“光學(xué)零件加工技術(shù)”課程實(shí)踐及探索研究

孫艷軍 冷雁冰 董連和

[摘要]從“光學(xué)零件加工技術(shù)”課程改革必要性入手，分析了當(dāng)前課程中存在的教材內(nèi)容舊、課堂教學(xué)死板、理論與實(shí)際脫節(jié)等問題，并針對問題提出相應(yīng)改革措施。其中，對于教材內(nèi)容陳舊的問題采取改變章節(jié)設(shè)置、側(cè)重點(diǎn)，并增加新內(nèi)容的手段；對于（傳統(tǒng)）課堂教學(xué)死板的問題采取實(shí)物教學(xué)、討論性教學(xué)、研究型教學(xué)相結(jié)合的方法，調(diào)動學(xué)生積極性；對于理論與實(shí)際脫節(jié)的問題制定了認(rèn)知實(shí)驗(yàn)與實(shí)習(xí)相結(jié)合，綜合實(shí)驗(yàn)與理論課程相結(jié)合，選修實(shí)驗(yàn)與課外實(shí)踐活動相結(jié)合，工程創(chuàng)新能力訓(xùn)練與畢業(yè)設(shè)計相結(jié)合的實(shí)踐教學(xué)活動。

[關(guān)鍵詞]光學(xué)零件 加工技術(shù) 教學(xué) 實(shí)踐

[中圖分類號]G642.41 [文獻(xiàn)標(biāo)識碼]A

“光學(xué)零件加工技術(shù)”課程是研究光學(xué)零件加工的理論和技術(shù)，主要內(nèi)容包括光學(xué)零件制造原理與方法、制造設(shè)備和相關(guān)儀器、工藝裝備、光學(xué)材料、光學(xué)輔料以及工藝設(shè)計等內(nèi)容?！肮鈱W(xué)零件加工技術(shù)”是一門理論與實(shí)踐結(jié)合密切的學(xué)科基礎(chǔ)課程，在光學(xué)制造人才培養(yǎng)過程中起著承上啟下的作用，是應(yīng)用光學(xué)、物理光學(xué)等基礎(chǔ)課程和光電儀器設(shè)計、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，又是光學(xué)設(shè)計、微制造技術(shù)等專業(yè)課程的基礎(chǔ)，是光學(xué)工程師和光電儀器工程師所必備的一門專業(yè)基礎(chǔ)知識。[1]

一、“光學(xué)零件加工技術(shù)”課程改革的緊迫性

“光學(xué)零件加工技術(shù)”這門課程相對冷門，學(xué)生們?nèi)雽W(xué)前對該課程知之甚少，學(xué)習(xí)起來顯得比較吃力。由于我國以前在光學(xué)方面相對比較落后，在光學(xué)加工的理論和實(shí)踐方面起步較晚，目前主要存在以下幾個問題：

（一）教材內(nèi)容相對陳舊

我們所用教材編寫于20世紀(jì)90年代，由于當(dāng)時技術(shù)水平的限制，缺少當(dāng)今科學(xué)發(fā)展需要的新內(nèi)容，課程的系統(tǒng)性、完整性較差，無法突出光學(xué)技術(shù)發(fā)展的方向。自從改革開放后，我國的光學(xué)加工工藝有了突飛猛進(jìn)的發(fā)展，尤其是我國加入世貿(mào)組織以后，國外先進(jìn)加工技術(shù)與先進(jìn)設(shè)備不斷進(jìn)入我國，而我們所用的教材還沒有及時反映這些新技術(shù)。

（二）授課過于死板

課程內(nèi)容大多屬于定論的東西，或可以直接從理論推導(dǎo)出來的實(shí)例，不容置疑。對于實(shí)踐中經(jīng)常遇見的現(xiàn)象，尤其是新技術(shù)在發(fā)展中出現(xiàn)的新論點(diǎn)，盡管實(shí)踐中屢有成功實(shí)例，但由于前人沒有定論而不敢涉及。缺乏對學(xué)生的啟發(fā)性，致使學(xué)生習(xí)慣于接受書本已有的結(jié)論。

（三）理論與實(shí)踐脫節(jié)

“光學(xué)零件加工技術(shù)”是實(shí)踐性很強(qiáng)的課程，如果教學(xué)中不與實(shí)踐相結(jié)合，學(xué)生就只能死記硬背書上的概念。其結(jié)果是，學(xué)生到了企業(yè)，幾乎全部從頭學(xué)習(xí)。因此，如何加強(qiáng)本課程的實(shí)踐教學(xué)，也是值得探索的問題。

二、課程改革思路

現(xiàn)代教學(xué)方法的突出特點(diǎn)是啟發(fā)式教學(xué)，即發(fā)揮教師的主導(dǎo)作用，充分調(diào)動學(xué)生學(xué)習(xí)積極性，尤其注意學(xué)生學(xué)習(xí)方法的研究，引導(dǎo)學(xué)生由苦學(xué)變樂學(xué)，由學(xué)會變會學(xué)。教法改革服從人才素質(zhì)培養(yǎng)的需求，以提高教學(xué)質(zhì)量為目標(biāo)，課程教材應(yīng)該有利于教育目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)。[2-3]因此教育改革的總目標(biāo)應(yīng)是構(gòu)建有利于學(xué)生知識、能力、素質(zhì)協(xié)調(diào)發(fā)展的整體優(yōu)化的課程體系。優(yōu)化的課程體系應(yīng)促使人才從以下幾方面得到提高：

其一，創(chuàng)造性思維的培養(yǎng)。培養(yǎng)學(xué)生求同思維和求異思維的統(tǒng)一，綜合思維與發(fā)散思維的統(tǒng)一，抽象思維與邏輯思維的統(tǒng)一等。

其二，自學(xué)能力的增強(qiáng)。課程改革必須有利于大學(xué)生自學(xué)能力的提高，因?yàn)楠?dú)立思考是創(chuàng)新人才的必備條件之一。

其三，人格品質(zhì)的塑造。大學(xué)生不僅要學(xué)會做事，更要學(xué)會做人。學(xué)校必需以服務(wù)社會為導(dǎo)向、以產(chǎn)業(yè)需求為中心，產(chǎn)學(xué)研結(jié)合，課程要努力培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)造性品質(zhì)。[4]

三、課程改革探索研究

本課程改革從三方面著手：一是教材改革；二是課堂教學(xué)改革；三是注重理論聯(lián)系實(shí)際。

（一）教材內(nèi)容改革

（1）突出專業(yè)特性

新教材應(yīng)突出專業(yè)特性。專業(yè)課程是使學(xué)生形成某種職業(yè)定向以及用較短的時間勝任某一專業(yè)領(lǐng)域工作的保證。專業(yè)賦予人們謀生的技能，是社會發(fā)展和人口發(fā)展都需要的生存與發(fā)展的手段。光學(xué)專業(yè)學(xué)生就業(yè)方向大致為：光電相關(guān)行業(yè)中的管理、銷售、技術(shù)管理、生產(chǎn)管理、關(guān)鍵崗位技術(shù)人員或生產(chǎn)骨干。

（2）重視基礎(chǔ)理論，強(qiáng)調(diào)新方法、新技術(shù)

基礎(chǔ)理論是理論學(xué)習(xí)和工程實(shí)踐的基礎(chǔ)。[5-6]基礎(chǔ)理論以以掌握概念、強(qiáng)化應(yīng)用為重點(diǎn)，專業(yè)基礎(chǔ)知識強(qiáng)調(diào)針對性和實(shí)用性。去除原教材中低效率、落后的加工技術(shù)和方法，著重介紹新方法、新技術(shù)。

光學(xué)玻璃材料部分。光學(xué)玻璃是光學(xué)加工的主體。光學(xué)玻璃的物理性質(zhì)和化學(xué)性質(zhì)是決定光學(xué)工藝的重要因素，原教材對這部分介紹略顯單薄，對于從事與光學(xué)玻璃材料性質(zhì)相關(guān)的研制生產(chǎn)工作，這些理論根本不夠。

冷加工部分。近些年，國內(nèi)光學(xué)零件冷加工技術(shù)發(fā)展很快。古典法加工為主的逐漸被高速加工技術(shù)取代，對加工機(jī)理的理論部分，以前的教材略顯不足。在新教材中更多體現(xiàn)了實(shí)驗(yàn)光學(xué)玻璃加工機(jī)理理論，以及從生產(chǎn)實(shí)踐中總結(jié)出來的實(shí)用工序間的匹配技術(shù)。以前由于沒有計算機(jī)，工藝編制和模具計算都相當(dāng)麻煩而費(fèi)時，新教材在這方面做出很大的改變，使用精確公式，學(xué)生可使用編程方法解決實(shí)踐中的計算問題。

實(shí)用資料。學(xué)生畢業(yè)后進(jìn)入企業(yè)，除了要掌握技術(shù)，還有許多需要掌握的實(shí)用資料。企業(yè)為了競爭而重視質(zhì)量。在光學(xué)行業(yè)，近年來國家已出臺了不少光學(xué)加工方面的標(biāo)準(zhǔn)，用以規(guī)范光學(xué)產(chǎn)品的質(zhì)量。這些資料以前教材未曾涉獵，新教材在這方面有相應(yīng)介紹。

特種工藝。為適應(yīng)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和地方特色的不斷變化，課程的內(nèi)容也應(yīng)緊跟光電企業(yè)發(fā)展主流，將實(shí)際生產(chǎn)中的新知識、新技術(shù)、新工藝、新方法不斷充實(shí)到教學(xué)內(nèi)容中去。為此，教材中選用適度超前的內(nèi)容。如光學(xué)晶體、光學(xué)纖維、梯度折射透鏡及非球面的加工、超光滑表面加工技術(shù)等。

（二）理論教學(xué)手段改革

結(jié)合光學(xué)零件加工技術(shù)課程的實(shí)踐性強(qiáng)、涉及學(xué)科較多、重點(diǎn)難把握等特點(diǎn)，課程采用了實(shí)物教學(xué)法、實(shí)例討論式教學(xué)法和研究型教學(xué)法相結(jié)合的靈活多樣的教學(xué)方法。

（1）實(shí)物教學(xué)法

將光學(xué)零件或相關(guān)材、輔料等實(shí)物引入課堂教學(xué)，如透鏡、棱鏡、反射鏡、磨具、磨料等，教師將實(shí)物與授課內(nèi)容結(jié)合起來，可以很好地將一些抽象的概念以簡單形象的形式展示出來。

（2）討論式教學(xué)法

教師有意識地給出與教學(xué)內(nèi)容相關(guān)的實(shí)例，啟發(fā)學(xué)生思考問題。比如講到具如拋光工藝時，提出為了得到光學(xué)鏡面，如何選擇工裝夾具、磨料以及其它工藝參數(shù)等問題，通過具體問題引導(dǎo)啟發(fā)學(xué)生思考，使學(xué)生在思考、討論和解決問題的過程中逐步了解和掌握主要工序、加工原理、工藝參數(shù)以及所涉及的材輔料、加工設(shè)備、檢測儀器等。

（3）研究型教學(xué)方法

將一些與課程內(nèi)容有關(guān)的實(shí)際科研問題帶入課堂，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新思維能力。例如在學(xué)習(xí)高精度平面的加工技術(shù)時，將超光滑表面光學(xué)零件的加工技術(shù)作為科研問題帶給學(xué)生，指出如何得到超光滑表面的光學(xué)零件、如何測量如此高要求的面形和粗糙度等是當(dāng)前研究的熱點(diǎn)問題，指導(dǎo)學(xué)生分析關(guān)鍵問題所在以及解決的問題的思路，讓學(xué)生開動腦筋，發(fā)揮他們的聰明才智。[7]這些教學(xué)方法使學(xué)生認(rèn)識到自己學(xué)習(xí)的知識與最新的高科技是息息相關(guān)的，還有很多高技術(shù)的實(shí)際問題需要現(xiàn)在所學(xué)習(xí)的知識去解決，從而激發(fā)了學(xué)習(xí)的積極性。

（4）信息技術(shù)手段在教學(xué)中應(yīng)用

針對“光學(xué)零件加工技術(shù)”課程實(shí)踐性強(qiáng)的特點(diǎn)，將多媒體教學(xué)課件和網(wǎng)絡(luò)課件全面用于課堂教學(xué)。多媒體教學(xué)課件包括現(xiàn)場錄像、三維動畫、圖片、聲音解說、文本，徹底地將復(fù)雜的光學(xué)零件加工過程或概念生動、形象地表現(xiàn)出來，使授課內(nèi)容變得生動、豐富、活潑，學(xué)生可以更直觀地理解教學(xué)內(nèi)容，極大地激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，收到良好的教學(xué)效果。網(wǎng)絡(luò)課件可將與課程有關(guān)的教學(xué)課件、習(xí)題和習(xí)題答案、實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)均上網(wǎng)，并啟用了網(wǎng)上答疑、討論、在線測試、網(wǎng)上提交作業(yè)等功能，學(xué)生可以在課外自主學(xué)習(xí)。[8]

（5）作業(yè)、考試等教改舉措

為了更加合理的考核學(xué)生，培養(yǎng)學(xué)生平時自覺學(xué)習(xí)的良好習(xí)慣，采用將學(xué)生平時成績納入到最后的考核。按照理論知識、動手能力、創(chuàng)新素質(zhì)并重的培養(yǎng)目標(biāo)，課程考核采用理論考試成績+平時作業(yè)+課堂表現(xiàn)+實(shí)驗(yàn)成績=100分來進(jìn)行考核與評價。

（三）加強(qiáng)實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)

“光學(xué)零件加工技術(shù)”課程的課堂講授與加工實(shí)踐是相輔相成的。改革不僅要改革教材，實(shí)驗(yàn)和實(shí)習(xí)也是相當(dāng)重要的環(huán)節(jié)。授課與加工實(shí)驗(yàn)應(yīng)穿插進(jìn)行，使學(xué)生學(xué)到立體的知識。因此，與教材相配套的實(shí)驗(yàn)設(shè)置也是本課程教材改革的一大內(nèi)容。建立功能齊全的光學(xué)工藝實(shí)踐教學(xué)體系，拓寬學(xué)校與企業(yè)的聯(lián)系渠道。密切學(xué)校與更多企業(yè)的合作，充分發(fā)揮企業(yè)作為專業(yè)實(shí)習(xí)基地的作用，并選聘經(jīng)驗(yàn)豐富、能力突出的企業(yè)工程技術(shù)人員作為指導(dǎo)教師。[9]課程制定了與本課程相關(guān)的實(shí)踐教學(xué)活動原則：認(rèn)知實(shí)驗(yàn)與實(shí)習(xí)相結(jié)合，綜合實(shí)驗(yàn)與理論課程相結(jié)合，選修實(shí)驗(yàn)與課外實(shí)踐活動相結(jié)合，工程創(chuàng)新能力訓(xùn)練與畢業(yè)設(shè)計相結(jié)合，具體關(guān)系如下圖。

（1）認(rèn)知實(shí)驗(yàn)與實(shí)習(xí)相結(jié)合，感知光學(xué)零件制造工藝特點(diǎn)

學(xué)生需要在課程老師的指導(dǎo)下，完成平面、球面光學(xué)零件的全部加工過程，包括下料、銑磨、精磨、拋光、定心磨邊、鍍膜等加工過程和相應(yīng)的光學(xué)零件加工過程中的檢驗(yàn)實(shí)驗(yàn)。主要目的是幫助學(xué)生了解光學(xué)零件加工基本流程、使用設(shè)備和儀器的結(jié)構(gòu)和功能、基本裝置功能、進(jìn)行動手能力訓(xùn)練。

（2）綜合實(shí)驗(yàn)與理論課程相結(jié)合，深入了解課程內(nèi)涵

經(jīng)過生產(chǎn)實(shí)習(xí)環(huán)節(jié)，學(xué)生熟悉了光學(xué)零件制造工藝全過程，對于光學(xué)零件制造過程中所涉及到的裝備原理和功能也有了初步了解。隨著理論課程的進(jìn)行，學(xué)生進(jìn)一步了解了光學(xué)零件加工工藝過程中對零件精度控制機(jī)理和加工制造原理和方法。

（3）選修實(shí)驗(yàn)與課外實(shí)踐活動相結(jié)合，延續(xù)課程工程實(shí)踐訓(xùn)練

為彌補(bǔ)課程學(xué)時的限制，充分利用實(shí)驗(yàn)室的優(yōu)質(zhì)資源，通過教學(xué)研究的方式探索了面向本科生開設(shè)選修實(shí)驗(yàn)的可行性，并制定選修實(shí)驗(yàn)開設(shè)條例，鼓勵學(xué)有余力的學(xué)生在課外時間進(jìn)入實(shí)驗(yàn)室繼續(xù)深入進(jìn)行與課程相關(guān)的研究型實(shí)驗(yàn)。[10]

（4）畢業(yè)設(shè)計與工程創(chuàng)新能力訓(xùn)練相結(jié)合，強(qiáng)化工程能力訓(xùn)練

在畢業(yè)設(shè)計過程中，注意在學(xué)課程內(nèi)容的基礎(chǔ)上，引導(dǎo)學(xué)生借鑒國內(nèi)外先進(jìn)經(jīng)驗(yàn)，進(jìn)行開拓性科研實(shí)驗(yàn)，從而達(dá)到強(qiáng)化光學(xué)零件制造工程能力綜合訓(xùn)練目的。

結(jié)論

通過對課程的全面改革及方案實(shí)施，使教材內(nèi)容充實(shí)、新穎，形成一套針對本科生的完整光學(xué)加工理論體系；在理論教學(xué)中，學(xué)生的積極性、主動性明顯提高，分析解決問題的能力增強(qiáng)，尤其研究型教學(xué)方法使學(xué)生得到更多實(shí)際鍛煉，培養(yǎng)了學(xué)生的動手能力和創(chuàng)新精神；實(shí)踐環(huán)節(jié)中，認(rèn)知實(shí)驗(yàn)與實(shí)習(xí)相結(jié)合、綜合實(shí)驗(yàn)與理論課程相結(jié)合、選修實(shí)驗(yàn)與課外實(shí)踐活動相結(jié)合、畢業(yè)設(shè)計與工程創(chuàng)新能力訓(xùn)練相結(jié)合方法方式，幫助學(xué)生感知光學(xué)零件制造工藝特點(diǎn)，為學(xué)生進(jìn)行光學(xué)零件工藝學(xué)課程學(xué)習(xí)奠定了基礎(chǔ)，有助于學(xué)生深入理解課程內(nèi)涵，并達(dá)到了強(qiáng)化光學(xué)零件制造工程能力綜合訓(xùn)練的目的。

教研課題：精密刻劃技術(shù)課程教學(xué)內(nèi)容、方法改革研究與實(shí)踐（201022320）

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（作者單位：長春理工大學(xué) 吉林長春）