时间：2022-04-25 09:02:45
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摘要：《光电子学》是一门专业基础课程，内容涵盖光学与电子学等多学科知识，具有理论性和实践性并重的特点，采用研讨式教学方法，加强多学科综合专题与应用专题等研讨课程对于提高教学质量具有重要意义。通过《光电子学》研讨课的实践，从选题、目标、实施和评价等方面对研讨课进行了分析与思考。
关键词：研讨式教学；课堂教学；教学方法
一、引言
研讨式教学作为一种有效的教学模式在教改中受到多方面的肯定和推广。它针对重要教学内容中的某些习题或专题展开讨论，在此过程中学生有目的地进行调研、回顾、分析和思考，使其变被动接受为主动学习。在《光电子学》课程中加强专题研讨式教学，对教学质量的提高无疑会起到积极的推进作用。
光电子学课程是专业基础理论课程，具有理论与实践紧密结合、基础理论与前沿研究方向紧密结合的特点，但内容偏重于建立学科理论体系。光电子学课程包含两大理论体系――光电磁理论和光量子理论，需要系统介绍一系列基本概念、基本原理和基础理论，因此内容涵盖的知识面很广。课程讲授中过于偏重基础理论会使教学枯燥无味，使学生对具体的物理意义缺乏理解，在课堂教学时适当增加一些系统应用实例进行专题研讨，可充分调动学生的学习兴趣和积极性，使学生从理论和实践两方面全面理解课程内容，在教学评价上除了考试成绩之外还可结合学生在研讨中的实际表现来综合评定成绩。采用研讨式教学方式，不仅可获得良好的教学效果，融洽师生关系，更重要的是在此过程中还把学生从被动接受知识的客体转变成为主动自觉进行知识学习的主体，从而培养学生勤于思考的习惯和自主创新等能力。当然《光电子学》课程本身存在一些特殊性，使得研讨式教学不能简单模仿其他课程的模式，通过两年来的实践，我们对研讨课的选题进行了总结与思考。
二、研讨课的选题
研讨课的选题是课程质量的首要环节，选题设置的是否科学，直接关系到研讨式教学的成败。只有目标明确、内容具体、激发兴趣的选题才能达到需要的效果，避免流于形式。根据我们的思考与实践总结了以下几点可用于研讨课的选题。
研讨内容可与科研实践相结合。根据我们的实践，将光电子学应用领域科学研究中的相关内容引入课程研讨，可极大地激发学生的学习兴趣。例如，我们将高灵敏度干涉仪研究的相关实验的原理、结构、过程与结果进行了展示，鼓励学生对系统结构进行分解，然后学生进行分析，提炼出了半导体DFB激光器、声光强度调制、相位调制、偏振调制、光电探测共五个主题，学生按照兴趣自动分为5组，每组5到6人进行了深入讨论，在此过程中，他们自己温习教材、查阅资料、推导公式、分析特点、交流辩论、分析总结，很好地完成了任务。在此过程中，学生概念更加清晰，对知识点的理解更加深入，培养了学生所学知识的综合运用能力，为其今后的科研工作打下良好的基础。
研讨内容可与前沿研究方向紧密结合。光电子学的显著特点是知识更新快、新型交叉学科的不断涌现、器件性能不断提高和新型器件不断出现。为了体现课程的现代性和先进性，反映光电子领域最新的研究现状，在研讨内容上，将光电子学新技术与最新发展成果引入课程教学，使学生不仅对光电子领域有更全面的了解，并激发学生深入研究的兴趣，可为进入专业领域的研究和创新能力的培养奠定基础。
研讨课教学中可加强与相关课程内容的联系。光电子学课程有较宽广的知识面，包含了光辐射的产生、传输、调制和探测等各方面，相关内容涉及到《电磁学》、《激光物理》、《光学原理》、《量子力学》、《光电技术》、《光纤光学》、《半导体物理学》、《光纤传感技术》等多门课程。相关课程的联系也是学生非常感兴趣的内容，例如模式耦合的相关内容，以《电磁学》等课程为基础，又可应用于《光纤光学》中的圆形波导相关内容，还可延伸到《光纤传感技术》的光纤光栅等内容。这些联系都可以作为研讨的主题激发学生深入钻研的兴趣，从而巩固了所学知识，预习了后续课程。
二、研讨课的目标
在课程的研讨内容确定后，要明确研讨的目标，包括研讨的方向，研讨的重点，研讨要达到的深度等。教师在研讨课目标时，要针对学生状况确定教学目标，尽可能把问题落在学生学生最有可能感兴趣的方向，并把握把握好其难易程度。对学生而言，假如问题设置太难，势必给学生太多的负担，影响学生学习的兴趣；反之如果问题设置太简单，则又会让很多学生不屑于去思考。比如要对电光晶体调制在科研中的应用展开研讨，可以明确研讨方向是相位调制，重点是铌酸锂晶体的横向应用，要求达到能根据应用要求进行参数估计的程度。
研讨课的目标必须和讲授课目标一致，以讲授课的内容为基础进行扩展，难易程度可略高于讲授课。研讨式教学只是一种教学手段，而不是目的，知识传递始终是培养学生的基础，研讨式教学方法不能脱离这一基本条件。只有在成体系的讲授知识的基础上，在学生在积累和理解了一定的知识之后，才能应运掌握的知识、技能、经验或理论功底，围绕所设的研讨课题进行深入的思考，探讨和交流研究的结果，从而求得正确的结论和对知识理解的深化。例如“DBR半导体激光器特性与应用”研讨课，首先必须从激光产生的基本条件，到半导体的能带特点与跃迁机理，再到DBR半导体激光器结构与原理等知识点进行充分的讲述，使学生有深刻的系统的认识，如果缺乏对这些知识点的深刻理解，研讨很有可能流于形式，学生或对问题反复讨论，或在交流中缺乏主动，回答问题支支吾吾，研讨课变成例程讲解课。有了明确的教学目标，才可提出研讨方案并进行有效的实施。
四、研讨课的实施
研讨课的实施包括准备、组织和总结等方面的内容，我们确立了“目的明确、准备充分、教师引导、学生为主”的基本思想，力求研讨学生态度积极、课堂气氛活跃，而不要过多增加学生的课外负担。
第一，重视研讨前的准备。在讲述课的教学内容完成后，将研讨课基本方案提前发至学生手中，使其有足够的时间进行思考酝酿；进行辅助教育，为研讨者充实相关的知识，拓宽研讨的思路，激发学生兴趣；视学生的时间空余程度决定是否让学生自行查阅资料还是教师发放参考学习资料，要求学生进行文献资料综述并提出问题的基本解决方案；将研讨任务分解后可以让学生根据兴趣自行分组，也可随机指定分组。研讨课质量的好坏，关键取决于师生对研讨课的准备。
第二，研讨课的课堂组织。研讨课的组织可分两个阶段，包括小组讨论和课堂发言。在研讨过程中发挥学生的积极性是关键，学生应该是研讨的主体，思维应处在积极活跃的状态，教师只是组织者和引导者，如果只是教师在说，说明课堂教学设计不合理，学生没有兴趣或者准备不充分。在研讨过程中教师要把握时机，在适当地进行提问和鼓励竞争，加强师生互动和学生之间的互动，温和适当纠正学生错误观点，不能代替学生去研究。通过积极主动参与课堂教学过程，学生不但可以充分了解光电子学的知识点，还能够在科研资料调研、研究报告撰写和口头表达等多方面能力得到培养。学生在经历课堂讨论后，大多留下了很深刻的印象，师生关系也更显融洽。
第三，研讨课的总结。研讨课结束后教师可以对研讨结果进行及时的总结和分析，对表现最佳的学生加以鼓励。倘若研讨效果不佳，也可寻找原因并加以改进，逐步提高研讨效果。根据我们的经验，第一次讨论课最为重要，最好讨论学生最感兴趣和轻松的内容，多数是偏重于技术应用的内容，而且需要多下功夫准备。在研讨课总结时学生一般不愿作太多的口头自我评价和相互评价，包括自信的学生和不自信的学生，教师不需要给学生太多的压力，可以要求学生对研讨课内容作书面总结，作为研讨课考核的部分内容。
五、研讨课的考核
作为课程综合成绩的一部分，公平合理的研讨课考核评价可以进一步提高学生的积极性，考核评价内容可包含书面报告、课堂表现和相互评价。书面报告应给出文献综述、基本方案、问题分析和结论。由于教师对学生表现只能做到宏观把握，要做到公平合理很大一部分需要学生之间的相互评价，为避免学生之间相互提高成绩，学生各组总成绩主要由教师决定，而组内学生成绩需要明确优秀率，由学生投票决定成绩。教师可对考核评价进行不记名问卷调查，进一步提高考核评价的公平性和合理性。
结束语：在《光电子学》中引入研讨式教学，激发了学生学习和思考的积极性，深化了学生对知识的理解，扩展了学生的视野，提高了学生发现和解决问题的能力，希望我们的经验有一定的借鉴作用。
摘 要 光电子器件是构成光通信系统的必备元器件，能够实现光信号的产生、信号调制、探测、连接、能量分合、波长复用和解复用、光路转换、能量衰减、方向阻隔、信号放大、光―电―光转换等功能。无论是接入网，还是城域网和骨干网，以及代表未来通信技术趋势的光互连网络，都需要大量的光电子器件，光电子器件的发展也推动了光通信技术的进步。本文主要就光电子器件行业的发展趋势进行分析，为光电子器件行业的发展提供借鉴。
关键词 光电子器件 行业 发展趋势
一、光电子器件介绍
根据是否需要电支持，光器件可以分为无源和有源两类。有源器件主要包括波长转换器、光放大器、激光器、光调制解调器、色散补偿光模块、光开关等需要外加能源驱动工作的光电子器件。无源器件是光通信系统中需要消耗一定的能量，具有一定功能而没有光电转换的器件，主要由光分路器、光滤波器、光分波器、光合波器、光耦合器、光纤连接器等不需要外加能源驱动工作的光电子器件组成。光无源器件具有高回波损耗、低插入损耗、高可靠性、稳定性、机械耐磨性和抗腐蚀性、易于操作等特点，广泛应用于长距离通信、区域网络及光纤到户、视频传输、光纤感测等等。它是光纤通信设备的重要组成部分，也是其他光纤应用领域不可缺少的元器件。
二、光电子器件与光通信发展的关系
进入21世纪后，由于互联网业务的迅速发展和音频、视频、数据、多媒体应用的快速增长，数据通信对带宽的需求快速增长，对超高速和超长距离的大容量光纤网络和传输系统有了更为迫切的需求。
随着光通信行业的发展，宽带用户数量不断提高。根据ICCSZ的《2015全球光通讯市场分析与预测》，截至2014年底，全球固网宽带用户约为7.28亿，年净增数接近5000万。
根据工信部数据，截至2015年10月末，我国互联网宽带用户规模达到2.12亿户，3G、4G移动宽带用户达到7.47亿户，其中4G用户达3.28亿户。“宽带中国”战略的加速推进，宽带提速效果日益显著，8Mbps及以上接入速率的宽带用户总数超过1.33亿户，占宽带用户总数的比重达63%，比上年末增加22个百分点；20Mbps及以上宽带用户总数占宽带用户总数的比重达27.5%，比上年末增加17.1%。光纤宽带建设进度加快，光纤接入FTTH/0用户比上年末净增4158.6万户，超过上年同期增量91.6%，总数达到1.1亿户，占宽带用户总数的比重达到51.8%。
我国政府和有关部门对光纤宽带网络建设重视程度不断加深，先后出台多项政策和指导性文件，强调发展光纤宽带网络。《通信业“十二五”发展规划》要求2015年光纤入户覆盖量达到2011年的3.4倍，年均复合增长率为45.19%，这将带动光通信相关产业的良好发展。
光电子器件作为光纤网络的构成要件，其发展与整个光纤通信行业的状况息息相关，既直接受基础网络的资本性投入、组网需求和组网方式等网络运营的影响，也通过自身技术的发展和性能的优化不断推动光网络市场和技术的演进。随着光纤网络从长距离骨干网向城域网和接入网过渡以及全光网络的发展，对光电子器件的需求更加迫切，市场需求量也随之迅速增长。据ICCSZ统计，2014年全球光电子器件市场收入约为73亿美元。
光电子器件在光通信设备总成本中所占的比例正逐年提高，其市场容量不断增加。原因来自两方面：一是光网络架构的变化。过去，光传输主要应用于骨干网和城域网，但随着带宽需求的增长以及光网路建设成本的下降，光传输网络已经向接入网延伸。接入网中的节点和终端数量都远远大于骨干网和城域网，而每个节点和终端都需要光电子器件，故接入网中光电子器件的用量远远大于骨干网和城域网。同时，接入网中带宽需求的增加反过来又会促进城域网和骨干网的网络升级、扩容甚至更新换代，从而带动更多的诸如波分复用、光放大器等光电子器件的需求。二是光电子器件的小型化、模块化、集成化和智能化。集成光电子器件在形式上正逐步取代功能单一的分立式电子元器件和光学元器件，在性能上也可替代原先需由系统或者设备才能实现的功能。因此，光电子器件在光通信设备总成本中所占的比例越来越大。
三、光电子器件的行业规模
光器件是光通信设备的重要组成部分，光通信市场的不断发展，将直接带动光器件市场不断发展。近年来全球光器件市场快速增长，根据ICCSZ统计，2009年全球光器件市场销售收入达20.15亿美元，至2013年，全球光器件市场规模已超过35亿美元，年均增长率达15.92%。
随着市场需求和技术的不断发展，国内光器件企业的综合实力不断提升，在全球光器件市场的影响力不断提高。根据ICCSZ统计，2009年中国光器件市场收入约为5.3亿美元，其在全球光器件市场中的占比约为26%；2013年中国光器件市场收入已经发展至12.5亿美元，其在全球光器件市场上的占比也上升至35%。
四、光电子器件行业的发展趋势分析
相比美国、欧洲、日本、中国台湾等光通信器件公司发展较快的区域，国内光电子器件行业中大部分企业仍然依靠低成本在低端器件领域竞争，缺乏核心技术和自主品牌，总体上的竞争力仍较为薄弱，位于产业链的低端。
随着网络通信数据量的大幅增加，对光通信网络容量的要求也不断增大，运营商需要对光纤宽带网络进一步扩容和建设，骨干网络扩容和接入网的升级提速将是下一段光通信网络的建设重点。
骨干网和城域网的光纤扩容包括铺设更多的光纤以及对已铺设的光纤进行信道扩容。信道扩容的方法有两种：一是提高光纤的单信道传输速率。目前正在进行从10Gbit/s到40Gbit/s及100Gbit/s、400Gbit/s的扩容。二是增加单光纤中传输的信道数，如利用波分复用技术（WDM）扩容到40通道、80通道等。
受技术进步和大规模应用的影响，近年来，光纤、光电子器件和光通信设备的价格不断下降，光通信的成本不断下降。而传统电缆通信主要材料铜的价格不断上涨，在未来一段时期里，以铜线为传输介质的通信网络将大量被光纤网络所替换，“光进铜退”将成为不可阻挡的趋势。在接入网方面，主要表现为光纤到户FTTH、光纤到楼FTTB等方式逐步替代基于双绞线或同轴线的ADSL方式。另外，4G技术的推广将进一步促进移动宽带发展，更多的移动数据通信需求将促进移动通信领域“光纤到天线”的发展。
除了接入网将逐步过渡到以光纤到户方式为主外，光纤将逐步向用户端继续延伸，最终实现光纤到桌面、光纤到服务器，直至板卡光互连、芯片光互连。
随着电信号方式的高速传输接近极限，光互连作为亟须的替代技术引起关注。在个人电脑、高性能服务器及手机等产品上已经开始采用光接口，随着未来光互连的制造成本大幅下降，光接口有望应用到更多的产品上。另外，在单芯片上混载光路与电路的硅光子技术的进步、微处理器芯片的全局布线等也显示出了芯片间、芯片内采用光互连的可能性。光通信节点间的距离越来越短，所需求的光电子器件数量越来越多，应用场景越来越广泛，市场规模越来越大。
（作者单位为平安证券有限责任公司）
摘要：光电子学基础课程是光信息科学与工程专业设置的一门专业课，也是光电子相关硕士专业研究生的必需基础知识储备。笔者结合课程教学特点，以及该专业的本科、硕士生的培养目标，对光电子学基础课程的教学方法、实践环节和课程评价方法等做了改革探索，获得了较多的有益经验，取得了较好的效果。
关键词：光电子学；教学方法；教学改革；实践环节
一、介绍
光电子技术是由光信息技术和电子技术的相互结合而形成的新的光电子技术，涉及光信息处理、光纤通信、激光技术等领域，是未来社会发展和进步的核心技术。光电子技术不仅研究内容非常广泛，而且也是未来信息技术中的重要推动力量，它包含光信号的产生、光信息的传递、光电信号的转换和处理和光电功能材料相关的内容，如：光电功能材料的发光机理、制备方法和工艺应用范围、光电器件的加工与制作和光电系统的集成等一系列从基础理论到实际工程应用等各个领域的研究。涉及光子学、光信息科学、电子学、材料科学、计算机技术等前沿学科理论，它是由多个学科之间的交叉而形成的一门高新技术学科。
光电子技术在经历上述学科之间的交叉渗透后，其技术水平和工程应用技术取得了很多突破，在社会发展中以及社会信息化中起着越来越重要的作用，光电子技术的相关产品也越来越多地影响我们的生活。目前，国内外正掀起一股光电子技术和光电子产业的研究和发展的热潮。一些国家把大量资金投入光电子学和光电子技术的研究和开发中，许多以光电子技术为研究方向的研究中心、实验室和公司越来越多的建立起来。光电子技术的发展决定了未来产业的发展方向，将给工业和社会带来比电子技术更大的技术冲击。光电子技术和产业在国家经济建设和科学持续发展中起到至关重要的作用。
因此，光电子学基础是光电子专业学生必备的基础知识，也是未来光电子产业需求的人才中需要掌握的重要基础知识。
二、课程特点及专业培养目标
光电子学基础是整个专业中的基础专业课程，在学生专业思想和未来培养目标及要求的实现上发挥重要的作用，也是未来该专业研究生必需的基础课程储备。该课程注重理论联系实际，注重对学习者能力的培养，重点培养学生综合分析、解决问题能力，为将来从事光电技术领域的科研、开发和应用工作奠定基础。
我们的培养目标为：培养在光电子技术科学领域具有深厚的理论基础、扎实的专业知识和熟练的实验技能，德、智、体全面发展的高级光电子技术科学人才，使学生具有在光学、光电子学、光通信技术、激光科学、光波导与光电集成技术、光信息处理技术、计算机应用技术等领域开展创新性基础理论研究以及从事设计、开发应用和管理等工作应具备的理论和技术基础。因此，基于我们的专业培养目标和光电子学基础课程的自身特点，我们在教学过程中进行了改革探索。
三、教学改革探索
1.教学内容改革。①授课体系和讲授重点。该课程根据学生培养需要，从光电子器件和光电子技术在未来工程应用的需要的角度出发，研究原理及系统构成在光电检测技术、光纤通讯领域中的常用光电器件的技术。重点讲述光学基础、光纤通讯的构成、半导体物理、光纤器件、光电子现象和光电转换器件，重点讲解光电子器件的结构、工作机理、工作特性和在工程技术上的具体应用。为了更好地将所学应用到未来的技术发展上，对各类光电器件的外围系统集成、信号的调制、解调技术也作了详细的讲解，同时给出在工程中的实际例子。②课堂教学内容紧跟科学发展的步伐。光电子课程的教材对于快速发展的光电子技术来说，既是基本的原理内容，但又是滞后的技术，若授课时只是按照教材内容讲解，往往会带来知识不新、内容与技术发展脱节的后果，易使学生对该课程的学习积极性和兴趣下降。因此，在教学过程中补充和及时更新教学内容，增加一部分现代光电子技术的发展前沿、新出现的技术及需求，从而能给学生提供更多的学习探索和求真的空间。③加强该课程与应用技术之间的联系。专业基础课程的基本功能是让学生了解和掌握所学专业的发展方向，培养的学生能在以后的学习中、工作中涉及光电子技术方面上进行继续学习和钻研。因此在给同学们讲解课程中的内容时，要与现代信息技术的发展紧密结合。针对在光电检测技术、激光应用技术、光纤通讯技术等内容进行重点讲解，结合当前社会已有的需求的技术发展进行讲解，使该专业的学生明确所学课程内容在技术应用、研究发展及市场前景，对未来的从事的专业充满信心。④为了更加与国际接轨，尝试了双语教学。在平时提供给学生光电子相关的外文读物和论文，指导学生学习专业词汇，在课堂中进行讲解，开阔同学们的视野，引导学生进行初步科研潜力的培养和学习，调动学生的积极性，引导他们进行文献学习，进一步了解国外光电子技术的发展现状，激发兴趣。⑤教学内容与市场技术应用及需求的结合。结合本校本地区特点，系统规划、组织，实施产、学、研一体化模式。针对光电子技术和光电子产业市场密切联系的特点，在课程内容上跟上市场技术需求，结合本地区经济发展的实际情况，培养既有专业知识和跨学科知识，又有极强的实际操作能力、适应性强的学生，全面提升学生的理论素养和实践能力，增强学生在未来光电子产业上的竞争力。
2.教学方法探索。①充分利用多媒体技术进行教学，利用多媒体课件在表达上形象直观、方便，在效率上和容量上很大的特点和优势。既能使课程中的各种图片资料得到清晰展示，还能节约课程上的时间，从而能在课堂教学中讲解更多的课程内容，较大地提升了授课中课堂的信息量。因此我们认真积极地制作教学课件，充分利用网络上丰富的信息资源，并与兄弟院校的老师展开课程教学交流，共享多媒体课件。极大地激发学生对该门课程的学习兴趣。②采用课堂教学和专题讲座结合的教学方法。在进行课堂理论教学的同时，利用其他时间安排、组织团队教师举办《光电子技术专题讲座》，开展光电子技术专题研究，如液晶显示、光电转换及系统集成、光纤传感及应用和近场光学中的探测技术等，既能强化学生所学的基础理论，又能激发学习兴趣，培养学生的科研意识。吸引学生参与到大学生训练计划和参与到老师研究的课题中，提前打下科学研究基础。③在方法改革中，在富有开放性的问题情境中进行实验探究。对参与到老师研究的课题或参加大学生训练计划的老师，帮助学生制定合理的研究计划，选择合适的研究方案和方法，积极发动研究光电子技术的老师，为这些同学们提供必要的实验条件，由学生自己动手去实验，考证研究方法和方案，来寻求实验结果中的答案。这时，教师起到的是一个组织者的角色，指导、规范学生的探索过程。这样的过程，不仅仅是要让学生学量的知识，更重要的是要学习科学研究的过程或方法。
3.教学实践环节探索。在光电子学基础课程中，本来并没有设置时间环节，而且多数放置在大三或大四学习，实验环节很少开始。我们为了能够更好地提升学生实践技能和掌握技术设备的结合，先在原有课程体系中安排三分之一的时间来安排实践环节，开设具体的、有针对性的实验内容，让同学们能更有效地了解、认识和掌握知识和技能。在普通物理实验、电子实验和光学实验的基础上，开设如固体光电子耦合器件、热电耦器件、发光器件及光子器件。对光通讯系统的传输和光电子器件的作用有了直观的认识和理解。在此基础上，结合地方实际，联系相关光电子产业中的企业，组织学生进行参观学习，从而让学生自己体会从书本上理论到实验实际，再从实验实际再到光电子技术，从光电子技术再到光电子商品的过程，能一下子把整个知识到技术到效益的过程展现在同学们的内心中，从而更能培养和激发学生兴趣，也能将培养目标中的产业式人才完成，弥补普通高等教育中最缺失的人才与市场的不对接的不足。
4.教学目标实现探索。在光电子学基础课程改革中，把教学目标从以知识教育为主转变为实现人才培养和科学人才需求的融合，培养具有创新、探索精神的新时代新型人才。长时间以来，我们在教学过程和专业培养中，存在着理论与实际技术需求的相脱离的现象，造成理工科学生对于市场技术需求常识缺乏。我们把教学内容、教学方法和教学实践环节都做了有意义的初步探索。进一步增强了理论学习到实践环节、实践环节到市场技术发展的学习过程，极大地激发和培养学生的学习兴趣，为将来从事该专业打下坚实的基础和牢固的信心。在近三年中，我们培养的本科毕业生就业率95%以上，该专业毕业生考研成功率30%以上，使光信息科学与工程专业的学生形成了良好的学习氛围，形成了争赶超的局面。同时，针对光信息科学和工程专业的学生，我们注意在进行科学知识教育的同时注重培养市场技术需求方面的培养，增加了企业参观及动手实践等环节，同时讲授在科学研究中人文素养培养的重要性，从而使之潜移默化地对学生进行自然的而不是勉强的人文教育。
摘要：在《光电子光电器件实验》课程中，引入菲涅尔理论的应用。把计算机软件的应用与具体实验内容相结合，探索了在实验课程中将基础理论、实践内容、计算机应用三者相结合的教学方法。通过设计与分析高阶菲涅尔透镜的性质，使学生对光电子学的色散等概念有了更全面和深入的理解，培养学生分析问题和处理问题的能力。
关键词：菲涅尔；光电子学；光场分析
《光电子学与光电器件》是一门实践性与应用型很强的课程。学生在学习了光电子学的基本理论知识的同时，还需要通过实验课进一步理解和消化一些基本原理和基本元件，掌握光电子学的基本技能。相应的实验课的建设直接影响学生的培养质量，影响学生今后进行科研的能力，是学科建设的重要内容之一。如何构建课程体系以及在课程中引入相应的知识训练，是一个重要的研究课题。随着光通信系统技术的飞速发展，光学元件的制作工艺也在突飞猛进。菲涅尔透镜作为一种二元光学元件，在制作工艺上有着加工工艺简单、成本低、易于与其他光路集成等优点，在光束整形、光互连、光照明、太阳能利用等方面都有着广泛的应用前景。菲涅尔透镜又叫菲涅尔波带片，是基于光的衍射理论制作的光学元件。根据菲涅尔衍射理论，在对波前进行比较粗糙的分割，组成一些同心圆环，使得到达波前一点的光程相差半个波长，经过振幅叠加可以达到聚焦的目的。为加强学生对波动光学方面基础知识、基本理论和基本技能的理解和掌握，养成用波动理论分析光学问题的思维习惯，了解菲涅尔透镜的设计与分析方法，吉林大学电子科学与工程学院特为本科生开设《光电子学与光电器件》课程这门专业课。
一、几何光学的局限性
因为在日常生活中遇见的有关光的问题绝大多数都属于几何光学的问题，几何光学比较直观，解决问题的方法比较简单，本科生在进行光电子学实验的时候往往习惯于用几何光学的知识去理解激光，思考问题仅仅停留在宏观尺度上。但是几何光学有局限性，除了直线传播定律之外，作为几何光学基础的另外两条定律――反射定律和折射定律，也都只在波长很小的条件下或者在宏观尺度上应用才能成立。几何光学原理的适用范围是有限度的。光电子学实验主要是培养学生用微观的思维去理解光、了解光的波动性。按照几何光学的知识，激光通过凸透镜会聚焦到一点，如果这个点没有大小，此处能量密度将是无穷大，这是不符合科学的，所以，聚焦的焦点处应该为一个焦斑，用几何光学的知识无法计算出此处焦斑的大小及其能量分布情况。实验过程中，可以测的激光焦点最小为光波长量级的光斑，称为埃里斑，能量主要集中在埃里斑的中心，在埃里斑的周围会有光环，其能量分布如图1所示。
学生这种几何光学的思维定势会影响他们对实验结果的分析以及面对问题时所采取的解决方法。为了让学生在现有知识条件下，就能理解解决这一光学问题，从而改变他们这种思维定势，我们在《光电子学与光电器件实验课》引入菲涅尔理论的应用，对实验项目中的实验现象尽可能让学生用波动光学的知识去理解，从而改变学生波动光学的思维习惯。
二、菲涅尔理论
根据菲涅尔理论，波前上每一个点都可以看成一个新的震动中心，它们发出的次波在空间某一点振动的所有次波的相干叠加即为该点的光强。利用公式描述如下：
其中（P）是波面上P点的复振幅，K是比例常数，F是倾斜因子，d∑是面元。
通过这一公式的形式我们可以看出，经过一个复杂的曲面积分，按照理论，可以计算出激光光场中任何一点的光强。但是这个积分计算是非常复杂的，一般的学生很难完成。如果我们的实验课中让学生进行这样枯燥无味的数学计算，不但不能提高学生波动光学的思维习惯，同时还会影响学生的学习兴趣，这与我们实验课培养学生实验技能的宗旨是相违背的。
可以利用上面的公式，不需要复杂的曲面积分，借助于计算机的快速处理能力，设计出一个激光光场分析系统，在比较短的时间内计算出各种光学元件的光场情况，从而让学生用波动光学的知识去理解激光。在利用菲涅尔公式进行光场分析的时候，学生需要了解激光波长、材料折射率、光学元件的形貌等参数，这些都是光电子学中比较重要的概念。
如在进行《氦-氖激光器模式分析》实验项目的时候，学生可以利用光场分析系统模拟出氦氖激光的情况，然后利用CCD等仪器测量实际的模式，经过对比就可以发现两者之间的误差，并进行误差分析。再比如《氦-氖激光器高斯光束与发散角测量》实验项目，可以让学生在分析系统中计算发散角的大小，以及利用最小二乘法对激光光强分布情况进行拟合，对高斯分布情况进行分析，从而让学生对高斯激光有一个更深入的了解，然后利用CCD对高斯激光发散角测试系统进行测试。这一过程对学生来说可以深入强化其对光电子学概念的理解，同时提高他们对光电子学的兴趣。
三、光场分析系统
光场分析系统为我们自主研发的一套分析软件。该软件主要是针对《光电子学与光电器件实验》教学而设计，学生在使用过程中可以自由设计实验系统中各个光学元件的参数。比如，学生可以设置激光波长，不同的波长会根据光的颜色来进行区分；可以任意设定凸透镜的表面形貌，从而可以让学生了解球面透镜与非球面透镜的区别；可以设定高斯光束中能量分布情况，从而可以比较准确地测量高斯光束的发散角等参数；还可以对菲涅尔波带片的聚焦情况进行模拟，同时还可以模拟非对称的椭圆形波带片，这种非对称光学元件在边发射激光器光束整形方面有很大的应用前景。
四、八阶梯相位型菲涅尔透镜设计与分析
根据菲涅尔衍射公式，我们可以设计菲涅尔波带片，每个圆环的半径满足以下公式：
其中，R1为最小圆环的半径。如果我们对前面所提到的波带片每个波带进行划分，根据不同的波带设定不同的光程，可以制作高阶波带片。
当n=2、4、8时，波带片理论衍射效率分别为40.5%，81%，95.1%。为产生相位匹配，必须考虑材料折射率，适当选择每个波带的厚度。
为获得更高的衍射效率，我们设计高阶波带片阵列。当n=8时，波带片理论衍射效率为最高95.1%。为产生相位匹配，必须考虑材料折射率，适当选择每个波带的厚度。厚度公式如下：
其中N为波带片阶数，n为材料折射率，对于n=
1.56的材料，为波带片达到相位匹配，我们设计每层高度为118纳米，一共8层亚波带，半径为18微米，根据公式（4）可以求得该菲涅尔透镜焦距为74微米，模型如下图所示。
然后，我们利用光场分析系统模拟这种菲涅尔透镜的聚焦情况。首先分析主轴上光强分布情况，得到菲涅尔透镜主焦点位置。从图中我们可以看出，主焦点的位置与利用公式获得的主焦点位置比较符合。
然后我们继续分析焦点位置在径向的光场分布情况，获得如下光场能量分布图形与焦点处能量分布情况（图4）。
从图中我们可以看出，实际的聚焦情况与我们分析系统分析出的菲涅尔透镜焦点情况基本完全符合。下图为焦点处光场分布的立体图。
五、总结
光电子学是光学和电学相结合并加以融合的技术领域，相应的实验课在学习光电子学过程中非常重要。本文根据光电子学与光电器件实验课程的特点以及学生在实验过程中所面临的问题，在教学过程中引入菲涅尔理论的应用，设计匹配实验项目的光场分析系统，本文合理采用计算机软件应用作为教学手段，提高授课质量，增加课程设计性实验环节，将实验教学与科研培训相结合，引导学生发现并解决问题。
摘要：为了能够使得光电子产业不断的发展壮大，积极有效的创新是至关重要的。现如今中国的综合能力是在不断进步，但是在发展创新的投入方面还是存在很大的不足。为了提高我国的国民经济能力，为了不断提高广大人们群众的生活水平，我国必须加大光电子产业的投入力度，无论是从经济上还是物质上都要给予积极的支持。在企业发展创新的过程中，企业要借鉴国内外先进的创新成功案例，获得大量宝贵经验，同时要认真分析失败的案例，从中汲取失败的教训。从而制定出适合本企业的创新计划以及创新策略。只有在光电子企业不断创新发展的基础上，我国的经济才会有更加快速的发展，才能持续提高我国的综合国力，才能不断提升我国在国际上的地位。
关键词：光电子产业；发展动态
引言：光电子技术近些年来在信息、能源、航空和环境科学中得到了大量的发展和应用。文章对比了国内外光电子发展的现状及概括了光电子技术在一些重要领域中的应用，并总结了光电子技术的未来发展趋势。
1、光电子产业的概述
在传统的光学技术的基础上，再结合不断创新的现代的光电子科学，形成了一门新的技术-光电子技术。现光电子技术包括很多领域，如通讯、照明以及显示等行业。其中信息光电子技术以及能量光电子技术共同构成了光电子技术。与高技术产业相同，光电子产业具有以下特点：较短的产品和技术周期；较高的收益、风险以及投资；较高的战略地位以及较高的知识密集度。同时，和其他高技术产业相区别，其有着自身的特点：部队和老百姓都可以使用；满足传统技术创新升级的需求；具有很高的产品嵌入水平；应用范围很广的核心技术以及结合了很多科学技术等。因为光电子产业的特点以及优势，在很多发达国家都致力于大力发展光电子产业。在最近10年的时间里，光电子产业不断发展壮大。因为光电子产业很早就在中国创建，所以现在在这个领域培养了很多人才，而且也取得很多进展和科技成果。现如今，在中国的诸多部门以及地区都创建了很多科学研究机构，同时创办了大量的科技刊物。与此同时，光电子产业还在不断发展创新，在极大程度上促进了我国国民经济以及国防现代化的发展进步。
2、光电子技术的发展现状
2.1国外光电子技术的发展
光电子技术主要包括信息光电子、能量光电子、消费光电子、军事光电子、软件与网络、光计算机等几个方面。就目前发展程度而言，光电子技术比传统微电子技术具有更高的优越性能和更广阔的应用空间。
2.1.1随着“地球村”的发展，更快捷、更紧密的通讯使人类更为便捷地进行实时通讯和联络，因此，在信息产业方面具有非常大的发展空间和应用规模。而信息产业的基础即是大容量的光纤通讯网络，光纤已经成为通讯网络的重要传输介质。所以，基于光纤通讯技术的各种新技术日新月异。
2.1.2随着互联网时代的继续高速发展，人们对通讯的带宽要求越来越高，希望信息传输的速度高、时间短。为了满足互联网信息传输的需求，科学家们发展了以提高单独光纤的信息运载量来满足这个需求。主要的方法是通过利用波分复用技术，即通过增加光纤内光的路数，可以增加信息的传输量。
目前，光电子技术发展比较领先的区域主要有三个地方，北美、欧洲和日本。其中，美国已经将光电子技术列为国家二十一世纪的战略发展重点之一，已经开展了大量的研究工作。欧洲以德国为首的发达国家也在上个世纪就对光电子技术进行了研究，目前在光电子技术方面也积累了大量的技术基础。亚洲主要以日本和澳大利亚为主，但近些年来韩国和中国台湾地区在光电子技术方面发展迅猛，已经在国际市场上占有一席之地。这些发展区域在光电子技术发展过程中，相互竞争又相互补充，各自发展的重点也有所区别。
2.2国内光电子技术的发展
相对于其他的半导体、电子等领域，我国在光电子技术领域与国际先进水平的差距相对较小。这主要得益于我国在国家层面上对于光电子产业的大力支持。目前我国在很多的光电子领域得到了迅速的发展，已经和国际先进水平的国家和地区可以并驾齐驱。比如一些较为典型的光电子器件如探测器、光收发模块等已经具有较高的技术水平，也在国内占有较大的市场份额，同时也可以和国外相关公司的产品进行有力的竞争。
目前国内在光电子技术发展较为领先的地区主要有以下几个地方：京津地区、长三角地区、珠三角地区和华中地区。京津地区主要以北京的高校、研究所为主，包括一些企业在内（如大恒光电子），在半导体激光器、光学仪器方面有着较高的研究和生产水平。长三角地区主要以上海和苏南地区为主的企业为主，在光学显示器件、光学存储器件方面形成了相应的产业链。珠三角地区主要以广州为主的大量光电子企业，形成了相应的光学器件产业链。华中地区主要以武汉光谷为主的众多企业，形成了光通信、激光加工等方面较为完善的产业集群。
3、光电子技术的应用领域
随着光电子技术迅速发展，在越来越多的领域开始有了更为广泛的应用。尤其是光电子技术是牵涉了材料、微机电、电子、系统集成和微加工等方面的新技术，使它能应用的各个领域中去。
3.1信息领域。随着人们对现代信息领域的高容量和高速度的需求，需要比传统电子更为快捷的光子进行信息传输和存储。由于光子本身具有的优势，可以大大提高信息的传输速度，因此光电子在信息领域中具有巨大的应用潜力。
3.2能源领域。21世纪以来，随着各国工业水平的提高，对能源的需要也越来越大，因此，人类开始进入了能源相对较为短缺的时期。如何发展较为高效、清洁的能源也是世界各国争相研究的重点，其中太阳能光伏产业是较有潜力的一种新能源。而利用光电子技术可以为光伏发电提供较高的转换效率，具有广阔的前景。
3.3汽车领域。光电子技术在汽车领域中的应用主要体现在汽车制造业中，利用高功率的激光切割器，对汽车的材料进行高精度的加工，可以大大提高其加工精度和效率。
3.4环境领域。随着人们生活的提高，人们对环境的要求越来越高。光电子技术可以制备出具有较高精度的传感器，可以精确测量在空气和水中的污染物浓度，从而进行有效的防护和治理。
3.5军事领域。光电子技术在军事领域中也具有巨大的应用潜力。一方面激光制导武器是目前发达国家进行大量研究的先进武器；另一方面，以图像传感器为主的单兵作战武器也是世界各国发展的重点。
结语：光电子技术是一门新兴的交叉学科，涵盖了物理、电子、材料等领域的基础和应用内容，是21世纪最有前途的新技术之一，可以广泛应用在信息、能源、汽车、军事等领域。随着未来光电子技术的进一步发展，高速大容量的全光网络和激光医疗是其将来具有巨大发展前景的应用领域。
摘 要：毛刷在光电子玻璃清洗技术中是用来清洗玻璃表面的颗粒的，毛刷的材质、旋转速度、旋转方向、压入量以及所用的清洗介质等对毛刷清洗工艺起关键的作用。
关键词：压入量；颗粒；旋转方向；转速；清洗剂
1 毛刷概述
用途和原理：清洗用毛刷是用来去除LCD玻璃表面异物，工作原理是通过毛刷与玻璃之间的摩擦力以及水的冲刷力，来去除大于0.5 μm的异物，在光电子玻璃清洗工艺中盘刷和滚刷是最常见的方式。
2 毛刷的种类
在光电子玻璃清洗中一般用两种毛刷，一种为盘刷，一种为滚刷。两种毛刷的优缺点见表1。
3 毛刷的材质与清洗效果的影响
毛刷的材质与清洗效果的影响见表2。
4 毛刷在光电子玻璃清洗工艺中的应用
4.1 盘刷在光电子玻璃清洗中的应用
①盘刷是可以用来清洗玻璃表面8～10 μm以上的颗粒，介质一般采用10～18 MΩ的纯水和清洗剂（一般情况下使用碱溶液）的混合物，PH值一般控制在12～14之间。介质的温度一般控制在40 ℃～80 ℃。介质具体参数可根据不用的生产工艺进行适当的调整。
②在盘刷的与玻璃接触的部位需要有喷淋水润滑，喷淋水对玻璃的清洗效果和盘刷的寿命有较大的影响。喷淋水的压力一般控制在0.2～0.5 MPa（压力的选择和玻璃的大小及玻璃的厚度有关系，当玻璃较小且较厚时应选择较大压力，当玻璃较大且较薄时应选择较小的压力），喷淋水到玻璃之间应该有重叠，便于喷淋水在均匀的喷在玻璃上，如图1所示。
③盘刷的压入玻璃的深度（简称为压入量）在清洗工艺中是一个非常重要的参数，压入量太大不仅容易损坏玻璃还会损坏盘刷的寿命，压入量太小对玻璃的清洗效果不好，不利于清洗玻璃表面的脏污及颗粒。在玻璃清洗工艺中，压入量一般控制在0.5～5 mm之间（压入量的选择和玻璃的规格、厚度、清洗机的各个工艺参数有关系，对于压入量应根据玻璃的种类做出适当的调整）。在玻璃清洗工艺中，盘刷的压入量是一个非常难调整的参数，如果调整不好就会给清洗工艺造成负面的影响，甚至会造成玻璃表面的损伤或造成玻璃在传送过程中行走的不稳定，从而使玻璃破片或者碎片。
④在盘刷清洗工艺中，盘刷的转速也是非常重要的，原则上是转速越高清洗效果越好，但转速越快会对玻璃的行走速度造成较大的误差，严重时会造成玻璃停止不动的现象。为了保证玻璃的正常传送，盘刷的转速一般控制在200～400 rpm。如果在不影响玻璃行走的状况下可以通过适当的调整盘刷的转速来提高清洗效果。
⑤在盘刷清洗的工艺过程中，由于多组盘刷的转动会造成玻璃在传送过程中受力不均匀，从而非常容易走偏，需要有导向装置（不同的清洗设备中有不同的导向装置，导向装置可以根据设备本身的机构设计，在保证玻璃能顺利传送的前提下导向装置结构越简单越好），以免造成玻璃在输送过程中出现蛇形曲线的状况，从而造成撞片等严重的问题。
⑥一般情况下，为了使玻璃清洗效果较好，在有盘刷清洗的清洗机中需要清洗剂（一般情况下清洗剂是一种强碱介质，不仅有利于清洗效果还起到润滑剂的作用），所以当玻璃从其他的清洗设备进入盘刷清洗设备时需要有专门的装置（这种装置需要能把玻璃表面上的水去除掉，一般情况下此装置能吹出洁净空气，通过洁净空气把玻璃表面上的水去除，当然根据对玻璃不同的品质要求，洁净空气的清洁度要求也不同）去除玻璃表面的水来维持盘刷清洗设备中清洗剂的浓度，当玻璃从盘刷清洗设备输出到其他清洗设备时同样需要有专门的装置去除玻璃表面的清洗剂。
⑦盘刷材质的直径也是玻璃清洗工艺一项比较重要的参数，其直径不能太小，直径太小会使整个盘刷有效部位太软不利于清洗效果；其直经也不能太大，直径太大会造成玻璃表面清洗不均匀同样对清洗效果不利。盘刷材质直径在0.05～0.2 mm之间对玻璃清洗效果最好。
⑧在盘刷清洗工艺中由于有压入量的要求，在盘刷清洗设备的传送滚轮上需要增加一定的材料来防止玻璃在传送过程中因受力较大造成的擦划伤，在目前的玻璃清洗工艺中这种材料一般采用氟橡胶或者对玻璃不造成擦划伤的硬质毛刷来实现。
4.2 滚刷在光电子玻璃清洗中的应用
①滚刷是清玻璃清洗工艺中除去中等颗粒一种最常见的方式，可以用来清洗玻璃表面4～5 μm以上的颗粒，介质一般采用10～18 MΩ的纯水（根据不同的生产工艺也可以采用10～18 MΩ的纯水加清洗剂作为介质），温度一般控制在40 ℃～60 ℃。
②在滚刷清洗工艺中，滚刷的旋转方向对清洗效果有很大的影响。一般情况下，第一组滚刷的旋转方向一般是顺着玻璃的行走方向，最后一组滚刷的旋转方向是逆着玻璃的行走方向的，如图2所示。经过某多次验证，滚刷的这种旋转方向对玻璃在滚刷清洗设备中行走是最顺利的，同时对玻璃表面的清洗效果是最理想的。
③在滚刷清洗工艺中压入量也是非常重要的参数，和盘刷一样，如果压入量太大会造成玻璃在传送过程中的行走不顺，造成玻璃擦划伤的概率就较大，甚至发生撞片、叠片的状况。如果压入量太小，就达不到预期的清洗效果。滚刷的压入量一般为0.5～5 mm之间，具体数值可以根据实际生产效果进行适当的调整。
④在滚刷清洗工艺中，喷淋水也是不可缺少的条件，并且对喷淋水的方向也是有要求的。如图3所示的喷水方向对玻璃清洗效果最好。喷淋水的压力要求和盘刷清洗工艺中的要求相同为0.2～0.5 MPa。
图3喷向滚刷的喷淋水最主要作用是起润滑和清洗介质作用，逆着滚刷的喷淋水主要用来冲洗清洗过后玻璃上的脏污。
⑤在滚刷清洗工艺中，原则是滚刷得转速越高清洗效果越好，但同样存在着，滚刷转速过高带来生产的不稳定。在正常的生产过程中滚刷的转速一般控制在400～2 000 rpm，同样在不影响生产工艺的前提下，滚刷的转速越高对清洗效果越好。
⑥滚刷材质的直径也是玻璃清洗工艺一项比较重要的参数，和盘刷一样滚刷直径在0.05～0.2 mm之间对玻璃清洗效果最好。
⑦相对为盘刷清洗工艺，在滚刷清洗工艺中，玻璃的行走方向比较容易控制，如果对玻璃行走的过程要求不是太精密，可以不加导向装置，如果对玻璃行走过程要求精度较高应加上导向装置。
⑧在滚刷清洗工艺中，传送滚轮上同样需要安装氟橡胶或者对玻璃不造成擦划伤的硬质毛刷来避免造成对玻璃的擦划伤。
4.3 其它种类毛刷在光电子玻璃中的应用
①除了盘刷和滚刷外，海绵轴在光电子玻璃清洗工艺中的应用也比较广泛，海绵轴除了自身清洗效果不好之外，其具体参数可以参照滚刷的介绍。
②近年来，HPVC软质高分子聚氯乙烯滚轴在光电子玻璃中也有了一定得应用，作为新型的一种毛刷也在被越来越多的厂家所认可。
毛刷在光电子玻璃清洗工艺中是非常重要的一环，对玻璃有着显著的清洗效果，目前绝大多数光电子玻璃生产厂家的玻璃清洗工艺都用到了毛刷清洗工艺。随着市场的需求，作为一种消耗品，毛刷的质量和寿命等自身参数也有了越来越高的要求。
5 结 语
毛刷在光电子玻璃清洗工艺应用中主要用来清洗玻璃表面4 μm以上的颗粒，在清洗过程中，各个参数都非常重要，以上所谈的参数选择是在实践中总结出来的，希望能给大家一些帮助。
作者简介：谭昊，湖北巴东人，2011年毕业于中南民族大学金融系，现就读于中南民族大学经济学院中国少数民族硕士专业。
摘要：21世纪是信息经济时代，信息产业将成为支柱产业。而信息产业的发展却与光电子技术的发展有着紧密的联系。光电子产业将为21世纪最具魅力的朝阳产业。武汉东湖高新技术区作为国家级光电子产业基地，聚集了一批有自主创新能力的光电子企业，具有较强的竞争实力，对国的光电子产业乃至信息产业的发展有的举足轻重的地位。因此，加强对武汉光电子产业发展战略研究，对我国光电子产业的发展壮大有着至关重要的意义。
关键词：光电子产业；突出问题；发展战略
一、光电子产业概况
光电子产业是以硅为基础原材料、以红外线、激光光电子技术为支撑的，包括能源光电子、信息光电子、消费光电子、光储存、光通信与网络等电子技术产业，光电子产业在各个方面具有微电子无法比拟的优势以及更为广阔的发展前景和市场潜力。
我国光电子产业整体上水平低下、发展不足，从生产规模这一项来看，我国的光电子产业占国际市场的份额很低，但是我国的其他粗放型产业占国际市场市场份额超过百分之二十。但是，光电子产业在我国有巨大的市场，发展潜力充足。近十年，我国光电子产业产值平均年增速达到20%，截止2012年，我国光电子产业市场需求接近700亿美元。
武汉东湖高新区是“国家光电子产业基地”，是我国发展环境最有利、发展潜力最大的光电子产业基地。武汉建设一系列光电子产业基础设施，增加了武汉光电子的承载能力。武汉光谷不仅拥有众多的国家光电实验室，而且随着信息产业的不断发展壮大，以企业为代表的经济体越发注重知识创新，竞争力不断增强。越来越多的技术中心在武汉光谷“安家”。以光谷为中心坐落着以华中科技大学、武汉大学、武汉理工大学为代表的多个高等学府，他们为武汉光电子产业源源不断输送大批高端人才，这也是其他地区光电子产业无法比拟的优势所在。
2012年10月底，武汉东湖高新技术开发区出台了光电子产业发展新政策，推动着武汉光谷光电子产业的继续腾飞。光谷已发展成为武汉光电子产业核心地区和国际竞争的典范。
二、武汉光电子产业存在的问题及其原因
（一）产品结构不合理
投资类产品比例过大时武汉光电子产业的重要特点，相反地消费类光电子产业十分薄弱。比如，武汉光电子产品中光纤光缆等投资类产品的生产规模最大，致使投资类产品的比例占总产品比例达到七成。由于技术落后，生产原料必须从国外进口，产品的市场总量需求趋于过剩，造成光电子产品价格不合理，发展模式落后，跨越式发展的空间不大。这主要是由两反面造成的，一方面是受市场波动影响较大，投资产品受市场波动影响较小，大量生产投资型产品是又市场决定的；另一方面是光电子产业链短。基础类产品主要是生产制造光纤光缆等投资类产品，对其他制造业的商品需求不够，造成光电子产业的发展不能带动上游产业和其他制造业的发展的困境。
（二）投入不够，资金来源渠道少，投资重点不突出
武汉光电子产业虽然得到国家的大力扶植，但是给予的资金支持并不足以让武汉光电子产业得到充分的发展。武汉光电子产业吸引外资不足，也导致了其资金来源不足，渠道不畅等问题。在投资方面，没有突出重点，没有形成足以带动整个武汉光电子产业的龙头企业。同时，武汉光电子产业还存在体制不健全，缺乏产权交易市场和完善的顶尖技术项目的问题。武汉市光电子产业得到的国家资金投入量与光电子发达国家的基金投入量相比实在是微不足道。
（三）核心竞争力不足
核心竞争力是一个企业赖以生存的基础。强大的核心竞争力短期内是由企业产品和服务的质量决定的，长期来看，科技创新能力是一个企业核心竞争力的关键所在。核心竞争力是企业综合实力的具体体现、是企业赢得市场竞争、能否长期健康发展的根本因素。核心竞争力是武汉光电子产业持续发展的保障。虽然国家对于武汉光电子产业的发展做出大量的政策和资金支持，但是武汉光电子产业核心竞争力不足时不争的事实。在各国各个光电子产业基地竞争力综合评估中，武汉光电子产业的三个核心竞争力指标都处于中下游水平。科技创新不足是武汉光电子产业核心竞争力不足的根本原因。
三、武汉光电子产业发展战略相关建议
（一）加快产品结构调整是未来光电子企业生产活动中的重要工作
近年来，由于投资类产品和消费类产品比例失调，武汉光电子企业面临生产上的严峻挑战，特别是一些生产技术相对简单的低档产品。这些产品往往利润不高，使光电子企业效益低下，发展履步维艰。而一些技术难度大、回报率高的产品又只能靠进口国外企业。这种恶寻循环使我国光电子产业不能健康快速发展。因此企业应同科研单位合作，加大技术创新的力度，深入了解市场需求，以生产适销对路的产品，使我国光电子产业的产品结构不断趋于合理化。武汉光电子企业往往集中度过低，不能形成产业集群效应。
（二）调整投资结构，优化资金投向
武汉光电子企业要持续发展，做到真正服务于光电子，仅靠有限的政府投入是不够的。
在资金有保障的情况下，还要考虑到资金怎么用的问题做好资金的协调安排，统筹规划，提高资金的利用效率做好资金的协调分配，扩大武汉光电子产业企业的资金来源，长效的资金投入制度还有待政府作为真正的投资主体，从国家财政上给予必要的支持。要充分发挥现有地方政策性投融资的作用，充分发挥现有地方政策性投资机构的作用，很重要的一个方面是增加政策性资金来源。加大引进外资力度，引导外资重点投向光电子工业重点发展的领域、重点项目和重点产品的开发与生产。优化资金结构促进光电子工业发展，以营造良好的研究开发环境和商业环境为重点，为国内外投资者创造高效的行政服务、优越的投资环境和便利的交通条件，以此吸引更多的国外投资商来武汉投资。
（三）加大科研投入，保护知识产权
一是鼓励企业拿出更多资金投入到科技创新和知识产权的保护，二是大幅提高政府财政预算，为企业的科技创新和知识产权的保护保驾护航。同时，要大力推进产学研联合，多方协作，充分利用武汉优越的大学资源；组合科研小组重点攻关，尽最大努力解决和突破关键专有技术难题，因时因地制宜地建设专门进行科研的研发中心，提升企业的自主创新能力。知识产权制度已经成为国家发展战略的重要组成部分，是经济发展的重要保证，是科技支撑的关键环节。国家必须重视知识创新，要建立一个有法可依的知识创新激励机制，从根本上保障知识创新者的权益，反不正当竞争法等市场激励机制建设，建立健全有关打击侵犯专利等危害知识产权的行为。确保科技创新活动和知识产权保护沿着健康轨道发展。
作为我国最重要的光电子信息产业基地之一的武汉光谷，具有明显的区位优势、技术优势以及产业优势。它是武汉光电子产业发展的基集中体现。在武汉建立中国光电子产业基地，大力发展武汉光电子产业将对我国光电子产业的发展，推动产业结构调整和经济增长方式的转变，进而带动我国光电子信息技术的进步，都具有深远的战略意义和历史意义。（作者单位：中南民族大学经济学院）
摘 要 本文根据应用技术型本科院校的特点及培养目标，从与企业合作编写教材、课程的设计偏重实验、运用现代化教学手段及采用合理的教学评价体系等方面，对光电子技术课程的教学进行了改革与探索。
关键词 应用技术型 光电子技术 教学改革
为了使大学生的培养更好地面向社会，贴近市场、更好地满足社会经济发展的需要。教育部等六部委提出了《现代职业教育体系建设规划（2014-2020年）》，鼓励举办应用技术型高校，将其建设成直接服务区域经济社会发展，以举办本科职业教育为重点，融职业教育、高等教育和继续教育于一体的新型大学。在上述《规划》的指导下，欲推动一批本科高校转型，而宁波工程学院恰是2000年以后转型成立的服务地方经济发展的本科院校，响应转型号召义不容辞。但对于应用技术型大学培养没有现成的经验和轨道可循，只能在借鉴别国同类院校办学成果和积累的经验的基础上探索。“光电子技术”是我校电子科学与技术专业光电子方向的一门专业核心课。其教学任务不仅要传授给学生扎实的光电子技术的专业基础知识，为后续相关课程的学习打下坚实的基础，更为重要的是通过完善的理论和实践教学体系培养和提高学生的工程素质，为毕业后从事光电子方面的相关岗位做准备。本文就光电子技术课程针对应用技术型人才的培养模式提出几点见解。
1 应用技术型本科院校光电子技术课程培养目标
随着我国工业技术的发展和产业结构的转型升级及由此引起的劳动力市场变化，社会大环境对高层次应用型人才的需求更加迫切。由此，作为电子科学与技术专业核心课程的光电子技术课程的培养目标与传统偏学术型定位的课程培养目标存在根本性区别，而应以学生就业岗位需求为导向确立培养目标。培养的学生既要具有扎实的理论基础，更具有较强的动手能力，使学生毕业后在相应的工作岗位能够具有光电产品生产制造、装配、检测、设备操作与维护、技术服务、生产管理等方面的应用才能。经过相关企业大量调研和人才需求分析，笔者认为应用技术型本科院校光电子技术课程的具体目标是以培养从事光电子方向系统设计与集成的应用技术人才为主，注重提高学生光子器件的开发能力，强调学生的综合应用能力，能够理解跨行业的知识融会贯通。
2 目前转型类高校光电子技术课程教学中存在的问题
（1）教材少，内容陈旧，不能与时俱进。我校于2005年由原来的专科学校升格为本科院校，属于地方本科院校。学生使用的教材几乎都是由学术型大学的专家教授编写出来的。这些教材偏重理论，对于培养应用型人才，服务地方经济的宗旨不太匹配。教材更新速度慢，与企业实际情况相距甚远。同时，由于课程内容侧重理论，学生学习起来感到枯燥无味。
（2）授课内容偏重理论，轻实践。光电子技术是光子技术与电子技术相结合而形成的一门新兴的综合性交叉学科，主要研究光与物质中的电子相互作用及其能量相互转换的相关技术。它包含了激光原理与控制、光电显示、光存储、光辐射的调制及探测等方面的知识，讨论光纤传感器原理，相干测量及激光的各种应用等。当前地方本科高校的培养体系和模式基本都是按照传统的理论人才培养模式构建，在转向应用技术型本科高校的过程中培养内容和课程体系受到传统惯性的影响，理论教学依然占有绝对的比重。这与培养学生具有相应的应用技能相悖。光电子技术本是一门应用性很强的课程，通过该课程的学习应该使学生具备应用所学知识解决实际问题的能力。完备系统的理论知识固然重要，但新颖的实践教学环节的设计更能使学生提高学习兴趣和对实际问题的分析和解决能力。
（3）课程内容较多，课时偏少。光电子技术是电子科学与技术专业的重要组成部分，是21世纪先进科学技术之一，在现代社会中起着举足轻重的作用，他的发展对国民经济及国防建设有着巨大的推动作用。但光电子技术作为专业的主干课程，内容较多，涉及的范围广，而课时量大多在48～64课时之间，有的还包括16课时的课内实验。在少课时的情况下，如何完成内容的讲解，同时在理论学习和实践的过程中提高学生的应用技能成为必须考虑的问题。
（4）评价体系单一。目前大多数高校光电子技术课程的考核方式是教师根据学生的出勤和期末试卷给出课程成绩;出勤占20%，期末试卷占到80%。基本一张试卷决定学习的好坏，偏离课程学习初衷，忽略学生是否能运用科学的方法将所学的理论运用到实践中去发现问题，探究和解决问题，生成新的知识。
3 应用型本科院校光电子技术课程改革措施
3.1 以岗位需求为导向自编教材，及时更新
依据当今科技的发展，企业技术不断革新，通过到光电子方向相关的本地企业光圣科技、奇美电子、首佳液晶、璨宇光电、菱茂光电等进行大量的调研，了解企业对人才具体需求确定课程培养目标。整合课程内容：增加LED显示材料和液晶显示的驱动，删除了阴极摄像管显示和光辐射的电磁场理论。同时增大了液晶显示板的设计，组装和调试等内容。根据行业和企业的实际需求自编教材，且与企业合作共同编写。该教材适合学生更快地进入工作状态，熟悉工业运作，也可作为企业提高自已员工水平的参考资料。
3.2 增加实践学时的比重，提高学生应用技能的培养
应用型本科院校定位后，我院对原有的光电子技术实验室进行了升级改造。一方面增加了设计型实验的比例，同时去掉了验证性实验。因设计性实验能从多角度、多方位、多层次、多途径训练学生提出问题、分析问题和解决问题的能力，是培养学生应用技能的重要手段。另一方面，根据课程培养目标，与大恒光电及天津拓扑合作共同开发了实验项目。具体内容如表1所示：
表1 实验类型、实验项目及所占比例
3.3 采用课程内容分层、开展课堂讨论及利用现代化的网络平台等多种教学方法
应用技术型本科院校在传授学生系统的理论知识的同时，更重要的是培养学生运用知识的技能。传统的光电子技术课程教学方式已不能适应新时期应用技术型大学生培养的需要。而教育体制改革又要求降低教学的学时数，给学生更加宽松的时间培养综合素质，而技能的培养又需要大量课时。解决教学课时少与应用能力培养之间的矛盾，成了光电子技术教学改革的一项重要任务。笔者认为，首先为了能在有限的学时内，讲解更多的内容，而且还能被学生较好地吸收，需要将教学内容作整体分析、分出层次。比如：哪些内容是重点、要点，需要学生牢固掌握;哪些内容是难点，需要慢讲，细讲;哪些内容属于扩大知识而容易理解的，可以快讲;哪些内容需要压缩甚至删减;哪些内容可以让学生自学。例如，各种显示器的工作原理和驱动方式是重点内容，需要详讲，精讲多练;激光器的清洗，雕刻等应用内容简单，学生可以自学。其次可以针对难点的内容开展课堂讨论，在活跃的课堂气氛下，加深对知识的理解。最后利用现代化的教学和沟通工具，为学生建立一个交流平台，这个平台应用的技术可以由教师自己选择，如BBS、微信、QQ、电子邮箱、社区等，然后教师将认为有用的资料分享到这个平台，并对学生提出的问题进行解答，这样可以达到一个教学相长的效果。
3.4 采用多元化的评价体系
教学评价方面，采用多种考核方式并举，多角度考查学生对知识的掌握程度。目的是淡化考核结果，避免学生机械地背诵书本知识应付考试，注重学习效果和过程，提高学生自学能力，培养学生良好的学习态度和习惯。如根据光电子技术的课程特点，笔者对原有的考核方式进行了适当的调整，偏重实践教学的权重，同时，注重平时课堂表现、学习态度和成效，在期末考试中采取开、闭卷相结合的方式（如表2所示）。
【摘 要】光电子产业作为21世纪具有代表性的主导产业之一，对当今世界科技发展起到巨大驱动力的作用。而《光电子技术》则是电子信息科学类专业的基础学科，本文从分析该课程在本科教学阶段的现状及存在的问题出发，通过剖析学生学习的状态及《光电子技术》在教学模式中存在的问题，把科学研究引入课堂，采用诱导式教学方法和多元化的考核评价标准，对《光电子技术》的教学模式进行创新性探索。实践表明这些教学探索极大程度的调动学生的学习热情，提高了《光电子技术》的教学效果。
【关键词】光电子技术;教学方法;诱导式教学
0 引言
随着国家信息化建设的逐步深入，我国采取了一系列积极、稳妥、有效的措施促进电子信息技术产业高速、持续、健康的发展。从2002年开始国家计委组织实施光电产业化专项计划，光电专项产业化目标[1]是：（1）根据我国在光电子研究开发方面所具有的技术优势和资源特点，重点支持一批技术水平高、市场前景好的光电产品，实现产业技术升级，并尽快形成规模生产。（2）“十五”期间初步形成具有一定自有知识产权和产业优势的光电产业体系。通过对我国已有技术和资源优势并在国际市场有竞争力的光电子产品的重点支持，力争在“十五”期间使国内光电产业能够满足国内各行业的需要，并进入国际市场。（3）通过技术创新和项目建设的带动，扶持光电产业基地的形成。光电信息技术产业的迅速发展，使得具有光电信息技术知识背景的从业人员的需求逐年增加。作为培养专业人才的摇篮，近年来，很多高校相继开设了光电信息工程专业。它以培养可从事光学工程、光通信、图象与信息处理等技术领域的科学研究及相关领域的产品设计与制造、开发及应用等工作的应用型人才为目的。
而《光电子技术》作为光电信息工程专业的一门专业基础课，从了解光电子技术的发展和应用开始，通过学习光学基础知识，以光学系统的源、传输通道、信息加载、探测、信号处理、显示和存储为主线，引导学生系统、全面的学习光电子技术。通过本课程的学习应使学生对光电子技术中的基本概念、基本技术和基本器件有比较全面、系统的认识，培养学生分析和解决工程技术问题的能力，为进一步学习相关专业课打下基础。
本文从分析《光电子技术》课程在本科教学阶段的现状及存在的问题出发，通过剖析学生学习的状态及《光电子技术》在教学模式中存在的问题，把书本上的内容与当前光电信息产业的发展现状相结合，采用诱导式教学把科学研究引入课堂，对《光电子技术》的教学思路进行创新性探索。实践表明这些教学探测极大程度的调动学生的学习热情，提高了《光电子技术》的教学效果。
1 《光电子技术》的教学现状及问题
就《光电子技术》这门课程而言，由于教学内容的逻辑推导内容较多，要求以大学数学为基础，具备物理学，材料学，电路电子等多学科的知识和理论体系，导致部分学生对其缺乏兴趣，进而 影响到教学的效果。
尽管近年来，随着的电子设备走进课堂，授课方法也日趋多样，如、“现代化多媒体与传统板书”相结合的教学方法、“图片演示与实物展示”相结合的教学方法、“课堂讲授与小组讨论”相结合的教学方法等[2]。对传统意义上的教学模式进行了改革，如，讲解到激光原理与技术这一章节的时候，在课件中放上激光器以及激光光束的图片，把文字描述的内容以实实在在的实物图片展现在学生的眼前，加深了学生对知识点的理解和接受。这些教育教学方法的改革在很长的一段时间的确取得了很好的教学效果。
然而，随着的物联网技术的发展，现在的大学生可以从互联网上获取海量信息，仅仅是一副图，一个装置器件已经无法引起学生过多的关注。那么，如何吸引到学生的注意力，激发学生的学习兴趣，把《光电子技术基础》这门光电信息工程专业基础课讲解的生动，打开学生通往光电子技术领域的大门，为进一步学习相关专业课打下基础是我们亟需解决的问题。
2 诱导式教学方法
传统意义上的诱导式教学方法早在20世纪80年代被提出，其理论依据出自《论语-述而》：“不愤不启，不悱不发，举一隅不以三隅反，则不复也。”意思是只有当学生百思而不得其解时，教师才可以有选择的启发他，当学生心里明白但不知如何表达时再去开导他，如果学生不能举一反三，就先不要往下进行了。因而诱导式教学应当是“启发”和“引导”相结合，通过“启发”和“引导”学生，使得学生在有限的课堂教学时间内做到触类旁通，提高教学效率。
而大学教育赋予了“诱导式教学”新的含义，除具有传统意义上的诱导式教学的思想以外，还包含了用发展的眼光看待书本上的知识体系，把科学研究、最新的科技发明、科技产品引入课堂。就《光电子技术基础》这门课程而言，可以从光电产业的最新科研成果中提炼出与课本知识点相关联的的内容，通过光电产业的新发明，新应用吸引学生的注意力，在讲解这些发明或应用的过程中传授教学内容，激发学生的学习《光电子技术》的兴趣。以《光电子技术》[3]中“偏振――起偏――检偏”这一知识点为例，如果仅仅从书本上给出的概念出发讲解：（1）偏振指的是振动方向对于传播方向的不对称性;（2）自然光得到偏振光的过程称之为起偏，所用器件为起偏器;（3）检测某一光束是否为偏振光的过程称之为检偏，所用器件为检偏器。抑或在多媒体课件上放置光束起偏/检偏的图片，都不能起到很好的教学效果。为了吸引学生的注意力，激发学生对“光的传播”这一教课内容的兴趣和求知欲，同时扩展学生的知识面，可以从近阶段的热门话题个人全息手机（takee手机）引入，takee手机的亮点之一是可以使用户从各个角度都能感受到浮在屏幕上的全息立体3D效果，进而联系到学生身边的光电信息技术――3D电影，观众要戴上一副特制的眼镜，而这副眼镜就是一对透振方向互相垂直的偏振片，由此把重点落到“偏振”这个知识点上，让学生在一个轻松的教学氛围中不仅学到了新知识，而且知道新知识的应用领域和当前发展的现状，扩宽了学生的知识面和眼界。
因此，大学课堂中的诱导式教学方法应该：（1）培养学生具有批判性思维;（2）具有科学的想象力;（3）具备自我塑造和发展能力。在此基础上，“以点带面”提高学生的创新能力和动手实践能力。
3 多元化的考核评价标准
北京航空航天大学校长前校长曹传钧教授在本科教学上，提出“讲一、练二、考三”的教学模式。指出学生的学习效果体现在：（1）知识面的宽窄;（2）学习，实践的经历;（3）自学的能力;（4）是否具备创造性思维和创造性能力，具有独立的见解等几个方面[4]。那么单纯的一张试卷，一次考试就不能够作为学生掌握知识的依据。
而《光电子技术基础》是理论与实践相结合的一门课程，这就要求其课程的考核评价标准应该具备多元化，多样性的要求。整个课程的考试分为三部分：（1）理论部分的考核：可以采取闭卷考试了解学生对基本概念，基本理论的掌握程度，或者把基本理论深入剖析，采用开卷考试的方式，考察学生运用书本知识分析问题的能力;（2）实验部分的考核：通过实验不仅能够加深学生对知识的掌握，实验本身更是对整个章节，甚至整个课程内容的一个体现，如电光调制实验，旨在让学生掌握晶体电光调制的原理和实验方法，但是该实验从激光发射出的光波经由起偏器，电光晶体，1/4波片，检偏器之后被光电探测器接收，通过信号处理，学生可以在示波器上观察到作用到电光晶体上的调制信号曲线和光电探测器解调后的信号曲线。而这么一套设备展现出来的就是一个完整的光电系统。学生在实验的过程中可以运用光电系统的知识搭建好实验线路，确定光路信号的走向，通过示波器显示的信号曲线分析实验过程中出现的问题，思考该问题出现的原因以及采用何种解决这些问题，从而考察了学生对于光电调制内容的掌握程度，促使学生从实践中意识到理论知识的重要性，提高学生分析问题解决问题的能力;（3）课程设计部分：课程设计旨在学生根据授课内容，通过自学扩大自己的知识面，结合日常生活中使用的光电子产品，培养学生科学的想象力和创新能力。整个成绩采用百分制的标准，三部分的分值分配以60%+15%+25%的形式评判学生对《光电子技术基础》的学习掌握程度。
通过对两届学生的采用诱导式教学和多元化考核评价的教学，其实践表明这些教学探索极大程度的调动学生的学习热情，提高了学生运用所学知识分析问题，解决问题的能力，培养了学生的动手能力和创新能力，达到了《光电子技术》的教学效果。
4 结束语
光是人们最为熟悉的现象之一，从17世纪关于光的本质的两大对立学说到21世纪的信息时代，光电信息技术已经渗透到人们日常生活之中，除了光电子技术专业的学生需要深入系统地学习《光电子技术》外，微电子技术、材料、电子科学与技术等专业的学生也需要了解光电的基本概念和基础知识。探索诱导式教学方法在《光电子技术》课程的新模式和多元化的考核评价标准，把光电基本概念和基础知识与当前光电信息产业的发展现状相结合，使学生较好地掌握所学知识，把握知识点的学术前沿，为学生的进一步学习和发展打下坚实的基础。
作者简介：张艳（1983―），女，汉族，博士，安徽工程大学电气工程学院，讲师。
[摘 要] 结合学科专业特点，积极探索专业综合训练实践教学模式。基于CDIO理念推进工程技术应用型人才培养模式的构建，提升实践教学占本科教学的权重。以燕山大学信息科学与工程学院光电子专业的专业综合训练为研究对象，从专业综合训练的目的与意义出发，对现行的专业综合训练内容――反射式光纤位移传感系统和训练形式进行阐述，同时也对专业综合训练改革进行探索与尝试，旨在为相关专业本科实践教学的开展、高素质人才培养提供有益的参考。
[关键词] 光电子专业；专业综合训练；反射式光纤位移传感；实践教学
0 引言
光电子专业是以光电信息工程理论与技术为特色的信息类专业，致力于培养融合光、电、信息和计算机等学科的复合型人才。在光电信息工程专业教学中，专业综合训练作为一个必修实践环节，是加强学生工程训练的重要手段，对培养学生的创新精神和实践能力不可或缺[1]。同时，也是贯彻CDIO理念的重要方式[2]。发达国家的工科院校十分重视对学生工程实践能力的培养，如要求学生在工厂进行32个月的生产实训，几乎占整个大学学习时间的1/4；而日本明确提出：工科院校4年教育要始终围绕工程和联系工程实际进行。与发达国家相比，国内工科院校在实践教学尤其是工程实践教学方面存在明显差距，普遍存在着“课程设计简化、毕业设计软化、专业综合训练与生产实习形式化”的现象[3]。太原科技大学光信息科学与技术专业的专业实验是将专业课实验去掉，形成一个64学时的专业综合实验课[4]。高朋等人介绍了沈阳师范大学在课外开放实验与实践活动中进行专业实践模块，与专业实验课程互为补充[5]。陈顺芳等人就咸宁学院光电信息实验与实践平台的构建进行了详细的阐述[6]，具体实施也是以课外开放实验的方式进行。
专业综合训练起着从课本理论知识向专业实践能力过渡的桥梁作用，轻视这一教学环节会使学生走向社会后的适应性降低及适应周期加长。因此，提高对这一教学环节重要性的认识，加大对其的投入，加强对该教学环节的建设，对保证这一教学环节有力、有序、有效地开展，具有极为重要的意义。鉴于此，本文针对光电类专业综合训练实践教学目的、内容、模式等方面进行初步探索与研究。
1 专业综合训练的目的与意义
光电子专业综合训练的目的在于，使学生掌握电子技术和光学基本理论，了解光学原理、光电检测技术及检测仪器在生产实际和科学研究中的应用情况；使学生对光源、光电探测器与传感器等方面的知识有更进一步的认识和掌握。专业综合训练是安排在大四的一项教学实践环节，是在学生学习了本专业的全部专业基础课和专业课后进行的。通过专业综合训练，拓宽学生的知识面，增加感性认识，培养学生进行调查研究、分析和解决工程实际问题的能力，为将来的工作打下坚实的基础。
2 燕山大学光电子专业综合训练内容与模式
燕山大学信息科学与工程学院光电类共有5个专业实验室、1个教学示范中心和1个光电类实践教学基地，基本上能满足7个教学班级的实践活动。专业综合训练通常是选择一些难度适中、具有较强应用背景的题目来进行仿真生产。早在2005年就设置了为期1周的专业综合实验，曾先后进行过“CCD综合实验”、“光纤F-P干涉仪”、“光纤亮度测温仪”等实验，由于学时较少，所以还是以“设计型”实验为主。随着教学改革逐年深入，实践教学日益受到关注，教育部启动了“卓越工程师教育培养计划”试点，引入了国际工程教育改革的最新成果――CDIO工程教育模式与理念，所有这些都推动了燕山大学的实践教学改革，专业综合实验学时由1周增加到2周，到2012年增加到4周。这项实践环节主要是在校内专业实验室进行，这一点有别于生产实习。
训练内容为设计制作一光纤位移传感系统，属于反射式强度调制光纤传感器，是一种非功能型光纤传感器。利用待测物理量引起光强变化，通过检测光强的变化实现对待测物理量的测量，如位移、压力、振动、表面粗糙度等。反射式光纤探头如图1所示。光纤探头A由两根光纤组成，一根用于发射光，一根用于接收反射体反射的光，R是镀膜的反射体。
系统装置的原理框图如图2所示，MCU采用宏晶公司的STC12C5A60S2。实现数控恒流源来驱动LED/LD发光，采用AVAGO公司的T-1527作为光源，探测器采用与之匹配的R-2526，反射光强经过信号处理后进行A/D转换，最后在LCD1602显示屏或者数码管上显示出来。载有光纤探头的二维位移调节架可以记录其位移，这样便可以得到位移与反射光强的关系，记录多组数据便可绘制出反射式光纤位移传感的调制特性曲线，如图3。由图3可知，不同驱动电流下的调制特性曲线都在相同位置出现极大值，当位移小于极大值时，为递增函数，称之为“前坡”，反之为“后坡”[7]。系统可工作在这两个区域中，即“前坡”工作区和“后坡”工作区。可以看出，当在“前坡”工作时，可以有较高的灵敏度；当在“后坡”工作时，可以获得较宽的动态范围。图4为系统仪器的照片。
3 专业综合训练的实施形式
专业综合训练的实施形式是保证训练成效的重要前提。图5为专业综合训练的流程图。学生在校内专业实验室进行查阅文献、设计、元器件选择、原理图绘制、PCB板的制作、光纤组件的设计与制作、焊接、硬件调试及其软件编写、文档撰写等工作[3]。
首先，领取任务书，由指导教师将训练内容与要求以书面形式发到每个学生手中。教师讲解训练内容、目的和一些具体要求。此部分既要让学生明确训练的总体目标，更要让学生有明确的阶段性小目标，让学生清楚如何查资料、应该查什么样的资料、要实现什么目标。
其次，查阅文献资料，根据任务书的要求进行电路设计、光学组件设计。以往给学生留出时间查阅文献资料，只有小部分学生能按要求完成，效果不理想。针对这一弊病，采取了分小组汇报设计方案的形式，每3人1组以PPT形式汇报本小组的设计方案，同时指导老师给出评价。该部分内容占学生成绩的一部分，从而极大地调动了学生查阅资料的积极性和效率。
再次，原理图与PCB板图的绘制，让学生熟悉专业的绘图制版软件，并熟悉电路板设计制作的流程。考虑到PCB板的制作成本、生产周期和后期调试问题，并不把学生的版图拿去工厂进行加工制作，而是在学生设计后期将已做好的PCB板及对应的版图资料一起发给学生。通过对比、改进、总结，让学生发现设计中的不足，掌握布局布线的方法与技巧。接着是电路板的焊接与调试。一方面让学生掌握各种封装形式元件的焊接工艺及技巧，另一方面更要让学生掌握硬件调试，包括电性能测试和一些简单的测试程序来评估硬件及其焊接工艺的优劣，从而让学生充分认识到调试在整个系统设计中的重要地位。
此外，给学生的光纤组件基本都是半成品，要让学生制作光纤接头。由于系统采用的是粗芯塑料光纤，加工制作的工艺要求比较低，学生在教师的指导下基本都能完成并达到要求。
软件编写，由于学生已进行过单片机课程设计，对C51单片机编程已具备一定的基础，所以这部分内容主要体现在功能实现上。要求实现既定基本功能，当然也鼓励学生进行功能拓展，充分利用MCU内部资源和硬件电路板的各个模块。经过3天的软件编写，发现大部分学生都能实现要求的基本功能，有相当一部分学生对系统进行了各种各样的扩展，效果甚至超出了老师的想象。对于一些编程能力差的学生，老师将软件功能拆分，指导其分步分块实现，尽可能地激发其编程热情，使其缩小与其他同学的差距。
系统性能综合测试，除了要求学生绘制出不同驱动电流下的反射式位移传感器的调制特性曲线外，还要求学生测量光源的P-I特性曲线等。进行系统调零、增益调节等功能测试，并评估仪器性能参数。
最后，文档撰写，以往学生容易忽视文档撰写的重要性，互相抄袭、东拼西凑现象时有发生。为了避免此类情况的发生，教师在训练之初就反复强调文档在整个系统设计中的重要性，并将文档撰写的质量作为评定成绩的一个重要依据。
4 专业综合训练模式探寻
不断探寻专业综合训练的新模式，是深化本科实践教育的需要，是培养学生实践技能、综合素质的重要保证。燕山大学信息科学与工程学院光电子工程系对专业综合训练的模式进行了初步探寻，具体包括以下几个方面。
1）在内容上选择与定位一些综合程度比较高的题目，通常以一个具体的光电产品为载体，并且该产品在行业中具有一定的代表性，与当前主流光电产品特征相近且与专业知识背景密切相关，使学生在光学、电子、机械设计和计算机应用等各方面都能得到综合锻炼。这就要求专业综合训练与前期大学本科三年所学各科课程有较好的知识点衔接，既包含如应用光学、物理光学、光电子学、光电信息检测、光辐射、光学材料、光学制造工艺、光学测试等光学类主要专业课程知识运用，也要包含如光学精密设计、光学机械CAD、数字和模拟电路及电子设计自动化工具的运用，还要覆盖微机原理与接口技术、软件基础、程序设计等计算机方面的知识运用，使学生在最大的知识范畴内得到充分的发挥和锻炼。
2）研发与设计过程满足“大过程”特征，体现在尽可能多的覆盖产品制造链上的步骤和过程，让学生对产品选型、市场定位、经济和技术可行性分析、论证、设计、仿真、加工、装配、测试检验、分析评估等环节和步骤都有感性经历和体会。
3）在实施过程中必须能够让每个学生都担当企业工人、技术员、管理员等多重角色，人人动手，充分参与生产、研发设计的每个环节。
4）开辟校内专业综合训练基地或工程训练中心。自2005年以来，分别在燕山大学特种光纤研发基地和光电类实践教学基地进行过实习与训练。
5 结束语
专业综合训练是学校实践教学的重要组成部分，是教育教学体系中一个不可缺少的重要环节。专业综合训练是培养技能型人才、实现培养目标的主要途径之一。它不仅是课程教学的总结，更是课程教学的延续。实践教学如何满足社会的需求是近几年各高等院校共同关注的焦点，探讨实践教学改革的思路，有利于推进人才培养进程。
摘 要：该文阐述了光电子材料与器件课程在电子科学与技术专业教学中的重要地位，并根据笔者自身的教学经验，讨论了电子科学与技术专业教学中光电子材料与器件课程的理论教学和实验教学的内容、教学形式、课时安排与教材选择等。
关键词：电子科学与技术 光电子材料与器件 理论教学 实验教学
电子科学与技术（以下简称“电科”）专业是以培养具备微电子、光电子、集成电路等领域宽厚理论基础、实验能力和专业知识，能在电子科学与技术及相关领域从事各种电子材料、元器件、集成电路、电子系统、光电子系统的设计、制造、科技开发，以及科学研究、教学和生产管理工作的复合型专业人才为目标的工程专业。作为电科专业教育中重要内容的光电子技术，不仅是当代信息技术两大支柱之一，而且随着现代科学技术的发展持续焕发着生命活力。而让光电子技术保持如此强劲发展势头的主要原因之一，正是光电子材料与器件的广泛应用，例如激光器与新型光电探测器的应用的人你还。另外，诸如纳米光电材料与器件、光子晶体及相关器件、超材料及相关器件与表面等离子体激元及器件等新型光电子材料与器件的研究与应用，是目前国际上光学与光电子学研究领域的前沿热门方向。由此可见，学习光电子材料与器件的相关知识，不仅对电科学生知识体系的构建与就业方向的确定具有积极的影响，也为那些将来希望从事新型光电子材料与器件科研工作的学生，提供了坚实的理论基础与知识储备。然而，根据笔者的调研，虽然国内许多重点大学的电科专业都开设了光电子技术课程，但很少有大学专门开设光电子材料与器件这门课程。而由于光电子技术的内容多、涉及知识面广，教学课时又往往有限（一般为32或48个学时），因此在光电子技术的实际教学过程中，讲授教师往往重视光电子技术基本概念与理论知识的教学，而轻视光电子材料与器件的教学。该文从光电子材料与器件的研究内容、应用及发展等方面说明其在电科专业教育中的重要性，并结合自身光电子材料与器件课程的教学经验，研讨电科专业中光电子材料与器件的教学方法。
1 光电子材料与器件简介
光电子材料是指能产生、转换、传输、处理、存储光电子信号的材料。光电子器件是指能实现光辐射能量与信号之间转换功能或光电信号传输、处理和存储等功能的器件。自1960年美国科学家梅曼发明世界上第一台红宝石激光器以来，光电子材料与器件如雨后春笋般发展迅速。在短短的50多年里，光电子材料与器件经历了从红宝石激光器的发明，到半导体激光器、CCD器件及低损耗光纤的相继问世；从各种光无源器件、光调制器件、探测与显示器件的小规模应用到系统级集成制造实用化阶段；从大功率量子阱阵列激光器的出现再到光纤激光器、光纤放大器和光纤传感器的诞生。光电子材料与器件从未停止过发展的脚步，并正在不断深刻影响着人类社会的方方面面。在实际需求的引导下，各种新型光电子材料与器件层出不穷，性能也不断提高。尤其是近年来，随着微米及纳米级加工技术的成熟，新型的微纳光电子材料与器件的研究异常活跃。纳米光电材料、光子晶体、超材料、表面等离子体器件等领域的研究成果丰硕，为未来光电子器件的微型化、集成化发展奠定了坚实的基础。
综上所述，光电子材料与器件在当代信息产业与科学技术中具有极其重要的地位，因此，光电子材料与器件这门课程不仅应当单独作为一门课程独立教学，而且应该作为重视工程教育的电科专业的核心课程。
2 光电子材料与器件课程教学研究
2.1 光电子材料与器件课程的教学形式、课时安排与教材选择
光电子材料与器件课程不仅包含丰富的理论知识，例如光电子材料的物理特性以及光电子器件的工作原理等，而且与实际应用结合精密，因此，本课程宜采取理论教学与实验教学相结合的教学形式。
在课时安排方面，作为电科专业的一门核心专业课程，光电子材料与器件课程的总课时应不低于32学时（2学分），理论课学时不低于26学时，实验课不低于6学时。
另外，在教材选择方面，由于光电子材料与器件是光电子技术中的一部分内容，而目前国内关于光电子技术方向的参考书籍很多，其中亦不乏一些光电子技术课程的经典教材，例如西安电子科技大学安毓英主编的《光电子技术》[1]，西安交通大学朱京平主编的《光电子技术基础》[2]等。虽然这些光电子技术参考书中或多或少都会介绍与光电子技术相关的材料与器件，但是，目前专门介绍光电子材料与器件方向的教科书却是少之又少，市面上仅有国防工业出版社2012年出版的侯宏录主编的《光电子材料与器件》[3]一书。加之，该书中所涉及的理论知识较深，基础浅薄的本科生很难驾驭。由此可见，对于光电子材料与器件这门新兴课程而言，设立统一的教材并不合适。因此，笔者建议该课程的讲授教师根据理论教学与实验教学的内容，自行编写该课程的讲义与课件。
2.2 光电子材料与器件课程的理论教学
按照电科专业的专业定位以及培养目标，光电子材料与器件课程的理论教学也应该突出“工程”内容。传统的光电子技术教学中所重视的原理、定律与规律等内容，在光电子材料与器件教学中要弱化；而传统光电子技术教学中往往被弱化乃至忽视的光电子材料与光电子器件的相关知识，要在光电子材料与器件课程教学中占主体地位。如此才能保证在有限理论课时的前提下，让学生对光电子材料与器件有一个全面的认识。
在教学内容的设置方面，由于光电子材料与器件主要应用于光电子技术之中，因此，为了便于学生的理解与知识体系的构建，笔者建议光电子材料与器件课程理论教学的章节设置按照光电子技术的章节设置进行。以笔者讲授光电子材料与器件理论课程（共26学时）为例，该理论课程共被分成了绪论（2学时）、激光原理与典型激光器（5学时）、太阳能电池（4学时）、光通信器件与材料（5学时）、光探测器件（5学时）、光电显示器件（3学时）与光存储器件（2学时）等七个章节，这七章内容基本囊括了光电子技术中光产生、光转化、光传输、光探测、光显示以及光存储等各个重要环节中最为典型的器件以及所用到的材料。另外，在每章内容的设置上，也尽可能突出“工程”内容，弱化“理论”知识。下面，笔者将详细介绍笔者在光电子材料与器件教学中各章的教学内容。
第一章绪论主要包括光电子材料与器件课程简介以及光电子技术的基本知识简介。在光电子材料与器件课程简介中，向学生介绍课程设置的目的和意义、课程的主要内容、教学与考试方式与参考资料等。通过这部分内容的介绍，让学生对本课程的意义、内容、侧重点有一定的认识。在光电子技术基础知识简介中，重点向学生介绍光电子材料与器件与光电子技术的关系，并通过对光电子技术的概念、特征、发展等方面的介绍，让学生对光电子技术以及光电子材料与器件有一个整体的认识。
第二章激光原理与激光器重点介绍几种典型激光器的材料、结构与工作特性，其主要内容包括三个部分：激光原理简述、典型激光器与激光器的应用。在激光原理简述部分，由于多数电科专业在学习光电子材料与器件课程之前已经修过激光原理等类似课程，所以该部分内容为简略介绍的内容，主要帮助学生回顾激光的特征、历史与光辐射理论等知识点。而第二部分内容典型激光器是本章内容的重中之重，在该部分内容中，将依次向学生介绍固体、气体、液体与半导体这四大类激光器中的典型激光器的结构、特征与工作特性等知识。由于发光二极管与半导体激光器结构与工作原理上的相似，在介绍完半导体激光器后，可以顺理成章地介绍发光二极管的结构与特征。另外，本章最后还简单介绍了激光器的几种常见应用。
太阳能电池虽然是光电探测器中光伏效应的一种特殊应用，但是由于它在现如今光电子技术产业以及光电子器件中的重要地位以及良好的发展趋势，该部分内容被独立成一章。在第三章太阳能电池中，主要分两小节给学生介绍，第一小节介绍当今能源与环境问题以及太阳能的开发和利用，让学生了解当今能源资源的现状以及新能源研究与应用的迫切需求，然后介绍太阳能利用的历史以及发展趋势；第二小节正式介绍太阳能电池的工作原理、结构以及特性等知识。
第四章光通信器件与材料主要介绍的是光通信系统中所用到的有源与无源光器件。本章内容共分为两小节：第一小节介绍光纤通信的基础知识，包括光纤通信的定义，光纤的结构、导光原理、发展历史，以及光纤通信系统的组成与特点。第二小节正式介绍光纤通信系统中所用到的各类光电子器件以及构成这些器件的核心材料。在光纤通信中，最重要的器件当属光纤，所以，本节开始就着重介绍光纤的相关知识，包括它的结构、原理、分类、特征参数与传输特性。然后，又将光纤通信系统中的其它光电子器件分为有源与无源器件两类，并分别介绍了这两类光器件中的代表器件：掺铒光纤放大器与波分复用与解复用器。最后，在本章结尾还介绍了光纤通信系统中其它几种常用光器件，例如光耦合器、光衰减器、光环行器等。
第五章光探测器首先介绍了光电探测器的物理效应、性能参数、噪声；其次，按照光电探测器物理效应的不同一一介绍了几种典型的外光电效应探测器（光电管与光电倍增管）与内光电效应探测器（光电导、光电池与光电二极管）。教学的重心仍然放在对探测器结构、工作原理以及特性等方面。
第六章光显示器件重点介绍四种光显示器：阴极射线管、液晶显示器、等离子显示器与电致发光显示器。
第七章光存储器件主要介绍了现如今最常用的一种光存储系统―― 光盘系统以及其中最总要的器件光盘。
2.3 光电子材料与器件课程的实验教学
光电子材料与器件实验课程的教学要与理论教学紧密相连，并重点介绍理论课上讲解过的光电子材料与器件，实验课程的学时应不低于6学时，开设的时间最好在理论教学完成之后，以保证学生在实验前已对实验器件与实验原理有一定的了解。在实验项目的设定方面，既要保证与理论课程内容的相辅相成，又要尽量避免与其它课程实验项目的重复，造成资源的浪费。例如，许多大学的电科专业都已经将激光原理一课作为该专业的核心专业课程，并配备了相应的激光器实验。在这种情况下，如果在光电子材料与器件实验教学中再次引入激光器的实验内容，不仅消耗了宝贵的实验时间，实验效果也会大大降低。
下面跟大家简单介绍笔者在光电子材料与器件实验教学（6学时）中的实验安排。
（1）实验内容：共包含六个实验项目，它们分别是：光控开关实验、光照度计实验、红外遥控实验、PSD位移测试实验、太阳能充电实验与光纤位移测量系统实验（每个实验1学时）。各实验中都应用到了一个或几个核心光电子器件，这些光电子器件基本涵盖了学生在理论课程中所学到的最为重要的几类器件，例如光控开关实验应用到了光电探测器中的光敏电阻作为核心元器件；而红外遥控实验中用到了发光二极管光源与红外探测器等光电子器件。
（2）实验要求：以往的光电子技术实验往往重视现象的观察与定性分析，但经笔者调研，这种实验方法很难最大限度激发学生的求知欲与动手能力，因此，在对原有的实验指导书进行改良后，笔者自行编写了实验的指导书，并在每个实验项目中加入了一些测量与定量分析的实验内容。例如太阳能充电实验，原来的实验指导书只是观察太阳能充电的效果，但是，在新改良的实验指导书中，要求同学测量不同光源照射下太阳能电池的输出电压与输出电流，并要求学生分析比较其差别。通过这种方式，充分调动学生的实验积极性，在具体的实验教学中也取得了很好的效果。
（3）实验方式：分组实验，共同撰写实验报告。这样，不仅提高实验效率，还能够锻炼学生的团队协作意识。
（4）考核方式：根据每位学生实验完成的情况与实验报告撰写的情况综合评分。
3 结语
光电子材料与器件在信息产业的发展与现代科学的研究中都具有举足轻重的地位。它不仅是电科专业知识体系中的重要环节，也为电科专业学生提供着良好的就业竞争力与科研基础。本文通过对电子科学与技术专业特点与光电子材料与器件课程内容的分析，讨论了光电子材料与器件在电科专业教育中的重要性，并根据笔者自身的授课经验，提出了光电子材料与器件在电科专业中的教学形式、课时安排、教材选择以及理论与实验课程内容设置的一些意见与建议。
摘 要：光电子技术课程是一门理论和实践紧密结合的重要课程。针对我院实验课程的欠缺，我们进行了此项教改工作，希望这次改革成果能给本专业老师的教和学生的学带来益处。
关键词：光电子技术 虚拟仪器LabVIEW 光电实验 教学改革
光电子技术课程是一门理论和实践相结合的一门课程。但我们学院自从2003年开设光电子技术课程以来，由于因教学条件所限，该课程主要强调理论，实践教学内容很少，到目前为止还没有专门的光电子技术实验室。这种情况下或多或少会影响到学生对本课程内容的理解和应用。可见，我们学院的光电子技术课程教学改革势在必行，特别要把实验环节的教学提到日程上来。
1 改革理论课程
1.1 教学内容改革
光电子技术课程是我们学院光信息科学与技术专业和应用物理两个学科的专业课，最初选择的教材不太合适，经过两次调整，最终选定高教出版社张铁林主编的《光电子技术》的和科学出版社朱京平主编的《光电子技术基础》两本书作为我们的指定教材。光电子课程是我院光信息和应用物理两个专业的学位课，原来把两个专业设置的课程内容是完全一样的，但由于光信息开设了激光原理，所以教改中将这部分内容从光电子技术课程中删减掉，而应用物理专业由于开设了固体物理课程所以他们的光电子技术课程中晶体部分就不再讲解。
1.2 教学方法的改革
（1）提高教师自身能力和素质。要想把这门是理论与实践高度结合的课程落到实处，该专业的教师应主动吸收社会高水平的一线工程技术人员的经验，聘请优秀技术人员参与指导综合设计和创新实践活动，以此提高自身的素质。（2）建立以学生为中心的实践教学方法。以各类创新活动激发学生参与的主动性和积极性。注意将学生课外科技活动和教学体系结合起来，在学分承认下，既激发了学生学习和实践的积极性，又使科技活动取得了很好的效果。
2 引入虚拟实验教学
光电子技术是一门理论联系实践很强的一门课程。如果单单讲授理论而没能很好的配合实验和实践教学，最后学生学习的效果可想而知。遗憾的是由于经费有限，我们学院一直没能设立专门的光电子技术实验室。即使在光学实验中有涉猎光电的实验，但也都是一些非常简单的项目。基于以上情况，我们课题组进行了光电子技术虚拟实验教学的探索。这也是本次教学改革的重点。
2.1 虚拟实验平台的选择
所谓虚拟仪器（Virtual Instrument，简称VI），即将现有的计算机主流技术与革新的灵活易用的软件和高性能模块化硬件结合在一起，建立起功能强大又灵活易变的基于计算机的测试测量与控制系统[1]。近年来，世界各国的虚拟仪器公司开发了不少虚拟仪器开发平台软件，以便使用者利用这些仪器公司提供的开发平台软件组建自己的虚拟仪器或测试系统，并编制测试软件[2]。我们选用了国际上最早和最具影响的开发软件，即NI公司的LabVIEW软件和LabWindows/CVI开发软件。LabVIEW采用图形化编程方案，是非常实用的开发软件。除了编程方式不同，LabVIEW具有所有语言的特征，因此被称为G语言，即图形化语言。它与传统高级编程语言最大的差异在于编程的方式是图形编程方式即使用这种语言编程时，基本上不写程序代码，取而代之的是流程图或框图[3]。
2.2 基于虚拟仪器LabVIEW的光电实验可行性分析
课题组已成功虚拟了光敏电阻、光电二极管、光电池、光电倍增管等光电仪器的主要特性。虽然目前还没建立一套完善的虚拟光电实验平台，还会涉及一些不同的光电实验，但所有实验所需的仪器虚拟仪器LabVIEW本身完全可以通过提供控件来实现，所涉及的关系式完全可以通过LabVIEW本身提供的函数编程来实现。可见，建立一套基于虚拟仪器LabVIEW的完善的虚拟光电实验平台是非常可行的。
2.3 虚拟仪器LabVIEW虚拟光电实验的一般步骤
（1）熟悉所选实验的原理与内容。（2）虚拟出实验所需仪器。每个实验所需仪器并不一样，这里就需要自己来虚拟，好的是LabVIEW中提供了丰富的控件。设计者可以从中选择自己所需的控件来作为实验仪器，如果LabVIEW本身所带的控件中没有合适的，那么还可以创建自定义控件来满足实验的需求。（3）设计实验操作界面。实验操作界面是用户进行实验的平台，所以设计时要尽量体现出人性化，使所设计的界面简洁、美观、实用。（4）在LabVIEW中根据需要进行编程。LabVIEW中提供了丰富的功能强大的函数。这为设计者的编程提供了很大的方便。（5）调试并优化所设计的虚拟实验平台。在完成以上四步后，接下来就要检验所设计的实验平台能否正常运作。如果存在问题，可以根据需要进行修改和优化。
3 改革考核标准
在改革教学内容、教学方法特别是引进虚拟实验的前提下，改革考核方法是顺理成章的事情。我们必须建立与教学改革先符合的健全的考核机制，采取良好灵活的考核方式。这样才能使我们这次的教改真正得到落实。考核方式可采取理论考试、实验制作、动手能力等，从多角度综合评判。同时，光电子设计竞赛选拔和该课程的教学考核结合起来，进一步激发学生的学习和创新热情。具体情况如下。
3.1 理论课的考核要求
平时考核：主要包括作业质量、回答问题、考勤等项目；半期考试：主要包括学到半期知识内容，考察基本概念和理论的掌握情况，培养学生重视平时学习的习惯；期末考核：采用闭卷考试，全方位考察所学内容。分值分配为：平时20%，期中考20%，期末考60%。
3.2 实验课的考核要求
利用虚拟实验不受时间和空间限制的优势，学生完全可以做到提前预习，这样就可以加入考核预习情况的一个环节。预习报告：考核实验前的准备工作；操作：考察学生动手能力；实验报告：考察学生对实验数据的处理情况以及对实验的新认识。具体的分值分配为：预习20%，操做50%，实验报告30%。
3.3 实践创新考核
由于我院把光电子技术课程设为光信息和应用物理两个专业的学位课程，最后满学分才准予毕业。所以课题组拟改革后把实践创新正式作为附加成绩加入考核成绩中，学生所设计的作品分国家级获奖，省级获奖和校级获奖三个等级分别记学分为0.5、0.3、0.15。
4 结语
本次教改的目的是以理论有机结合实验进行的，在本科第五学期完成光电子技术课程的教学，所授内容分为六大模块，由浅入深，由简入繁，注意学科交叉，注意技术性、综合性与探索性之间的关系，知识结构合理，理论和实际紧密联系的课程。最终目的是让学生能受益于此全新的教学体系。
［摘要］在经济全球化、信息化时代背景下,光电子信息产业作为一个新兴的高技术产业,对我国的经济发展和国际竞争力提高起着重要的作用。武汉光电子信息产业在迅速发展的同时,也面临着机遇与挑战。发展武汉光电子信息产业必须要充分运用自身的优势资源,抓住来之不易的机遇,不断迎接新的挑战。
［关键词］武汉；光电子信息产业；机遇与挑战
1武汉光电子信息产业发展历程
自我国首先在武汉东湖高新技术开发区创建武汉・光谷以来,光电子信息产业就作为武汉的四大产业之一开始迅速发展。近几年来,东湖高新技术开发区正对武汉国家光电子信息产业基地的基础设施建设进行全力推进,形成了一批以光纤通信、移动通信为主导,激光、光电显示、消费电子、集成电路等竞相发展的产业格局,而光电子信息产业也逐渐发展为武汉市四大主导产业之一。武汉光电子信息技术及产业水平在国内渐渐占据了领先地位,在全球市场上,武汉・光谷也成为了我国在光电子信息领域中与世界强国相竞争的知名品牌。发展到2010年,武汉的光电子信息产业已成为继武汉汽车产业后,第二个资产规模过千亿的产业。到2011年,武汉光电子信息产业总收入高达1440亿元,在世界产业集群中占到了一个举足轻重的地位。
东湖高新技术开发区在2009年光电子信息企业有800多家,总收入达到8356亿元,净利润高达525亿元,出口创汇约120亿元,从事光电子信息产业的人员近10万人。最近几年,武汉・光谷几乎承担了中国所有的光通信系统的建设和90%以上的国家863光纤通信项目。随着东湖高新技术开发区涌现出一大批拥有自主知识产权的光纤光缆顶尖技术和光电子元件制造技术,光纤通信技术与电视、电话、移动通信和互联网等一同进入了中国家庭。有关数据显示,到目前为止,武汉・光谷共生产光纤1518万芯公里,销售2077万芯公里,产销率高达1368%；共生产光缆722万芯公里,销售1242万芯公里,产销率高达172%。其中,长飞光纤产量仍稳居全球首位,光纤预制棒产量居世界前三位。特别是烽火通信光纤预制棒生产线投产,从此打破了国外对光纤预制棒技术的垄断,使武汉・光谷光纤产业的整条产业链被打通。
在这近十多年来的发展过程中,武汉・光谷的光电子信息产业在全球产业分工中逐渐占有一席之地。其光谷光纤光缆生产规模成为全球第一；光电器件在国内市场的占有率达到60%,国际市场的占有率达到12%；激光产品在国内的市场占有率也一直保持在50%左右。
2武汉光电子信息产业发展的机遇
(1)光纤入户活动的开展。随着时代的发展,信息的传播速度成为一个国家是否发达的一个重要指标,也对一个国家的经济发展有着重要影响。加快对光纤通信技术的构建,能够提高我国的国际竞争力。目前,我国正大力开展光纤入户活动,各省市的电信部门也在积极配合降低光纤费用,保证活动的顺利开展。国务院也在2012年5月23日发表声明,鼓励民资参与电信业,加快普及光纤入户。这次活动的展开,提高了我国对光纤光缆的需求,这对于以光纤光缆为主要研发方向的武汉光电子信息产业来说,是百年难遇的机会。
(2)信息基础网络更新换代。目前,我国正在实行两化融合和三网融合。两化融合是信息化和工业化的高层次的深度结合, 是指以信息化带动工业化、以工业化促进信息化,走新型工业化道路；两化融合的核心就是信息化支撑,追求可持续发展模式。三网融合是指电信网、广播电视网、互联网在向宽带通信网、数字电视网、下一代互联网演进过程中,三大网络通过技术改造,使其技术功能趋于一致,业务范围趋于相同。而这两个融合活动的实行大力促进了我国信息产业的发展,这也为武汉光电子信息产业发展提供了巨大的内需市场和发展机遇。
(3)欧洲经济发展的动荡。欧洲一直以来都是传统的光电子信息技术强国,他们掌握着光电子的核心技术、标准和品牌,并通过这些牢牢控制着全球光电子信息产业发展的主导权。然而在2011年,由于欧洲债务危机的爆发,致使欧洲的各行各业都受到不同程度的影响,其中就包括欧洲的光电子信息产业。而武汉光电子信息产业受到欧债危机的影响却很小,依然保持着30%增长速度平稳发展,武汉关电子信息产业可以趁此机会抢占世界光电子信息产业市场份额。
3武汉光电子信息产业发展的挑战
(1)周边国家的发展与崛起。在中国周围,一直以来都有着光电子强国对中国市场虎视眈眈,那就是日本、韩国和中国台湾。日本一直作为传统的光电子技术强国之一,它的光电子信息产业规模每年仍保持着递增的趋势,尤其是它的消费类光电子领域的地位,一直没有动摇。而日本也曾在半导体激光器、激光打印机、液晶显示器、光盘产业等方面在世界上处于垄断地位。光电子信息产业是日本增长速度第二快的产业,迅速的发展也使日本国内的市场不足以满足国内光电子信息产业的发展需求,于是它们将目光看向国外,尤其是与日本相邻的中国这样一个巨大市场。
韩国和中国台湾的光电子信息产业的崛起也渐渐威胁着国内的光电子信息产业市场。台湾每年对光电子信息产业的研发投入费用高达8%到10%左右,每年的总产业规模增长量在334%左右。而韩国光电子信息产业的平均复合增长率也达到了135%,高于全球市场的91%。到2010年,韩国的光电子信息产业总产值达到了25兆亿韩元。周边国家的光电子信息产业的发展与崛起是对武汉光电子信息产业发展的一个重大挑战。
(2)国内市场竞争激烈。在我国主要设有7个光电子技术研发基地,虽然每个研发基地都有重点研发的方向,但随着时间推移,研发的产品渐渐有了交集,致使国内光电子信息产业的市场竞争开始激烈。
中国光电产业代表性企业的区域分布城市技术领域代表企业所属产业基地武汉光通讯烽火、长飞中国光谷激光加工华工、楚天上海LED显示上海天马、蓝光张江、闵行、昆山光通讯上海长飞、阿尔卡特松江、潜河径激光加工飞利浦、大恒嘉定、松江北京LED显示京东方奕庄工业园光通讯组件北京中科嫁英半导体通州激光应用大恒中关村长春LED显示北方彩晶长春经开激光加工奥普光电、光华微电子深圳光通讯、
光储存华为、中兴、
长城、华强高科技园光电显示激光天马、康佳、创维大族激光广州光电材料、
光通信小企业居多经济技术开发区石家庄LED显示、
太阳能电池中电13所、河北晶龙宁晋县鹿泉开发区资料来源：王灏光电子产业创新网络的构建与演进研究华东师范大学博士学位论文,2009,(6)
从表中可以看出,大部分研发基地的研发产品有着趋同性,国内的光电子信息产业市场的竞争将会越来越激烈。
4加快发展武汉光电子信息产业的思路
(1)建立健全制度,强化政策支撑。一方面,政府应尽快出台为中小型光电子信息企业提供资金支持、拓宽资金筹措渠道的相关政策,让更多的企业能够参与进来,解决中小型的光电子信息企业融资困难的问题；另一方面,政府出台对中小型光电子信息企业的优惠政策,来保证武汉光电子信息产业的高速发展,鼓励境外科技人员和出国留学人员到武汉经济开发区创业,鼓励他们到开发区从事光电子信息产品开发和生产工作等。
(2)完善融资服务,加大投资力度。一方面,可以建立一种光电子信息产业融资平台,通过该平台来推进光电子核心技术的发展,保证武汉光电子核心企业研发投入力度,并引导政府加大对光电子信息产业风险投资领域的发展； 另一方面,完善光电子信息产业的中小型企业信用担保机制,通过政府制定的一系列优惠政策,鼓励对中小型企业的投资,解决中小型企业融资成本高、融资难的问题,
政府还应鼓励光电子信息企业融资上市,通过证券的融资功能,解决大产业规模发展融资困难的问题。
(3)强化创新能力,提高核心竞争力。一方面,在制度上创新,进一步完善对东湖高新技术开发区的授权工作,重点建设武汉光电子信息产业一条龙服务,并以高起点和长远目标来规划和建设武汉科技新城,改善好企业之间的竞争环境,降低企业发展的社会成本；另一方面,在技术上的创新,在加强对基础研究的同时,我们还可以在国外设立专门的研发和市场机构,引进或消化吸收国外的相关先进技术,进一步提升武汉光电子信息企业的创新能力,不断完善创新激励机制,来提高武汉光电子信息技术的核心竞争力,让武汉光电子信息技术力争站在国际光电子信息产业发展的最前沿。
(4)促进企业资源规划,应对市场挑战。在全球化的市场上,一个企业不仅作为当地企业的竞争对手,也作为全球同行业之间的竞争对手。在21世纪的全球竞争环境下,公司运用对企业资源的合理规划应对任何未来的挑战是势在必行的。在光电子信息产业迅速发展的现在,产业之间的竞争已经变得相当激烈。只有企业可以根据市场趋势及时做出正确的决定,才可以在激烈的竞争中维持其盈利能力,因此越来越多的光电子信息企业开始实施ERP(企业资源规划)系统,以提高他们的竞争力。武汉光电子信息产业为了能在这种全球激烈竞争的环境下生存,实施一个简单有效的ERP系统,对企业的资源进行整合规划是十分必要的。
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