楊 朋 龍學(xué)文

（懷化學(xué)院 機(jī)械與光電物理學(xué)院，湖南 懷化 418008）

0 引言

光學(xué)設(shè)計(jì)是工程光學(xué)的重要應(yīng)用課程，重點(diǎn)培養(yǎng)學(xué)生的理論與實(shí)踐的結(jié)合能力、應(yīng)用能力以及動(dòng)手能力。作為一門實(shí)踐課程，應(yīng)當(dāng)與實(shí)際應(yīng)用緊密相連[1]。案例教學(xué)是一種從實(shí)際案例入手，由學(xué)生自主分析案例、解決問(wèn)題的教學(xué)手段，而案例教學(xué)中最重要的是案例本身具有的價(jià)值與意義，因此選擇案例尤為重要。

1 光學(xué)設(shè)計(jì)教學(xué)中案例的篩選原則

1.1 篩選光學(xué)設(shè)計(jì)教學(xué)案例

光學(xué)設(shè)計(jì)案例源于設(shè)計(jì)生產(chǎn)中的具體問(wèn)題，用于解決產(chǎn)品在光學(xué)應(yīng)用方面所遇到的問(wèn)題，近年來(lái)不斷涌現(xiàn)的新領(lǐng)域的光學(xué)設(shè)計(jì)問(wèn)題，也促使著教學(xué)者不斷更新教學(xué)案例。而作為教學(xué)對(duì)象的學(xué)生并沒(méi)有接觸過(guò)實(shí)際生產(chǎn)與設(shè)計(jì)，獲取設(shè)計(jì)知識(shí)的途徑就自然變成了學(xué)校教學(xué)。為了能夠讓學(xué)生更好地掌握光學(xué)設(shè)計(jì)的手段，激發(fā)學(xué)生的設(shè)計(jì)創(chuàng)新能力，案例選擇尤為重要，光學(xué)設(shè)計(jì)的案例的選取遵循的原則有：

（1）案例選擇應(yīng)當(dāng)遵循由易到難、由淺到深、由經(jīng)典到創(chuàng)新的原則[1]。學(xué)生的設(shè)計(jì)基礎(chǔ)幾乎為零，對(duì)光學(xué)設(shè)計(jì)中會(huì)遇到的問(wèn)題也毫無(wú)經(jīng)驗(yàn)，因此在教學(xué)之初應(yīng)當(dāng)選擇簡(jiǎn)單可重復(fù)性高的案例。在學(xué)生熟練掌握設(shè)計(jì)工具，對(duì)設(shè)計(jì)方法及設(shè)計(jì)思路有一定認(rèn)識(shí)后，簡(jiǎn)單的教學(xué)案例會(huì)讓學(xué)生感到乏味枯燥進(jìn)而失去學(xué)習(xí)的動(dòng)力與興趣，因此是要適當(dāng)提高案例的難度，形成階梯式教學(xué)，促進(jìn)學(xué)生的創(chuàng)造性思維。

（2）案例篩選應(yīng)當(dāng)遵循真實(shí)性原則[1]。真實(shí)性是指案例時(shí)來(lái)源于真正的生產(chǎn)、設(shè)計(jì)，并不是為了達(dá)到某些教學(xué)目的而產(chǎn)生的。真實(shí)的案例能帶動(dòng)學(xué)生的積極性，促使學(xué)生進(jìn)入設(shè)計(jì)者的角色，提高學(xué)生的參與度。真實(shí)的案例才能體現(xiàn)光學(xué)設(shè)計(jì)的應(yīng)用性和真實(shí)感，讓學(xué)生在學(xué)習(xí)的過(guò)程中感知光學(xué)設(shè)計(jì)的重要性。

（3）案例篩選應(yīng)當(dāng)遵循實(shí)時(shí)性原則[1]。所謂實(shí)時(shí)性就是緊跟時(shí)代步伐，避免與社會(huì)脫節(jié)。我們處在一個(gè)飛速發(fā)展的時(shí)代，光學(xué)系統(tǒng)也是日新月異，傳統(tǒng)的光學(xué)設(shè)計(jì)手段已經(jīng)無(wú)法滿足現(xiàn)代光學(xué)系統(tǒng)的應(yīng)用要求，這就要求教學(xué)者在篩選案例的過(guò)程中，注意與實(shí)際結(jié)合，及時(shí)更新案例庫(kù)。同時(shí)，案例的實(shí)時(shí)性也能幫助學(xué)生擴(kuò)大知識(shí)面、更好地融入到今后的工作中。

（4）案例篩選應(yīng)當(dāng)遵循再創(chuàng)新性原則。如果選擇的案例已經(jīng)沒(méi)有再次創(chuàng)新的必要，那么學(xué)生只會(huì)重復(fù)前人的工作，沒(méi)有創(chuàng)新的舉動(dòng)，教學(xué)將會(huì)失去提高學(xué)生創(chuàng)新能力的意義[1]。

2 光學(xué)設(shè)計(jì)教學(xué)中案例的篩選舉例

光學(xué)設(shè)計(jì)之初，學(xué)生對(duì)設(shè)計(jì)工具沒(méi)有操作基礎(chǔ)，對(duì)設(shè)計(jì)思路模糊不清，該階段案例應(yīng)該選取較為簡(jiǎn)單重復(fù)性高的案例。例如：?jiǎn)瓮哥R設(shè)計(jì)、雙膠合透鏡設(shè)計(jì)。在這些案例中學(xué)生應(yīng)重點(diǎn)掌握設(shè)計(jì)的原理、光學(xué)系統(tǒng)的基本設(shè)計(jì)思路、光學(xué)系統(tǒng)的參數(shù)要求、設(shè)計(jì)工具的基本操作。

在掌握了基本的設(shè)計(jì)方法后，應(yīng)當(dāng)適當(dāng)選取一定難度和較高應(yīng)用價(jià)值的光學(xué)設(shè)計(jì)案例。例如激光擴(kuò)束鏡，如圖1所示。

圖1 激光擴(kuò)束鏡設(shè)計(jì)

該案例要求學(xué)生在熟練掌握設(shè)計(jì)工具后，結(jié)合幾何光學(xué)理論，推算出光學(xué)結(jié)構(gòu)的初始結(jié)構(gòu)，再根據(jù)實(shí)際模擬結(jié)果進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)。在優(yōu)化的過(guò)程中，學(xué)生可以自主選擇優(yōu)化思路和優(yōu)化方法。該案例應(yīng)用范圍廣、可創(chuàng)新性強(qiáng)，涉及到的設(shè)計(jì)工具功能應(yīng)用廣，學(xué)生可以根據(jù)具體的使用要求進(jìn)行再一次的設(shè)計(jì)。

傳統(tǒng)的光學(xué)設(shè)計(jì)案例教學(xué)已經(jīng)無(wú)法滿足當(dāng)今社會(huì)對(duì)光學(xué)領(lǐng)域的應(yīng)用了，因此光學(xué)設(shè)計(jì)案例還應(yīng)當(dāng)設(shè)計(jì)新的非傳統(tǒng)光學(xué)設(shè)計(jì)的領(lǐng)域。例如，針對(duì)LED的二次光學(xué)設(shè)計(jì)，如圖2所示。

圖2 基于LED的均勻矩形光斑透鏡設(shè)計(jì)

LED已經(jīng)成為當(dāng)今社會(huì)的主流照明光源，但是其原始出光并不滿足使用要求。這就要求光學(xué)設(shè)計(jì)者對(duì)其重新進(jìn)行光分布[2]。該案例是將LED的出光在一定范圍內(nèi)控制成均勻你的矩形光斑。適用于LED臺(tái)燈設(shè)計(jì)、LED路燈設(shè)計(jì)、LED室內(nèi)照明設(shè)計(jì)。

3 結(jié)語(yǔ)

案例教學(xué)的根本在于案例，只有選擇合理正確的選擇案例，才能保證案例教學(xué)的教學(xué)效果、激發(fā)學(xué)生的設(shè)計(jì)、創(chuàng)造能力[3]。

［1］楊朋,文偉,諶雄文.案例教學(xué)在光學(xué)創(chuàng)新設(shè)計(jì)中的研究與應(yīng)用[J].教育,2016(10):00244-00245.

［2］楊朋,諶雄文,周韜,等.一種基于 LED的均勻矩形光斑透鏡設(shè)計(jì)[J].科技視界,2016(25):228-229.

［3］陶少華.案例與項(xiàng)目相結(jié)合的教學(xué)模式研究[J].計(jì)算機(jī)工程與科學(xué),2014,36(a02):210-212.