發布時間：2022-04-25 09:02:45
開篇：寫作不僅是一種記錄，更是一種創造，它讓我們能夠捕捉那些稍縱即逝的靈感，將它們永久地定格在紙上。下面是小編精心整理的1篇光電子論文，希望這些內容能成為您創作過程中的良師益友，陪伴您不斷探索和進步。
摘要：《光電子學》是一門專業基礎課程，內容涵蓋光學與電子學等多學科知識，具有理論性和實踐性并重的特點，采用研討式教學方法，加強多學科綜合專題與應用專題等研討課程對于提高教學質量具有重要意義。通過《光電子學》研討課的實踐，從選題、目標、實施和評價等方面對研討課進行了分析與思考。
關鍵詞：研討式教學；課堂教學；教學方法
一、引言
研討式教學作為一種有效的教學模式在教改中受到多方面的肯定和推廣。它針對重要教學內容中的某些習題或專題展開討論，在此過程中學生有目的地進行調研、回顧、分析和思考，使其變被動接受為主動學習。在《光電子學》課程中加強專題研討式教學，對教學質量的提高無疑會起到積極的推進作用。
光電子學課程是專業基礎理論課程，具有理論與實踐緊密結合、基礎理論與前沿研究方向緊密結合的特點，但內容偏重于建立學科理論體系。光電子學課程包含兩大理論體系――光電磁理論和光量子理論，需要系統介紹一系列基本概念、基本原理和基礎理論，因此內容涵蓋的知識面很廣。課程講授中過于偏重基礎理論會使教學枯燥無味，使學生對具體的物理意義缺乏理解，在課堂教學時適當增加一些系統應用實例進行專題研討，可充分調動學生的學習興趣和積極性，使學生從理論和實踐兩方面全面理解課程內容，在教學評價上除了考試成績之外還可結合學生在研討中的實際表現來綜合評定成績。采用研討式教學方式，不僅可獲得良好的教學效果，融洽師生關系，更重要的是在此過程中還把學生從被動接受知識的客體轉變成為主動自覺進行知識學習的主體，從而培養學生勤于思考的習慣和自主創新等能力。當然《光電子學》課程本身存在一些特殊性，使得研討式教學不能簡單模仿其他課程的模式，通過兩年來的實踐，我們對研討課的選題進行了總結與思考。
二、研討課的選題
研討課的選題是課程質量的首要環節，選題設置的是否科學，直接關系到研討式教學的成敗。只有目標明確、內容具體、激發興趣的選題才能達到需要的效果，避免流于形式。根據我們的思考與實踐總結了以下幾點可用于研討課的選題。
研討內容可與科研實踐相結合。根據我們的實踐，將光電子學應用領域科學研究中的相關內容引入課程研討，可極大地激發學生的學習興趣。例如，我們將高靈敏度干涉儀研究的相關實驗的原理、結構、過程與結果進行了展示，鼓勵學生對系統結構進行分解，然后學生進行分析，提煉出了半導體DFB激光器、聲光強度調制、相位調制、偏振調制、光電探測共五個主題，學生按照興趣自動分為5組，每組5到6人進行了深入討論，在此過程中，他們自己溫習教材、查閱資料、推導公式、分析特點、交流辯論、分析總結，很好地完成了任務。在此過程中，學生概念更加清晰，對知識點的理解更加深入，培養了學生所學知識的綜合運用能力，為其今后的科研工作打下良好的基礎。
研討內容可與前沿研究方向緊密結合。光電子學的顯著特點是知識更新快、新型交叉學科的不斷涌現、器件性能不斷提高和新型器件不斷出現。為了體現課程的現代性和先進性，反映光電子領域最新的研究現狀，在研討內容上，將光電子學新技術與最新發展成果引入課程教學，使學生不僅對光電子領域有更全面的了解，并激發學生深入研究的興趣，可為進入專業領域的研究和創新能力的培養奠定基礎。
研討課教學中可加強與相關課程內容的聯系。光電子學課程有較寬廣的知識面，包含了光輻射的產生、傳輸、調制和探測等各方面，相關內容涉及到《電磁學》、《激光物理》、《光學原理》、《量子力學》、《光電技術》、《光纖光學》、《半導體物理學》、《光纖傳感技術》等多門課程。相關課程的聯系也是學生非常感興趣的內容，例如模式耦合的相關內容，以《電磁學》等課程為基礎，又可應用于《光纖光學》中的圓形波導相關內容，還可延伸到《光纖傳感技術》的光纖光柵等內容。這些聯系都可以作為研討的主題激發學生深入鉆研的興趣，從而鞏固了所學知識，預習了后續課程。
二、研討課的目標
在課程的研討內容確定后，要明確研討的目標，包括研討的方向，研討的重點，研討要達到的深度等。教師在研討課目標時，要針對學生狀況確定教學目標，盡可能把問題落在學生學生最有可能感興趣的方向，并把握把握好其難易程度。對學生而言，假如問題設置太難，勢必給學生太多的負擔，影響學生學習的興趣；反之如果問題設置太簡單，則又會讓很多學生不屑于去思考。比如要對電光晶體調制在科研中的應用展開研討，可以明確研討方向是相位調制，重點是鈮酸鋰晶體的橫向應用，要求達到能根據應用要求進行參數估計的程度。
研討課的目標必須和講授課目標一致，以講授課的內容為基礎進行擴展，難易程度可略高于講授課。研討式教學只是一種教學手段，而不是目的，知識傳遞始終是培養學生的基礎，研討式教學方法不能脫離這一基本條件。只有在成體系的講授知識的基礎上，在學生在積累和理解了一定的知識之后，才能應運掌握的知識、技能、經驗或理論功底，圍繞所設的研討課題進行深入的思考，探討和交流研究的結果，從而求得正確的結論和對知識理解的深化。例如“DBR半導體激光器特性與應用”研討課，首先必須從激光產生的基本條件，到半導體的能帶特點與躍遷機理，再到DBR半導體激光器結構與原理等知識點進行充分的講述，使學生有深刻的系統的認識，如果缺乏對這些知識點的深刻理解，研討很有可能流于形式，學生或對問題反復討論，或在交流中缺乏主動，回答問題支支吾吾，研討課變成例程講解課。有了明確的教學目標，才可提出研討方案并進行有效的實施。
四、研討課的實施
研討課的實施包括準備、組織和總結等方面的內容，我們確立了“目的明確、準備充分、教師引導、學生為主”的基本思想，力求研討學生態度積極、課堂氣氛活躍，而不要過多增加學生的課外負擔。
第一，重視研討前的準備。在講述課的教學內容完成后，將研討課基本方案提前發至學生手中，使其有足夠的時間進行思考醞釀；進行輔助教育，為研討者充實相關的知識，拓寬研討的思路，激發學生興趣；視學生的時間空余程度決定是否讓學生自行查閱資料還是教師發放參考學習資料，要求學生進行文獻資料綜述并提出問題的基本解決方案；將研討任務分解后可以讓學生根據興趣自行分組，也可隨機指定分組。研討課質量的好壞，關鍵取決于師生對研討課的準備。
第二，研討課的課堂組織。研討課的組織可分兩個階段，包括小組討論和課堂發言。在研討過程中發揮學生的積極性是關鍵，學生應該是研討的主體，思維應處在積極活躍的狀態，教師只是組織者和引導者，如果只是教師在說，說明課堂教學設計不合理，學生沒有興趣或者準備不充分。在研討過程中教師要把握時機，在適當地進行提問和鼓勵競爭，加強師生互動和學生之間的互動，溫和適當糾正學生錯誤觀點，不能代替學生去研究。通過積極主動參與課堂教學過程，學生不但可以充分了解光電子學的知識點，還能夠在科研資料調研、研究報告撰寫和口頭表達等多方面能力得到培養。學生在經歷課堂討論后，大多留下了很深刻的印象，師生關系也更顯融洽。
第三，研討課的總結。研討課結束后教師可以對研討結果進行及時的總結和分析，對表現最佳的學生加以鼓勵。倘若研討效果不佳，也可尋找原因并加以改進，逐步提高研討效果。根據我們的經驗，第一次討論課最為重要，最好討論學生最感興趣和輕松的內容，多數是偏重于技術應用的內容，而且需要多下功夫準備。在研討課總結時學生一般不愿作太多的口頭自我評價和相互評價，包括自信的學生和不自信的學生，教師不需要給學生太多的壓力，可以要求學生對研討課內容作書面總結，作為研討課考核的部分內容。
五、研討課的考核
作為課程綜合成績的一部分，公平合理的研討課考核評價可以進一步提高學生的積極性，考核評價內容可包含書面報告、課堂表現和相互評價。書面報告應給出文獻綜述、基本方案、問題分析和結論。由于教師對學生表現只能做到宏觀把握，要做到公平合理很大一部分需要學生之間的相互評價，為避免學生之間相互提高成績，學生各組總成績主要由教師決定，而組內學生成績需要明確優秀率，由學生投票決定成績。教師可對考核評價進行不記名問卷調查，進一步提高考核評價的公平性和合理性。
結束語：在《光電子學》中引入研討式教學，激發了學生學習和思考的積極性，深化了學生對知識的理解，擴展了學生的視野，提高了學生發現和解決問題的能力，希望我們的經驗有一定的借鑒作用。
摘 要 光電子器件是構成光通信系統的必備元器件，能夠實現光信號的產生、信號調制、探測、連接、能量分合、波長復用和解復用、光路轉換、能量衰減、方向阻隔、信號放大、光―電―光轉換等功能。無論是接入網，還是城域網和骨干網，以及代表未來通信技術趨勢的光互連網絡，都需要大量的光電子器件，光電子器件的發展也推動了光通信技術的進步。本文主要就光電子器件行業的發展趨勢進行分析，為光電子器件行業的發展提供借鑒。
關鍵詞 光電子器件 行業 發展趨勢
一、光電子器件介紹
根據是否需要電支持，光器件可以分為無源和有源兩類。有源器件主要包括波長轉換器、光放大器、激光器、光調制解調器、色散補償光模塊、光開關等需要外加能源驅動工作的光電子器件。無源器件是光通信系統中需要消耗一定的能量，具有一定功能而沒有光電轉換的器件，主要由光分路器、光濾波器、光分波器、光合波器、光耦合器、光纖連接器等不需要外加能源驅動工作的光電子器件組成。光無源器件具有高回波損耗、低插入損耗、高可靠性、穩定性、機械耐磨性和抗腐蝕性、易于操作等特點，廣泛應用于長距離通信、區域網絡及光纖到戶、視頻傳輸、光纖感測等等。它是光纖通信設備的重要組成部分，也是其他光纖應用領域不可缺少的元器件。
二、光電子器件與光通信發展的關系
進入21世紀后，由于互聯網業務的迅速發展和音頻、視頻、數據、多媒體應用的快速增長，數據通信對帶寬的需求快速增長，對超高速和超長距離的大容量光纖網絡和傳輸系統有了更為迫切的需求。
隨著光通信行業的發展，寬帶用戶數量不斷提高。根據ICCSZ的《2015全球光通訊市場分析與預測》，截至2014年底，全球固網寬帶用戶約為7.28億，年凈增數接近5000萬。
根據工信部數據，截至2015年10月末，我國互聯網寬帶用戶規模達到2.12億戶，3G、4G移動寬帶用戶達到7.47億戶，其中4G用戶達3.28億戶?！皩拵е袊睉鹇缘募铀偻七M，寬帶提速效果日益顯著，8Mbps及以上接入速率的寬帶用戶總數超過1.33億戶，占寬帶用戶總數的比重達63%，比上年末增加22個百分點；20Mbps及以上寬帶用戶總數占寬帶用戶總數的比重達27.5%，比上年末增加17.1%。光纖寬帶建設進度加快，光纖接入FTTH/0用戶比上年末凈增4158.6萬戶，超過上年同期增量91.6%，總數達到1.1億戶，占寬帶用戶總數的比重達到51.8%。
我國政府和有關部門對光纖寬帶網絡建設重視程度不斷加深，先后出臺多項政策和指導性文件，強調發展光纖寬帶網絡。《通信業“十二五”發展規劃》要求2015年光纖入戶覆蓋量達到2011年的3.4倍，年均復合增長率為45.19%，這將帶動光通信相關產業的良好發展。
光電子器件作為光纖網絡的構成要件，其發展與整個光纖通信行業的狀況息息相關，既直接受基礎網絡的資本性投入、組網需求和組網方式等網絡運營的影響，也通過自身技術的發展和性能的優化不斷推動光網絡市場和技術的演進。隨著光纖網絡從長距離骨干網向城域網和接入網過渡以及全光網絡的發展，對光電子器件的需求更加迫切，市場需求量也隨之迅速增長。據ICCSZ統計，2014年全球光電子器件市場收入約為73億美元。
光電子器件在光通信設備總成本中所占的比例正逐年提高，其市場容量不斷增加。原因來自兩方面：一是光網絡架構的變化。過去，光傳輸主要應用于骨干網和城域網，但隨著帶寬需求的增長以及光網路建設成本的下降，光傳輸網絡已經向接入網延伸。接入網中的節點和終端數量都遠遠大于骨干網和城域網，而每個節點和終端都需要光電子器件，故接入網中光電子器件的用量遠遠大于骨干網和城域網。同時，接入網中帶寬需求的增加反過來又會促進城域網和骨干網的網絡升級、擴容甚至更新換代，從而帶動更多的諸如波分復用、光放大器等光電子器件的需求。二是光電子器件的小型化、模塊化、集成化和智能化。集成光電子器件在形式上正逐步取代功能單一的分立式電子元器件和光學元器件，在性能上也可替代原先需由系統或者設備才能實現的功能。因此，光電子器件在光通信設備總成本中所占的比例越來越大。
三、光電子器件的行業規模
光器件是光通信設備的重要組成部分，光通信市場的不斷發展，將直接帶動光器件市場不斷發展。近年來全球光器件市場快速增長，根據ICCSZ統計，2009年全球光器件市場銷售收入達20.15億美元，至2013年，全球光器件市場規模已超過35億美元，年均增長率達15.92%。
隨著市場需求和技術的不斷發展，國內光器件企業的綜合實力不斷提升，在全球光器件市場的影響力不斷提高。根據ICCSZ統計，2009年中國光器件市場收入約為5.3億美元，其在全球光器件市場中的占比約為26%；2013年中國光器件市場收入已經發展至12.5億美元，其在全球光器件市場上的占比也上升至35%。
四、光電子器件行業的發展趨勢分析
相比美國、歐洲、日本、中國臺灣等光通信器件公司發展較快的區域，國內光電子器件行業中大部分企業仍然依靠低成本在低端器件領域競爭，缺乏優秀技術和自主品牌，總體上的競爭力仍較為薄弱，位于產業鏈的低端。
隨著網絡通信數據量的大幅增加，對光通信網絡容量的要求也不斷增大，運營商需要對光纖寬帶網絡進一步擴容和建設，骨干網絡擴容和接入網的升級提速將是下一段光通信網絡的建設重點。
骨干網和城域網的光纖擴容包括鋪設更多的光纖以及對已鋪設的光纖進行信道擴容。信道擴容的方法有兩種：一是提高光纖的單信道傳輸速率。目前正在進行從10Gbit/s到40Gbit/s及100Gbit/s、400Gbit/s的擴容。二是增加單光纖中傳輸的信道數，如利用波分復用技術（WDM）擴容到40通道、80通道等。
受技術進步和大規模應用的影響，近年來，光纖、光電子器件和光通信設備的價格不斷下降，光通信的成本不斷下降。而傳統電纜通信主要材料銅的價格不斷上漲，在未來一段時期里，以銅線為傳輸介質的通信網絡將大量被光纖網絡所替換，“光進銅退”將成為不可阻擋的趨勢。在接入網方面，主要表現為光纖到戶FTTH、光纖到樓FTTB等方式逐步替代基于雙絞線或同軸線的ADSL方式。另外，4G技術的推廣將進一步促進移動寬帶發展，更多的移動數據通信需求將促進移動通信領域“光纖到天線”的發展。
除了接入網將逐步過渡到以光纖到戶方式為主外，光纖將逐步向用戶端繼續延伸，最終實現光纖到桌面、光纖到服務器，直至板卡光互連、芯片光互連。
隨著電信號方式的高速傳輸接近極限，光互連作為亟須的替代技術引起關注。在個人電腦、高性能服務器及手機等產品上已經開始采用光接口，隨著未來光互連的制造成本大幅下降，光接口有望應用到更多的產品上。另外，在單芯片上混載光路與電路的硅光子技術的進步、微處理器芯片的全局布線等也顯示出了芯片間、芯片內采用光互連的可能性。光通信節點間的距離越來越短，所需求的光電子器件數量越來越多，應用場景越來越廣泛，市場規模越來越大。
（作者單位為平安證券有限責任公司）
摘要：光電子學基礎課程是光信息科學與工程專業設置的一門專業課，也是光電子相關碩士專業研究生的必需基礎知識儲備。筆者結合課程教學特點，以及該專業的本科、碩士生的培養目標，對光電子學基礎課程的教學方法、實踐環節和課程評價方法等做了改革探索，獲得了較多的有益經驗，取得了較好的效果。
關鍵詞：光電子學；教學方法；教學改革；實踐環節
一、介紹
光電子技術是由光信息技術和電子技術的相互結合而形成的新的光電子技術，涉及光信息處理、光纖通信、激光技術等領域，是未來社會發展和進步的優秀技術。光電子技術不僅研究內容非常廣泛，而且也是未來信息技術中的重要推動力量，它包含光信號的產生、光信息的傳遞、光電信號的轉換和處理和光電功能材料相關的內容，如：光電功能材料的發光機理、制備方法和工藝應用范圍、光電器件的加工與制作和光電系統的集成等一系列從基礎理論到實際工程應用等各個領域的研究。涉及光子學、光信息科學、電子學、材料科學、計算機技術等前沿學科理論，它是由多個學科之間的交叉而形成的一門高新技術學科。
光電子技術在經歷上述學科之間的交叉滲透后，其技術水平和工程應用技術取得了很多突破，在社會發展中以及社會信息化中起著越來越重要的作用，光電子技術的相關產品也越來越多地影響我們的生活。目前，國內外正掀起一股光電子技術和光電子產業的研究和發展的熱潮。一些國家把大量資金投入光電子學和光電子技術的研究和開發中，許多以光電子技術為研究方向的研究中心、實驗室和公司越來越多的建立起來。光電子技術的發展決定了未來產業的發展方向，將給工業和社會帶來比電子技術更大的技術沖擊。光電子技術和產業在國家經濟建設和科學持續發展中起到至關重要的作用。
因此，光電子學基礎是光電子專業學生必備的基礎知識，也是未來光電子產業需求的人才中需要掌握的重要基礎知識。
二、課程特點及專業培養目標
光電子學基礎是整個專業中的基礎專業課程，在學生專業思想和未來培養目標及要求的實現上發揮重要的作用，也是未來該專業研究生必需的基礎課程儲備。該課程注重理論聯系實際，注重對學習者能力的培養，重點培養學生綜合分析、解決問題能力，為將來從事光電技術領域的科研、開發和應用工作奠定基礎。
我們的培養目標為：培養在光電子技術科學領域具有深厚的理論基礎、扎實的專業知識和熟練的實驗技能，德、智、體全面發展的高級光電子技術科學人才，使學生具有在光學、光電子學、光通信技術、激光科學、光波導與光電集成技術、光信息處理技術、計算機應用技術等領域開展創新性基礎理論研究以及從事設計、開發應用和管理等工作應具備的理論和技術基礎。因此，基于我們的專業培養目標和光電子學基礎課程的自身特點，我們在教學過程中進行了改革探索。
三、教學改革探索
1.教學內容改革。①授課體系和講授重點。該課程根據學生培養需要，從光電子器件和光電子技術在未來工程應用的需要的角度出發，研究原理及系統構成在光電檢測技術、光纖通訊領域中的常用光電器件的技術。重點講述光學基礎、光纖通訊的構成、半導體物理、光纖器件、光電子現象和光電轉換器件，重點講解光電子器件的結構、工作機理、工作特性和在工程技術上的具體應用。為了更好地將所學應用到未來的技術發展上，對各類光電器件的外圍系統集成、信號的調制、解調技術也作了詳細的講解，同時給出在工程中的實際例子。②課堂教學內容緊跟科學發展的步伐。光電子課程的教材對于快速發展的光電子技術來說，既是基本的原理內容，但又是滯后的技術，若授課時只是按照教材內容講解，往往會帶來知識不新、內容與技術發展脫節的后果，易使學生對該課程的學習積極性和興趣下降。因此，在教學過程中補充和及時更新教學內容，增加一部分現代光電子技術的發展前沿、新出現的技術及需求，從而能給學生提供更多的學習探索和求真的空間。③加強該課程與應用技術之間的聯系。專業基礎課程的基本功能是讓學生了解和掌握所學專業的發展方向，培養的學生能在以后的學習中、工作中涉及光電子技術方面上進行繼續學習和鉆研。因此在給同學們講解課程中的內容時，要與現代信息技術的發展緊密結合。針對在光電檢測技術、激光應用技術、光纖通訊技術等內容進行重點講解，結合當前社會已有的需求的技術發展進行講解，使該專業的學生明確所學課程內容在技術應用、研究發展及市場前景，對未來的從事的專業充滿信心。④為了更加與國際接軌，嘗試了雙語教學。在平時提供給學生光電子相關的外文讀物和論文，指導學生學習專業詞匯，在課堂中進行講解，開闊同學們的視野，引導學生進行初步科研潛力的培養和學習，調動學生的積極性，引導他們進行文獻學習，進一步了解國外光電子技術的發展現狀，激發興趣。⑤教學內容與市場技術應用及需求的結合。結合本校本地區特點，系統規劃、組織，實施產、學、研一體化模式。針對光電子技術和光電子產業市場密切聯系的特點，在課程內容上跟上市場技術需求，結合本地區經濟發展的實際情況，培養既有專業知識和跨學科知識，又有極強的實際操作能力、適應性強的學生，全面提升學生的理論素養和實踐能力，增強學生在未來光電子產業上的競爭力。
2.教學方法探索。①充分利用多媒體技術進行教學，利用多媒體課件在表達上形象直觀、方便，在效率上和容量上很大的特點和優勢。既能使課程中的各種圖片資料得到清晰展示，還能節約課程上的時間，從而能在課堂教學中講解更多的課程內容，較大地提升了授課中課堂的信息量。因此我們認真積極地制作教學課件，充分利用網絡上豐富的信息資源，并與兄弟院校的老師展開課程教學交流，共享多媒體課件。極大地激發學生對該門課程的學習興趣。②采用課堂教學和專題講座結合的教學方法。在進行課堂理論教學的同時，利用其他時間安排、組織團隊教師舉辦《光電子技術專題講座》，開展光電子技術專題研究，如液晶顯示、光電轉換及系統集成、光纖傳感及應用和近場光學中的探測技術等，既能強化學生所學的基礎理論，又能激發學習興趣，培養學生的科研意識。吸引學生參與到大學生訓練計劃和參與到老師研究的課題中，提前打下科學研究基礎。③在方法改革中，在富有開放性的問題情境中進行實驗探究。對參與到老師研究的課題或參加大學生訓練計劃的老師，幫助學生制定合理的研究計劃，選擇合適的研究方案和方法，積極發動研究光電子技術的老師，為這些同學們提供必要的實驗條件，由學生自己動手去實驗，考證研究方法和方案，來尋求實驗結果中的答案。這時，教師起到的是一個組織者的角色，指導、規范學生的探索過程。這樣的過程，不僅僅是要讓學生學量的知識，更重要的是要學習科學研究的過程或方法。
3.教學實踐環節探索。在光電子學基礎課程中，本來并沒有設置時間環節，而且多數放置在大三或大四學習，實驗環節很少開始。我們為了能夠更好地提升學生實踐技能和掌握技術設備的結合，先在原有課程體系中安排三分之一的時間來安排實踐環節，開設具體的、有針對性的實驗內容，讓同學們能更有效地了解、認識和掌握知識和技能。在普通物理實驗、電子實驗和光學實驗的基礎上，開設如固體光電子耦合器件、熱電耦器件、發光器件及光子器件。對光通訊系統的傳輸和光電子器件的作用有了直觀的認識和理解。在此基礎上，結合地方實際，聯系相關光電子產業中的企業，組織學生進行參觀學習，從而讓學生自己體會從書本上理論到實驗實際，再從實驗實際再到光電子技術，從光電子技術再到光電子商品的過程，能一下子把整個知識到技術到效益的過程展現在同學們的內心中，從而更能培養和激發學生興趣，也能將培養目標中的產業式人才完成，彌補普通高等教育中最缺失的人才與市場的不對接的不足。
4.教學目標實現探索。在光電子學基礎課程改革中，把教學目標從以知識教育為主轉變為實現人才培養和科學人才需求的融合，培養具有創新、探索精神的新時代新型人才。長時間以來，我們在教學過程和專業培養中，存在著理論與實際技術需求的相脫離的現象，造成理工科學生對于市場技術需求常識缺乏。我們把教學內容、教學方法和教學實踐環節都做了有意義的初步探索。進一步增強了理論學習到實踐環節、實踐環節到市場技術發展的學習過程，極大地激發和培養學生的學習興趣，為將來從事該專業打下堅實的基礎和牢固的信心。在近三年中，我們培養的本科畢業生就業率95%以上，該專業畢業生考研成功率30%以上，使光信息科學與工程專業的學生形成了良好的學習氛圍，形成了爭趕超的局面。同時，針對光信息科學和工程專業的學生，我們注意在進行科學知識教育的同時注重培養市場技術需求方面的培養，增加了企業參觀及動手實踐等環節，同時講授在科學研究中人文素養培養的重要性，從而使之潛移默化地對學生進行自然的而不是勉強的人文教育。
摘要：在《光電子光電器件實驗》課程中，引入菲涅爾理論的應用。把計算機軟件的應用與具體實驗內容相結合，探索了在實驗課程中將基礎理論、實踐內容、計算機應用三者相結合的教學方法。通過設計與分析高階菲涅爾透鏡的性質，使學生對光電子學的色散等概念有了更全面和深入的理解，培養學生分析問題和處理問題的能力。
關鍵詞：菲涅爾；光電子學；光場分析
《光電子學與光電器件》是一門實踐性與應用型很強的課程。學生在學習了光電子學的基本理論知識的同時，還需要通過實驗課進一步理解和消化一些基本原理和基本元件，掌握光電子學的基本技能。相應的實驗課的建設直接影響學生的培養質量，影響學生今后進行科研的能力，是學科建設的重要內容之一。如何構建課程體系以及在課程中引入相應的知識訓練，是一個重要的研究課題。隨著光通信系統技術的飛速發展，光學元件的制作工藝也在突飛猛進。菲涅爾透鏡作為一種二元光學元件，在制作工藝上有著加工工藝簡單、成本低、易于與其他光路集成等優點，在光束整形、光互連、光照明、太陽能利用等方面都有著廣泛的應用前景。菲涅爾透鏡又叫菲涅爾波帶片，是基于光的衍射理論制作的光學元件。根據菲涅爾衍射理論，在對波前進行比較粗糙的分割，組成一些同心圓環，使得到達波前一點的光程相差半個波長，經過振幅疊加可以達到聚焦的目的。為加強學生對波動光學方面基礎知識、基本理論和基本技能的理解和掌握，養成用波動理論分析光學問題的思維習慣，了解菲涅爾透鏡的設計與分析方法，吉林大學電子科學與工程學院特為本科生開設《光電子學與光電器件》課程這門專業課。
一、幾何光學的局限性
因為在日常生活中遇見的有關光的問題絕大多數都屬于幾何光學的問題，幾何光學比較直觀，解決問題的方法比較簡單，本科生在進行光電子學實驗的時候往往習慣于用幾何光學的知識去理解激光，思考問題僅僅停留在宏觀尺度上。但是幾何光學有局限性，除了直線傳播定律之外，作為幾何光學基礎的另外兩條定律――反射定律和折射定律，也都只在波長很小的條件下或者在宏觀尺度上應用才能成立。幾何光學原理的適用范圍是有限度的。光電子學實驗主要是培養學生用微觀的思維去理解光、了解光的波動性。按照幾何光學的知識，激光通過凸透鏡會聚焦到一點，如果這個點沒有大小，此處能量密度將是無窮大，這是不符合科學的，所以，聚焦的焦點處應該為一個焦斑，用幾何光學的知識無法計算出此處焦斑的大小及其能量分布情況。實驗過程中，可以測的激光焦點最小為光波長量級的光斑，稱為埃里斑，能量主要集中在埃里斑的中心，在埃里斑的周圍會有光環，其能量分布如圖1所示。
學生這種幾何光學的思維定勢會影響他們對實驗結果的分析以及面對問題時所采取的解決方法。為了讓學生在現有知識條件下，就能理解解決這一光學問題，從而改變他們這種思維定勢，我們在《光電子學與光電器件實驗課》引入菲涅爾理論的應用，對實驗項目中的實驗現象盡可能讓學生用波動光學的知識去理解，從而改變學生波動光學的思維習慣。
二、菲涅爾理論
根據菲涅爾理論，波前上每一個點都可以看成一個新的震動中心，它們發出的次波在空間某一點振動的所有次波的相干疊加即為該點的光強。利用公式描述如下：
其中（P）是波面上P點的復振幅，K是比例常數，F是傾斜因子，d∑是面元。
通過這一公式的形式我們可以看出，經過一個復雜的曲面積分，按照理論，可以計算出激光光場中任何一點的光強。但是這個積分計算是非常復雜的，一般的學生很難完成。如果我們的實驗課中讓學生進行這樣枯燥無味的數學計算，不但不能提高學生波動光學的思維習慣，同時還會影響學生的學習興趣，這與我們實驗課培養學生實驗技能的宗旨是相違背的。
可以利用上面的公式，不需要復雜的曲面積分，借助于計算機的快速處理能力，設計出一個激光光場分析系統，在比較短的時間內計算出各種光學元件的光場情況，從而讓學生用波動光學的知識去理解激光。在利用菲涅爾公式進行光場分析的時候，學生需要了解激光波長、材料折射率、光學元件的形貌等參數，這些都是光電子學中比較重要的概念。
如在進行《氦-氖激光器模式分析》實驗項目的時候，學生可以利用光場分析系統模擬出氦氖激光的情況，然后利用CCD等儀器測量實際的模式，經過對比就可以發現兩者之間的誤差，并進行誤差分析。再比如《氦-氖激光器高斯光束與發散角測量》實驗項目，可以讓學生在分析系統中計算發散角的大小，以及利用最小二乘法對激光光強分布情況進行擬合，對高斯分布情況進行分析，從而讓學生對高斯激光有一個更深入的了解，然后利用CCD對高斯激光發散角測試系統進行測試。這一過程對學生來說可以深入強化其對光電子學概念的理解，同時提高他們對光電子學的興趣。
三、光場分析系統
光場分析系統為我們自主研發的一套分析軟件。該軟件主要是針對《光電子學與光電器件實驗》教學而設計，學生在使用過程中可以自由設計實驗系統中各個光學元件的參數。比如，學生可以設置激光波長，不同的波長會根據光的顏色來進行區分；可以任意設定凸透鏡的表面形貌，從而可以讓學生了解球面透鏡與非球面透鏡的區別；可以設定高斯光束中能量分布情況，從而可以比較準確地測量高斯光束的發散角等參數；還可以對菲涅爾波帶片的聚焦情況進行模擬，同時還可以模擬非對稱的橢圓形波帶片，這種非對稱光學元件在邊發射激光器光束整形方面有很大的應用前景。
四、八階梯相位型菲涅爾透鏡設計與分析
根據菲涅爾衍射公式，我們可以設計菲涅爾波帶片，每個圓環的半徑滿足以下公式：
其中，R1為最小圓環的半徑。如果我們對前面所提到的波帶片每個波帶進行劃分，根據不同的波帶設定不同的光程，可以制作高階波帶片。
當n=2、4、8時，波帶片理論衍射效率分別為40.5%，81%，95.1%。為產生相位匹配，必須考慮材料折射率，適當選擇每個波帶的厚度。
為獲得更高的衍射效率，我們設計高階波帶片陣列。當n=8時，波帶片理論衍射效率為最高95.1%。為產生相位匹配，必須考慮材料折射率，適當選擇每個波帶的厚度。厚度公式如下：
其中N為波帶片階數，n為材料折射率，對于n=
1.56的材料，為波帶片達到相位匹配，我們設計每層高度為118納米，一共8層亞波帶，半徑為18微米，根據公式（4）可以求得該菲涅爾透鏡焦距為74微米，模型如下圖所示。
然后，我們利用光場分析系統模擬這種菲涅爾透鏡的聚焦情況。首先分析主軸上光強分布情況，得到菲涅爾透鏡主焦點位置。從圖中我們可以看出，主焦點的位置與利用公式獲得的主焦點位置比較符合。
然后我們繼續分析焦點位置在徑向的光場分布情況，獲得如下光場能量分布圖形與焦點處能量分布情況（圖4）。
從圖中我們可以看出，實際的聚焦情況與我們分析系統分析出的菲涅爾透鏡焦點情況基本完全符合。下圖為焦點處光場分布的立體圖。
五、總結
光電子學是光學和電學相結合并加以融合的技術領域，相應的實驗課在學習光電子學過程中非常重要。本文根據光電子學與光電器件實驗課程的特點以及學生在實驗過程中所面臨的問題，在教學過程中引入菲涅爾理論的應用，設計匹配實驗項目的光場分析系統，本文合理采用計算機軟件應用作為教學手段，提高授課質量，增加課程設計性實驗環節，將實驗教學與科研培訓相結合，引導學生發現并解決問題。
摘要：為了能夠使得光電子產業不斷的發展壯大，積極有效的創新是至關重要的?，F如今中國的綜合能力是在不斷進步，但是在發展創新的投入方面還是存在很大的不足。為了提高我國的國民經濟能力，為了不斷提高廣大人們群眾的生活水平，我國必須加大光電子產業的投入力度，無論是從經濟上還是物質上都要給予積極的支持。在企業發展創新的過程中，企業要借鑒國內外先進的創新成功案例，獲得大量寶貴經驗，同時要認真分析失敗的案例，從中汲取失敗的教訓。從而制定出適合本企業的創新計劃以及創新策略。只有在光電子企業不斷創新發展的基礎上，我國的經濟才會有更加快速的發展，才能持續提高我國的綜合國力，才能不斷提升我國在國際上的地位。
關鍵詞：光電子產業；發展動態
引言：光電子技術近些年來在信息、能源、航空和環境科學中得到了大量的發展和應用。文章對比了國內外光電子發展的現狀及概括了光電子技術在一些重要領域中的應用，并總結了光電子技術的未來發展趨勢。
1、光電子產業的概述
在傳統的光學技術的基礎上，再結合不斷創新的現代的光電子科學，形成了一門新的技術-光電子技術?，F光電子技術包括很多領域，如通訊、照明以及顯示等行業。其中信息光電子技術以及能量光電子技術共同構成了光電子技術。與高技術產業相同，光電子產業具有以下特點：較短的產品和技術周期；較高的收益、風險以及投資；較高的戰略地位以及較高的知識密集度。同時，和其他高技術產業相區別，其有著自身的特點：部隊和老百姓都可以使用；滿足傳統技術創新升級的需求；具有很高的產品嵌入水平；應用范圍很廣的優秀技術以及結合了很多科學技術等。因為光電子產業的特點以及優勢，在很多發達國家都致力于大力發展光電子產業。在最近10年的時間里，光電子產業不斷發展壯大。因為光電子產業很早就在中國創建，所以現在在這個領域培養了很多人才，而且也取得很多進展和科技成果?，F如今，在中國的諸多部門以及地區都創建了很多科學研究機構，同時創辦了大量的科技刊物。與此同時，光電子產業還在不斷發展創新，在極大程度上促進了我國國民經濟以及國防現代化的發展進步。
2、光電子技術的發展現狀
2.1國外光電子技術的發展
光電子技術主要包括信息光電子、能量光電子、消費光電子、軍事光電子、軟件與網絡、光計算機等幾個方面。就目前發展程度而言，光電子技術比傳統微電子技術具有更高的優越性能和更廣闊的應用空間。
2.1.1隨著“地球村”的發展，更快捷、更緊密的通訊使人類更為便捷地進行實時通訊和聯絡，因此，在信息產業方面具有非常大的發展空間和應用規模。而信息產業的基礎即是大容量的光纖通訊網絡，光纖已經成為通訊網絡的重要傳輸介質。所以，基于光纖通訊技術的各種新技術日新月異。
2.1.2隨著互聯網時代的繼續高速發展，人們對通訊的帶寬要求越來越高，希望信息傳輸的速度高、時間短。為了滿足互聯網信息傳輸的需求，科學家們發展了以提高單獨光纖的信息運載量來滿足這個需求。主要的方法是通過利用波分復用技術，即通過增加光纖內光的路數，可以增加信息的傳輸量。
目前，光電子技術發展比較領先的區域主要有三個地方，北美、歐洲和日本。其中，美國已經將光電子技術列為國家二十一世紀的戰略發展重點之一，已經開展了大量的研究工作。歐洲以德國為首的發達國家也在上個世紀就對光電子技術進行了研究，目前在光電子技術方面也積累了大量的技術基礎。亞洲主要以日本和澳大利亞為主，但近些年來韓國和中國臺灣地區在光電子技術方面發展迅猛，已經在國際市場上占有一席之地。這些發展區域在光電子技術發展過程中，相互競爭又相互補充，各自發展的重點也有所區別。
2.2國內光電子技術的發展
相對于其他的半導體、電子等領域，我國在光電子技術領域與國際先進水平的差距相對較小。這主要得益于我國在國家層面上對于光電子產業的大力支持。目前我國在很多的光電子領域得到了迅速的發展，已經和國際先進水平的國家和地區可以并駕齊驅。比如一些較為典型的光電子器件如探測器、光收發模塊等已經具有較高的技術水平，也在國內占有較大的市場份額，同時也可以和國外相關公司的產品進行有力的競爭。
目前國內在光電子技術發展較為領先的地區主要有以下幾個地方：京津地區、長三角地區、珠三角地區和華中地區。京津地區主要以北京的高校、研究所為主，包括一些企業在內（如大恒光電子），在半導體激光器、光學儀器方面有著較高的研究和生產水平。長三角地區主要以上海和蘇南地區為主的企業為主，在光學顯示器件、光學存儲器件方面形成了相應的產業鏈。珠三角地區主要以廣州為主的大量光電子企業，形成了相應的光學器件產業鏈。華中地區主要以武漢光谷為主的眾多企業，形成了光通信、激光加工等方面較為完善的產業集群。
3、光電子技術的應用領域
隨著光電子技術迅速發展，在越來越多的領域開始有了更為廣泛的應用。尤其是光電子技術是牽涉了材料、微機電、電子、系統集成和微加工等方面的新技術，使它能應用的各個領域中去。
3.1信息領域。隨著人們對現代信息領域的高容量和高速度的需求，需要比傳統電子更為快捷的光子進行信息傳輸和存儲。由于光子本身具有的優勢，可以大大提高信息的傳輸速度，因此光電子在信息領域中具有巨大的應用潛力。
3.2能源領域。21世紀以來，隨著各國工業水平的提高，對能源的需要也越來越大，因此，人類開始進入了能源相對較為短缺的時期。如何發展較為高效、清潔的能源也是世界各國爭相研究的重點，其中太陽能光伏產業是較有潛力的一種新能源。而利用光電子技術可以為光伏發電提供較高的轉換效率，具有廣闊的前景。
3.3汽車領域。光電子技術在汽車領域中的應用主要體現在汽車制造業中，利用高功率的激光切割器，對汽車的材料進行高精度的加工，可以大大提高其加工精度和效率。
3.4環境領域。隨著人們生活的提高，人們對環境的要求越來越高。光電子技術可以制備出具有較高精度的傳感器，可以精確測量在空氣和水中的污染物濃度，從而進行有效的防護和治理。
3.5軍事領域。光電子技術在軍事領域中也具有巨大的應用潛力。一方面激光制導武器是目前發達國家進行大量研究的先進武器；另一方面，以圖像傳感器為主的單兵作戰武器也是世界各國發展的重點。
結語：光電子技術是一門新興的交叉學科，涵蓋了物理、電子、材料等領域的基礎和應用內容，是21世紀最有前途的新技術之一，可以廣泛應用在信息、能源、汽車、軍事等領域。隨著未來光電子技術的進一步發展，高速大容量的全光網絡和激光醫療是其將來具有巨大發展前景的應用領域。
摘 要：毛刷在光電子玻璃清洗技術中是用來清洗玻璃表面的顆粒的，毛刷的材質、旋轉速度、旋轉方向、壓入量以及所用的清洗介質等對毛刷清洗工藝起關鍵的作用。
關鍵詞：壓入量；顆粒；旋轉方向；轉速；清洗劑
1 毛刷概述
用途和原理：清洗用毛刷是用來去除LCD玻璃表面異物，工作原理是通過毛刷與玻璃之間的摩擦力以及水的沖刷力，來去除大于0.5 μm的異物，在光電子玻璃清洗工藝中盤刷和滾刷是最常見的方式。
2 毛刷的種類
在光電子玻璃清洗中一般用兩種毛刷，一種為盤刷，一種為滾刷。兩種毛刷的優缺點見表1。
3 毛刷的材質與清洗效果的影響
毛刷的材質與清洗效果的影響見表2。
4 毛刷在光電子玻璃清洗工藝中的應用
4.1 盤刷在光電子玻璃清洗中的應用
①盤刷是可以用來清洗玻璃表面8～10 μm以上的顆粒，介質一般采用10～18 MΩ的純水和清洗劑（一般情況下使用堿溶液）的混合物，PH值一般控制在12～14之間。介質的溫度一般控制在40 ℃～80 ℃。介質具體參數可根據不用的生產工藝進行適當的調整。
②在盤刷的與玻璃接觸的部位需要有噴淋水潤滑，噴淋水對玻璃的清洗效果和盤刷的壽命有較大的影響。噴淋水的壓力一般控制在0.2～0.5 MPa（壓力的選擇和玻璃的大小及玻璃的厚度有關系，當玻璃較小且較厚時應選擇較大壓力，當玻璃較大且較薄時應選擇較小的壓力），噴淋水到玻璃之間應該有重疊，便于噴淋水在均勻的噴在玻璃上，如圖1所示。
③盤刷的壓入玻璃的深度（簡稱為壓入量）在清洗工藝中是一個非常重要的參數，壓入量太大不僅容易損壞玻璃還會損壞盤刷的壽命，壓入量太小對玻璃的清洗效果不好，不利于清洗玻璃表面的臟污及顆粒。在玻璃清洗工藝中，壓入量一般控制在0.5～5 mm之間（壓入量的選擇和玻璃的規格、厚度、清洗機的各個工藝參數有關系，對于壓入量應根據玻璃的種類做出適當的調整）。在玻璃清洗工藝中，盤刷的壓入量是一個非常難調整的參數，如果調整不好就會給清洗工藝造成負面的影響，甚至會造成玻璃表面的損傷或造成玻璃在傳送過程中行走的不穩定，從而使玻璃破片或者碎片。
④在盤刷清洗工藝中，盤刷的轉速也是非常重要的，原則上是轉速越高清洗效果越好，但轉速越快會對玻璃的行走速度造成較大的誤差，嚴重時會造成玻璃停止不動的現象。為了保證玻璃的正常傳送，盤刷的轉速一般控制在200～400 rpm。如果在不影響玻璃行走的狀況下可以通過適當的調整盤刷的轉速來提高清洗效果。
⑤在盤刷清洗的工藝過程中，由于多組盤刷的轉動會造成玻璃在傳送過程中受力不均勻，從而非常容易走偏，需要有導向裝置（不同的清洗設備中有不同的導向裝置，導向裝置可以根據設備本身的機構設計，在保證玻璃能順利傳送的前提下導向裝置結構越簡單越好），以免造成玻璃在輸送過程中出現蛇形曲線的狀況，從而造成撞片等嚴重的問題。
⑥一般情況下，為了使玻璃清洗效果較好，在有盤刷清洗的清洗機中需要清洗劑（一般情況下清洗劑是一種強堿介質，不僅有利于清洗效果還起到潤滑劑的作用），所以當玻璃從其他的清洗設備進入盤刷清洗設備時需要有專門的裝置（這種裝置需要能把玻璃表面上的水去除掉，一般情況下此裝置能吹出潔凈空氣，通過潔凈空氣把玻璃表面上的水去除，當然根據對玻璃不同的品質要求，潔凈空氣的清潔度要求也不同）去除玻璃表面的水來維持盤刷清洗設備中清洗劑的濃度，當玻璃從盤刷清洗設備輸出到其他清洗設備時同樣需要有專門的裝置去除玻璃表面的清洗劑。
⑦盤刷材質的直徑也是玻璃清洗工藝一項比較重要的參數，其直徑不能太小，直徑太小會使整個盤刷有效部位太軟不利于清洗效果；其直經也不能太大，直徑太大會造成玻璃表面清洗不均勻同樣對清洗效果不利。盤刷材質直徑在0.05～0.2 mm之間對玻璃清洗效果最好。
⑧在盤刷清洗工藝中由于有壓入量的要求，在盤刷清洗設備的傳送滾輪上需要增加一定的材料來防止玻璃在傳送過程中因受力較大造成的擦劃傷，在目前的玻璃清洗工藝中這種材料一般采用氟橡膠或者對玻璃不造成擦劃傷的硬質毛刷來實現。
4.2 滾刷在光電子玻璃清洗中的應用
①滾刷是清玻璃清洗工藝中除去中等顆粒一種最常見的方式，可以用來清洗玻璃表面4～5 μm以上的顆粒，介質一般采用10～18 MΩ的純水（根據不同的生產工藝也可以采用10～18 MΩ的純水加清洗劑作為介質），溫度一般控制在40 ℃～60 ℃。
②在滾刷清洗工藝中，滾刷的旋轉方向對清洗效果有很大的影響。一般情況下，第一組滾刷的旋轉方向一般是順著玻璃的行走方向，最后一組滾刷的旋轉方向是逆著玻璃的行走方向的，如圖2所示。經過某多次驗證，滾刷的這種旋轉方向對玻璃在滾刷清洗設備中行走是最順利的，同時對玻璃表面的清洗效果是最理想的。
③在滾刷清洗工藝中壓入量也是非常重要的參數，和盤刷一樣，如果壓入量太大會造成玻璃在傳送過程中的行走不順，造成玻璃擦劃傷的概率就較大，甚至發生撞片、疊片的狀況。如果壓入量太小，就達不到預期的清洗效果。滾刷的壓入量一般為0.5～5 mm之間，具體數值可以根據實際生產效果進行適當的調整。
④在滾刷清洗工藝中，噴淋水也是不可缺少的條件，并且對噴淋水的方向也是有要求的。如圖3所示的噴水方向對玻璃清洗效果最好。噴淋水的壓力要求和盤刷清洗工藝中的要求相同為0.2～0.5 MPa。
圖3噴向滾刷的噴淋水最主要作用是起潤滑和清洗介質作用，逆著滾刷的噴淋水主要用來沖洗清洗過后玻璃上的臟污。
⑤在滾刷清洗工藝中，原則是滾刷得轉速越高清洗效果越好，但同樣存在著，滾刷轉速過高帶來生產的不穩定。在正常的生產過程中滾刷的轉速一般控制在400～2 000 rpm，同樣在不影響生產工藝的前提下，滾刷的轉速越高對清洗效果越好。
⑥滾刷材質的直徑也是玻璃清洗工藝一項比較重要的參數，和盤刷一樣滾刷直徑在0.05～0.2 mm之間對玻璃清洗效果最好。
⑦相對為盤刷清洗工藝，在滾刷清洗工藝中，玻璃的行走方向比較容易控制，如果對玻璃行走的過程要求不是太精密，可以不加導向裝置，如果對玻璃行走過程要求精度較高應加上導向裝置。
⑧在滾刷清洗工藝中，傳送滾輪上同樣需要安裝氟橡膠或者對玻璃不造成擦劃傷的硬質毛刷來避免造成對玻璃的擦劃傷。
4.3 其它種類毛刷在光電子玻璃中的應用
①除了盤刷和滾刷外，海綿軸在光電子玻璃清洗工藝中的應用也比較廣泛，海綿軸除了自身清洗效果不好之外，其具體參數可以參照滾刷的介紹。
②近年來，HPVC軟質高分子聚氯乙烯滾軸在光電子玻璃中也有了一定得應用，作為新型的一種毛刷也在被越來越多的廠家所認可。
毛刷在光電子玻璃清洗工藝中是非常重要的一環，對玻璃有著顯著的清洗效果，目前絕大多數光電子玻璃生產廠家的玻璃清洗工藝都用到了毛刷清洗工藝。隨著市場的需求，作為一種消耗品，毛刷的質量和壽命等自身參數也有了越來越高的要求。
5 結 語
毛刷在光電子玻璃清洗工藝應用中主要用來清洗玻璃表面4 μm以上的顆粒，在清洗過程中，各個參數都非常重要，以上所談的參數選擇是在實踐中總結出來的，希望能給大家一些幫助。
作者簡介：譚昊，湖北巴東人，2011年畢業于中南民族大學金融系，現就讀于中南民族大學經濟學院中國少數民族碩士專業。
摘要：21世紀是信息經濟時代，信息產業將成為支柱產業。而信息產業的發展卻與光電子技術的發展有著緊密的聯系。光電子產業將為21世紀最具魅力的朝陽產業。武漢東湖高新技術區作為部級光電子產業基地，聚集了一批有自主創新能力的光電子企業，具有較強的競爭實力，對國的光電子產業乃至信息產業的發展有的舉足輕重的地位。因此，加強對武漢光電子產業發展戰略研究，對我國光電子產業的發展壯大有著至關重要的意義。
關鍵詞：光電子產業；突出問題；發展戰略
一、光電子產業概況
光電子產業是以硅為基礎原材料、以紅外線、激光光電子技術為支撐的，包括能源光電子、信息光電子、消費光電子、光儲存、光通信與網絡等電子技術產業，光電子產業在各個方面具有微電子無法比擬的優勢以及更為廣闊的發展前景和市場潛力。
我國光電子產業整體上水平低下、發展不足，從生產規模這一項來看，我國的光電子產業占國際市場的份額很低，但是我國的其他粗放型產業占國際市場市場份額超過百分之二十。但是，光電子產業在我國有巨大的市場，發展潛力充足。近十年，我國光電子產業產值平均年增速達到20%，截止2012年，我國光電子產業市場需求接近700億美元。
武漢東湖高新區是“國家光電子產業基地”，是我國發展環境最有利、發展潛力最大的光電子產業基地。武漢建設一系列光電子產業基礎設施，增加了武漢光電子的承載能力。武漢光谷不僅擁有眾多的國家光電實驗室，而且隨著信息產業的不斷發展壯大，以企業為代表的經濟體越發注重知識創新，競爭力不斷增強。越來越多的技術中心在武漢光谷“安家”。以光谷為中心坐落著以華中科技大學、武漢大學、武漢理工大學為代表的多個高等學府，他們為武漢光電子產業源源不斷輸送大批高端人才，這也是其他地區光電子產業無法比擬的優勢所在。
2012年10月底，武漢東湖高新技術開發區出臺了光電子產業發展新政策，推動著武漢光谷光電子產業的繼續騰飛。光谷已發展成為武漢光電子產業優秀地區和國際競爭的典范。
二、武漢光電子產業存在的問題及其原因
（一）產品結構不合理
投資類產品比例過大時武漢光電子產業的重要特點，相反地消費類光電子產業十分薄弱。比如，武漢光電子產品中光纖光纜等投資類產品的生產規模最大，致使投資類產品的比例占總產品比例達到七成。由于技術落后，生產原料必須從國外進口，產品的市場總量需求趨于過剩，造成光電子產品價格不合理，發展模式落后，跨越式發展的空間不大。這主要是由兩反面造成的，一方面是受市場波動影響較大，投資產品受市場波動影響較小，大量生產投資型產品是又市場決定的；另一方面是光電子產業鏈短?；A類產品主要是生產制造光纖光纜等投資類產品，對其他制造業的商品需求不夠，造成光電子產業的發展不能帶動上游產業和其他制造業的發展的困境。
（二）投入不夠，資金來源渠道少，投資重點不突出
武漢光電子產業雖然得到國家的大力扶植，但是給予的資金支持并不足以讓武漢光電子產業得到充分的發展。武漢光電子產業吸引外資不足，也導致了其資金來源不足，渠道不暢等問題。在投資方面，沒有突出重點，沒有形成足以帶動整個武漢光電子產業的龍頭企業。同時，武漢光電子產業還存在體制不健全，缺乏產權交易市場和完善的頂尖技術項目的問題。武漢市光電子產業得到的國家資金投入量與光電子發達國家的基金投入量相比實在是微不足道。
（三）優秀競爭力不足
優秀競爭力是一個企業賴以生存的基礎。強大的優秀競爭力短期內是由企業產品和服務的質量決定的，長期來看，科技創新能力是一個企業優秀競爭力的關鍵所在。優秀競爭力是企業綜合實力的具體體現、是企業贏得市場競爭、能否長期健康發展的根本因素。優秀競爭力是武漢光電子產業持續發展的保障。雖然國家對于武漢光電子產業的發展做出大量的政策和資金支持，但是武漢光電子產業優秀競爭力不足時不爭的事實。在各國各個光電子產業基地競爭力綜合評估中，武漢光電子產業的三個優秀競爭力指標都處于中下游水平?？萍紕撔虏蛔闶俏錆h光電子產業優秀競爭力不足的根本原因。
三、武漢光電子產業發展戰略相關建議
（一）加快產品結構調整是未來光電子企業生產活動中的重要工作
近年來，由于投資類產品和消費類產品比例失調，武漢光電子企業面臨生產上的嚴峻挑戰，特別是一些生產技術相對簡單的低檔產品。這些產品往往利潤不高，使光電子企業效益低下，發展履步維艱。而一些技術難度大、回報率高的產品又只能靠進口國外企業。這種惡尋循環使我國光電子產業不能健康快速發展。因此企業應同科研單位合作，加大技術創新的力度，深入了解市場需求，以生產適銷對路的產品，使我國光電子產業的產品結構不斷趨于合理化。武漢光電子企業往往集中度過低，不能形成產業集群效應。
（二）調整投資結構，優化資金投向
武漢光電子企業要持續發展，做到真正服務于光電子，僅靠有限的政府投入是不夠的。
在資金有保障的情況下，還要考慮到資金怎么用的問題做好資金的協調安排，統籌規劃，提高資金的利用效率做好資金的協調分配，擴大武漢光電子產業企業的資金來源，長效的資金投入制度還有待政府作為真正的投資主體，從國家財政上給予必要的支持。要充分發揮現有地方政策性投融資的作用，充分發揮現有地方政策性投資機構的作用，很重要的一個方面是增加政策性資金來源。加大引進外資力度，引導外資重點投向光電子工業重點發展的領域、重點項目和重點產品的開發與生產。優化資金結構促進光電子工業發展，以營造良好的研究開發環境和商業環境為重點，為國內外投資者創造高效的行政服務、優越的投資環境和便利的交通條件，以此吸引更多的國外投資商來武漢投資。
（三）加大科研投入，保護知識產權
一是鼓勵企業拿出更多資金投入到科技創新和知識產權的保護，二是大幅提高政府財政預算，為企業的科技創新和知識產權的保護保駕護航。同時，要大力推進產學研聯合，多方協作，充分利用武漢優越的大學資源；組合科研小組重點攻關，盡最大努力解決和突破關鍵專有技術難題，因時因地制宜地建設專門進行科研的研發中心，提升企業的自主創新能力。知識產權制度已經成為國家發展戰略的重要組成部分，是經濟發展的重要保證，是科技支撐的關鍵環節。國家必須重視知識創新，要建立一個有法可依的知識創新激勵機制，從根本上保障知識創新者的權益，反不正當競爭法等市場激勵機制建設，建立健全有關打擊侵犯專利等危害知識產權的行為。確保科技創新活動和知識產權保護沿著健康軌道發展。
作為我國最重要的光電子信息產業基地之一的武漢光谷，具有明顯的區位優勢、技術優勢以及產業優勢。它是武漢光電子產業發展的基集中體現。在武漢建立中國光電子產業基地，大力發展武漢光電子產業將對我國光電子產業的發展，推動產業結構調整和經濟增長方式的轉變，進而帶動我國光電子信息技術的進步，都具有深遠的戰略意義和歷史意義。（作者單位：中南民族大學經濟學院）
摘 要 本文根據應用技術型本科院校的特點及培養目標，從與企業合作編寫教材、課程的設計偏重實驗、運用現代化教學手段及采用合理的教學評價體系等方面，對光電子技術課程的教學進行了改革與探索。
關鍵詞 應用技術型 光電子技術 教學改革
為了使大學生的培養更好地面向社會，貼近市場、更好地滿足社會經濟發展的需要。教育部等六部委提出了《現代職業教育體系建設規劃（2014-2020年）》，鼓勵舉辦應用技術型高校，將其建設成直接服務區域經濟社會發展，以舉辦本科職業教育為重點，融職業教育、高等教育和繼續教育于一體的新型大學。在上述《規劃》的指導下，欲推動一批本科高校轉型，而寧波工程學院恰是2000年以后轉型成立的服務地方經濟發展的本科院校，響應轉型號召義不容辭。但對于應用技術型大學培養沒有現成的經驗和軌道可循，只能在借鑒別國同類院校辦學成果和積累的經驗的基礎上探索?！肮怆娮蛹夹g”是我校電子科學與技術專業光電子方向的一門專業優秀課。其教學任務不僅要傳授給學生扎實的光電子技術的專業基礎知識，為后續相關課程的學習打下堅實的基礎，更為重要的是通過完善的理論和實踐教學體系培養和提高學生的工程素質，為畢業后從事光電子方面的相關崗位做準備。本文就光電子技術課程針對應用技術型人才的培養模式提出幾點見解。
1 應用技術型本科院校光電子技術課程培養目標
隨著我國工業技術的發展和產業結構的轉型升級及由此引起的勞動力市場變化，社會大環境對高層次應用型人才的需求更加迫切。由此，作為電子科學與技術專業優秀課程的光電子技術課程的培養目標與傳統偏學術型定位的課程培養目標存在根本性區別，而應以學生就業崗位需求為導向確立培養目標。培養的學生既要具有扎實的理論基礎，更具有較強的動手能力，使學生畢業后在相應的工作崗位能夠具有光電產品生產制造、裝配、檢測、設備操作與維護、技術服務、生產管理等方面的應用才能。經過相關企業大量調研和人才需求分析，筆者認為應用技術型本科院校光電子技術課程的具體目標是以培養從事光電子方向系統設計與集成的應用技術人才為主，注重提高學生光子器件的開發能力，強調學生的綜合應用能力，能夠理解跨行業的知識融會貫通。
2 目前轉型類高校光電子技術課程教學中存在的問題
（1）教材少，內容陳舊，不能與時俱進。我校于2005年由原來的?？茖W校升格為本科院校，屬于地方本科院校。學生使用的教材幾乎都是由學術型大學的專家教授編寫出來的。這些教材偏重理論，對于培養應用型人才，服務地方經濟的宗旨不太匹配。教材更新速度慢，與企業實際情況相距甚遠。同時，由于課程內容側重理論，學生學習起來感到枯燥無味。
（2）授課內容偏重理論，輕實踐。光電子技術是光子技術與電子技術相結合而形成的一門新興的綜合性交叉學科，主要研究光與物質中的電子相互作用及其能量相互轉換的相關技術。它包含了激光原理與控制、光電顯示、光存儲、光輻射的調制及探測等方面的知識，討論光纖傳感器原理，相干測量及激光的各種應用等。當前地方本科高校的培養體系和模式基本都是按照傳統的理論人才培養模式構建，在轉向應用技術型本科高校的過程中培養內容和課程體系受到傳統慣性的影響，理論教學依然占有絕對的比重。這與培養學生具有相應的應用技能相悖。光電子技術本是一門應用性很強的課程，通過該課程的學習應該使學生具備應用所學知識解決實際問題的能力。完備系統的理論知識固然重要，但新穎的實踐教學環節的設計更能使學生提高學習興趣和對實際問題的分析和解決能力。
（3）課程內容較多，課時偏少。光電子技術是電子科學與技術專業的重要組成部分，是21世紀先進科學技術之一，在現代社會中起著舉足輕重的作用，他的發展對國民經濟及國防建設有著巨大的推動作用。但光電子技術作為專業的主干課程，內容較多，涉及的范圍廣，而課時量大多在48～64課時之間，有的還包括16課時的課內實驗。在少課時的情況下，如何完成內容的講解，同時在理論學習和實踐的過程中提高學生的應用技能成為必須考慮的問題。
（4）評價體系單一。目前大多數高校光電子技術課程的考核方式是教師根據學生的出勤和期末試卷給出課程成績;出勤占20%，期末試卷占到80%?；疽粡堅嚲頉Q定學習的好壞，偏離課程學習初衷，忽略學生是否能運用科學的方法將所學的理論運用到實踐中去發現問題，探究和解決問題，生成新的知識。
3 應用型本科院校光電子技術課程改革措施
3.1 以崗位需求為導向自編教材，及時更新
依據當今科技的發展，企業技術不斷革新，通過到光電子方向相關的本地企業光圣科技、奇美電子、首佳液晶、璨宇光電、菱茂光電等進行大量的調研，了解企業對人才具體需求確定課程培養目標。整合課程內容：增加LED顯示材料和液晶顯示的驅動，刪除了陰極攝像管顯示和光輻射的電磁場理論。同時增大了液晶顯示板的設計，組裝和調試等內容。根據行業和企業的實際需求自編教材，且與企業合作共同編寫。該教材適合學生更快地進入工作狀態，熟悉工業運作，也可作為企業提高自已員工水平的參考資料。
3.2 增加實踐學時的比重，提高學生應用技能的培養
應用型本科院校定位后，我院對原有的光電子技術實驗室進行了升級改造。一方面增加了設計型實驗的比例，同時去掉了驗證性實驗。因設計性實驗能從多角度、多方位、多層次、多途徑訓練學生提出問題、分析問題和解決問題的能力，是培養學生應用技能的重要手段。另一方面，根據課程培養目標，與大恒光電及天津拓撲合作共同開發了實驗項目。具體內容如表1所示：
表1 實驗類型、實驗項目及所占比例
3.3 采用課程內容分層、開展課堂討論及利用現代化的網絡平臺等多種教學方法
應用技術型本科院校在傳授學生系統的理論知識的同時，更重要的是培養學生運用知識的技能。傳統的光電子技術課程教學方式已不能適應新時期應用技術型大學生培養的需要。而教育體制改革又要求降低教學的學時數，給學生更加寬松的時間培養綜合素質，而技能的培養又需要大量課時。解決教學課時少與應用能力培養之間的矛盾，成了光電子技術教學改革的一項重要任務。筆者認為，首先為了能在有限的學時內，講解更多的內容，而且還能被學生較好地吸收，需要將教學內容作整體分析、分出層次。比如：哪些內容是重點、要點，需要學生牢固掌握;哪些內容是難點，需要慢講，細講;哪些內容屬于擴大知識而容易理解的，可以快講;哪些內容需要壓縮甚至刪減;哪些內容可以讓學生自學。例如，各種顯示器的工作原理和驅動方式是重點內容，需要詳講，精講多練;激光器的清洗，雕刻等應用內容簡單，學生可以自學。其次可以針對難點的內容開展課堂討論，在活躍的課堂氣氛下，加深對知識的理解。最后利用現代化的教學和溝通工具，為學生建立一個交流平臺，這個平臺應用的技術可以由教師自己選擇，如BBS、微信、QQ、電子郵箱、社區等，然后教師將認為有用的資料分享到這個平臺，并對學生提出的問題進行解答，這樣可以達到一個教學相長的效果。
3.4 采用多元化的評價體系
教學評價方面，采用多種考核方式并舉，多角度考查學生對知識的掌握程度。目的是淡化考核結果，避免學生機械地背誦書本知識應付考試，注重學習效果和過程，提高學生自學能力，培養學生良好的學習態度和習慣。如根據光電子技術的課程特點，筆者對原有的考核方式進行了適當的調整，偏重實踐教學的權重，同時，注重平時課堂表現、學習態度和成效，在期末考試中采取開、閉卷相結合的方式（如表2所示）。
【摘 要】光電子產業作為21世紀具有代表性的主導產業之一，對當今世界科技發展起到巨大驅動力的作用。而《光電子技術》則是電子信息科學類專業的基礎學科，本文從分析該課程在本科教學階段的現狀及存在的問題出發，通過剖析學生學習的狀態及《光電子技術》在教學模式中存在的問題，把科學研究引入課堂，采用誘導式教學方法和多元化的考核評價標準，對《光電子技術》的教學模式進行創新性探索。實踐表明這些教學探索極大程度的調動學生的學習熱情，提高了《光電子技術》的教學效果。
【關鍵詞】光電子技術;教學方法;誘導式教學
0 引言
隨著國家信息化建設的逐步深入，我國采取了一系列積極、穩妥、有效的措施促進電子信息技術產業高速、持續、健康的發展。從2002年開始國家計委組織實施光電產業化專項計劃，光電專項產業化目標[1]是：（1）根據我國在光電子研究開發方面所具有的技術優勢和資源特點，重點支持一批技術水平高、市場前景好的光電產品，實現產業技術升級，并盡快形成規模生產。（2）“十五”期間初步形成具有一定自有知識產權和產業優勢的光電產業體系。通過對我國已有技術和資源優勢并在國際市場有競爭力的光電子產品的重點支持，力爭在“十五”期間使國內光電產業能夠滿足國內各行業的需要，并進入國際市場。（3）通過技術創新和項目建設的帶動，扶持光電產業基地的形成。光電信息技術產業的迅速發展，使得具有光電信息技術知識背景的從業人員的需求逐年增加。作為培養專業人才的搖籃，近年來，很多高校相繼開設了光電信息工程專業。它以培養可從事光學工程、光通信、圖象與信息處理等技術領域的科學研究及相關領域的產品設計與制造、開發及應用等工作的應用型人才為目的。
而《光電子技術》作為光電信息工程專業的一門專業基礎課，從了解光電子技術的發展和應用開始，通過學習光學基礎知識，以光學系統的源、傳輸通道、信息加載、探測、信號處理、顯示和存儲為主線，引導學生系統、全面的學習光電子技術。通過本課程的學習應使學生對光電子技術中的基本概念、基本技術和基本器件有比較全面、系統的認識，培養學生分析和解決工程技術問題的能力，為進一步學習相關專業課打下基礎。
本文從分析《光電子技術》課程在本科教學階段的現狀及存在的問題出發，通過剖析學生學習的狀態及《光電子技術》在教學模式中存在的問題，把書本上的內容與當前光電信息產業的發展現狀相結合，采用誘導式教學把科學研究引入課堂，對《光電子技術》的教學思路進行創新性探索。實踐表明這些教學探測極大程度的調動學生的學習熱情，提高了《光電子技術》的教學效果。
1 《光電子技術》的教學現狀及問題
就《光電子技術》這門課程而言，由于教學內容的邏輯推導內容較多，要求以大學數學為基礎，具備物理學，材料學，電路電子等多學科的知識和理論體系，導致部分學生對其缺乏興趣，進而 影響到教學的效果。
盡管近年來，隨著的電子設備走進課堂，授課方法也日趨多樣，如、“現代化多媒體與傳統板書”相結合的教學方法、“圖片演示與實物展示”相結合的教學方法、“課堂講授與小組討論”相結合的教學方法等[2]。對傳統意義上的教學模式進行了改革，如，講解到激光原理與技術這一章節的時候，在課件中放上激光器以及激光光束的圖片，把文字描述的內容以實實在在的實物圖片展現在學生的眼前，加深了學生對知識點的理解和接受。這些教育教學方法的改革在很長的一段時間的確取得了很好的教學效果。
然而，隨著的物聯網技術的發展，現在的大學生可以從互聯網上獲取海量信息，僅僅是一副圖，一個裝置器件已經無法引起學生過多的關注。那么，如何吸引到學生的注意力，激發學生的學習興趣，把《光電子技術基礎》這門光電信息工程專業基礎課講解的生動，打開學生通往光電子技術領域的大門，為進一步學習相關專業課打下基礎是我們亟需解決的問題。
2 誘導式教學方法
傳統意義上的誘導式教學方法早在20世紀80年代被提出，其理論依據出自《論語-述而》：“不憤不啟，不悱不發，舉一隅不以三隅反，則不復也?！币馑际侵挥挟攲W生百思而不得其解時，教師才可以有選擇的啟發他，當學生心里明白但不知如何表達時再去開導他，如果學生不能舉一反三，就先不要往下進行了。因而誘導式教學應當是“啟發”和“引導”相結合，通過“啟發”和“引導”學生，使得學生在有限的課堂教學時間內做到觸類旁通，提高教學效率。
而大學教育賦予了“誘導式教學”新的含義，除具有傳統意義上的誘導式教學的思想以外，還包含了用發展的眼光看待書本上的知識體系，把科學研究、最新的科技發明、科技產品引入課堂。就《光電子技術基礎》這門課程而言，可以從光電產業的最新科研成果中提煉出與課本知識點相關聯的的內容，通過光電產業的新發明，新應用吸引學生的注意力，在講解這些發明或應用的過程中傳授教學內容，激發學生的學習《光電子技術》的興趣。以《光電子技術》[3]中“偏振――起偏――檢偏”這一知識點為例，如果僅僅從書本上給出的概念出發講解：（1）偏振指的是振動方向對于傳播方向的不對稱性;（2）自然光得到偏振光的過程稱之為起偏，所用器件為起偏器;（3）檢測某一光束是否為偏振光的過程稱之為檢偏，所用器件為檢偏器。抑或在多媒體課件上放置光束起偏/檢偏的圖片，都不能起到很好的教學效果。為了吸引學生的注意力，激發學生對“光的傳播”這一教課內容的興趣和求知欲，同時擴展學生的知識面，可以從近階段的熱門話題個人全息手機（takee手機）引入，takee手機的亮點之一是可以使用戶從各個角度都能感受到浮在屏幕上的全息立體3D效果，進而聯系到學生身邊的光電信息技術――3D電影，觀眾要戴上一副特制的眼鏡，而這副眼鏡就是一對透振方向互相垂直的偏振片，由此把重點落到“偏振”這個知識點上，讓學生在一個輕松的教學氛圍中不僅學到了新知識，而且知道新知識的應用領域和當前發展的現狀，擴寬了學生的知識面和眼界。
因此，大學課堂中的誘導式教學方法應該：（1）培養學生具有批判性思維;（2）具有科學的想象力;（3）具備自我塑造和發展能力。在此基礎上，“以點帶面”提高學生的創新能力和動手實踐能力。
3 多元化的考核評價標準
北京航空航天大學校長前校長曹傳鈞教授在本科教學上，提出“講一、練二、考三”的教學模式。指出學生的學習效果體現在：（1）知識面的寬窄;（2）學習，實踐的經歷;（3）自學的能力;（4）是否具備創造性思維和創造性能力，具有獨立的見解等幾個方面[4]。那么單純的一張試卷，一次考試就不能夠作為學生掌握知識的依據。
而《光電子技術基礎》是理論與實踐相結合的一門課程，這就要求其課程的考核評價標準應該具備多元化，多樣性的要求。整個課程的考試分為三部分：（1）理論部分的考核：可以采取閉卷考試了解學生對基本概念，基本理論的掌握程度，或者把基本理論深入剖析，采用開卷考試的方式，考察學生運用書本知識分析問題的能力;（2）實驗部分的考核：通過實驗不僅能夠加深學生對知識的掌握，實驗本身更是對整個章節，甚至整個課程內容的一個體現，如電光調制實驗，旨在讓學生掌握晶體電光調制的原理和實驗方法，但是該實驗從激光發射出的光波經由起偏器，電光晶體，1/4波片，檢偏器之后被光電探測器接收，通過信號處理，學生可以在示波器上觀察到作用到電光晶體上的調制信號曲線和光電探測器解調后的信號曲線。而這么一套設備展現出來的就是一個完整的光電系統。學生在實驗的過程中可以運用光電系統的知識搭建好實驗線路，確定光路信號的走向，通過示波器顯示的信號曲線分析實驗過程中出現的問題，思考該問題出現的原因以及采用何種解決這些問題，從而考察了學生對于光電調制內容的掌握程度，促使學生從實踐中意識到理論知識的重要性，提高學生分析問題解決問題的能力;（3）課程設計部分：課程設計旨在學生根據授課內容，通過自學擴大自己的知識面，結合日常生活中使用的光電子產品，培養學生科學的想象力和創新能力。整個成績采用百分制的標準，三部分的分值分配以60%+15%+25%的形式評判學生對《光電子技術基礎》的學習掌握程度。
通過對兩屆學生的采用誘導式教學和多元化考核評價的教學，其實踐表明這些教學探索極大程度的調動學生的學習熱情，提高了學生運用所學知識分析問題，解決問題的能力，培養了學生的動手能力和創新能力，達到了《光電子技術》的教學效果。
4 結束語
光是人們最為熟悉的現象之一，從17世紀關于光的本質的兩大對立學說到21世紀的信息時代，光電信息技術已經滲透到人們日常生活之中，除了光電子技術專業的學生需要深入系統地學習《光電子技術》外，微電子技術、材料、電子科學與技術等專業的學生也需要了解光電的基本概念和基礎知識。探索誘導式教學方法在《光電子技術》課程的新模式和多元化的考核評價標準，把光電基本概念和基礎知識與當前光電信息產業的發展現狀相結合，使學生較好地掌握所學知識，把握知識點的學術前沿，為學生的進一步學習和發展打下堅實的基礎。
作者簡介：張艷（1983―），女，漢族，博士，安徽工程大學電氣工程學院，講師。
[摘 要] 結合學科專業特點，積極探索專業綜合訓練實踐教學模式。基于CDIO理念推進工程技術應用型人才培養模式的構建，提升實踐教學占本科教學的權重。以燕山大學信息科學與工程學院光電子專業的專業綜合訓練為研究對象，從專業綜合訓練的目的與意義出發，對現行的專業綜合訓練內容――反射式光纖位移傳感系統和訓練形式進行闡述，同時也對專業綜合訓練改革進行探索與嘗試，旨在為相關專業本科實踐教學的開展、高素質人才培養提供有益的參考。
[關鍵詞] 光電子專業；專業綜合訓練；反射式光纖位移傳感；實踐教學
0 引言
光電子專業是以光電信息工程理論與技術為特色的信息類專業，致力于培養融合光、電、信息和計算機等學科的復合型人才。在光電信息工程專業教學中，專業綜合訓練作為一個必修實踐環節，是加強學生工程訓練的重要手段，對培養學生的創新精神和實踐能力不可或缺[1]。同時，也是貫徹CDIO理念的重要方式[2]。發達國家的工科院校十分重視對學生工程實踐能力的培養，如要求學生在工廠進行32個月的生產實訓，幾乎占整個大學學習時間的1/4；而日本明確提出：工科院校4年教育要始終圍繞工程和聯系工程實際進行。與發達國家相比，國內工科院校在實踐教學尤其是工程實踐教學方面存在明顯差距，普遍存在著“課程設計簡化、畢業設計軟化、專業綜合訓練與生產實習形式化”的現象[3]。太原科技大學光信息科學與技術專業的專業實驗是將專業課實驗去掉，形成一個64學時的專業綜合實驗課[4]。高朋等人介紹了沈陽師范大學在課外開放實驗與實踐活動中進行專業實踐模塊，與專業實驗課程互為補充[5]。陳順芳等人就咸寧學院光電信息實驗與實踐平臺的構建進行了詳細的闡述[6]，具體實施也是以課外開放實驗的方式進行。
專業綜合訓練起著從課本理論知識向專業實踐能力過渡的橋梁作用，輕視這一教學環節會使學生走向社會后的適應性降低及適應周期加長。因此，提高對這一教學環節重要性的認識，加大對其的投入，加強對該教學環節的建設，對保證這一教學環節有力、有序、有效地開展，具有極為重要的意義。鑒于此，本文針對光電類專業綜合訓練實踐教學目的、內容、模式等方面進行初步探索與研究。
1 專業綜合訓練的目的與意義
光電子專業綜合訓練的目的在于，使學生掌握電子技術和光學基本理論，了解光學原理、光電檢測技術及檢測儀器在生產實際和科學研究中的應用情況；使學生對光源、光電探測器與傳感器等方面的知識有更進一步的認識和掌握。專業綜合訓練是安排在大四的一項教學實踐環節，是在學生學習了本專業的全部專業基礎課和專業課后進行的。通過專業綜合訓練，拓寬學生的知識面，增加感性認識，培養學生進行調查研究、分析和解決工程實際問題的能力，為將來的工作打下堅實的基礎。
2 燕山大學光電子專業綜合訓練內容與模式
燕山大學信息科學與工程學院光電類共有5個專業實驗室、1個教學示范中心和1個光電類實踐教學基地，基本上能滿足7個教學班級的實踐活動。專業綜合訓練通常是選擇一些難度適中、具有較強應用背景的題目來進行仿真生產。早在2005年就設置了為期1周的專業綜合實驗，曾先后進行過“CCD綜合實驗”、“光纖F-P干涉儀”、“光纖亮度測溫儀”等實驗，由于學時較少，所以還是以“設計型”實驗為主。隨著教學改革逐年深入，實踐教學日益受到關注，教育部啟動了“卓越工程師教育培養計劃”試點，引入了國際工程教育改革的最新成果――CDIO工程教育模式與理念，所有這些都推動了燕山大學的實踐教學改革，專業綜合實驗學時由1周增加到2周，到2012年增加到4周。這項實踐環節主要是在校內專業實驗室進行，這一點有別于生產實習。
訓練內容為設計制作一光纖位移傳感系統，屬于反射式強度調制光纖傳感器，是一種非功能型光纖傳感器。利用待測物理量引起光強變化，通過檢測光強的變化實現對待測物理量的測量，如位移、壓力、振動、表面粗糙度等。反射式光纖探頭如圖1所示。光纖探頭A由兩根光纖組成，一根用于發射光，一根用于接收反射體反射的光，R是鍍膜的反射體。
系統裝置的原理框圖如圖2所示，MCU采用宏晶公司的STC12C5A60S2。實現數控恒流源來驅動LED/LD發光，采用AVAGO公司的T-1527作為光源，探測器采用與之匹配的R-2526，反射光強經過信號處理后進行A/D轉換，最后在LCD1602顯示屏或者數碼管上顯示出來。載有光纖探頭的二維位移調節架可以記錄其位移，這樣便可以得到位移與反射光強的關系，記錄多組數據便可繪制出反射式光纖位移傳感的調制特性曲線，如圖3。由圖3可知，不同驅動電流下的調制特性曲線都在相同位置出現極大值，當位移小于極大值時，為遞增函數，稱之為“前坡”，反之為“后坡”[7]。系統可工作在這兩個區域中，即“前坡”工作區和“后坡”工作區。可以看出，當在“前坡”工作時，可以有較高的靈敏度；當在“后坡”工作時，可以獲得較寬的動態范圍。圖4為系統儀器的照片。
3 專業綜合訓練的實施形式
專業綜合訓練的實施形式是保證訓練成效的重要前提。圖5為專業綜合訓練的流程圖。學生在校內專業實驗室進行查閱文獻、設計、元器件選擇、原理圖繪制、PCB板的制作、光纖組件的設計與制作、焊接、硬件調試及其軟件編寫、文檔撰寫等工作[3]。
首先，領取任務書，由指導教師將訓練內容與要求以書面形式發到每個學生手中。教師講解訓練內容、目的和一些具體要求。此部分既要讓學生明確訓練的總體目標，更要讓學生有明確的階段性小目標，讓學生清楚如何查資料、應該查什么樣的資料、要實現什么目標。
其次，查閱文獻資料，根據任務書的要求進行電路設計、光學組件設計。以往給學生留出時間查閱文獻資料，只有小部分學生能按要求完成，效果不理想。針對這一弊病，采取了分小組匯報設計方案的形式，每3人1組以PPT形式匯報本小組的設計方案，同時指導老師給出評價。該部分內容占學生成績的一部分，從而極大地調動了學生查閱資料的積極性和效率。
再次，原理圖與PCB板圖的繪制，讓學生熟悉專業的繪圖制版軟件，并熟悉電路板設計制作的流程?？紤]到PCB板的制作成本、生產周期和后期調試問題，并不把學生的版圖拿去工廠進行加工制作，而是在學生設計后期將已做好的PCB板及對應的版圖資料一起發給學生。通過對比、改進、總結，讓學生發現設計中的不足，掌握布局布線的方法與技巧。接著是電路板的焊接與調試。一方面讓學生掌握各種封裝形式元件的焊接工藝及技巧，另一方面更要讓學生掌握硬件調試，包括電性能測試和一些簡單的測試程序來評估硬件及其焊接工藝的優劣，從而讓學生充分認識到調試在整個系統設計中的重要地位。
此外，給學生的光纖組件基本都是半成品，要讓學生制作光纖接頭。由于系統采用的是粗芯塑料光纖，加工制作的工藝要求比較低，學生在教師的指導下基本都能完成并達到要求。
軟件編寫，由于學生已進行過單片機課程設計，對C51單片機編程已具備一定的基礎，所以這部分內容主要體現在功能實現上。要求實現既定基本功能，當然也鼓勵學生進行功能拓展，充分利用MCU內部資源和硬件電路板的各個模塊。經過3天的軟件編寫，發現大部分學生都能實現要求的基本功能，有相當一部分學生對系統進行了各種各樣的擴展，效果甚至超出了老師的想象。對于一些編程能力差的學生，老師將軟件功能拆分，指導其分步分塊實現，盡可能地激發其編程熱情，使其縮小與其他同學的差距。
系統性能綜合測試，除了要求學生繪制出不同驅動電流下的反射式位移傳感器的調制特性曲線外，還要求學生測量光源的P-I特性曲線等。進行系統調零、增益調節等功能測試，并評估儀器性能參數。
最后，文檔撰寫，以往學生容易忽視文檔撰寫的重要性，互相抄襲、東拼西湊現象時有發生。為了避免此類情況的發生，教師在訓練之初就反復強調文檔在整個系統設計中的重要性，并將文檔撰寫的質量作為評定成績的一個重要依據。
4 專業綜合訓練模式探尋
不斷探尋專業綜合訓練的新模式，是深化本科實踐教育的需要，是培養學生實踐技能、綜合素質的重要保證。燕山大學信息科學與工程學院光電子工程系對專業綜合訓練的模式進行了初步探尋，具體包括以下幾個方面。
1）在內容上選擇與定位一些綜合程度比較高的題目，通常以一個具體的光電產品為載體，并且該產品在行業中具有一定的代表性，與當前主流光電產品特征相近且與專業知識背景密切相關，使學生在光學、電子、機械設計和計算機應用等各方面都能得到綜合鍛煉。這就要求專業綜合訓練與前期大學本科三年所學各科課程有較好的知識點銜接，既包含如應用光學、物理光學、光電子學、光電信息檢測、光輻射、光學材料、光學制造工藝、光學測試等光學類主要專業課程知識運用，也要包含如光學精密設計、光學機械CAD、數字和模擬電路及電子設計自動化工具的運用，還要覆蓋微機原理與接口技術、軟件基礎、程序設計等計算機方面的知識運用，使學生在最大的知識范疇內得到充分的發揮和鍛煉。
2）研發與設計過程滿足“大過程”特征，體現在盡可能多的覆蓋產品制造鏈上的步驟和過程，讓學生對產品選型、市場定位、經濟和技術可行性分析、論證、設計、仿真、加工、裝配、測試檢驗、分析評估等環節和步驟都有感性經歷和體會。
3）在實施過程中必須能夠讓每個學生都擔當企業工人、技術員、管理員等多重角色，人人動手，充分參與生產、研發設計的每個環節。
4）開辟校內專業綜合訓練基地或工程訓練中心。自2005年以來，分別在燕山大學特種光纖研發基地和光電類實踐教學基地進行過實習與訓練。
5 結束語
專業綜合訓練是學校實踐教學的重要組成部分，是教育教學體系中一個不可缺少的重要環節。專業綜合訓練是培養技能型人才、實現培養目標的主要途徑之一。它不僅是課程教學的總結，更是課程教學的延續。實踐教學如何滿足社會的需求是近幾年各高等院校共同關注的焦點，探討實踐教學改革的思路，有利于推進人才培養進程。
摘 要：該文闡述了光電子材料與器件課程在電子科學與技術專業教學中的重要地位，并根據筆者自身的教學經驗，討論了電子科學與技術專業教學中光電子材料與器件課程的理論教學和實驗教學的內容、教學形式、課時安排與教材選擇等。
關鍵詞：電子科學與技術 光電子材料與器件 理論教學 實驗教學
電子科學與技術（以下簡稱“電科”）專業是以培養具備微電子、光電子、集成電路等領域寬厚理論基礎、實驗能力和專業知識，能在電子科學與技術及相關領域從事各種電子材料、元器件、集成電路、電子系統、光電子系統的設計、制造、科技開發，以及科學研究、教學和生產管理工作的復合型專業人才為目標的工程專業。作為電科專業教育中重要內容的光電子技術，不僅是當代信息技術兩大支柱之一，而且隨著現代科學技術的發展持續煥發著生命活力。而讓光電子技術保持如此強勁發展勢頭的主要原因之一，正是光電子材料與器件的廣泛應用，例如激光器與新型光電探測器的應用的人你還。另外，諸如納米光電材料與器件、光子晶體及相關器件、超材料及相關器件與表面等離子體激元及器件等新型光電子材料與器件的研究與應用，是目前國際上光學與光電子學研究領域的前沿熱門方向。由此可見，學習光電子材料與器件的相關知識，不僅對電科學生知識體系的構建與就業方向的確定具有積極的影響，也為那些將來希望從事新型光電子材料與器件科研工作的學生，提供了堅實的理論基礎與知識儲備。然而，根據筆者的調研，雖然國內許多重點大學的電科專業都開設了光電子技術課程，但很少有大學專門開設光電子材料與器件這門課程。而由于光電子技術的內容多、涉及知識面廣，教學課時又往往有限（一般為32或48個學時），因此在光電子技術的實際教學過程中，講授教師往往重視光電子技術基本概念與理論知識的教學，而輕視光電子材料與器件的教學。該文從光電子材料與器件的研究內容、應用及發展等方面說明其在電科專業教育中的重要性，并結合自身光電子材料與器件課程的教學經驗，研討電科專業中光電子材料與器件的教學方法。
1 光電子材料與器件簡介
光電子材料是指能產生、轉換、傳輸、處理、存儲光電子信號的材料。光電子器件是指能實現光輻射能量與信號之間轉換功能或光電信號傳輸、處理和存儲等功能的器件。自1960年美國科學家梅曼發明世界上第一臺紅寶石激光器以來，光電子材料與器件如雨后春筍般發展迅速。在短短的50多年里，光電子材料與器件經歷了從紅寶石激光器的發明，到半導體激光器、CCD器件及低損耗光纖的相繼問世；從各種光無源器件、光調制器件、探測與顯示器件的小規模應用到系統級集成制造實用化階段；從大功率量子阱陣列激光器的出現再到光纖激光器、光纖放大器和光纖傳感器的誕生。光電子材料與器件從未停止過發展的腳步，并正在不斷深刻影響著人類社會的方方面面。在實際需求的引導下，各種新型光電子材料與器件層出不窮，性能也不斷提高。尤其是近年來，隨著微米及納米級加工技術的成熟，新型的微納光電子材料與器件的研究異常活躍。納米光電材料、光子晶體、超材料、表面等離子體器件等領域的研究成果豐碩，為未來光電子器件的微型化、集成化發展奠定了堅實的基礎。
綜上所述，光電子材料與器件在當代信息產業與科學技術中具有極其重要的地位，因此，光電子材料與器件這門課程不僅應當單獨作為一門課程獨立教學，而且應該作為重視工程教育的電科專業的優秀課程。
2 光電子材料與器件課程教學研究
2.1 光電子材料與器件課程的教學形式、課時安排與教材選擇
光電子材料與器件課程不僅包含豐富的理論知識，例如光電子材料的物理特性以及光電子器件的工作原理等，而且與實際應用結合精密，因此，本課程宜采取理論教學與實驗教學相結合的教學形式。
在課時安排方面，作為電科專業的一門優秀專業課程，光電子材料與器件課程的總課時應不低于32學時（2學分），理論課學時不低于26學時，實驗課不低于6學時。
另外，在教材選擇方面，由于光電子材料與器件是光電子技術中的一部分內容，而目前國內關于光電子技術方向的參考書籍很多，其中亦不乏一些光電子技術課程的經典教材，例如西安電子科技大學安毓英主編的《光電子技術》[1]，西安交通大學朱京平主編的《光電子技術基礎》[2]等。雖然這些光電子技術參考書中或多或少都會介紹與光電子技術相關的材料與器件，但是，目前專門介紹光電子材料與器件方向的教科書卻是少之又少，市面上僅有國防工業出版社2012年出版的侯宏錄主編的《光電子材料與器件》[3]一書。加之，該書中所涉及的理論知識較深，基礎淺薄的本科生很難駕馭。由此可見，對于光電子材料與器件這門新興課程而言，設立統一的教材并不合適。因此，筆者建議該課程的講授教師根據理論教學與實驗教學的內容，自行編寫該課程的講義與課件。
2.2 光電子材料與器件課程的理論教學
按照電科專業的專業定位以及培養目標，光電子材料與器件課程的理論教學也應該突出“工程”內容。傳統的光電子技術教學中所重視的原理、定律與規律等內容，在光電子材料與器件教學中要弱化；而傳統光電子技術教學中往往被弱化乃至忽視的光電子材料與光電子器件的相關知識，要在光電子材料與器件課程教學中占主體地位。如此才能保證在有限理論課時的前提下，讓學生對光電子材料與器件有一個全面的認識。
在教學內容的設置方面，由于光電子材料與器件主要應用于光電子技術之中，因此，為了便于學生的理解與知識體系的構建，筆者建議光電子材料與器件課程理論教學的章節設置按照光電子技術的章節設置進行。以筆者講授光電子材料與器件理論課程（共26學時）為例，該理論課程共被分成了緒論（2學時）、激光原理與典型激光器（5學時）、太陽能電池（4學時）、光通信器件與材料（5學時）、光探測器件（5學時）、光電顯示器件（3學時）與光存儲器件（2學時）等七個章節，這七章內容基本囊括了光電子技術中光產生、光轉化、光傳輸、光探測、光顯示以及光存儲等各個重要環節中最為典型的器件以及所用到的材料。另外，在每章內容的設置上，也盡可能突出“工程”內容，弱化“理論”知識。下面，筆者將詳細介紹筆者在光電子材料與器件教學中各章的教學內容。
第一章緒論主要包括光電子材料與器件課程簡介以及光電子技術的基本知識簡介。在光電子材料與器件課程簡介中，向學生介紹課程設置的目的和意義、課程的主要內容、教學與考試方式與參考資料等。通過這部分內容的介紹，讓學生對本課程的意義、內容、側重點有一定的認識。在光電子技術基礎知識簡介中，重點向學生介紹光電子材料與器件與光電子技術的關系，并通過對光電子技術的概念、特征、發展等方面的介紹，讓學生對光電子技術以及光電子材料與器件有一個整體的認識。
第二章激光原理與激光器重點介紹幾種典型激光器的材料、結構與工作特性，其主要內容包括三個部分：激光原理簡述、典型激光器與激光器的應用。在激光原理簡述部分，由于多數電科專業在學習光電子材料與器件課程之前已經修過激光原理等類似課程，所以該部分內容為簡略介紹的內容，主要幫助學生回顧激光的特征、歷史與光輻射理論等知識點。而第二部分內容典型激光器是本章內容的重中之重，在該部分內容中，將依次向學生介紹固體、氣體、液體與半導體這四大類激光器中的典型激光器的結構、特征與工作特性等知識。由于發光二極管與半導體激光器結構與工作原理上的相似，在介紹完半導體激光器后，可以順理成章地介紹發光二極管的結構與特征。另外，本章最后還簡單介紹了激光器的幾種常見應用。
太陽能電池雖然是光電探測器中光伏效應的一種特殊應用，但是由于它在現如今光電子技術產業以及光電子器件中的重要地位以及良好的發展趨勢，該部分內容被獨立成一章。在第三章太陽能電池中，主要分兩小節給學生介紹，第一小節介紹當今能源與環境問題以及太陽能的開發和利用，讓學生了解當今能源資源的現狀以及新能源研究與應用的迫切需求，然后介紹太陽能利用的歷史以及發展趨勢；第二小節正式介紹太陽能電池的工作原理、結構以及特性等知識。
第四章光通信器件與材料主要介紹的是光通信系統中所用到的有源與無源光器件。本章內容共分為兩小節：第一小節介紹光纖通信的基礎知識，包括光纖通信的定義，光纖的結構、導光原理、發展歷史，以及光纖通信系統的組成與特點。第二小節正式介紹光纖通信系統中所用到的各類光電子器件以及構成這些器件的優秀材料。在光纖通信中，最重要的器件當屬光纖，所以，本節開始就著重介紹光纖的相關知識，包括它的結構、原理、分類、特征參數與傳輸特性。然后，又將光纖通信系統中的其它光電子器件分為有源與無源器件兩類，并分別介紹了這兩類光器件中的代表器件：摻鉺光纖放大器與波分復用與解復用器。最后，在本章結尾還介紹了光纖通信系統中其它幾種常用光器件，例如光耦合器、光衰減器、光環行器等。
第五章光探測器首先介紹了光電探測器的物理效應、性能參數、噪聲；其次，按照光電探測器物理效應的不同一一介紹了幾種典型的外光電效應探測器（光電管與光電倍增管）與內光電效應探測器（光電導、光電池與光電二極管）。教學的重心仍然放在對探測器結構、工作原理以及特性等方面。
第六章光顯示器件重點介紹四種光顯示器：陰極射線管、液晶顯示器、等離子顯示器與電致發光顯示器。
第七章光存儲器件主要介紹了現如今最常用的一種光存儲系統―― 光盤系統以及其中最總要的器件光盤。
2.3 光電子材料與器件課程的實驗教學
光電子材料與器件實驗課程的教學要與理論教學緊密相連，并重點介紹理論課上講解過的光電子材料與器件，實驗課程的學時應不低于6學時，開設的時間最好在理論教學完成之后，以保證學生在實驗前已對實驗器件與實驗原理有一定的了解。在實驗項目的設定方面，既要保證與理論課程內容的相輔相成，又要盡量避免與其它課程實驗項目的重復，造成資源的浪費。例如，許多大學的電科專業都已經將激光原理一課作為該專業的優秀專業課程，并配備了相應的激光器實驗。在這種情況下，如果在光電子材料與器件實驗教學中再次引入激光器的實驗內容，不僅消耗了寶貴的實驗時間，實驗效果也會大大降低。
下面跟大家簡單介紹筆者在光電子材料與器件實驗教學（6學時）中的實驗安排。
（1）實驗內容：共包含六個實驗項目，它們分別是：光控開關實驗、光照度計實驗、紅外遙控實驗、PSD位移測試實驗、太陽能充電實驗與光纖位移測量系統實驗（每個實驗1學時）。各實驗中都應用到了一個或幾個優秀光電子器件，這些光電子器件基本涵蓋了學生在理論課程中所學到的最為重要的幾類器件，例如光控開關實驗應用到了光電探測器中的光敏電阻作為優秀元器件；而紅外遙控實驗中用到了發光二極管光源與紅外探測器等光電子器件。
（2）實驗要求：以往的光電子技術實驗往往重視現象的觀察與定性分析，但經筆者調研，這種實驗方法很難最大限度激發學生的求知欲與動手能力，因此，在對原有的實驗指導書進行改良后，筆者自行編寫了實驗的指導書，并在每個實驗項目中加入了一些測量與定量分析的實驗內容。例如太陽能充電實驗，原來的實驗指導書只是觀察太陽能充電的效果，但是，在新改良的實驗指導書中，要求同學測量不同光源照射下太陽能電池的輸出電壓與輸出電流，并要求學生分析比較其差別。通過這種方式，充分調動學生的實驗積極性，在具體的實驗教學中也取得了很好的效果。
（3）實驗方式：分組實驗，共同撰寫實驗報告。這樣，不僅提高實驗效率，還能夠鍛煉學生的團隊協作意識。
（4）考核方式：根據每位學生實驗完成的情況與實驗報告撰寫的情況綜合評分。
3 結語
光電子材料與器件在信息產業的發展與現代科學的研究中都具有舉足輕重的地位。它不僅是電科專業知識體系中的重要環節，也為電科專業學生提供著良好的就業競爭力與科研基礎。本文通過對電子科學與技術專業特點與光電子材料與器件課程內容的分析，討論了光電子材料與器件在電科專業教育中的重要性，并根據筆者自身的授課經驗，提出了光電子材料與器件在電科專業中的教學形式、課時安排、教材選擇以及理論與實驗課程內容設置的一些意見與建議。
摘 要：光電子技術課程是一門理論和實踐緊密結合的重要課程。針對我院實驗課程的欠缺，我們進行了此項教改工作，希望這次改革成果能給本專業老師的教和學生的學帶來益處。
關鍵詞：光電子技術 虛擬儀器LabVIEW 光電實驗 教學改革
光電子技術課程是一門理論和實踐相結合的一門課程。但我們學院自從2003年開設光電子技術課程以來，由于因教學條件所限，該課程主要強調理論，實踐教學內容很少，到目前為止還沒有專門的光電子技術實驗室。這種情況下或多或少會影響到學生對本課程內容的理解和應用?？梢?，我們學院的光電子技術課程教學改革勢在必行，特別要把實驗環節的教學提到日程上來。
1 改革理論課程
1.1 教學內容改革
光電子技術課程是我們學院光信息科學與技術專業和應用物理兩個學科的專業課，最初選擇的教材不太合適，經過兩次調整，最終選定高教出版社張鐵林主編的《光電子技術》的和科學出版社朱京平主編的《光電子技術基礎》兩本書作為我們的指定教材。光電子課程是我院光信息和應用物理兩個專業的學位課，原來把兩個專業設置的課程內容是完全一樣的，但由于光信息開設了激光原理，所以教改中將這部分內容從光電子技術課程中刪減掉，而應用物理專業由于開設了固體物理課程所以他們的光電子技術課程中晶體部分就不再講解。
1.2 教學方法的改革
（1）提高教師自身能力和素質。要想把這門是理論與實踐高度結合的課程落到實處，該專業的教師應主動吸收社會高水平的一線工程技術人員的經驗，聘請優秀技術人員參與指導綜合設計和創新實踐活動，以此提高自身的素質。（2）建立以學生為中心的實踐教學方法。以各類創新活動激發學生參與的主動性和積極性。注意將學生課外科技活動和教學體系結合起來，在學分承認下，既激發了學生學習和實踐的積極性，又使科技活動取得了很好的效果。
2 引入虛擬實驗教學
光電子技術是一門理論聯系實踐很強的一門課程。如果單單講授理論而沒能很好的配合實驗和實踐教學，最后學生學習的效果可想而知。遺憾的是由于經費有限，我們學院一直沒能設立專門的光電子技術實驗室。即使在光學實驗中有涉獵光電的實驗，但也都是一些非常簡單的項目?；谝陨锨闆r，我們課題組進行了光電子技術虛擬實驗教學的探索。這也是本次教學改革的重點。
2.1 虛擬實驗平臺的選擇
所謂虛擬儀器（Virtual Instrument，簡稱VI），即將現有的計算機主流技術與革新的靈活易用的軟件和高性能模塊化硬件結合在一起，建立起功能強大又靈活易變的基于計算機的測試測量與控制系統[1]。近年來，世界各國的虛擬儀器公司開發了不少虛擬儀器開發平臺軟件，以便使用者利用這些儀器公司提供的開發平臺軟件組建自己的虛擬儀器或測試系統，并編制測試軟件[2]。我們選用了國際上最早和最具影響的開發軟件，即NI公司的LabVIEW軟件和LabWindows/CVI開發軟件。LabVIEW采用圖形化編程方案，是非常實用的開發軟件。除了編程方式不同，LabVIEW具有所有語言的特征，因此被稱為G語言，即圖形化語言。它與傳統高級編程語言最大的差異在于編程的方式是圖形編程方式即使用這種語言編程時，基本上不寫程序代碼，取而代之的是流程圖或框圖[3]。
2.2 基于虛擬儀器LabVIEW的光電實驗可行性分析
課題組已成功虛擬了光敏電阻、光電二極管、光電池、光電倍增管等光電儀器的主要特性。雖然目前還沒建立一套完善的虛擬光電實驗平臺，還會涉及一些不同的光電實驗，但所有實驗所需的儀器虛擬儀器LabVIEW本身完全可以通過提供控件來實現，所涉及的關系式完全可以通過LabVIEW本身提供的函數編程來實現?？梢姡⒁惶谆谔摂M儀器LabVIEW的完善的虛擬光電實驗平臺是非常可行的。
2.3 虛擬儀器LabVIEW虛擬光電實驗的一般步驟
（1）熟悉所選實驗的原理與內容。（2）虛擬出實驗所需儀器。每個實驗所需儀器并不一樣，這里就需要自己來虛擬，好的是LabVIEW中提供了豐富的控件。設計者可以從中選擇自己所需的控件來作為實驗儀器，如果LabVIEW本身所帶的控件中沒有合適的，那么還可以創建自定義控件來滿足實驗的需求。（3）設計實驗操作界面。實驗操作界面是用戶進行實驗的平臺，所以設計時要盡量體現出人性化，使所設計的界面簡潔、美觀、實用。（4）在LabVIEW中根據需要進行編程。LabVIEW中提供了豐富的功能強大的函數。這為設計者的編程提供了很大的方便。（5）調試并優化所設計的虛擬實驗平臺。在完成以上四步后，接下來就要檢驗所設計的實驗平臺能否正常運作。如果存在問題，可以根據需要進行修改和優化。
3 改革考核標準
在改革教學內容、教學方法特別是引進虛擬實驗的前提下，改革考核方法是順理成章的事情。我們必須建立與教學改革先符合的健全的考核機制，采取良好靈活的考核方式。這樣才能使我們這次的教改真正得到落實。考核方式可采取理論考試、實驗制作、動手能力等，從多角度綜合評判。同時，光電子設計競賽選拔和該課程的教學考核結合起來，進一步激發學生的學習和創新熱情。具體情況如下。
3.1 理論課的考核要求
平時考核：主要包括作業質量、回答問題、考勤等項目；半期考試：主要包括學到半期知識內容，考察基本概念和理論的掌握情況，培養學生重視平時學習的習慣；期末考核：采用閉卷考試，全方位考察所學內容。分值分配為：平時20%，期中考20%，期末考60%。
3.2 實驗課的考核要求
利用虛擬實驗不受時間和空間限制的優勢，學生完全可以做到提前預習，這樣就可以加入考核預習情況的一個環節。預習報告：考核實驗前的準備工作；操作：考察學生動手能力；實驗報告：考察學生對實驗數據的處理情況以及對實驗的新認識。具體的分值分配為：預習20%，操做50%，實驗報告30%。
3.3 實踐創新考核
由于我院把光電子技術課程設為光信息和應用物理兩個專業的學位課程，最后滿學分才準予畢業。所以課題組擬改革后把實踐創新正式作為附加成績加入考核成績中，學生所設計的作品分部級獲獎，省級獲獎和校級獲獎三個等級分別記學分為0.5、0.3、0.15。
4 結語
本次教改的目的是以理論有機結合實驗進行的，在本科第五學期完成光電子技術課程的教學，所授內容分為六大模塊，由淺入深，由簡入繁，注意學科交叉，注意技術性、綜合性與探索性之間的關系，知識結構合理，理論和實際緊密聯系的課程。最終目的是讓學生能受益于此全新的教學體系。
［摘要］在經濟全球化、信息化時代背景下,光電子信息產業作為一個新興的高技術產業,對我國的經濟發展和國際競爭力提高起著重要的作用。武漢光電子信息產業在迅速發展的同時,也面臨著機遇與挑戰。發展武漢光電子信息產業必須要充分運用自身的優勢資源,抓住來之不易的機遇,不斷迎接新的挑戰。
［關鍵詞］武漢；光電子信息產業；機遇與挑戰
1武漢光電子信息產業發展歷程
自我國首先在武漢東湖高新技術開發區創建武漢?光谷以來,光電子信息產業就作為武漢的四大產業之一開始迅速發展。近幾年來,東湖高新技術開發區正對武漢國家光電子信息產業基地的基礎設施建設進行全力推進,形成了一批以光纖通信、移動通信為主導,激光、光電顯示、消費電子、集成電路等競相發展的產業格局,而光電子信息產業也逐漸發展為武漢市四大主導產業之一。武漢光電子信息技術及產業水平在國內漸漸占據了領先地位,在全球市場上,武漢?光谷也成為了我國在光電子信息領域中與世界強國相競爭的知名品牌。發展到2010年,武漢的光電子信息產業已成為繼武漢汽車產業后,第二個資產規模過千億的產業。到2011年,武漢光電子信息產業總收入高達1440億元,在世界產業集群中占到了一個舉足輕重的地位。
東湖高新技術開發區在2009年光電子信息企業有800多家,總收入達到8356億元,凈利潤高達525億元,出口創匯約120億元,從事光電子信息產業的人員近10萬人。最近幾年,武漢?光谷幾乎承擔了中國所有的光通信系統的建設和90%以上的國家863光纖通信項目。隨著東湖高新技術開發區涌現出一大批擁有自主知識產權的光纖光纜頂尖技術和光電子元件制造技術,光纖通信技術與電視、電話、移動通信和互聯網等一同進入了中國家庭。有關數據顯示,到目前為止,武漢?光谷共生產光纖1518萬芯公里,銷售2077萬芯公里,產銷率高達1368%；共生產光纜722萬芯公里,銷售1242萬芯公里,產銷率高達172%。其中,長飛光纖產量仍穩居全球首位,光纖預制棒產量居世界前三位。特別是烽火通信光纖預制棒生產線投產,從此打破了國外對光纖預制棒技術的壟斷,使武漢?光谷光纖產業的整條產業鏈被打通。
在這近十多年來的發展過程中,武漢?光谷的光電子信息產業在全球產業分工中逐漸占有一席之地。其光谷光纖光纜生產規模成為全球第一；光電器件在國內市場的占有率達到60%,國際市場的占有率達到12%；激光產品在國內的市場占有率也一直保持在50%左右。
2武漢光電子信息產業發展的機遇
(1)光纖入戶活動的開展。隨著時代的發展,信息的傳播速度成為一個國家是否發達的一個重要指標,也對一個國家的經濟發展有著重要影響。加快對光纖通信技術的構建,能夠提高我國的國際競爭力。目前,我國正大力開展光纖入戶活動,各省市的電信部門也在積極配合降低光纖費用,保證活動的順利開展。國務院也在2012年5月23日發表聲明,鼓勵民資參與電信業,加快普及光纖入戶。這次活動的展開,提高了我國對光纖光纜的需求,這對于以光纖光纜為主要研發方向的武漢光電子信息產業來說,是百年難遇的機會。
(2)信息基礎網絡更新換代。目前,我國正在實行兩化融合和三網融合。兩化融合是信息化和工業化的高層次的深度結合, 是指以信息化帶動工業化、以工業化促進信息化,走新型工業化道路；兩化融合的優秀就是信息化支撐,追求可持續發展模式。三網融合是指電信網、廣播電視網、互聯網在向寬帶通信網、數字電視網、下一代互聯網演進過程中,三大網絡通過技術改造,使其技術功能趨于一致,業務范圍趨于相同。而這兩個融合活動的實行大力促進了我國信息產業的發展,這也為武漢光電子信息產業發展提供了巨大的內需市場和發展機遇。
(3)歐洲經濟發展的動蕩。歐洲一直以來都是傳統的光電子信息技術強國,他們掌握著光電子的優秀技術、標準和品牌,并通過這些牢牢控制著全球光電子信息產業發展的主導權。然而在2011年,由于歐洲債務危機的爆發,致使歐洲的各行各業都受到不同程度的影響,其中就包括歐洲的光電子信息產業。而武漢光電子信息產業受到歐債危機的影響卻很小,依然保持著30%增長速度平穩發展,武漢關電子信息產業可以趁此機會搶占世界光電子信息產業市場份額。
3武漢光電子信息產業發展的挑戰
(1)周邊國家的發展與崛起。在中國周圍,一直以來都有著光電子強國對中國市場虎視眈眈,那就是日本、韓國和中國臺灣。日本一直作為傳統的光電子技術強國之一,它的光電子信息產業規模每年仍保持著遞增的趨勢,尤其是它的消費類光電子領域的地位,一直沒有動搖。而日本也曾在半導體激光器、激光打印機、液晶顯示器、光盤產業等方面在世界上處于壟斷地位。光電子信息產業是日本增長速度第二快的產業,迅速的發展也使日本國內的市場不足以滿足國內光電子信息產業的發展需求,于是它們將目光看向國外,尤其是與日本相鄰的中國這樣一個巨大市場。
韓國和中國臺灣的光電子信息產業的崛起也漸漸威脅著國內的光電子信息產業市場。臺灣每年對光電子信息產業的研發投入費用高達8%到10%左右,每年的總產業規模增長量在334%左右。而韓國光電子信息產業的平均復合增長率也達到了135%,高于全球市場的91%。到2010年,韓國的光電子信息產業總產值達到了25兆億韓元。周邊國家的光電子信息產業的發展與崛起是對武漢光電子信息產業發展的一個重大挑戰。
(2)國內市場競爭激烈。在我國主要設有7個光電子技術研發基地,雖然每個研發基地都有重點研發的方向,但隨著時間推移,研發的產品漸漸有了交集,致使國內光電子信息產業的市場競爭開始激烈。
中國光電產業代表性企業的區域分布城市技術領域代表企業所屬產業基地武漢光通訊烽火、長飛中國光谷激光加工華工、楚天上海LED顯示上海天馬、藍光張江、閔行、昆山光通訊上海長飛、阿爾卡特松江、潛河徑激光加工飛利浦、大恒嘉定、松江北京LED顯示京東方奕莊工業園光通訊組件北京中科嫁英半導體通州激光應用大恒中關村長春LED顯示北方彩晶長春經開激光加工奧普光電、光華微電子深圳光通訊、
光儲存華為、中興、
長城、華強高科技園光電顯示激光天馬、康佳、創維大族激光廣州光電材料、
光通信小企業居多經濟技術開發區石家莊LED顯示、
太陽能電池中電13所、河北晶龍寧晉縣鹿泉開發區資料來源：王灝光電子產業創新網絡的構建與演進研究華東師范大學博士學位論文,2009,(6)
從表中可以看出,大部分研發基地的研發產品有著趨同性,國內的光電子信息產業市場的競爭將會越來越激烈。
4加快發展武漢光電子信息產業的思路
(1)建立健全制度,強化政策支撐。一方面,政府應盡快出臺為中小型光電子信息企業提供資金支持、拓寬資金籌措渠道的相關政策,讓更多的企業能夠參與進來,解決中小型的光電子信息企業融資困難的問題；另一方面,政府出臺對中小型光電子信息企業的優惠政策,來保證武漢光電子信息產業的高速發展,鼓勵境外科技人員和出國留學人員到武漢經濟開發區創業,鼓勵他們到開發區從事光電子信息產品開發和生產工作等。
(2)完善融資服務,加大投資力度。一方面,可以建立一種光電子信息產業融資平臺,通過該平臺來推進光電子優秀技術的發展,保證武漢光電子優秀企業研發投入力度,并引導政府加大對光電子信息產業風險投資領域的發展； 另一方面,完善光電子信息產業的中小型企業信用擔保機制,通過政府制定的一系列優惠政策,鼓勵對中小型企業的投資,解決中小型企業融資成本高、融資難的問題,
政府還應鼓勵光電子信息企業融資上市,通過證券的融資功能,解決大產業規模發展融資困難的問題。
(3)強化創新能力,提高優秀競爭力。一方面,在制度上創新,進一步完善對東湖高新技術開發區的授權工作,重點建設武漢光電子信息產業一條龍服務,并以高起點和長遠目標來規劃和建設武漢科技新城,改善好企業之間的競爭環境,降低企業發展的社會成本；另一方面,在技術上的創新,在加強對基礎研究的同時,我們還可以在國外設立專門的研發和市場機構,引進或消化吸收國外的相關先進技術,進一步提升武漢光電子信息企業的創新能力,不斷完善創新激勵機制,來提高武漢光電子信息技術的優秀競爭力,讓武漢光電子信息技術力爭站在國際光電子信息產業發展的最前沿。
(4)促進企業資源規劃,應對市場挑戰。在全球化的市場上,一個企業不僅作為當地企業的競爭對手,也作為全球同行業之間的競爭對手。在21世紀的全球競爭環境下,公司運用對企業資源的合理規劃應對任何未來的挑戰是勢在必行的。在光電子信息產業迅速發展的現在,產業之間的競爭已經變得相當激烈。只有企業可以根據市場趨勢及時做出正確的決定,才可以在激烈的競爭中維持其盈利能力,因此越來越多的光電子信息企業開始實施ERP(企業資源規劃)系統,以提高他們的競爭力。武漢光電子信息產業為了能在這種全球激烈競爭的環境下生存,實施一個簡單有效的ERP系統,對企業的資源進行整合規劃是十分必要的。
