn)用理論知識(shí)去解決實(shí)際問題，而且由于受課時(shí)的限制，學(xué)生只能做事先安排好的實(shí)驗(yàn)，幾乎沒有選擇的余地，這種實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式不利于發(fā)揮學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性、不利于拓寬學(xué)生的知識(shí)面、不利于培養(yǎng)學(xué)生的工程意識(shí)及解決實(shí)際問題的能力。結(jié)合我院實(shí)際，對工程光學(xué)課程的實(shí)驗(yàn)教學(xué)進(jìn)行了改革，將工程光學(xué)實(shí)驗(yàn)設(shè)置為一門單獨(dú)的實(shí)驗(yàn)課程，制定獨(dú)立的實(shí)驗(yàn)教學(xué)大綱，將課程學(xué)時(shí)數(shù)提高到48學(xué)時(shí)，系統(tǒng)地安排實(shí)驗(yàn)，在實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容方面本著“逐步引導(dǎo)、循環(huán)上升”的原則[4]開展教學(xué)，在完成教學(xué)大綱規(guī)定的教學(xué)任務(wù)之余，實(shí)驗(yàn)室還面向?qū)W生開放，學(xué)生不受學(xué)時(shí)限制，可根據(jù)自己的時(shí)間來預(yù)約實(shí)驗(yàn)時(shí)間和內(nèi)容，管理員只需準(zhǔn)備好相應(yīng)的實(shí)驗(yàn)器材，在實(shí)驗(yàn)過程中出現(xiàn)的問題，主要依靠學(xué)生自行解決，教師進(jìn)行適當(dāng)?shù)闹笇?dǎo)，這樣極大的鍛煉了學(xué)生解決實(shí)際問題的能力。
實(shí)訓(xùn)教學(xué)實(shí)行“項(xiàng)目型教學(xué)”，使學(xué)生真正體驗(yàn)“學(xué)習(xí)的內(nèi)容是工作，通過工作實(shí)現(xiàn)學(xué)習(xí)”，采用基于工作過程的光學(xué)零件加工工藝的實(shí)訓(xùn)課程，《光學(xué)零件CAD與加工工藝》是一門理論與實(shí)踐結(jié)合緊密的實(shí)訓(xùn)課程，是光電儀器設(shè)計(jì)、光電器件、光學(xué)檢測技術(shù)、光通訊等專業(yè)課程的重要聯(lián)接紐帶，是光學(xué)工程師和光電儀器工程師所必備的專業(yè)基礎(chǔ)知識(shí)。通過實(shí)訓(xùn)使真正實(shí)現(xiàn)教室—車間，學(xué)生—員工，教師—師傅的轉(zhuǎn)變，在整個(gè)實(shí)訓(xùn)過程中，分綜合型和設(shè)計(jì)型兩部分來安排實(shí)訓(xùn)教學(xué)內(nèi)容：
1）綜合性實(shí)訓(xùn)是通過理論與實(shí)踐相結(jié)合的方式，幫助學(xué)生深入理解課程內(nèi)容。實(shí)驗(yàn)內(nèi)容中包含了“光學(xué)零件的上盤、下盤技術(shù)”、“光學(xué)零件加工工藝流程”、“光學(xué)零件加工質(zhì)量檢驗(yàn)技術(shù)”、“光學(xué)零件的鍍膜和膠合工藝”等綜合實(shí)驗(yàn)?！肮鈱W(xué)零件的上盤、下盤技術(shù)”主要是針對光學(xué)零件生產(chǎn)過程中所必需的加工夾具進(jìn)行設(shè)計(jì)；“光學(xué)零件加工工藝流程”要求學(xué)生掌握光學(xué)零件的粗磨成型工藝、細(xì)磨工藝、拋光工藝、定心磨邊工藝和檢測的全套生產(chǎn)流程；“光學(xué)零件加工質(zhì)量檢驗(yàn)技術(shù)”要求學(xué)生會(huì)對加工工件的表面質(zhì)量檢驗(yàn)、面形檢驗(yàn)、棱鏡的角度檢驗(yàn)、幾何尺寸的檢驗(yàn)；“光學(xué)零件的鍍膜和膠合工藝”主要訓(xùn)練學(xué)生掌握光學(xué)零件特種工藝中薄膜設(shè)計(jì)和按一定技術(shù)進(jìn)行結(jié)合的基本能力。
2）設(shè)計(jì)性實(shí)訓(xùn)是結(jié)合課程教學(xué)或獨(dú)立于課程教學(xué)而進(jìn)行的，實(shí)訓(xùn)內(nèi)容具有一定的綜合性、探索性。要求學(xué)生根據(jù)所掌握的Zemax等相應(yīng)的光學(xué)設(shè)計(jì)軟件在電腦上對所設(shè)計(jì)的產(chǎn)品進(jìn)行仿真，著重培養(yǎng)學(xué)生獨(dú)立解決實(shí)際問題能力和創(chuàng)新能力。
三、改革教學(xué)方法和教學(xué)手段
教學(xué)方法的變通，有利于學(xué)生對教學(xué)內(nèi)容的理解，從而提高教學(xué)效果。結(jié)合實(shí)際情況，在授課過程中主要從以下幾個(gè)方面進(jìn)行了教學(xué)方法和教學(xué)手段的改革。
1、利用現(xiàn)代化的教學(xué)手段，提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣
工程光學(xué)課程圖多、知識(shí)面廣、公式推導(dǎo)復(fù)雜且具有一定抽象性。應(yīng)用多媒體課件借助顏色、圖像、動(dòng)畫等多種技術(shù)將授課內(nèi)容圖文并茂的展示給學(xué)生，加深學(xué)生對課堂內(nèi)容的理解，提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，而且可以大幅度擴(kuò)展授課信息量，收到事半功倍的效果。另外，精心設(shè)計(jì)的多媒體課件，包括一些典型例題、習(xí)題的講解、現(xiàn)代光學(xué)的實(shí)際應(yīng)用，甚至一些光學(xué)知識(shí)專題講座，用于課堂教學(xué)，同時(shí)上傳到校園網(wǎng)上，供學(xué)生課后學(xué)習(xí)，以適用于不同要求、不同程度學(xué)生的需要。在講授一些抽象的知識(shí)點(diǎn)時(shí)，使用多媒體課件能將單調(diào)、枯燥的理論知識(shí)變?yōu)樯鷦?dòng)、形象的動(dòng)態(tài)畫面，易于學(xué)生理解和吸收[5]；同時(shí)節(jié)約了大量的作圖時(shí)間，有效提高課堂效率，從而解決了課程容量大與有限學(xué)時(shí)的矛盾。
（2）多做課堂演示實(shí)驗(yàn)，多設(shè)光學(xué)實(shí)驗(yàn)選修課程，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)激情
課堂講解與演示實(shí)驗(yàn)相結(jié)合，學(xué)生觀看教師的實(shí)際操作，更有利于定理、定律的理解，有利于提高教學(xué)效果。充分利用已有的示教儀器和設(shè)備，適當(dāng)增加演示實(shí)驗(yàn)教學(xué)。部分簡單的光學(xué)演示實(shí)驗(yàn)可帶到課堂上，對于一些比較復(fù)雜的光學(xué)儀器如邁克爾遜干涉儀等設(shè)備，可以在實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行理論教學(xué)，在講到顯微鏡結(jié)構(gòu)和物鏡類型的時(shí)候，可將顯微鏡和物鏡拿到課堂上，對著實(shí)物逐個(gè)部分講解，再結(jié)合書上的光路圖，學(xué)生就很容易記住顯微鏡的結(jié)構(gòu)形式和性能參數(shù)。在全校大力宣傳每年在武漢舉辦“中國光谷”光博會(huì)等重大活動(dòng)，組織學(xué)生到光博會(huì)現(xiàn)場參觀和學(xué)習(xí)，同時(shí)面向全院增設(shè)一些交叉性較強(qiáng)的光學(xué)實(shí)驗(yàn)公選課，內(nèi)容向普及性、趣味性方向轉(zhuǎn)移，以激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)激情。
（3）重視互動(dòng)教學(xué)，創(chuàng)新教學(xué)模式，鼓勵(lì)學(xué)生深度學(xué)習(xí)
為了提高學(xué)習(xí)效果，采用互動(dòng)教學(xué)法，互動(dòng)主要包括學(xué)生-老師互動(dòng)、學(xué)生-學(xué)生互動(dòng)、學(xué)生-內(nèi)容互動(dòng)等幾種形式。運(yùn)用互動(dòng)教學(xué)能激發(fā)學(xué)生在學(xué)習(xí)上的興趣，同時(shí)鼓勵(lì)學(xué)生深度學(xué)習(xí)。結(jié)合筆者的教學(xué)經(jīng)驗(yàn)：在講授課程時(shí)，要在教學(xué)實(shí)施方案中設(shè)有交流、討論專題，一般先由教師提出討論題目、要點(diǎn)、閱讀書目，學(xué)生可據(jù)此進(jìn)行準(zhǔn)備。討論前可將全班同學(xué)分成幾個(gè)學(xué)習(xí)小組，組內(nèi)的每位同學(xué)分別承擔(dān)不同的任務(wù)，通過討論讓學(xué)生交流各自的學(xué)習(xí)情況，使學(xué)生能相互啟發(fā)、相互促進(jìn)，從知識(shí)運(yùn)作、技能訓(xùn)練、語言表達(dá)、歸納總結(jié)等方面得到充分的鍛煉。在討論過程中，教師可根據(jù)學(xué)生表達(dá)的不同觀點(diǎn)，對每個(gè)小組的結(jié)果進(jìn)行考評。因此，每個(gè)小組成員不但期望自己同組的同學(xué)努力，而且自己也會(huì)加倍努力，這樣大大刺激了學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性，有效地幫助師生完成教學(xué)任務(wù)，同時(shí)使師生之間、學(xué)生之間的交流更加密切，整個(gè)學(xué)習(xí)過程是通過“組內(nèi)合作，組間競爭，課堂內(nèi)外結(jié)合[6]”來完成。使同學(xué)思維更加活躍，培養(yǎng)了學(xué)生探究問題的興趣、自學(xué)能力和獨(dú)立思考的能力。
四、改革考核方式
課程考核在某種程度上具有導(dǎo)向作用，采取何種形式進(jìn)行課程考核將關(guān)系到教學(xué)效果的好壞和教學(xué)質(zhì)量的高低。根據(jù)《工程光學(xué)》課程內(nèi)容特點(diǎn)對學(xué)生的成績進(jìn)行評定時(shí)，既要包括對基本知識(shí)掌握情況的考核，又要包括知識(shí)應(yīng)用能力的考核。學(xué)生的總評成績可由以下幾部分[1]構(gòu)成。
一是課堂表現(xiàn)和出勤情況，占15%。要求學(xué)生定期對教師所講的教學(xué)內(nèi)容進(jìn)行總結(jié)，并在課堂上談?wù)勛约涸趯W(xué)習(xí)中遇到的困難以及最終解決這個(gè)問題的辦法。
二是知識(shí)考試，占40%。轉(zhuǎn)變傳統(tǒng)的考試觀念，樹立以能力測試為中心的考試制度，同時(shí)對考試命題提出較高要求，考題要能體現(xiàn)學(xué)生分析問題、解決問題的能力，要有利于學(xué)生發(fā)散性思維、創(chuàng)造性思維的培養(yǎng)。逐步探索多種考試方式，例如可以實(shí)行教考分離，考評主要由企業(yè)來完成等。
三是實(shí)踐技能考試，占45%。實(shí)踐技能主要分實(shí)驗(yàn)和實(shí)訓(xùn)兩部分來進(jìn)行考核，考核是對學(xué)生實(shí)踐動(dòng)手能力的高低進(jìn)行評價(jià)，通過考核促使學(xué)生努力提高自己的實(shí)踐技能。
五、結(jié)束語
工程光學(xué)課程是一門理論性和應(yīng)用性較強(qiáng)的課程，由于現(xiàn)代光學(xué)學(xué)科的迅速發(fā)展，對工程光學(xué)課程的教學(xué)改革是教學(xué)發(fā)展的必然要求。實(shí)踐證明，通過不斷改進(jìn)教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方法對實(shí)現(xiàn)高職《工程光學(xué)》教學(xué)改革的總體目標(biāo)和提高學(xué)生應(yīng)用光學(xué)的能力很有幫助。
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