光学系统设计步骤范文篇1

【关键词】课堂活动自主探究分组合作系统设计技术素养

一、教材简介

1.教材的内容、地位和作用及学生学习基础情况

“系统的设计”是《技术与设计2》中第三单元第三节的内容。本节课之前，学生对系统的定义、类型、基本特性有了简单的了解，并能够分析简单的系统。“系统的设计”就是在学生这样的基础上安排的一个具有实践性的内容，让学生通过讨论、分析、操作将对系统理论的认识迁移到具体的系统设计中去。

“系统的设计”在教材安排上有两个显著的特点：第一，强调运用理论方法引导学生解决实际问题，在编写安排上是从理论入手，最后回到设计的实践;第二，教材突出了系统技术的思想方法（即系统整体大于部分之和）、系统的基本特性、系统分析的基本原则，既有世界观，又有方法论，拓展了学生对技术的认识，使学生对技术的学习超越了“技能主义”的局限，使技术不再是“无头脑的技术”，促进了学生认识上的迁移和共通能力的发展。

2.教学目标

结合“系统的设计”知识的特点，本课教学目标拟定如下：

（1）知识与技能目标：

a.通过案例分析，初步学会简单系统设计的基本方法;

b.确定一个生活或生产中的简单对象，根据设计要求完成系统的方案设计。

（2）过程与方法目标：

能够运用系统的思想和已有的知识基础分析并解决系统设计中的实际问题。

（3）情感态度与价值观目标：

提高自身的技术素养和合作能力，树立大局意识，能够用辨证和系统的眼光看问题。

3.教学重点

（1）系统设计中要考虑的主要问题;

（2）系统设计的一般过程及思想方法。

4.教学难点

（1）系统设计中要考虑的主要问题分析;

（2）理论知识在系统设计中的灵活运用。

解决这些难点的关键是将理论融于课堂活动中，学生通过合理的课堂活动理解并能够运用系统设计理论，体会系统设计步骤，感受系统设计思想。

二、教学方法

本节课教学设计：“以学生动手实践操作课堂活动为主体，以学生探索学习、合作交流为主线，以教师的引导点拨为副线，发挥学生的创新能力为主旨”，即以教师的引导带动学生小组交流讨论，自主探究练习进而完成课堂活动――一项内容简单的系统设计，辅之以讲授法、演示法、讨论法等，同时采用多媒体课件演示为教学辅助手段。

三、学法选择

以教师设计的多媒体演示为依托，以学生自己准备的纸、笔等设计材料为载体，在老师的引导下进行课堂学习活动。活动以小组共同探索思考、交流讨论、合作学习为主要形式，教师适当进行点拨，创设平等、自主、和谐的学习环境。学生在课堂活动中学会系统地思考、比较、分析和概括，学会与人交往、沟通、合作，在活动中获得成功的体验，激发系统设计兴趣。

四、教学过程设计

1.温故而引新，巧妙入境：

学生回忆系统的特性和系统分析的主要原则，因为系统特性和系统分析原则可以说是系统的基本思想，而本节课的课堂活动都是围绕系统思想来组织设计的。利用多媒体展示案例，如棚室环境设计、家庭市内装修设计、假期旅游出行设计……引导学生进入学习情境中。以上设计通过学生个人汇报、集体评价的形式来进行，为“系统设计”做好铺垫，充分体现技术知识的前后连贯性。

2.创设课堂活动，激发探究欲望，实现自主学习

活动一：为坐落在山里的村庄策划一个筑路工程设计方案，需要筹划资金分配、人员调配、地质勘探、路向选择、材料购置、施工进度等。从系统设计的思路出发，怎样理顺这些关系？整个方案所要实现的总目标是什么？

学生将方案以小组为单位展示，同时介绍自己理顺这些关系的原因，并阐述自己设定方案的总体目标的原因和方案的侧重点，然后以小组为单位互相评价，优化手中的方案。这个活动设计能让学生明确系统设计应考虑的主要问题，系统设计的重点是要突出系统的整体功能，体现系统的整体性。在理顺这些关系的过程中学会考虑可能发生的冲突问题，以及处理当前效益与长远效益的关系，培养学生从大局的角度思考问题、解决问题的能力。通过学生的分组讨论和交流结果，引导学生归纳并总结出系统设计应考虑的主要问题有哪些，教师针对学生做总结归纳。

活动二：多媒体展示现实生活中停车车位供给不足的问题，学生以小组为单位借助教材内容完成一个车位指示系统的设计（可用流程图表现）。进行设计前，学生需要通过教材的阅读明确一个问题：系统设计的步骤有哪些？

设计车位指示系统，这样的课堂活动是引导学生通过实践身边熟悉的例子和经常遇见的问题来明确具体系统设计的步骤有哪些。引导学生通过划分子系统来完成车位指示系统的设计。（车位指示系统可分为显示控制系统、线路部分系统、车位探测系统。）通过小组成果展示和介绍，引导学生归纳车位指示系统设计的一般步骤并进一步归纳系统设计的一般步骤。

活动三：联系生活，编制田径运动会日程表。田径运动会贴近学生生活，是学生熟悉并感兴趣的，并且在上课开头已经对田径运动会日程开展过讨论，因此组织这项设计活动是内化知识、训练分析问题能力、形成系统设计技能的重要环节，也是将理论应用于实践的一次练兵，让学生感受系统的设计与学习生活紧密联系，系统的设计来源于生活又作用于生活，能够让学生体会系统设计应考虑的主要问题，了解设计的一般步骤，也体会到用系统看待问题的重要性。最后进行成果展示，小组互评，教师做总结性评价。

3.全课总结

学生通过对自己作品进行总结和评价，既加深了对新知识的理解和消化，又在实践中体验到系统设计的价值和乐趣。结合板书和多媒体演示，让学生汇总本节课所学到的知识，这样可以让学生对本课的知识有系统的认识，培养学生的整体认知能力，引导学生总结学习方法，达到学会学习的目的。

4.课后反思

本节课主要安排三个课堂活动，目的是让学生自主探究，勇于创新，发散思维。特别是课堂最后田径运动会日程表设计活动，学生的设计很可能会五花八门，这正好反映了系统设计步骤、程序不是单一的，是灵活多变的，只要加以引导就会让学生明白系统设计到底是怎么一回事。在小组活动中，只要给学生提供一个能够发挥的平台，学生就会在自主学习中体会到系统设计的真谛了。

【参考文献】

[1]高中整理技术教材《技术与设计2》.

光学系统设计步骤范文篇2

一、传统课堂与翻转课堂的区别

传统的教学是一种先教后练的教学方式。课堂上，教师是主角，学生大部分时间是在当听众、做笔记、被提问，很少有机会主动提出问题和进行合作交流；课后，老师对学生遇到的问题缺少针对性的指导和及时解答，缺少对课后作业科学的分析和管理。传统的笔记多是以文字要点的形式展现，学生容易大脑疲劳、注意力不集中。这种模式下，学生不能自由控制学习时间、内容、地点和知识量，学习的积极性和主动性较低，容易出现厌学、怠学的现象。

翻转课堂与传统教学不同，它以建构主义和掌握学习理论为指导，以现代教育技术为依托，其核心是“先学后教”，实质是优化教学过程。构建“翻转课堂”教学模式，通过对学科知识传授和知识内化的颠倒安排，改变传统教学中的师生角色，促进教师由注重教学论到注重学习观的转变，由关注教学方法到关注学习方法的转变，同时对课堂时间的使用进行重新规划，用人性化的学习方式，增加学生和教师的互动和个性化沟通，实现对传统教学模式的革新，能较大程度增强学生的自主学习能力和合作探究能力。这不仅仅是一种理念的转变，更是一个实践层面具体落实的问题。笔者所任教广东省湛江市爱周高级中学（简称“我校”）是一所从职中过渡到综合高中的薄弱新型学校，在短时期内实现“跨越式、优质发展”，依靠传统的教学模式是不可能实现发展目标的。“先学后教”“以学定教”，符合教学规律，能有效地提高课堂教学效率，全面提升学校教学质量，改变学校现状。鉴于先进的教学设备未能完善，学生基础薄弱，如何才能实现有效的“先学后教”呢？经过近年来的探索实践，本校辅以“学习任务清单”的“两段七步”教学法应运而生，使“翻转”成为可能，收到良好效果。

二、贯穿思维导图的“学习任务清单”

思维导图是一种可视图表，一种整体思维工具，是用图表表现的发散性思维。运用图文并重的技巧，把各级主题的关系用相互隶属与相关的层级图表现出来，把主题关键词与图像、颜色等建立记忆链接。“思维导图”的核心是把形象思维与抽象思维有机地结合起来，让人的左右大脑同时运作，将人的思维过程呈现在纸上，并用图画和线条形成发散性的结构。

“学习任务清单”主要由课题名称、学习目标、重点、难点、学习方法建议和学习任务等6部分内容构成。学习任务清单由老师提前制定，学生在课前学习时，根据自己对知识的理解，构建个性化思维导图雏形。老师在拟定学习任务清单时，对学习目标的写法基本摈弃普通教学设计中的“知道”“了解”“概述”“简述”“理解”“掌握”等字眼，而是采用更具体的?Z句。如：“通过……（手段）达到……（目标）”让学生更明确如何达到学习目标。学习方法建议中有具体描述可行的学习方法，提供借鉴，鼓励创新并敦促学生课前写下疑惑、课后及时整理“学习任务清单”，进行纠错反思。

三、翻转课堂“两段七步”教学法操作方式

实施前提：老师根据班级学生学习情况，将各层次学生，男女搭配，分成若干学习互助小组，每组4人，小组分配贯穿整个课前学习和课堂学习全过程。

我校实施的翻转课堂“两段七步”教学法分为两个阶段七个步骤，结合生物学科特点，具体操作方式如下：

第一阶段：课前学习――学生自主学习与知识建构

1.有学习目标和要求

目标：学习目标明确、具体、可达到。

要求：“学习任务清单”要求合适、可行、可做到。

2.三个步骤

步骤一：小组自学。以学习小组为单位，学生根据学习任务清单，研读教材（教科书、微课等），理解教材。

步骤二：课前自测。通过课本习题、学习案进行自测，并构建个性化思维导图雏形。

步骤三：小组存疑。以学习小组为单位，记录疑惑和问题或者准备分享的课外学习成果。

第二阶段：课堂学习――师生协作学习

1.要求

师教生，生教生、生促师。老师把控适宜的学习难度、知识深度和广度。

2.四个步骤

步骤一：检测评判。通过习题，检测和评价课前学习结果。

步骤二：小组分享。分享思维导图的形成过程和学习经验。

步骤三：老师梳理。在老师的带领下梳理本节内容，完善思维导图。

步骤四：推陈出新。安排适量衔接上下节内容的思考题，引出下一课内容，并布置下一课的“学习任务清单”。

四、翻转课堂“两段七步”教学法操作实例

笔者以高中生物（必修3）第3章第2节《生长素的生理作用》第一课时为例，简述翻转课堂“两段七步”教学法在高中生物教学中的具体操作。

步骤一：课前自学（了解知识点）

老师利用生长素生理作用的作用机理、作用表现和特点以及典型实例等知识点设计清单，学生在此清单的指引下自学，理解本节基本内容。

在此步骤前为了衔接上下节内容，教师设计或鼓励小组设计以下相关内容的思考题：利用单侧光、胚芽鞘、玻璃片、琼脂块、旋转器等器材，设计一道胚芽鞘在单侧光照射下引起生长素分布不均匀的题目，同时设计玻璃片、琼脂块、旋转器对其影响的问题。实现对已学知识的回顾及导出本节新知。

步骤二：课前自测

此步骤要求学生通过教辅资料的达标练习或教师设计的题目进行课前学习效果自测，并梳理本节内容，自行构建思维导图，此思维导图为学生通过自学形成的对本节内容的理解，为思维导图雏形。课前学生提交思维导图给老师。从课前收集学生的思维导图来看，相当一部分学生对本节相关知识的归纳整合仍保留在做大量文字笔记。采用简单结构图的形式把大标题、小标题下的大范围、小范围的内容用文字具体概述；或以传统的列表方式把星罗棋布的文字填满每个小格。如此的知识归纳方式易使人出现记忆疲劳，很大程度上扼杀了我们对文字的兴趣，限制了我们的发散思维。显然，学生对各知识间的密切联系缺乏理性整合，对知识间可能产生的深层次运用缺少思考。

步骤三：存疑

不同的学生在自学和完成思维导图过程中，必定存在不同的疑问。此环节要求学生将自学过程中的疑问罗列出来，并尽可能地通过查阅资料、相互讨论等方式进行解答，实在无法解答的，课前提交给老师，在课堂上老师协助解决。

通过自学，多数学生对根的向地性和茎的背地性的理解存在疑惑，其主要原因是针对不同植物器官对生长素的敏感度不同的理解上存在困惑。课前，老师根据不同小组讨论情况点拨学生用描点法或做辅助线法解决问题。

步骤四：评判

此步骤设计层层递进的探究题，对学生的课前学习情况加以考察。主要是检测学生对本节重难点：生长素生理作用的两重性的3个“W”的情况。知道是什么（What）？明白为什么（Why）？熟悉怎么用（How）？

层次一：知识积累

充分利用教材中：不同植物器官在不同生长素浓度下的生长情况曲线图，分析积累与生长素两重性相关的知识。

层次二：原理应用

充分利用上述示意图，设计问题或题目，引导学生分析顶端优势现象及根的向地生长和茎的背地生长现象。对根的向地性和茎的背地性的这一疑惑点的理解，通过课前学生反馈，教师点拨，小组再讨论交流，学生往往能领悟描点法和辅助线法的方法要领，甚至会生成更多的解决问题的方法。描点法口诀为：“用生活知识推快慢，采ABCD线上标。”具体操作是用生活实践中的知识分析根和茎的远地侧及近地测的生长快慢情况，再借助教材不同浓度生长素对植物不同器官的作用所得到结果的曲线图，把ABCD四个点标在曲线图上。灵活运用此法对解决层次三的迁移应用大有裨益，甚至可以举一反三地解决问题。点拨学生运用辅助线法亦会得到意想不到的效果，学生可能会在教材不同浓度生长素对植物不同器官的作用所得到结果的曲线图上做横线、竖线或斜线，这些都将为后续解决问题打下良好的基础。

层次三：迁移应用

借助曲线图，从生长素两重性，顶端优势，根的向地生长和茎的背地生长，植物向光性等方面设计问题，着眼于学生的最近发展区，为学生提供带有难度的内容，调动学生的积极性，发挥其潜能，提升迁移应用能力，同时鼓励学生在合作交流中提出生成性问题，超越其最近发展区。

步骤五：分享

此步骤中，老师选取2-3个小组不同风格的思维导图。由设计者讲解思维导图雏形的设计思路，分享学习心得。其他同学对其进行质疑和进一步完善。

通过小组代表展示，学生在质疑中往往能达成共鸣，理性地判断简单的结构图、列表比较图与发散思维导图的差异。生生间，师生间相互给出反馈评价，促进学生将自己的探究结果以及在探究过程中收获的心得与全班同学进行交流，实现思维的碰撞和知识的升华。分享过程中更多的?W生惊喜地达成共识：以生长素浓度为核心，扩展不同植物器官在不同生长素浓度下的生长情况的“思维导图”进行的知识完善与整合，在理解记忆、拓展拔高等方面效果相当显著。

此步骤中另设“我是小老师”环节，设计适量、适当难度的题目，通过训练、合作与展示达到提升。班上4人一组的每小组轮流担任，要求每节课有1套巩固训练题，题量为高考题量的五分之一到四分之一，5～10个赋分点。其他小组课上进行测试。紧接着该组同学主持完成评价与释疑。巩固训练题也可以为有价值的变式题。为使本小组的训练题受到师生的好评，学生会反复琢磨、精益求精，成为此环节的指导者，实现自主与合作。

步骤六：老师梳理

课前，学生依托“学习任务清单”完成自学、自测、小组合作交流与反思，把疑惑点悉数记录在单。教师课前收集反馈，作为课堂设计的第一手材料。此步骤要求老师根据前五个步骤反映出来的学生对本节知识的掌握情况，结合经学生讨论后的思维导图，引导学生完善最终的思维导图，实现对本节内容的完全掌握和内化。课堂结束前3～5分钟，学生整理个人本节课的收获，完善小组或个人的思维导图，形成一份符合本小组或本人的简明高效的思维导图，作为学习成果在课上或课后分享交流。

步骤七：推陈出新

光学系统设计步骤范文篇3

关键词：高职教育；虚拟实验；光纤熔接

1前言

高职教育就是要培养过硬的实践技能，培养一技之长，实现就业零过渡。通信事业日新月异，《光纤通信》作为通信专业主干课程，近年来也得到了长足发展，培养学生操作能力，掌握光纤技能对于培养高级应用型通信人才有十分重要的意义。光纤通信实践教学中使用的光纤熔接机和OTDR（光是域反射计）等仪器设备都比较昂贵，技术又更新很快。一般院校不会配置很多，这些设备相对学生数量而言是远远不够的，那么人均学生实践时间就更少了。使用虚拟实验辅助实践教学可以提高设备使用效率，实现更好的教学效果。

2虚拟实验

虚拟实验是通过利用计算机输入操作，在计算机上用各种设备模拟虚拟的仪器代替实际操作中的实验仪器设备，再按照实验目的，原理和所需实验仪器组装成一套虚拟的完整的实验系统，并在此系统上进行实验操作和完成实验[1]。我们选用了Flash制作矢量图和动画、用Javascript脚本实现交互，dw编辑网页。制作好的课件安装在服务器，学生在机房里可以通过网页进入虚拟实验操作虚拟仪器，完成实验[2][3]。建立基于网络的虚拟实验室，用虚拟实验配合实验教学不仅可以降低实验成本，还可以提高学生的动手能力和教学效果。以下以光纤的熔接课程为例，具体过程如下：所需设备，工具，材料：光缆熔接机，光纤切割刀，光纤剥线钳，酒精泵，脱脂棉（或无尘纸）第一步：去涂覆层——光纤开剥去掉涂覆层包括去掉二次涂覆层(尼龙)和一次涂覆层(硅树脂)。去掉二次涂覆层可使用光纤剥线钳等工具。一次涂覆层和光纤结合得较牢固，采用机械方法剥离很困难，也容易损坏光纤，所以采用浸透无水酒精或丙酮的纱布（棉球）多次擦拭的方法，如果涂覆层去除不干净会影响光纤切割时端面效果。剥除光纤涂敷层长度大约35mm—50mm。图1光纤熔接课程主界面图2光纤熔接过程第二步：光纤切割光纤的接续，其关键在于光纤端面的制备。光纤端面平滑，没有毛刺或缺陷，熔接机很容易接受确认，并能做出合格的接头，若光纤端面不合格，熔接机会拒绝工作，或者接头损耗很大。切割光纤时，使用端面切割刀要做到切割长度准、动作快、用力巧，确保光纤是被拉断的；取出光纤时，确保端面不碰伤，要避免光纤碰到任何物体。使用切割刀切割光纤时，约保留16mm左右。切割机价格昂贵，要严格按照规程来操作。第三步：光纤接续熔接前光纤的处理对熔接损失值有直接影响，因此熔接前必须留意光纤端面是否切割良好、V型槽是否干净。纤熔接机能自动推定光纤端面位置，自动对芯熔接，通过垂直和水平摄像机画面，可以从两个方向观察光纤的对芯和熔接情况。熔接完成后，熔接机通过图像根据芯轴偏差和倾斜角度估算出熔接损耗，然后在屏幕上显示出来。光纤接续虚拟实验的三种模式：1.演示模式：按操作步骤演示，并配有语音和文字讲解和操作注意事项；2.手把手教学：学生按步骤操作，点击提示时可以单步演示；3.操作模式：学生按步骤操作，没有讲解提示，如果操作错误或操作位置不正确则会提示错误信息。比如光纤切割时长度不规范时会提示：“切割长度不规范应该是16mm左右，请注意V型槽上的刻度！”直到光纤放置到正确位置。

3结论

学生在虚拟平台上练习，掌握后再使用设备操作，虚拟实验与真实实验相结合，可以提高实验教学的效果，提高效率。光纤虚拟实验不仅每年辅助完成学院通信及相关专业的实验、实训和光纤技能鉴定，同时也是我院省级精品课《光纤通信精品课程》中的一部分。经过多年的使用感受如下：1．变相增加设备数量，节省资金2．有助于培养学生的实验技能，提高学生兴趣3．有利于学生快速熟悉操作步骤和注意事项，规范动作。4．可以减少学生分组实验等待的时间，更有效地利用设备5．减少设备使用损耗，节省维护费用6．光缆现场的施工教学场景如果用Vr（虚拟现实）实现，效果更佳。

参考文献

[1]陈传波，张立峰，陈平南一个远程虚拟实验教学平台的研究[J].华中科技大学学报，2002,12(30):12-14

[2]李凌云.基于三层体系结构的网络虚拟实验系统的设计与开发[D].浙江师范大学,2006

[3]刘艳玲.基于Flex的中学化学虚拟实验系统的设计与实现[D].东北师范大学,2010