“光学零件加工技术”课程实践及探索研究

孙艳军 冷雁冰 董连和

[摘要]从“光学零件加工技术”课程改革必要性入手，分析了当前课程中存在的教材内容旧、课堂教学死板、理论与实际脱节等问题，并针对问题提出相应改革措施。其中，对于教材内容陈旧的问题采取改变章节设置、侧重点，并增加新内容的手段；对于（传统）课堂教学死板的问题采取实物教学、讨论性教学、研究型教学相结合的方法，调动学生积极性；对于理论与实际脱节的问题制定了认知实验与实习相结合，综合实验与理论课程相结合，选修实验与课外实践活动相结合，工程创新能力训练与毕业设计相结合的实践教学活动。

[关键词]光学零件 加工技术 教学 实践

[中图分类号]G642.41 [文献标识码]A

“光学零件加工技术”课程是研究光学零件加工的理论和技术，主要内容包括光学零件制造原理与方法、制造设备和相关仪器、工艺装备、光学材料、光学辅料以及工艺设计等内容。“光学零件加工技术”是一门理论与实践结合密切的学科基础课程，在光学制造人才培养过程中起着承上启下的作用，是应用光学、物理光学等基础课程和光电仪器设计、光电器件、光学检测技术、光通讯等专业课程的重要联接纽带，又是光学设计、微制造技术等专业课程的基础，是光学工程师和光电仪器工程师所必备的一门专业基础知识。[1]

一、“光学零件加工技术”课程改革的紧迫性

“光学零件加工技术”这门课程相对冷门，学生们入学前对该课程知之甚少，学习起来显得比较吃力。由于我国以前在光学方面相对比较落后，在光学加工的理论和实践方面起步较晚，目前主要存在以下几个问题：

（一）教材内容相对陈旧

我们所用教材编写于20世纪90年代，由于当时技术水平的限制，缺少当今科学发展需要的新内容，课程的系统性、完整性较差，无法突出光学技术发展的方向。自从改革开放后，我国的光学加工工艺有了突飞猛进的发展，尤其是我国加入世贸组织以后，国外先进加工技术与先进设备不断进入我国，而我们所用的教材还没有及时反映这些新技术。

（二）授课过于死板

课程内容大多属于定论的东西，或可以直接从理论推导出来的实例，不容置疑。对于实践中经常遇见的现象，尤其是新技术在发展中出现的新论点，尽管实践中屡有成功实例，但由于前人没有定论而不敢涉及。缺乏对学生的启发性，致使学生习惯于接受书本已有的结论。

（三）理论与实践脱节

“光学零件加工技术”是实践性很强的课程，如果教学中不与实践相结合，学生就只能死记硬背书上的概念。其结果是，学生到了企业，几乎全部从头学习。因此，如何加强本课程的实践教学，也是值得探索的问题。

二、课程改革思路

现代教学方法的突出特点是启发式教学，即发挥教师的主导作用，充分调动学生学习积极性，尤其注意学生学习方法的研究，引导学生由苦学变乐学，由学会变会学。教法改革服从人才素质培养的需求，以提高教学质量为目标，课程教材应该有利于教育目标的实现。[2-3]因此教育改革的总目标应是构建有利于学生知识、能力、素质协调发展的整体优化的课程体系。优化的课程体系应促使人才从以下几方面得到提高：

其一，创造性思维的培养。培养学生求同思维和求异思维的统一，综合思维与发散思维的统一，抽象思维与逻辑思维的统一等。

其二，自学能力的增强。课程改革必须有利于大学生自学能力的提高，因为独立思考是创新人才的必备条件之一。

其三，人格品质的塑造。大学生不仅要学会做事，更要学会做人。学校必需以服务社会为导向、以产业需求为中心，产学研结合，课程要努力培养学生的创造性品质。[4]

三、课程改革探索研究

本课程改革从三方面着手：一是教材改革；二是课堂教学改革；三是注重理论联系实际。

（一）教材内容改革

（1）突出专业特性

新教材应突出专业特性。专业课程是使学生形成某种职业定向以及用较短的时间胜任某一专业领域工作的保证。专业赋予人们谋生的技能，是社会发展和人口发展都需要的生存与发展的手段。光学专业学生就业方向大致为：光电相关行业中的管理、销售、技术管理、生产管理、关键岗位技术人员或生产骨干。

（2）重视基础理论，强调新方法、新技术

基础理论是理论学习和工程实践的基础。[5-6]基础理论以以掌握概念、强化应用为重点，专业基础知识强调针对性和实用性。去除原教材中低效率、落后的加工技术和方法，着重介绍新方法、新技术。

光学玻璃材料部分。光学玻璃是光学加工的主体。光学玻璃的物理性质和化学性质是决定光学工艺的重要因素，原教材对这部分介绍略显单薄，对于从事与光学玻璃材料性质相关的研制生产工作，这些理论根本不够。

冷加工部分。近些年，国内光学零件冷加工技术发展很快。古典法加工为主的逐渐被高速加工技术取代，对加工机理的理论部分，以前的教材略显不足。在新教材中更多体现了实验光学玻璃加工机理理论，以及从生产实践中总结出来的实用工序间的匹配技术。以前由于没有计算机，工艺编制和模具计算都相当麻烦而费时，新教材在这方面做出很大的改变，使用精确公式，学生可使用编程方法解决实践中的计算问题。

实用资料。学生毕业后进入企业，除了要掌握技术，还有许多需要掌握的实用资料。企业为了竞争而重视质量。在光学行业，近年来国家已出台了不少光学加工方面的标准，用以规范光学产品的质量。这些资料以前教材未曾涉猎，新教材在这方面有相应介绍。

特种工艺。为适应经济的发展和地方特色的不断变化，课程的内容也应紧跟光电企业发展主流，将实际生产中的新知识、新技术、新工艺、新方法不断充实到教学内容中去。为此，教材中选用适度超前的内容。如光学晶体、光学纤维、梯度折射透镜及非球面的加工、超光滑表面加工技术等。

（二）理论教学手段改革

结合光学零件加工技术课程的实践性强、涉及学科较多、重点难把握等特点，课程采用了实物教学法、实例讨论式教学法和研究型教学法相结合的灵活多样的教学方法。

（1）实物教学法

将光学零件或相关材、辅料等实物引入课堂教学，如透镜、棱镜、反射镜、磨具、磨料等，教师将实物与授课内容结合起来，可以很好地将一些抽象的概念以简单形象的形式展示出来。

（2）讨论式教学法

教师有意识地给出与教学内容相关的实例，启发学生思考问题。比如讲到具如抛光工艺时，提出为了得到光学镜面，如何选择工装夹具、磨料以及其它工艺参数等问题，通过具体问题引导启发学生思考，使学生在思考、讨论和解决问题的过程中逐步了解和掌握主要工序、加工原理、工艺参数以及所涉及的材辅料、加工设备、检测仪器等。

（3）研究型教学方法

将一些与课程内容有关的实际科研问题带入课堂，培养学生的创新思维能力。例如在学习高精度平面的加工技术时，将超光滑表面光学零件的加工技术作为科研问题带给学生，指出如何得到超光滑表面的光学零件、如何测量如此高要求的面形和粗糙度等是当前研究的热点问题，指导学生分析关键问题所在以及解决的问题的思路，让学生开动脑筋，发挥他们的聪明才智。[7]这些教学方法使学生认识到自己学习的知识与最新的高科技是息息相关的，还有很多高技术的实际问题需要现在所学习的知识去解决，从而激发了学习的积极性。

（4）信息技术手段在教学中应用

针对“光学零件加工技术”课程实践性强的特点，将多媒体教学课件和网络课件全面用于课堂教学。多媒体教学课件包括现场录像、三维动画、图片、声音解说、文本，彻底地将复杂的光学零件加工过程或概念生动、形象地表现出来，使授课内容变得生动、丰富、活泼，学生可以更直观地理解教学内容，极大地激发学生的学习兴趣，收到良好的教学效果。网络课件可将与课程有关的教学课件、习题和习题答案、实验指导均上网，并启用了网上答疑、讨论、在线测试、网上提交作业等功能，学生可以在课外自主学习。[8]

（5）作业、考试等教改举措

为了更加合理的考核学生，培养学生平时自觉学习的良好习惯，采用将学生平时成绩纳入到最后的考核。按照理论知识、动手能力、创新素质并重的培养目标，课程考核采用理论考试成绩+平时作业+课堂表现+实验成绩=100分来进行考核与评价。

（三）加强实践教学环节

“光学零件加工技术”课程的课堂讲授与加工实践是相辅相成的。改革不仅要改革教材，实验和实习也是相当重要的环节。授课与加工实验应穿插进行，使学生学到立体的知识。因此，与教材相配套的实验设置也是本课程教材改革的一大内容。建立功能齐全的光学工艺实践教学体系，拓宽学校与企业的联系渠道。密切学校与更多企业的合作，充分发挥企业作为专业实习基地的作用，并选聘经验丰富、能力突出的企业工程技术人员作为指导教师。[9]课程制定了与本课程相关的实践教学活动原则：认知实验与实习相结合，综合实验与理论课程相结合，选修实验与课外实践活动相结合，工程创新能力训练与毕业设计相结合，具体关系如下图。

（1）认知实验与实习相结合，感知光学零件制造工艺特点

学生需要在课程老师的指导下，完成平面、球面光学零件的全部加工过程，包括下料、铣磨、精磨、抛光、定心磨边、镀膜等加工过程和相应的光学零件加工过程中的检验实验。主要目的是帮助学生了解光学零件加工基本流程、使用设备和仪器的结构和功能、基本装置功能、进行动手能力训练。

（2）综合实验与理论课程相结合，深入了解课程内涵

经过生产实习环节，学生熟悉了光学零件制造工艺全过程，对于光学零件制造过程中所涉及到的装备原理和功能也有了初步了解。随着理论课程的进行，学生进一步了解了光学零件加工工艺过程中对零件精度控制机理和加工制造原理和方法。

（3）选修实验与课外实践活动相结合，延续课程工程实践训练

为弥补课程学时的限制，充分利用实验室的优质资源，通过教学研究的方式探索了面向本科生开设选修实验的可行性，并制定选修实验开设条例，鼓励学有余力的学生在课外时间进入实验室继续深入进行与课程相关的研究型实验。[10]

（4）毕业设计与工程创新能力训练相结合，强化工程能力训练

在毕业设计过程中，注意在学课程内容的基础上，引导学生借鉴国内外先进经验，进行开拓性科研实验，从而达到强化光学零件制造工程能力综合训练目的。

结论

通过对课程的全面改革及方案实施，使教材内容充实、新颖，形成一套针对本科生的完整光学加工理论体系；在理论教学中，学生的积极性、主动性明显提高，分析解决问题的能力增强，尤其研究型教学方法使学生得到更多实际锻炼，培养了学生的动手能力和创新精神；实践环节中，认知实验与实习相结合、综合实验与理论课程相结合、选修实验与课外实践活动相结合、毕业设计与工程创新能力训练相结合方法方式，帮助学生感知光学零件制造工艺特点，为学生进行光学零件工艺学课程学习奠定了基础，有助于学生深入理解课程内涵，并达到了强化光学零件制造工程能力综合训练的目的。

教研课题：精密刻划技术课程教学内容、方法改革研究与实践（201022320）

[参考文献]

[1]简民.“光学工艺”课程改革初探[J].长春理工大学学报，2007，（3）

[2]张华.课程与教学论[M].上海教育出版社，2008，11（1）：338.

[3]何洪，郑确辉，近年来我国高校课程改革述论[J] 理工高教研究，2006，（01）

[4]朱萌，杨会萍.影响课程实施的归因分析[J].当代教育论坛，2006，（10）

[5]郭元祥.综合实践活动课程设计与实施[M].首都师范大学出版社，2007，11.

[6]施良方.课程理论[M].北京：教育科学出版社，2008.130～131.

[7]李林，安连生.计算机辅助光学设计的理论与应用[M]，北京：国防工业出版社，2009

[8]李文华，对知识经济时代下培养大学生自主创新能力的思考[J]，兵团教育学院学报，2006，（03）

[9]张微，黄伟九，曾英，龙军峰.教学型高校课程建设的探讨[J]重庆工学院学报，2006，（07）

[10]刘韶军，高等职业教育课堂教学方法探析[J]中国科教创新导刊，2008，（25）

（作者单位：长春理工大学 吉林长春）