發(fā)布時(shí)間：2022-04-25 09:02:45
開篇：寫作不僅是一種記錄，更是一種創(chuàng)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(nèi)容能成為您創(chuàng)作過程中的良師益友，陪伴您不斷探索和進(jìn)步。
摘要：《光電子學(xué)》是一門專業(yè)基礎(chǔ)課程，內(nèi)容涵蓋光學(xué)與電子學(xué)等多學(xué)科知識(shí)，具有理論性和實(shí)踐性并重的特點(diǎn)，采用研討式教學(xué)方法，加強(qiáng)多學(xué)科綜合專題與應(yīng)用專題等研討課程對(duì)于提高教學(xué)質(zhì)量具有重要意義。通過《光電子學(xué)》研討課的實(shí)踐，從選題、目標(biāo)、實(shí)施和評(píng)價(jià)等方面對(duì)研討課進(jìn)行了分析與思考。
關(guān)鍵詞：研討式教學(xué)；課堂教學(xué)；教學(xué)方法
一、引言
研討式教學(xué)作為一種有效的教學(xué)模式在教改中受到多方面的肯定和推廣。它針對(duì)重要教學(xué)內(nèi)容中的某些習(xí)題或?qū)ｎ}展開討論，在此過程中學(xué)生有目的地進(jìn)行調(diào)研、回顧、分析和思考，使其變被動(dòng)接受為主動(dòng)學(xué)習(xí)。在《光電子學(xué)》課程中加強(qiáng)專題研討式教學(xué)，對(duì)教學(xué)質(zhì)量的提高無疑會(huì)起到積極的推進(jìn)作用。
光電子學(xué)課程是專業(yè)基礎(chǔ)理論課程，具有理論與實(shí)踐緊密結(jié)合、基礎(chǔ)理論與前沿研究方向緊密結(jié)合的特點(diǎn)，但內(nèi)容偏重于建立學(xué)科理論體系。光電子學(xué)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(tǒng)介紹一系列基本概念、基本原理和基礎(chǔ)理論，因此內(nèi)容涵蓋的知識(shí)面很廣。課程講授中過于偏重基礎(chǔ)理論會(huì)使教學(xué)枯燥無味，使學(xué)生對(duì)具體的物理意義缺乏理解，在課堂教學(xué)時(shí)適當(dāng)增加一些系統(tǒng)應(yīng)用實(shí)例進(jìn)行專題研討，可充分調(diào)動(dòng)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和積極性，使學(xué)生從理論和實(shí)踐兩方面全面理解課程內(nèi)容，在教學(xué)評(píng)價(jià)上除了考試成績之外還可結(jié)合學(xué)生在研討中的實(shí)際表現(xiàn)來綜合評(píng)定成績。采用研討式教學(xué)方式，不僅可獲得良好的教學(xué)效果，融洽師生關(guān)系，更重要的是在此過程中還把學(xué)生從被動(dòng)接受知識(shí)的客體轉(zhuǎn)變成為主動(dòng)自覺進(jìn)行知識(shí)學(xué)習(xí)的主體，從而培養(yǎng)學(xué)生勤于思考的習(xí)慣和自主創(chuàng)新等能力。當(dāng)然《光電子學(xué)》課程本身存在一些特殊性，使得研討式教學(xué)不能簡單模仿其他課程的模式，通過兩年來的實(shí)踐，我們對(duì)研討課的選題進(jìn)行了總結(jié)與思考。
二、研討課的選題
研討課的選題是課程質(zhì)量的首要環(huán)節(jié)，選題設(shè)置的是否科學(xué)，直接關(guān)系到研討式教學(xué)的成敗。只有目標(biāo)明確、內(nèi)容具體、激發(fā)興趣的選題才能達(dá)到需要的效果，避免流于形式。根據(jù)我們的思考與實(shí)踐總結(jié)了以下幾點(diǎn)可用于研討課的選題。
研討內(nèi)容可與科研實(shí)踐相結(jié)合。根據(jù)我們的實(shí)踐，將光電子學(xué)應(yīng)用領(lǐng)域科學(xué)研究中的相關(guān)內(nèi)容引入課程研討，可極大地激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。例如，我們將高靈敏度干涉儀研究的相關(guān)實(shí)驗(yàn)的原理、結(jié)構(gòu)、過程與結(jié)果進(jìn)行了展示，鼓勵(lì)學(xué)生對(duì)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)進(jìn)行分解，然后學(xué)生進(jìn)行分析，提煉出了半導(dǎo)體DFB激光器、聲光強(qiáng)度調(diào)制、相位調(diào)制、偏振調(diào)制、光電探測(cè)共五個(gè)主題，學(xué)生按照興趣自動(dòng)分為5組，每組5到6人進(jìn)行了深入討論，在此過程中，他們自己溫習(xí)教材、查閱資料、推導(dǎo)公式、分析特點(diǎn)、交流辯論、分析總結(jié)，很好地完成了任務(wù)。在此過程中，學(xué)生概念更加清晰，對(duì)知識(shí)點(diǎn)的理解更加深入，培養(yǎng)了學(xué)生所學(xué)知識(shí)的綜合運(yùn)用能力，為其今后的科研工作打下良好的基礎(chǔ)。
研討內(nèi)容可與前沿研究方向緊密結(jié)合。光電子學(xué)的顯著特點(diǎn)是知識(shí)更新快、新型交叉學(xué)科的不斷涌現(xiàn)、器件性能不斷提高和新型器件不斷出現(xiàn)。為了體現(xiàn)課程的現(xiàn)代性和先進(jìn)性，反映光電子領(lǐng)域最新的研究現(xiàn)狀，在研討內(nèi)容上，將光電子學(xué)新技術(shù)與最新發(fā)展成果引入課程教學(xué)，使學(xué)生不僅對(duì)光電子領(lǐng)域有更全面的了解，并激發(fā)學(xué)生深入研究的興趣，可為進(jìn)入專業(yè)領(lǐng)域的研究和創(chuàng)新能力的培養(yǎng)奠定基礎(chǔ)。
研討課教學(xué)中可加強(qiáng)與相關(guān)課程內(nèi)容的聯(lián)系。光電子學(xué)課程有較寬廣的知識(shí)面，包含了光輻射的產(chǎn)生、傳輸、調(diào)制和探測(cè)等各方面，相關(guān)內(nèi)容涉及到《電磁學(xué)》、《激光物理》、《光學(xué)原理》、《量子力學(xué)》、《光電技術(shù)》、《光纖光學(xué)》、《半導(dǎo)體物理學(xué)》、《光纖傳感技術(shù)》等多門課程。相關(guān)課程的聯(lián)系也是學(xué)生非常感興趣的內(nèi)容，例如模式耦合的相關(guān)內(nèi)容，以《電磁學(xué)》等課程為基礎(chǔ)，又可應(yīng)用于《光纖光學(xué)》中的圓形波導(dǎo)相關(guān)內(nèi)容，還可延伸到《光纖傳感技術(shù)》的光纖光柵等內(nèi)容。這些聯(lián)系都可以作為研討的主題激發(fā)學(xué)生深入鉆研的興趣，從而鞏固了所學(xué)知識(shí)，預(yù)習(xí)了后續(xù)課程。
二、研討課的目標(biāo)
在課程的研討內(nèi)容確定后，要明確研討的目標(biāo)，包括研討的方向，研討的重點(diǎn)，研討要達(dá)到的深度等。教師在研討課目標(biāo)時(shí)，要針對(duì)學(xué)生狀況確定教學(xué)目標(biāo)，盡可能把問題落在學(xué)生學(xué)生最有可能感興趣的方向，并把握把握好其難易程度。對(duì)學(xué)生而言，假如問題設(shè)置太難，勢(shì)必給學(xué)生太多的負(fù)擔(dān)，影響學(xué)生學(xué)習(xí)的興趣；反之如果問題設(shè)置太簡單，則又會(huì)讓很多學(xué)生不屑于去思考。比如要對(duì)電光晶體調(diào)制在科研中的應(yīng)用展開研討，可以明確研討方向是相位調(diào)制，重點(diǎn)是鈮酸鋰晶體的橫向應(yīng)用，要求達(dá)到能根據(jù)應(yīng)用要求進(jìn)行參數(shù)估計(jì)的程度。
研討課的目標(biāo)必須和講授課目標(biāo)一致，以講授課的內(nèi)容為基礎(chǔ)進(jìn)行擴(kuò)展，難易程度可略高于講授課。研討式教學(xué)只是一種教學(xué)手段，而不是目的，知識(shí)傳遞始終是培養(yǎng)學(xué)生的基礎(chǔ)，研討式教學(xué)方法不能脫離這一基本條件。只有在成體系的講授知識(shí)的基礎(chǔ)上，在學(xué)生在積累和理解了一定的知識(shí)之后，才能應(yīng)運(yùn)掌握的知識(shí)、技能、經(jīng)驗(yàn)或理論功底，圍繞所設(shè)的研討課題進(jìn)行深入的思考，探討和交流研究的結(jié)果，從而求得正確的結(jié)論和對(duì)知識(shí)理解的深化。例如“DBR半導(dǎo)體激光器特性與應(yīng)用”研討課，首先必須從激光產(chǎn)生的基本條件，到半導(dǎo)體的能帶特點(diǎn)與躍遷機(jī)理，再到DBR半導(dǎo)體激光器結(jié)構(gòu)與原理等知識(shí)點(diǎn)進(jìn)行充分的講述，使學(xué)生有深刻的系統(tǒng)的認(rèn)識(shí)，如果缺乏對(duì)這些知識(shí)點(diǎn)的深刻理解，研討很有可能流于形式，學(xué)生或?qū)栴}反復(fù)討論，或在交流中缺乏主動(dòng)，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(xué)目標(biāo)，才可提出研討方案并進(jìn)行有效的實(shí)施。
四、研討課的實(shí)施
研討課的實(shí)施包括準(zhǔn)備、組織和總結(jié)等方面的內(nèi)容，我們確立了“目的明確、準(zhǔn)備充分、教師引導(dǎo)、學(xué)生為主”的基本思想，力求研討學(xué)生態(tài)度積極、課堂氣氛活躍，而不要過多增加學(xué)生的課外負(fù)擔(dān)。
第一，重視研討前的準(zhǔn)備。在講述課的教學(xué)內(nèi)容完成后，將研討課基本方案提前發(fā)至學(xué)生手中，使其有足夠的時(shí)間進(jìn)行思考醞釀；進(jìn)行輔助教育，為研討者充實(shí)相關(guān)的知識(shí)，拓寬研討的思路，激發(fā)學(xué)生興趣；視學(xué)生的時(shí)間空余程度決定是否讓學(xué)生自行查閱資料還是教師發(fā)放參考學(xué)習(xí)資料，要求學(xué)生進(jìn)行文獻(xiàn)資料綜述并提出問題的基本解決方案；將研討任務(wù)分解后可以讓學(xué)生根據(jù)興趣自行分組，也可隨機(jī)指定分組。研討課質(zhì)量的好壞，關(guān)鍵取決于師生對(duì)研討課的準(zhǔn)備。
第二，研討課的課堂組織。研討課的組織可分兩個(gè)階段，包括小組討論和課堂發(fā)言。在研討過程中發(fā)揮學(xué)生的積極性是關(guān)鍵，學(xué)生應(yīng)該是研討的主體，思維應(yīng)處在積極活躍的狀態(tài)，教師只是組織者和引導(dǎo)者，如果只是教師在說，說明課堂教學(xué)設(shè)計(jì)不合理，學(xué)生沒有興趣或者準(zhǔn)備不充分。在研討過程中教師要把握時(shí)機(jī)，在適當(dāng)?shù)剡M(jìn)行提問和鼓勵(lì)競(jìng)爭(zhēng)，加強(qiáng)師生互動(dòng)和學(xué)生之間的互動(dòng)，溫和適當(dāng)糾正學(xué)生錯(cuò)誤觀點(diǎn)，不能代替學(xué)生去研究。通過積極主動(dòng)參與課堂教學(xué)過程，學(xué)生不但可以充分了解光電子學(xué)的知識(shí)點(diǎn)，還能夠在科研資料調(diào)研、研究報(bào)告撰寫和口頭表達(dá)等多方面能力得到培養(yǎng)。學(xué)生在經(jīng)歷課堂討論后，大多留下了很深刻的印象，師生關(guān)系也更顯融洽。
第三，研討課的總結(jié)。研討課結(jié)束后教師可以對(duì)研討結(jié)果進(jìn)行及時(shí)的總結(jié)和分析，對(duì)表現(xiàn)最佳的學(xué)生加以鼓勵(lì)。倘若研討效果不佳，也可尋找原因并加以改進(jìn)，逐步提高研討效果。根據(jù)我們的經(jīng)驗(yàn)，第一次討論課最為重要，最好討論學(xué)生最感興趣和輕松的內(nèi)容，多數(shù)是偏重于技術(shù)應(yīng)用的內(nèi)容，而且需要多下功夫準(zhǔn)備。在研討課總結(jié)時(shí)學(xué)生一般不愿作太多的口頭自我評(píng)價(jià)和相互評(píng)價(jià)，包括自信的學(xué)生和不自信的學(xué)生，教師不需要給學(xué)生太多的壓力，可以要求學(xué)生對(duì)研討課內(nèi)容作書面總結(jié)，作為研討課考核的部分內(nèi)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(píng)價(jià)可以進(jìn)一步提高學(xué)生的積極性，考核評(píng)價(jià)內(nèi)容可包含書面報(bào)告、課堂表現(xiàn)和相互評(píng)價(jià)。書面報(bào)告應(yīng)給出文獻(xiàn)綜述、基本方案、問題分析和結(jié)論。由于教師對(duì)學(xué)生表現(xiàn)只能做到宏觀把握，要做到公平合理很大一部分需要學(xué)生之間的相互評(píng)價(jià)，為避免學(xué)生之間相互提高成績，學(xué)生各組總成績主要由教師決定，而組內(nèi)學(xué)生成績需要明確優(yōu)秀率，由學(xué)生投票決定成績。教師可對(duì)考核評(píng)價(jià)進(jìn)行不記名問卷調(diào)查，進(jìn)一步提高考核評(píng)價(jià)的公平性和合理性。
結(jié)束語：在《光電子學(xué)》中引入研討式教學(xué)，激發(fā)了學(xué)生學(xué)習(xí)和思考的積極性，深化了學(xué)生對(duì)知識(shí)的理解，擴(kuò)展了學(xué)生的視野，提高了學(xué)生發(fā)現(xiàn)和解決問題的能力，希望我們的經(jīng)驗(yàn)有一定的借鑒作用。
摘 要 光電子器件是構(gòu)成光通信系統(tǒng)的必備元器件，能夠?qū)崿F(xiàn)光信號(hào)的產(chǎn)生、信號(hào)調(diào)制、探測(cè)、連接、能量分合、波長復(fù)用和解復(fù)用、光路轉(zhuǎn)換、能量衰減、方向阻隔、信號(hào)放大、光―電―光轉(zhuǎn)換等功能。無論是接入網(wǎng)，還是城域網(wǎng)和骨干網(wǎng)，以及代表未來通信技術(shù)趨勢(shì)的光互連網(wǎng)絡(luò)，都需要大量的光電子器件，光電子器件的發(fā)展也推動(dòng)了光通信技術(shù)的進(jìn)步。本文主要就光電子器件行業(yè)的發(fā)展趨勢(shì)進(jìn)行分析，為光電子器件行業(yè)的發(fā)展提供借鑒。
關(guān)鍵詞 光電子器件 行業(yè) 發(fā)展趨勢(shì)
一、光電子器件介紹
根據(jù)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(zhuǎn)換器、光放大器、激光器、光調(diào)制解調(diào)器、色散補(bǔ)償光模塊、光開關(guān)等需要外加能源驅(qū)動(dòng)工作的光電子器件。無源器件是光通信系統(tǒng)中需要消耗一定的能量，具有一定功能而沒有光電轉(zhuǎn)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(qū)動(dòng)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(wěn)定性、機(jī)械耐磨性和抗腐蝕性、易于操作等特點(diǎn)，廣泛應(yīng)用于長距離通信、區(qū)域網(wǎng)絡(luò)及光纖到戶、視頻傳輸、光纖感測(cè)等等。它是光纖通信設(shè)備的重要組成部分，也是其他光纖應(yīng)用領(lǐng)域不可缺少的元器件。
二、光電子器件與光通信發(fā)展的關(guān)系
進(jìn)入21世紀(jì)后，由于互聯(lián)網(wǎng)業(yè)務(wù)的迅速發(fā)展和音頻、視頻、數(shù)據(jù)、多媒體應(yīng)用的快速增長，數(shù)據(jù)通信對(duì)帶寬的需求快速增長，對(duì)超高速和超長距離的大容量光纖網(wǎng)絡(luò)和傳輸系統(tǒng)有了更為迫切的需求。
隨著光通信行業(yè)的發(fā)展，寬帶用戶數(shù)量不斷提高。根據(jù)ICCSZ的《2015全球光通訊市場(chǎng)分析與預(yù)測(cè)》，截至2014年底，全球固網(wǎng)寬帶用戶約為7.28億，年凈增數(shù)接近5000萬。
根據(jù)工信部數(shù)據(jù)，截至2015年10月末，我國互聯(lián)網(wǎng)寬帶用戶規(guī)模達(dá)到2.12億戶，3G、4G移動(dòng)寬帶用戶達(dá)到7.47億戶，其中4G用戶達(dá)3.28億戶。“寬帶中國”戰(zhàn)略的加速推進(jìn)，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(shù)超過1.33億戶，占寬帶用戶總數(shù)的比重達(dá)63%，比上年末增加22個(gè)百分點(diǎn)；20Mbps及以上寬帶用戶總數(shù)占寬帶用戶總數(shù)的比重達(dá)27.5%，比上年末增加17.1%。光纖寬帶建設(shè)進(jìn)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(shù)達(dá)到1.1億戶，占寬帶用戶總數(shù)的比重達(dá)到51.8%。
我國政府和有關(guān)部門對(duì)光纖寬帶網(wǎng)絡(luò)建設(shè)重視程度不斷加深，先后出臺(tái)多項(xiàng)政策和指導(dǎo)性文件，強(qiáng)調(diào)發(fā)展光纖寬帶網(wǎng)絡(luò)。《通信業(yè)“十二五”發(fā)展規(guī)劃》要求2015年光纖入戶覆蓋量達(dá)到2011年的3.4倍，年均復(fù)合增長率為45.19%，這將帶動(dòng)光通信相關(guān)產(chǎn)業(yè)的良好發(fā)展。
光電子器件作為光纖網(wǎng)絡(luò)的構(gòu)成要件，其發(fā)展與整個(gè)光纖通信行業(yè)的狀況息息相關(guān)，既直接受基礎(chǔ)網(wǎng)絡(luò)的資本性投入、組網(wǎng)需求和組網(wǎng)方式等網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營的影響，也通過自身技術(shù)的發(fā)展和性能的優(yōu)化不斷推動(dòng)光網(wǎng)絡(luò)市場(chǎng)和技術(shù)的演進(jìn)。隨著光纖網(wǎng)絡(luò)從長距離骨干網(wǎng)向城域網(wǎng)和接入網(wǎng)過渡以及全光網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展，對(duì)光電子器件的需求更加迫切，市場(chǎng)需求量也隨之迅速增長。據(jù)ICCSZ統(tǒng)計(jì)，2014年全球光電子器件市場(chǎng)收入約為73億美元。
光電子器件在光通信設(shè)備總成本中所占的比例正逐年提高，其市場(chǎng)容量不斷增加。原因來自兩方面：一是光網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)的變化。過去，光傳輸主要應(yīng)用于骨干網(wǎng)和城域網(wǎng)，但隨著帶寬需求的增長以及光網(wǎng)路建設(shè)成本的下降，光傳輸網(wǎng)絡(luò)已經(jīng)向接入網(wǎng)延伸。接入網(wǎng)中的節(jié)點(diǎn)和終端數(shù)量都遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于骨干網(wǎng)和城域網(wǎng)，而每個(gè)節(jié)點(diǎn)和終端都需要光電子器件，故接入網(wǎng)中光電子器件的用量遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于骨干網(wǎng)和城域網(wǎng)。同時(shí)，接入網(wǎng)中帶寬需求的增加反過來又會(huì)促進(jìn)城域網(wǎng)和骨干網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò)升級(jí)、擴(kuò)容甚至更新?lián)Q代，從而帶動(dòng)更多的諸如波分復(fù)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(xué)元器件，在性能上也可替代原先需由系統(tǒng)或者設(shè)備才能實(shí)現(xiàn)的功能。因此，光電子器件在光通信設(shè)備總成本中所占的比例越來越大。
三、光電子器件的行業(yè)規(guī)模
光器件是光通信設(shè)備的重要組成部分，光通信市場(chǎng)的不斷發(fā)展，將直接帶動(dòng)光器件市場(chǎng)不斷發(fā)展。近年來全球光器件市場(chǎng)快速增長，根據(jù)ICCSZ統(tǒng)計(jì)，2009年全球光器件市場(chǎng)銷售收入達(dá)20.15億美元，至2013年，全球光器件市場(chǎng)規(guī)模已超過35億美元，年均增長率達(dá)15.92%。
隨著市場(chǎng)需求和技術(shù)的不斷發(fā)展，國內(nèi)光器件企業(yè)的綜合實(shí)力不斷提升，在全球光器件市場(chǎng)的影響力不斷提高。根據(jù)ICCSZ統(tǒng)計(jì)，2009年中國光器件市場(chǎng)收入約為5.3億美元，其在全球光器件市場(chǎng)中的占比約為26%；2013年中國光器件市場(chǎng)收入已經(jīng)發(fā)展至12.5億美元，其在全球光器件市場(chǎng)上的占比也上升至35%。
四、光電子器件行業(yè)的發(fā)展趨勢(shì)分析
相比美國、歐洲、日本、中國臺(tái)灣等光通信器件公司發(fā)展較快的區(qū)域，國內(nèi)光電子器件行業(yè)中大部分企業(yè)仍然依靠低成本在低端器件領(lǐng)域競(jìng)爭(zhēng)，缺乏優(yōu)秀技術(shù)和自主品牌，總體上的競(jìng)爭(zhēng)力仍較為薄弱，位于產(chǎn)業(yè)鏈的低端。
隨著網(wǎng)絡(luò)通信數(shù)據(jù)量的大幅增加，對(duì)光通信網(wǎng)絡(luò)容量的要求也不斷增大，運(yùn)營商需要對(duì)光纖寬帶網(wǎng)絡(luò)進(jìn)一步擴(kuò)容和建設(shè)，骨干網(wǎng)絡(luò)擴(kuò)容和接入網(wǎng)的升級(jí)提速將是下一段光通信網(wǎng)絡(luò)的建設(shè)重點(diǎn)。
骨干網(wǎng)和城域網(wǎng)的光纖擴(kuò)容包括鋪設(shè)更多的光纖以及對(duì)已鋪設(shè)的光纖進(jìn)行信道擴(kuò)容。信道擴(kuò)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(jìn)行從10Gbit/s到40Gbit/s及100Gbit/s、400Gbit/s的擴(kuò)容。二是增加單光纖中傳輸?shù)男诺罃?shù)，如利用波分復(fù)用技術(shù)（WDM）擴(kuò)容到40通道、80通道等。
受技術(shù)進(jìn)步和大規(guī)模應(yīng)用的影響，近年來，光纖、光電子器件和光通信設(shè)備的價(jià)格不斷下降，光通信的成本不斷下降。而傳統(tǒng)電纜通信主要材料銅的價(jià)格不斷上漲，在未來一段時(shí)期里，以銅線為傳輸介質(zhì)的通信網(wǎng)絡(luò)將大量被光纖網(wǎng)絡(luò)所替換，“光進(jìn)銅退”將成為不可阻擋的趨勢(shì)。在接入網(wǎng)方面，主要表現(xiàn)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(shù)的推廣將進(jìn)一步促進(jìn)移動(dòng)寬帶發(fā)展，更多的移動(dòng)數(shù)據(jù)通信需求將促進(jìn)移動(dòng)通信領(lǐng)域“光纖到天線”的發(fā)展。
除了接入網(wǎng)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(xù)延伸，最終實(shí)現(xiàn)光纖到桌面、光纖到服務(wù)器，直至板卡光互連、芯片光互連。
隨著電信號(hào)方式的高速傳輸接近極限，光互連作為亟須的替代技術(shù)引起關(guān)注。在個(gè)人電腦、高性能服務(wù)器及手機(jī)等產(chǎn)品上已經(jīng)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(yīng)用到更多的產(chǎn)品上。另外，在單芯片上混載光路與電路的硅光子技術(shù)的進(jìn)步、微處理器芯片的全局布線等也顯示出了芯片間、芯片內(nèi)采用光互連的可能性。光通信節(jié)點(diǎn)間的距離越來越短，所需求的光電子器件數(shù)量越來越多，應(yīng)用場(chǎng)景越來越廣泛，市場(chǎng)規(guī)模越來越大。
（作者單位為平安證券有限責(zé)任公司）
摘要：光電子學(xué)基礎(chǔ)課程是光信息科學(xué)與工程專業(yè)設(shè)置的一門專業(yè)課，也是光電子相關(guān)碩士專業(yè)研究生的必需基礎(chǔ)知識(shí)儲(chǔ)備。筆者結(jié)合課程教學(xué)特點(diǎn)，以及該專業(yè)的本科、碩士生的培養(yǎng)目標(biāo)，對(duì)光電子學(xué)基礎(chǔ)課程的教學(xué)方法、實(shí)踐環(huán)節(jié)和課程評(píng)價(jià)方法等做了改革探索，獲得了較多的有益經(jīng)驗(yàn)，取得了較好的效果。
關(guān)鍵詞：光電子學(xué)；教學(xué)方法；教學(xué)改革；實(shí)踐環(huán)節(jié)
一、介紹
光電子技術(shù)是由光信息技術(shù)和電子技術(shù)的相互結(jié)合而形成的新的光電子技術(shù)，涉及光信息處理、光纖通信、激光技術(shù)等領(lǐng)域，是未來社會(huì)發(fā)展和進(jìn)步的優(yōu)秀技術(shù)。光電子技術(shù)不僅研究內(nèi)容非常廣泛，而且也是未來信息技術(shù)中的重要推動(dòng)力量，它包含光信號(hào)的產(chǎn)生、光信息的傳遞、光電信號(hào)的轉(zhuǎn)換和處理和光電功能材料相關(guān)的內(nèi)容，如：光電功能材料的發(fā)光機(jī)理、制備方法和工藝應(yīng)用范圍、光電器件的加工與制作和光電系統(tǒng)的集成等一系列從基礎(chǔ)理論到實(shí)際工程應(yīng)用等各個(gè)領(lǐng)域的研究。涉及光子學(xué)、光信息科學(xué)、電子學(xué)、材料科學(xué)、計(jì)算機(jī)技術(shù)等前沿學(xué)科理論，它是由多個(gè)學(xué)科之間的交叉而形成的一門高新技術(shù)學(xué)科。
光電子技術(shù)在經(jīng)歷上述學(xué)科之間的交叉滲透后，其技術(shù)水平和工程應(yīng)用技術(shù)取得了很多突破，在社會(huì)發(fā)展中以及社會(huì)信息化中起著越來越重要的作用，光電子技術(shù)的相關(guān)產(chǎn)品也越來越多地影響我們的生活。目前，國內(nèi)外正掀起一股光電子技術(shù)和光電子產(chǎn)業(yè)的研究和發(fā)展的熱潮。一些國家把大量資金投入光電子學(xué)和光電子技術(shù)的研究和開發(fā)中，許多以光電子技術(shù)為研究方向的研究中心、實(shí)驗(yàn)室和公司越來越多的建立起來。光電子技術(shù)的發(fā)展決定了未來產(chǎn)業(yè)的發(fā)展方向，將給工業(yè)和社會(huì)帶來比電子技術(shù)更大的技術(shù)沖擊。光電子技術(shù)和產(chǎn)業(yè)在國家經(jīng)濟(jì)建設(shè)和科學(xué)持續(xù)發(fā)展中起到至關(guān)重要的作用。
因此，光電子學(xué)基礎(chǔ)是光電子專業(yè)學(xué)生必備的基礎(chǔ)知識(shí)，也是未來光電子產(chǎn)業(yè)需求的人才中需要掌握的重要基礎(chǔ)知識(shí)。
二、課程特點(diǎn)及專業(yè)培養(yǎng)目標(biāo)
光電子學(xué)基礎(chǔ)是整個(gè)專業(yè)中的基礎(chǔ)專業(yè)課程，在學(xué)生專業(yè)思想和未來培養(yǎng)目標(biāo)及要求的實(shí)現(xiàn)上發(fā)揮重要的作用，也是未來該專業(yè)研究生必需的基礎(chǔ)課程儲(chǔ)備。該課程注重理論聯(lián)系實(shí)際，注重對(duì)學(xué)習(xí)者能力的培養(yǎng)，重點(diǎn)培養(yǎng)學(xué)生綜合分析、解決問題能力，為將來從事光電技術(shù)領(lǐng)域的科研、開發(fā)和應(yīng)用工作奠定基礎(chǔ)。
我們的培養(yǎng)目標(biāo)為：培養(yǎng)在光電子技術(shù)科學(xué)領(lǐng)域具有深厚的理論基礎(chǔ)、扎實(shí)的專業(yè)知識(shí)和熟練的實(shí)驗(yàn)技能，德、智、體全面發(fā)展的高級(jí)光電子技術(shù)科學(xué)人才，使學(xué)生具有在光學(xué)、光電子學(xué)、光通信技術(shù)、激光科學(xué)、光波導(dǎo)與光電集成技術(shù)、光信息處理技術(shù)、計(jì)算機(jī)應(yīng)用技術(shù)等領(lǐng)域開展創(chuàng)新性基礎(chǔ)理論研究以及從事設(shè)計(jì)、開發(fā)應(yīng)用和管理等工作應(yīng)具備的理論和技術(shù)基礎(chǔ)。因此，基于我們的專業(yè)培養(yǎng)目標(biāo)和光電子學(xué)基礎(chǔ)課程的自身特點(diǎn)，我們?cè)诮虒W(xué)過程中進(jìn)行了改革探索。
三、教學(xué)改革探索
1.教學(xué)內(nèi)容改革。①授課體系和講授重點(diǎn)。該課程根據(jù)學(xué)生培養(yǎng)需要，從光電子器件和光電子技術(shù)在未來工程應(yīng)用的需要的角度出發(fā)，研究原理及系統(tǒng)構(gòu)成在光電檢測(cè)技術(shù)、光纖通訊領(lǐng)域中的常用光電器件的技術(shù)。重點(diǎn)講述光學(xué)基礎(chǔ)、光纖通訊的構(gòu)成、半導(dǎo)體物理、光纖器件、光電子現(xiàn)象和光電轉(zhuǎn)換器件，重點(diǎn)講解光電子器件的結(jié)構(gòu)、工作機(jī)理、工作特性和在工程技術(shù)上的具體應(yīng)用。為了更好地將所學(xué)應(yīng)用到未來的技術(shù)發(fā)展上，對(duì)各類光電器件的外圍系統(tǒng)集成、信號(hào)的調(diào)制、解調(diào)技術(shù)也作了詳細(xì)的講解，同時(shí)給出在工程中的實(shí)際例子。②課堂教學(xué)內(nèi)容緊跟科學(xué)發(fā)展的步伐。光電子課程的教材對(duì)于快速發(fā)展的光電子技術(shù)來說，既是基本的原理內(nèi)容，但又是滯后的技術(shù)，若授課時(shí)只是按照教材內(nèi)容講解，往往會(huì)帶來知識(shí)不新、內(nèi)容與技術(shù)發(fā)展脫節(jié)的后果，易使學(xué)生對(duì)該課程的學(xué)習(xí)積極性和興趣下降。因此，在教學(xué)過程中補(bǔ)充和及時(shí)更新教學(xué)內(nèi)容，增加一部分現(xiàn)代光電子技術(shù)的發(fā)展前沿、新出現(xiàn)的技術(shù)及需求，從而能給學(xué)生提供更多的學(xué)習(xí)探索和求真的空間。③加強(qiáng)該課程與應(yīng)用技術(shù)之間的聯(lián)系。專業(yè)基礎(chǔ)課程的基本功能是讓學(xué)生了解和掌握所學(xué)專業(yè)的發(fā)展方向，培養(yǎng)的學(xué)生能在以后的學(xué)習(xí)中、工作中涉及光電子技術(shù)方面上進(jìn)行繼續(xù)學(xué)習(xí)和鉆研。因此在給同學(xué)們講解課程中的內(nèi)容時(shí)，要與現(xiàn)代信息技術(shù)的發(fā)展緊密結(jié)合。針對(duì)在光電檢測(cè)技術(shù)、激光應(yīng)用技術(shù)、光纖通訊技術(shù)等內(nèi)容進(jìn)行重點(diǎn)講解，結(jié)合當(dāng)前社會(huì)已有的需求的技術(shù)發(fā)展進(jìn)行講解，使該專業(yè)的學(xué)生明確所學(xué)課程內(nèi)容在技術(shù)應(yīng)用、研究發(fā)展及市場(chǎng)前景，對(duì)未來的從事的專業(yè)充滿信心。④為了更加與國際接軌，嘗試了雙語教學(xué)。在平時(shí)提供給學(xué)生光電子相關(guān)的外文讀物和論文，指導(dǎo)學(xué)生學(xué)習(xí)專業(yè)詞匯，在課堂中進(jìn)行講解，開闊同學(xué)們的視野，引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行初步科研潛力的培養(yǎng)和學(xué)習(xí)，調(diào)動(dòng)學(xué)生的積極性，引導(dǎo)他們進(jìn)行文獻(xiàn)學(xué)習(xí)，進(jìn)一步了解國外光電子技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀，激發(fā)興趣。⑤教學(xué)內(nèi)容與市場(chǎng)技術(shù)應(yīng)用及需求的結(jié)合。結(jié)合本校本地區(qū)特點(diǎn)，系統(tǒng)規(guī)劃、組織，實(shí)施產(chǎn)、學(xué)、研一體化模式。針對(duì)光電子技術(shù)和光電子產(chǎn)業(yè)市場(chǎng)密切聯(lián)系的特點(diǎn)，在課程內(nèi)容上跟上市場(chǎng)技術(shù)需求，結(jié)合本地區(qū)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的實(shí)際情況，培養(yǎng)既有專業(yè)知識(shí)和跨學(xué)科知識(shí)，又有極強(qiáng)的實(shí)際操作能力、適應(yīng)性強(qiáng)的學(xué)生，全面提升學(xué)生的理論素養(yǎng)和實(shí)踐能力，增強(qiáng)學(xué)生在未來光電子產(chǎn)業(yè)上的競(jìng)爭(zhēng)力。
2.教學(xué)方法探索。①充分利用多媒體技術(shù)進(jìn)行教學(xué)，利用多媒體課件在表達(dá)上形象直觀、方便，在效率上和容量上很大的特點(diǎn)和優(yōu)勢(shì)。既能使課程中的各種圖片資料得到清晰展示，還能節(jié)約課程上的時(shí)間，從而能在課堂教學(xué)中講解更多的課程內(nèi)容，較大地提升了授課中課堂的信息量。因此我們認(rèn)真積極地制作教學(xué)課件，充分利用網(wǎng)絡(luò)上豐富的信息資源，并與兄弟院校的老師展開課程教學(xué)交流，共享多媒體課件。極大地激發(fā)學(xué)生對(duì)該門課程的學(xué)習(xí)興趣。②采用課堂教學(xué)和專題講座結(jié)合的教學(xué)方法。在進(jìn)行課堂理論教學(xué)的同時(shí)，利用其他時(shí)間安排、組織團(tuán)隊(duì)教師舉辦《光電子技術(shù)專題講座》，開展光電子技術(shù)專題研究，如液晶顯示、光電轉(zhuǎn)換及系統(tǒng)集成、光纖傳感及應(yīng)用和近場(chǎng)光學(xué)中的探測(cè)技術(shù)等，既能強(qiáng)化學(xué)生所學(xué)的基礎(chǔ)理論，又能激發(fā)學(xué)習(xí)興趣，培養(yǎng)學(xué)生的科研意識(shí)。吸引學(xué)生參與到大學(xué)生訓(xùn)練計(jì)劃和參與到老師研究的課題中，提前打下科學(xué)研究基礎(chǔ)。③在方法改革中，在富有開放性的問題情境中進(jìn)行實(shí)驗(yàn)探究。對(duì)參與到老師研究的課題或參加大學(xué)生訓(xùn)練計(jì)劃的老師，幫助學(xué)生制定合理的研究計(jì)劃，選擇合適的研究方案和方法，積極發(fā)動(dòng)研究光電子技術(shù)的老師，為這些同學(xué)們提供必要的實(shí)驗(yàn)條件，由學(xué)生自己動(dòng)手去實(shí)驗(yàn)，考證研究方法和方案，來尋求實(shí)驗(yàn)結(jié)果中的答案。這時(shí)，教師起到的是一個(gè)組織者的角色，指導(dǎo)、規(guī)范學(xué)生的探索過程。這樣的過程，不僅僅是要讓學(xué)生學(xué)量的知識(shí)，更重要的是要學(xué)習(xí)科學(xué)研究的過程或方法。
3.教學(xué)實(shí)踐環(huán)節(jié)探索。在光電子學(xué)基礎(chǔ)課程中，本來并沒有設(shè)置時(shí)間環(huán)節(jié)，而且多數(shù)放置在大三或大四學(xué)習(xí)，實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)很少開始。我們?yōu)榱四軌蚋玫靥嵘龑W(xué)生實(shí)踐技能和掌握技術(shù)設(shè)備的結(jié)合，先在原有課程體系中安排三分之一的時(shí)間來安排實(shí)踐環(huán)節(jié)，開設(shè)具體的、有針對(duì)性的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，讓同學(xué)們能更有效地了解、認(rèn)識(shí)和掌握知識(shí)和技能。在普通物理實(shí)驗(yàn)、電子實(shí)驗(yàn)和光學(xué)實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，開設(shè)如固體光電子耦合器件、熱電耦器件、發(fā)光器件及光子器件。對(duì)光通訊系統(tǒng)的傳輸和光電子器件的作用有了直觀的認(rèn)識(shí)和理解。在此基礎(chǔ)上，結(jié)合地方實(shí)際，聯(lián)系相關(guān)光電子產(chǎn)業(yè)中的企業(yè)，組織學(xué)生進(jìn)行參觀學(xué)習(xí)，從而讓學(xué)生自己體會(huì)從書本上理論到實(shí)驗(yàn)實(shí)際，再從實(shí)驗(yàn)實(shí)際再到光電子技術(shù)，從光電子技術(shù)再到光電子商品的過程，能一下子把整個(gè)知識(shí)到技術(shù)到效益的過程展現(xiàn)在同學(xué)們的內(nèi)心中，從而更能培養(yǎng)和激發(fā)學(xué)生興趣，也能將培養(yǎng)目標(biāo)中的產(chǎn)業(yè)式人才完成，彌補(bǔ)普通高等教育中最缺失的人才與市場(chǎng)的不對(duì)接的不足。
4.教學(xué)目標(biāo)實(shí)現(xiàn)探索。在光電子學(xué)基礎(chǔ)課程改革中，把教學(xué)目標(biāo)從以知識(shí)教育為主轉(zhuǎn)變?yōu)閷?shí)現(xiàn)人才培養(yǎng)和科學(xué)人才需求的融合，培養(yǎng)具有創(chuàng)新、探索精神的新時(shí)代新型人才。長時(shí)間以來，我們?cè)诮虒W(xué)過程和專業(yè)培養(yǎng)中，存在著理論與實(shí)際技術(shù)需求的相脫離的現(xiàn)象，造成理工科學(xué)生對(duì)于市場(chǎng)技術(shù)需求常識(shí)缺乏。我們把教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方法和教學(xué)實(shí)踐環(huán)節(jié)都做了有意義的初步探索。進(jìn)一步增強(qiáng)了理論學(xué)習(xí)到實(shí)踐環(huán)節(jié)、實(shí)踐環(huán)節(jié)到市場(chǎng)技術(shù)發(fā)展的學(xué)習(xí)過程，極大地激發(fā)和培養(yǎng)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，為將來從事該專業(yè)打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)和牢固的信心。在近三年中，我們培養(yǎng)的本科畢業(yè)生就業(yè)率95%以上，該專業(yè)畢業(yè)生考研成功率30%以上，使光信息科學(xué)與工程專業(yè)的學(xué)生形成了良好的學(xué)習(xí)氛圍，形成了爭(zhēng)趕超的局面。同時(shí)，針對(duì)光信息科學(xué)和工程專業(yè)的學(xué)生，我們注意在進(jìn)行科學(xué)知識(shí)教育的同時(shí)注重培養(yǎng)市場(chǎng)技術(shù)需求方面的培養(yǎng)，增加了企業(yè)參觀及動(dòng)手實(shí)踐等環(huán)節(jié)，同時(shí)講授在科學(xué)研究中人文素養(yǎng)培養(yǎng)的重要性，從而使之潛移默化地對(duì)學(xué)生進(jìn)行自然的而不是勉強(qiáng)的人文教育。
摘要：在《光電子光電器件實(shí)驗(yàn)》課程中，引入菲涅爾理論的應(yīng)用。把計(jì)算機(jī)軟件的應(yīng)用與具體實(shí)驗(yàn)內(nèi)容相結(jié)合，探索了在實(shí)驗(yàn)課程中將基礎(chǔ)理論、實(shí)踐內(nèi)容、計(jì)算機(jī)應(yīng)用三者相結(jié)合的教學(xué)方法。通過設(shè)計(jì)與分析高階菲涅爾透鏡的性質(zhì)，使學(xué)生對(duì)光電子學(xué)的色散等概念有了更全面和深入的理解，培養(yǎng)學(xué)生分析問題和處理問題的能力。
關(guān)鍵詞：菲涅爾；光電子學(xué)；光場(chǎng)分析
《光電子學(xué)與光電器件》是一門實(shí)踐性與應(yīng)用型很強(qiáng)的課程。學(xué)生在學(xué)習(xí)了光電子學(xué)的基本理論知識(shí)的同時(shí)，還需要通過實(shí)驗(yàn)課進(jìn)一步理解和消化一些基本原理和基本元件，掌握光電子學(xué)的基本技能。相應(yīng)的實(shí)驗(yàn)課的建設(shè)直接影響學(xué)生的培養(yǎng)質(zhì)量，影響學(xué)生今后進(jìn)行科研的能力，是學(xué)科建設(shè)的重要內(nèi)容之一。如何構(gòu)建課程體系以及在課程中引入相應(yīng)的知識(shí)訓(xùn)練，是一個(gè)重要的研究課題。隨著光通信系統(tǒng)技術(shù)的飛速發(fā)展，光學(xué)元件的制作工藝也在突飛猛進(jìn)。菲涅爾透鏡作為一種二元光學(xué)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(yōu)點(diǎn)，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(yīng)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(xué)元件。根據(jù)菲涅爾衍射理論，在對(duì)波前進(jìn)行比較粗糙的分割，組成一些同心圓環(huán)，使得到達(dá)波前一點(diǎn)的光程相差半個(gè)波長，經(jīng)過振幅疊加可以達(dá)到聚焦的目的。為加強(qiáng)學(xué)生對(duì)波動(dòng)光學(xué)方面基礎(chǔ)知識(shí)、基本理論和基本技能的理解和掌握，養(yǎng)成用波動(dòng)理論分析光學(xué)問題的思維習(xí)慣，了解菲涅爾透鏡的設(shè)計(jì)與分析方法，吉林大學(xué)電子科學(xué)與工程學(xué)院特為本科生開設(shè)《光電子學(xué)與光電器件》課程這門專業(yè)課。
一、幾何光學(xué)的局限性
因?yàn)樵谌粘Ｉ钪杏鲆姷挠嘘P(guān)光的問題絕大多數(shù)都屬于幾何光學(xué)的問題，幾何光學(xué)比較直觀，解決問題的方法比較簡單，本科生在進(jìn)行光電子學(xué)實(shí)驗(yàn)的時(shí)候往往習(xí)慣于用幾何光學(xué)的知識(shí)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(xué)有局限性，除了直線傳播定律之外，作為幾何光學(xué)基礎(chǔ)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(yīng)用才能成立。幾何光學(xué)原理的適用范圍是有限度的。光電子學(xué)實(shí)驗(yàn)主要是培養(yǎng)學(xué)生用微觀的思維去理解光、了解光的波動(dòng)性。按照幾何光學(xué)的知識(shí)，激光通過凸透鏡會(huì)聚焦到一點(diǎn)，如果這個(gè)點(diǎn)沒有大小，此處能量密度將是無窮大，這是不符合科學(xué)的，所以，聚焦的焦點(diǎn)處應(yīng)該為一個(gè)焦斑，用幾何光學(xué)的知識(shí)無法計(jì)算出此處焦斑的大小及其能量分布情況。實(shí)驗(yàn)過程中，可以測(cè)的激光焦點(diǎn)最小為光波長量級(jí)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(huì)有光環(huán)，其能量分布如圖1所示。
學(xué)生這種幾何光學(xué)的思維定勢(shì)會(huì)影響他們對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果的分析以及面對(duì)問題時(shí)所采取的解決方法。為了讓學(xué)生在現(xiàn)有知識(shí)條件下，就能理解解決這一光學(xué)問題，從而改變他們這種思維定勢(shì)，我們?cè)凇豆怆娮訉W(xué)與光電器件實(shí)驗(yàn)課》引入菲涅爾理論的應(yīng)用，對(duì)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目中的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象盡可能讓學(xué)生用波動(dòng)光學(xué)的知識(shí)去理解，從而改變學(xué)生波動(dòng)光學(xué)的思維習(xí)慣。
二、菲涅爾理論
根據(jù)菲涅爾理論，波前上每一個(gè)點(diǎn)都可以看成一個(gè)新的震動(dòng)中心，它們發(fā)出的次波在空間某一點(diǎn)振動(dòng)的所有次波的相干疊加即為該點(diǎn)的光強(qiáng)。利用公式描述如下：
其中（P）是波面上P點(diǎn)的復(fù)振幅，K是比例常數(shù)，F(xiàn)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(jīng)過一個(gè)復(fù)雜的曲面積分，按照理論，可以計(jì)算出激光光場(chǎng)中任何一點(diǎn)的光強(qiáng)。但是這個(gè)積分計(jì)算是非常復(fù)雜的，一般的學(xué)生很難完成。如果我們的實(shí)驗(yàn)課中讓學(xué)生進(jìn)行這樣枯燥無味的數(shù)學(xué)計(jì)算，不但不能提高學(xué)生波動(dòng)光學(xué)的思維習(xí)慣，同時(shí)還會(huì)影響學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，這與我們實(shí)驗(yàn)課培養(yǎng)學(xué)生實(shí)驗(yàn)技能的宗旨是相違背的。
可以利用上面的公式，不需要復(fù)雜的曲面積分，借助于計(jì)算機(jī)的快速處理能力，設(shè)計(jì)出一個(gè)激光光場(chǎng)分析系統(tǒng)，在比較短的時(shí)間內(nèi)計(jì)算出各種光學(xué)元件的光場(chǎng)情況，從而讓學(xué)生用波動(dòng)光學(xué)的知識(shí)去理解激光。在利用菲涅爾公式進(jìn)行光場(chǎng)分析的時(shí)候，學(xué)生需要了解激光波長、材料折射率、光學(xué)元件的形貌等參數(shù)，這些都是光電子學(xué)中比較重要的概念。
如在進(jìn)行《氦-氖激光器模式分析》實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目的時(shí)候，學(xué)生可以利用光場(chǎng)分析系統(tǒng)模擬出氦氖激光的情況，然后利用CCD等儀器測(cè)量實(shí)際的模式，經(jīng)過對(duì)比就可以發(fā)現(xiàn)兩者之間的誤差，并進(jìn)行誤差分析。再比如《氦-氖激光器高斯光束與發(fā)散角測(cè)量》實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，可以讓學(xué)生在分析系統(tǒng)中計(jì)算發(fā)散角的大小，以及利用最小二乘法對(duì)激光光強(qiáng)分布情況進(jìn)行擬合，對(duì)高斯分布情況進(jìn)行分析，從而讓學(xué)生對(duì)高斯激光有一個(gè)更深入的了解，然后利用CCD對(duì)高斯激光發(fā)散角測(cè)試系統(tǒng)進(jìn)行測(cè)試。這一過程對(duì)學(xué)生來說可以深入強(qiáng)化其對(duì)光電子學(xué)概念的理解，同時(shí)提高他們對(duì)光電子學(xué)的興趣。
三、光場(chǎng)分析系統(tǒng)
光場(chǎng)分析系統(tǒng)為我們自主研發(fā)的一套分析軟件。該軟件主要是針對(duì)《光電子學(xué)與光電器件實(shí)驗(yàn)》教學(xué)而設(shè)計(jì)，學(xué)生在使用過程中可以自由設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)中各個(gè)光學(xué)元件的參數(shù)。比如，學(xué)生可以設(shè)置激光波長，不同的波長會(huì)根據(jù)光的顏色來進(jìn)行區(qū)分；可以任意設(shè)定凸透鏡的表面形貌，從而可以讓學(xué)生了解球面透鏡與非球面透鏡的區(qū)別；可以設(shè)定高斯光束中能量分布情況，從而可以比較準(zhǔn)確地測(cè)量高斯光束的發(fā)散角等參數(shù)；還可以對(duì)菲涅爾波帶片的聚焦情況進(jìn)行模擬，同時(shí)還可以模擬非對(duì)稱的橢圓形波帶片，這種非對(duì)稱光學(xué)元件在邊發(fā)射激光器光束整形方面有很大的應(yīng)用前景。
四、八階梯相位型菲涅爾透鏡設(shè)計(jì)與分析
根據(jù)菲涅爾衍射公式，我們可以設(shè)計(jì)菲涅爾波帶片，每個(gè)圓環(huán)的半徑滿足以下公式：
其中，R1為最小圓環(huán)的半徑。如果我們對(duì)前面所提到的波帶片每個(gè)波帶進(jìn)行劃分，根據(jù)不同的波帶設(shè)定不同的光程，可以制作高階波帶片。
當(dāng)n=2、4、8時(shí)，波帶片理論衍射效率分別為40.5%，81%，95.1%。為產(chǎn)生相位匹配，必須考慮材料折射率，適當(dāng)選擇每個(gè)波帶的厚度。
為獲得更高的衍射效率，我們?cè)O(shè)計(jì)高階波帶片陣列。當(dāng)n=8時(shí)，波帶片理論衍射效率為最高95.1%。為產(chǎn)生相位匹配，必須考慮材料折射率，適當(dāng)選擇每個(gè)波帶的厚度。厚度公式如下：
其中N為波帶片階數(shù)，n為材料折射率，對(duì)于n=
1.56的材料，為波帶片達(dá)到相位匹配，我們?cè)O(shè)計(jì)每層高度為118納米，一共8層亞波帶，半徑為18微米，根據(jù)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(chǎng)分析系統(tǒng)模擬這種菲涅爾透鏡的聚焦情況。首先分析主軸上光強(qiáng)分布情況，得到菲涅爾透鏡主焦點(diǎn)位置。從圖中我們可以看出，主焦點(diǎn)的位置與利用公式獲得的主焦點(diǎn)位置比較符合。
然后我們繼續(xù)分析焦點(diǎn)位置在徑向的光場(chǎng)分布情況，獲得如下光場(chǎng)能量分布圖形與焦點(diǎn)處能量分布情況（圖4）。
從圖中我們可以看出，實(shí)際的聚焦情況與我們分析系統(tǒng)分析出的菲涅爾透鏡焦點(diǎn)情況基本完全符合。下圖為焦點(diǎn)處光場(chǎng)分布的立體圖。
五、總結(jié)
光電子學(xué)是光學(xué)和電學(xué)相結(jié)合并加以融合的技術(shù)領(lǐng)域，相應(yīng)的實(shí)驗(yàn)課在學(xué)習(xí)光電子學(xué)過程中非常重要。本文根據(jù)光電子學(xué)與光電器件實(shí)驗(yàn)課程的特點(diǎn)以及學(xué)生在實(shí)驗(yàn)過程中所面臨的問題，在教學(xué)過程中引入菲涅爾理論的應(yīng)用，設(shè)計(jì)匹配實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目的光場(chǎng)分析系統(tǒng)，本文合理采用計(jì)算機(jī)軟件應(yīng)用作為教學(xué)手段，提高授課質(zhì)量，增加課程設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)，將實(shí)驗(yàn)教學(xué)與科研培訓(xùn)相結(jié)合，引導(dǎo)學(xué)生發(fā)現(xiàn)并解決問題。
摘要：為了能夠使得光電子產(chǎn)業(yè)不斷的發(fā)展壯大，積極有效的創(chuàng)新是至關(guān)重要的。現(xiàn)如今中國的綜合能力是在不斷進(jìn)步，但是在發(fā)展創(chuàng)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(jīng)濟(jì)能力，為了不斷提高廣大人們?nèi)罕姷纳钏剑覈仨毤哟蠊怆娮赢a(chǎn)業(yè)的投入力度，無論是從經(jīng)濟(jì)上還是物質(zhì)上都要給予積極的支持。在企業(yè)發(fā)展創(chuàng)新的過程中，企業(yè)要借鑒國內(nèi)外先進(jìn)的創(chuàng)新成功案例，獲得大量寶貴經(jīng)驗(yàn)，同時(shí)要認(rèn)真分析失敗的案例，從中汲取失敗的教訓(xùn)。從而制定出適合本企業(yè)的創(chuàng)新計(jì)劃以及創(chuàng)新策略。只有在光電子企業(yè)不斷創(chuàng)新發(fā)展的基礎(chǔ)上，我國的經(jīng)濟(jì)才會(huì)有更加快速的發(fā)展，才能持續(xù)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(guān)鍵詞：光電子產(chǎn)業(yè)；發(fā)展動(dòng)態(tài)
引言：光電子技術(shù)近些年來在信息、能源、航空和環(huán)境科學(xué)中得到了大量的發(fā)展和應(yīng)用。文章對(duì)比了國內(nèi)外光電子發(fā)展的現(xiàn)狀及概括了光電子技術(shù)在一些重要領(lǐng)域中的應(yīng)用，并總結(jié)了光電子技術(shù)的未來發(fā)展趨勢(shì)。
1、光電子產(chǎn)業(yè)的概述
在傳統(tǒng)的光學(xué)技術(shù)的基礎(chǔ)上，再結(jié)合不斷創(chuàng)新的現(xiàn)代的光電子科學(xué)，形成了一門新的技術(shù)-光電子技術(shù)。現(xiàn)光電子技術(shù)包括很多領(lǐng)域，如通訊、照明以及顯示等行業(yè)。其中信息光電子技術(shù)以及能量光電子技術(shù)共同構(gòu)成了光電子技術(shù)。與高技術(shù)產(chǎn)業(yè)相同，光電子產(chǎn)業(yè)具有以下特點(diǎn)：較短的產(chǎn)品和技術(shù)周期；較高的收益、風(fēng)險(xiǎn)以及投資；較高的戰(zhàn)略地位以及較高的知識(shí)密集度。同時(shí)，和其他高技術(shù)產(chǎn)業(yè)相區(qū)別，其有著自身的特點(diǎn)：部隊(duì)和老百姓都可以使用；滿足傳統(tǒng)技術(shù)創(chuàng)新升級(jí)的需求；具有很高的產(chǎn)品嵌入水平；應(yīng)用范圍很廣的優(yōu)秀技術(shù)以及結(jié)合了很多科學(xué)技術(shù)等。因?yàn)楣怆娮赢a(chǎn)業(yè)的特點(diǎn)以及優(yōu)勢(shì)，在很多發(fā)達(dá)國家都致力于大力發(fā)展光電子產(chǎn)業(yè)。在最近10年的時(shí)間里，光電子產(chǎn)業(yè)不斷發(fā)展壯大。因?yàn)楣怆娮赢a(chǎn)業(yè)很早就在中國創(chuàng)建，所以現(xiàn)在在這個(gè)領(lǐng)域培養(yǎng)了很多人才，而且也取得很多進(jìn)展和科技成果。現(xiàn)如今，在中國的諸多部門以及地區(qū)都創(chuàng)建了很多科學(xué)研究機(jī)構(gòu)，同時(shí)創(chuàng)辦了大量的科技刊物。與此同時(shí)，光電子產(chǎn)業(yè)還在不斷發(fā)展創(chuàng)新，在極大程度上促進(jìn)了我國國民經(jīng)濟(jì)以及國防現(xiàn)代化的發(fā)展進(jìn)步。
2、光電子技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀
2.1國外光電子技術(shù)的發(fā)展
光電子技術(shù)主要包括信息光電子、能量光電子、消費(fèi)光電子、軍事光電子、軟件與網(wǎng)絡(luò)、光計(jì)算機(jī)等幾個(gè)方面。就目前發(fā)展程度而言，光電子技術(shù)比傳統(tǒng)微電子技術(shù)具有更高的優(yōu)越性能和更廣闊的應(yīng)用空間。
2.1.1隨著“地球村”的發(fā)展，更快捷、更緊密的通訊使人類更為便捷地進(jìn)行實(shí)時(shí)通訊和聯(lián)絡(luò)，因此，在信息產(chǎn)業(yè)方面具有非常大的發(fā)展空間和應(yīng)用規(guī)模。而信息產(chǎn)業(yè)的基礎(chǔ)即是大容量的光纖通訊網(wǎng)絡(luò)，光纖已經(jīng)成為通訊網(wǎng)絡(luò)的重要傳輸介質(zhì)。所以，基于光纖通訊技術(shù)的各種新技術(shù)日新月異。
2.1.2隨著互聯(lián)網(wǎng)時(shí)代的繼續(xù)高速發(fā)展，人們對(duì)通訊的帶寬要求越來越高，希望信息傳輸?shù)乃俣雀摺r(shí)間短。為了滿足互聯(lián)網(wǎng)信息傳輸?shù)男枨螅茖W(xué)家們發(fā)展了以提高單獨(dú)光纖的信息運(yùn)載量來滿足這個(gè)需求。主要的方法是通過利用波分復(fù)用技術(shù)，即通過增加光纖內(nèi)光的路數(shù)，可以增加信息的傳輸量。
目前，光電子技術(shù)發(fā)展比較領(lǐng)先的區(qū)域主要有三個(gè)地方，北美、歐洲和日本。其中，美國已經(jīng)將光電子技術(shù)列為國家二十一世紀(jì)的戰(zhàn)略發(fā)展重點(diǎn)之一，已經(jīng)開展了大量的研究工作。歐洲以德國為首的發(fā)達(dá)國家也在上個(gè)世紀(jì)就對(duì)光電子技術(shù)進(jìn)行了研究，目前在光電子技術(shù)方面也積累了大量的技術(shù)基礎(chǔ)。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(tái)灣地區(qū)在光電子技術(shù)方面發(fā)展迅猛，已經(jīng)在國際市場(chǎng)上占有一席之地。這些發(fā)展區(qū)域在光電子技術(shù)發(fā)展過程中，相互競(jìng)爭(zhēng)又相互補(bǔ)充，各自發(fā)展的重點(diǎn)也有所區(qū)別。
2.2國內(nèi)光電子技術(shù)的發(fā)展
相對(duì)于其他的半導(dǎo)體、電子等領(lǐng)域，我國在光電子技術(shù)領(lǐng)域與國際先進(jìn)水平的差距相對(duì)較小。這主要得益于我國在國家層面上對(duì)于光電子產(chǎn)業(yè)的大力支持。目前我國在很多的光電子領(lǐng)域得到了迅速的發(fā)展，已經(jīng)和國際先進(jìn)水平的國家和地區(qū)可以并駕齊驅(qū)。比如一些較為典型的光電子器件如探測(cè)器、光收發(fā)模塊等已經(jīng)具有較高的技術(shù)水平，也在國內(nèi)占有較大的市場(chǎng)份額，同時(shí)也可以和國外相關(guān)公司的產(chǎn)品進(jìn)行有力的競(jìng)爭(zhēng)。
目前國內(nèi)在光電子技術(shù)發(fā)展較為領(lǐng)先的地區(qū)主要有以下幾個(gè)地方：京津地區(qū)、長三角地區(qū)、珠三角地區(qū)和華中地區(qū)。京津地區(qū)主要以北京的高校、研究所為主，包括一些企業(yè)在內(nèi)（如大恒光電子），在半導(dǎo)體激光器、光學(xué)儀器方面有著較高的研究和生產(chǎn)水平。長三角地區(qū)主要以上海和蘇南地區(qū)為主的企業(yè)為主，在光學(xué)顯示器件、光學(xué)存儲(chǔ)器件方面形成了相應(yīng)的產(chǎn)業(yè)鏈。珠三角地區(qū)主要以廣州為主的大量光電子企業(yè)，形成了相應(yīng)的光學(xué)器件產(chǎn)業(yè)鏈。華中地區(qū)主要以武漢光谷為主的眾多企業(yè)，形成了光通信、激光加工等方面較為完善的產(chǎn)業(yè)集群。
3、光電子技術(shù)的應(yīng)用領(lǐng)域
隨著光電子技術(shù)迅速發(fā)展，在越來越多的領(lǐng)域開始有了更為廣泛的應(yīng)用。尤其是光電子技術(shù)是牽涉了材料、微機(jī)電、電子、系統(tǒng)集成和微加工等方面的新技術(shù)，使它能應(yīng)用的各個(gè)領(lǐng)域中去。
3.1信息領(lǐng)域。隨著人們對(duì)現(xiàn)代信息領(lǐng)域的高容量和高速度的需求，需要比傳統(tǒng)電子更為快捷的光子進(jìn)行信息傳輸和存儲(chǔ)。由于光子本身具有的優(yōu)勢(shì)，可以大大提高信息的傳輸速度，因此光電子在信息領(lǐng)域中具有巨大的應(yīng)用潛力。
3.2能源領(lǐng)域。21世紀(jì)以來，隨著各國工業(yè)水平的提高，對(duì)能源的需要也越來越大，因此，人類開始進(jìn)入了能源相對(duì)較為短缺的時(shí)期。如何發(fā)展較為高效、清潔的能源也是世界各國爭(zhēng)相研究的重點(diǎn)，其中太陽能光伏產(chǎn)業(yè)是較有潛力的一種新能源。而利用光電子技術(shù)可以為光伏發(fā)電提供較高的轉(zhuǎn)換效率，具有廣闊的前景。
3.3汽車領(lǐng)域。光電子技術(shù)在汽車領(lǐng)域中的應(yīng)用主要體現(xiàn)在汽車制造業(yè)中，利用高功率的激光切割器，對(duì)汽車的材料進(jìn)行高精度的加工，可以大大提高其加工精度和效率。
3.4環(huán)境領(lǐng)域。隨著人們生活的提高，人們對(duì)環(huán)境的要求越來越高。光電子技術(shù)可以制備出具有較高精度的傳感器，可以精確測(cè)量在空氣和水中的污染物濃度，從而進(jìn)行有效的防護(hù)和治理。
3.5軍事領(lǐng)域。光電子技術(shù)在軍事領(lǐng)域中也具有巨大的應(yīng)用潛力。一方面激光制導(dǎo)武器是目前發(fā)達(dá)國家進(jìn)行大量研究的先進(jìn)武器；另一方面，以圖像傳感器為主的單兵作戰(zhàn)武器也是世界各國發(fā)展的重點(diǎn)。
結(jié)語：光電子技術(shù)是一門新興的交叉學(xué)科，涵蓋了物理、電子、材料等領(lǐng)域的基礎(chǔ)和應(yīng)用內(nèi)容，是21世紀(jì)最有前途的新技術(shù)之一，可以廣泛應(yīng)用在信息、能源、汽車、軍事等領(lǐng)域。隨著未來光電子技術(shù)的進(jìn)一步發(fā)展，高速大容量的全光網(wǎng)絡(luò)和激光醫(yī)療是其將來具有巨大發(fā)展前景的應(yīng)用領(lǐng)域。
摘 要：毛刷在光電子玻璃清洗技術(shù)中是用來清洗玻璃表面的顆粒的，毛刷的材質(zhì)、旋轉(zhuǎn)速度、旋轉(zhuǎn)方向、壓入量以及所用的清洗介質(zhì)等對(duì)毛刷清洗工藝起關(guān)鍵的作用。
關(guān)鍵詞：壓入量；顆粒；旋轉(zhuǎn)方向；轉(zhuǎn)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(yōu)缺點(diǎn)見表1。
3 毛刷的材質(zhì)與清洗效果的影響
毛刷的材質(zhì)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(yīng)用
4.1 盤刷在光電子玻璃清洗中的應(yīng)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(zhì)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(zhì)的溫度一般控制在40 ℃～80 ℃。介質(zhì)具體參數(shù)可根據(jù)不用的生產(chǎn)工藝進(jìn)行適當(dāng)?shù)恼{(diào)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(duì)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(guān)系，當(dāng)玻璃較小且較厚時(shí)應(yīng)選擇較大壓力，當(dāng)玻璃較大且較薄時(shí)應(yīng)選擇較小的壓力），噴淋水到玻璃之間應(yīng)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(gè)非常重要的參數(shù)，壓入量太大不僅容易損壞玻璃還會(huì)損壞盤刷的壽命，壓入量太小對(duì)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(guī)格、厚度、清洗機(jī)的各個(gè)工藝參數(shù)有關(guān)系，對(duì)于壓入量應(yīng)根據(jù)玻璃的種類做出適當(dāng)?shù)恼{(diào)整）。在玻璃清洗工藝中，盤刷的壓入量是一個(gè)非常難調(diào)整的參數(shù)，如果調(diào)整不好就會(huì)給清洗工藝造成負(fù)面的影響，甚至?xí)斐刹ＡП砻娴膿p傷或造成玻璃在傳送過程中行走的不穩(wěn)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(zhuǎn)速也是非常重要的，原則上是轉(zhuǎn)速越高清洗效果越好，但轉(zhuǎn)速越快會(huì)對(duì)玻璃的行走速度造成較大的誤差，嚴(yán)重時(shí)會(huì)造成玻璃停止不動(dòng)的現(xiàn)象。為了保證玻璃的正常傳送，盤刷的轉(zhuǎn)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(dāng)?shù)恼{(diào)整盤刷的轉(zhuǎn)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(zhuǎn)動(dòng)會(huì)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(dǎo)向裝置（不同的清洗設(shè)備中有不同的導(dǎo)向裝置，導(dǎo)向裝置可以根據(jù)設(shè)備本身的機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)，在保證玻璃能順利傳送的前提下導(dǎo)向裝置結(jié)構(gòu)越簡單越好），以免造成玻璃在輸送過程中出現(xiàn)蛇形曲線的狀況，從而造成撞片等嚴(yán)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(jī)中需要清洗劑（一般情況下清洗劑是一種強(qiáng)堿介質(zhì)，不僅有利于清洗效果還起到潤滑劑的作用），所以當(dāng)玻璃從其他的清洗設(shè)備進(jìn)入盤刷清洗設(shè)備時(shí)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(dāng)然根據(jù)對(duì)玻璃不同的品質(zhì)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(shè)備中清洗劑的濃度，當(dāng)玻璃從盤刷清洗設(shè)備輸出到其他清洗設(shè)備時(shí)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(zhì)的直徑也是玻璃清洗工藝一項(xiàng)比較重要的參數(shù)，其直徑不能太小，直徑太小會(huì)使整個(gè)盤刷有效部位太軟不利于清洗效果；其直經(jīng)也不能太大，直徑太大會(huì)造成玻璃表面清洗不均勻同樣對(duì)清洗效果不利。盤刷材質(zhì)直徑在0.05～0.2 mm之間對(duì)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(shè)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(duì)玻璃不造成擦劃傷的硬質(zhì)毛刷來實(shí)現(xiàn)。
4.2 滾刷在光電子玻璃清洗中的應(yīng)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(zhì)一般采用10～18 MΩ的純水（根據(jù)不同的生產(chǎn)工藝也可以采用10～18 MΩ的純水加清洗劑作為介質(zhì)），溫度一般控制在40 ℃～60 ℃。
②在滾刷清洗工藝中，滾刷的旋轉(zhuǎn)方向?qū)η逑葱Ч泻艽蟮挠绊憽Ｒ话闱闆r下，第一組滾刷的旋轉(zhuǎn)方向一般是順著玻璃的行走方向，最后一組滾刷的旋轉(zhuǎn)方向是逆著玻璃的行走方向的，如圖2所示。經(jīng)過某多次驗(yàn)證，滾刷的這種旋轉(zhuǎn)方向?qū)ΣＡг跐L刷清洗設(shè)備中行走是最順利的，同時(shí)對(duì)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(shù)，和盤刷一樣，如果壓入量太大會(huì)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(fā)生撞片、疊片的狀況。如果壓入量太小，就達(dá)不到預(yù)期的清洗效果。滾刷的壓入量一般為0.5～5 mm之間，具體數(shù)值可以根據(jù)實(shí)際生產(chǎn)效果進(jìn)行適當(dāng)?shù)恼{(diào)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(duì)噴淋水的方向也是有要求的。如圖3所示的噴水方向?qū)ΣＡ逑葱Ч詈谩娏芩膲毫σ蠛捅P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(zhì)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(zhuǎn)速越高清洗效果越好，但同樣存在著，滾刷轉(zhuǎn)速過高帶來生產(chǎn)的不穩(wěn)定。在正常的生產(chǎn)過程中滾刷的轉(zhuǎn)速一般控制在400～2 000 rpm，同樣在不影響生產(chǎn)工藝的前提下，滾刷的轉(zhuǎn)速越高對(duì)清洗效果越好。
⑥滾刷材質(zhì)的直徑也是玻璃清洗工藝一項(xiàng)比較重要的參數(shù)，和盤刷一樣滾刷直徑在0.05～0.2 mm之間對(duì)玻璃清洗效果最好。
⑦相對(duì)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(duì)玻璃行走的過程要求不是太精密，可以不加導(dǎo)向裝置，如果對(duì)玻璃行走過程要求精度較高應(yīng)加上導(dǎo)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(duì)玻璃不造成擦劃傷的硬質(zhì)毛刷來避免造成對(duì)玻璃的擦劃傷。
4.3 其它種類毛刷在光電子玻璃中的應(yīng)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(yīng)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(shù)可以參照滾刷的介紹。
②近年來，HPVC軟質(zhì)高分子聚氯乙烯滾軸在光電子玻璃中也有了一定得應(yīng)用，作為新型的一種毛刷也在被越來越多的廠家所認(rèn)可。
毛刷在光電子玻璃清洗工藝中是非常重要的一環(huán)，對(duì)玻璃有著顯著的清洗效果，目前絕大多數(shù)光電子玻璃生產(chǎn)廠家的玻璃清洗工藝都用到了毛刷清洗工藝。隨著市場(chǎng)的需求，作為一種消耗品，毛刷的質(zhì)量和壽命等自身參數(shù)也有了越來越高的要求。
5 結(jié) 語
毛刷在光電子玻璃清洗工藝應(yīng)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(gè)參數(shù)都非常重要，以上所談的參數(shù)選擇是在實(shí)踐中總結(jié)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(yè)于中南民族大學(xué)金融系，現(xiàn)就讀于中南民族大學(xué)經(jīng)濟(jì)學(xué)院中國少數(shù)民族碩士專業(yè)。
摘要：21世紀(jì)是信息經(jīng)濟(jì)時(shí)代，信息產(chǎn)業(yè)將成為支柱產(chǎn)業(yè)。而信息產(chǎn)業(yè)的發(fā)展卻與光電子技術(shù)的發(fā)展有著緊密的聯(lián)系。光電子產(chǎn)業(yè)將為21世紀(jì)最具魅力的朝陽產(chǎn)業(yè)。武漢東湖高新技術(shù)區(qū)作為部級(jí)光電子產(chǎn)業(yè)基地，聚集了一批有自主創(chuàng)新能力的光電子企業(yè)，具有較強(qiáng)的競(jìng)爭(zhēng)實(shí)力，對(duì)國的光電子產(chǎn)業(yè)乃至信息產(chǎn)業(yè)的發(fā)展有的舉足輕重的地位。因此，加強(qiáng)對(duì)武漢光電子產(chǎn)業(yè)發(fā)展戰(zhàn)略研究，對(duì)我國光電子產(chǎn)業(yè)的發(fā)展壯大有著至關(guān)重要的意義。
關(guān)鍵詞：光電子產(chǎn)業(yè)；突出問題；發(fā)展戰(zhàn)略
一、光電子產(chǎn)業(yè)概況
光電子產(chǎn)業(yè)是以硅為基礎(chǔ)原材料、以紅外線、激光光電子技術(shù)為支撐的，包括能源光電子、信息光電子、消費(fèi)光電子、光儲(chǔ)存、光通信與網(wǎng)絡(luò)等電子技術(shù)產(chǎn)業(yè)，光電子產(chǎn)業(yè)在各個(gè)方面具有微電子無法比擬的優(yōu)勢(shì)以及更為廣闊的發(fā)展前景和市場(chǎng)潛力。
我國光電子產(chǎn)業(yè)整體上水平低下、發(fā)展不足，從生產(chǎn)規(guī)模這一項(xiàng)來看，我國的光電子產(chǎn)業(yè)占國際市場(chǎng)的份額很低，但是我國的其他粗放型產(chǎn)業(yè)占國際市場(chǎng)市場(chǎng)份額超過百分之二十。但是，光電子產(chǎn)業(yè)在我國有巨大的市場(chǎng)，發(fā)展?jié)摿Τ渥恪＝辏覈怆娮赢a(chǎn)業(yè)產(chǎn)值平均年增速達(dá)到20%，截止2012年，我國光電子產(chǎn)業(yè)市場(chǎng)需求接近700億美元。
武漢東湖高新區(qū)是“國家光電子產(chǎn)業(yè)基地”，是我國發(fā)展環(huán)境最有利、發(fā)展?jié)摿ψ畲蟮墓怆娮赢a(chǎn)業(yè)基地。武漢建設(shè)一系列光電子產(chǎn)業(yè)基礎(chǔ)設(shè)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(shí)驗(yàn)室，而且隨著信息產(chǎn)業(yè)的不斷發(fā)展壯大，以企業(yè)為代表的經(jīng)濟(jì)體越發(fā)注重知識(shí)創(chuàng)新，競(jìng)爭(zhēng)力不斷增強(qiáng)。越來越多的技術(shù)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(xué)、武漢大學(xué)、武漢理工大學(xué)為代表的多個(gè)高等學(xué)府，他們?yōu)槲錆h光電子產(chǎn)業(yè)源源不斷輸送大批高端人才，這也是其他地區(qū)光電子產(chǎn)業(yè)無法比擬的優(yōu)勢(shì)所在。
2012年10月底，武漢東湖高新技術(shù)開發(fā)區(qū)出臺(tái)了光電子產(chǎn)業(yè)發(fā)展新政策，推動(dòng)著武漢光谷光電子產(chǎn)業(yè)的繼續(xù)騰飛。光谷已發(fā)展成為武漢光電子產(chǎn)業(yè)優(yōu)秀地區(qū)和國際競(jìng)爭(zhēng)的典范。
二、武漢光電子產(chǎn)業(yè)存在的問題及其原因
（一）產(chǎn)品結(jié)構(gòu)不合理
投資類產(chǎn)品比例過大時(shí)武漢光電子產(chǎn)業(yè)的重要特點(diǎn)，相反地消費(fèi)類光電子產(chǎn)業(yè)十分薄弱。比如，武漢光電子產(chǎn)品中光纖光纜等投資類產(chǎn)品的生產(chǎn)規(guī)模最大，致使投資類產(chǎn)品的比例占總產(chǎn)品比例達(dá)到七成。由于技術(shù)落后，生產(chǎn)原料必須從國外進(jìn)口，產(chǎn)品的市場(chǎng)總量需求趨于過剩，造成光電子產(chǎn)品價(jià)格不合理，發(fā)展模式落后，跨越式發(fā)展的空間不大。這主要是由兩反面造成的，一方面是受市場(chǎng)波動(dòng)影響較大，投資產(chǎn)品受市場(chǎng)波動(dòng)影響較小，大量生產(chǎn)投資型產(chǎn)品是又市場(chǎng)決定的；另一方面是光電子產(chǎn)業(yè)鏈短。基礎(chǔ)類產(chǎn)品主要是生產(chǎn)制造光纖光纜等投資類產(chǎn)品，對(duì)其他制造業(yè)的商品需求不夠，造成光電子產(chǎn)業(yè)的發(fā)展不能帶動(dòng)上游產(chǎn)業(yè)和其他制造業(yè)的發(fā)展的困境。
（二）投入不夠，資金來源渠道少，投資重點(diǎn)不突出
武漢光電子產(chǎn)業(yè)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(chǎn)業(yè)得到充分的發(fā)展。武漢光電子產(chǎn)業(yè)吸引外資不足，也導(dǎo)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(diǎn)，沒有形成足以帶動(dòng)整個(gè)武漢光電子產(chǎn)業(yè)的龍頭企業(yè)。同時(shí)，武漢光電子產(chǎn)業(yè)還存在體制不健全，缺乏產(chǎn)權(quán)交易市場(chǎng)和完善的頂尖技術(shù)項(xiàng)目的問題。武漢市光電子產(chǎn)業(yè)得到的國家資金投入量與光電子發(fā)達(dá)國家的基金投入量相比實(shí)在是微不足道。
（三）優(yōu)秀競(jìng)爭(zhēng)力不足
優(yōu)秀競(jìng)爭(zhēng)力是一個(gè)企業(yè)賴以生存的基礎(chǔ)。強(qiáng)大的優(yōu)秀競(jìng)爭(zhēng)力短期內(nèi)是由企業(yè)產(chǎn)品和服務(wù)的質(zhì)量決定的，長期來看，科技創(chuàng)新能力是一個(gè)企業(yè)優(yōu)秀競(jìng)爭(zhēng)力的關(guān)鍵所在。優(yōu)秀競(jìng)爭(zhēng)力是企業(yè)綜合實(shí)力的具體體現(xiàn)、是企業(yè)贏得市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)、能否長期健康發(fā)展的根本因素。優(yōu)秀競(jìng)爭(zhēng)力是武漢光電子產(chǎn)業(yè)持續(xù)發(fā)展的保障。雖然國家對(duì)于武漢光電子產(chǎn)業(yè)的發(fā)展做出大量的政策和資金支持，但是武漢光電子產(chǎn)業(yè)優(yōu)秀競(jìng)爭(zhēng)力不足時(shí)不爭(zhēng)的事實(shí)。在各國各個(gè)光電子產(chǎn)業(yè)基地競(jìng)爭(zhēng)力綜合評(píng)估中，武漢光電子產(chǎn)業(yè)的三個(gè)優(yōu)秀競(jìng)爭(zhēng)力指標(biāo)都處于中下游水平。科技創(chuàng)新不足是武漢光電子產(chǎn)業(yè)優(yōu)秀競(jìng)爭(zhēng)力不足的根本原因。
三、武漢光電子產(chǎn)業(yè)發(fā)展戰(zhàn)略相關(guān)建議
（一）加快產(chǎn)品結(jié)構(gòu)調(diào)整是未來光電子企業(yè)生產(chǎn)活動(dòng)中的重要工作
近年來，由于投資類產(chǎn)品和消費(fèi)類產(chǎn)品比例失調(diào)，武漢光電子企業(yè)面臨生產(chǎn)上的嚴(yán)峻挑戰(zhàn)，特別是一些生產(chǎn)技術(shù)相對(duì)簡單的低檔產(chǎn)品。這些產(chǎn)品往往利潤不高，使光電子企業(yè)效益低下，發(fā)展履步維艱。而一些技術(shù)難度大、回報(bào)率高的產(chǎn)品又只能靠進(jìn)口國外企業(yè)。這種惡尋循環(huán)使我國光電子產(chǎn)業(yè)不能健康快速發(fā)展。因此企業(yè)應(yīng)同科研單位合作，加大技術(shù)創(chuàng)新的力度，深入了解市場(chǎng)需求，以生產(chǎn)適銷對(duì)路的產(chǎn)品，使我國光電子產(chǎn)業(yè)的產(chǎn)品結(jié)構(gòu)不斷趨于合理化。武漢光電子企業(yè)往往集中度過低，不能形成產(chǎn)業(yè)集群效應(yīng)。
（二）調(diào)整投資結(jié)構(gòu)，優(yōu)化資金投向
武漢光電子企業(yè)要持續(xù)發(fā)展，做到真正服務(wù)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(xié)調(diào)安排，統(tǒng)籌規(guī)劃，提高資金的利用效率做好資金的協(xié)調(diào)分配，擴(kuò)大武漢光電子產(chǎn)業(yè)企業(yè)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(cái)政上給予必要的支持。要充分發(fā)揮現(xiàn)有地方政策性投融資的作用，充分發(fā)揮現(xiàn)有地方政策性投資機(jī)構(gòu)的作用，很重要的一個(gè)方面是增加政策性資金來源。加大引進(jìn)外資力度，引導(dǎo)外資重點(diǎn)投向光電子工業(yè)重點(diǎn)發(fā)展的領(lǐng)域、重點(diǎn)項(xiàng)目和重點(diǎn)產(chǎn)品的開發(fā)與生產(chǎn)。優(yōu)化資金結(jié)構(gòu)促進(jìn)光電子工業(yè)發(fā)展，以營造良好的研究開發(fā)環(huán)境和商業(yè)環(huán)境為重點(diǎn)，為國內(nèi)外投資者創(chuàng)造高效的行政服務(wù)、優(yōu)越的投資環(huán)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(hù)知識(shí)產(chǎn)權(quán)
一是鼓勵(lì)企業(yè)拿出更多資金投入到科技創(chuàng)新和知識(shí)產(chǎn)權(quán)的保護(hù)，二是大幅提高政府財(cái)政預(yù)算，為企業(yè)的科技創(chuàng)新和知識(shí)產(chǎn)權(quán)的保護(hù)保駕護(hù)航。同時(shí)，要大力推進(jìn)產(chǎn)學(xué)研聯(lián)合，多方協(xié)作，充分利用武漢優(yōu)越的大學(xué)資源；組合科研小組重點(diǎn)攻關(guān)，盡最大努力解決和突破關(guān)鍵專有技術(shù)難題，因時(shí)因地制宜地建設(shè)專門進(jìn)行科研的研發(fā)中心，提升企業(yè)的自主創(chuàng)新能力。知識(shí)產(chǎn)權(quán)制度已經(jīng)成為國家發(fā)展戰(zhàn)略的重要組成部分，是經(jīng)濟(jì)發(fā)展的重要保證，是科技支撐的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。國家必須重視知識(shí)創(chuàng)新，要建立一個(gè)有法可依的知識(shí)創(chuàng)新激勵(lì)機(jī)制，從根本上保障知識(shí)創(chuàng)新者的權(quán)益，反不正當(dāng)競(jìng)爭(zhēng)法等市場(chǎng)激勵(lì)機(jī)制建設(shè)，建立健全有關(guān)打擊侵犯專利等危害知識(shí)產(chǎn)權(quán)的行為。確保科技創(chuàng)新活動(dòng)和知識(shí)產(chǎn)權(quán)保護(hù)沿著健康軌道發(fā)展。
作為我國最重要的光電子信息產(chǎn)業(yè)基地之一的武漢光谷，具有明顯的區(qū)位優(yōu)勢(shì)、技術(shù)優(yōu)勢(shì)以及產(chǎn)業(yè)優(yōu)勢(shì)。它是武漢光電子產(chǎn)業(yè)發(fā)展的基集中體現(xiàn)。在武漢建立中國光電子產(chǎn)業(yè)基地，大力發(fā)展武漢光電子產(chǎn)業(yè)將對(duì)我國光電子產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，推動(dòng)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整和經(jīng)濟(jì)增長方式的轉(zhuǎn)變，進(jìn)而帶動(dòng)我國光電子信息技術(shù)的進(jìn)步，都具有深遠(yuǎn)的戰(zhàn)略意義和歷史意義。（作者單位：中南民族大學(xué)經(jīng)濟(jì)學(xué)院）
摘 要 本文根據(jù)應(yīng)用技術(shù)型本科院校的特點(diǎn)及培養(yǎng)目標(biāo)，從與企業(yè)合作編寫教材、課程的設(shè)計(jì)偏重實(shí)驗(yàn)、運(yùn)用現(xiàn)代化教學(xué)手段及采用合理的教學(xué)評(píng)價(jià)體系等方面，對(duì)光電子技術(shù)課程的教學(xué)進(jìn)行了改革與探索。
關(guān)鍵詞 應(yīng)用技術(shù)型 光電子技術(shù) 教學(xué)改革
為了使大學(xué)生的培養(yǎng)更好地面向社會(huì)，貼近市場(chǎng)、更好地滿足社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的需要。教育部等六部委提出了《現(xiàn)代職業(yè)教育體系建設(shè)規(guī)劃（2014-2020年）》，鼓勵(lì)舉辦應(yīng)用技術(shù)型高校，將其建設(shè)成直接服務(wù)區(qū)域經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展，以舉辦本科職業(yè)教育為重點(diǎn)，融職業(yè)教育、高等教育和繼續(xù)教育于一體的新型大學(xué)。在上述《規(guī)劃》的指導(dǎo)下，欲推動(dòng)一批本科高校轉(zhuǎn)型，而寧波工程學(xué)院恰是2000年以后轉(zhuǎn)型成立的服務(wù)地方經(jīng)濟(jì)發(fā)展的本科院校，響應(yīng)轉(zhuǎn)型號(hào)召義不容辭。但對(duì)于應(yīng)用技術(shù)型大學(xué)培養(yǎng)沒有現(xiàn)成的經(jīng)驗(yàn)和軌道可循，只能在借鑒別國同類院校辦學(xué)成果和積累的經(jīng)驗(yàn)的基礎(chǔ)上探索。“光電子技術(shù)”是我校電子科學(xué)與技術(shù)專業(yè)光電子方向的一門專業(yè)優(yōu)秀課。其教學(xué)任務(wù)不僅要傳授給學(xué)生扎實(shí)的光電子技術(shù)的專業(yè)基礎(chǔ)知識(shí)，為后續(xù)相關(guān)課程的學(xué)習(xí)打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)，更為重要的是通過完善的理論和實(shí)踐教學(xué)體系培養(yǎng)和提高學(xué)生的工程素質(zhì)，為畢業(yè)后從事光電子方面的相關(guān)崗位做準(zhǔn)備。本文就光電子技術(shù)課程針對(duì)應(yīng)用技術(shù)型人才的培養(yǎng)模式提出幾點(diǎn)見解。
1 應(yīng)用技術(shù)型本科院校光電子技術(shù)課程培養(yǎng)目標(biāo)
隨著我國工業(yè)技術(shù)的發(fā)展和產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)的轉(zhuǎn)型升級(jí)及由此引起的勞動(dòng)力市場(chǎng)變化，社會(huì)大環(huán)境對(duì)高層次應(yīng)用型人才的需求更加迫切。由此，作為電子科學(xué)與技術(shù)專業(yè)優(yōu)秀課程的光電子技術(shù)課程的培養(yǎng)目標(biāo)與傳統(tǒng)偏學(xué)術(shù)型定位的課程培養(yǎng)目標(biāo)存在根本性區(qū)別，而應(yīng)以學(xué)生就業(yè)崗位需求為導(dǎo)向確立培養(yǎng)目標(biāo)。培養(yǎng)的學(xué)生既要具有扎實(shí)的理論基礎(chǔ)，更具有較強(qiáng)的動(dòng)手能力，使學(xué)生畢業(yè)后在相應(yīng)的工作崗位能夠具有光電產(chǎn)品生產(chǎn)制造、裝配、檢測(cè)、設(shè)備操作與維護(hù)、技術(shù)服務(wù)、生產(chǎn)管理等方面的應(yīng)用才能。經(jīng)過相關(guān)企業(yè)大量調(diào)研和人才需求分析，筆者認(rèn)為應(yīng)用技術(shù)型本科院校光電子技術(shù)課程的具體目標(biāo)是以培養(yǎng)從事光電子方向系統(tǒng)設(shè)計(jì)與集成的應(yīng)用技術(shù)人才為主，注重提高學(xué)生光子器件的開發(fā)能力，強(qiáng)調(diào)學(xué)生的綜合應(yīng)用能力，能夠理解跨行業(yè)的知識(shí)融會(huì)貫通。
2 目前轉(zhuǎn)型類高校光電子技術(shù)課程教學(xué)中存在的問題
（1）教材少，內(nèi)容陳舊，不能與時(shí)俱進(jìn)。我校于2005年由原來的專科學(xué)校升格為本科院校，屬于地方本科院校。學(xué)生使用的教材幾乎都是由學(xué)術(shù)型大學(xué)的專家教授編寫出來的。這些教材偏重理論，對(duì)于培養(yǎng)應(yīng)用型人才，服務(wù)地方經(jīng)濟(jì)的宗旨不太匹配。教材更新速度慢，與企業(yè)實(shí)際情況相距甚遠(yuǎn)。同時(shí)，由于課程內(nèi)容側(cè)重理論，學(xué)生學(xué)習(xí)起來感到枯燥無味。
（2）授課內(nèi)容偏重理論，輕實(shí)踐。光電子技術(shù)是光子技術(shù)與電子技術(shù)相結(jié)合而形成的一門新興的綜合性交叉學(xué)科，主要研究光與物質(zhì)中的電子相互作用及其能量相互轉(zhuǎn)換的相關(guān)技術(shù)。它包含了激光原理與控制、光電顯示、光存儲(chǔ)、光輻射的調(diào)制及探測(cè)等方面的知識(shí)，討論光纖傳感器原理，相干測(cè)量及激光的各種應(yīng)用等。當(dāng)前地方本科高校的培養(yǎng)體系和模式基本都是按照傳統(tǒng)的理論人才培養(yǎng)模式構(gòu)建，在轉(zhuǎn)向應(yīng)用技術(shù)型本科高校的過程中培養(yǎng)內(nèi)容和課程體系受到傳統(tǒng)慣性的影響，理論教學(xué)依然占有絕對(duì)的比重。這與培養(yǎng)學(xué)生具有相應(yīng)的應(yīng)用技能相悖。光電子技術(shù)本是一門應(yīng)用性很強(qiáng)的課程，通過該課程的學(xué)習(xí)應(yīng)該使學(xué)生具備應(yīng)用所學(xué)知識(shí)解決實(shí)際問題的能力。完備系統(tǒng)的理論知識(shí)固然重要，但新穎的實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)的設(shè)計(jì)更能使學(xué)生提高學(xué)習(xí)興趣和對(duì)實(shí)際問題的分析和解決能力。
（3）課程內(nèi)容較多，課時(shí)偏少。光電子技術(shù)是電子科學(xué)與技術(shù)專業(yè)的重要組成部分，是21世紀(jì)先進(jìn)科學(xué)技術(shù)之一，在現(xiàn)代社會(huì)中起著舉足輕重的作用，他的發(fā)展對(duì)國民經(jīng)濟(jì)及國防建設(shè)有著巨大的推動(dòng)作用。但光電子技術(shù)作為專業(yè)的主干課程，內(nèi)容較多，涉及的范圍廣，而課時(shí)量大多在48～64課時(shí)之間，有的還包括16課時(shí)的課內(nèi)實(shí)驗(yàn)。在少課時(shí)的情況下，如何完成內(nèi)容的講解，同時(shí)在理論學(xué)習(xí)和實(shí)踐的過程中提高學(xué)生的應(yīng)用技能成為必須考慮的問題。
（4）評(píng)價(jià)體系單一。目前大多數(shù)高校光電子技術(shù)課程的考核方式是教師根據(jù)學(xué)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%。基本一張?jiān)嚲頉Q定學(xué)習(xí)的好壞，偏離課程學(xué)習(xí)初衷，忽略學(xué)生是否能運(yùn)用科學(xué)的方法將所學(xué)的理論運(yùn)用到實(shí)踐中去發(fā)現(xiàn)問題，探究和解決問題，生成新的知識(shí)。
3 應(yīng)用型本科院校光電子技術(shù)課程改革措施
3.1 以崗位需求為導(dǎo)向自編教材，及時(shí)更新
依據(jù)當(dāng)今科技的發(fā)展，企業(yè)技術(shù)不斷革新，通過到光電子方向相關(guān)的本地企業(yè)光圣科技、奇美電子、首佳液晶、璨宇光電、菱茂光電等進(jìn)行大量的調(diào)研，了解企業(yè)對(duì)人才具體需求確定課程培養(yǎng)目標(biāo)。整合課程內(nèi)容：增加LED顯示材料和液晶顯示的驅(qū)動(dòng)，刪除了陰極攝像管顯示和光輻射的電磁場(chǎng)理論。同時(shí)增大了液晶顯示板的設(shè)計(jì)，組裝和調(diào)試等內(nèi)容。根據(jù)行業(yè)和企業(yè)的實(shí)際需求自編教材，且與企業(yè)合作共同編寫。該教材適合學(xué)生更快地進(jìn)入工作狀態(tài)，熟悉工業(yè)運(yùn)作，也可作為企業(yè)提高自已員工水平的參考資料。
3.2 增加實(shí)踐學(xué)時(shí)的比重，提高學(xué)生應(yīng)用技能的培養(yǎng)
應(yīng)用型本科院校定位后，我院對(duì)原有的光電子技術(shù)實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行了升級(jí)改造。一方面增加了設(shè)計(jì)型實(shí)驗(yàn)的比例，同時(shí)去掉了驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)。因設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)?zāi)軓亩嘟嵌取⒍喾轿弧⒍鄬哟巍⒍嗤緩接?xùn)練學(xué)生提出問題、分析問題和解決問題的能力，是培養(yǎng)學(xué)生應(yīng)用技能的重要手段。另一方面，根據(jù)課程培養(yǎng)目標(biāo)，與大恒光電及天津拓?fù)浜献鞴餐_發(fā)了實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目。具體內(nèi)容如表1所示：
表1 實(shí)驗(yàn)類型、實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目及所占比例
3.3 采用課程內(nèi)容分層、開展課堂討論及利用現(xiàn)代化的網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)等多種教學(xué)方法
應(yīng)用技術(shù)型本科院校在傳授學(xué)生系統(tǒng)的理論知識(shí)的同時(shí)，更重要的是培養(yǎng)學(xué)生運(yùn)用知識(shí)的技能。傳統(tǒng)的光電子技術(shù)課程教學(xué)方式已不能適應(yīng)新時(shí)期應(yīng)用技術(shù)型大學(xué)生培養(yǎng)的需要。而教育體制改革又要求降低教學(xué)的學(xué)時(shí)數(shù)，給學(xué)生更加寬松的時(shí)間培養(yǎng)綜合素質(zhì)，而技能的培養(yǎng)又需要大量課時(shí)。解決教學(xué)課時(shí)少與應(yīng)用能力培養(yǎng)之間的矛盾，成了光電子技術(shù)教學(xué)改革的一項(xiàng)重要任務(wù)。筆者認(rèn)為，首先為了能在有限的學(xué)時(shí)內(nèi)，講解更多的內(nèi)容，而且還能被學(xué)生較好地吸收，需要將教學(xué)內(nèi)容作整體分析、分出層次。比如：哪些內(nèi)容是重點(diǎn)、要點(diǎn)，需要學(xué)生牢固掌握;哪些內(nèi)容是難點(diǎn)，需要慢講，細(xì)講;哪些內(nèi)容屬于擴(kuò)大知識(shí)而容易理解的，可以快講;哪些內(nèi)容需要壓縮甚至刪減;哪些內(nèi)容可以讓學(xué)生自學(xué)。例如，各種顯示器的工作原理和驅(qū)動(dòng)方式是重點(diǎn)內(nèi)容，需要詳講，精講多練;激光器的清洗，雕刻等應(yīng)用內(nèi)容簡單，學(xué)生可以自學(xué)。其次可以針對(duì)難點(diǎn)的內(nèi)容開展課堂討論，在活躍的課堂氣氛下，加深對(duì)知識(shí)的理解。最后利用現(xiàn)代化的教學(xué)和溝通工具，為學(xué)生建立一個(gè)交流平臺(tái)，這個(gè)平臺(tái)應(yīng)用的技術(shù)可以由教師自己選擇，如BBS、微信、QQ、電子郵箱、社區(qū)等，然后教師將認(rèn)為有用的資料分享到這個(gè)平臺(tái)，并對(duì)學(xué)生提出的問題進(jìn)行解答，這樣可以達(dá)到一個(gè)教學(xué)相長的效果。
3.4 采用多元化的評(píng)價(jià)體系
教學(xué)評(píng)價(jià)方面，采用多種考核方式并舉，多角度考查學(xué)生對(duì)知識(shí)的掌握程度。目的是淡化考核結(jié)果，避免學(xué)生機(jī)械地背誦書本知識(shí)應(yīng)付考試，注重學(xué)習(xí)效果和過程，提高學(xué)生自學(xué)能力，培養(yǎng)學(xué)生良好的學(xué)習(xí)態(tài)度和習(xí)慣。如根據(jù)光電子技術(shù)的課程特點(diǎn)，筆者對(duì)原有的考核方式進(jìn)行了適當(dāng)?shù)恼{(diào)整，偏重實(shí)踐教學(xué)的權(quán)重，同時(shí)，注重平時(shí)課堂表現(xiàn)、學(xué)習(xí)態(tài)度和成效，在期末考試中采取開、閉卷相結(jié)合的方式（如表2所示）。
【摘 要】光電子產(chǎn)業(yè)作為21世紀(jì)具有代表性的主導(dǎo)產(chǎn)業(yè)之一，對(duì)當(dāng)今世界科技發(fā)展起到巨大驅(qū)動(dòng)力的作用。而《光電子技術(shù)》則是電子信息科學(xué)類專業(yè)的基礎(chǔ)學(xué)科，本文從分析該課程在本科教學(xué)階段的現(xiàn)狀及存在的問題出發(fā)，通過剖析學(xué)生學(xué)習(xí)的狀態(tài)及《光電子技術(shù)》在教學(xué)模式中存在的問題，把科學(xué)研究引入課堂，采用誘導(dǎo)式教學(xué)方法和多元化的考核評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)，對(duì)《光電子技術(shù)》的教學(xué)模式進(jìn)行創(chuàng)新性探索。實(shí)踐表明這些教學(xué)探索極大程度的調(diào)動(dòng)學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情，提高了《光電子技術(shù)》的教學(xué)效果。
【關(guān)鍵詞】光電子技術(shù);教學(xué)方法;誘導(dǎo)式教學(xué)
0 引言
隨著國家信息化建設(shè)的逐步深入，我國采取了一系列積極、穩(wěn)妥、有效的措施促進(jìn)電子信息技術(shù)產(chǎn)業(yè)高速、持續(xù)、健康的發(fā)展。從2002年開始國家計(jì)委組織實(shí)施光電產(chǎn)業(yè)化專項(xiàng)計(jì)劃，光電專項(xiàng)產(chǎn)業(yè)化目標(biāo)[1]是：（1）根據(jù)我國在光電子研究開發(fā)方面所具有的技術(shù)優(yōu)勢(shì)和資源特點(diǎn)，重點(diǎn)支持一批技術(shù)水平高、市場(chǎng)前景好的光電產(chǎn)品，實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)技術(shù)升級(jí)，并盡快形成規(guī)模生產(chǎn)。（2）“十五”期間初步形成具有一定自有知識(shí)產(chǎn)權(quán)和產(chǎn)業(yè)優(yōu)勢(shì)的光電產(chǎn)業(yè)體系。通過對(duì)我國已有技術(shù)和資源優(yōu)勢(shì)并在國際市場(chǎng)有競(jìng)爭(zhēng)力的光電子產(chǎn)品的重點(diǎn)支持，力爭(zhēng)在“十五”期間使國內(nèi)光電產(chǎn)業(yè)能夠滿足國內(nèi)各行業(yè)的需要，并進(jìn)入國際市場(chǎng)。（3）通過技術(shù)創(chuàng)新和項(xiàng)目建設(shè)的帶動(dòng)，扶持光電產(chǎn)業(yè)基地的形成。光電信息技術(shù)產(chǎn)業(yè)的迅速發(fā)展，使得具有光電信息技術(shù)知識(shí)背景的從業(yè)人員的需求逐年增加。作為培養(yǎng)專業(yè)人才的搖籃，近年來，很多高校相繼開設(shè)了光電信息工程專業(yè)。它以培養(yǎng)可從事光學(xué)工程、光通信、圖象與信息處理等技術(shù)領(lǐng)域的科學(xué)研究及相關(guān)領(lǐng)域的產(chǎn)品設(shè)計(jì)與制造、開發(fā)及應(yīng)用等工作的應(yīng)用型人才為目的。
而《光電子技術(shù)》作為光電信息工程專業(yè)的一門專業(yè)基礎(chǔ)課，從了解光電子技術(shù)的發(fā)展和應(yīng)用開始，通過學(xué)習(xí)光學(xué)基礎(chǔ)知識(shí)，以光學(xué)系統(tǒng)的源、傳輸通道、信息加載、探測(cè)、信號(hào)處理、顯示和存儲(chǔ)為主線，引導(dǎo)學(xué)生系統(tǒng)、全面的學(xué)習(xí)光電子技術(shù)。通過本課程的學(xué)習(xí)應(yīng)使學(xué)生對(duì)光電子技術(shù)中的基本概念、基本技術(shù)和基本器件有比較全面、系統(tǒng)的認(rèn)識(shí)，培養(yǎng)學(xué)生分析和解決工程技術(shù)問題的能力，為進(jìn)一步學(xué)習(xí)相關(guān)專業(yè)課打下基礎(chǔ)。
本文從分析《光電子技術(shù)》課程在本科教學(xué)階段的現(xiàn)狀及存在的問題出發(fā)，通過剖析學(xué)生學(xué)習(xí)的狀態(tài)及《光電子技術(shù)》在教學(xué)模式中存在的問題，把書本上的內(nèi)容與當(dāng)前光電信息產(chǎn)業(yè)的發(fā)展現(xiàn)狀相結(jié)合，采用誘導(dǎo)式教學(xué)把科學(xué)研究引入課堂，對(duì)《光電子技術(shù)》的教學(xué)思路進(jìn)行創(chuàng)新性探索。實(shí)踐表明這些教學(xué)探測(cè)極大程度的調(diào)動(dòng)學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情，提高了《光電子技術(shù)》的教學(xué)效果。
1 《光電子技術(shù)》的教學(xué)現(xiàn)狀及問題
就《光電子技術(shù)》這門課程而言，由于教學(xué)內(nèi)容的邏輯推導(dǎo)內(nèi)容較多，要求以大學(xué)數(shù)學(xué)為基礎(chǔ)，具備物理學(xué)，材料學(xué)，電路電子等多學(xué)科的知識(shí)和理論體系，導(dǎo)致部分學(xué)生對(duì)其缺乏興趣，進(jìn)而 影響到教學(xué)的效果。
盡管近年來，隨著的電子設(shè)備走進(jìn)課堂，授課方法也日趨多樣，如、“現(xiàn)代化多媒體與傳統(tǒng)板書”相結(jié)合的教學(xué)方法、“圖片演示與實(shí)物展示”相結(jié)合的教學(xué)方法、“課堂講授與小組討論”相結(jié)合的教學(xué)方法等[2]。對(duì)傳統(tǒng)意義上的教學(xué)模式進(jìn)行了改革，如，講解到激光原理與技術(shù)這一章節(jié)的時(shí)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(nèi)容以實(shí)實(shí)在在的實(shí)物圖片展現(xiàn)在學(xué)生的眼前，加深了學(xué)生對(duì)知識(shí)點(diǎn)的理解和接受。這些教育教學(xué)方法的改革在很長的一段時(shí)間的確取得了很好的教學(xué)效果。
然而，隨著的物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展，現(xiàn)在的大學(xué)生可以從互聯(lián)網(wǎng)上獲取海量信息，僅僅是一副圖，一個(gè)裝置器件已經(jīng)無法引起學(xué)生過多的關(guān)注。那么，如何吸引到學(xué)生的注意力，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，把《光電子技術(shù)基礎(chǔ)》這門光電信息工程專業(yè)基礎(chǔ)課講解的生動(dòng)，打開學(xué)生通往光電子技術(shù)領(lǐng)域的大門，為進(jìn)一步學(xué)習(xí)相關(guān)專業(yè)課打下基礎(chǔ)是我們亟需解決的問題。
2 誘導(dǎo)式教學(xué)方法
傳統(tǒng)意義上的誘導(dǎo)式教學(xué)方法早在20世紀(jì)80年代被提出，其理論依據(jù)出自《論語-述而》：“不憤不啟，不悱不發(fā)，舉一隅不以三隅反，則不復(fù)也。”意思是只有當(dāng)學(xué)生百思而不得其解時(shí)，教師才可以有選擇的啟發(fā)他，當(dāng)學(xué)生心里明白但不知如何表達(dá)時(shí)再去開導(dǎo)他，如果學(xué)生不能舉一反三，就先不要往下進(jìn)行了。因而誘導(dǎo)式教學(xué)應(yīng)當(dāng)是“啟發(fā)”和“引導(dǎo)”相結(jié)合，通過“啟發(fā)”和“引導(dǎo)”學(xué)生，使得學(xué)生在有限的課堂教學(xué)時(shí)間內(nèi)做到觸類旁通，提高教學(xué)效率。
而大學(xué)教育賦予了“誘導(dǎo)式教學(xué)”新的含義，除具有傳統(tǒng)意義上的誘導(dǎo)式教學(xué)的思想以外，還包含了用發(fā)展的眼光看待書本上的知識(shí)體系，把科學(xué)研究、最新的科技發(fā)明、科技產(chǎn)品引入課堂。就《光電子技術(shù)基礎(chǔ)》這門課程而言，可以從光電產(chǎn)業(yè)的最新科研成果中提煉出與課本知識(shí)點(diǎn)相關(guān)聯(lián)的的內(nèi)容，通過光電產(chǎn)業(yè)的新發(fā)明，新應(yīng)用吸引學(xué)生的注意力，在講解這些發(fā)明或應(yīng)用的過程中傳授教學(xué)內(nèi)容，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)《光電子技術(shù)》的興趣。以《光電子技術(shù)》[3]中“偏振――起偏――檢偏”這一知識(shí)點(diǎn)為例，如果僅僅從書本上給出的概念出發(fā)講解：（1）偏振指的是振動(dòng)方向?qū)τ趥鞑シ较虻牟粚?duì)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(cè)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(xué)效果。為了吸引學(xué)生的注意力，激發(fā)學(xué)生對(duì)“光的傳播”這一教課內(nèi)容的興趣和求知欲，同時(shí)擴(kuò)展學(xué)生的知識(shí)面，可以從近階段的熱門話題個(gè)人全息手機(jī)（takee手機(jī)）引入，takee手機(jī)的亮點(diǎn)之一是可以使用戶從各個(gè)角度都能感受到浮在屏幕上的全息立體3D效果，進(jìn)而聯(lián)系到學(xué)生身邊的光電信息技術(shù)――3D電影，觀眾要戴上一副特制的眼鏡，而這副眼鏡就是一對(duì)透振方向互相垂直的偏振片，由此把重點(diǎn)落到“偏振”這個(gè)知識(shí)點(diǎn)上，讓學(xué)生在一個(gè)輕松的教學(xué)氛圍中不僅學(xué)到了新知識(shí)，而且知道新知識(shí)的應(yīng)用領(lǐng)域和當(dāng)前發(fā)展的現(xiàn)狀，擴(kuò)寬了學(xué)生的知識(shí)面和眼界。
因此，大學(xué)課堂中的誘導(dǎo)式教學(xué)方法應(yīng)該：（1）培養(yǎng)學(xué)生具有批判性思維;（2）具有科學(xué)的想象力;（3）具備自我塑造和發(fā)展能力。在此基礎(chǔ)上，“以點(diǎn)帶面”提高學(xué)生的創(chuàng)新能力和動(dòng)手實(shí)踐能力。
3 多元化的考核評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)
北京航空航天大學(xué)校長前校長曹傳鈞教授在本科教學(xué)上，提出“講一、練二、考三”的教學(xué)模式。指出學(xué)生的學(xué)習(xí)效果體現(xiàn)在：（1）知識(shí)面的寬窄;（2）學(xué)習(xí)，實(shí)踐的經(jīng)歷;（3）自學(xué)的能力;（4）是否具備創(chuàng)造性思維和創(chuàng)造性能力，具有獨(dú)立的見解等幾個(gè)方面[4]。那么單純的一張?jiān)嚲恚淮慰荚嚲筒荒軌蜃鳛閷W(xué)生掌握知識(shí)的依據(jù)。
而《光電子技術(shù)基礎(chǔ)》是理論與實(shí)踐相結(jié)合的一門課程，這就要求其課程的考核評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)該具備多元化，多樣性的要求。整個(gè)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(xué)生對(duì)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(xué)生運(yùn)用書本知識(shí)分析問題的能力;（2）實(shí)驗(yàn)部分的考核：通過實(shí)驗(yàn)不僅能夠加深學(xué)生對(duì)知識(shí)的掌握，實(shí)驗(yàn)本身更是對(duì)整個(gè)章節(jié)，甚至整個(gè)課程內(nèi)容的一個(gè)體現(xiàn)，如電光調(diào)制實(shí)驗(yàn)，旨在讓學(xué)生掌握晶體電光調(diào)制的原理和實(shí)驗(yàn)方法，但是該實(shí)驗(yàn)從激光發(fā)射出的光波經(jīng)由起偏器，電光晶體，1/4波片，檢偏器之后被光電探測(cè)器接收，通過信號(hào)處理，學(xué)生可以在示波器上觀察到作用到電光晶體上的調(diào)制信號(hào)曲線和光電探測(cè)器解調(diào)后的信號(hào)曲線。而這么一套設(shè)備展現(xiàn)出來的就是一個(gè)完整的光電系統(tǒng)。學(xué)生在實(shí)驗(yàn)的過程中可以運(yùn)用光電系統(tǒng)的知識(shí)搭建好實(shí)驗(yàn)線路，確定光路信號(hào)的走向，通過示波器顯示的信號(hào)曲線分析實(shí)驗(yàn)過程中出現(xiàn)的問題，思考該問題出現(xiàn)的原因以及采用何種解決這些問題，從而考察了學(xué)生對(duì)于光電調(diào)制內(nèi)容的掌握程度，促使學(xué)生從實(shí)踐中意識(shí)到理論知識(shí)的重要性，提高學(xué)生分析問題解決問題的能力;（3）課程設(shè)計(jì)部分：課程設(shè)計(jì)旨在學(xué)生根據(jù)授課內(nèi)容，通過自學(xué)擴(kuò)大自己的知識(shí)面，結(jié)合日常生活中使用的光電子產(chǎn)品，培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)的想象力和創(chuàng)新能力。整個(gè)成績采用百分制的標(biāo)準(zhǔn)，三部分的分值分配以60%+15%+25%的形式評(píng)判學(xué)生對(duì)《光電子技術(shù)基礎(chǔ)》的學(xué)習(xí)掌握程度。
通過對(duì)兩屆學(xué)生的采用誘導(dǎo)式教學(xué)和多元化考核評(píng)價(jià)的教學(xué)，其實(shí)踐表明這些教學(xué)探索極大程度的調(diào)動(dòng)學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情，提高了學(xué)生運(yùn)用所學(xué)知識(shí)分析問題，解決問題的能力，培養(yǎng)了學(xué)生的動(dòng)手能力和創(chuàng)新能力，達(dá)到了《光電子技術(shù)》的教學(xué)效果。
4 結(jié)束語
光是人們最為熟悉的現(xiàn)象之一，從17世紀(jì)關(guān)于光的本質(zhì)的兩大對(duì)立學(xué)說到21世紀(jì)的信息時(shí)代，光電信息技術(shù)已經(jīng)滲透到人們?nèi)粘Ｉ钪校斯怆娮蛹夹g(shù)專業(yè)的學(xué)生需要深入系統(tǒng)地學(xué)習(xí)《光電子技術(shù)》外，微電子技術(shù)、材料、電子科學(xué)與技術(shù)等專業(yè)的學(xué)生也需要了解光電的基本概念和基礎(chǔ)知識(shí)。探索誘導(dǎo)式教學(xué)方法在《光電子技術(shù)》課程的新模式和多元化的考核評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)，把光電基本概念和基礎(chǔ)知識(shí)與當(dāng)前光電信息產(chǎn)業(yè)的發(fā)展現(xiàn)狀相結(jié)合，使學(xué)生較好地掌握所學(xué)知識(shí)，把握知識(shí)點(diǎn)的學(xué)術(shù)前沿，為學(xué)生的進(jìn)一步學(xué)習(xí)和發(fā)展打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。
作者簡介：張艷（1983―），女，漢族，博士，安徽工程大學(xué)電氣工程學(xué)院，講師。
[摘 要] 結(jié)合學(xué)科專業(yè)特點(diǎn)，積極探索專業(yè)綜合訓(xùn)練實(shí)踐教學(xué)模式。基于CDIO理念推進(jìn)工程技術(shù)應(yīng)用型人才培養(yǎng)模式的構(gòu)建，提升實(shí)踐教學(xué)占本科教學(xué)的權(quán)重。以燕山大學(xué)信息科學(xué)與工程學(xué)院光電子專業(yè)的專業(yè)綜合訓(xùn)練為研究對(duì)象，從專業(yè)綜合訓(xùn)練的目的與意義出發(fā)，對(duì)現(xiàn)行的專業(yè)綜合訓(xùn)練內(nèi)容――反射式光纖位移傳感系統(tǒng)和訓(xùn)練形式進(jìn)行闡述，同時(shí)也對(duì)專業(yè)綜合訓(xùn)練改革進(jìn)行探索與嘗試，旨在為相關(guān)專業(yè)本科實(shí)踐教學(xué)的開展、高素質(zhì)人才培養(yǎng)提供有益的參考。
[關(guān)鍵詞] 光電子專業(yè)；專業(yè)綜合訓(xùn)練；反射式光纖位移傳感；實(shí)踐教學(xué)
0 引言
光電子專業(yè)是以光電信息工程理論與技術(shù)為特色的信息類專業(yè)，致力于培養(yǎng)融合光、電、信息和計(jì)算機(jī)等學(xué)科的復(fù)合型人才。在光電信息工程專業(yè)教學(xué)中，專業(yè)綜合訓(xùn)練作為一個(gè)必修實(shí)踐環(huán)節(jié)，是加強(qiáng)學(xué)生工程訓(xùn)練的重要手段，對(duì)培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新精神和實(shí)踐能力不可或缺[1]。同時(shí)，也是貫徹CDIO理念的重要方式[2]。發(fā)達(dá)國家的工科院校十分重視對(duì)學(xué)生工程實(shí)踐能力的培養(yǎng)，如要求學(xué)生在工廠進(jìn)行32個(gè)月的生產(chǎn)實(shí)訓(xùn)，幾乎占整個(gè)大學(xué)學(xué)習(xí)時(shí)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(lián)系工程實(shí)際進(jìn)行。與發(fā)達(dá)國家相比，國內(nèi)工科院校在實(shí)踐教學(xué)尤其是工程實(shí)踐教學(xué)方面存在明顯差距，普遍存在著“課程設(shè)計(jì)簡化、畢業(yè)設(shè)計(jì)軟化、專業(yè)綜合訓(xùn)練與生產(chǎn)實(shí)習(xí)形式化”的現(xiàn)象[3]。太原科技大學(xué)光信息科學(xué)與技術(shù)專業(yè)的專業(yè)實(shí)驗(yàn)是將專業(yè)課實(shí)驗(yàn)去掉，形成一個(gè)64學(xué)時(shí)的專業(yè)綜合實(shí)驗(yàn)課[4]。高朋等人介紹了沈陽師范大學(xué)在課外開放實(shí)驗(yàn)與實(shí)踐活動(dòng)中進(jìn)行專業(yè)實(shí)踐模塊，與專業(yè)實(shí)驗(yàn)課程互為補(bǔ)充[5]。陳順芳等人就咸寧學(xué)院光電信息實(shí)驗(yàn)與實(shí)踐平臺(tái)的構(gòu)建進(jìn)行了詳細(xì)的闡述[6]，具體實(shí)施也是以課外開放實(shí)驗(yàn)的方式進(jìn)行。
專業(yè)綜合訓(xùn)練起著從課本理論知識(shí)向?qū)I(yè)實(shí)踐能力過渡的橋梁作用，輕視這一教學(xué)環(huán)節(jié)會(huì)使學(xué)生走向社會(huì)后的適應(yīng)性降低及適應(yīng)周期加長。因此，提高對(duì)這一教學(xué)環(huán)節(jié)重要性的認(rèn)識(shí)，加大對(duì)其的投入，加強(qiáng)對(duì)該教學(xué)環(huán)節(jié)的建設(shè)，對(duì)保證這一教學(xué)環(huán)節(jié)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(duì)光電類專業(yè)綜合訓(xùn)練實(shí)踐教學(xué)目的、內(nèi)容、模式等方面進(jìn)行初步探索與研究。
1 專業(yè)綜合訓(xùn)練的目的與意義
光電子專業(yè)綜合訓(xùn)練的目的在于，使學(xué)生掌握電子技術(shù)和光學(xué)基本理論，了解光學(xué)原理、光電檢測(cè)技術(shù)及檢測(cè)儀器在生產(chǎn)實(shí)際和科學(xué)研究中的應(yīng)用情況；使學(xué)生對(duì)光源、光電探測(cè)器與傳感器等方面的知識(shí)有更進(jìn)一步的認(rèn)識(shí)和掌握。專業(yè)綜合訓(xùn)練是安排在大四的一項(xiàng)教學(xué)實(shí)踐環(huán)節(jié)，是在學(xué)生學(xué)習(xí)了本專業(yè)的全部專業(yè)基礎(chǔ)課和專業(yè)課后進(jìn)行的。通過專業(yè)綜合訓(xùn)練，拓寬學(xué)生的知識(shí)面，增加感性認(rèn)識(shí)，培養(yǎng)學(xué)生進(jìn)行調(diào)查研究、分析和解決工程實(shí)際問題的能力，為將來的工作打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。
2 燕山大學(xué)光電子專業(yè)綜合訓(xùn)練內(nèi)容與模式
燕山大學(xué)信息科學(xué)與工程學(xué)院光電類共有5個(gè)專業(yè)實(shí)驗(yàn)室、1個(gè)教學(xué)示范中心和1個(gè)光電類實(shí)踐教學(xué)基地，基本上能滿足7個(gè)教學(xué)班級(jí)的實(shí)踐活動(dòng)。專業(yè)綜合訓(xùn)練通常是選擇一些難度適中、具有較強(qiáng)應(yīng)用背景的題目來進(jìn)行仿真生產(chǎn)。早在2005年就設(shè)置了為期1周的專業(yè)綜合實(shí)驗(yàn)，曾先后進(jìn)行過“CCD綜合實(shí)驗(yàn)”、“光纖F-P干涉儀”、“光纖亮度測(cè)溫儀”等實(shí)驗(yàn)，由于學(xué)時(shí)較少，所以還是以“設(shè)計(jì)型”實(shí)驗(yàn)為主。隨著教學(xué)改革逐年深入，實(shí)踐教學(xué)日益受到關(guān)注，教育部啟動(dòng)了“卓越工程師教育培養(yǎng)計(jì)劃”試點(diǎn)，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(dòng)了燕山大學(xué)的實(shí)踐教學(xué)改革，專業(yè)綜合實(shí)驗(yàn)學(xué)時(shí)由1周增加到2周，到2012年增加到4周。這項(xiàng)實(shí)踐環(huán)節(jié)主要是在校內(nèi)專業(yè)實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行，這一點(diǎn)有別于生產(chǎn)實(shí)習(xí)。
訓(xùn)練內(nèi)容為設(shè)計(jì)制作一光纖位移傳感系統(tǒng)，屬于反射式強(qiáng)度調(diào)制光纖傳感器，是一種非功能型光纖傳感器。利用待測(cè)物理量引起光強(qiáng)變化，通過檢測(cè)光強(qiáng)的變化實(shí)現(xiàn)對(duì)待測(cè)物理量的測(cè)量，如位移、壓力、振動(dòng)、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(fā)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(tǒng)裝置的原理框圖如圖2所示，MCU采用宏晶公司的STC12C5A60S2。實(shí)現(xiàn)數(shù)控恒流源來驅(qū)動(dòng)LED/LD發(fā)光，采用AVAGO公司的T-1527作為光源，探測(cè)器采用與之匹配的R-2526，反射光強(qiáng)經(jīng)過信號(hào)處理后進(jìn)行A/D轉(zhuǎn)換，最后在LCD1602顯示屏或者數(shù)碼管上顯示出來。載有光纖探頭的二維位移調(diào)節(jié)架可以記錄其位移，這樣便可以得到位移與反射光強(qiáng)的關(guān)系，記錄多組數(shù)據(jù)便可繪制出反射式光纖位移傳感的調(diào)制特性曲線，如圖3。由圖3可知，不同驅(qū)動(dòng)電流下的調(diào)制特性曲線都在相同位置出現(xiàn)極大值，當(dāng)位移小于極大值時(shí)，為遞增函數(shù)，稱之為“前坡”，反之為“后坡”[7]。系統(tǒng)可工作在這兩個(gè)區(qū)域中，即“前坡”工作區(qū)和“后坡”工作區(qū)。可以看出，當(dāng)在“前坡”工作時(shí)，可以有較高的靈敏度；當(dāng)在“后坡”工作時(shí)，可以獲得較寬的動(dòng)態(tài)范圍。圖4為系統(tǒng)儀器的照片。
3 專業(yè)綜合訓(xùn)練的實(shí)施形式
專業(yè)綜合訓(xùn)練的實(shí)施形式是保證訓(xùn)練成效的重要前提。圖5為專業(yè)綜合訓(xùn)練的流程圖。學(xué)生在校內(nèi)專業(yè)實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行查閱文獻(xiàn)、設(shè)計(jì)、元器件選擇、原理圖繪制、PCB板的制作、光纖組件的設(shè)計(jì)與制作、焊接、硬件調(diào)試及其軟件編寫、文檔撰寫等工作[3]。
首先，領(lǐng)取任務(wù)書，由指導(dǎo)教師將訓(xùn)練內(nèi)容與要求以書面形式發(fā)到每個(gè)學(xué)生手中。教師講解訓(xùn)練內(nèi)容、目的和一些具體要求。此部分既要讓學(xué)生明確訓(xùn)練的總體目標(biāo)，更要讓學(xué)生有明確的階段性小目標(biāo)，讓學(xué)生清楚如何查資料、應(yīng)該查什么樣的資料、要實(shí)現(xiàn)什么目標(biāo)。
其次，查閱文獻(xiàn)資料，根據(jù)任務(wù)書的要求進(jìn)行電路設(shè)計(jì)、光學(xué)組件設(shè)計(jì)。以往給學(xué)生留出時(shí)間查閱文獻(xiàn)資料，只有小部分學(xué)生能按要求完成，效果不理想。針對(duì)這一弊病，采取了分小組匯報(bào)設(shè)計(jì)方案的形式，每3人1組以PPT形式匯報(bào)本小組的設(shè)計(jì)方案，同時(shí)指導(dǎo)老師給出評(píng)價(jià)。該部分內(nèi)容占學(xué)生成績的一部分，從而極大地調(diào)動(dòng)了學(xué)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(xué)生熟悉專業(yè)的繪圖制版軟件，并熟悉電路板設(shè)計(jì)制作的流程。考慮到PCB板的制作成本、生產(chǎn)周期和后期調(diào)試問題，并不把學(xué)生的版圖拿去工廠進(jìn)行加工制作，而是在學(xué)生設(shè)計(jì)后期將已做好的PCB板及對(duì)應(yīng)的版圖資料一起發(fā)給學(xué)生。通過對(duì)比、改進(jìn)、總結(jié)，讓學(xué)生發(fā)現(xiàn)設(shè)計(jì)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(diào)試。一方面讓學(xué)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(xué)生掌握硬件調(diào)試，包括電性能測(cè)試和一些簡單的測(cè)試程序來評(píng)估硬件及其焊接工藝的優(yōu)劣，從而讓學(xué)生充分認(rèn)識(shí)到調(diào)試在整個(gè)系統(tǒng)設(shè)計(jì)中的重要地位。
此外，給學(xué)生的光纖組件基本都是半成品，要讓學(xué)生制作光纖接頭。由于系統(tǒng)采用的是粗芯塑料光纖，加工制作的工藝要求比較低，學(xué)生在教師的指導(dǎo)下基本都能完成并達(dá)到要求。
軟件編寫，由于學(xué)生已進(jìn)行過單片機(jī)課程設(shè)計(jì)，對(duì)C51單片機(jī)編程已具備一定的基礎(chǔ)，所以這部分內(nèi)容主要體現(xiàn)在功能實(shí)現(xiàn)上。要求實(shí)現(xiàn)既定基本功能，當(dāng)然也鼓勵(lì)學(xué)生進(jìn)行功能拓展，充分利用MCU內(nèi)部資源和硬件電路板的各個(gè)模塊。經(jīng)過3天的軟件編寫，發(fā)現(xiàn)大部分學(xué)生都能實(shí)現(xiàn)要求的基本功能，有相當(dāng)一部分學(xué)生對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行了各種各樣的擴(kuò)展，效果甚至超出了老師的想象。對(duì)于一些編程能力差的學(xué)生，老師將軟件功能拆分，指導(dǎo)其分步分塊實(shí)現(xiàn)，盡可能地激發(fā)其編程熱情，使其縮小與其他同學(xué)的差距。
系統(tǒng)性能綜合測(cè)試，除了要求學(xué)生繪制出不同驅(qū)動(dòng)電流下的反射式位移傳感器的調(diào)制特性曲線外，還要求學(xué)生測(cè)量光源的P-I特性曲線等。進(jìn)行系統(tǒng)調(diào)零、增益調(diào)節(jié)等功能測(cè)試，并評(píng)估儀器性能參數(shù)。
最后，文檔撰寫，以往學(xué)生容易忽視文檔撰寫的重要性，互相抄襲、東拼西湊現(xiàn)象時(shí)有發(fā)生。為了避免此類情況的發(fā)生，教師在訓(xùn)練之初就反復(fù)強(qiáng)調(diào)文檔在整個(gè)系統(tǒng)設(shè)計(jì)中的重要性，并將文檔撰寫的質(zhì)量作為評(píng)定成績的一個(gè)重要依據(jù)。
4 專業(yè)綜合訓(xùn)練模式探尋
不斷探尋專業(yè)綜合訓(xùn)練的新模式，是深化本科實(shí)踐教育的需要，是培養(yǎng)學(xué)生實(shí)踐技能、綜合素質(zhì)的重要保證。燕山大學(xué)信息科學(xué)與工程學(xué)院光電子工程系對(duì)專業(yè)綜合訓(xùn)練的模式進(jìn)行了初步探尋，具體包括以下幾個(gè)方面。
1）在內(nèi)容上選擇與定位一些綜合程度比較高的題目，通常以一個(gè)具體的光電產(chǎn)品為載體，并且該產(chǎn)品在行業(yè)中具有一定的代表性，與當(dāng)前主流光電產(chǎn)品特征相近且與專業(yè)知識(shí)背景密切相關(guān)，使學(xué)生在光學(xué)、電子、機(jī)械設(shè)計(jì)和計(jì)算機(jī)應(yīng)用等各方面都能得到綜合鍛煉。這就要求專業(yè)綜合訓(xùn)練與前期大學(xué)本科三年所學(xué)各科課程有較好的知識(shí)點(diǎn)銜接，既包含如應(yīng)用光學(xué)、物理光學(xué)、光電子學(xué)、光電信息檢測(cè)、光輻射、光學(xué)材料、光學(xué)制造工藝、光學(xué)測(cè)試等光學(xué)類主要專業(yè)課程知識(shí)運(yùn)用，也要包含如光學(xué)精密設(shè)計(jì)、光學(xué)機(jī)械CAD、數(shù)字和模擬電路及電子設(shè)計(jì)自動(dòng)化工具的運(yùn)用，還要覆蓋微機(jī)原理與接口技術(shù)、軟件基礎(chǔ)、程序設(shè)計(jì)等計(jì)算機(jī)方面的知識(shí)運(yùn)用，使學(xué)生在最大的知識(shí)范疇內(nèi)得到充分的發(fā)揮和鍛煉。
2）研發(fā)與設(shè)計(jì)過程滿足“大過程”特征，體現(xiàn)在盡可能多的覆蓋產(chǎn)品制造鏈上的步驟和過程，讓學(xué)生對(duì)產(chǎn)品選型、市場(chǎng)定位、經(jīng)濟(jì)和技術(shù)可行性分析、論證、設(shè)計(jì)、仿真、加工、裝配、測(cè)試檢驗(yàn)、分析評(píng)估等環(huán)節(jié)和步驟都有感性經(jīng)歷和體會(huì)。
3）在實(shí)施過程中必須能夠讓每個(gè)學(xué)生都擔(dān)當(dāng)企業(yè)工人、技術(shù)員、管理員等多重角色，人人動(dòng)手，充分參與生產(chǎn)、研發(fā)設(shè)計(jì)的每個(gè)環(huán)節(jié)。
4）開辟校內(nèi)專業(yè)綜合訓(xùn)練基地或工程訓(xùn)練中心。自2005年以來，分別在燕山大學(xué)特種光纖研發(fā)基地和光電類實(shí)踐教學(xué)基地進(jìn)行過實(shí)習(xí)與訓(xùn)練。
5 結(jié)束語
專業(yè)綜合訓(xùn)練是學(xué)校實(shí)踐教學(xué)的重要組成部分，是教育教學(xué)體系中一個(gè)不可缺少的重要環(huán)節(jié)。專業(yè)綜合訓(xùn)練是培養(yǎng)技能型人才、實(shí)現(xiàn)培養(yǎng)目標(biāo)的主要途徑之一。它不僅是課程教學(xué)的總結(jié)，更是課程教學(xué)的延續(xù)。實(shí)踐教學(xué)如何滿足社會(huì)的需求是近幾年各高等院校共同關(guān)注的焦點(diǎn)，探討實(shí)踐教學(xué)改革的思路，有利于推進(jìn)人才培養(yǎng)進(jìn)程。
摘 要：該文闡述了光電子材料與器件課程在電子科學(xué)與技術(shù)專業(yè)教學(xué)中的重要地位，并根據(jù)筆者自身的教學(xué)經(jīng)驗(yàn)，討論了電子科學(xué)與技術(shù)專業(yè)教學(xué)中光電子材料與器件課程的理論教學(xué)和實(shí)驗(yàn)教學(xué)的內(nèi)容、教學(xué)形式、課時(shí)安排與教材選擇等。
關(guān)鍵詞：電子科學(xué)與技術(shù) 光電子材料與器件 理論教學(xué) 實(shí)驗(yàn)教學(xué)
電子科學(xué)與技術(shù)（以下簡稱“電科”）專業(yè)是以培養(yǎng)具備微電子、光電子、集成電路等領(lǐng)域?qū)捄窭碚摶A(chǔ)、實(shí)驗(yàn)?zāi)芰蛯I(yè)知識(shí)，能在電子科學(xué)與技術(shù)及相關(guān)領(lǐng)域從事各種電子材料、元器件、集成電路、電子系統(tǒng)、光電子系統(tǒng)的設(shè)計(jì)、制造、科技開發(fā)，以及科學(xué)研究、教學(xué)和生產(chǎn)管理工作的復(fù)合型專業(yè)人才為目標(biāo)的工程專業(yè)。作為電科專業(yè)教育中重要內(nèi)容的光電子技術(shù)，不僅是當(dāng)代信息技術(shù)兩大支柱之一，而且隨著現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的發(fā)展持續(xù)煥發(fā)著生命活力。而讓光電子技術(shù)保持如此強(qiáng)勁發(fā)展勢(shì)頭的主要原因之一，正是光電子材料與器件的廣泛應(yīng)用，例如激光器與新型光電探測(cè)器的應(yīng)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(guān)器件、超材料及相關(guān)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(yīng)用，是目前國際上光學(xué)與光電子學(xué)研究領(lǐng)域的前沿?zé)衢T方向。由此可見，學(xué)習(xí)光電子材料與器件的相關(guān)知識(shí)，不僅對(duì)電科學(xué)生知識(shí)體系的構(gòu)建與就業(yè)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(xué)生，提供了堅(jiān)實(shí)的理論基礎(chǔ)與知識(shí)儲(chǔ)備。然而，根據(jù)筆者的調(diào)研，雖然國內(nèi)許多重點(diǎn)大學(xué)的電科專業(yè)都開設(shè)了光電子技術(shù)課程，但很少有大學(xué)專門開設(shè)光電子材料與器件這門課程。而由于光電子技術(shù)的內(nèi)容多、涉及知識(shí)面廣，教學(xué)課時(shí)又往往有限（一般為32或48個(gè)學(xué)時(shí)），因此在光電子技術(shù)的實(shí)際教學(xué)過程中，講授教師往往重視光電子技術(shù)基本概念與理論知識(shí)的教學(xué)，而輕視光電子材料與器件的教學(xué)。該文從光電子材料與器件的研究內(nèi)容、應(yīng)用及發(fā)展等方面說明其在電科專業(yè)教育中的重要性，并結(jié)合自身光電子材料與器件課程的教學(xué)經(jīng)驗(yàn)，研討電科專業(yè)中光電子材料與器件的教學(xué)方法。
1 光電子材料與器件簡介
光電子材料是指能產(chǎn)生、轉(zhuǎn)換、傳輸、處理、存儲(chǔ)光電子信號(hào)的材料。光電子器件是指能實(shí)現(xiàn)光輻射能量與信號(hào)之間轉(zhuǎn)換功能或光電信號(hào)傳輸、處理和存儲(chǔ)等功能的器件。自1960年美國科學(xué)家梅曼發(fā)明世界上第一臺(tái)紅寶石激光器以來，光電子材料與器件如雨后春筍般發(fā)展迅速。在短短的50多年里，光電子材料與器件經(jīng)歷了從紅寶石激光器的發(fā)明，到半導(dǎo)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(diào)制器件、探測(cè)與顯示器件的小規(guī)模應(yīng)用到系統(tǒng)級(jí)集成制造實(shí)用化階段；從大功率量子阱陣列激光器的出現(xiàn)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(fā)展的腳步，并正在不斷深刻影響著人類社會(huì)的方方面面。在實(shí)際需求的引導(dǎo)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(jí)加工技術(shù)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(lǐng)域的研究成果豐碩，為未來光電子器件的微型化、集成化發(fā)展奠定了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。
綜上所述，光電子材料與器件在當(dāng)代信息產(chǎn)業(yè)與科學(xué)技術(shù)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(yīng)當(dāng)單獨(dú)作為一門課程獨(dú)立教學(xué)，而且應(yīng)該作為重視工程教育的電科專業(yè)的優(yōu)秀課程。
2 光電子材料與器件課程教學(xué)研究
2.1 光電子材料與器件課程的教學(xué)形式、課時(shí)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(shí)，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(shí)際應(yīng)用結(jié)合精密，因此，本課程宜采取理論教學(xué)與實(shí)驗(yàn)教學(xué)相結(jié)合的教學(xué)形式。
在課時(shí)安排方面，作為電科專業(yè)的一門優(yōu)秀專業(yè)課程，光電子材料與器件課程的總課時(shí)應(yīng)不低于32學(xué)時(shí)（2學(xué)分），理論課學(xué)時(shí)不低于26學(xué)時(shí)，實(shí)驗(yàn)課不低于6學(xué)時(shí)。
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(shù)中的一部分內(nèi)容，而目前國內(nèi)關(guān)于光電子技術(shù)方向的參考書籍很多，其中亦不乏一些光電子技術(shù)課程的經(jīng)典教材，例如西安電子科技大學(xué)安毓英主編的《光電子技術(shù)》[1]，西安交通大學(xué)朱京平主編的《光電子技術(shù)基礎(chǔ)》[2]等。雖然這些光電子技術(shù)參考書中或多或少都會(huì)介紹與光電子技術(shù)相關(guān)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(yè)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(shí)較深，基礎(chǔ)淺薄的本科生很難駕馭。由此可見，對(duì)于光電子材料與器件這門新興課程而言，設(shè)立統(tǒng)一的教材并不合適。因此，筆者建議該課程的講授教師根據(jù)理論教學(xué)與實(shí)驗(yàn)教學(xué)的內(nèi)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(xué)
按照電科專業(yè)的專業(yè)定位以及培養(yǎng)目標(biāo)，光電子材料與器件課程的理論教學(xué)也應(yīng)該突出“工程”內(nèi)容。傳統(tǒng)的光電子技術(shù)教學(xué)中所重視的原理、定律與規(guī)律等內(nèi)容，在光電子材料與器件教學(xué)中要弱化；而傳統(tǒng)光電子技術(shù)教學(xué)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(guān)知識(shí)，要在光電子材料與器件課程教學(xué)中占主體地位。如此才能保證在有限理論課時(shí)的前提下，讓學(xué)生對(duì)光電子材料與器件有一個(gè)全面的認(rèn)識(shí)。
在教學(xué)內(nèi)容的設(shè)置方面，由于光電子材料與器件主要應(yīng)用于光電子技術(shù)之中，因此，為了便于學(xué)生的理解與知識(shí)體系的構(gòu)建，筆者建議光電子材料與器件課程理論教學(xué)的章節(jié)設(shè)置按照光電子技術(shù)的章節(jié)設(shè)置進(jìn)行。以筆者講授光電子材料與器件理論課程（共26學(xué)時(shí)）為例，該理論課程共被分成了緒論（2學(xué)時(shí)）、激光原理與典型激光器（5學(xué)時(shí)）、太陽能電池（4學(xué)時(shí)）、光通信器件與材料（5學(xué)時(shí)）、光探測(cè)器件（5學(xué)時(shí)）、光電顯示器件（3學(xué)時(shí)）與光存儲(chǔ)器件（2學(xué)時(shí)）等七個(gè)章節(jié)，這七章內(nèi)容基本囊括了光電子技術(shù)中光產(chǎn)生、光轉(zhuǎn)化、光傳輸、光探測(cè)、光顯示以及光存儲(chǔ)等各個(gè)重要環(huán)節(jié)中最為典型的器件以及所用到的材料。另外，在每章內(nèi)容的設(shè)置上，也盡可能突出“工程”內(nèi)容，弱化“理論”知識(shí)。下面，筆者將詳細(xì)介紹筆者在光電子材料與器件教學(xué)中各章的教學(xué)內(nèi)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(shù)的基本知識(shí)簡介。在光電子材料與器件課程簡介中，向?qū)W生介紹課程設(shè)置的目的和意義、課程的主要內(nèi)容、教學(xué)與考試方式與參考資料等。通過這部分內(nèi)容的介紹，讓學(xué)生對(duì)本課程的意義、內(nèi)容、側(cè)重點(diǎn)有一定的認(rèn)識(shí)。在光電子技術(shù)基礎(chǔ)知識(shí)簡介中，重點(diǎn)向?qū)W生介紹光電子材料與器件與光電子技術(shù)的關(guān)系，并通過對(duì)光電子技術(shù)的概念、特征、發(fā)展等方面的介紹，讓學(xué)生對(duì)光電子技術(shù)以及光電子材料與器件有一個(gè)整體的認(rèn)識(shí)。
第二章激光原理與激光器重點(diǎn)介紹幾種典型激光器的材料、結(jié)構(gòu)與工作特性，其主要內(nèi)容包括三個(gè)部分：激光原理簡述、典型激光器與激光器的應(yīng)用。在激光原理簡述部分，由于多數(shù)電科專業(yè)在學(xué)習(xí)光電子材料與器件課程之前已經(jīng)修過激光原理等類似課程，所以該部分內(nèi)容為簡略介紹的內(nèi)容，主要幫助學(xué)生回顧激光的特征、歷史與光輻射理論等知識(shí)點(diǎn)。而第二部分內(nèi)容典型激光器是本章內(nèi)容的重中之重，在該部分內(nèi)容中，將依次向?qū)W生介紹固體、氣體、液體與半導(dǎo)體這四大類激光器中的典型激光器的結(jié)構(gòu)、特征與工作特性等知識(shí)。由于發(fā)光二極管與半導(dǎo)體激光器結(jié)構(gòu)與工作原理上的相似，在介紹完半導(dǎo)體激光器后，可以順理成章地介紹發(fā)光二極管的結(jié)構(gòu)與特征。另外，本章最后還簡單介紹了激光器的幾種常見應(yīng)用。
太陽能電池雖然是光電探測(cè)器中光伏效應(yīng)的一種特殊應(yīng)用，但是由于它在現(xiàn)如今光電子技術(shù)產(chǎn)業(yè)以及光電子器件中的重要地位以及良好的發(fā)展趨勢(shì)，該部分內(nèi)容被獨(dú)立成一章。在第三章太陽能電池中，主要分兩小節(jié)給學(xué)生介紹，第一小節(jié)介紹當(dāng)今能源與環(huán)境問題以及太陽能的開發(fā)和利用，讓學(xué)生了解當(dāng)今能源資源的現(xiàn)狀以及新能源研究與應(yīng)用的迫切需求，然后介紹太陽能利用的歷史以及發(fā)展趨勢(shì)；第二小節(jié)正式介紹太陽能電池的工作原理、結(jié)構(gòu)以及特性等知識(shí)。
第四章光通信器件與材料主要介紹的是光通信系統(tǒng)中所用到的有源與無源光器件。本章內(nèi)容共分為兩小節(jié)：第一小節(jié)介紹光纖通信的基礎(chǔ)知識(shí)，包括光纖通信的定義，光纖的結(jié)構(gòu)、導(dǎo)光原理、發(fā)展歷史，以及光纖通信系統(tǒng)的組成與特點(diǎn)。第二小節(jié)正式介紹光纖通信系統(tǒng)中所用到的各類光電子器件以及構(gòu)成這些器件的優(yōu)秀材料。在光纖通信中，最重要的器件當(dāng)屬光纖，所以，本節(jié)開始就著重介紹光纖的相關(guān)知識(shí)，包括它的結(jié)構(gòu)、原理、分類、特征參數(shù)與傳輸特性。然后，又將光纖通信系統(tǒng)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(fù)用與解復(fù)用器。最后，在本章結(jié)尾還介紹了光纖通信系統(tǒng)中其它幾種常用光器件，例如光耦合器、光衰減器、光環(huán)行器等。
第五章光探測(cè)器首先介紹了光電探測(cè)器的物理效應(yīng)、性能參數(shù)、噪聲；其次，按照光電探測(cè)器物理效應(yīng)的不同一一介紹了幾種典型的外光電效應(yīng)探測(cè)器（光電管與光電倍增管）與內(nèi)光電效應(yīng)探測(cè)器（光電導(dǎo)、光電池與光電二極管）。教學(xué)的重心仍然放在對(duì)探測(cè)器結(jié)構(gòu)、工作原理以及特性等方面。
第六章光顯示器件重點(diǎn)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(fā)光顯示器。
第七章光存儲(chǔ)器件主要介紹了現(xiàn)如今最常用的一種光存儲(chǔ)系統(tǒng)―― 光盤系統(tǒng)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(shí)驗(yàn)教學(xué)
光電子材料與器件實(shí)驗(yàn)課程的教學(xué)要與理論教學(xué)緊密相連，并重點(diǎn)介紹理論課上講解過的光電子材料與器件，實(shí)驗(yàn)課程的學(xué)時(shí)應(yīng)不低于6學(xué)時(shí)，開設(shè)的時(shí)間最好在理論教學(xué)完成之后，以保證學(xué)生在實(shí)驗(yàn)前已對(duì)實(shí)驗(yàn)器件與實(shí)驗(yàn)原理有一定的了解。在實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目的設(shè)定方面，既要保證與理論課程內(nèi)容的相輔相成，又要盡量避免與其它課程實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目的重復(fù)，造成資源的浪費(fèi)。例如，許多大學(xué)的電科專業(yè)都已經(jīng)將激光原理一課作為該專業(yè)的優(yōu)秀專業(yè)課程，并配備了相應(yīng)的激光器實(shí)驗(yàn)。在這種情況下，如果在光電子材料與器件實(shí)驗(yàn)教學(xué)中再次引入激光器的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，不僅消耗了寶貴的實(shí)驗(yàn)時(shí)間，實(shí)驗(yàn)效果也會(huì)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(shí)驗(yàn)教學(xué)（6學(xué)時(shí)）中的實(shí)驗(yàn)安排。
（1）實(shí)驗(yàn)內(nèi)容：共包含六個(gè)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，它們分別是：光控開關(guān)實(shí)驗(yàn)、光照度計(jì)實(shí)驗(yàn)、紅外遙控實(shí)驗(yàn)、PSD位移測(cè)試實(shí)驗(yàn)、太陽能充電實(shí)驗(yàn)與光纖位移測(cè)量系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)（每個(gè)實(shí)驗(yàn)1學(xué)時(shí)）。各實(shí)驗(yàn)中都應(yīng)用到了一個(gè)或幾個(gè)優(yōu)秀光電子器件，這些光電子器件基本涵蓋了學(xué)生在理論課程中所學(xué)到的最為重要的幾類器件，例如光控開關(guān)實(shí)驗(yàn)應(yīng)用到了光電探測(cè)器中的光敏電阻作為優(yōu)秀元器件；而紅外遙控實(shí)驗(yàn)中用到了發(fā)光二極管光源與紅外探測(cè)器等光電子器件。
（2）實(shí)驗(yàn)要求：以往的光電子技術(shù)實(shí)驗(yàn)往往重視現(xiàn)象的觀察與定性分析，但經(jīng)筆者調(diào)研，這種實(shí)驗(yàn)方法很難最大限度激發(fā)學(xué)生的求知欲與動(dòng)手能力，因此，在對(duì)原有的實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書進(jìn)行改良后，筆者自行編寫了實(shí)驗(yàn)的指導(dǎo)書，并在每個(gè)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目中加入了一些測(cè)量與定量分析的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容。例如太陽能充電實(shí)驗(yàn)，原來的實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書只是觀察太陽能充電的效果，但是，在新改良的實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書中，要求同學(xué)測(cè)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(xué)生分析比較其差別。通過這種方式，充分調(diào)動(dòng)學(xué)生的實(shí)驗(yàn)積極性，在具體的實(shí)驗(yàn)教學(xué)中也取得了很好的效果。
（3）實(shí)驗(yàn)方式：分組實(shí)驗(yàn)，共同撰寫實(shí)驗(yàn)報(bào)告。這樣，不僅提高實(shí)驗(yàn)效率，還能夠鍛煉學(xué)生的團(tuán)隊(duì)協(xié)作意識(shí)。
（4）考核方式：根據(jù)每位學(xué)生實(shí)驗(yàn)完成的情況與實(shí)驗(yàn)報(bào)告撰寫的情況綜合評(píng)分。
3 結(jié)語
光電子材料與器件在信息產(chǎn)業(yè)的發(fā)展與現(xiàn)代科學(xué)的研究中都具有舉足輕重的地位。它不僅是電科專業(yè)知識(shí)體系中的重要環(huán)節(jié)，也為電科專業(yè)學(xué)生提供著良好的就業(yè)競(jìng)爭(zhēng)力與科研基礎(chǔ)。本文通過對(duì)電子科學(xué)與技術(shù)專業(yè)特點(diǎn)與光電子材料與器件課程內(nèi)容的分析，討論了光電子材料與器件在電科專業(yè)教育中的重要性，并根據(jù)筆者自身的授課經(jīng)驗(yàn)，提出了光電子材料與器件在電科專業(yè)中的教學(xué)形式、課時(shí)安排、教材選擇以及理論與實(shí)驗(yàn)課程內(nèi)容設(shè)置的一些意見與建議。
摘 要：光電子技術(shù)課程是一門理論和實(shí)踐緊密結(jié)合的重要課程。針對(duì)我院實(shí)驗(yàn)課程的欠缺，我們進(jìn)行了此項(xiàng)教改工作，希望這次改革成果能給本專業(yè)老師的教和學(xué)生的學(xué)帶來益處。
關(guān)鍵詞：光電子技術(shù) 虛擬儀器LabVIEW 光電實(shí)驗(yàn) 教學(xué)改革
光電子技術(shù)課程是一門理論和實(shí)踐相結(jié)合的一門課程。但我們學(xué)院自從2003年開設(shè)光電子技術(shù)課程以來，由于因教學(xué)條件所限，該課程主要強(qiáng)調(diào)理論，實(shí)踐教學(xué)內(nèi)容很少，到目前為止還沒有專門的光電子技術(shù)實(shí)驗(yàn)室。這種情況下或多或少會(huì)影響到學(xué)生對(duì)本課程內(nèi)容的理解和應(yīng)用。可見，我們學(xué)院的光電子技術(shù)課程教學(xué)改革勢(shì)在必行，特別要把實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)的教學(xué)提到日程上來。
1 改革理論課程
1.1 教學(xué)內(nèi)容改革
光電子技術(shù)課程是我們學(xué)院光信息科學(xué)與技術(shù)專業(yè)和應(yīng)用物理兩個(gè)學(xué)科的專業(yè)課，最初選擇的教材不太合適，經(jīng)過兩次調(diào)整，最終選定高教出版社張鐵林主編的《光電子技術(shù)》的和科學(xué)出版社朱京平主編的《光電子技術(shù)基礎(chǔ)》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(yīng)用物理兩個(gè)專業(yè)的學(xué)位課，原來把兩個(gè)專業(yè)設(shè)置的課程內(nèi)容是完全一樣的，但由于光信息開設(shè)了激光原理，所以教改中將這部分內(nèi)容從光電子技術(shù)課程中刪減掉，而應(yīng)用物理專業(yè)由于開設(shè)了固體物理課程所以他們的光電子技術(shù)課程中晶體部分就不再講解。
1.2 教學(xué)方法的改革
（1）提高教師自身能力和素質(zhì)。要想把這門是理論與實(shí)踐高度結(jié)合的課程落到實(shí)處，該專業(yè)的教師應(yīng)主動(dòng)吸收社會(huì)高水平的一線工程技術(shù)人員的經(jīng)驗(yàn)，聘請(qǐng)優(yōu)秀技術(shù)人員參與指導(dǎo)綜合設(shè)計(jì)和創(chuàng)新實(shí)踐活動(dòng)，以此提高自身的素質(zhì)。（2）建立以學(xué)生為中心的實(shí)踐教學(xué)方法。以各類創(chuàng)新活動(dòng)激發(fā)學(xué)生參與的主動(dòng)性和積極性。注意將學(xué)生課外科技活動(dòng)和教學(xué)體系結(jié)合起來，在學(xué)分承認(rèn)下，既激發(fā)了學(xué)生學(xué)習(xí)和實(shí)踐的積極性，又使科技活動(dòng)取得了很好的效果。
2 引入虛擬實(shí)驗(yàn)教學(xué)
光電子技術(shù)是一門理論聯(lián)系實(shí)踐很強(qiáng)的一門課程。如果單單講授理論而沒能很好的配合實(shí)驗(yàn)和實(shí)踐教學(xué)，最后學(xué)生學(xué)習(xí)的效果可想而知。遺憾的是由于經(jīng)費(fèi)有限，我們學(xué)院一直沒能設(shè)立專門的光電子技術(shù)實(shí)驗(yàn)室。即使在光學(xué)實(shí)驗(yàn)中有涉獵光電的實(shí)驗(yàn)，但也都是一些非常簡單的項(xiàng)目。基于以上情況，我們課題組進(jìn)行了光電子技術(shù)虛擬實(shí)驗(yàn)教學(xué)的探索。這也是本次教學(xué)改革的重點(diǎn)。
2.1 虛擬實(shí)驗(yàn)平臺(tái)的選擇
所謂虛擬儀器（Virtual Instrument，簡稱VI），即將現(xiàn)有的計(jì)算機(jī)主流技術(shù)與革新的靈活易用的軟件和高性能模塊化硬件結(jié)合在一起，建立起功能強(qiáng)大又靈活易變的基于計(jì)算機(jī)的測(cè)試測(cè)量與控制系統(tǒng)[1]。近年來，世界各國的虛擬儀器公司開發(fā)了不少虛擬儀器開發(fā)平臺(tái)軟件，以便使用者利用這些儀器公司提供的開發(fā)平臺(tái)軟件組建自己的虛擬儀器或測(cè)試系統(tǒng)，并編制測(cè)試軟件[2]。我們選用了國際上最早和最具影響的開發(fā)軟件，即NI公司的LabVIEW軟件和LabWindows/CVI開發(fā)軟件。LabVIEW采用圖形化編程方案，是非常實(shí)用的開發(fā)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(tǒng)高級(jí)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(shí)，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(shí)驗(yàn)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(shí)驗(yàn)平臺(tái)，還會(huì)涉及一些不同的光電實(shí)驗(yàn)，但所有實(shí)驗(yàn)所需的儀器虛擬儀器LabVIEW本身完全可以通過提供控件來實(shí)現(xiàn)，所涉及的關(guān)系式完全可以通過LabVIEW本身提供的函數(shù)編程來實(shí)現(xiàn)。可見，建立一套基于虛擬儀器LabVIEW的完善的虛擬光電實(shí)驗(yàn)平臺(tái)是非常可行的。
2.3 虛擬儀器LabVIEW虛擬光電實(shí)驗(yàn)的一般步驟
（1）熟悉所選實(shí)驗(yàn)的原理與內(nèi)容。（2）虛擬出實(shí)驗(yàn)所需儀器。每個(gè)實(shí)驗(yàn)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(shè)計(jì)者可以從中選擇自己所需的控件來作為實(shí)驗(yàn)儀器，如果LabVIEW本身所帶的控件中沒有合適的，那么還可以創(chuàng)建自定義控件來滿足實(shí)驗(yàn)的需求。（3）設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)操作界面。實(shí)驗(yàn)操作界面是用戶進(jìn)行實(shí)驗(yàn)的平臺(tái)，所以設(shè)計(jì)時(shí)要盡量體現(xiàn)出人性化，使所設(shè)計(jì)的界面簡潔、美觀、實(shí)用。（4）在LabVIEW中根據(jù)需要進(jìn)行編程。LabVIEW中提供了豐富的功能強(qiáng)大的函數(shù)。這為設(shè)計(jì)者的編程提供了很大的方便。（5）調(diào)試并優(yōu)化所設(shè)計(jì)的虛擬實(shí)驗(yàn)平臺(tái)。在完成以上四步后，接下來就要檢驗(yàn)所設(shè)計(jì)的實(shí)驗(yàn)平臺(tái)能否正常運(yùn)作。如果存在問題，可以根據(jù)需要進(jìn)行修改和優(yōu)化。
3 改革考核標(biāo)準(zhǔn)
在改革教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方法特別是引進(jìn)虛擬實(shí)驗(yàn)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(xué)改革先符合的健全的考核機(jī)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(shí)。考核方式可采取理論考試、實(shí)驗(yàn)制作、動(dòng)手能力等，從多角度綜合評(píng)判。同時(shí)，光電子設(shè)計(jì)競(jìng)賽選拔和該課程的教學(xué)考核結(jié)合起來，進(jìn)一步激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)和創(chuàng)新熱情。具體情況如下。
3.1 理論課的考核要求
平時(shí)考核：主要包括作業(yè)質(zhì)量、回答問題、考勤等項(xiàng)目；半期考試：主要包括學(xué)到半期知識(shí)內(nèi)容，考察基本概念和理論的掌握情況，培養(yǎng)學(xué)生重視平時(shí)學(xué)習(xí)的習(xí)慣；期末考核：采用閉卷考試，全方位考察所學(xué)內(nèi)容。分值分配為：平時(shí)20%，期中考20%，期末考60%。
3.2 實(shí)驗(yàn)課的考核要求
利用虛擬實(shí)驗(yàn)不受時(shí)間和空間限制的優(yōu)勢(shì)，學(xué)生完全可以做到提前預(yù)習(xí)，這樣就可以加入考核預(yù)習(xí)情況的一個(gè)環(huán)節(jié)。預(yù)習(xí)報(bào)告：考核實(shí)驗(yàn)前的準(zhǔn)備工作；操作：考察學(xué)生動(dòng)手能力；實(shí)驗(yàn)報(bào)告：考察學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的處理情況以及對(duì)實(shí)驗(yàn)的新認(rèn)識(shí)。具體的分值分配為：預(yù)習(xí)20%，操做50%，實(shí)驗(yàn)報(bào)告30%。
3.3 實(shí)踐創(chuàng)新考核
由于我院把光電子技術(shù)課程設(shè)為光信息和應(yīng)用物理兩個(gè)專業(yè)的學(xué)位課程，最后滿學(xué)分才準(zhǔn)予畢業(yè)。所以課題組擬改革后把實(shí)踐創(chuàng)新正式作為附加成績加入考核成績中，學(xué)生所設(shè)計(jì)的作品分部級(jí)獲獎(jiǎng)，省級(jí)獲獎(jiǎng)和校級(jí)獲獎(jiǎng)三個(gè)等級(jí)分別記學(xué)分為0.5、0.3、0.15。
4 結(jié)語
本次教改的目的是以理論有機(jī)結(jié)合實(shí)驗(yàn)進(jìn)行的，在本科第五學(xué)期完成光電子技術(shù)課程的教學(xué)，所授內(nèi)容分為六大模塊，由淺入深，由簡入繁，注意學(xué)科交叉，注意技術(shù)性、綜合性與探索性之間的關(guān)系，知識(shí)結(jié)構(gòu)合理，理論和實(shí)際緊密聯(lián)系的課程。最終目的是讓學(xué)生能受益于此全新的教學(xué)體系。
［摘要］在經(jīng)濟(jì)全球化、信息化時(shí)代背景下,光電子信息產(chǎn)業(yè)作為一個(gè)新興的高技術(shù)產(chǎn)業(yè),對(duì)我國的經(jīng)濟(jì)發(fā)展和國際競(jìng)爭(zhēng)力提高起著重要的作用。武漢光電子信息產(chǎn)業(yè)在迅速發(fā)展的同時(shí),也面臨著機(jī)遇與挑戰(zhàn)。發(fā)展武漢光電子信息產(chǎn)業(yè)必須要充分運(yùn)用自身的優(yōu)勢(shì)資源,抓住來之不易的機(jī)遇,不斷迎接新的挑戰(zhàn)。
［關(guān)鍵詞］武漢；光電子信息產(chǎn)業(yè)；機(jī)遇與挑戰(zhàn)
1武漢光電子信息產(chǎn)業(yè)發(fā)展歷程
自我國首先在武漢東湖高新技術(shù)開發(fā)區(qū)創(chuàng)建武漢?光谷以來,光電子信息產(chǎn)業(yè)就作為武漢的四大產(chǎn)業(yè)之一開始迅速發(fā)展。近幾年來,東湖高新技術(shù)開發(fā)區(qū)正對(duì)武漢國家光電子信息產(chǎn)業(yè)基地的基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)進(jìn)行全力推進(jìn),形成了一批以光纖通信、移動(dòng)通信為主導(dǎo),激光、光電顯示、消費(fèi)電子、集成電路等競(jìng)相發(fā)展的產(chǎn)業(yè)格局,而光電子信息產(chǎn)業(yè)也逐漸發(fā)展為武漢市四大主導(dǎo)產(chǎn)業(yè)之一。武漢光電子信息技術(shù)及產(chǎn)業(yè)水平在國內(nèi)漸漸占據(jù)了領(lǐng)先地位,在全球市場(chǎng)上,武漢?光谷也成為了我國在光電子信息領(lǐng)域中與世界強(qiáng)國相競(jìng)爭(zhēng)的知名品牌。發(fā)展到2010年,武漢的光電子信息產(chǎn)業(yè)已成為繼武漢汽車產(chǎn)業(yè)后,第二個(gè)資產(chǎn)規(guī)模過千億的產(chǎn)業(yè)。到2011年,武漢光電子信息產(chǎn)業(yè)總收入高達(dá)1440億元,在世界產(chǎn)業(yè)集群中占到了一個(gè)舉足輕重的地位。
東湖高新技術(shù)開發(fā)區(qū)在2009年光電子信息企業(yè)有800多家,總收入達(dá)到8356億元,凈利潤高達(dá)525億元,出口創(chuàng)匯約120億元,從事光電子信息產(chǎn)業(yè)的人員近10萬人。最近幾年,武漢?光谷幾乎承擔(dān)了中國所有的光通信系統(tǒng)的建設(shè)和90%以上的國家863光纖通信項(xiàng)目。隨著東湖高新技術(shù)開發(fā)區(qū)涌現(xiàn)出一大批擁有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的光纖光纜頂尖技術(shù)和光電子元件制造技術(shù),光纖通信技術(shù)與電視、電話、移動(dòng)通信和互聯(lián)網(wǎng)等一同進(jìn)入了中國家庭。有關(guān)數(shù)據(jù)顯示,到目前為止,武漢?光谷共生產(chǎn)光纖1518萬芯公里,銷售2077萬芯公里,產(chǎn)銷率高達(dá)1368%；共生產(chǎn)光纜722萬芯公里,銷售1242萬芯公里,產(chǎn)銷率高達(dá)172%。其中,長飛光纖產(chǎn)量仍穩(wěn)居全球首位,光纖預(yù)制棒產(chǎn)量居世界前三位。特別是烽火通信光纖預(yù)制棒生產(chǎn)線投產(chǎn),從此打破了國外對(duì)光纖預(yù)制棒技術(shù)的壟斷,使武漢?光谷光纖產(chǎn)業(yè)的整條產(chǎn)業(yè)鏈被打通。
在這近十多年來的發(fā)展過程中,武漢?光谷的光電子信息產(chǎn)業(yè)在全球產(chǎn)業(yè)分工中逐漸占有一席之地。其光谷光纖光纜生產(chǎn)規(guī)模成為全球第一；光電器件在國內(nèi)市場(chǎng)的占有率達(dá)到60%,國際市場(chǎng)的占有率達(dá)到12%；激光產(chǎn)品在國內(nèi)的市場(chǎng)占有率也一直保持在50%左右。
2武漢光電子信息產(chǎn)業(yè)發(fā)展的機(jī)遇
(1)光纖入戶活動(dòng)的開展。隨著時(shí)代的發(fā)展,信息的傳播速度成為一個(gè)國家是否發(fā)達(dá)的一個(gè)重要指標(biāo),也對(duì)一個(gè)國家的經(jīng)濟(jì)發(fā)展有著重要影響。加快對(duì)光纖通信技術(shù)的構(gòu)建,能夠提高我國的國際競(jìng)爭(zhēng)力。目前,我國正大力開展光纖入戶活動(dòng),各省市的電信部門也在積極配合降低光纖費(fèi)用,保證活動(dòng)的順利開展。國務(wù)院也在2012年5月23日發(fā)表聲明,鼓勵(lì)民資參與電信業(yè),加快普及光纖入戶。這次活動(dòng)的展開,提高了我國對(duì)光纖光纜的需求,這對(duì)于以光纖光纜為主要研發(fā)方向的武漢光電子信息產(chǎn)業(yè)來說,是百年難遇的機(jī)會(huì)。
(2)信息基礎(chǔ)網(wǎng)絡(luò)更新?lián)Q代。目前,我國正在實(shí)行兩化融合和三網(wǎng)融合。兩化融合是信息化和工業(yè)化的高層次的深度結(jié)合, 是指以信息化帶動(dòng)工業(yè)化、以工業(yè)化促進(jìn)信息化,走新型工業(yè)化道路；兩化融合的優(yōu)秀就是信息化支撐,追求可持續(xù)發(fā)展模式。三網(wǎng)融合是指電信網(wǎng)、廣播電視網(wǎng)、互聯(lián)網(wǎng)在向?qū)拵ㄐ啪W(wǎng)、數(shù)字電視網(wǎng)、下一代互聯(lián)網(wǎng)演進(jìn)過程中,三大網(wǎng)絡(luò)通過技術(shù)改造,使其技術(shù)功能趨于一致,業(yè)務(wù)范圍趨于相同。而這兩個(gè)融合活動(dòng)的實(shí)行大力促進(jìn)了我國信息產(chǎn)業(yè)的發(fā)展,這也為武漢光電子信息產(chǎn)業(yè)發(fā)展提供了巨大的內(nèi)需市場(chǎng)和發(fā)展機(jī)遇。
(3)歐洲經(jīng)濟(jì)發(fā)展的動(dòng)蕩。歐洲一直以來都是傳統(tǒng)的光電子信息技術(shù)強(qiáng)國,他們掌握著光電子的優(yōu)秀技術(shù)、標(biāo)準(zhǔn)和品牌,并通過這些牢牢控制著全球光電子信息產(chǎn)業(yè)發(fā)展的主導(dǎo)權(quán)。然而在2011年,由于歐洲債務(wù)危機(jī)的爆發(fā),致使歐洲的各行各業(yè)都受到不同程度的影響,其中就包括歐洲的光電子信息產(chǎn)業(yè)。而武漢光電子信息產(chǎn)業(yè)受到歐債危機(jī)的影響卻很小,依然保持著30%增長速度平穩(wěn)發(fā)展,武漢關(guān)電子信息產(chǎn)業(yè)可以趁此機(jī)會(huì)搶占世界光電子信息產(chǎn)業(yè)市場(chǎng)份額。
3武漢光電子信息產(chǎn)業(yè)發(fā)展的挑戰(zhàn)
(1)周邊國家的發(fā)展與崛起。在中國周圍,一直以來都有著光電子強(qiáng)國對(duì)中國市場(chǎng)虎視眈眈,那就是日本、韓國和中國臺(tái)灣。日本一直作為傳統(tǒng)的光電子技術(shù)強(qiáng)國之一,它的光電子信息產(chǎn)業(yè)規(guī)模每年仍保持著遞增的趨勢(shì),尤其是它的消費(fèi)類光電子領(lǐng)域的地位,一直沒有動(dòng)搖。而日本也曾在半導(dǎo)體激光器、激光打印機(jī)、液晶顯示器、光盤產(chǎn)業(yè)等方面在世界上處于壟斷地位。光電子信息產(chǎn)業(yè)是日本增長速度第二快的產(chǎn)業(yè),迅速的發(fā)展也使日本國內(nèi)的市場(chǎng)不足以滿足國內(nèi)光電子信息產(chǎn)業(yè)的發(fā)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(gè)巨大市場(chǎng)。
韓國和中國臺(tái)灣的光電子信息產(chǎn)業(yè)的崛起也漸漸威脅著國內(nèi)的光電子信息產(chǎn)業(yè)市場(chǎng)。臺(tái)灣每年對(duì)光電子信息產(chǎn)業(yè)的研發(fā)投入費(fèi)用高達(dá)8%到10%左右,每年的總產(chǎn)業(yè)規(guī)模增長量在334%左右。而韓國光電子信息產(chǎn)業(yè)的平均復(fù)合增長率也達(dá)到了135%,高于全球市場(chǎng)的91%。到2010年,韓國的光電子信息產(chǎn)業(yè)總產(chǎn)值達(dá)到了25兆億韓元。周邊國家的光電子信息產(chǎn)業(yè)的發(fā)展與崛起是對(duì)武漢光電子信息產(chǎn)業(yè)發(fā)展的一個(gè)重大挑戰(zhàn)。
(2)國內(nèi)市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)激烈。在我國主要設(shè)有7個(gè)光電子技術(shù)研發(fā)基地,雖然每個(gè)研發(fā)基地都有重點(diǎn)研發(fā)的方向,但隨著時(shí)間推移,研發(fā)的產(chǎn)品漸漸有了交集,致使國內(nèi)光電子信息產(chǎn)業(yè)的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)開始激烈。
中國光電產(chǎn)業(yè)代表性企業(yè)的區(qū)域分布城市技術(shù)領(lǐng)域代表企業(yè)所屬產(chǎn)業(yè)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(lán)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(yè)園光通訊組件北京中科嫁英半導(dǎo)體通州激光應(yīng)用大恒中關(guān)村長春LED顯示北方彩晶長春經(jīng)開激光加工奧普光電、光華微電子深圳光通訊、
光儲(chǔ)存華為、中興、
長城、華強(qiáng)高科技園光電顯示激光天馬、康佳、創(chuàng)維大族激光廣州光電材料、
光通信小企業(yè)居多經(jīng)濟(jì)技術(shù)開發(fā)區(qū)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(fā)區(qū)資料來源：王灝光電子產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新網(wǎng)絡(luò)的構(gòu)建與演進(jìn)研究華東師范大學(xué)博士學(xué)位論文,2009,(6)
從表中可以看出,大部分研發(fā)基地的研發(fā)產(chǎn)品有著趨同性,國內(nèi)的光電子信息產(chǎn)業(yè)市場(chǎng)的競(jìng)爭(zhēng)將會(huì)越來越激烈。
4加快發(fā)展武漢光電子信息產(chǎn)業(yè)的思路
(1)建立健全制度,強(qiáng)化政策支撐。一方面,政府應(yīng)盡快出臺(tái)為中小型光電子信息企業(yè)提供資金支持、拓寬資金籌措渠道的相關(guān)政策,讓更多的企業(yè)能夠參與進(jìn)來,解決中小型的光電子信息企業(yè)融資困難的問題；另一方面,政府出臺(tái)對(duì)中小型光電子信息企業(yè)的優(yōu)惠政策,來保證武漢光電子信息產(chǎn)業(yè)的高速發(fā)展,鼓勵(lì)境外科技人員和出國留學(xué)人員到武漢經(jīng)濟(jì)開發(fā)區(qū)創(chuàng)業(yè),鼓勵(lì)他們到開發(fā)區(qū)從事光電子信息產(chǎn)品開發(fā)和生產(chǎn)工作等。
(2)完善融資服務(wù),加大投資力度。一方面,可以建立一種光電子信息產(chǎn)業(yè)融資平臺(tái),通過該平臺(tái)來推進(jìn)光電子優(yōu)秀技術(shù)的發(fā)展,保證武漢光電子優(yōu)秀企業(yè)研發(fā)投入力度,并引導(dǎo)政府加大對(duì)光電子信息產(chǎn)業(yè)風(fēng)險(xiǎn)投資領(lǐng)域的發(fā)展； 另一方面,完善光電子信息產(chǎn)業(yè)的中小型企業(yè)信用擔(dān)保機(jī)制,通過政府制定的一系列優(yōu)惠政策,鼓勵(lì)對(duì)中小型企業(yè)的投資,解決中小型企業(yè)融資成本高、融資難的問題,
政府還應(yīng)鼓勵(lì)光電子信息企業(yè)融資上市,通過證券的融資功能,解決大產(chǎn)業(yè)規(guī)模發(fā)展融資困難的問題。
(3)強(qiáng)化創(chuàng)新能力,提高優(yōu)秀競(jìng)爭(zhēng)力。一方面,在制度上創(chuàng)新,進(jìn)一步完善對(duì)東湖高新技術(shù)開發(fā)區(qū)的授權(quán)工作,重點(diǎn)建設(shè)武漢光電子信息產(chǎn)業(yè)一條龍服務(wù),并以高起點(diǎn)和長遠(yuǎn)目標(biāo)來規(guī)劃和建設(shè)武漢科技新城,改善好企業(yè)之間的競(jìng)爭(zhēng)環(huán)境,降低企業(yè)發(fā)展的社會(huì)成本；另一方面,在技術(shù)上的創(chuàng)新,在加強(qiáng)對(duì)基礎(chǔ)研究的同時(shí),我們還可以在國外設(shè)立專門的研發(fā)和市場(chǎng)機(jī)構(gòu),引進(jìn)或消化吸收國外的相關(guān)先進(jìn)技術(shù),進(jìn)一步提升武漢光電子信息企業(yè)的創(chuàng)新能力,不斷完善創(chuàng)新激勵(lì)機(jī)制,來提高武漢光電子信息技術(shù)的優(yōu)秀競(jìng)爭(zhēng)力,讓武漢光電子信息技術(shù)力爭(zhēng)站在國際光電子信息產(chǎn)業(yè)發(fā)展的最前沿。
(4)促進(jìn)企業(yè)資源規(guī)劃,應(yīng)對(duì)市場(chǎng)挑戰(zhàn)。在全球化的市場(chǎng)上,一個(gè)企業(yè)不僅作為當(dāng)?shù)仄髽I(yè)的競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手,也作為全球同行業(yè)之間的競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手。在21世紀(jì)的全球競(jìng)爭(zhēng)環(huán)境下,公司運(yùn)用對(duì)企業(yè)資源的合理規(guī)劃應(yīng)對(duì)任何未來的挑戰(zhàn)是勢(shì)在必行的。在光電子信息產(chǎn)業(yè)迅速發(fā)展的現(xiàn)在,產(chǎn)業(yè)之間的競(jìng)爭(zhēng)已經(jīng)變得相當(dāng)激烈。只有企業(yè)可以根據(jù)市場(chǎng)趨勢(shì)及時(shí)做出正確的決定,才可以在激烈的競(jìng)爭(zhēng)中維持其盈利能力,因此越來越多的光電子信息企業(yè)開始實(shí)施ERP(企業(yè)資源規(guī)劃)系統(tǒng),以提高他們的競(jìng)爭(zhēng)力。武漢光電子信息產(chǎn)業(yè)為了能在這種全球激烈競(jìng)爭(zhēng)的環(huán)境下生存,實(shí)施一個(gè)簡單有效的ERP系統(tǒng),對(duì)企業(yè)的資源進(jìn)行整合規(guī)劃是十分必要的。
