Zemax软件在_应用光学_双语课程教学中的应用

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　科技创新导报　Ｓｃｉｅｎｃｅ　ａｎｄ　Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ　Ｉｎｎｏｖａｔｉｏｎ　Ｈｅｒａｌｄ创新教育

２０１１ ＮＯ．０１

Ｓｃｉｅｎｃｅ　ａｎｄ　Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ　Ｉｎｎｏｖａｔｉｏｎ　Ｈｅｒａｌｄ科技创新导报

１　引言

《应用光学》课程,一直作为“光信息科学与技术”、“光电信息工程”、“光学仪器”、“测控技术与仪器”等专业的专业基础课和学位基础课,是“光学工程”学科最重要的课程之一,在专业学习中占有非常重要的地位。为了顺应全球经济化和高等教育国际化的客观要求,培养适应新世纪要求的光学人才,大多高校都逐步开展了《应用光学》课程的双语教学工作。但是,该课程的双语教学工作仍存在一些需改进的问题,因为提高课堂教学质量是提高教学质量的首位[1],所以,针对这些问题,从教学手段方面着手,将先进的国际通用光学设计软件Zemax 应用于课堂教学,给出了相应的具体教学研究内容。

２　面临的问题

从我们几年的教学实践来看,虽然已

经过从内容安排、教学方法等方面尝试了一些教学改革,获得了一定的效果[2],但是由于英语水平的限制和不均衡性,学生普遍对双语教学持有既欢迎又畏惧的矛盾心理。一方面学生普遍意识到专业课采用英语教学方式对他们以后职业生涯建设的重要性,另一方面又对自身英语水平缺乏把握,担心听不懂、跟不上[3]。而且,再加上《应用光学》课程理论性较强、概念较抽象的特点,目前该课程的双语教学仍然面临的问题主要有以下几个方面。

(1)概念较多、抽象难记,而且公式繁多、推导较复杂,要求学生具有较强的推理、想像能力,同时光学实验的技巧性要求较高,实验条件比较苛刻,部分物理现象在实际实验中不明显,难以观察。从而使学生无法全面、深刻的理解相当一部分光学规律、现象等基础理论。(2)在目前的双语教学过程中,还未有相应的英文界面的光学软件应用于教学,老师往往只能注重课本知识的传递,学生也只是机械的记忆、理解书本上已有的知识,不利于学生创新设计能力的培养。(3)理论知识的学习与实践环节的结合不够,学生对应用光学知识的应用面知之甚少,学习时比较茫然,不能激发学生的学习兴趣与热情;进而使得学生本应该通过该课程的学习获得的专业特长,在参加今后的工作岗位竞争中难以全面展现

和直接发挥出来。

３　具体教学研究内容（解决方法）

针对上述目前面临的问题或挑战,我们将光学设计软件Zemax 引入《应用光学》的教学中,提出了一些解决方法,具体的教学研究内容如下。

(1)从教学内容体系上,压缩理论知识的一部分内容,删除以往中基础光学教材中通常包含的非主体部分、与其他学科相重复的部分以及比较陈旧的内容。

(2)将先进的国际通用光学设计软件Zemax 用于课堂,直接使用Zemax 软件的一些设计实例进行理论教学。

在课堂教学过程中,我们可以直接利用Zemax 显示《应用光学》中相应的理论知识或公式计算结果。例如,我们在讲到透镜的焦距和透镜材料的折射率、透镜两个镜面的半径的关系时,理论公式在黑板上推出后,我们可打开Zemax 软件,在透镜数据窗口里填上折射率和镜面半径数值,接着电脑就会显示设计出的透镜图和焦距大小。这样,学生对透镜公式很快就理解了,且不易忘记。

还有,Z e m a x 功能强大,其中图形界面设计非常形象生动,应用于课堂教学可以让学生很直观地了解一些较难想象的内容。

(3)安排简单的上机教学,将上机实践引入《应用光学》课程的理论学习,使得理论与实践设计相结合。

通过安排一定的上机时间,让学生进行初步的软件操作学习,了解所学知识的实际作用,真正体会到“应用光学”的应用性,初步掌握光学设计软件Zemax 的使用方法,使学生了解光学设计有关的知识。同时,Zemax 是全英文界面的光学设计软件,学生基于该平台的学习不仅可以提高专业英语水平,从而进一步提高《应用光学》双语课程的学习,而且,能够让学生提高学生未来的就业竞争力,走上工作岗位后,可以少走弯路,直接发挥自己的专业特长。

所以,采用Zemax 软件与《应用光学》课程相结合的教学手段,加强实践环节的建设,不仅可以巩固和加深对应用光学基础理论的理解,而且通过必要的设计实践使学生获得光学设计的初步能力。

(4)编写出与《应用光学》理论知识相结合的配套教材,使实践设计环节与理论课学习更好的结合。虽然Zemax 软件的使用普遍性很高,但是目前有关Zemax 的中英文对照教材却很少,大部分都是英文参考书,不利于学生很快的入门,所以,为了使学生快速的掌握Zemax 设计软件的基本操作和简单分析工具,基于教学经验,总结出相应的配套教材初稿,当然也适用于后续的《光学CAD 》课程的进一步教学。

由于Zemax 是目前国际上普及程度最高的光学设计软件,所以,结合Zemax 软件的《应用光学》双语课程教学中,我们在展示有关理论演示结果、提高学生对理论知识理解的同时,还可以激发学生的学习欲望,增强学习信心,对自己定下学习的目标,不断学习、不断进步。

４　结语

《应用光学》课程是“光信息科学与技术”、“光电信息工程”等专业的基础课程,在光学专业人才的培养方面起到至关重要的作用,为后续光学类课程的学习打下基础。而光学设计是光学发展中关键的一步,对光学发展以及教育有着重要的影响。通过将目前国际上普及程度最高的光学设计软件Zemax 引入到《应用光学》课程的理论教学中,实践设计与理论结合,不仅能够夯实学生对基础知识的理解,真正体会到“应用光学”的应用性,激发学生的学习兴趣,培养学生的实践设计能力,而且能够为提高学生未来的就业竞争力、缩短工作适应期提供新途径。因此,光学设计软件Zemax 应用于《应用光学》双语课程的教学具有重要的实践意义。

参考文献

[1]杨叔子,王筠.要真抓课堂教学质量[J].

中国高教研究,2007.[2]万静.“应用光学”双语教学研究与实践

[J].南京邮电大学学报(社会科学版),2008.

[3]梁佩莹,陈立,冰曹辉.波动光学与应用

光学双语教学实践[J].科技信息,2009.

①基金项目:南京邮电大学项目(NY209011,JG00610JX08)基金资助课题。②作者简介:孔梅梅(1983-),女,江苏南京人,博士,讲师,主要从事光学设计、光学测试与眼视光学方面的研究。

Ｚｅｍａｘ软件在《应用光学》双语课程教学中的应用①②

孔梅梅 徐宁 万静 彭玲

（南京邮电大学光电工程学院 南京 ２１００４６）

摘　要：《应用光学》课程是“光学工程”学科最重要的课程之一，在专业学习中占有非常重要的地位。随着光学的迅速发展，对光学专业的人才要求越来越高，对光学方向的教育要求也越来越高，为了提高学生顺应时代的光学专业知识的应用能力，以及《应用光学》双语课程的教学水平，提出将Ｚｅｍａｘ光学设计软件全面应用于该课程的教学和设计实践中，激发学生的学习兴趣，培养学生的实践设计能力。关键词：应用光学 教学 Ｚｅｍａｘ中图分类号：Ｇ４２０文献标识码：Ａ文章编号：１６７４－０９８Ｘ（２０１１）０１（ａ）－０１８５－０１