光纤通信技术的发展速度远远超过当初人们的预料，光纤已经成为通信网的重要传输媒介，现在世界上大约有60%的通信业务经光纤传输，到20世纪末将达到85%，但从目前光纤通信的整体水平来看，仍处于初级阶段，光纤通信的巨大潜力还没有完全开发出来。目前，各种新技术层出不穷，密集波分复用技术（DWDM，在同一根光纤内传输多路不同波长的光信号，以提高单根光纤的传输能力）、掺铒光纤放大器技术（EDFA，可将光信号直接放大，具有输出功率高、噪声小，增益带宽等优点）已取得突破性进展并得到广泛的应用。现在DWDM系统和光传输设备中，光电技术的比例将从过去比重不到10%达到90%。一种全新的、无需进行任何光电变换的光波通信——“全光通信”，由于波分复用技术和掺铒光纤放大器技术的进展，也日趋成熟，将在横跨太平洋和大西洋的通信系统上首次使用，给全球的通信业带来蓬勃生机。为此提供支撑的就是半导体光电子器件和部件。光电子器件和技术已形成一个快速增长的、巨大的光电子产业，对国民经济的发展起着越来越大的作用。美国光电子产业振兴协会估计，到2003年，光电子产业的总产值将达2000亿美元。
Internet应用的飞速增长对电信骨干网带宽提出越来越高的需求，为满足需求的增长，人们可以铺设更多的光纤，或靠提高单路光的信息运载量（现在主干网可以分别工作在2.5Gbps和10Gbps，并已有40Gbps的演示性设备）。但更主要的方法却是靠发展波分复用技术，增加光纤内通光的路数（光波分复用的实验记录已经达到2.64Tbps）。波分复用技术的普遍运用为光电子器件和部件提供了广阔的、快速增长的市场。无限战略公司的报告指出：“信号传输用1.31μm和1.55μm激光器市场1999年达到13亿美元，比去年增加23%；1.48μm信号放大用激光器1999年市场份额达到1.6亿美元，比去年增加33%；980nm信号放大用激光器销售额达2.9亿美元，比去年增长121%。整个激光器市场的份额1999年达18亿美元，预期2003年将达到30亿美元”。美国通信工业研究公司（CIR）的研究预测，北美市场光电子部件的市场规模将由目前的28亿美元增长到2003年的61亿美元，约每年增长18.5%。密集波分复用设备销售额也将从1998年的22亿美元增加到2004年的94亿美元。报告称虽然10年内全光通信还不会全面商业化，但是全光交换将在几年内成为市场主流，报告也指出尽管光学部件市场被大公司所占据，但仍有创新性公司进入的可能。
2我国的光电子技术和产业
近10年来我国光电子技术研究在国家“863”计划和有关部门的支持下有了突飞猛进的进展，在很多领域同国外先进国家只有两三年的距离，个别领域还处于世界领先地位。
国内光电子有关产业基地在光电子器件、部件和子系统（如激光器、探测器、光收发模块、EDFA、无源光器件）等已经占领了国内较大的市场份额，初步具备同国外大公司竞争的能力，在毫无市场保护的情况下，靠自己的力量争得了一席之地，市场营销逐年有较大的增长，个别产品还取得国际市场相关产品中的销量最大的成绩。我国相应研究发展基地和本领域高技术公司的许多产品填补了国内相关产品的空白，打破国外产品在市场上的垄断地位，同时争取进入国际市场。
掺铒光纤放大器（EDFA）是高速大容量光纤通信系统必需的关键部件，国内企业产品占国内市场40%的份额。我国也是目前国际上少数几个有能力研制PIC和OEIC的国家。808nm大功率激光器及其泵浦的固体绿光激光器，670nm红光激光器已产品化和商品化并批量占领国际市场。国内移动通信的光纤直放站所用的光电器件，90%使用国产器件，国产1.55μmDFB激光器战胜了国外器件，占领了100%的国内市场。
但是，我们应当认识到在我国光电子技术发展中，光电子器件、部件虽是光通信、光显示、光存储等高技术产业的关键部分，但在整个系统和设备成本中所占的比重较小，其产值较低，目前科研开发主要处于跟踪和小批量生产阶段，光电子产业所需的规模化、产业化生产技术目前还未有实质突破；国内研究生产的光电器件和部件有相当部分还未能满足整机和系统的要求，导致国外器件占据国内市场相当多的份额；在机制上仍未摆脱科研、生产、市场相互脱离的状况。
我国在光电子技术方面是与国际水平差距相对较小的一个领域，与世界发达国家几乎同时起步。但是我们应该清醒地认识到我国制造技术的落后和材料水平有限，而国际上光电子产业已经进入加速发展阶段，留给我们的时间只有三到五年，如果我们不在目前产业化的技术发展阶段进入，就会失去大好时机。机不可失，时不再来，到产业化后期时将要花数倍的力量才能弥补，也许会彻底失去时机，受制于人。
如果一个国家在一代元件上没有足够的投资以发展自主能力，就会给外国竞争者提供进入并占领下几代技术市场的机会。因而在关键器件、部件等方面，要通过引进社会资金和风险投资，知识产权入股、开发人员持股等方式加快我国光电子成果的产业化步伐，鼓励科研人员成果转化。只要贯彻有“有所为，有所不为”的方针，狠抓创新和高技术成果转化，打破行业界限，按市场机制联合国内相关研究和开发单位，共同作好光电子产业化的工作，就一定能发展我国的光电子事业，有望在研究上取得突破，在产业上形成规模经济，取得我国在该领域应有的市场份额。
论文摘要：光电子器件和部件广泛应用于长距离大容量光纤通信、光存储、光显示、光互联、光信息处理、激光加工、激光医疗和军事武器装备，预期还会在未来的光计算中发挥重要作用。本文将介绍国内外光电子技术及光电子产业的发展。
如果说微电子技术推动了以计算机、因特网、光纤通信等为代表的信息技术的高速发展，改变了人们的生活方式，使得知识经济初见端倪，那么随着信息技术的发展，大容量光纤通信网络的建设，光电子技术将起到越来越重要的作用。美国商务部指出：“90年代，全世界的光子产业以比微电子产业高得多的速度发展，谁在光电子产业方面取得主动权，谁就将在21世纪的尖端科技较量中夺魁”。日本《呼声》月刊也有类似的评论：“21世纪具有代表意义的主导产业，第一是光电子产业，第二是信息通信产业，第三是健康和福利产业……”，可以断言，光电子技术将继微电子技术之后再次推动人类科学技术的革命。
1世界光电子技术和产业的发展
光纤通信技术的发展速度远远超过当初人们的预料，光纤已经成为通信网的重要传输媒介，现在世界上大约有60%的通信业务经光纤传输，到20世纪末将达到85%，但从目前光纤通信的整体水平来看，仍处于初级阶段，光纤通信的巨大潜力还没有完全开发出来。目前，各种新技术层出不穷，密集波分复用技术（DWDM，在同一根光纤内传输多路不同波长的光信号，以提高单根光纤的传输能力）、掺铒光纤放大器技术（EDFA，可将光信号直接放大，具有输出功率高、噪声小，增益带宽等优点）已取得突破性进展并得到广泛的应用。现在DWDM系统和光传输设备中，光电技术的比例将从过去比重不到10%达到90%。一种全新的、无需进行任何光电变换的光波通信——“全光通信”，由于波分复用技术和掺铒光纤放大器技术的进展，也日趋成熟，将在横跨太平洋和大西洋的通信系统上首次使用，给全球的通信业带来蓬勃生机。为此提供支撑的就是半导体光电子器件和部件。光电子器件和技术已形成一个快速增长的、巨大的光电子产业，对国民经济的发展起着越来越大的作用。美国光电子产业振兴协会估计，到2003年，光电子产业的总产值将达2000亿美元。
Internet应用的飞速增长对电信骨干网带宽提出越来越高的需求，为满足需求的增长，人们可以铺设更多的光纤，或靠提高单路光的信息运载量（现在主干网可以分别工作在2.5Gbps和10Gbps，并已有40Gbps的演示性设备）。但更主要的方法却是靠发展波分复用技术，增加光纤内通光的路数（光波分复用的实验记录已经达到2.64Tbps）。波分复用技术的普遍运用为光电子器件和部件提供了广阔的、快速增长的市场。无限战略公司的报告指出：“信号传输用1.31μm和1.55μm激光器市场1999年达到13亿美元，比去年增加23%；1.48μm信号放大用激光器1999年市场份额达到1.6亿美元，比去年增加33%；980nm信号放大用激光器销售额达2.9亿美元，比去年增长121%。整个激光器市场的份额1999年达18亿美元，预期2003年将达到30亿美元”。美国通信工业研究公司（CIR）的研究预测，北美市场光电子部件的市场规模将由目前的28亿美元增长到2003年的61亿美元，约每年增长18.5%。密集波分复用设备销售额也将从1998年的22亿美元增加到2004年的94亿美元。报告称虽然10年内全光通信还不会全面商业化，但是全光交换将在几年内成为市场主流，报告也指出尽管光学部件市场被大公司所占据，但仍有创新性公司进入的可能。
2我国的光电子技术和产业
近10年来我国光电子技术研究在国家“863”计划和有关部门的支持下有了突飞猛进的进展，在很多领域同国外先进国家只有两三年的距离，个别领域还处于世界领先地位。
国内光电子有关产业基地在光电子器件、部件和子系统（如激光器、探测器、光收发模块、EDFA、无源光器件）等已经占领了国内较大的市场份额，初步具备同国外大公司竞争的能力，在毫无市场保护的情况下，靠自己的力量争得了一席之地，市场营销逐年有较大的增长，个别产品还取得国际市场相关产品中的销量最大的成绩。我国相应研究发展基地和本领域高技术公司的许多产品填补了国内相关产品的空白，打破国外产品在市场上的垄断地位，同时争取进入国际市场。
掺铒光纤放大器（EDFA）是高速大容量光纤通信系统必需的关键部件，国内企业产品占国内市场40%的份额。我国也是目前国际上少数几个有能力研制PIC和OEIC的国家。808nm大功率激光器及其泵浦的固体绿光激光器，670nm红光激光器已产品化和商品化并批量占领国际市场。国内移动通信的光纤直放站所用的光电器件，90%使用国产器件，国产1.55μmDFB激光器战胜了国外器件，占领了100%的国内市场。
但是，我们应当认识到在我国光电子技术发展中，光电子器件、部件虽是光通信、光显示、光存储等高技术产业的关键部分，但在整个系统和设备成本中所占的比重较小，其产值较低，目前科研开发主要处于跟踪和小批量生产阶段，光电子产业所需的规模化、产业化生产技术目前还未有实质突破；国内研究生产的光电器件和部件有相当部分还未能满足整机和系统的要求，导致国外器件占据国内市场相当多的份额；在机制上仍未摆脱科研、生产、市场相互脱离的状况。
纳米光电子主要是研究在所有纳米结构中各个电子以及光子存在的相互作用。将光电子以及纳米电子的相关技术相互结合共同组成了纳米光电子技术。传统的半导体硅并不具备发光的基本功能，但是引进了纳米技术以后，能够发出一种非常耀眼的光，同时开设了一门新兴的纳米光电子。
二、纳米光电子技术的发展
新时代的纳米电子技术能够快速的制作各种单电子存储，同时还可以制作一些非常精巧完美的微电子机械以及电机械系统。随着现代纳米技术的不断进步与发展，集成电路也将成为一种比较先进的半导体器件，并成为了未来发展的新方向。如今的信息社会对于所有使用的集成电路具有的集成度的各种要求也逐渐增高，这就导致人们不断突破尺寸具有的极限途径。在新的社会形势下，纳米电子以及纳米电子光技术应运而生，并成为了半导体科学以及各种工程研究的重要领先技术。光电子技术属于电子技术以及光电子技术的结合体。二十世纪以后，光电子技术逐渐发展，并取得了一定的进步。将光电子技术以及纳米技术巧妙的相互融合最终形成了纳米光电子技术，成为了未来电子技术不断发展的新领域。如今的二十一世纪，也为光电子技术以及纳米光电子技术发展提供了新的机遇。
三、纳米光电子各个器件的具体分类
3.1纳米光电技术探测器
如今的纳米光电技术探测器主要是利用纳米光电子的基本材料进而不断发展而来。这种微型的探测器主要由纳米丝以及各种纳米棒共同组成，例如，超高灵敏度红外探测器等。
3.2纳米发光器件
引进纳米光电子的相关技术并利用纳米光的基本材料，利用纳米光刻技术，最终研制出新兴的纳米发光器件。主要有利用纳米粒子等材料制作完成的一种硅发光二极管，使用各种纳米尺寸制成的可以实现调谐的纳米发光二极管。
3.3纳米光子器件
纳米量子机构以及量子电路等各种集成技术都蕴含着非常深奥的研究内容。例如，利用三维光电子自身的晶体天线，还可以利用光子晶体技术二极管，以及无损耗产生的光电波，光开关等，这些都属于先进的纳米光子器件，在量子保密通信中的各种重要的关键器件，都是利用纳米光子器件完成的。
3.4纳米显示器
纳米显示器主要包括碳纳米管显示器，还有一种碳纳米发生显示器等。如今的纳米电子学还有纳米光子学以及先进的磁学微电子，自身具有的极限线宽都是70nm，这种先进的技术通过几十年的研究就完成了。为了能够在最短的时间内完成新兴的器件，使用单原子具体的操作方式成为重要的研究方向，并且，利用这种先进的技术能够制成计算机，并且能够有效的提升计算机自身的计算能力，甚至可以提高上千倍，但是需要使用的功率只有现在计算机的使用功率的百万分之一。如果使用先进的纳米磁学，计算机具体的信息存储量甚至能够达到上千倍。使用纳米光电子能够提升通信带宽的上百倍。另外，除了以上介绍的各种器件，还可以从广义上分析，纳米器件还有分子电子器件，这种器件无论是在材料上还是在使用的原理上都与上述的半导体量子器件存在较大的差异。
四、结束语
光电子技术是现代化新技术，具有无可比拟的先进性，它是光子技术和电子技术结合而成的新技术，涉及光的显示、光的存储以及激光等众多领域。它不仅是未来信息产业的核心技术，也是煤炭安全生产的重要技术保障。该技术涉及的课程体系众多，包括光学与物理、IED的生产与检测、生产管理、3D显示、光电半导体元件等内容，与多种学科交叉渗透。该技术的兴起运用也带动了它在煤炭生产企业中的运用，它能够为生产安全性提供保障。但是据调查统计，由于该技术在我国的发展时间尚短，我国又缺乏与该技术相关的专业人才，导致其应用面临严峻的困难，它的效能难以得到发挥。提高我国该领域的核心技术能力，培养高技术人才，并在煤炭安全生产中科学发挥它的作用，就成为我国煤炭企业降低事故发生率、减少企业资金浪费、切实提升企业竞争力的关键。
2光电子技术在煤炭安全生产中的应用
2．1近红外波长瓦斯浓度检测技术
瓦斯爆炸是造成煤炭生产不安全的最重要的因素之一，做好瓦斯的检测工作，明确气体的浓度就显得极其重要。利用光电子技术中的近红外波长瓦斯浓度检测手段，能够准确检测出煤炭井下的气体浓度，改善原有瓦斯传感器只能检测黑白元件的弊端，并且不需要每隔一周进行调试，从而减小误差，缓解人员工作压力，大大降低瓦斯爆炸事故发生的可能性。此外，由于光电子元件的发展，近红外波长瓦斯浓度检测技术还具有相对的稳定性，使用操作简便易行，使用年限也更长。
2．2LED矿灯
LED矿灯在井下的安装，起到照明的巨大作用，过去的照明器材的燃点高，极其容易达到煤尘燃点，引发煤炭事故。对此，我国相关部门已经规定，在煤炭生产中不宜使用燃点高的矿灯，要使用新型灯具。LED矿灯是代替过去老旧器材的有效设备，它具有较高的科技含量，其先进性主要表现在安全性、冷光源、低温度、节能、环保、杜绝火花等优势上，是光电子技术在具体设备中的有效运用。
2．3瓦斯突出传感器和煤岩界面传感器
瓦斯突出传感器具有传感和预测的功能，它可以防护煤炭与瓦斯突出造成的爆炸事故，在问题爆发之前就预测事故，然后通过有效的预防降低故障发生的概率，提高企业的经济效益。突出预测包括区域预测和局部预测两大种类，所谓的区域预测就是指对煤炭矿井和煤层区域的不安全因素进行预测，局部预测则是在区域预测的基础上，对重点部位和隐秘部位进行的预测。在具体的检测过程中包含声发射监测技术、电磁辐射监测技术以及环境监测三种类别，对预防事故，提高生产安全性具有十分重要的意义。煤岩界面传感器技术是光电子技术的重要组成部分之一，它能够减少原煤中岩石和其他矿产物的含量，提升企业的经济效益。它最先进的技术就是使用采煤机具备的自动跟踪手段，判断煤岩界面的能力水平，实现自动化采煤。具体而言，煤岩界面传感器技术是使用红外线记录仪器对地质的地表温度进行测试的手段，它能够对坚硬的顶板实施检测，并且反应时间迅速，减衰率小，能够穿透灰尘和水雾。据试验表明，波长为3um－5um的红外成像仪器可以在能见度仅为5米的满是烟雾的巷道中成功的利用采煤机实施定位，探测的距离可以达到80米以上。
2．4红外考勤及人员的跟踪定位
由于我国煤炭行业的迅猛发展，国家对其的重视度越来越高，加强监督管理也就成为相关人员探讨的重点。然而经过调查研究发现，我国一些较小的煤炭生产企业和偏远地区的单位，不具备较好的安全检测系统，在具体实施管理的过程中也存在严重的不足，不利于及时掌握煤矿井下作业的实际情况，危险事故一经发生很难做到安全救援，企业面临着巨大的安全隐患。采用光电子技术中的红外考勤对策能够对矿井工作人员进行跟踪，对他们的动向进行考察，监测他们的生产开采行为。一旦发生危险事故，可以在短时间内采取定位系统找到故障点，为事故救援提供精准的信息。并将计算机网络系统、地理信息系统、通信技术有效的结合在一起，做好考核工作和测评工作，保证煤矿的安全生产。
3结束语
关键词：光电子学；教学方法；教学改革；实践环节
中图分类号：G642.0 文献标志码：A 文章编号：1674-9324（2015）11-0138-02
一、介绍
光电子技术是由光信息技术和电子技术的相互结合而形成的新的光电子技术，涉及光信息处理、光纤通信、激光技术等领域，是未来社会发展和进步的核心技术。光电子技术不仅研究内容非常广泛，而且也是未来信息技术中的重要推动力量，它包含光信号的产生、光信息的传递、光电信号的转换和处理和光电功能材料相关的内容，如：光电功能材料的发光机理、制备方法和工艺应用范围、光电器件的加工与制作和光电系统的集成等一系列从基础理论到实际工程应用等各个领域的研究。涉及光子学、光信息科学、电子学、材料科学、计算机技术等前沿学科理论，它是由多个学科之间的交叉而形成的一门高新技术学科。
光电子技术在经历上述学科之间的交叉渗透后，其技术水平和工程应用技术取得了很多突破，在社会发展中以及社会信息化中起着越来越重要的作用，光电子技术的相关产品也越来越多地影响我们的生活。目前，国内外正掀起一股光电子技术和光电子产业的研究和发展的热潮。一些国家把大量资金投入光电子学和光电子技术的研究和开发中，许多以光电子技术为研究方向的研究中心、实验室和公司越来越多的建立起来。光电子技术的发展决定了未来产业的发展方向，将给工业和社会带来比电子技术更大的技术冲击。光电子技术和产业在国家经济建设和科学持续发展中起到至关重要的作用。
因此，光电子学基础是光电子专业学生必备的基础知识，也是未来光电子产业需求的人才中需要掌握的重要基础知识。
二、课程特点及专业培养目标
光电子学基础是整个专业中的基础专业课程，在学生专业思想和未来培养目标及要求的实现上发挥重要的作用，也是未来该专业研究生必需的基础课程储备。该课程注重理论联系实际，注重对学习者能力的培养，重点培养学生综合分析、解决问题能力，为将来从事光电技术领域的科研、开发和应用工作奠定基础。
我们的培养目标为：培养在光电子技术科学领域具有深厚的理论基础、扎实的专业知识和熟练的实验技能，德、智、体全面发展的高级光电子技术科学人才，使学生具有在光学、光电子学、光通信技术、激光科学、光波导与光电集成技术、光信息处理技术、计算机应用技术等领域开展创新性基础理论研究以及从事设计、开发应用和管理等工作应具备的理论和技术基础。因此，基于我们的专业培养目标和光电子学基础课程的自身特点，我们在教学过程中进行了改革探索。
三、教学改革探索
1.教学内容改革。①授课体系和讲授重点。该课程根据学生培养需要，从光电子器件和光电子技术在未来工程应用的需要的角度出发，研究原理及系统构成在光电检测技术、光纤通讯领域中的常用光电器件的技术。重点讲述光学基础、光纤通讯的构成、半导体物理、光纤器件、光电子现象和光电转换器件，重点讲解光电子器件的结构、工作机理、工作特性和在工程技术上的具体应用。为了更好地将所学应用到未来的技术发展上，对各类光电器件的系统集成、信号的调制、解调技术也作了详细的讲解，同时给出在工程中的实际例子。②课堂教学内容紧跟科学发展的步伐。光电子课程的教材对于快速发展的光电子技术来说，既是基本的原理内容，但又是滞后的技术，若授课时只是按照教材内容讲解，往往会带来知识不新、内容与技术发展脱节的后果，易使学生对该课程的学习积极性和兴趣下降。因此，在教学过程中补充和及时更新教学内容，增加一部分现代光电子技术的发展前沿、新出现的技术及需求，从而能给学生提供更多的学习探索和求真的空间。③加强该课程与应用技术之间的联系。专业基础课程的基本功能是让学生了解和掌握所学专业的发展方向，培养的学生能在以后的学习中、工作中涉及光电子技术方面上进行继续学习和钻研。因此在给同学们讲解课程中的内容时，要与现代信息技术的发展紧密结合。针对在光电检测技术、激光应用技术、光纤通讯技术等内容进行重点讲解，结合当前社会已有的需求的技术发展进行讲解，使该专业的学生明确所学课程内容在技术应用、研究发展及市场前景，对未来的从事的专业充满信心。④为了更加与国际接轨，尝试了双语教学。在平时提供给学生光电子相关的外文读物和论文，指导学生学习专业词汇，在课堂中进行讲解，开阔同学们的视野，引导学生进行初步科研潜力的培养和学习，调动学生的积极性，引导他们进行文献学习，进一步了解国外光电子技术的发展现状，激发兴趣。⑤教学内容与市场技术应用及需求的结合。结合本校本地区特点，系统规划、组织，实施产、学、研一体化模式。针对光电子技术和光电子产业市场密切联系的特点，在课程内容上跟上市场技术需求，结合本地区经济发展的实际情况，培养既有专业知识和跨学科知识，又有极强的实际操作能力、适应性强的学生，全面提升学生的理论素养和实践能力，增强学生在未来光电子产业上的竞争力。
2.教学方法探索。①充分利用多媒体技术进行教学，利用多媒体课件在表达上形象直观、方便，在效率上和容量上很大的特点和优势。既能使课程中的各种图片资料得到清晰展示，还能节约课程上的时间，从而能在课堂教学中讲解更多的课程内容，较大地提升了授课中课堂的信息量。因此我们认真积极地制作教学课件，充分利用网络上丰富的信息资源，并与兄弟院校的老师展开课程教学交流，共享多媒体课件。极大地激发学生对该门课程的学习兴趣。②采用课堂教学和专题讲座结合的教学方法。在进行课堂理论教学的同时，利用其他时间安排、组织团队教师举办《光电子技术专题讲座》，开展光电子技术专题研究，如液晶显示、光电转换及系统集成、光纤传感及应用和近场光学中的探测技术等，既能强化学生所学的基础理论，又能激发学习兴趣，培养学生的科研意识。吸引学生参与到大学生训练计划和参与到老师研究的课题中，提前打下科学研究基础。③在方法改革中，在富有开放性的问题情境中进行实验探究。对参与到老师研究的课题或参加大学生训练计划的老师，帮助学生制定合理的研究计划，选择合适的研究方案和方法，积极发动研究光电子技术的老师，为这些同学们提供必要的实验条件，由学生自己动手去实验，考证研究方法和方案，来寻求实验结果中的答案。这时，教师起到的是一个组织者的角色，指导、规范学生的探索过程。这样的过程，不仅仅是要让学生学量的知识，更重要的是要学习科学研究的过程或方法。
3.教学实践环节探索。在光电子学基础课程中，本来并没有设置时间环节，而且多数放置在大三或大四学习，实验环节很少开始。我们为了能够更好地提升学生实践技能和掌握技术设备的结合，先在原有课程体系中安排三分之一的时间来安排实践环节，开设具体的、有针对性的实验内容，让同学们能更有效地了解、认识和掌握知识和技能。在普通物理实验、电子实验和光学实验的基础上，开设如固体光电子耦合器件、热电耦器件、发光器件及光子器件。对光通讯系统的传输和光电子器件的作用有了直观的认识和理解。在此基础上，结合地方实际，联系相关光电子产业中的企业，组织学生进行参观学习，从而让学生自己体会从书本上理论到实验实际，再从实验实际再到光电子技术，从光电子技术再到光电子商品的过程，能一下子把整个知识到技术到效益的过程展现在同学们的内心中，从而更能培养和激发学生兴趣，也能将培养目标中的产业式人才完成，弥补普通高等教育中最缺失的人才与市场的不对接的不足。
4.教学目标实现探索。在光电子学基础课程改革中，把教学目标从以知识教育为主转变为实现人才培养和科学人才需求的融合，培养具有创新、探索精神的新时代新型人才。长时间以来，我们在教学过程和专业培养中，存在着理论与实际技术需求的相脱离的现象，造成理工科学生对于市场技术需求常识缺乏。我们把教学内容、教学方法和教学实践环节都做了有意义的初步探索。进一步增强了理论学习到实践环节、实践环节到市场技术发展的学习过程，极大地激发和培养学生的学习兴趣，为将来从事该专业打下坚实的基础和牢固的信心。在近三年中，我们培养的本科毕业生就业率95%以上，该专业毕业生考研成功率30%以上，使光信息科学与工程专业的学生形成了良好的学习氛围，形成了争赶超的局面。同时，针对光信息科学和工程专业的学生，我们注意在进行科学知识教育的同时注重培养市场技术需求方面的培养，增加了企业参观及动手实践等环节，同时讲授在科学研究中人文素养培养的重要性，从而使之潜移默化地对学生进行自然的而不是勉强的人文教育。
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[5]柴金华.《光电子学基础》课程“两结合”与“三要素”教学内容的研究与实践[A].中国光学学会，2010年光学大会论文集[C].2010.
关键词：电子科学与技术；光电子技术；教学改革；实践创新
作者简介：邸志刚（1975-），男，河北唐山人，河北联合大学电气工程学院，讲师；贾春荣（1977-），女，河北唐山人，河北联合大学电气工程学院，副教授。（河北 唐山 063009）
基金项目：本文系河北联合大学教育教学改革重点项目的研究成果。
中图分类号：G642 文献标识码：A 文章编号：1007-0079（2013）07-0059-02
21世纪，随着现代科学技术的飞速发展，人类历史即将进入一个崭新的时代──信息时代。其鲜明的时代特征是，支撑这个时代的诸如能源、交通、材料和信息等基础产业均将得到高度发展，并能充分满足社会发展及人民生活的多方面需求。信息科学的基础是微电子技术和光电子技术，它们同属于教育部本科专业目录中的一级学科“电子科学与技术”。专家预言，光电子技术将继微电子技术之后再次推动人类科学技术的革命和进步。因此，本世纪将是微电子和光电子共同发挥越来越重要作用的时代，是电子科学与技术飞速发展的时代。
电子科学与技术对于国家经济发展、科技进步和国防建设都具有重要的战略意义。为了我国电子科学与技术事业的可持续发展和抢占该领域制高点，必须统筹教育、科研、人才等各种资源和要素，而其中的人才培养是极其重要的环节。经过对比研究其他院校对电子科学与技术专业的教改研究，本文根据当前的社会现状，结合河北联合大学实际对电子科学与技术专业的培养方案进行改革初探。
一、培养方案制订的原则
目前，我国高等教育正从精英教育转向大众化教育。招生规模扩大的同时，教育质量正遭受严峻的考验。高等教育的目的是为国家培养具有良好的思想道德素质、扎实的基础理论知识、宽广的科学技术知识面、良好的创新意识和创新能力的高素质人才，以适应社会发展的需要。为此，加强人才培养是一个复杂而重大的工程。
培养方案主要包含专业培养目标和专业建设思路两大部分。专业培养目标首先要符合当前社会发展需要，其次要符合学校本专业的实际情况，最后再考虑专业、师资情况。
目前，电子科学与技术专业的毕业生基本上是供不应求，特别是高层次人才稀缺。但是，电子科学与技术产业存在着分布不均、分类较细、进展迅速、产业结构多样化等特点。因此，社会需求与本专业毕业生层次结构之间的供需矛盾会持续一段时间。此外，光电子技术产业得到了国际社会的极大关注，经过光电子技术市场产品的整合，目前光电子技术市场重新步入上升轨道，后期发展将主要受市场影响。[2]我国对光电子技术的发展高度重视，2010年我国以光电子技术为指导的信息产业形成了5万亿美元的规模。
河北联合大学电子科学与技术专业自2002年开始招生，到目前为止共培养出10届本科毕业生。毕业生的反馈意见成为专业培养目标制订的重要影响因素。此外，在学生培养方面，注重学生综合素质的提高，特别加强对学生实践创新能力的培养。
电子科学与技术专业教师中光电子方向占大多数，微电子方向占少数，另有电子材料、自动化控制等研究方向。
二、培养方案的制订
培养方案的制订在综合考虑社会需求、学校及专业实景情况的基础上，首先进行充分的社会调研、分析，然后通过对天津大学、清华大学、燕山大学等院校充分调研，最终确定合理的专业培养方案。
1.培养目标
以培养研究应用型高级人才为目标，以适应当前社会主义现代化建设及信息产业化的发展需要，使学生具有良好的思想道德和科学文化素质；拥有扎实的自然科学基础知识和宽广的专业知识；具备创新、实践及跟踪掌握新理论、新知识、新技术的能力，能够在光纤传感、光电检测及半导体制造等领域从事系统研发与设计、运行维护等工作。
2.专业建设思路
针对电子科学与技术专业现状，综合考虑社会市场需求、专业师资及毕业生反馈意见，提出关于“增强光电子特色，优化专业课程体系改革”的建设思路。
（1）专业课程体系建设。专业课程体系的建设，首先以专业培养目标为准绳，进行模块化课程设置，调整课程内容，形成以光电子技术为主、微电子技术为辅的专业方向，以光纤传感体系和光电检测体系为核心，从而使专业课程体系具有前瞻性、针对性和可操控性，进而保障人才培养目标的实现。
1）优化培养方案。根据国家对光电子、微电子人才培养内容和方式的要求，不断优化培养方案，使其既符合教育部颁布的“电子科学与技术专业规范”，又能充分体现学校的特色。优化的出发点是：光电子和微电子产业及工程应用对人才的需求；遵循专业发展规律；突出知识面、素质和能力的培养；制订与时俱进的培养方案和体系。
2）课程教学内容建设。为使课程教学建设与专业特色一致，体现光电子、光纤传感与检测的专业特色，由教授和学科带头人牵头建设光纤传感与光电检测课程体系。光纤传感课程体系包括传感器原理及应用、应用光学、激光原理与技术、光纤技术、光纤传感技术等课程；光电检测课程体系包括传感器原理及应用、传感器原理及应用、应用光学、激光原理与技术、光电技术和光电检测技术等课程。此外，为使课程内容充分反映相关产业和领域的新发展、新要求，减少陈旧内容，删掉了热力学统计物理、数理方法、物理电子学、集成电路设计基础、集成电路工艺仿真等课程。
3）教学方法及手段改革。为了实现专业人才培养目标，专业教师发挥各自才智，加强与学生沟通，集思广益，对教学方法和手段进行改革探索。例如对晦涩难懂的专业基础课、深奥抽象的专业课进行多媒体教学，以加深学生的理解，促进学生理论知识的学习。另外，对光纤传感技术课程进行双语教学，让学生学习理论知识的同时，加强专业英语的学习和运用，为后期阅读国外资料进行充分的准备。
（2）专业特色。河北联合大学电子科学与技术专业为适应现代化信息技术产业的发展，形成以光电子技术为主、微电子技术为辅的专业方向，具体特色如下：
1）课程体系设置。课程体系分为通识教育平台、学科基础平台和专业教育平台三大部分，包含光纤传感技术、光电检测技术及半导体制造技术三个主干学科，所有课程共198.5学分。其中通识教育思想政治教育类课程、大学英语课程、体育、大学语文、计算机基础及学科导论共55.5学分，占28%；学科基础平台主要指公共基础课和专业基础课，共74学分，占37%；专业教育平台是专业课，共63学分，占32%；另外还有创新实践环节，6学分，占3%。
2）学生培养。在夯实专业基础知识、拓宽专业知识的基础上促进学生的个性发展，加大力度培养学生的创新意识及能力，定期聘请校外专家为学生作学术前沿报告，使学生掌握本专业科研动态的同时，在开设专业英语及双语教学的基础上鼓励学生阅读外文一手文献，以激发学生的创新意识，使其创新能力得到大幅提高，培养学生在光纤传感、光电检测及半导体制造等领域的研发能力和应用实践能力，并能够进行相关的系统分析、设计、优化及维护。
3）实践教学。突出光电子技术应用，加强学生实践能力的培养。在培养方案中增加电子技术、光电子技术系统设计的实践训练。电子技术实践训练包括电工电子实训、电子技术课程设计和专业生产实习。光电子技术实践训练包括光电工艺实习、专业生产实习、光纤传感系统课程设计以及综合性课程设计。通过这几项实践训练，学生能够在电子技术领域、光纤传感及光电检测领域具备足够的实践能力。此外，为了让学生尽快将理论知识转换为实践能力，学校组织学生参加飞思卡尔智能车大赛、光电兴趣小组大赛等活动，从而培养学生的知识综合运用能力、创新能力和解决实际问题的能力。
三、改革效果
1.优化了课程体系，提高了教学质量
专业的培养目标及方向确定以后，围绕培养目标组建了课程建设小组，并请天津大学电子科学与技术专业专家教授进行指导，进而建立结构合理、条理清晰、方案可行的课程体系，相对而言大大提高了课程的教学质量。
2.学生夯实了专业基础，拓宽了专业知识，加强了实践技能
课程体系优化以后，学生入学后对培养方案及目标非常明确，从而使得学生能够妥善处理各门课程之间的关系，抓住核心，适当拓展，使所学理论知识成为体系。与此同时，通过竞赛及光电兴趣小组引起学生的求知欲，以此激励学生加强理论知识的学习，促使学生自发地将理论知识和实践环节有机结合起来，使二者相辅相成、相互促进。
3.培养了学生的创新能力及科研思维
在教学过程中强调基础知识的灵活运用及实践创新案例讲解。其次，组织并指导学生参加飞思卡尔智能车大赛、光电兴趣小组及各项实践环节。这样有效提高学生对专业知识的理解与应用能力，从而使得学生的创新能力及科研思维得到了培养及提高。在2012年飞思卡尔智能车大赛中，电子科学与技术专业的组队获得了国家一等奖的好成绩。
4.提高了就业率和考研率
通过加强学生的理论基础知识、完善其知识结构，并且实践能力及创新能力都得到很大提高，使得学生的竞争力得到大大加强，并得到企业和其他高校的认可，刺激了学生的求知欲和创新欲，从而提高了就业率和考研率。
四、结论
电子科学与技术专业作为教育部为适应市场需要而确定的一个新专业，其发展任重而道远。结合河北联合大学本专业的实际情况，提出关于“增强光电子特色，优化专业课程体系改革”的建设思路，“夯实专业基础、拓宽专业知识、加强实践技能、突出光电子应用”的培养主线，对本专业的建设方案及培养体系进行优化改革，加强了师资队伍建设、专业课程体系建设，并在此基础上对教学方法和手段进行改革，从而提高教师的教学水平，加强学生的理论基础，完善其知识结构，提高其实践及创新能力，实现了教学科研相辅相成、教学相长的目的。
参考文献：
[1]电子科学与技术专业教学指导分委员会.电子科学与技术专业发展战略研究报告[J].理工科通讯，2007，（6）.
[2]徐文彬.应用型电子科学与技术专业人才培养方案的思考[J].新课程研究，2011，（8）：20-21.
【关键词】光电子技术；教学方法；仿真教学
【Abstract】With the rapid development of science and technology， the optoelectronic technology， as the most cutting-edge scientific fields， promotes the progress of information technology. Based on the characteristics of optoelectronic technology course and simulation teaching， the feasibility and significance of simulation teaching are discussed in the teaching of optoelectronic technology course.
【Key words】Optoelectronic technology； Teaching method； Simulation teaching
0 引言
1960年，世界上第一台红宝石激光器的诞生推动了光电子技术的长足发展。在这50多年间，从红宝石激光器的发明到半导体激光器及低损耗光纤的问世；从各种无源器件的小规模应用到系统集成实用化阶段，光电子技术在国防、工农业生产、光纤通信、医学、精密测量、地质、天文等领域获得了广泛的应用。我国政府将光电子技术列入国家战略性产业结构调整的重点领域。因此，光电子技术受到了研究所及企业的广泛关注，促使很多高校在物理、电子、通信、材料等专业纷纷开设光电子技术这门课程[1]。
如何培养专业知识强、综合素质高、实践能力优异的人才是当前光电子技术课程教学的热点话题。因此，在光电子技术课程教学过程中，很多教师以教学内容、教学手段和教学方法的改革为重点，优化教学内容，制定合理的理论与实验教学计划。同时，建立科学的教学管理制度以及严密的教学质量反馈系统，以此确保教学质量。随着计算机技术的不断提高，仿真技术为人们提供了一种有效的教学手段[2]。基于仿真技术完成的课程教学具有成本低、维护简单、使用方便等特点，所以很多课程的教学纷纷采用仿真教学，然而目前关于光电子技术课程仿真教学的探讨还非常少。本文主要研究光电子技术课程及仿真教学的特点，得出仿真教学在光电子技术课程教学中的可行性。分析表明，仿真教学是提高光电子技术课程教学质量的一种有效的方法。
1 仿真教学
仿真教学是仿真技术应用的一个重要方面。仿真教学就是利用计算机创设虚拟环境来模拟真实环境，并结合真实环境中的情况在虚拟环境中进行设计、操作、运行、验证等的教学方式[2，3]。
目前，仿真教学的使用越来越广泛。教师可将精心设计的教学内容融合在这个虚拟仿真环境中，并通过各种手段和方法将仿真教学中的情境呈现出来，这是仿真技术应用在教学中的一大进展。结合自己的实践和他人丰富的教学经验，总结出仿真教学有以下特征：
1）成本低，使用率高。购买所需实验设备的费用一般比较高，是很多高校不能承受的。如果采用仿真教学，那么只需购买软件和建设机房，这样就可以大大降低费用，并且设备的使用率也非常高。
2）维护简单，更新方便。仪器设备的不当操作和长时间运行使其容易损坏，而仪器维护费用也非常高。仪器购买的时间久了，就需要自己进行更新设计，有的甚至需直接购买新的设备仪器。仿真教学只需对计算机、教学软件进行维护和升级，而且仿真软件一般自带有软件升级功能。
3）使用方便，提高学习效率。光电子技术所需的仪器设备一般比较笨重，不容易搬动，而且学生只能在特定的实验室完成实验项目。在仿真教学中，学生可以利用计算机方便地进行自主探讨和摸索学习，发挥学生的学习积极性，进而提高学习效率。
4）实验安全，提高教学效率。在教学中，实验有时需要高温、高压、强腐蚀等环境条件，操作失误或实验仪器故障都有可能对学生的人身安全构成威胁。在仿真教学实验中，学生不仅可以随意设置实验条件，而且可以高效、安全地完成实验。通常完成实验的时间一般很长，而利用仿真教学可以将实验的时间缩减，明显地提高教学效率。
2 仿真教学在“光电子技术”课程教学中的可行性和重要性
光电子技术是电子学和光子学相结合而产生的综合叉学科，并成为现代信息科学技术的重要组成部分[4-6]。课程的特点如下：
1）知识面宽。光电子技术课程是电子、通信、光电材料等专业的核心课程，内容包括半导体发光、固体激光器、光纤、非线性光学、光调制、光探测及光电显示方面的材料及器件，涉及光子学、电子学及半导体物理的相关知识，对学生的基础提出了较高的要求。
2）知识更新快。随着信息技术的不断发展，光电子技术已取得了令人瞩目的成就，并将不断影响人类社会的方方面面。在实际应用需求的引导下，各类新型的微纳光子器件与材料的研究突飞猛进，如光子晶体、等离子体、超材料等领域，其相关研究为光子器件的微型化奠定基础。
3）理论性强，而实践内容较少。大多光电子技术课程教材过于注重理论知识讲解和公式推导，对其应用及相关设计性实验开展的非常少，导致学生不了解这门课的用途，从而感觉光电子技术课程枯燥乏味，难以理解。
4）仪器较贵。为了让学生更好地理解、掌握所学内容，需开展相关的实验，但是相关仪器设备比较贵，一般的高校很难承受相关的费用，导致他们不得不减少实验课，从而不能使学生获得有效的指导，最终降低了教学效果。
基于仿真教学和光电子技术课程的上述特点，低成本的仿真教学可以解决光电子技术课程教学中仪器设备价格昂贵的问题。基于仿真教学中使用和更新方便的特点，教师可以根据最新科研进展，拓宽教学内容，更新实验软件，从而可以让学生自主学习、掌握新的科研成果，认识各类新型光电子信息材料和器件的属性及用途。众所周知，掌握光电子技术课程中涉及光子学、电子学及半导体物理的相关知识是非常重要的，因为理论教学是专业课程学习的基础。为了能使学生理解相关的理论知识和公式推导，将仿真教学融于课堂教学中，让学生体会计算机模拟的结果，然后再进行理论推导，这样有助于加深学生对系统知识的理解，使枯燥的理论教学生动有趣。同时，学生可利用仿真实验室进行探索式学习，提高自学能力，最终提升光电子技术课程的教学质量。
3 结论
总之，随着计算机技术的不断进步，仿真技术已经成为人们工作的重要手段，被广泛用于科学研究、教育、军事、医疗等领域。基于仿真教学和光电子技术课程的特点，探讨了仿真教学在光电子技术课程教学中的可行性和重要性，提出了仿真教学可促进学生自主学习新的科研成果，认识各类新型光电子信息材料和器件的属性及用途，从而有助于加深学生对系统知识的理解，使枯燥的理论教学生动有趣，最终提高光电子技术课程教学的质量。
【参考文献】
[1]马冰，任芊.光电子信息材料的发展浅论[J].光学技术，1995，06：36-39.
[2]刘建高.基于自主学习的仿真教学研究与实践[D].南昌大学，2011.
[3].仿真教学在高等职业教育中应用研究[D].山东师范大学，2008.
[4]林若波，彭燕标，陈炳文，方春城.虚拟仿真技术在“电力电子技术”课程教学中的应用[J].云南民族大学学报：自然科学版，2013，22（5）：378-381.
