時間：2023-04-01 10:06:14
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光電信息技術實驗是高等院校中應用物理學和光信息科學與技術等本科專業必修的一門重要的專業實驗課程，如何發揮光電信息技術實驗教學的功能，更好地培養學生的創新能力和實踐能力是需要重視和解決的一個問題。
1 基于創新能力培養的光電信息技術
光電信息技術實驗課程體系的設計關系到實驗課程教學目標的確定和對學生能力培養的要求，為此，我們結合學生的專業特點以及國內外相關學科的前沿發展動態，應用現代先進的教學方法，進行實驗課程的整體設計；從人才培養體系整體出發，建立以培養能力為主線，分層次、多模塊、相互銜接的科學體系的實驗教學體系，實現基礎與前沿、經典與現代的有機結合；改造傳統的實驗教學內容和實驗技術方法，加強綜合性、設計性等創新性的實驗項目；建立新型的適應學生能力培養、鼓勵探索的實驗方法，鼓勵學生自主學習、合作學習、研究性學習的實驗教學模式。
在實驗內容選擇上，兼顧理論與應用、基礎和前沿。光電信息技術實驗的主要內容，包括激光技術實驗、光纖光學實驗、光電探測綜合實驗和激光加工實驗等四大部分，概括了光電信息技術中信息的產生、傳播、處理和應用的整個過程，遵循由淺入深、由理論驗證到應用設計的原則進行，有利于學生對這一技術領域有一個較為全面和清晰的認識。
在實驗類型上，包括驗證性實驗、綜合性實驗和設計性實驗等各類實驗。以培養學生綜合運用系統知識、分析與解決實際問題、提高自主實驗意識的創新能力為主，制定不同類型的實驗可以鍛煉和培養學生不同的實驗能力，改變了實驗教學依附于理論教學的傳統觀念。綜合性實驗使用多門課程知識，綜合運用多方面知識和方法解決問題，側重在基本理論和知識的驗證和再現，加深對知識的理解和記憶，培養學生綜合運用所學知識、實驗方法和實驗技能、提高分析和解決問題的能力。
2 綜合性實驗和設計性實驗是培養學生創新能力的有效途徑
光電信息技術實驗的主要目的是拓寬學生實驗思路，提高學生解決實際問題的能力，增強學生適應社會發展和科技進步的要求。在實驗內容貼近學科發展和實際應用的基礎上，利用“綜合性”、“設計性”實驗整合教學內容，是培養學生創新能力的有效途徑。
在綜合性實驗和設計性實驗的教學過程中，教師作用更多體現在科學研究方法的指導上。這就要求教學方法從傳統的以教師為主色模式，轉變為學生為主的模式，更好地促進學生開展自主學習，激發學生學習興趣和激情。光電信息技術實驗主要包括激光技術實驗、光纖光學實驗、光電探測綜合實驗和激光加工實驗等四大部分。其中激光技術實驗、光纖光學實驗和光電探測綜合實驗屬于光學和電學結合的綜合性實驗。激光加工實驗屬于設計性實驗，需要學生根據實驗指導書的具體要求，自己設計加工樣品，然后操作激光雕刻機進行樣品的加工，使學生在實驗過程中主動地學習新知識，獨立地進行設計和加工，極大地激發了學生的學習興趣，增強了實踐能力，使學生的創造才能得以充分發揮。
光電信息實驗的內涵豐富，覆蓋的知識面和包含的信息量以及對學生的專業技能訓練的內容寬廣，除本專業的電磁學、光學、光電子學、光纖通信、激光原理等課程內容以外，還涉及到數學、計算機技術等學科知識。同時還要對學生進行實驗思想、實驗方法、實驗條件、實驗設計、實驗操作、實驗數據處理等多方面的訓練。
從學習方法和思維特色方面來說，要使學生由以聽為主的學習習慣向自主地、獨立地思考轉化；由理論學習為主向實驗知識、實驗技能學習轉化；由以讀書為主向以觀察、分析為主的學習轉換；從主要依靠記憶向綜合運用各種思維方法分析、解決實際問題轉化?？梢哉f，光電信息技術實驗過程在激發、培養學生的創新能力與科學素質方面獨具優勢，為培養高質量的應用性人才，起到了重要的作用。
3 改進教學手段，提高實驗教學效果
對于新建實驗室，每個實驗的儀器設備臺套數量有限，如果采用傳統的班級授課制，將導致學生動手操作的機會和時間受到限制，得不到充分的實踐訓練，也不利于培養學生獨立實驗的能力，為此我們采用少人數、多批次的方法來解決這一問題，降低每組的人數，基本上能夠實現兩人一組，將實驗課轉變為以學生為主體，教師為主導，使學生在實驗教學這個環節，真正把握好實踐的機會，得到充分的操作時間。同時，客觀上促使每個學生必須獨立動手實驗，獨立解決遇到的問題，避免了少數同學實驗，多數同學旁觀的現象，提高了實驗教學的效果。
值得注意的是，該實驗課開課之際正值大四學生準備全國研究生入學考試的最后沖刺階段，這些學生中的大部分人把準備考研課程作為重中之重，人雖然坐在課堂上，但對教師所講內容似聽非聽，對于實驗課，更是心煩生厭，無心做實驗。為解決兩者之間的矛盾，我們本著一切為了學生的原則，設想將教學計劃進行適當調整，把光電信息技術實驗集中安排在大四下學期的前幾周完成，使學生能有更多的時間專心用于考研復習，這樣不但有可能減輕學校畢業生的就業壓力，而且在學生即將進行畢業論文寫作之際上實驗課產生意想不到的好效果。
由于面向21世紀的光電信息技術實驗教學必須有利于培養學生的實踐能力、競爭能力和創新能力，因此，只有掌握光電信息技術實驗教學的特點，發揮專業實驗教學的優勢，加強實驗師資隊伍的建設，立足學生終身發展以及參與未來競爭的需求，轉變教育思想，樹立以育人為本的觀念，才能適應時展和科技進步的需求，才能培養出具有創新精神和實踐能力的人才。
參考文獻
[1] 陳慶鄂，歐陽林，程曉萱.在實驗教學中培養學生創新能力[J].理工高教研究，2005，(6)：113-114
關鍵詞：光電信息；教學實踐；創新能力；教育教學模式
中圖分類號：G642.0 文獻標志碼：A 文章編號：1674-9324（2013）17-0237-02
一、工程實踐教學模式現狀分析
光電信息技術是光學工程、激光、光電檢測、光電子學、信息光學、信號處理、電子學、通信和計算機技術互相滲透而形成的一門高新技術學科，是實踐性很強的學科領域。加強教學的實踐環節、強調工程設計的基本能力訓練、引領學生的創新傾向是培養光電人才的關鍵。以設計為導向的實踐環節在專業課程教學中必不可少，而且起著相當重要的作用。1989年，麻省理工學院提出了“回歸工程”新觀念，很快就得到了包括世界大學的普遍認同?；貧w工程主要指將普通工科高校的一切工作回到以技術創新為中心的素質教育。與國外大學相比，目前我國工程類專業的培養模式和課程設置體系存在諸多缺陷，突出表現在學生工程訓練不足、學生學習被動等方面，對實踐課程的認知和重視程度欠缺，而且普遍缺乏校內和校外實習基地。因此，學校教育與行業、企業對人才的需求脫節。為了改變這一現狀，實現先進的教育理念，培養具有廣闊視野和學科前瞻性的創造型人才，以設計為導向的實踐教學在國內的專業課程教學越來越得到廣泛重視。清華大學和浙江大學分別于1996年和1998年開展了大學生科研訓練計劃，之后，已有多所大學把培養創新型人才作為重要舉措。就深圳大學而言，近兩年來我校和學院每年均有大量經費投入，每年均有創新項目和各類設計項目立項，給一部分學生創造了進一步參與訓練的機會，這對于本科生較早進入研究和設計領域，鍛煉自己的實踐能力、團隊合作能力與創造能力具有不可或缺的作用。
二、關于光電信息技術教學模式的初步設想
光電信息技術是光電信息工程專業本科生需要掌握的基本專業技術，光電信息工程專業目前開設內容以工程光學、光電子技術、激光原理、光電檢測、成像與顯示技術等課程作為核心點構成光電信息工程的專業知識體系。大學一、二年級學生，尤其是一年級學生，在思想上和發展方向上，正處于一個轉變期，這個階段的學生開始獨立的生活和學習，急需盡快適應大學學習生活，確立能實現自身價值的目標，找到適合自己的學習方法和生活方式。按照他們所接觸和感興趣的事物的不同，學生的關注點和發展方向開始出現向多方向分化的趨勢。而通常專業教學計劃中大學二、三年級仍然以公共基礎課和專業基礎為主，這些課程是最佳知識結構的重要基石。但是，這些課程一時還不能夠體現社會的實際需要和專業知識的特色。為了在這一轉型時期使學生把基礎課與專業課銜接好，盡快明確專業技術的學習目標，激發學習動力和興趣，對光電信息技術有基本的認識，產生學習的興趣和自信心，激發學生自主學習的熱情，并指導學生今后在專業上的發展，我們結合課程教學適時開展以設計為導向的光電信息技術科研訓練。主要是引導學生了解專業技術的特點，建立對工程和科技的認知，了解專業領域研究的一些技術手段，研究方法和儀器設備，增加學生的感性認識，以期提高學生的綜合素質和實踐能力。具體做法是，教師結合自身的科研和研究體會，讓學生們真切的感受到實際的創新過程，實現科研成果盡早進課堂。通過以設計為導向的教學實踐，使同學們學會將知識融會貫通，提升創新思維，活躍學習氛圍，增加學習興趣，啟發和發現學生的非常規思維，萌發創新的念頭。為了適應本科生的能力和認知程度，把科研項目中一些與專業基礎課程內容的聯系提取出來，向學生提出問題，引領學生思考。如果學生能夠提出一些合理方案和新想法，都可以作為創新的思路加以培養，并可以讓學生帶著問題進入專業課學習。由于本項目參與的學生年級低，所以要引導學生逐步認識科學實踐的過程和基本素質要求，其次體現在對設計、實驗方法的指導。通過引導、啟發學生，多指方向、辦法，少給答案，讓學生主動進行多方面的學習，積極思考，綜合分析。
三、以設計為導向的教學模式探索與實踐
實踐教學中，圍繞超快光電信號的探測分析為主題，以QUANTELYAG皮秒激光器為信號源，選取學生熟悉的CCD攝像機圖像信息技術為背景，通過講解、實驗、制作、科技寫作和展示等五個需要學生動腦思維，動手制作的教學環節，從思想、興趣和學習方法等各個方面對學生加以引導和教育，鼓勵學生認真學好第一階段的課程，掌握必要的知識。主要包括以下幾個方面。
1.選擇所要了解和研究的光電信息探測分析技術專題。學生獨立完成科技創新活動的第一步就是選題，這要求學生具備初步的專業常識，并要掌握一定的實際工作方法和手段，綜合運用自身的智力和能力。
2.相關文獻檢索和綜述。在教師指導下，學生通過檢索閱讀有關的文獻資料，學習和補充與選題相關的理論知識和技術，在閱讀文獻的基礎之上了解在所選題目領域中的科技動態及發展現狀。在這一環節中，學生應能學習到文獻檢索方法、歸納判斷能力和靈活運用知識的能力。
3.方案對比、論證和確定。學生首先要清楚光電檢測方案的基本思想，提出幾個檢測備選方案，然后通過對比，對選題的可行性、可實現性以及選題的實際意義進行論述。學生經過在學習中討論，能夠增長知識，提高自學能力。在選定題目后，指導教師重點指導學生經過分類、甄別、遴選查閱檢索與光電信息技術研究課題相關的文獻資料，初步提出一些自己的研究設想。
4.設計、計算及仿真。在本環節中，學生按照教師的指導和講授，對光電探測器件的各種參數進行必要的計算或仿真，將設計方案落實到實際可用的具體成果。
5.實驗。教師幫助學生進行理論模擬和實驗，但注意充分發揮學生的創造性和主觀能動性。依據實驗框圖、光路圖和軟件流程圖，學生自己動手，完成一系列的原始試驗和原理演示驗證實驗。在實驗過程中，體會學習知識點，發現問題，記錄工作的過程和實驗數據，并對實驗結果進行分析和判斷。并對結果進行分析處理，運用分析、比較、歸納等思維方法，從而得出具有意義的研究結論。
關鍵詞：新工科；實驗教學體系；改革
光電技術對經濟和社會的推動作用日趨顯著，使光學技術從理論層面普及到光電信息技術的應用層面。信息時代質的飛躍的關鍵，是培養和依靠高素質、復合型的光電創新人才[1]。作為粵港澳大灣區優勢的光電子信息產業集群，在國家大力推進粵港澳大灣區建設的新形勢下，將迎來新一輪發展浪潮，產業升級發展需要高校輸送更多優秀的光電子信息類創新人才[2]。而光電專業的實驗課程體系是培養技術人才的重要支撐條件。
1改革思路
為培養符合粵港澳大灣區光電產業轉型升級發展需求的光電專業工程人才，按照“一中心雙融合三依托”的改革思路，對光電信息科學與工程專業的實驗教學體系開展了新工科建設改革?！耙恢行摹保淳劢箤W生工程實踐能力養成為中心，改革專業實驗課程體系、實驗平臺、實驗內容和教學實施方法，提升工科人才發現問題、分析問題、設計方案、實施方案、測試調試、團隊協作等能力?！半p融合”，即通過科教融合和產教融合推動實驗教學創新[3]。發揮工科高校的科技創新和科技服務優勢，鼓勵支持教師將科研最新成果和技術服務最新方案，轉化為實驗課程教學內容或實驗項目；發揮粵港澳大灣區和光電產業集群優勢，強化校企合作，產教融合協同育人，將部分實驗教學內容安排在學生的企業學習階段，并建設企業實驗教學指導教師隊伍?！叭劳小?，即依托實驗課程建設團隊、企業技術團隊和實驗室管理團隊。一是依托實驗課程建設團隊，升級改造面向新工科改革的專業實驗課程，開發新的實驗項目；二是依托區域企業技術團隊，發揮課程產業創新優勢，參與實驗課程教學與實驗項目建設，并指導學生在企業學習階段的工程實踐；三是依托實驗室管理團隊，按照實驗課程體系改革要求，及時改造實驗室，升級實驗教學設備儀器，并加大實驗室開放，積極參與實踐教學指導[4]。
2改革內容
按照“一中心雙融合三依托”的改革思路，面向光電新工科人才培養，實施了光電信息科學與工程專業的實驗教學體系“四化”改革，即實驗課程體系分層模塊化、實驗平臺建設發展基地化、實驗課程教學實施類別化、實驗項目建設前沿工程化。2.1實驗課程體系分層模塊化。首先，優化光電技術實驗課程層次結構。進一步厘清了專業實驗課程的層次結構，將實驗課程分為4個層次，如圖1所示，內容涉及基礎、專業、綜合設計及綜合創新。依據光電新工科人才培養目標，結合光電專業工程素養養成規律，將專業實驗教學分層次開設，明確各部分的工程訓練目的和目標。其次，模塊化設計實驗課程體系。根據實驗課程教學目標制定相應的實驗教學模塊的主要內容和步驟，打破課程獨立實驗的界限，避免實驗設置的無序和可能造成的交叉重復，建立綜合實驗教學體系[5]。綜合設計性實驗打破單一課程的封閉體系，追求實驗教學體系與內容的綜合性與整體性，形成多模塊的實驗課程體系[6]。第三，不斷開發完善實驗課程教學資源。根據光電信息技術的發展規律和趨勢，依托學校、學院的優質師資力量，組建了一支高水平的理論教學與實驗教學指導教師隊伍。委托課程建設團隊挖掘已有實驗課程潛力，持續更新與開發層次多樣、內容豐富、選讀方式多樣、開設方式靈活的實驗課程及教學資源。2.2實驗平臺建設發展基地化。針對光電子信息學科特點，結合光電應用型人才成長規律，提出以基地化發展思路打造光電信息技術專業實驗平臺，以平臺的建設來整合、改造和提升學校光電信息類創新創業實踐教學水平[7]，努力將一體化平臺打造成資源共享的實驗平臺及科學管理深度開放的實踐平臺，同時也是與校外實踐平臺對接的開放平臺，通過產學研基地建設和對外交流來促進人才培養與平臺發展。堅持創新型、綜合化、全周期工程教育理念，以培養學生的綜合運用能力、創新能力、工程能力為核心[8]，以光電技術創新能力培養為目標，建立了本科生光電信息技術綜合實驗教學平臺——廣東省實驗教學示范中心“光電技術實驗教學示范中心”，如圖2所示。該平臺包括6個子平臺，即5個實驗教學子平臺和1個綜合創新實踐子平臺，可支持強化多學科知識的綜合訓練，鍛煉和培養學生在涉光科技層面的應用能力。平臺運行堅持總結優化與基地化發展。根據建設目標和運行情況，及時總結平臺運行管理中的優點和問題，不斷調整優化，使平臺以最佳狀態支持光電新工科人才實踐能力培養。平臺運行成熟后，調整和提升其結構與功能，按照人才培養基地的高標準推進平臺建設，挖掘基地化平臺對人才培養的復合功能與潛力。推動基地化平臺致力于全面提升學生創新能力，并以平臺為基礎，結合學校學科和專業優勢，通過產學研合作與地方或大型企業加強交流，加強與校外實踐平臺的交流與合作，促進平臺研究成果轉化和校內外實踐平臺合作培養，達到學校、地方/企業、學生“三贏”局面。2.3實驗課程教學實施類別化。在實驗課程體系優化和實驗教學平臺建設發展基礎上，根據光電信息科學與工程專業實驗分為光源、光調制、光檢測和光成像4個方面的特點，實驗課程相應地分為“源、調、測、像”4個類別。緊密聯系光電技術工程實際，對已有的教學與實驗資源進行優化整合，對應實驗課程類別相應建立了6個實驗教學平臺，包括基礎光學實驗室、激光技術實驗室、光電傳感與檢測技術實驗室、光纖與通信技術實驗室、信息光學實驗室、光電一體化實踐創新實驗室。新增購置一批實驗教學儀器，完成主要實驗教學儀器的更新換代。實驗課程的類別化實施，提高了實驗室管理效率和開課使用效率，也為綜合設計性實驗和綜合創新實驗項目的開展，提供更好的支撐。2.4實驗項目建設前沿工程化。第一，以科教融合、科研反哺教學推動本科實驗教學項目前沿化。依托本專業教師科研能力較強、主持各類科研基金較多的優勢，開設基于科研項目的綜合設計性實驗I及基于企業科技合作以及技術開發內容的綜合設計性實驗II。新增實驗項目12個，其中創新實驗項目5個。學生通過進入教師的前沿科研課題，親身感知企業的前沿應用研究與技術開發，培養創新能力和工程能力，培養“應用能力”。例如，基于光電檢測與機器視覺是目前華南地區涉光科技七大產業群之一的產業前沿優勢，新增了8臺套“TH-02光電視覺檢測實驗儀”，開展了“光路搭建調試與面陣CCD/CMOS數據采集實驗”“面陣CCD/CMOS圖像預處理實驗”“OCR字符識別實驗”“二維碼識別實驗”“圖像模板匹配實驗”“SVM支持向量機分類器實驗”等具有示范意義的創新實驗項目。第二，以產教融合、校企協同培養推動學生畢業設計選題工程化。建立鼓勵基于企業實際工作內容的畢業設計選題制度。通過該制度，使畢業設計題目更加緊密結合工程實際問題，“真心實意”作設計、“真刀真槍”做工程，縮短工程師培養與企業需求之間的差距，提升學生的工程應用能力。在校企協同培養期間，指定企業和學校各1名指導教師共同指導學生畢業設計，讓學生到企業完成畢業設計。
3實施效果
3.1實驗教學隊伍建設保障更加有力。保障光電新工科人才培養的實驗教學體系改革有效實施的重點，在于實驗教學隊伍建設，即實驗課程建設團隊、企業技術團隊和實驗室管理團隊的建設。改革進程中，進一步提高教學師資水平、改善師資隊伍職稱和學位結構。校內實驗教師具有博士學位的達到了80%以上，并要求教授主講實驗課。引進的高水平人才7人，其中國家高層次人才1人，特聘教授3人，“青年百人”3人；選派教師到國內外高校學習進修，青年教師在國外高校進修1年以上的有2名，短期進修的1名，晉升教授2名；已具有30人規模且大部分為光電專業頂級優秀人才的高水平實驗教師隊伍。另外，依托實驗教學平臺，積極推進產教融合、校企合作，通過引進或聘用，建立了校外實踐指導教師庫，主要來自合作企業的總工程師或技術骨干。通過聯合開發建設實驗課程、實驗項目等方式，成為推進改革的重要依托力量。鼓勵支持實驗教師隊伍積極開展教研教改研究，近年來，獲得省級立項2項、校級立項項目12項，出版實驗教材1部。借助實驗示范中心平臺，積極與企業聯系，共建產學研實驗室1間，并與多家光電企業簽署了產學研合作協議。3.2學生培養效果持續提升。近年來，經本專業培養的學生，積極參加“挑戰杯”“大學物理實驗大賽”“光電創意設計競賽”“光電創客競賽”等，獲得省級以上課外科技競賽獎勵達70多項。其中，2018年獲得第六屆全國大學生光電設計大賽一等獎1項、二等獎1項。本科生近3年多來獲得專利授權8項，發表第一作者科技論文12篇，其中有二區論文2篇。本專業應屆參加就業的畢業生，90%以上進入粵港澳大灣區光電產業領域就業，用人單位普遍反饋畢業生在就業崗位可迅速承擔起相應工程崗位職責，對畢業生的實踐創新能力滿意。
4結語
關鍵詞：光電子學；教學方法；教學改革；實踐環節
中圖分類號：G642.0 文獻標志碼：A 文章編號：1674-9324（2015）11-0138-02
一、介紹
光電子技術是由光信息技術和電子技術的相互結合而形成的新的光電子技術，涉及光信息處理、光纖通信、激光技術等領域，是未來社會發展和進步的核心技術。光電子技術不僅研究內容非常廣泛，而且也是未來信息技術中的重要推動力量，它包含光信號的產生、光信息的傳遞、光電信號的轉換和處理和光電功能材料相關的內容，如：光電功能材料的發光機理、制備方法和工藝應用范圍、光電器件的加工與制作和光電系統的集成等一系列從基礎理論到實際工程應用等各個領域的研究。涉及光子學、光信息科學、電子學、材料科學、計算機技術等前沿學科理論，它是由多個學科之間的交叉而形成的一門高新技術學科。
光電子技術在經歷上述學科之間的交叉滲透后，其技術水平和工程應用技術取得了很多突破，在社會發展中以及社會信息化中起著越來越重要的作用，光電子技術的相關產品也越來越多地影響我們的生活。目前，國內外正掀起一股光電子技術和光電子產業的研究和發展的熱潮。一些國家把大量資金投入光電子學和光電子技術的研究和開發中，許多以光電子技術為研究方向的研究中心、實驗室和公司越來越多的建立起來。光電子技術的發展決定了未來產業的發展方向，將給工業和社會帶來比電子技術更大的技術沖擊。光電子技術和產業在國家經濟建設和科學持續發展中起到至關重要的作用。
因此，光電子學基礎是光電子專業學生必備的基礎知識，也是未來光電子產業需求的人才中需要掌握的重要基礎知識。
二、課程特點及專業培養目標
光電子學基礎是整個專業中的基礎專業課程，在學生專業思想和未來培養目標及要求的實現上發揮重要的作用，也是未來該專業研究生必需的基礎課程儲備。該課程注重理論聯系實際，注重對學習者能力的培養，重點培養學生綜合分析、解決問題能力，為將來從事光電技術領域的科研、開發和應用工作奠定基礎。
我們的培養目標為：培養在光電子技術科學領域具有深厚的理論基礎、扎實的專業知識和熟練的實驗技能，德、智、體全面發展的高級光電子技術科學人才，使學生具有在光學、光電子學、光通信技術、激光科學、光波導與光電集成技術、光信息處理技術、計算機應用技術等領域開展創新性基礎理論研究以及從事設計、開發應用和管理等工作應具備的理論和技術基礎。因此，基于我們的專業培養目標和光電子學基礎課程的自身特點，我們在教學過程中進行了改革探索。
三、教學改革探索
1.教學內容改革。①授課體系和講授重點。該課程根據學生培養需要，從光電子器件和光電子技術在未來工程應用的需要的角度出發，研究原理及系統構成在光電檢測技術、光纖通訊領域中的常用光電器件的技術。重點講述光學基礎、光纖通訊的構成、半導體物理、光纖器件、光電子現象和光電轉換器件，重點講解光電子器件的結構、工作機理、工作特性和在工程技術上的具體應用。為了更好地將所學應用到未來的技術發展上，對各類光電器件的系統集成、信號的調制、解調技術也作了詳細的講解，同時給出在工程中的實際例子。②課堂教學內容緊跟科學發展的步伐。光電子課程的教材對于快速發展的光電子技術來說，既是基本的原理內容，但又是滯后的技術，若授課時只是按照教材內容講解，往往會帶來知識不新、內容與技術發展脫節的后果，易使學生對該課程的學習積極性和興趣下降。因此，在教學過程中補充和及時更新教學內容，增加一部分現代光電子技術的發展前沿、新出現的技術及需求，從而能給學生提供更多的學習探索和求真的空間。③加強該課程與應用技術之間的聯系。專業基礎課程的基本功能是讓學生了解和掌握所學專業的發展方向，培養的學生能在以后的學習中、工作中涉及光電子技術方面上進行繼續學習和鉆研。因此在給同學們講解課程中的內容時，要與現代信息技術的發展緊密結合。針對在光電檢測技術、激光應用技術、光纖通訊技術等內容進行重點講解，結合當前社會已有的需求的技術發展進行講解，使該專業的學生明確所學課程內容在技術應用、研究發展及市場前景，對未來的從事的專業充滿信心。④為了更加與國際接軌，嘗試了雙語教學。在平時提供給學生光電子相關的外文讀物和論文，指導學生學習專業詞匯，在課堂中進行講解，開闊同學們的視野，引導學生進行初步科研潛力的培養和學習，調動學生的積極性，引導他們進行文獻學習，進一步了解國外光電子技術的發展現狀，激發興趣。⑤教學內容與市場技術應用及需求的結合。結合本校本地區特點，系統規劃、組織，實施產、學、研一體化模式。針對光電子技術和光電子產業市場密切聯系的特點，在課程內容上跟上市場技術需求，結合本地區經濟發展的實際情況，培養既有專業知識和跨學科知識，又有極強的實際操作能力、適應性強的學生，全面提升學生的理論素養和實踐能力，增強學生在未來光電子產業上的競爭力。
2.教學方法探索。①充分利用多媒體技術進行教學，利用多媒體課件在表達上形象直觀、方便，在效率上和容量上很大的特點和優勢。既能使課程中的各種圖片資料得到清晰展示，還能節約課程上的時間，從而能在課堂教學中講解更多的課程內容，較大地提升了授課中課堂的信息量。因此我們認真積極地制作教學課件，充分利用網絡上豐富的信息資源，并與兄弟院校的老師展開課程教學交流，共享多媒體課件。極大地激發學生對該門課程的學習興趣。②采用課堂教學和專題講座結合的教學方法。在進行課堂理論教學的同時，利用其他時間安排、組織團隊教師舉辦《光電子技術專題講座》，開展光電子技術專題研究，如液晶顯示、光電轉換及系統集成、光纖傳感及應用和近場光學中的探測技術等，既能強化學生所學的基礎理論，又能激發學習興趣，培養學生的科研意識。吸引學生參與到大學生訓練計劃和參與到老師研究的課題中，提前打下科學研究基礎。③在方法改革中，在富有開放性的問題情境中進行實驗探究。對參與到老師研究的課題或參加大學生訓練計劃的老師，幫助學生制定合理的研究計劃，選擇合適的研究方案和方法，積極發動研究光電子技術的老師，為這些同學們提供必要的實驗條件，由學生自己動手去實驗，考證研究方法和方案，來尋求實驗結果中的答案。這時，教師起到的是一個組織者的角色，指導、規范學生的探索過程。這樣的過程，不僅僅是要讓學生學量的知識，更重要的是要學習科學研究的過程或方法。
3.教學實踐環節探索。在光電子學基礎課程中，本來并沒有設置時間環節，而且多數放置在大三或大四學習，實驗環節很少開始。我們為了能夠更好地提升學生實踐技能和掌握技術設備的結合，先在原有課程體系中安排三分之一的時間來安排實踐環節，開設具體的、有針對性的實驗內容，讓同學們能更有效地了解、認識和掌握知識和技能。在普通物理實驗、電子實驗和光學實驗的基礎上，開設如固體光電子耦合器件、熱電耦器件、發光器件及光子器件。對光通訊系統的傳輸和光電子器件的作用有了直觀的認識和理解。在此基礎上，結合地方實際，聯系相關光電子產業中的企業，組織學生進行參觀學習，從而讓學生自己體會從書本上理論到實驗實際，再從實驗實際再到光電子技術，從光電子技術再到光電子商品的過程，能一下子把整個知識到技術到效益的過程展現在同學們的內心中，從而更能培養和激發學生興趣，也能將培養目標中的產業式人才完成，彌補普通高等教育中最缺失的人才與市場的不對接的不足。
4.教學目標實現探索。在光電子學基礎課程改革中，把教學目標從以知識教育為主轉變為實現人才培養和科學人才需求的融合，培養具有創新、探索精神的新時代新型人才。長時間以來，我們在教學過程和專業培養中，存在著理論與實際技術需求的相脫離的現象，造成理工科學生對于市場技術需求常識缺乏。我們把教學內容、教學方法和教學實踐環節都做了有意義的初步探索。進一步增強了理論學習到實踐環節、實踐環節到市場技術發展的學習過程，極大地激發和培養學生的學習興趣，為將來從事該專業打下堅實的基礎和牢固的信心。在近三年中，我們培養的本科畢業生就業率95%以上，該專業畢業生考研成功率30%以上，使光信息科學與工程專業的學生形成了良好的學習氛圍，形成了爭趕超的局面。同時，針對光信息科學和工程專業的學生，我們注意在進行科學知識教育的同時注重培養市場技術需求方面的培養，增加了企業參觀及動手實踐等環節，同時講授在科學研究中人文素養培養的重要性，從而使之潛移默化地對學生進行自然的而不是勉強的人文教育。
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[5]柴金華.《光電子學基礎》課程“兩結合”與“三要素”教學內容的研究與實踐[A].中國光學學會，2010年光學大會論文集[C].2010.
論文摘要：光電子器件和部件廣泛應用于長距離大容量光纖通信、光存儲、光顯示、光互聯、光信息處理、激光加工、激光醫療和軍事武器裝備，預期還會在未來的光計算中發揮重要作用。本文將介紹國內外光電子技術及光電子產業的發展。
如果說微電子技術推動了以計算機、因特網、光纖通信等為代表的信息技術的高速發展，改變了人們的生活方式，使得知識經濟初見端倪，那么隨著信息技術的發展，大容量光纖通信網絡的建設，光電子技術將起到越來越重要的作用。美國商務部指出：“90年代，全世界的光子產業以比微電子產業高得多的速度發展，誰在光電子產業方面取得主動權，誰就將在21世紀的尖端科技較量中奪魁”。日本《呼聲》月刊也有類似的評論：“21世紀具有代表意義的主導產業，第一是光電子產業，第二是信息通信產業，第三是健康和福利產業……”，可以斷言，光電子技術將繼微電子技術之后再次推動人類科學技術的革命。
1世界光電子技術和產業的發展
光纖通信技術的發展速度遠遠超過當初人們的預料，光纖已經成為通信網的重要傳輸媒介，現在世界上大約有60%的通信業務經光纖傳輸，到20世紀末將達到85%，但從目前光纖通信的整體水平來看，仍處于初級階段，光纖通信的巨大潛力還沒有完全開發出來。目前，各種新技術層出不窮，密集波分復用技術（DWDM，在同一根光纖內傳輸多路不同波長的光信號，以提高單根光纖的傳輸能力）、摻鉺光纖放大器技術（EDFA，可將光信號直接放大，具有輸出功率高、噪聲小，增益帶寬等優點）已取得突破性進展并得到廣泛的應用?，F在DWDM系統和光傳輸設備中，光電技術的比例將從過去比重不到10%達到90%。一種全新的、無需進行任何光電變換的光波通信——“全光通信”，由于波分復用技術和摻鉺光纖放大器技術的進展，也日趨成熟，將在橫跨太平洋和大西洋的通信系統上首次使用，給全球的通信業帶來蓬勃生機。為此提供支撐的就是半導體光電子器件和部件。光電子器件和技術已形成一個快速增長的、巨大的光電子產業，對國民經濟的發展起著越來越大的作用。美國光電子產業振興協會估計，到2003年，光電子產業的總產值將達2000億美元。
Internet應用的飛速增長對電信骨干網帶寬提出越來越高的需求，為滿足需求的增長，人們可以鋪設更多的光纖，或靠提高單路光的信息運載量（現在主干網可以分別工作在2.5Gbps和10Gbps，并已有40Gbps的演示性設備）。但更主要的方法卻是靠發展波分復用技術，增加光纖內通光的路數（光波分復用的實驗記錄已經達到2.64Tbps）。波分復用技術的普遍運用為光電子器件和部件提供了廣闊的、快速增長的市場。無限戰略公司的報告指出：“信號傳輸用1.31μm和1.55μm激光器市場1999年達到13億美元，比去年增加23%；1.48μm信號放大用激光器1999年市場份額達到1.6億美元，比去年增加33%；980nm信號放大用激光器銷售額達2.9億美元，比去年增長121%。整個激光器市場的份額1999年達18億美元，預期2003年將達到30億美元”。美國通信工業研究公司（CIR）的研究預測，北美市場光電子部件的市場規模將由目前的28億美元增長到2003年的61億美元，約每年增長18.5%。密集波分復用設備銷售額也將從1998年的22億美元增加到2004年的94億美元。報告稱雖然10年內全光通信還不會全面商業化，但是全光交換將在幾年內成為市場主流，報告也指出盡管光學部件市場被大公司所占據，但仍有創新性公司進入的可能。
2我國的光電子技術和產業
近10年來我國光電子技術研究在國家“863”計劃和有關部門的支持下有了突飛猛進的進展，在很多領域同國外先進國家只有兩三年的距離，個別領域還處于世界領先地位。
國內光電子有關產業基地在光電子器件、部件和子系統（如激光器、探測器、光收發模塊、EDFA、無源光器件）等已經占領了國內較大的市場份額，初步具備同國外大公司競爭的能力，在毫無市場保護的情況下，靠自己的力量爭得了一席之地，市場營銷逐年有較大的增長，個別產品還取得國際市場相關產品中的銷量最大的成績。我國相應研究發展基地和本領域高技術公司的許多產品填補了國內相關產品的空白，打破國外產品在市場上的壟斷地位，同時爭取進入國際市場。
摻鉺光纖放大器（EDFA）是高速大容量光纖通信系統必需的關鍵部件，國內企業產品占國內市場40%的份額。我國也是目前國際上少數幾個有能力研制PIC和OEIC的國家。808nm大功率激光器及其泵浦的固體綠光激光器，670nm紅光激光器已產品化和商品化并批量占領國際市場。國內移動通信的光纖直放站所用的光電器件，90%使用國產器件，國產1.55μmDFB激光器戰勝了國外器件，占領了100%的國內市場。
但是，我們應當認識到在我國光電子技術發展中，光電子器件、部件雖是光通信、光顯示、光存儲等高技術產業的關鍵部分，但在整個系統和設備成本中所占的比重較小，其產值較低，目前科研開發主要處于跟蹤和小批量生產階段，光電子產業所需的規?；a業化生產技術目前還未有實質突破；國內研究生產的光電器件和部件有相當部分還未能滿足整機和系統的要求，導致國外器件占據國內市場相當多的份額；在機制上仍未擺脫科研、生產、市場相互脫離的狀況。
論文摘要：光電子器件和部件廣泛應用于長距離大容量光纖通信、光存儲、光顯示、光互聯、光信息處理、激光加工、激光醫療和軍事武器裝備，預期還會在未來的光計算中發揮重要作用。本文將介紹國內外光電子技術及光電子產業的發展。
如果說微電子技術推動了以計算機、因特網、光纖通信等為代表的信息技術的高速發展，改變了人們的生活方式，使得知識經濟初見端倪，那么隨著信息技術的發展，大容量光纖通信網絡的建設，光電子技術將起到越來越重要的作用。美國商務部指出：“90年代，全世界的光子產業以比微電子產業高得多的速度發展，誰在光電子產業方面取得主動權，誰就將在21世紀的尖端科技較量中奪魁”。日本《呼聲》月刊也有類似的評論：“21世紀具有代表意義的主導產業，第一是光電子產業，第二是信息通信產業，第三是健康和福利產業……”，可以斷言，光電子技術將繼微電子技術之后再次推動人類科學技術的革命。
1世界光電子技術和產業的發展
光纖通信技術的發展速度遠遠超過當初人們的預料，光纖已經成為通信網的重要傳輸媒介，現在世界上大約有60%的通信業務經光纖傳輸，到20世紀末將達到85%，但從目前光纖通信的整體水平來看，仍處于初級階段，光纖通信的巨大潛力還沒有完全開發出來。目前，各種新技術層出不窮，密集波分復用技術（DWDM，在同一根光纖內傳輸多路不同波長的光信號，以提高單根光纖的傳輸能力）、摻鉺光纖放大器技術（EDFA，可將光信號直接放大，具有輸出功率高、噪聲小，增益帶寬等優點）已取得突破性進展并得到廣泛的應用?，F在DWDM系統和光傳輸設備中，光電技術的比例將從過去比重不到10%達到90%。一種全新的、無需進行任何光電變換的光波通信——“全光通信”，由于波分復用技術和摻鉺光纖放大器技術的進展，也日趨成熟，將在橫跨太平洋和大西洋的通信系統上首次使用，給全球的通信業帶來蓬勃生機。為此提供支撐的就是半導體光電子器件和部件。光電子器件和技術已形成一個快速增長的、巨大的光電子產業，對國民經濟的發展起著越來越大的作用。美國光電子產業振興協會估計，到2003年，光電子產業的總產值將達2000億美元。
Internet應用的飛速增長對電信骨干網帶寬提出越來越高的需求，為滿足需求的增長，人們可以鋪設更多的光纖，或靠提高單路光的信息運載量（現在主干網可以分別工作在2.5Gbps和10Gbps，并已有40Gbps的演示性設備）。但更主要的方法卻是靠發展波分復用技術，增加光纖內通光的路數（光波分復用的實驗記錄已經達到2.64Tbps）。波分復用技術的普遍運用為光電子器件和部件提供了廣闊的、快速增長的市場。無限戰略公司的報告指出：“信號傳輸用1.31μm和1.55μm激光器市場1999年達到13億美元，比去年增加23%；1.48μm信號放大用激光器1999年市場份額達到1.6億美元，比去年增加33%；980nm信號放大用激光器銷售額達2.9億美元，比去年增長121%。整個激光器市場的份額1999年達18億美元，預期2003年將達到30億美元”。美國通信工業研究公司（CIR）的研究預測，北美市場光電子部件的市場規模將由目前的28億美元增長到2003年的61億美元，約每年增長18.5%。密集波分復用設備銷售額也將從1998年的22億美元增加到2004年的94億美元。報告稱雖然10年內全光通信還不會全面商業化，但是全光交換將在幾年內成為市場主流，報告也指出盡管光學部件市場被大公司所占據，但仍有創新性公司進入的可能。
2我國的光電子技術和產業
近10年來我國光電子技術研究在國家“863”計劃和有關部門的支持下有了突飛猛進的進展，在很多領域同國外先進國家只有兩三年的距離，個別領域還處于世界領先地位國內光電子有關產業基地在光電子器件、部件和子系統（如激光器、探測器、光收發模塊、EDFA、無源光器件）等已經占領了國內較大的市場份額，初步具備同國外大公司競爭的能力，在毫無市場保護的情況下，靠自己的力量爭得了一席之地，市場營銷逐年有較大的增長，個別產品還取得國際市場相關產品中的銷量最大的成績。我國相應研究發展基地和本領域高技術公司的許多產品填補了國內相關產品的空白，打破國外產品在市場上的壟斷地位，同時爭取進入國際市場。
摻鉺光纖放大器（EDFA）是高速大容量光纖通信系統必需的關鍵部件，國內企業產品占國內市場40%的份額。我國也是目前國際上少數幾個有能力研制PIC和OEIC的國家。808nm大功率激光器及其泵浦的固體綠光激光器，670nm紅光激光器已產品化和商品化并批量占領國際市場。國內移動通信的光纖直放站所用的光電器件，90%使用國產器件，國產1.55μmDFB激光器戰勝了國外器件，占領了100%的國內市場。
但是，我們應當認識到在我國光電子技術發展中，光電子器件、部件雖是光通信、光顯示、光存儲等高技術產業的關鍵部分，但在整個系統和設備成本中所占的比重較小，其產值較低，目前科研開發主要處于跟蹤和小批量生產階段，光電子產業所需的規?；?、產業化生產技術目前還未有實質突破；國內研究生產的光電器件和部件有相當部分還未能滿足整機和系統的要求，導致國外器件占據國內市場相當多的份額；在機制上仍未擺脫科研、生產、市場相互脫離的狀況。
一、課程體系改革與創新模式
電子信息科學與技術是綜合電子技術、信息技術與計算機技術的交叉學科。[3-9]從專業特點和專業培養目標上，構建了“基礎理論課程體系”、“實踐技能課程體系”及“創新實驗課程體系”一系列互相聯系又相對獨立的課程體系。
1.建立新的學科課程體系，完善人才培養方案，擴展專業技能的課程體系湖南文理學院是教學科研型大學，傾向于教學。在新的課程體系中，學校根據培養目標，設置了學校及大類專業課程平臺模塊、學科基礎互通課程平臺模塊、專業共性課程平臺模塊及專業個性課程平臺模塊等四個課程體系平臺模塊。學校及大類專業課程平臺模塊主要是公共基礎課程、相關學科基礎課程（如高等數學、大學物理等）、文化素質創新能力課程。學科基礎互通課程平臺模塊主要是學科基礎課程，如電路、模擬與數字電路等。專業共性課程平臺模塊主要是專業課程、專業基礎課程和專業集中實踐。專業個性課程平臺模塊主要是專業方向課程和專業任選課程。新的培養方案注重培養學生職業技能和創新思想，針對社會職業需求，更新設置相應課程，基礎課程課時分配強調“基礎與新穎”。專業基礎與專業課程和企業需求對接進行甄選，重在技能訓練和創新精神的培養，建立以培養學生實踐能力和創新能力為核心的課程體系。加大了實踐教學課程的比例，制訂完善的實踐教學環節教學計劃，強化實踐教學與課程教學的銜接。
2.調整課程結構，增強實踐能力與創新精神根據專業建設需要和學校實際，學校調整了課程設置，修訂教學大綱，整合、更新教學內容，加強教學過程的檢查督促；建立實踐教學基地模式，實現與企業合作培養的對接。近年來，物電學院光學學科獲得了湖南省重點建設學科和湖南省重點實驗室“光電信息集成與光學制造技術”，建立了一系列光電信息技術專業實驗室；并計劃申請籌建光電信息工程本科專業，為打通相關專業培養模式，與物理學、現代教育技術專業一起構建了專業方向課程平臺。學校建立多門校級精品課程，設立完善的課程建設標準和完整的課程建設文檔，要求優質課程有完整的教學大綱、考試大綱、教案、教學手冊、試題庫；實現教考分離，從主講教師、隊伍結構、教學活動等全方位提升教學質量；強化實踐教學，建立實踐教學大綱，并納入教學計劃。實踐教學分為校內進行的綜合課程實踐和專業綜合設計課程訓練，以及校外進行的企業和社會實踐課程。校內基本專業基礎實踐教學提高學生的基本專業技能和專業素養；校外實踐教學提升和強化專業綜合應用技能，并與廣東、江蘇等地多家電子企業達成實習、就業以及人才培養等意向。
3.構建科學實踐教學體系，提升實踐綜合能力理論教學與實踐教學是相輔相成的。學校按照實踐教學功能的基本能力、專業能力、綜合應用能力培養目標，構建實踐教學內容和技能與創新思想相融的實踐課程，精心設計實踐教學課程體系，實現基礎實踐課程、專業實踐課程、綜合設計實踐課程的人才培養融合。為強化培養學生創新能力，優質課程的實驗教學環節，三分之二以上的實驗是創新和綜合設計性實驗。學校設立項目導師制，讓創新和實踐能力較強的學生參與教師的一些項目研發，或者申請學校的質量工程立項和產學研項目，師生共同參與項目建設，激發學生的學習興趣愛好，擴展視野。學校還通過設立創新實驗室，鼓勵學生積極參與項目實踐，提高學生的綜合能力，取得了良好的效果。通過多年辦學實踐，物電學院逐步形成了充分發揮和發展學生的興趣特長的人才培養理念，在要求學生具備本專業較扎實基礎的前提下，十分注重學生的興趣特長發展。近幾年來，學生獲得各種省級以上電子競賽（包括電子設計競賽、科技制作競賽）獎勵數十項；獲得三項國家專利，發表科研論文十余篇。學校進一步改革評價方式，成績評定與考核包括理論、操作實驗、實踐報告等多方式的能力考核。
二、教學內容改革與創新模式
課程體系建設是以知識服務社會經濟發展為宗旨，以校企合作培養人才需求為導向，走專業知識適應企業科技實踐的專業發展道路。按照電子信息專業人才培養目標的要求，通過改革與創新課程體系、構建理論課程教學體系與實踐課程教學體系、改革與創新教學方法，建立了培養學生在電子信息專業實踐與創新能力突出的、有特色的、科學合理的人才培養模式。為強化培養學生的創新精神和實踐能力，學校對教學內容修訂與改革作了明確的要求，要求教學內容要添加前沿性、實用性等新的專業知識；更新舊教材內容，把最新的電子信息類教學科研成果納入到教學內容之中，以滿足新的教學需求；理論課程的實驗課時增加，實驗課以創新性和綜合性實驗為主，減少驗證性實驗，激發學生對理論課程的學習動力，也強化了教師不斷獲取新知識的責任和思想活力，從而促進了學與教適應科技發展的步伐。實踐教學的目的是提高學生的動手能力和創新能力，實踐課程的教學內容，也作了全面的改革與創新，采取分階段實踐的辦法。課程實踐主要是系統建模、電子裝配、計算機程序應用設計、電子電路課程設計、電子技術課程綜合設計以及到企業實踐訓練實習等一系列專業課程實踐。從基礎硬件設計到軟件設計，再到綜合課程實踐，實踐教學分階段貫穿于整個人才培養全過程，使學生實踐能力和創新精神得到不斷提升與發展。課程設計實踐按照項目要求模式安排課題，讓學生自己思考問題、解決問題，使學生成為實踐的主導，教師只做服務性的指導。這樣學生實踐能力循序漸進、逐層提高，培養了學生的創新能力和可持續發展能力，擴展了理論知識的應用。
三、教學方法改革與創新模式
電子信息專業課程體系和教學內容的改革與創新，突出了電子信息專業特色，優化了基礎理論與實驗技能、強化了實踐能力與創新意識、拓寬融合了專業口徑；實現寬口徑、厚基礎、實踐能力與創新思想好、理工結合的高素質應用創新型人才培養目標；使學生專業基礎理論與知識構架更加科學合理，實踐能力與創新思想明顯提高；擴寬了學生在光、電、計相關行業的就業機會；也為教學方法改革與創新指明了方向。教學方法改革首先是教學思想的改革。由于教學內容豐富，教學課時緊張，學生接受能力不一，致使課堂教學大都是以教師的教為中心的單向教學模式。這種教學模式使學生在知識獲取過程中是一種被動獲取，嚴重阻礙學生解決問題能力與創新意識的發展。因此，針對不同課程特點，實行以學生為主體的現代教學模式是提高教學水平和教學方法的重要課題?；A理論課程的教學方法改革，主要采用啟發式、情景教學法、動態顯示法、引導討論等課堂教學模式。實踐課程的教學采取項目課題教學法與企業頂崗實訓法為主要教學模式，不斷優化教學過程，充分借助現代教學技術手段和多媒體課件，把抽象的電子信息課程知識具體形象化，使學生更容易理解接受。在實施課堂教學過程中，倡導課堂討論與師生的交流，通過交流觸發學生的思想和創新能力。課堂教學方法的改革是教學方法改革的主題，除此之外，改革和完善課堂外的教學工作也很重要。教師課前精心準備教案，課程多人參與備課的討論；精心布置與批閱作業；改革考試考核的方法；采取基礎知識與實踐考核并重的系統考核評價模式；對教師的教學過程與教學效果也進行系統的評介。教學方法的改革與創新，既提高了教師的教學水平和教學質量，也更好地培養了學生的實踐能力和創新精神。
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