光学前沿技术篇（1）

学习内容

【中图分类号】G 【文献标识码】A

【文章编号】0450-9889（2017）03A-0037-01

在人类社会进步中，物理发挥着举足轻重的推动作用，随着现代社会对科学技术的重视程度不断提升，物理科学研究也加快了向未知领域前进的步伐，各个分支学科的研究取得了很大的突破，形成了丰富多彩的前沿知识。对学生来说，这些新奇有趣、充满神奇的物理前沿知识是具有独特吸引力的，很容易引发学生的好奇心，激活学生产生探索物理奥秘的内驱力。

一、结合教材内容确定引入前沿知识的主题

物理教材是教师教学和学生学习必要的参考蓝本，也是确保实现初中物理教学目标的保障。引入物理前沿知识的最终目的是为了实现物理教学的三维目标，因此教师要以教材内容为依据，围绕教材中不同的主题和内容，选择贴近教学内容的前沿知识，让学生了解相关的物理科学知识，增加学生的见闻和感受。

例如，在学习“声现象”的知识时，学生对现实生活中各种回声、噪声、变声等现象已经有了初步的认识，他们也比较喜欢关注这方面的信息。为了激发学生的学习兴趣，在导入新课时，笔者没有采用常见的人听到各种各样的声音的方式，而是向学生介绍了一门由声学衍生出来的新兴学科――海洋声学，它以声学为基础，与海洋学结合起来，向人类揭示海洋的秘密。“同学们都觉得海洋十分神秘，想不想去看看深不可测的海底世界呢？而关于海洋的研究，人们遇到了一个大难题，就是人类现在还只能在浅海研究，还不能深入浩翰海洋的腹地，我们应该怎么解决这个难题呢？”“发明一些特殊材料的海底航行装置。”有学生开始猜测。“非常有创意的想法，希望将来能够由你去实现。不过，现在科学家们采用一种海洋声学层析术（利用声学方法在大范围海域测量海洋动力特性的一种遥感技术），利用这种技术根据声音速度的变化、声音的反射等信息，能够推测出海里的样子。”笔者说。“太神奇了！”学生们纷纷感叹，进而对学习声学的知识充满了热情。

二、根据学生喜好选择引入前沿知识的内容

尽管初中生积累了一些社会生活经验，但由于学生个体的独立性和差异性，每个学生所关注的问题、感兴趣的内容也各不相同。因此，教师在引入物理前沿知识时，还要结合学生的实际情况，选择学生感兴趣的内容，分门别类地推荐给不同的学生，促使学生高效吸收。

例如，有的学生喜欢关注光污染的问题，有的学生对噪声的问题比较关心，还有的学生比较关心环境污染、低碳节能等题。相应的，对于关注噪声的学生，教师可以提供一些汽车消声装置设备，包括阻性消声器、复合消声器、主动消声器等，简要地介绍了这些汽车消声装置的工作原理，很多男生喜欢研究汽车，对这方面的知识兴致很高；对关注环境污染的学生，教师则为学生提供了一些有关磁悬浮风力发电的知识，让学生对磁悬浮列车有所了解，并带着浓厚的兴趣学习这些知识，清楚地知道这种技术克服了传统轴承的摩擦力，提高了转动速度，在风力吹动下，提高了发电性能。

三、立足学习现状设计引入前沿知识的形式

当前初中生的生理、心理特点与物理知识抽象、概括性强的特点不相适应，导致学生理解物理知识比较困难，学习分化现象突出，更有部分学生丧失了学好物理的信心。为了最大化地发挥这些资源的教学价值，教师要结合新课程改革的要求，立足当前初中生的物理学习现状，利用多媒体教学设备，大胆地创新引入物理前沿知识的方式，为学生创造更多的机会了解物理前沿知识。

光学前沿技术篇（2）

当前，我国高等教育改革已步入深化教学改革，实施素质教育、提高教学质量的新阶段，物理学为现代科学与技术的基础，作为公共课的大学物理课程自然有着极其重要的作用。在面临课时少、内容多等客观因素情况下，教师总是回避和忽视物理教学的现代和前沿知识的介绍。其实这是一种不妥的认识和作法。

如何加强素质教育、提高课堂教学质量，是当前我国教育改革的重要课题之一。而在大学物理教学中适时地渗透现代物理和前沿知识，让学生了解当前物理学前沿正在研究的热门科学难题，是提高教学水平的必由之路，其有利于学生的物理思想培养，有利于学生思维能力的培养，有利于激发浓厚的研究兴趣、唤醒神圣的好奇心，更是时展的需求。

1 渗透现代物理前沿知识教学有利于学生的物理思想培养

物理学发展的重要一环，就是在不断地提出假说，并经过实验验证，对提出假说进行完善或者摈弃的过程。在现代物理和前沿知识的研究中这一思想体现得尤其突出。例如：“玻尔理论”的提出，打破了经典物理学一统天下的局面，开创了揭示微观世界基本特征的前景，为量子理论体系奠定了基础，这是一种了不起的创举，不愧为爱因斯坦的评价——玻尔的电子壳层模型是思想领域中最高的音乐神韵。玻尔理论也有其局限性：这个理论本身仍是以经典理论为基础，且其理论又与经典理论相抵触.它只能解释氢原子的光谱,在解决其他原子的光谱时就遇到了困难。如把理论用于非氢原子时,理论结果与实验不符,且不能求出谱线的强度及相邻谱线之间的宽度.这些缺陷主要是由于把微观粒子(电子,原子等)看作是经典力学中的质点,从而把经典力学规律强加于微观粒子上(如轨道概念)而导致的。可见，科学的进步就是有继承才有发展，继承必须寻找正确的方法，科学的继承方法就是有批判地继承，这样才能前进。我们的大学物理教学就是应该通过向学生灌输现代物理前沿知识，培养学生的物理思想。

2 渗透现代物理前沿知识教学有利于学生思维能力的培养

物理教学过程十分强调对学生能力的培养。就一般能力而言，有：观察、记忆、思维、想象、注意等。其中思维能力是核心，它表现在对问题明确后，立即作横向联系和纵向比较，向深层次探索和研究，从联想中得到相关结论，或者从特殊拓延到一般，寻求更有规律的东西。现代物理知识就极易培养学生的思维能力。在介绍了光的波粒二象性后，学生就会由光对物质的作用而与电场、磁场联系提出光周围是否存在“光场”类似的问题。虽然这是一个没有定论的问题，但对促使学生思维，培养学生思维能力是有利的。

3 渗透现代物理前沿知识教学有利于激发浓厚的研究兴趣

大学物理教学中学生往往有厌学和畏难情绪，这与内容枯燥有极大的关系，我们可以在教学的过程中适量地介绍一些近代物理和前沿知识，开阔学生的眼界，提高学习物理的兴趣。在学习中，好奇和兴趣对人类的学习活动将产生巨大的推动作用。一旦对某问题有了好奇心，就会对如何搞清问题的实质、怎样拿出解决问题的方法产生动力；一旦对学习发生兴趣，就会充分发挥自己的积极性和主动性。

例如：近代物理技术如光纤、光电效应、激光、超导等的实验和在各领域内的应用的介绍又极大地唤醒学生神圣的好奇心。比如向学生介绍一些被认为是21世纪最具有战略意义的高新技术——超导技术，高温超导线材能耗低，通电能力是相同截面积铜导线的100倍以上，目前已被广泛用于超导电缆、超导变压器、超导电机、超导限流器、超导磁分离器、超导磁共振成像（mri）、超导储能装置、超导磁悬浮列车等应用产品的研发，在许多领域取得了重大突破，具有十分广阔的市场前景。

在大学物理教学中如果能重视新知识、新技术的介绍，不仅能起到起点缀的作用，更重要是能激发学生浓厚的研究兴趣、唤醒神圣的好奇心。同时还可以让学生明白，有许多问题是不能用经典物理解决的，必须要用近代物理才能解决，能给学生留下一个悬念，以达到激发学生学习兴趣的目的。

光学前沿技术篇（3）

当前，我国高等教育改革已步入深化教学改革，实施素质教育、提高教学质量的新阶段，物理学为现代科学与技术的基础，作为公共课的大学物理课程自然有着极其重要的作用。在面临课时少、内容多等客观因素情况下，教师总是回避和忽视物理教学的现代和前沿知识的介绍。其实这是一种不妥的认识和作法。

如何加强素质教育、提高课堂教学质量，是当前我国教育改革的重要课题之一。而在大学物理教学中适时地渗透现代物理和前沿知识，让学生了解当前物理学前沿正在研究的热门科学难题，是提高教学水平的必由之路，其有利于学生的物理思想培养，有利于学生思维能力的培养，有利于激发浓厚的研究兴趣、唤醒神圣的好奇心，更是时展的需求。

1 渗透现代物理前沿知识教学有利于学生的物理思想培养

物理学发展的重要一环，就是在不断地提出假说，并经过实验验证，对提出假说进行完善或者摈弃的过程。在现代物理和前沿知识的研究中这一思想体现得尤其突出。例如：“玻尔理论”的提出，打破了经典物理学一统天下的局面，开创了揭示微观世界基本特征的前景，为量子理论体系奠定了基础，这是一种了不起的创举，不愧为爱因斯坦的评价——玻尔的电子壳层模型是思想领域中最高的音乐神韵。玻尔理论也有其局限性：这个理论本身仍是以经典理论为基础，且其理论又与经典理论相抵触.它只能解释氢原子的光谱,在解决其他原子的光谱时就遇到了困难。如把理论用于非氢原子时,理论结果与实验不符,且不能求出谱线的强度及相邻谱线之间的宽度.这些缺陷主要是由于把微观粒子(电子,原子等)看作是经典力学中的质点,从而把经典力学规律强加于微观粒子上(如轨道概念)而导致的。可见，科学的进步就是有继承才有发展，继承必须寻找正确的方法，科学的继承方法就是有批判地继承，这样才能前进。我们的大学物理教学就是应该通过向学生灌输现代物理前沿知识，培养学生的物理思想。

2 渗透现代物理前沿知识教学有利于学生思维能力的培养

物理教学过程十分强调对学生能力的培养。就一般能力而言，有：观察、记忆、思维、想象、注意等。其中思维能力是核心，它表现在对问题明确后，立即作横向联系和纵向比较，向深层次探索和研究，从联想中得到相关结论，或者从特殊拓延到一般，寻求更有规律的东西。现代物理知识就极易培养学生的思维能力。在介绍了光的波粒二象性后，学生就会由光对物质的作用而与电场、磁场联系提出光周围是否存在“光场”类似的问题。虽然这是一个没有定论的问题，但对促使学生思维，培养学生思维能力是有利的。

3 渗透现代物理前沿知识教学有利于激发浓厚的研究兴趣

大学物理教学中学生往往有厌学和畏难情绪，这与内容枯燥有极大的关系，我们可以在教学的过程中适量地介绍一些近代物理和前沿知识，开阔学生的眼界，提高学习物理的兴趣。在学习中，好奇和兴趣对人类的学习活动将产生巨大的推动作用。一旦对某问题有了好奇心，就会对如何搞清问题的实质、怎样拿出解决问题的方法产生动力；一旦对学习发生兴趣，就会充分发挥自己的积极性和主动性。

例如：近代物理技术如光纤、光电效应、激光、超导等的实验和在各领域内的应用的介绍又极大地唤醒学生神圣的好奇心。比如向学生介绍一些被认为是21世纪最具有战略意义的高新技术——超导技术，高温超导线材能耗低，通电能力是相同截面积铜导线的100倍以上，目前已被广泛用于超导电缆、超导变压器、超导电机、超导限流器、超导磁分离器、超导磁共振成像（mri）、超导储能装置、超导磁悬浮列车等应用产品的研发，在许多领域取得了重大突破，具有十分广阔的市场前景。

在大学物理教学中如果能重视新知识、新技术的介绍，不仅能起到起点缀的作用，更重要是能激发学生浓厚的研究兴趣、唤醒神圣的好奇心。同时还可以让学生明白，有许多问题是不能用经典物理解决的，必须要用近代物理才能解决，能给学生留下一个悬念，以达到激发学生学习兴趣的目的。

光学前沿技术篇（4）

中图分类号：G643 文献标志码：A 文章编号：1674-9324（2016）37-0223-03

一、引言

光电技术是战场态势精准感知与全维显示、远程精确打击与对抗等领域的核心关键技术，近年来发生的多次高技术局部战争反复证明，光电装备在军事上的广泛应用，已经对作战方式和作战效能产生了重大影响，成为现代战场上军事高技术对抗的制高点之一。信息化战争中，光电装备的发展水平，在一定程度上决定着武器系统的先进程度，是衡量武器系统作战能力的重要标志，是赢得高技术局部战争胜利的重要保证。随着军队现代化、信息化建设步伐的加快，光电装备的种类将越来越多，应用将越来越广泛，对高层次应用型人才的需求日益迫切[1]。

军校研究生是我军的高层次人才，是我军现代化建设的生力军，其能力素质直接影响高科技武器装备的作战效能的发挥。但是近年来部队反馈意见表明，部分研究生难以适应部队生活，难以胜任岗位工作，引起了军队院校研究生教育、教学的反思[2，3]。专业课程是研究生培养方案中的重要环节，是研究生培养的重要载体。如何通过专业课程教学，既培养学员的扎实的专业素养，又提高学员的任职能力是军校研究生光电类专业课程教学方案改革的目标[1，4]。本文从分析军校研究生光电类专业课程的特点入手，围绕新形势下的强军目标，提出了光电类专业课程教学方案改革的几点建议。

二、新形势下强军目标对军校研究生能力素质的要求

党的十以来，对军队院校教育作出了一系列重要指示，强调人才培养要坚持面向战场、面向部队，围绕实战搞教学，着眼打赢育人才。党的十八届三中全会通过的《中共中央关于全面深化改革若干重大问题的决定》明确提出，“要深化军队院校改革，健全军队院校教育、部队训练实践、军事职业教育三位一体的新型军事人才培养体系”。能打胜仗是党在新形势下强军目标的核心，因此在新形势下，向实战聚焦、向部队靠拢已成为军队院校教育、教学改革的主题。2012年，中央军委颁发的《2020年前军队院校教育改革和发展规划纲要》指出：要建立以能力培养为导向的现代教学体系。这就为军校研究生教学方案改革指明了方向。

作为研究生培养过程的指导性文件，我校研究生培养方案明确指出了光学工程专业研究生的培养目标是培养适合军队、国防和国民经济建设需要，军政素质好，掌握光学工程学科坚实的基础理论和系统的专门知识，具有从事教学、科学研究或独立担负专门技术工作的能力，能够解决科学技术难题的高级专业人才，并具备适应军队建设和信息化条件下联合作战的需要，锻炼成长为高层次参谋、指挥和管理人才的基本能力和素质[5，6]。具体来说，光电类研究生需要具备的能力和素质主要包括专业知识、业务能力和全面素质等三个方面。专业知识主要包括物理学、光学、光电子学等方面的基础理论，电子技术、计算机技术、信息处理技术等相关学科领域的基础知识，光电器件、光电系统研究和工程应用所需的专门知识。业务能力主要包括专业实验技能，综合运用光学工程基础理论及相关学科知识解决工程实际问题的能力，组织管理能力和协作能力。全面素质主要包括身体素质、思想道德、政治素质和军事素质等。

业务能力是军校研究生能力素质的核心。未来战争将是高技术条件下多兵种合成、多要素聚集的全维信息化战争，而主宰战争胜负的焦点在于是否有一支能够驾驭高技术武器装备、适应未来战争节奏的新型军事人才队伍。作为高层次应用人才，光电类研究生的业务能力除了一定的科研能力、创新能力和独立工作能力，更重要的是任职能力，能够将专业知识和能力与光电装备联系起来，熟悉所学专业知识在部队光电装备中的地位、现状、存在问题及解决方法，具备到基层部队岗位任职的能力[7]。

三、军校研究生光电类专业课程的特点分析

（一）课程内容实践性强，多与我军光电装备密切相关

随着我军现代化、信息化建设进程的加快，光纤陀螺、红外制导系统、光电跟踪系统、激光陀螺惯导系统等越来越多的光电装备将列装部队。这些光电装备往往是高新武器装系统的“眼睛”或“心脏”，能够确保战场上看得更清、反应更快、打得更准、隐蔽性更好，在战略预警、防空反导、远海防卫、信息攻防等新型作战力量建设中发挥重要作用。我校开设的光电类专业课程如《光纤传感系统》、《激光陀螺技术前沿》、《光学检测》、《光电惯导技术》、《光电技术前沿》等主要讲授这些光电器件及系统的基础理论、基本结构和基本原理，针对性和实践性均很强[5，8]。

（二）不同课程横向联系密切，多门课程共同支撑一套光电系统

高新武器装备中的光电系统往往是由多个功能模块组成，每个功能模块可能涉及某一门或多门课程。如激光陀螺惯导系统主要由激光陀螺、加速度计和信号处理系统等部分组成。《光学检测》中部分内容讲授激光陀螺的基本原理、激光陀螺中光学元件的精密检测技术；《激光陀螺技术前沿》主要讲授激光陀螺的发展历程、前沿动态和发展趋势；《微弱光电信号处理技术》中部分内容讲授激光陀螺信号的转换、降噪放大和滤波等技术；《光电惯导技术》讲授激光陀螺惯导系统的基本结构、工作原理等。这些课程的内容各有侧重，互相交叉，联系密切，它们共同构成激光陀螺惯导系统的理论基础[5]。

（三）课程内容更新快，多涉及光学工程学科发展前沿

一方面，随着我军武器装备信息化进程的加快，越来越多新的光电装备会列装到部队，有些老旧的光电装备也会更新换代。例如随着新型红外探测器的发展，红外热成像仪将从单波段探测向多波段探测发展，并且逐步实现小型化，特别是在单兵光电系统中，小型化轻量级光电装备的发展非常迅速。光电联合相关处理技术代替传统的电子相关处理技术用于目标的快速识别、跟踪探测和火力指挥与控制。因此光电类专业课程的内容就要及时更新课程内容，做到与光电装备无缝对接。另一方面，光电类课程中《光子晶体技术前沿》、《光纤技术前沿》、《高能激光技术前沿》等都处于光学工程学科发展前沿，属于当前热点研究方向。这些研究方向都处于快速发展的阶段，随着新现象、新原理和新技术不断涌现。因此，要保证课程内容时刻与学科发展接轨，就必须密切关注学科发展动态，及时更新课程内容。

四、军校研究生光电类专业课程教学方案探讨

专业课程是研究生培养方案中的重要环节，是研究生培养的重要载体。如何利用好这个载体，不仅用来让学员掌握相关专业知识，培养学员研究能力、组织管理能力和协作能力，更通过课程教学了解光电系统在武器装备中的应用，光电系统如何有效提高武器装备的作战效能，光电系统的使用如何改变作战模式，光电系统在体系作战中如何发挥作用。这些问题都在教学方案改革中体现。

（一）分类精选教学内容，突出军事特色

将课程内容分为基础理论和应用技术两个大类，梳理出专业课程中的核心知识点。基础理论精选核心知识点，按照体系化、模块化要求，重新构建专业理论体系，夯实学员的理论基础，提高学员的专业素养。应用技术方面，按照“围绕实战搞教学”要求，以部队需求为牵引，从新型光电装备中寻求和挖掘与基础理论的结合点。从大量新型光电装备中选取具有代表性的典型案例，丰富和重构课程教学内容，将特殊性与普遍性有机结合起来，引导学员应用基础理论知识理解光电装备，提高学员分析和认识问题的能力，培养学员能够快速适应基层岗位、驾驭新装备。

（二）广泛采用研讨式、案例式教学方法

传统的“教师讲授+学员练习”的单向传授教学方法常常导致理论与实践的脱节，容易造成研究生在军队任职中陷入“纸上谈兵”的境地。研究生学员已经掌握了一定的基础知识，具备了一定的学习自觉型和自主性。传统单向传授教学方法压制了学员学习自主性的发挥。光电类专业课程教学可以以特定的军事应用为背景，围绕某典型光电装备，开展多角度、多层次研讨，引导学员通过自主学习、自主研究、自主讨论以下问题：（1）光电系统的构成和原理是什么？（2）光电系统在武器装备中起什么作用，如何影响武器装备的性能？（3）武器装备如何影响战术战法？通过灵活运用案例式、启发式、研讨式、情景式等教学方法，努力实现教学从重教到重导的转变，同时通过具体军事应用案例积极引导研究生学员及早与部队对接，向实战靠拢[9，10]。

（三）充分利用MOOC优势，强化自主学习

近年来，各高校加快教育理念及教育管理理念更新，积极推进MOOC、MOORE等新型教学方法运用，建立了良好的MOOC平台。与地方大学研究相比，军校研究生在相同的总课时数内既要学习专业课程内容，又要学习军政知识，专业课程的课时经常显得不足。此外，如前所述，现代高新武器系统一般由多个模块组成，往往涉及多门课程内容。因此在以某一光电装备为案例实施教学时，学员会因其他专业的知识漏洞而无法完全理解光电装备在武器系统中的作用。MOOC、MOORE等新型教学方法的出现可有效解决这些问题[11]。以我校MOOC教育资源为例，我校MOOC平台上集中了《古沙传捷音――光纤技术漫谈》、《精确打击武器装备》、《导弹精度分析与评估》等与光学工程专业相联系的其他专业课程。在讲授某专题之前，教员提前通知学员在MOOC平台上学习该专题涉及的课程内容。利用我校MOOC平台优势，研究生学员在课外自主学习相关专业的知识，进一步完善知识谱系，提高课堂授课效率。

参考文献：

[1]吕克洪，刘冠军，秦国军，等.浅谈高技术武器背景实验条件对军校研究生创新能力培养的作用[J].高等教育研究学报，20lO，33（2）：42―43.

[2]刘溪源，张苹，刘焕章.任职教育转型形势下，对军事院校人才教育培养目标的思考[J].时代教育，2008，（4）：49-51.

[3]王子欣.军队任职教育的反思与诉求[M].北京：出版社，2011：41―61.

[4]沈洪斌，李刚，胡文刚，王元铂.针对军校专业特点的激光课程教学改革探索.现代教育技术[J].2010，20（2）：70-73.

[5]研究生院.国防科技大学研究生2009培养方案[z].国防科技大学，2009.

[6]王维平，王雪松，甘可行，钟海荣.以制订新一轮研究生培养方案为契机，科学谋划研究生培养的顶层设计[J].学位与研究生教育，2008，（S）.

[7]钟海荣，贾辉，甘可行.研究生培养质量大型问卷调查的组织与分析[J].南京航空航天大学学报（社会科学版），2006，（2）：87―90.

[8]沈洪斌，张雏，李刚，等.针对军校特殊技术专业培养目标的教学实施[J].高等教育与学术研究，2008，（3）：80-82.

光学前沿技术篇（5）

我国成为世界上唯一能够制造实用化深紫外全固态激光器的国家

深紫外激光波段（DUV）是指波长短于200纳米的光波，具有能量分辨率高、光谱分辨率高、光子通量密度大等特点。深紫外激光技术在物理、化学、材料、生命等领域有重大应用价值。然而，“缺乏实用化、精密化激光源，影响了DUV科研装备和前沿研究的发展。”中科院理化所研究员、“深紫外固态激光源前沿装备研制”项目首席科学家许祖彦院士说。

要产生深紫外波段激光，关键是找到合适的非线性光学晶体。在科学界，200纳米常被形容为一堵“墙”，谁突破了这堵墙，就可能在深紫外重大前沿装备及相关领域的探索中占据制高点。

经过10余年努力，中科院的科研人员在国际上首先生长出大尺寸氟硼铍酸钾晶体（KBBF）。经测试，该晶体是第一种可用直接倍频法产生深紫外波段激光的非线性光学晶体。许祖彦院士研究组与陈创天院士研究组合作，在此基础上发明了KBBF晶体的棱镜耦合技术，即无需按照匹配角斜切割，即可实现激光倍频输出。

KBBF晶体的棱镜耦合技术，使获取实用化的激光源器件成为可能。该技术已经获得中、美、日3国发明专利授权，保证了我国在深紫外激光输出的全球领先地位。

随着晶体和器件制造的突破，我国科学家在全固态激光领域首次打破200纳米这个壁垒， 搭建了深紫外非线性光学晶体与器件和深紫外全固态激光源两个平台，我国也因此成为世界上唯一能够制造实用化深紫外全固态激光器的国家。

8台科学装备属国际首创，部分产品将进行一定的产业化探索

实用化的深紫外全固态激光源设备出现之前，获取小于200纳米的深紫外波段，主要依靠同步辐射和气体放电等非相干光源。这些光源虽有波长短、波段宽的优势，但设备造价高昂，而且存在能量分辨率低、光子通量小、密度低等不足，不能满足深紫外波段前沿科学装备发展的需求。

“一些同步辐射装备，花费近亿元，体积也非常大，实用性比较差；深紫外全固态激光器不仅大大降低了仪器成本，还有更好的性能。”许祖彦说。经过3年多的努力，我国科学家在国际上首次研制成功8台实用化、精密化的深紫外固态激光源装备。

这8台科学仪器是：深紫外激光拉曼光谱仪、深紫外激光光化学反应仪、深紫外激光光发射电子显微镜、深紫外激光光致发光光谱仪、深紫外激光自旋分辨角分辨光电子能谱仪、光子能量可调深紫外激光光电子能谱仪、深紫外激光原位时空分辨隧道电子谱仪以及基行时间能量分析器的深紫外激光角分辨光电子能谱仪。

许祖彦介绍，这8台机器，不仅在装备上是国际首创，性能指标也国际领先，并实现了关键指标的突破。目前，这8台科学仪器已经在石墨烯、高温超导、拓扑绝缘体、宽禁带半导体和催化剂等的研究中获得了重要结果。比如，利用深紫外激光光发射电子显微镜对石墨烯开展研究，为石墨烯等光电子材料发展和应用提供有力的研究手段；利用光子能量可调深紫外激光光电子能谱仪，首次将光子能量连续可调深紫外激光应用到光电子能谱仪，可在变激发波长条件下，同时实现高能量分辨、角分辨和体效应观测功能。

据介绍，我国的尖端科学仪器几乎全为进口，我们虽能写出前沿的论文，却做不出高端的设备，“能产蛋却不能养鸡”。这8台深紫外固态激光源装备及其在科学仪器上的突破，使这一局面得以改观。

光学前沿技术篇（6）

1高职院校计算机前沿技术教育应用的现实意义

科技跨步到今天，计算机应用可谓包罗万象、景象万千。尤以教育事业的无处不在的广泛应用惹人耳目，而作为竞业前沿的高职院校计算教育更是别具风采。纵观其教学历程，无论日益更新的多领域使用，还是教学模式与技术手段的互动创新，均以意义深远的现实性达成世人共识。如今，可以这样说，传统“一言堂”的身影逐渐在淡出高职教学视野，取而代之的计算机技术“媒体”已经走上职业“讲台”。也可以如此理解，计算机前沿技术教育以其前瞻性的潜能发挥，已经“越厨代庖”，成为最具强大功能和成效的科技教育手段与时代教学工具。依据其前沿性的技术发挥，对提高教学质量功在当代，对打造教育形象品牌则利在千秋。比较之下，传统教学的人才培养模式相形见绌，所发挥着的作用难以与计算机前言技术同日而语。问题的关键之处在于计算机前沿技术教育的“一机多能”与“身兼数职”：计算机创设“课堂”。作为一种形象化的教学工作工具，可为教学全过程随时随地提供教学管理与教学工作的“一揽子”服务；计算机是认知“孵化器”。作为学生万能的学习助手，学生可充分利用计算机的简捷高效增强求知欲，开阔无限量的学习视野；计算机是知识成长的“实验田”。学生通过计算机可随时检验一些教学思想是否脱离实际，某些教学活动是否具备科学合理性，并经过“实验”检测，使其“成长”为某领域的教学软件工具等。这些高职院校计算机前沿技术教育应用的现实意义非同凡响。

2高职院校计算机前沿技术教育应用的具体探讨

教学中，如何以科学合理的教育手段达到良好的育人效果，过程非常重要，也是执教者不遗余力探索追求之所在。而整体教学过程倘若离开有效教学管理，必将大打折扣。教学的管理内容可概括为学生日常学习的掌控与监督，学生成绩的检测与评定，以及日常学习生活中学生的一些琐事管理等。若应用教学传统手段，不仅管理效率难以提升，对执教者创造性展开教学活动，也是一个负面影响。如今，伴随科学技术的介入，基于计算机前沿技术管理系统应时而生。如集成教学系统、综合学习系统及计算机测验软件等，雨后春笋般充斥着视野。于潜移默化中改变着传统教学模式，不仅对执教者的教学水平形成有力推促，也使他们卸下包袱、轻装上阵，以更对的经历的精力投身教学当中。

（一）计算机多媒体教学视野的“绚丽多彩”。多媒体教学的视野互动作为计算机前沿技术一项形象应用，首先向我们扑面而来。计算机前沿技术在进步，高职院校的教学资源也在不断的丰富。如校园网络创设、知识库构建，以及琳琅满目计算机类教学课件的层出不穷等，展现出绚丽多彩的多媒体教学视野。概括而言，教学资源事无巨细均离不开前沿性的计算机技术应用。为达成提高教学水平的目的，多媒体应用可作为执教者教学演绎的重头戏，来形象策划自身的教学思路。如此，可将学生置身于形象兼备、声色俱佳的多媒体演绎中，全面领悟知识的深邃与宽广。并在教学课件创设中，适时介入计算机的前沿技术应用，便于师生互动交流，及时互通有无，便于执教者及时调整教学思路。

（二）网络远程通信技术平台的“风光无限”。在高职院校计算机前沿技术教育应用中，远程通信于网络技术平台的打造，也是计算机育人工程风光无限。此项技术即是将计算机现代通信与网络技术、多媒体技术交相融合，再通过计算机的网络交互与多领域覆盖，从而达成更为广泛的远程教育网络信息化服务。这样的做法已经举世瞩目，得到众多教育界与理论界的广泛认可，并有各高职院校孜孜不倦的鼎力推崇与实践。此情此景中，网络平台与远程通信技术的通力协作，不仅为学生提供大有可为的学习天地，可以养成良好的学习习惯，可按照自身的实际状况灵活调整作息时间，科学安排学习进度。执教者也可随时将教学课件放到网站，以灵活的方式达成教学资源互动与共享。

3高职院校计算机前沿技术教育应用的前景思考

（一）有的放矢，倾力而为，打造高职院校计算机前沿技术教育应用“硬环境”。其中心议题，在于学习控制能力的硬环境。学生学习中，对学习环境的控制力至关重要。只有执着于广泛的射猎追求，才能厚积薄发，有所见地。在特定领域的探索追求中，唯有不断实现推测性理论的沟通，所感所惑理论问题才能通过不断寻求探索中，困难才能迎刃而解。有许多靠这样的环境条件，成长越发成熟，其最大的特点在于集合思维勇与计算机的科学应用，不断磨练自己。相对而言，久而久之学习认知力必成气候。并在材料学习的灵活运用中，不断完成认知升华，获取知识的认知能力会攀升新的高度。

（二）运筹帷幄，通力协作，发展高职院校计算机前沿技术教育应用“超媒体”。其中心议题，在于社会、院校、学生等广义上的多维互动，发展高职院校计算机前沿技术教育应用“超媒体”。让学生在不断的互动学习进程中，逐步将计算机前沿技术“纳为己有”，以积极地应对院校教育、参与社会实践。

引用：

光学前沿技术篇（7）

北京、上海两大直辖市，连同广东、浙江、江苏三个沿海省份，集中了中国半数以上的上市公司，可以说是中国经济最活跃、最富创新力的区域，他们所绘制的创新版图，将在一定程度上引领中国产业升级。我们节选了五个地区党代会报告有关创新高地的规划，并进行简单介绍。可以说，它们是中国未来的创新地标。

北京

全面实施《北京加强全国科技创新中心建设总体方案》，全力抓好“三城一区”建设。聚焦中关村科学城，推进中关村大街提升改造，集聚全球高端创新要素，提升基础研究和战略前沿技术研发能力，形成一批具有全球影响力的原创成果、国际标准、技术创新中心和创新型领军企业集群。突破怀柔科学城，重点布局国家重大科技基础设施和前沿科技交叉研究平台，建设综合性国家科学中心，成为世界级原始创新的承载区。搞活未来科学城，集聚一批高水平企业研发中心，建设重大共性技术研发创新平台，打造全球领先的技术创新高地。

立足中关村国家自主创新示范区，加大先行先试力度，促进各分园高端化、特色化、差异化发展，促进全国科技园区资源要素双向流动，塑造更多依靠创新驱动、更多发挥先发优势的引领型发展。

――北京市第十二次党代会报告

报告中所谓的“三城一区”即指中关村科学城、怀柔科学城、未来科学城和北京经济技术开发区。根据2016年9月国务院印发的《北京加强全国科技创新中心建设总体方案》，“三城”的定位各有不同：

中关村科学城主要依托中国科学院有关院所、高等学校和中央企业，聚集全球高端创新要素，实现基础前沿研究重大突破，形成一批具有世界影响力的原创成果；怀柔科学城重点建设高能同步辐射光源、极端条件实验装置、地球系统数值模拟装置等大科学装置群，搭建大型科技服务平台；未来科技城着重集聚一批高水平企业研发中心，集成中央在京科技资源，引进国际创新创业人才，打造大型企业集团技术创新集聚区。

根据公开报道，2017年4月，北京市科委的官员曾详细披露过“三城一区”的重点支持方向及部分项目。

其中，中关村科学城重点支持在网络空间安全、量子通信、人工智能、自主可信计算等领域的原创技术成果和关键核心技术，推动量子点微型光谱仪芯片、神网络处理器等重大成果转化；怀柔科学城将加快推动综合极端条件实验装置、地球系统数值模拟装置两个重大科技基础设施和先进光源技术研发与测试、材料基因组研究等5个交叉研究平台的开工建设；北京经济技术开发区将聚焦动力电池、石墨烯、人工智能等领域，建设部级制造业创新中心。

此外，报告谈及的“中关村国家自主创新示范区”源于20世纪80年代初期的中关村电子一条街，是中国最富盛名的创新高地。目前，示范区空间规模为488平方公里，形成拥有“1区16园”发展格局。

中关村的活力，从创业者、投融资以及上市公司的数量即可见一斑。根据《中关村指数2016分析报告》，2016年《福布斯》的“亚洲30位30岁以下杰出青年”榜单中，中关村约占中国入选的创业者三分之一；2015年，示范区范围内发生股权投资案例2413起，已披露股权投资金额约人民币1020.3亿元；中关村当年新增上市企业27家，其中境外上市5家，截至2015年12月末，总数达281家，这数字远超中国大多数省份。

上海

以全球视野、国际标准推进张江综合性国家科学中心建设。加快建立世界一流的重大科技基础设施集群，集聚建设国际先进水平的国家实验室、科研院所、研发机构、研究型大学，提升集中度和显示度。高水平规划建设张江科学城，打造世界级科技创新中心的增长极。

――上海市第十一次党代会报告

光学前沿技术篇（8）

启示二：沿海经济带建设要统筹协调好全局与局部、眼前利益与长远利益的关系。张謇曾说：“一个人办一县事，要有一省的眼光；办一省事，要有一国的眼光；办一国事，要有世界的眼光。”的确，张謇的大局观念、长远眼光和统筹协调能力值得我们研究和学习。为了既使苏北沿海产盐区的荒地资源得以开发利用，又保证盐产得以完成，张謇倡导并发起组建盐场，以发展滩晒盐业取代草煎盐业。这种另辟蹊径的做法，为“废灶兴垦”扫除了障碍，提供了保障，也正是张謇“长远的眼光”带来的“长远的利益”。百年后的今天，我们更应该立足大局，放远眼光。就沿海经济带而言，要放在江苏加快实现“两个率先”、科学发展、建设全面小康社会的大局中去考虑和规划，不能因为这个项目对本地有利就盲目上，更不能因为有一时的经济利益可图就一哄而上甚至抢着上，全然不顾负面影响。如港口开发，苏北应该是一盘棋，各市都要有大局观，什么地方建港口，什么地方有条件建深水港，都应该有科学的论证和规划。同时，全局又是由局部构成的，没有局部的发展就没有全局的发展。各地应在上一级部门的开发规划中，结合各自的特点和优劣势。找准自己的位置，明确发展的思路。在引进项目上，不能因为眼前利益而放松要求，要有较高的技术含量和附加值，更要有生命力。不能因为眼前的“政绩”而破坏生态环境、损害人民利益、影响子孙后代的发展和生活。苏北沿海地区最大的优势是生态优势，沿海经济带建设更应该注重的是发挥这个优势，而不破坏这个优势，必须按照全面协调可持续发展的要求，走出一条有东部沿海特征的新型工业化的科学发展之路。

启示三：沿海经济带建设必须考虑规模效应。当年在“废灶兴垦”时，盐垦公司为创造并改善生产条件，在综合开发和推广良种等方面，一开始就十分重视集约化的规模经营。我们在开发沿海地区时，农业要走产业化经营的道路。苏北地区耕地面积大，劳动力资源丰富，农产品量大，但长期以来效益并不明显。这与苏北地区的农业产业、产品结构不尽合理有很大关系。我们必须走生态农业之路，坚持发展集约化的高效农业、加工农业，充分发挥地区优势，实行贸工农一体化、产加销一条龙，综合开发沿海资源。工业要走集约化的道路。规模是企业抵御风险的“抗体”，规模大还能引导市场。我们在搞沿海经济带建设时，要坚持走新型工业化道路。大力发展产业集群，形成并增强规模效应。要做大生态旅游业。苏北沿海地区发展旅游业具有得天独厚的优势，除了较为丰富的人文景观外，麇鹿、丹顶鹤两个自然保护区，花果山和紫琅山等都在国内外有着相当的影响，组建大公司、大集团，开发苏北沿海地区的旅游业将大有可为。

光学前沿技术篇（9）

(二)教学模式存在的相关问题物理电子专业的专业性、理论性都非常的强，其所涉及的很多知识体系都尚未建成，需要进行研究探索不断改革。所以造成的最直接的后果便是高校在该类专业教学问题上存在诸多问题。包括教师专业水准的缺乏，因为该专业一直处于更新的状态，教师很容易出现知识滞后的现象。此外，高校在进行课程投入的时候更会侧重于低投入、高回报的教学模式，对于物理电子专业的投入较少，致使其教学资源相对缺乏。

二、物理电子专业未来发展方向

(一)不断优化专业设置相关的部门应该意识到目前我国物理电子专业在设置上的不足，采取相关的措施更加科学化的设置，对于真空物理以及光电显示器件、电子光学与仪器、声学物理、电光源等技术领域都应实现合理的设置安排。专业不能仅仅集中于小范围之中，需要设立完善的专业体系，让学生得到全面的发展，为社会输出全方位的人才。要让更多的高校学子接触这样的专业，只有这样，我国的物理电子专业才能够实现可持续发展。

光学前沿技术篇（10）

光电技术对经济和社会的推动作用日趋显著，使光学技术从理论层面普及到光电信息技术的应用层面。信息时代质的飞跃的关键，是培养和依靠高素质、复合型的光电创新人才[1]。作为粤港澳大湾区优势的光电子信息产业集群，在国家大力推进粤港澳大湾区建设的新形势下，将迎来新一轮发展浪潮，产业升级发展需要高校输送更多优秀的光电子信息类创新人才[2]。而光电专业的实验课程体系是培养技术人才的重要支撑条件。

1改革思路

为培养符合粤港澳大湾区光电产业转型升级发展需求的光电专业工程人才，按照“一中心双融合三依托”的改革思路，对光电信息科学与工程专业的实验教学体系开展了新工科建设改革。“一中心”，即聚焦学生工程实践能力养成为中心，改革专业实验课程体系、实验平台、实验内容和教学实施方法，提升工科人才发现问题、分析问题、设计方案、实施方案、测试调试、团队协作等能力。“双融合”，即通过科教融合和产教融合推动实验教学创新[3]。发挥工科高校的科技创新和科技服务优势，鼓励支持教师将科研最新成果和技术服务最新方案，转化为实验课程教学内容或实验项目；发挥粤港澳大湾区和光电产业集群优势，强化校企合作，产教融合协同育人，将部分实验教学内容安排在学生的企业学习阶段，并建设企业实验教学指导教师队伍。“三依托”，即依托实验课程建设团队、企业技术团队和实验室管理团队。一是依托实验课程建设团队，升级改造面向新工科改革的专业实验课程，开发新的实验项目；二是依托区域企业技术团队，发挥课程产业创新优势，参与实验课程教学与实验项目建设，并指导学生在企业学习阶段的工程实践；三是依托实验室管理团队，按照实验课程体系改革要求，及时改造实验室，升级实验教学设备仪器，并加大实验室开放，积极参与实践教学指导[4]。

2改革内容

按照“一中心双融合三依托”的改革思路，面向光电新工科人才培养，实施了光电信息科学与工程专业的实验教学体系“四化”改革，即实验课程体系分层模块化、实验平台建设发展基地化、实验课程教学实施类别化、实验项目建设前沿工程化。2.1实验课程体系分层模块化。首先，优化光电技术实验课程层次结构。进一步厘清了专业实验课程的层次结构，将实验课程分为4个层次，如图1所示，内容涉及基础、专业、综合设计及综合创新。依据光电新工科人才培养目标，结合光电专业工程素养养成规律，将专业实验教学分层次开设，明确各部分的工程训练目的和目标。其次，模块化设计实验课程体系。根据实验课程教学目标制定相应的实验教学模块的主要内容和步骤，打破课程独立实验的界限，避免实验设置的无序和可能造成的交叉重复，建立综合实验教学体系[5]。综合设计性实验打破单一课程的封闭体系，追求实验教学体系与内容的综合性与整体性，形成多模块的实验课程体系[6]。第三，不断开发完善实验课程教学资源。根据光电信息技术的发展规律和趋势，依托学校、学院的优质师资力量，组建了一支高水平的理论教学与实验教学指导教师队伍。委托课程建设团队挖掘已有实验课程潜力，持续更新与开发层次多样、内容丰富、选读方式多样、开设方式灵活的实验课程及教学资源。2.2实验平台建设发展基地化。针对光电子信息学科特点，结合光电应用型人才成长规律，提出以基地化发展思路打造光电信息技术专业实验平台，以平台的建设来整合、改造和提升学校光电信息类创新创业实践教学水平[7]，努力将一体化平台打造成资源共享的实验平台及科学管理深度开放的实践平台，同时也是与校外实践平台对接的开放平台，通过产学研基地建设和对外交流来促进人才培养与平台发展。坚持创新型、综合化、全周期工程教育理念，以培养学生的综合运用能力、创新能力、工程能力为核心[8]，以光电技术创新能力培养为目标，建立了本科生光电信息技术综合实验教学平台——广东省实验教学示范中心“光电技术实验教学示范中心”，如图2所示。该平台包括6个子平台，即5个实验教学子平台和1个综合创新实践子平台，可支持强化多学科知识的综合训练，锻炼和培养学生在涉光科技层面的应用能力。平台运行坚持总结优化与基地化发展。根据建设目标和运行情况，及时总结平台运行管理中的优点和问题，不断调整优化，使平台以最佳状态支持光电新工科人才实践能力培养。平台运行成熟后，调整和提升其结构与功能，按照人才培养基地的高标准推进平台建设，挖掘基地化平台对人才培养的复合功能与潜力。推动基地化平台致力于全面提升学生创新能力，并以平台为基础，结合学校学科和专业优势，通过产学研合作与地方或大型企业加强交流，加强与校外实践平台的交流与合作，促进平台研究成果转化和校内外实践平台合作培养，达到学校、地方/企业、学生“三赢”局面。2.3实验课程教学实施类别化。在实验课程体系优化和实验教学平台建设发展基础上，根据光电信息科学与工程专业实验分为光源、光调制、光检测和光成像4个方面的特点，实验课程相应地分为“源、调、测、像”4个类别。紧密联系光电技术工程实际，对已有的教学与实验资源进行优化整合，对应实验课程类别相应建立了6个实验教学平台，包括基础光学实验室、激光技术实验室、光电传感与检测技术实验室、光纤与通信技术实验室、信息光学实验室、光电一体化实践创新实验室。新增购置一批实验教学仪器，完成主要实验教学仪器的更新换代。实验课程的类别化实施，提高了实验室管理效率和开课使用效率，也为综合设计性实验和综合创新实验项目的开展，提供更好的支撑。2.4实验项目建设前沿工程化。第一，以科教融合、科研反哺教学推动本科实验教学项目前沿化。依托本专业教师科研能力较强、主持各类科研基金较多的优势，开设基于科研项目的综合设计性实验I及基于企业科技合作以及技术开发内容的综合设计性实验II。新增实验项目12个，其中创新实验项目5个。学生通过进入教师的前沿科研课题，亲身感知企业的前沿应用研究与技术开发，培养创新能力和工程能力，培养“应用能力”。例如，基于光电检测与机器视觉是目前华南地区涉光科技七大产业群之一的产业前沿优势，新增了8台套“TH-02光电视觉检测实验仪”，开展了“光路搭建调试与面阵CCD/CMOS数据采集实验”“面阵CCD/CMOS图像预处理实验”“OCR字符识别实验”“二维码识别实验”“图像模板匹配实验”“SVM支持向量机分类器实验”等具有示范意义的创新实验项目。第二，以产教融合、校企协同培养推动学生毕业设计选题工程化。建立鼓励基于企业实际工作内容的毕业设计选题制度。通过该制度，使毕业设计题目更加紧密结合工程实际问题，“真心实意”作设计、“真刀真枪”做工程，缩短工程师培养与企业需求之间的差距，提升学生的工程应用能力。在校企协同培养期间，指定企业和学校各1名指导教师共同指导学生毕业设计，让学生到企业完成毕业设计。

3实施效果

3.1实验教学队伍建设保障更加有力。保障光电新工科人才培养的实验教学体系改革有效实施的重点，在于实验教学队伍建设，即实验课程建设团队、企业技术团队和实验室管理团队的建设。改革进程中，进一步提高教学师资水平、改善师资队伍职称和学位结构。校内实验教师具有博士学位的达到了80%以上，并要求教授主讲实验课。引进的高水平人才7人，其中国家高层次人才1人，特聘教授3人，“青年百人”3人；选派教师到国内外高校学习进修，青年教师在国外高校进修1年以上的有2名，短期进修的1名，晋升教授2名；已具有30人规模且大部分为光电专业顶级优秀人才的高水平实验教师队伍。另外，依托实验教学平台，积极推进产教融合、校企合作，通过引进或聘用，建立了校外实践指导教师库，主要来自合作企业的总工程师或技术骨干。通过联合开发建设实验课程、实验项目等方式，成为推进改革的重要依托力量。鼓励支持实验教师队伍积极开展教研教改研究，近年来，获得省级立项2项、校级立项项目12项，出版实验教材1部。借助实验示范中心平台，积极与企业联系，共建产学研实验室1间，并与多家光电企业签署了产学研合作协议。3.2学生培养效果持续提升。近年来，经本专业培养的学生，积极参加“挑战杯”“大学物理实验大赛”“光电创意设计竞赛”“光电创客竞赛”等，获得省级以上课外科技竞赛奖励达70多项。其中，2018年获得第六届全国大学生光电设计大赛一等奖1项、二等奖1项。本科生近3年多来获得专利授权8项，发表第一作者科技论文12篇，其中有二区论文2篇。本专业应届参加就业的毕业生，90%以上进入粤港澳大湾区光电产业领域就业，用人单位普遍反馈毕业生在就业岗位可迅速承担起相应工程岗位职责，对毕业生的实践创新能力满意。