光学工程的研究方向精选(九篇)

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第1篇：光学工程的研究方向范文

2013年1月中旬，这样一条消息进入人们的视野：国防科大精密工程创新团队自主研制的磁流变和离子束两种超精抛光装备，创造了光学零件加工的纳米精度，并通过国家权威部门验收。

据专家介绍，这一成果使我国成为世界上少数掌握这两种高精度光学零件制造装备技术的国家，该团队成为唯一同时具有小工具数控抛光、磁流变和离子束抛光装备研发能力的团队。

1月18日，“超精密光学零件可控柔体抛光技术与装备”在国家科学技术奖励大会上，荣获2012年度国家技术发明奖二等奖。

带着好奇和喜悦，本刊记者采访了国防科大精密工程创新团队的负责人李圣怡教授。

“纳米精度”精确到什么程度？李圣怡教授通俗地打比方：一个2米口径而精度为9纳米的大镜加工，如果将我国960万平方公里的国土面积等同于整个镜面，它就相当于一个直径3500公里的大镜，精度要达到不大于17.5厘米的高差。

“尽善尽美，精益求精，创造卓越”，是这个创新团队的精神内核；“琢玉成大器，磨砺亮人生”，是李圣怡追求的人格境界。他希望能够打造出一支属于中国精密领域的“梦之队”。他说，他们现在只爬到了这一领域“珠峰”的山腰，“现在还在爬。”

微米、亚微米，纳米、亚纳米，这是李圣怡追求的微境界；攀登、再攀登，攻坚、再攻坚，这是李圣怡不舍的大情怀。

记者：您能否为我们介绍一下磁流变和离子束这两种超精抛光装备，它的应用价值，以及它在提升我国精密制造水平方面的意义？

李圣怡：从2000年开始，我们一直关注世界上最先进的光学制造领域的动态。传统的加工手段就是简单机械加上老师傅的手艺经验，所用的原理和工艺还是牛顿、伽俐略那个时代的，己沿用了一二百年了，现在还在用。要靠手艺，凭手感的加工方法，无疑是非确定性的，这算第一代加工技术。随着光学零件的形状越来越复杂，精度越来越高，上世纪70年代小工具数控技术引入到光学加工中，使非确定加工变成确定性加工，但材料去除的原理仍未改变，仍不是精确可控的加工。

上世纪末，世界上陆续出现一些新原理的加工技术。例如，磁流变抛光技术是美国在前苏联解体后，引进苏联的科学家开发完善的。1998年，美国推出第一台商品化磁流变抛光机床，取得很好的效果，引起全世界的关注和跟踪研究。

我们2000年也开始投入这一领域的跟踪研究。随着研究的深入，我们敏锐地感觉到，小工具数控的加工技术，可划分为第二代技术。我们发现新一类技术都可以用计算机控制抛光盘或抛光膜的刚度或柔度，这是第一、二代技术不具备的特色，是否可以称之为第三代技术？我们把它称之为“可控柔体制造技术”，目的是总结第三代技术的共性，找出与第一、二代技术不同的研究思路和方法。因此，我们选择了磁流变抛光和离子束抛光作为第三代技术两个典型实例来研究。

我们的研究都是国家急需的，比如说，卫星对地观测的相机就需要大口径镜光学元件，制造大规模集成电路的关键设备是光刻机，它的镜头是由很多片精度优于纳米级的镜片组成。另外，激光惯性约束聚变的研究，可为人类将来解决能源问题，也需要大批量、高精度的光学元件。

现在很多光学元件，如非球面、自由曲面等，用传统加工己做不来了，我们用磁流变加工技术，不但精度非常高，而且效率也很高，满足了重大工程需求。而离子束抛光技术是目前光学加工中精度最高的一种手段，比如光刻机镜头的镜片加工，要想达到纳米和亚纳米精度，非离子束抛光机莫属。

能掌握第三代的可控柔体加工技术，使我国光学制造领域产生了革命性的变化，我们现在可以说，我们掌握了国际上最好的装备的研发技术，具备自主知识产权。它把我们的光学制造，从第一代、第二代提升到第三代，一下子上了一个台阶，做到了世界一流。

如果说以前的精度水平，是处于喜马拉雅山山脚下的5200米大本营的水平，那么现在我们就算到了山腰处7790米的大风口C4营地水平，我们把登顶的物质装备送到C4营地，为登顶8848米的主力部队，中科院长光所和成都光电所服务，现在正在朝顶端进发。原来我们差距太大，没办法攀登，现在，我们已经有了充足的基础，有了技术设备，相信经过努力，我们国家光学制造业一定能到达最高的山顶。将来我们的高端光刻机诞生那天，才能算是达到了顶峰，现在我们还在爬。

记者：精密和超精密加工技术的发展直接影响尖端技术和国防工业的发展，世界各国都极为重视。但是，您在进入这一领域的时候，我国在这方面可以说是相对落后的。您为什么会选择这一领域来进行科研攻关？

李圣怡：1968年，我从中南大学的前身中南矿冶学院毕业分到鞍钢，做了10年机电技术员。“”结束后，我作为第一届研究生，来到浙江大学科学仪器系学习，1981年毕业来到国防科技大学工作。国防科技大学精密机械系是1979年在钱老（钱学森）指导下重新组建的。钱老认为，精密机械在国防领域中非常重要，但加工制造还是用传统办法，比较落后。他敏锐地看到，尽管当时计算机控制技术刚刚发展，但计算机一定能够在新的机械制造技术中起到重大作用。针对机械系的科研方向怎么选择，他建议将精密陀螺仪表作为研究对象，开展计算机控制下的超精密加工的研究。1981年，我正好赶上超精密加工研究室刚刚成立，成了这个团队最年轻的成员。那个时候，我们做的是微米和亚微米水平的精密制造。后来，到90年代，我成了这个团队的第二代带头人。当时非常困难，也没有多少人，大家对超精密加工方向能不能坚持下去也没有信心。

31年过去了，现在我国己经是世界制造大国，大批的制造业转移到中国来，但是如果我们只能做低端制造，高端的做不了，就永远成不了世界制造强国。国家的需求是我们科技工作者的动力，而以提高精度为目标的精密、超精密制造是机械学科发展的主干方向，一定要坚持下去，储备力量，一定会有好的前景。困难大，对科研工作者是一个机遇，要瞄准最高的水平去做，要跨越式发展，才能尽快缩短与先进工业化国家的距离，现在看来当时的坚持是正确的。

记者：作为精密和超精密加工技术领域的知名专家，您怎么看我国在这一领域的发展脉络和前景？能否为我们介绍一下这个领域目前的研究状态，您认为未来的研究发展方向又在哪里？

李圣怡：我国的精密超精密加工，走过曲折的路。老一代产品和技术，由于工业基础差，与先进工业化国家很多方面差距很大。当时国内需求只好把希望寄托在进口上，而真正急需的高科技，外国又禁运、限制我们。经过几十年的发展，现在我们虽然仍存在差距，但是进步也很大，而且进步还在加速，因为工业基础在不断提高，科研人员在不断努力。目前在局部的点上，我们已经达到了世界先进水平，相信随着国家投入的增加，全社会的努力，我们一定能够全面达到世界先进水平。

现在我们的团队形成了三个研究方向，分别是纳米精度光学超精密加工、微机电系统、精密传动和机电测控。其中发展最好的是纳米精度光学超精密加工方向。我们抓到了光学零件的最高的水平的加工技术进行研究，把我国光学制造装备水平一下子提上来了，可以说，我们没有白努力。

我们希望通过努力，把我们的实验室打造成一个高端制造研究的基地。希望我们的实验室成为开放的基础研究中心，我们以基础研究为主，与工业部门协作解决难题。另一方面，希望我们的实验室能成为新设备、新工艺开发的中间实验基地，使我们掌握的技术开发成产品、装备，使技术工程化，提供给工业界和社会使用。

记者：荣誉是对一个阶段的肯定，也是对下一个阶段的激励。您在未来有哪些相应的研究设想？

李圣怡：未来，我们正在做两方面研究工作，正在执行的研究计划有一项国家“973”重大基础研究计划，我们组织了四所大学和中科院两个研究所的国家队，针对空间用的两米口径碳化硅反射镜的加工，精度要达到面形误差小于9纳米的制造技术进行基础研究，其尺度与精度之比高达2×108，难度非常大。如果将我国960万平方公里的国土面积等同于整个镜面，它就相当于一个直径3500公里的大镜，精度要达到不大于17.5厘米的高差。目前虽然两米的大镜还没有马上上天的需求，但是这是将来的方向，因此我们的基础研究要先走一步，通过这个研究使大型光学镜制造水平再提高一步。

另外，现在我们开发的设备基本可以满足深紫外光刻机镜组的加工要求，但是极深紫外光刻机镜组的加工要求更高，要达到亚纳米精度。我们正在国家重大专项中和其他研究单位合作，希望在原有基础上再提高一步，瞄准国家需求，提升研究水平和理论深度。

记者：搞军工科研不像做其他领域，面临国外的严密封锁，一点可供借鉴的经验都没有。作为这一领域首屈一指的专家，您在研究工作中面临过哪些困难，是如何解决的？请您结合自身研究经验，谈谈怎样才能做到自主创新？您又是如何带领团队保持如此优越的创新能力的？

李圣怡：借鉴人家资料很重要，但是关键部分人家不告诉你。我们当初每走一步都很难，我们通过实践，在实践中遇到问题，开始认识并不深刻，遇到问题不知道人家怎么解决的。

一般做机械研究的人，认为把机床做好就行了。通过研究发现，这样的思路影响和制约了我们的研究水平。尽管我们机械系也学习了一些光学工程的基础知识，但这些远远不够，一定要通过学科的深度交叉，向光学加工的工程技术人员请教，一起来研究光学工艺。现在我们实验室不但机床机械设计、机床控制和机械零件制造做得非常好，光学零件加工也达到一流水平，这得益于研究思路的拓展。通过实践发现问题，通过理论指导实践，再通过实践反馈过来，克服困难。

创新是基础，也是前进的动力。创新要以国家需求为努力方向。创新要产生实际应用。有些研究很重要，但是往往只注重、拿到专利，却与应用脱节。我们希望自己的基础研究要形成自主知识产权，同时要走下去，成为原理样机、工程样机，能为用户提供很好的服务。

我们这次获国家发明奖的项目，一共申请了40多项发明专利，己授权了20多项。这些创新就是想办法解决工作中遇到的特殊问题得来的，这样的创新并不难。有需求，有背景，有难题，而想办法解决这些难题，就是创新。

以国家经济建设为目标，提供有用的创新，将成果推广到应用中去。这套思路和创新结合起来，成为我们创新的主流。

记者：能否介绍一下您所在的创新团队？这个团队为什么能够具备这样一种拼搏的劲头？

李圣怡：我们这个团队叫精密工程创新团队，1981年建立，有31年的历史了。当时是在钱老的直接授意下组建的精密机械系。他通过亲自调研，指引了精密机械系的研究方向。

经过30多年的发展，我们这个团队走过了三个阶段：第一个阶段，在老科学家的关怀带动下，艰难起步，初创辉煌的10年；第二阶段，在国家经济发展时期，学校为军队服务遇到困难，老一代教师退休，面临人才的断层，这10年，是人才培养和团队建设打基础的10年；第三个10年，我们又创造了一个辉煌的转折，确定了纳米精度的光学制造、微纳尺度机电系统制造为主攻方向，并把这个方向调整好，把超精密加工推向更高的水平。

目前我们这个团队由青年教师、硕士和博士研究生、技术工人等80多人组成。我们的团队精神是：“尽善尽美，精益求精，创造卓越。”

所谓“尽善尽美”，就是做到极致，这是对我们团队成员在技术上和思想作风上的要求；所谓“精益求精”，从30年前的亚微米精度，到纳米精度，现在追求亚纳米精度，这个追求永无休止。我们要在这种追求中“创造卓越”，就是要强调创新，强调跨越式发展。

“琢玉成大器，磨砺亮人生”，就是希望我们的团队成员和学生，不但精雕细刻，制造出超精密光学器件，还要经过雕琢造就一批批有用的人材。我们的团队研磨、抛光了光学镜面，也打磨了发亮了自己的人生。

我们之所以能够刻苦攻关，靠的就是顽强拼搏。国防科大有两个传统，一是哈军工的优良传统，核心就是把国家重任放在肩上，艰苦奋斗，自力更生，奋发图强。这是陈庚将军任院长时我们就遵循的一贯原则。

1971年，国防科技大学迁到长沙之后，在新的以科研为主的条件下，与时俱进，银河巨型计算机团队创造了“银河精神”。

我们团队作为国防科技大学“银河系”的一个“子集”，在这两个传统的基础上，形成了我们自己的特点，把精度作为永不停止的追求，从而提高、带动了其他技术。

首先，我们学校具备军校的优良传统，执行力很强，我们也以此来组织团队。研究方向确定后，我们团队团结协作的能力很强，这是我们的优势。

其次，我们有重大项目驱动。舞台和平台大，就决定了我们的团队建设体量比较大，科研经费比较多，能够团结更多优秀的人才为我们的研究事业作贡献。在这个平台上，年轻人脱颖而出的几率也大。

再次，团队灵魂很重要。我们有哈军工的优良传统，有银河精神，有正确的思想指导，是为了国家做事情，这就使我们团队凝聚力很强。

第2篇：光学工程的研究方向范文

关键词:树脂镜片;AR增透膜;石英监控;真空蒸发镀膜;后续镀膜

中图分类号:O484文献标识码:A文章编号:1009-2374(2010)01-0024-01

一、实验过程

1.因设备故障或石英监控异常导致镀膜不能再继续下去,要马上停止镀膜,则对已镀了部分膜的产品如何处置呢?首先放气打开真空腔门抽取整套镜片中-2.00镜片一片,或接近此度数的镜片,通过眼镜片专用的分光仪检测其光学厚度,然后用简易模拟软件(如macleod或filmstar等)对缺省进行曲线模拟,算出少镀的膜厚值,再用一片镜片(接近-2.00)试做,做完后(如果镀出来的镜片颜色和光学性能有些偏差,则还需要再做各层膜厚参数微调),再对其它产品全部投入生产。这里要注意的是:对已镀膜的镜片,不能放入保温炉内保温,再镀膜时要重新检查镜片表面是否有粉尘等工作,如有粉尘要用高压静电除尘风除去方能生产,这样补救的镜片才能保证质量。如见图1所示:

2.先记下设备上显示的镀膜厚度,然后可以通过镀膜时间和镀膜速率来推算实际的镀膜厚度。在异常的情况下,特别是速率和功率不正常的情况下,这种推算会有较大的偏差,这里介绍一种较为实际的现场处理方法,即通过监控的图形中的面积和正常情况下算得的面积进行比较,然后算上修正系数加以矫正,也可以较准确的推算出多镀和少镀的膜厚值,具体请参考图2:

如图2中的圆圈的这层镀膜监控,从镀膜曲线看,功率较异常,功率从52线性上升到72,速率稳定以曲线面积算,应该这层多镀了15%左右,最终的结果是镜片颜色因多镀而全部报废。

3.在生产AR镀膜,因为膜层少,我们可以通过设计软件模拟出同层layer中多镀5%～10%和少镀5%～10%特征光谱曲线图,作为现场控制光谱曲线的参考,对于每一层曲线的微小变化,我们可以判断出是在哪一层出现了问题,这样有针对性的对镀膜参数进行必要的修改,以期达到镀膜的曲线和标准光学谱线的统一,光学性能控制在范围内。下面举例的是第一层Z1(折射率高的)的特征光谱图以及光学特性,其前提是其它几层是按设计要求镀的。图3的GRIO02红线是镀膜设计标准线:

二、结论

在实际的生产中,上面几种方法我们可能要同时用到,以确定判断的准确性。当然同时也要考虑镀膜的环境和状态,以及石英监控时的偏差,产品检测上的偏差,在测试时要考虑产品的温度(要让镜片趋于室温,这样测得值校准),反应气体变化而造成材料折射率的偏差等,各种因数的综合考虑和实际中的融会贯通,反复使用和总结,就会运用得更为娴熟,最终以产品的颜色和光学性能符合要求为准。

参考文献

[1]德国卡尔蔡示SMR分光光度仪使用说明,德国ETA-ARC分光光度仪的使用说明[S].

[2]莱宝真空镀膜机syrusIII使用说明[S].

[3]范正修.光学薄膜[M].中国科学院上海光学精密机械研究所,2008.

[4]郑伟涛,等.薄膜材料和薄膜技术[M].化学工业出版社,2004.

第3篇：光学工程的研究方向范文

生物医学工程是将工程学与生物、医学紧密结合，旨在探索生命的产生、演化规律，并利用工程技术手段，为人类生命健康问题提供有效的解决方案，包括疾病的诊断、监测、控制、预防和治疗等。生物医学工程作为交叉学科，它涉及生命、电子、光学、信息、材料、药学等多个领域，具有很强的交叉性和综合性，在生命科学中占有重要的地位。[1]长春理工大学的生物医学工程专业成立于1995年，主要以生物医学仪器、生物医学成像及信号处理、生物医学光学为主要教学研究方向。涉及的领域含有若干分支与广泛内容，发展速度相当迅速。一方面，这些相关领域的发展与技术的进步，为培养生物医学工程学科专业人才不断提供新的理念、理论、知识与手段；另一方面，生物医学工程专业人才的培养不断面临各种新的挑战。

为了贯彻长春理工大学教学研究型大学的教学理念与实施创新型人才的培养目标，满足日益提高的实验教学要求，生物医学工程专业以培养具备理、工、医、电、算、才、光等多学科交叉知识的专门人才为主线，把学生创新精神与实践能力的培养贯穿于整个教学过程。

二、传统实验教学模式

传统的实验教学模式都是以理论课为主，实验课为辅，依附于理论课程。专业课程的学时是其相应实验学时的3-5倍，理论课程讲授后，只是实际操作验证1-2个实验项目。这样的实验教学效果相当差，学生只是通过几个学时的时间验证理论课程当中的一两个知识点，对于整个专业课程的认识大多是还是停留在理论认识，不要说创新能力的培养，就是简单的应用也不能够完成。在各个学科都飞速发展的时代，还停留在以往的传统实验教学模式是行不通的，生物医学专业的实验教学改革迫在眉睫。

三、科研引领多学科融合式实验教学

想要提高实验教学的教学质量与效果，首先，必须提高实验教学的地位，使其不再是理论教学的附属，这样，学生才会从思想意识上真正重视实践学习[2]。2010年起，生物医学工程专业帅先将生物医学电子仪器、智能仪器、生物医学分析仪器等课程的实验部分与其理论课分离出来，单独设立了2门生物医学工程专业实验系列课程，且确定为必修考试课程，为实验课程编制了相应的实验教学大纲。增加了实验课程的学时数， 为原来几门专业课实验学时总和的一倍。在实验单独设课以后，实验课程内容的制定犹为重要。

独立的实验教学内容需要涵盖多门专业课程的核心内容，需要教学团队的教师归纳和制定。而最简洁最为有效的方式即为由指导教师在科研课题中提炼出一系列科学问题，通过这些科学问题的侧重、难易、特点将其设计为实验项目。因为任何一个科研活动都是一个系统的工程。以生物医学信号的采集、处理为例，实验部分可能包括传感器的设计、信号调理电路设计、单片机接口设计、上位机通信设计、及上位机软件编程（包括数据的分析、处理、识别、计算）等。在这些步骤中，研究的核心可能只是其中1或2个步骤，其余部分则应该是经典和成熟的方法和手段，对这些方法和手段，可以通过筛选、论证和验证后[3]，将其成熟部分先期转化为验证、综合性实验项目，而将其中较有难度的问题作为设计性或开放性实验项目。这样，学生在实验过程中可以认识到自己所做实验是正在进行的专业前沿性科研的一部分，不仅在实验中学习了专业知识，而且对专业的应用领域及发展趋势有了深入了解；另外通过学生实验，又可反过来检验此方法和手段的成熟合理程度， 启发学生在专业领域的新想法和新思路，并让学生以思考题的方式参与讨论，能否进一步修改或创新等，从而充分调动学生的学习兴趣和创新意识。

四、实验教学层次及实验教材改革

按照循序渐进、因材施教的原则，“生物医学工程专业实验系列课程”建立了四个层次的实验内容，1.验证型实验：由教师提出实验方案及具体步骤，由学生具体操作验证；2.综合型实验：包括两门及以上课程知识点的实验项目即为综合性，在整合多个专业课程后开设的独立的实验课程中应均为综合性实验；3.设计性实验：由教师提出实验目的，由学生自行设计实验方案及步骤，准备实验器材；4.研究型实验：通过前期实验的积累，由学生提出一个感兴趣的专业实验项目，学生在教师指导下进行相对独立的科研活动，进行资料查询、方案设计、理论论证分析等全过程。

针对前三个层次的实验教学需要有配套的实验教材来为学生了解实验内容，为学习实验方法和指导实验过程提供第一手材料，学生对实验的预习和了解程度直接影响着实验的操作过程。所以要求实验教学教师要根据新的实验教学体系和教学内容，对实验教材进行编写，并不断更新。改革实验教材必须改变从前实验指导书只是交待实验内容和实验方法的写法，应该加入实验的相关理论知识、器件的基本知识和测试及数据处理方法等内容，自成体系，同时融合多学科教学研究和教学改革的最新成果。

第4篇：光学工程的研究方向范文

关键词：LED路灯;自由曲面透镜;二次光学设计

中图分类号：TN31;O43

      文献标识码：A文章编号：1005-3824（2014）05-0013-05

0 引 言

发光二极管（light emitting diode）作为新一代的绿色光源，具有寿命长、体积小、电光效率高、环保节能等诸多优点，已经广泛应用于景观装饰照明、汽车尾灯、显示屏等领域^[1]。不同于传统光源，LED不含汞、铅等有害金属;其出射光中没有紫外和红外光;其寿命是荧光灯的10倍，白炽灯的100倍，LED也因此成为21世纪最有价值的第4代新型光源^[2-3]。

LED路灯大部分采用的是白光LED光源，光源的辐射角分布为11001200的朗伯分布，表现为中心照射区域的光斑亮度很高，但随着照明区域的半径增大亮度衰减得很快^[4]。如果不经过配光，LED路灯将会在照明路面上形成一个不均匀的圆形光斑，约50%的光将会散落到马路之外，造成光浪费，还会对远处的行人和车辆造成眩光，达不到照明要求^[5]。所以，对LED路灯进行二次光学设计，使其照明区域的光照均匀度、形状等满足道路照明要求，是LED路灯设计过程中不可或缺的环节。二次光学设计属于非成像光学领域，利用非成像光学理论设计自由曲面透镜对LED路灯进行配光^[5]，以达到均匀照明的目的，是目前LED路灯二次配光设计常用方法。而对于自由曲面透镜的设计，目前常用的主要有试错法、裁剪法、数值优化法、偏微分方程法、网格法以及SMS法^[6]，前5种方法主要针对点光源，最后的SMS法则多用于扩展光源。

1 LED路灯配光特点及要求

LED的光强辐射一般以蝙蝠翼型、朗伯型、聚光型以及侧射型等类型分布，其中大部分都为近似朗伯分布，即光分布是以垂直于发光面的轴线为零度角的余弦分布，其光强变化规律为

I（）=I0×cos（）（1）

其中：I0为主轴上的光强;为光线与LED主光轴的夹角。

没有经过配光的LED光源一般产生的为圆形光斑，这样的光源容易产生斑马效应，而且会造成路面以外的光浪费，因此，需要通过对LED进行二次配光，使得LED路灯发出的光在路面上形成一个矩形光斑，同时兼顾眩光控制与照度均匀度，达到道路照明要求。

在城市道路照明设计行业标准中，根据道路照明的不同场合，把道路分为主干道、次干道、快速道和支路等。不同的道路有不同的照明要求，具体设计要求如表1。

2 基于非成像光学的LED路灯配光技术

2.1 非成像光学简介

与传统光学设计不同，LED路灯的配光设计，不需要在路面上形成清晰的像，而是要求把圆形光斑变成矩形光斑，尽可能使光线都分布在路面上，即二次光学设计。二次光学设计主要考虑怎样把LED发出的光线集中到期望的照明区域上，进而让整个系统发出的光能满足照明要求。二次光学设计属于非成像光学的研究范畴。不同于传统成像光学系统，非成像光学不再以获得最好的物象为目的，所以不需要在目标照明面上形成清晰的像，而是追求光能利用率的最大化，另一个不同于成像光学系统的特点在于，不再使用像差理论和成像质量来评判系统性能的优劣，在非成像光学系统中，光能利用率被用来作为系统的评价标准。目前，为了满足道路均匀照明要求，对LED路灯进行二次配光的一种行之有效的方法是利用非成像光学理论构建自由曲面透镜。

表1 机动车交通道路照明标准^[7]

2.2 自由曲面透镜常用设计方法

为了让配光过程中的能量损失较少，普遍采用光学面数量较少、对光线的反射折射较少的透镜来对LED进行二次配光，透镜的配光能力决定于其光学面的面型。要达到均匀照明的配光效果，这种光学面的面型需要有足够的自由度，能同时实现系统的光强分配和照明空间角的改变，称之为自由曲面。自由曲面透镜结构简单，配光效果好，是目前为止LED均匀照明最理想的配光光学元件。

目前，常用的自由曲面设计方法主要分为两大类，一类是针对点光源的，包括试错法、裁剪法、数值优化法、偏微分方程法和网格法，另一个类是针对面光源的SMS法（多重表面同步设计法）。其中，试错法的可变参数多，没有固定的优化模式，大多依赖于设计员的经验进行，主要通过三维建模软件solidworks、PROE或UG等绘制出光学元器件结构，再在非成像光学分析软件中，通过非序列光线追迹来判断照明面的照度及整个光强的分布^[8];裁剪法通过对光学透镜的面形进行裁剪来控制波前走向，以此获得均匀的照度或能量分布;数值优化法结合几何近似方法与变分积分方法，对非线性二阶Monte-Amphere方程进行求解，此方法最先由J.Bortz、N.Shatz等人应用于LED配光透镜设计，主要应用于只有一个光学面的给定照度分布问题;SMS方法^[9]是针对扩展光源设计而言的，对一个配光光学透镜，可以同时设计出透镜的2个或多个表面的面型，通过多个光学面，控制扩展光源2端发出的2个波面，变换成给定的2个输出波面;而对于点光源而言，常采用偏微分方程法和网格法，下面本文将对这2种方法做详细介绍与比较。

2.3 自由曲面透镜常用设计方法

偏微分方程法，系统效率高于82%。

图1 自由曲面透镜与配光效果图

通过偏微分方程法来求解自由曲面面型，本质上是建立入射、出射和自由曲面法向矢量3者之间的矢量关系方程组，同时添加限制条件，限制条件根据光 源的发光特性以及所需照明来设定，这样，使得方程有唯一解或者有限个解。自由曲面是一空间曲面，求解自由曲面面型数据时，首先在空间中建立三维坐标系，设LED光源位于空间坐标系的原点，自由曲面上的任意一点坐标为qθ，φ，ρθ，φ，目标照明面上的点为wx，y，z，入射光线、出射光线以及q点处的法向矢量分布用In、Out和N表示，根据Snell定律可以建立起自由曲面上点q和目标照明面上点w的关系表达式，再由能量守恒定律求得自由曲面上点q的分量与光线出射角之间的关系表达式，由此得到qθ，φ，ρθ，φ在θ，φ的一阶偏微分方程，最后运用数值方法求解出自由曲面面型数据。

2.4 网格法

网格法的设计思想具有直观的物理意义。在忽略能量损失的情况下，由能量守恒原理可知，光源发出的能量等于目标照明面上获得的能量，采用相同的规则对光源和目标照明面进行网格划分，每个网格内所对应的能量相等，根据这个映射关系，建立能量分配的对应关系，通过计算机迭代求解出自由曲面表面离散数据点的坐标，以及所对应的法矢量，从而确定了自由曲面的表面。

同样，跟偏微分方程法一样，LED视为点光源，位于原点处，建立如图2所示的空间坐标系。其中，θ为光线与Y轴所组成的平面和Z轴的夹角，φ为光线与Y轴的夹角。由光源的余弦分布可知，沿着光线i→的光强为I0cosθsinφ^[12]，其中I0为中心光强。

图2 LED光源空间坐标

2.4.1 划分网格

设目标照明面如图3所示，是一个长为a，宽为b的矩形区域，LED光源的总光通量为，目标照明面的平均照度为Ev，中心光强为I0=/π。在X轴方向已步长k等分为m份，Y轴方向上也以同样的步长k等分为n份，这样就得到了xm和ym的数组，对应于光源立体角来说，则在θ角上等分成m份，角等分成n份。

图3 目标照明面网格图

2.4.2 迭代计算

经过网格划分后，在X轴方向有m条矩形区域，通过能量守恒定律，可以建立起光源出光方向与目标照明面上点的一条纵向对应关系，以此求得步长Δθ1～Δθm，Δφ1～Δφn。其具体步骤如下：

首先计算X轴方向上每条矩形区域所对应的能量：

EΔx=Ev·k·b（2）

每一份θ角内，以LED光源发出的能量作为研究对象，根据能量守恒定律可得：

∫θ1θ0∫π0I0cosθ·sin2φdθdφ=EΔx（3） 

则：

Δθ1=EΔxI0cosθ∫π0sin2φdφ（4）

由θ1=θ0+Δθ1，x1=x0+Δx可以得到一条光线与目标照明面上的一个点的能量对应关系：θ1，φ1→x1，y0。按照这样的步骤依次迭代可计算出Δθ2，…，Δθm，并可得到光源光线与目标照明面上的点的纵向对应关系θφ0=fxy0，即

θ1，φ1→x1，y0

θ2，φ1→x2，y0

θ3，φ1→x3，y0

……

θm，φ1→xm，y0

按照以上建立纵向对应关系的方法，建立能量横向对应关系，以此得到步长Δφ1～Δφn。

在目标照明面的Δx，Δy范围内，由能量守恒可得：

∫θ1θ0∫φ1φ0I0cosθ·sin2φdθdφ=Ev·k2（5）

则：

Δφ1=EΔx，ΔyI0∫θ1θ0cosθsin2φ0（6）

由φ1=φ0+Δφ1，y1=y0+Δy可以得到一条光线与目标照明面上的一个点的能量对应关系：θ0，φ1→x0，y1。按照这样的步骤依次迭代可计算出Δφ2，…，Δφm，并可得到光源光线与目标照明面上的点的纵向对应关系φθ0=gyx0，即：

θ0，φ1→x0，y1

θ0，φ2→x0，y2

θ0，φ3→x0，y3

……

θ0，φn→x0，yn

这样，可以依次迭代求出光源光线在整个空间坐标系中与目标照明面上点的对应关系：即θm，φn→xm，yn。

迭代计算时，首先确定透镜的一个初始计算点，应用反射定律求得自由曲面初始点的法向量，从而确定该点的切平面，再由该切平面与第二点的入射光线相交确定第二点。总体思想是，通过前一个点的切平面与下一条光线相交求得下一点，通过计算机迭代计算出自由曲面所有点的坐标，由此得到自由曲面的面型。

3 LED路灯自由曲面透镜设计方法的比较  

无论采用哪种自由曲面透镜设计方法，最终的目的都是要让LED路灯的配光达到道路照明要求。上述的自由曲面透镜设计方法各有优缺点，如表2所示。

其中，偏微分方程法求解自由曲面，目的性强，计算速度很快，可以很快得到面型的数据，而且没有试错法中反复优化的过程，但是，由于偏微分方程组复杂，求解过程麻烦，这类方程的可解性也很低，要求设计人员有扎实的数学功底和编程能力，并且偏微分方程法多适合点光源，对于扩展光源，多用SMS法。

网格法比较直观，根据能量守恒，建立光源与目标照明面的映射关系来求解面型数据，并且可以通过对网格的细化，可以得到更加精确的结果。网格法可以解决复杂照度分布的问题，求解上比偏微分方程法简单，设计效率高，不用进行误差校验，是一种行之有效的自由曲面透镜设计方法，具有良好的研究前景。

4 结 论

近年来，LED路灯的应用越来越广泛，对LED路灯二次光学设计的要求也越来越高，二次光学设计也逐渐成为非成像光学中的一个重要研究方向。本文简要介绍了LED路灯自由曲面透镜的设计方法，并就现在最常用的2种设计方法做了详细介绍与对比，认为网格法具有良好的发展前景。目前，对于点光源的二次配光设计问题，已经有相当成熟的解决办法，但是对于扩展光源来说，还需要进一步提出比较成熟的解决方案，加快LED路灯应用于更加广阔的领域。

参考文献：

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第5篇：光学工程的研究方向范文

3月17日，阿里巴巴宣布成立VR实验室，瞄准的是VR购物。同时，它会联合旗下的阿里影业、阿里音乐、优酷土豆，制作VR内容。而今年下半年，腾讯将基于PC端和移动端的两款VR头部显示器。

根据美国风险投资数据公司CB Insights的数据，2017年第一季度，AR/VR领域的投资项目超过80个，同比增长60%。报告还披露了Facebook和苹果分别为其A/VR工作招聘了一千多名员工。

所谓VR，就是通过计算机技术为用户模拟出逼近现实的虚拟环境。其沉浸式体验和交互方式带来的新的娱乐方式，吸引了从硬件技术到内容生产和分发的多个公司。除了阿里巴巴、腾讯、Facebook和苹果，HTC、三星、索尼等公司都在这个领域展开业务。

目前，这个行业的人才供应远低于需求。人力资源平台领英去年的一份针对全球范围内VR人才的报告显示，在领英的人才库里，有18%的人才需求来自VR行业，仅次于美国，但合适的VR人才只有2%。

熬过资本的冬天并存活下来的公司变得更加务实，而且开发了更多样化的应用场景―除了去年的影视、游戏产业，今年它们还进入到了医疗行业、制造业、零售业等新领域。

如果你对VR行业感兴趣或者看好它的前景，我们将告诉你这个领域正在找哪些人、薪水怎么样，以及怎样可以加入。

AVRO备的核心职位主要有3种

VR硬件的核心技术很复杂，涉及算法、光学、系统开发、交互、图形图像等多个领域，核心职位围绕的都是这些方向。它们也多是HTC、三星等硬件公司的VR业务范围。

算法工程师

这是VR领域最基础的职位。VR的功能是通过一副眼镜，让人既看到人眼看不到的东西，又能在虚拟空间中移动，还能对虚拟景象形成真实感，因此需要一套算法把这些感官上的功能都实现。通常，算法工程师关注的是如何解决某一类特定问题或实现某一特定功能。在VR领域，这一职位主要需要懂计算机视觉、空间定位、交互技术、图形图像等算法。

计算机视觉主要是指以摄像头代替人眼识别目标和提取特征，工程师需要探索最新的算法以及技术的可行性，负责视觉和图像的处理；空间定位指的是通过VR设备使用者能确定自己在空间中的位置，高精度的空间定位可以为用户带来更好的沉浸感并降低眩晕程度；接下来，交互算法工程师负责手势识别、视线估计、动作捕捉、追踪等相关计算机视觉算法的研发，研究实际空间中的动作如何延伸到虚拟空间中；然后是图形图像的处理，它要求在满足性能的前提下提高画质，用更快的速度和更少的资源去画像。

光学和人体工学工程师

光学要解决的是让VR设备的镜片在保证沉浸感和清晰度的同时，尽可能加大视场角，让人在佩戴VR设备时看得更清晰；人体工学关注的则是人在佩戴VR眼镜时的舒适度，设备是否透气、不漏光、足够轻盈等。目前消费级的VR产品在这方面仍处于初级阶段，如何让人更舒适持久地使用VR设备，是行业发展的瓶颈之 一。系统架构师

与成熟的智能手机、智能手表的开发系统不同，VR的系统架构到目前为止并没有行业标准，面对陌生的领域，系统架构师需要驾驭和设计整个系统，负责VR头部显示器及整个主机设备的集成。

BVR产业链上的工作还有这些

要实现VR体验，只有一部VR硬件设备可不够，可以观看的内容、节目效果，以及应用场景的开发，这些需要硬件公司以外的公司参与，Facebook等公司涉及的主要是这部分内容。

3D引擎开发和3D美术

3D引擎开发人员主要负责VR场景的搭建―戴上VR眼镜后你看到的“新世界”，就是所谓的VR场景。市场上主流的开发引擎有两种，一种是可以快速开发的Unity3D引擎，一种是可以制作恢弘场景和细致光效的虚幻4引擎，这种引擎在游戏开发中常使用。

3D美术人员则需要制作3D美术素材，将素材置入场景后，再配合引擎程序员优化游戏的性能。

内容制作

你知道，无论电影还是游戏，当你想要通过VR眼镜获得这些娱乐的时候，它们除了像一般的电影和游戏产品那样需要脚本，还需要影视制作人员使用360度全景视频的拍摄技术去拍摄和剪辑，这是二者在内容制作方法上的不同之处。

销售运营、产品经理

不同于刚起步的人工智能，VR已经迈入产业化阶段，公司除了需要尖端技术人员，对市场销售、平台运营方面的人才同样有需求。要求与其他领域大同小异，都是负责开拓市场和客户，增加产品的销售范围等。因VR企业希望快速打开市场，销售人才目前高居中国VR领域人才需求的第二位，高于全球水平。

产品经理的职责也很共通，负责其他VR公司与本公司部门的配合，制定和推进合作项目，把控整体合作项目的时间，并对最终合作质量负责。

常规开发

和任何智能硬件一样，VR也需要内置一套系统，其中包括App Store一样的平台以及应用软件，这部分工作与传统互联网、手机行业的开发工作相似，即在实现VR设备的智能化的同时，保证软件在不同平台间能流畅交互。

C要进入这个行业，需要你有这些能力和资历

技术岗位硕博优先

VR行业的岗位主要指向三个方面：硬件、软件和内容制作。

硬件领域涉及到计算机、光学、电子、机械、生物学、自动化等方向。软件需要计算机图形学、程序设计、数据结构、操作系统、算法设计与分析等相关背景。这两个方面对工科背景的人才需求更大。VR内容包括游戏、影视等，需要3D美术、拍摄方面的学术背景。

由于VR产业相对细分，产业上游硬件、软件开发的岗位会以硕士、博士学历优先，因为硕士和博士在学术领域的研究方向更为明确，企业在筛选简历时更容易适配岗位。

“如果毕业论文方向是图形图像、计算机视觉，就会非常抢手，不仅是VR行业，在人工智能领域也会受到欢迎。”科锐国际高科技行业总监田丹说。

VR行业的核心技术岗位中，招人要求最高的是算法工程师，这也是最难招聘的岗位。学历必须是硕士以上，同时是模式识别、信号处理等科班出身。另外，对深度学习和机器学习有了解是加分项。

至于市场销售、平台运营甚至内容领域的人才，这个行业对学历背景要求不高，更看中经验、人脉以及办事的灵活度。毕竟，新兴行业最需要资源嫁接能力。

应届生也有机会，尤其是海归

打开招聘网站，VR技术岗位的招聘一般以最少一年工作经验起步，往上的话，有的职位要求3到5年的工作经验，有的甚至要求10年以上的经验。这个门槛主要是因为VR技术虽然还不怎么成熟，但它是高集成性产品，需要在算法、架构、光学和人体工学等成熟技能的基础上再提出应用上的高要求。

但应届毕业生并非完全没有机会。对国内的VR公司来说，开放应届毕业生招募主要有两种情况。一是已经在行业里挖到技术领域的大牛，需要为其配备团队，因此会招聘一定比例的应届毕业生。二是产品经理这类岗位入门门槛不高，公司也愿意花时间培养。

相较而言，海归会比较受到这个行业的欢迎。微鲸VR人力资源总监Tony在为3D场景交互岗位招聘时发现，国内很少有这方面的专业人才，但德国的3D场景交互领域向硅谷输送了不少人。他后来意识到，这是因为德国的高校有对口专业，所以即使是刚毕业的应届生，Tony也会第一时间把对方请到公司来。

再说到内容领域，VR内容领域要制作哪些内容并没有明确标准。毕竟，还没有人敢下结论说：VR只能用来做什么、不能做什么。这个行业眼下正是需要创意和研究拍摄方式的时候。

D这些领域，跨行到VR更容易

游戏

游戏是VR最早被应用的场景之一。虽然VR游戏一度遇冷，但从长远角度看，从游戏行业跳到VR行业尝试新的游戏形态未尝不可。擅长技术的话，可以继续走Unity3D开发、3D建模和3D美术的路。即使有大量游戏公司仍在观望，但VR游戏带来的体验感确实是电脑、手机无法取代的。这也是HTC Vive、PS VR、Oculus等公司目前大量需求的产品。

互联网和半导体

互联网和半导体是VR行业人才来源的两大核心区域。VR行业缺少的系统架构人才在微软、IBM、AMD、英特尔或者高通都能找到。

工业设计

截至目前，用户对于VR硬件设施的体验普遍是抱怨“长久佩戴时头显过重，舒适感不够”。这就需要人体工程学领域的人才来改进产品，他们一般会从设计领域找人，尤其是工业设计。

影视

影视行业从业者主动跳到VR行业的比例相对更高。“他们对整个行业的理解和感知更多，当他们意识到有新的拍摄方式可以尝试，主动投身的人就会更多。”Tony说。他以微鲸一位制片人为例，对方在电视台累积了多年经验，有自己的工作室，同时还在高校任教，最终选择进入VR领域就是想尝试不一样的东西。

E哪些公司在寻找人才？

初创公司

新技术面前，全球企业处于同一起跑线。以技术为核心的初创公司为了站稳脚跟，同样在该领域争夺人才。暴风魔镜、蚁视、大朋、微鲸等国内VR厂商熬过资本严冬，对招聘也有了更高需求。“初级岗位不难招，要招就招核心算法，特别是如果我们想超越海外同行，招人就更重要。”大朋VR合伙人兼首席战略官章立说。

大公司

虽然无论是Facebook，还是HTC、索尼，都没有将技术研发落地中国，但巨头们为了造势，频频联合产业链上下游合作，发起各类联盟，为开发者提供诸多便利，这从另一个角度为从业者带来了更多机会。

Fa c e b o o k今年4月宣布建立首个增强现实（Augmented Reality，AR）平台，同时VR社交平台Facebook Spaces的Beta版；微软于5月10日宣布将开放Windows Mixed Reality开发者套件预购。5月18日，Google也宣布要在今年年底推出Daydream VR一体机，其首批合作伙伴是HTC和联想。

还有苹果，在6月6日的WWDC大会上，苹果宣布Mac将支持HTC Vive，开发者可在MacBook上使用SteamVR平台。同时，AR方面推出开发套件ARKit。

从这些大公司的策略中也能看出，VR已经不仅是它们手中的一张牌，混合现实（Mixed Reality，MR）、AR以及人工智能日后都将联合起来。

F这行的薪水到底怎么样？

去年5月，拉勾网了一份《VR/AR行业薪酬报告》，报告显示，技术职位在过去几年始终是核心诉求职位，即使岗位需求在2016年有所下降，也在总体岗位中占比50.5%。同时，市场方面的人才需求明显提高，2016年占比12.3%，两年间增长了一倍。

根据报告，在VR行业，无论是技术、产品还是市场、运营等岗位，薪酬水平皆高于互联网领域。去年5月，全行业技术岗位月平均薪资为1.35万元，而VR/AR行业技术岗位的月平均薪资达到了1.85万元。即使是最弱势的职能部门，薪资也高于行业平均值7100元，达到8300元/月。

Tony证实了这一现象。物以稀为贵，VR行业里技术岗薪水最高，而在技术岗里，算法工程师的薪酬排名第一。算法工程师如具备硕博学历，年薪一般在30万元至60万元，3D引擎开发人才的年薪也在30万元至40万元。这还不包括公司为留住人才发放的期权和奖金。非技术职位的薪水也会比原行业略高，但总体上相差不大。

科锐国际在《2017年薪酬指南》中也指出，在新技术领域里，计算机视觉、深度学习方向薪酬涨幅最快。人才储备主要在几家跨国公司和顶级高校，VR行业的人才薪酬已经在高点，人才流动的吸引力更多来自职位前景。不过若遇到急缺位，跳槽涨幅可能高达50%以上甚至100%，比如算法类的岗位就是如此。

G进这行前，你得有点心理准备

如果你有兴趣进入这个新兴行业试一试，章立和Tony提醒你：

第6篇：光学工程的研究方向范文

［关键词］实践课类精品课程 实验教学示范中心 产学研合作

［作者简介］石坚（1974- ），男，四川射洪人，成都理工大学工程技术学院电计系实验中心主任，兼工程训练中心电工与电子技术训练部主任，副教授，硕士，研究方向为电子与信息技术；严东海（1941- ），男，四川眉山人，成都理工大学工程技术学院电子技术实验室主任，教授，研究方向为无线电；柳建（1975- ），男，四川渠县人，成都理工大学工程技术学院电子信息与计算机工程系主任，副教授，博士，研究方向为光学工程。（四川 乐山 614007）

［课题项目］本文系2010年四川省精品课程“电子产品设计与工艺”建设项目（项目编号：S2010135）和2009年成都理工大学工程技术学院工程训练中心教改立项项目“电子设计与工艺实验室工程训练教学研究与实践”（项目编号：C2011008）的阶段性研究成果。

［中图分类号］G642.3 ［文献标识码］A ［文章编号］1004-3985（2013）06-0137-02

一、引言

我国高校精品课程已构建起校级、省级、国家级的三级平台模式，按照层次划分为本科和高职高专不同的体系，按照课程类型又划分为理论课（不含实践类）、理论课（含实践类）及实践课不同的种类。总的来看，高校精品课程整体架构业已构建且形成数量上的规模。为了使精品课程工程持续产生示范辐射效应，教育部明确提出还应加大力量建设一批实践课类精品课程，将实践课类精品课程作为实验教学改革与人才培养模式创新的突破口，有利于从整体上提升精品课程工程的品质和内涵。

实践课类精品课程的建设正处于方兴未艾阶段，存在着“层次划分不细致”“内涵建设不突出”“学校和学科分布不均衡”等政策面的问题。目前各级精品课程基本上只划分为本科和高职高专两个层次，一本、二本和三本院校的实验课程的内容设置和实验教学组织方式没有侧重和区别；高校部分实践课类精品课程普遍存在申报中只注重形式，而忽略内涵建设的问题；从实践课类精品课程分布的高校类型来看，主要集中在高职高专类学校，而本科院校的实践课类精品课程又主要集中在理工科，这种在学校和学科分布上的不协调一定程度上阻碍了教育教学改革的进程。这些问题已经引起教育部领导的重视，正在通过完善精品课程评审相关办法，制订详尽的管理细则并对各类高校加以正确引导来有效解决上述问题。

然而实践课类精品课程目前最突出的问题却是“如何创出特色”的问题，教育部在实施“质量工程”的过程中，一直将学生的“实践创新能力培养”作为重要建设内容，但现实情况是尽管教育部先后出台文件以促进实验教学改革，但实践课类精品课程，尤其是本科层次的实践课类精品课程仍鲜见亮点，实验教学改革多集中于课程的局部和细节，缺乏宏观把握。实践课类精品课程创出特色，关系到实验教学改革成效，近年来已成为高校精品课程建设的重点和难点。各级本科高校要将“创出特色”作为实践课类精品课程建设的中心内容，需要高校管理者具备较强的大局观和长远目光，大胆解放思想并创新改革，充分挖掘潜力，通过实践课类精品课程的建设加快教育教学改革的步伐。

二、创建实验教学示范中心是实践课类精品课程创出特色的重要举措

教育部自2003年启动精品课程工程，2005年又开展了高等学校实验教学示范中心的建设和评审工作，提出了八个方面的建设内容：先进的教育理念和实验教学观念，先进的实验教学体系、内容和方法，先进的实验教学队伍建设模式和组织结构，先进的仪器设备配置思路和安全环境配置条件，先进的实验室建设模式和管理体制，先进的运行机制和管理方式，显著的实验教学效果，显明的特色，这八项内容为我国高校实验室建设和实验教学改革指明了方向。实践课类精品课程以实验教学示范中心作为其建设平台，一方面二者作为“质量工程”的重要建设内容齐头并进，能有效推动高校教学质量的提升；另一方面实践课类精品课程可在充分发掘实验教学示范中心“先进示范性”的基础上展现其特色。

建设高等学校实验教学示范中心首倡实验教学理念的转变，实验教学示范中心应摒弃 “实验教学依附于理论教学”的传统实验教学理念，强调实验教学的系统性、综合性、多元性、自主性，并注重学生创新能力培养，提高学生的全面素质，以此为前提根据学科特点建立先进的实验教学理念。近年来我国理工科大学相继引入美国麻省理工学院所倡导的“大工程观”及“CDIO工程教育理念”，主张为学生创设真实的实验教学情境，构建“工程认知、技能训练和综合创新”不同层次的工程训练实验教学体系，并以包含文、经管、艺术、法学等学科的工程项目对学生进行全面知识的训练，其教学理念不仅使理工学科的实验教学示范中心受益，许多经管和艺术学科的实验教学示范中心也将其教学理念纳入中心体系，如部分法学和艺术学科实验教学示范中心提出的“大法学”“大服装”等人才培养理念正是由“大工程观”工程教育理念演化而来，部分经管学科实验教学示范中心所提出的“实战模拟”“多维复合”“合作学习”等崭新理念无不体现出现代实验教学“文理交融、全面综合、开放创新”的特点。

在先进实验教学理念的指导下，实验教学示范中心的其他几项建设内容便有了较高的起点：在课程内容的设置上，全面重组和更新本科实验教学的基本内容，加强开放式、综合性、创新型实验项目，从而建立起独立于理论课程的实践课课程群势在必行；在实验教师队伍的建设上，有必要建立起一支年龄、职称、学历结构合理的双师型教学团队；在实验室仪器设备和环境配置上，要加大资金投入，引进先进生产线和实验平台，建立一批具有“项目训练及实战模拟”功能的实验室；在实验室建设模式和管理体制上，应打破实验室由学科专业负责创建且归教研室分管的传统模式，而应由实验教学示范中心统一管理，实现资源共享；在运行机制和管理方式上，要建立开放式实验室管理模式，扩大实验教学体系的专业覆盖面；在实验教学效果上，应建立有效的课程评价体系并积极组织学生参加全国有影响力的大学生竞赛活动以检验实验教学的成效；在鲜明特色上，则可以通过先进的理念、内容、设备及管理等充分体现。由于以实验教学示范中心先进的实验平台为依托，实践课类精品课程的建设相比其他类别的精品课程凸显出鲜明的特色，其建设成果又可以反哺实验教学示范中心。

三、产学研结合教育是实践课类精品课程创出特色的有效途径

产学研结合教育与实践课类精品课程建设的融合为深化实验教学改革开辟了道路。现代实验教学体系的教学过程和形式均“寓教于行”，强调给学生提供“真实情境”，其实也就是在高校实验室里“模拟”企业的工作环境；部分高校采用的“项目训练驱动式”教学模式在项目内容的设置上尽量与企业一致，在项目管理的方式上则充分吸收现代企业的经验。如果产业（或企业）与高等学校、研究机构进行结合教育，将进一步缩短高校学生与企业及科研机构的距离，更好地培养服务于区域经济社会发展的人才。实验教学示范中心作为先进的实验平台，与产学研结合教育本身就很容易找到契合点，如果再将这二者与实践课类精品课程的建设相结合，将极大地丰富实践课类精品课程的内涵。

我国的产学研结合教育历经十余年探索，虽有一定发展，但进展缓慢，究其原因，有观念、制度和合作模式等方面的问题：在观念问题上，我国各种不同类型的高校在开办之初都有比较明确的办学定位，但受办学资源和经费等因素影响，部分高校尤其是部分地方本科院校并不安于这个定位，过分追求“规模效益”，使办学模式有趋同化倾向；在制度问题上，高校与企业两个利益主体的合作牵涉到奖金、风险、效益、分配、管理、持续性等诸多问题，由于没有具体的、操作性强的国家法律法规进行责权分工，校企双方的权利和义务得不到很好规范，产学研结合教育无法深入；在合作模式问题上，一般中央部委所属高校采用“科研合作”方式，以大学科技园作为产学研合作平台；高职高专院校则普遍采取“合作教育”模式，以校企合作共建实训基地为主要合作形式。而对于占高校主体的各类地方本科院校，“科研合作”可能受条件所限无法进行，如高职高专院校般开展“合作教育”又有降低培养人才档次之嫌，因此举棋不定，制约了产学研结合教育的进展。

实践课类精品课程建设与产学研结合教育的融合为产学研结合教育注入了强力的推进剂，也有效地解决了上述问题。实践课类精品课程的建设作为一项系统工程，其先进的实验教学理念有助于地方本科高校准确把握“高级应用型人才”培养目标的定位，在办学特色上充分体现“地域经济”的特点，通过服务地方增强学校整体实力，探索出具有“地域经济”特色的“产学研结合教育”道路；实践课类精品课程的建设追求一流的实验教学管理，有助于学校结合实验教学示范中心按照现代企业的管理模式制定科学的管理制度，通过严格的考核办法提高学生的科研能力、安全风险意识以及高度责任感；借助实践课类精品课程的建设平台，各高校尤其是地方本科院校可以根据资金等实际情况探索产学研结合教育的模式问题，两种合作模式均可采用，也可以采用“高校主导产业”的新模式，使校企合作的制度壁垒不复存在，这必然有利于将产业化服务于科研和学术，从而使实践课类精品课程的建设产生更为显著的辐射示范作用。

四、结束语

建设有特色的高校实践课类精品课程是一个具有挑战性的、长期的任务，各级高校应顺应实验教学改革的潮流，加大资金投入，建立实验教学示范中心，以现代的先进实验教学理念指导实践课类精品课程的建设，选拔一支高素质的实验教师队伍，通过政策导向营造有利于教师开展实验教学改革和创新的条件与氛围，并结合实验教学示范中心推动产学研合作，通过脚踏实地的工作，充分体现实践课类精品课程的价值和内涵，从而切实有效地深化实验教学改革，大力推进高校教学质量的提高。

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［4］教育部 财政部关于实施高等学校本科教学质量与教学改革工程的意见（教高［2007］1号）［Z］.2007-01-22.

第7篇：光学工程的研究方向范文

关键词：灯罩零件曲面测量 曲面重构 GeomagicStudio软件

逆向工程（Reverse Engineering），又称反求工程，与传统的产品设计制造——从概念设计到图样设计，再制造出产品，称之为正向工程（或顺向工程）相反，它起源于精密测量，是将已有实物模型或产品模型转化为工程设计的CAD模型，特别适合于复杂的三维曲面的测量与重构。可在此基础上对已有实物或者产品进行分析、改造、再设计[1]，是在已有设计基础上的再设计，是集测量技术、计算机软硬件技术、现代产品设计与制造技术的综合应用技术。

1 曲面的测量

逆向工程技术要从现有实体模型进行再模仿和改进设计，首先必须对于现有实体模型或者油泥模型进行测量，因此曲面数据的采集是逆向工程的最重要的步骤和工作内容。只有曲面的三维点云数据通过各种数据采集设备采集测量到后，才能根据点云数据进行曲面的重构和三D模型的再创建[2]。

1.1 曲面数据采集方法及其特点

曲面数据的采集方法大致可分为两大类，一种是接触式测量，另一种是非接触式测量，这是按照被测量工件与测量设备仪器在具体测量过程中是否相接触来进行的一种基本分类方法，此外根据测量原理等的不同，在基本分类基础上还可细分出一些不同的曲面数据采集测量方法。

曲面测量时，测量数据的准确性、方便性、快捷性是衡量比较测量方法的优劣的主要指标。如果需要高精度的数据采集，接触式测量是最佳的选择，不但接触精度高抗干扰性好，操作也简便，总体的测量成本不高；但是接触式测量由于存在工件与测量设备之间的接触产生的接触压力，使得对于某些质地柔软的零件必然产生较大的测量误差，且测头半径三维补偿问题仍然存在。而在非接触式测量中，因为测量设备与实测工件间，测头与工件间是处于少接触或者完全正确不接触，仅仅通过中间介质如：激光，声波，电磁场等来传递信息，几乎不存在接触力的问题，同时也没有测头半径三维补偿问题，因而特别适合于采集那些质地柔软或弹塑性材料制成的零件的相关数据。

1.2 光为介质的非接触式数据采集方法

光为介质的非接触式数据采集方法通常具有数据采集速度快、精度高，排除了由测量摩擦力和接触压力造成的测量误差，避免了接触式测头与被测表面由于曲率干涉产生的伪点；能得的密集的数据点云，最大限度地反映被测表面的真实形状，因而光学原理的方法来采集数据的方法在当今逆向工程中获得了大量的应用。

1.3 天远三维光学扫描设备的构成及数据采集

天远三维光学扫描仪是北京天远三维科技有限公司与清华大学联合开发的、具有自主知识产权的非接触光学三维扫描仪，基于结构光法原理进行数据的采集。

1.3.1 系统关键操作

摄像机定标。摄像机定标是得到三维世界中物体点的三维坐标与其图像上对应点的函数关系的过程。摄像机定标的精度是决定系统扫描精度的重要因素。

通过改变标定块位置与角度或者是摄像机上下的位置与角度，将标定块光点拍摄六次，点位置定标完成之后把定标块翻到背面拍摄三次进行平面位置定标，从而建立起默认的空间座标系。

标志点设定与拼接。标志点拼接扫描是利用两次拍摄之间的公共标志点信息来对实现两次拍摄的数据的拼接。使用标志点前，要对待测物体进行分析，在需要、合适的位置上贴上标志点，通过多次的扫描及拼接得到需要的数据。标志点贴法有如下注意事项：

标志点只能贴在物体平面部分上，如果贴在不是平面部分，会产生较大的误差。

每两次扫描的公共标志点个数要不少于4个，如果公共标志点个数少于4个，那么系统会提示拼接错误。

1.3.2 灯罩零件点云数据的测量

灯罩工件是一个完全均匀的薄臂曲面工件，因而只需要实测出灯罩工件三维曲面的外部数据点云，在曲面重构软件上重构外部曲面后，抽壳加厚就可以形成工件的三D实体模型，从而简化了测量过程。以下是利用天远三维测量系统完成并输出的灯罩ASC点云文件格式-灯罩的点云数据图。

2 曲面的重构

2.1 曲面重构方案的分类

按照最终生成曲面的类型来划分，目前应用最为广泛的曲面重构方案主要可分为二类，这二种方案重构曲面的质量、流程操作的方便性、适应的实体模型的范围都有所不同。

四边形B-Spline或NURBS曲面为基础的曲面构造方案。这类曲面较为适合通常的工业制成品如：汽车、飞机、轮船等对曲面品质要求高的场合，数据的拟合对于点云数据要求较高，要求单向有序。曲面类型通常为Bezier、B-Spline、NURBS曲面，这三种曲面可以统一由NURBS曲面来表示，NURBS曲面可以通过控制点和权值方便灵活地控制修改曲面形状，达到再设计的目标。

三角Bezier曲面为基础的曲面构造方案。此种方法最适合表现无规则曲率变化大、曲面变化密集的复杂型面的物体，特别是表面复杂的工业品、艺术品、玩具等对象，它的理论基础是三角Bezier曲面，特点是构造灵活，适应性好。

2.2 快速曲面重构造型方式

快速曲面造型方式顺应了当前的CAD造型系统与快速原型多边形表示的需要，简单直观，适于快速和实时显示领域，已经成为目前曲面造型的一种主流。缺点是存在计算量大，对于计算机的硬件设置要求高，所产生的拓扑结构未考虑有实体的曲面拓扑关系，使得两种拓扑结构不相一致。曲面对于点云的快速适配要使用高阶的NURBS曲面，面片间难以实现曲率连续。

通过对点云数据的网格化处理，建立多边形化表面，是实现快速曲面造型的方式。其具体有以下几个步骤：首先从处理好的数据点云中封装好三角网格，再对多边形的三角网格曲面进行一系列编辑处理、分片，得到一系列有四条边界的子网格曲面；后对四条边界的子网格曲面逐一参数化；最后用NURBS曲面片来拟合每片子网格曲面，得到保持了一定连续性的曲面。

2.3 GeomagicStudio软件与曲面重建的流程

由美国雨滴公司出品的GeomagicStudio逆向系统是当今最流行的逆向工程专用软件之一，从扫描所得的点云数据创建出完美的多边形网格并转换为NURBS曲面可轻易实现。它能快速地整理点云数据并进行封装从而产生多边形网格，并能够方便地处理这些网格达到要求来构建任何复杂模型的曲面。

用许多细小的空间三角片来逼近还原实体模型是GeomagicStudio软件进行逆向设计的基本原理。在建模策略上，GeomagicStudio采用的是用NURBS曲面片拟合直接创建面模型的策略，其具体的曲面重建流程可划分为点云处理-多边形处理-曲面造型三个前后紧密联系的阶段来进行[3]。

2.4 GeomagicStudio灯罩曲面重构实例

对来自于天远三维数据测量系统获得的灯罩点云数据信息，进行点云数据的降噪、等距采样等处理，将灯罩点云数据处理成整齐、有序，达到可提高处理效率的高质量的点云数据，最后封装三角网格数据。

灯罩的多边形处理阶段必须对于已经封装好的点云处理数据进行删除特征、砂纸打磨松驰、填充孔等方法对于表面数据进行光顺与优化处理，以便获得光顺的、完整的三角片网格，提高后续的曲面重构质量。

在多边形处理阶段获得灯罩光顺完整的多边形曲面后，在曲面重构造型阶段，完成探测轮廓边界线并编辑，根据曲率的变化情况探测曲率线并编辑，构造曲面片并编辑，定义面板达到均匀化曲面片，建构栅格并编辑，最终拟合出NURBS灯罩曲面。

参考文献：

[1]袁根华.RE与RP技术在模具行业中的应用[J].模具制造，2011，2：85-90.

[2]黄诚驹等.逆向工程项目式实训教程[M].北京：电子工业出版社，2004.

第8篇：光学工程的研究方向范文

关键词：德国应用科技大学；校企合作；代根多夫应用技术大学

中图分类号：G710 文献标志码：A?摇 文章编号：1674-9324（2013）23-0224-02

2012年7月12日至8月10日期间，笔者有幸在德国代根多夫应用技术大学进行了为期30多天的研修学习。现将本人研修学习期间所了解的代根多夫应用技术大学基本情况及人才培养相关情况进行简要陈述，并提出自己的几点启示。

一、德国代根多夫应用技术大学的情况简介

代根多夫应用技术大学是德国一所公立应用技术大学，位于德国经济、技术及科技十分发达的巴伐利亚州，坐落于德国东南部风景秀丽的多瑙河及空气清新的巴伐利亚大森林之间。州首府为慕尼黑，世界著名的企业西门子、宝马、奥迪、Dasa航空航天公司和MAN公司的总部都设在该州，巴伐利亚州还拥有26所综合性大学和应用技术大学、3个大型研究机构、11所马克斯-普朗克研究所。代根多夫应用技术大学成立于1994年，成立之初只有学生90余人，目前拥有在校生4800余人。该校位于下拜恩地区的代根多夫市，主要教学领域有技术、经济和传媒应用。代根多夫应用技术大学教学坚持以人为本，以培养学生解决实际问题能力和教学国际化为办学导向，学术氛围浓厚。该大学主要有以下行政机构相互协作完成工作：职业服务中心、学生管理中心、继续教育学院、人事部、国际办公室、IT项目管理中心、远程教育中心、科研和技术转让中心、应用研究学院等部门[1]。

二、代根多夫应用技术大学实验室及科技园区

代根多夫应用技术大学目前有嵌入式系统、信息技术、过程控制、机械数控加工、高精密测量实验室等6个实验室；同时还拥有Technolgie Campus Teisnach园区、Technolgie Campus Freyung园区、Technolgie Campus Cham园区、Technolgie Anwender Zentrum Spiegelau园区、Campus Schloss Mariakirchen园区、Technolgie Campus Grafenau园区等8个科技园区，该园区都属于代根多夫应用技术大学应用研究学院管理，园区一般设置在校外。整个园区的科技研究、建筑和设备建设资金主要是高校、联邦政府和当地政府的资金组成的，政府主要提供工业用地。

各园区的主要功能。其中Technolgie Campus Teisnach园区是德国传统玻璃工业区域，主要进行光学方面的研究工作，并和捷克的一些研究所进行合作，比如测量技术（数字电镜技术）；Technolgie Campus Freyung园区主要研究重点在地理信息学、生物学和嵌入技术等，嵌入技术主要在零总线等方面进行研究，并进行元器件的编程、电路板上装配。Technolgie Campus Cham园区主要研究重点是机电一体化、机器人技术和控制技术。在自动化方面进行机器设备制造、机器人制造和控制系统设计等。Technolgie Anwender Zentrum Spiegelau园区是今年3月份成立，与一所大学合作建立，主要做玻璃工艺和压制工艺的研究和制造；Campus Schloss Mariakirchen园区是玛丽亚教堂（校区）和linerden公司合作成立的园区，资金主要基金会提供。主要进行可持续建筑的研究，包括了双层玻璃（大学里用）、三层玻璃（家里用），在可持续建筑中主要是节能、材料的优选等研究，在职护理教育学学士学位专业的教学工作，医院护理人员在职继续教育学习，老年化问题的研究；Technolgie Campus Grafenau园区主要研究可持续的物流系统和战略性的采购等。

合作的相关企业。合作的相关企业有Edscha公司、日不落全球企业集团、Linder公司等3个合作企业。其中Edscha公司主要是生产德系汽车敞篷、天窗及采暖系统配件，日不落全球企业集团主要生产护照及身份证制作系统，Linder公司主要完成室内外装修材料等。

三、德国代根多夫应用技术大学的校企合作模式

1.两种学习模式。在德国，学校和企业之间的联系非常紧密，相互协作，共同提高。主要有以下两种模式可以借鉴。第一种是学生可以一边在学校进行本科阶段学习，一边在德国工商联合会（IHK）进行职业培训，完成双元制的教学。如果是双元制学习需要四年半的时间来完成。这种模式有助于学生将专业理论知识和企业工作时间有效地结合起来，形成互补关系，如电气工程专业学生在学好专业课程的同时可以在IHK进行电器工程师的职业培训，机械工程专业学生可以在IHK进行机械工程师的培训，均可考取IHK职业认证证书，取得上岗资格。第二种是学期三年半，假期在企业进行实习。学生根据自己的专业方向，利用假期在企业进行实习，最后通过论文形成完成课程学习。这种模式比较灵活，适应性比较强。在这两种模式下，学生都可以得到500-1000每月的报酬，对学生来说很早进入企业，能很快适应企业的工作，在拜仁州学生家长比较偏向这种模式。

2.校企合作模式。在德国，学生可以利用假期在企业进行专业实践，公司可以对有某一方面专业技能的学生进行培训。这对企业界来说，可以很早对专业技术人员进行培养，企业能得到他们需要的专业技术人员。在德国也有员工跳槽的现象，这种模式对跳槽率来说比较低。这种模式可以缩短学生与企业之间的了解时间。企业可以选择合适的员工去高校学习，入选者在大学可以申请一个合适的专业进行学习。企业也会招聘合适的学生参加公司的培训学习，如果公司要招聘相关培训学院，一个渠道可以在网络上的相关网站上点击进行选择申请，在拜仁州报纸上也会刊登一些广告，或者直接去学校招聘学生进行相应的培训，也尽量会参加信息会，让学生了解培训的信息，给学生发放培训的材料，增进学生的了解。

四、德国校企合作给我们的几点启示

1.构建完善的高等职业教育体系。中国高等职业技术教育体系高职教育作为高等教育的一种类型，应该有其低、中、高的层次之分，不应只局限在三年制这一种层次上，应根据社会经济的发展情况，在目前的三年制的基础上，增设四年制、研究生制，构建完善的中国高等职业技术教育体系，这样就可直接借鉴德国的成功办学经验，尤其是课程与教学体系方面[2]。

2.加强工程、技术项目训练实践。将技术转移作为现实学习的前提条件，在常规的实习、实验、课程设计、毕业设计实践环节的基础上，加大实习力度，同时适当增加工程、技术项目训练内容。这些项目应来自企业生产实际，有综合性特点。如学生创新制作项目、校内生产性实训项目和毕业综合训练项目等[3]。

参考文献：

[1]德国代根多夫应用技术大学专业教学计划[DB/OL].http：//hs-deggendorf.de/.

[2]朱方来.试论高等职业教育实践教学体系与理论教学体系[J].中国职业技术教育，2006，（4）.

[3]梅创社.计算机应用技术专业人才培养方案[M].高等教育出版社，2010.

第9篇：光学工程的研究方向范文

关键词：微纳制造技术；课程互动平台；学科交叉；教师职能

中图分类号：G642.0 文献标志码：A 文章编号：1674-9324（2016）21-0097-02

随着科学技术的进步，人类认识和改造自然正在从宏观领域进入微观领域，微纳米加工技术对于提升人类对自然界的认识具有非常重要的影响。微纳米制造技术已经广泛应用于微纳电子和微机电系统等领域。本文结合笔者在武汉大学机械工程专业讲授《微纳制造技术》课程的经验，对《微纳制造技术》课程的教学方式进行简单的论述并就新时期提升本科教育质量提了一点自己的看法。

一、《微纳制造技术》课程教学情况简述

1.课程定位。《微纳制造技术》是一门为电子信息类和机械电子类等专业学生开设的一门专业课。本课程重点讲授各种微纳加工工艺，如扩散、光刻、刻蚀、纳米压印技术、晶圆键合、化学机械抛光、激光剥离、电镀等工艺。通过这门课程的教学，使学生能够掌握微纳制造技术的基本概念和基本理论，为学生将来从事相关领域的研发和产业化工作打下坚实的基础。

2.课程内容。微纳制造技术内容包括晶圆清洗、扩散、离子注入、热退火、光刻（包括光学光刻和非光学光刻）、刻蚀（包括干法刻蚀和湿法刻蚀）、沉积（包括物理沉积和化学沉积）和晶圆键合等工艺。因此笔者在讲授过程中结合自身的科研情况对基于Si材料的第一代半导体器件、基于GaAs材料的第二代半导体器件以及基于GaN材料的第三代半导体器件的制造工艺进行详细的介绍，引导学生将课程讲授的内容与半导体器件的加工过程紧密联系起来，并综合运用微纳米制造工艺制造半导体器件和微机电系统。

3.课程教学方法的选择。研究型大学教学的关键是培养学生们探索知识的兴趣，激活学生自主学习的兴趣，同时调动学生参与实践的积极性，以培养学生的自学能力、研究能力以及创新精神，全面提升学生的综合素养。课程讲授过程中让本科生到相关企业的工艺车间参观，同时邀请工业界经验丰富的工程师给本科生讲授工艺流程，让学生对微纳制造流程有个大致的了解。其次，课程讲授过程中可以从最新的与本课程相关的顶级学术期刊和会议中归纳总结出问题，形成习题或作业，让学生在做习题的过程中思考理论知识的实际应用。另外，及时从最新的微纳米制造的文献中挑选一些优秀的中英文论文，让学生将微纳米制造技术中涉及到的单项工艺的中文表达和英文表达对应起来，同时加强对学生中文和英文写作能力的训练，让他们有能力将自己的想法用英文和中文完美的诠释出来。在授课过程中同时要注意引导学生热爱科学、追求真理，投入更多的课外时间到学习中。

作为阶段性任务，引导学生将理论知识运用于实践中，可以吸引本科生进实验室，从教师主持的与微纳米制造相关的国家级课题中凝练中一些小课题，让学生设计器件结构，并鼓励他们将所学的微纳米制造单项工艺进行集成，制造出所设计的器件，让本科生体验到科研的乐趣。

二、提升大学本科教育质量的再思考

科学技术不断向前推进，学生必须不断接受新知识、新技术。而以微纳技术为代表的新一代技术涉及到物理、化学、材料等领域，对学生的要求越来越高。在《微纳技术加工》授课过程中，笔者除了精心制作上课课件，花费时间给学生补充必要的基础知识，还采用企业参观、课题练习等多种教学方式帮助学生理解，但学生普遍感觉课程太难，学习效果不佳，要适应未来的发展，大学教育必须不断反思并作出相应改进。

1.借鉴国外成功经验 逐步完善课程互动平台。传统的教学活动中，学生通常在书本上做笔记，当碰到不懂的问题时，一般在课堂上问老师，特别好学的也可以在课后通过打电话或者发邮件的方式问老师，但碍于担心打扰老师的考虑，采取这种请教方式的学生很少，很多学生就自我琢磨或是直接放过了。另一方面，同一个问题可能被不同单位学生提出来，如果这些学生都通过打电话或者是Email的方式问老师，授课老师就需要对同一个问题，接听几个学生的电话或者是回复几个学生的Email。

美国麻省理工学院（MIT）最先提出一种叫nb的交互式学习系统，并被美国的很多高校所采用，nb系统可以充分利用授课教师和全体学生的智慧，通过简单的鼠标单击操作，学生可以对教师上传的课件进行注释，每一个学生对课件的注释都可以被其他学生看见，最后nb系统会把所有学生对课件的注释进行汇总。通过使用nb系统，一个学生提出的问题可以被参与课堂学习的其他学生回答。通过类似nb网络系统，授课教师可以和学生产生充分的互动，每一个学生提出的问题以及授课教师的回答，学生之间针对某个问题的讨论都可以详细的显示在课件上面，这样可以让所有参与课程的学生都看到学生提出的问题以及针对这些问题产生的讨论。

2.顺应学科交叉发展需要加强基础理论课程学习。学科交叉是当今学术界发展的趋势，纵观当今科学前沿的重大突破，重大原创性科研成果的出现，大多产生于多学科的交叉融合；同时，高端智能装备是一种跨学科、跨专业的复杂系统，涉及机械、电子信息、材料、力学等多学科，存在多尺度、多物理量耦合。可以说，技术进步到一定阶段，工程问题往往变成科学问题，交叉与综合是研究性大学工科专业发展的方向，从而顺利实现从工程技术到工程科学的转变。

长期以来，我们的本科教育一直按专业招生，分专业培养，当前划分过细的专业教育显然难以承担当今高等教育的使命。高水平研究型大学培养的学生是未来从事科技创新的生力军，本科教育的应当是使学生拥有在未来获得不断发展的基础知识，工科专业夯实基础课程的教学势在必行。以机械工程专业为例，微纳米加工技术可以提高加工的精度，通过微纳米加工技术制造出微纳米尺度的器件，可以研究在微纳米长度下材料的力学特性。

3.适应时代需求 重新定位教师职能。知识日新月异的今天，信息渠道多样化特征非常明显，教师不再是唯一的知识源，不再是简单的知识传授者，而更多的应担负着学习组织者和促进者的角色。首先，教师是激发学生学习兴趣的领路人。教师利用自己对学科发展的全局把握、深厚的知识底蕴和工作阅历，精心设计教学过程，通过提出问题、分析问题等手段，刺激和引导学生思维，激起学生学习的兴趣，变“被动学习”为“主动学习”。其次，教师是学生学习的良师益友。一方面，教师需要精心制作资源，采用引导法、教授法、案例法等多种教学方式，传授领域基本知识，让学生以尽量短的时间掌握专业基础理论，了解行业基本发展状况和发展前景方向；另一方面，教师需要不断更新知识体系，与学生一块学习行业前沿知识，探讨知识本质，加强讨论，共同进步，师生携手共攀科学高峰。再次，教师是学生个性化培养的导师。研究性高等学校大学培养的人才，不仅要系统学习和掌握本专业的基本知识与技能，而且要具备创造性地解决所学专业领域理论和实践问题的基本能力，为培养学生进行早期科研的能力，激发本科生的创造潜能，利用教师的科研力量和实验条件，适时引领优秀学生进入实验室，早日接触课题，培养独立的科研精神很有必要。课题的选择既要考虑本科生知识掌握的程度，又要兼顾创新能力的培养，过于简单没有锻炼价值，过于复杂又容易打消学生进行科研的积极性，教师不应过分看重本科生的科研结果，而应更在乎学生的积极性和进步程度。

三、结语

微纳制造技术是近年发展迅猛的一个研究方向，其涉及内容庞杂，且具有侧重工艺和工程实践等特点。本文首先就微纳制造技术的课程定位、课程内容和教学方法进行了初步的论述，并通过该课程教学过程中的一些困惑，就如何提升学习效果，提出了加强基础理论学习，通过网络交互系统进行学习，通过学科交叉拓展知识面等方面提出自己一点浅显的体会。

参考文献：

[1]彭万波.微纳制造技术的发展现状与发展趋势[J].航空精密制造技术，2009，45（2）.

[2]张山林.跨学科研究生培养模式研究：创新人才培养视角[D].武汉理工大学，2013.

[3]赵韩强，赵树凯，余沛明.浅谈研究型大学的研究型教学模式[J].高等理科教育，2007，（3）：101-104.

[4]金一平，吴婧姗，陈劲.复合型人才培养模式创新的探索和成功实践――以浙江大学竺可桢学院强化班为例[J].高等工程教育研究，2012，（03）：132-136.