光学与光电技术(6篇)

时间:2024-10-03 来源:

光学与光电技术篇1

电视照明能够在不同的层面影响电视的最终效果,在我国广电新闻的教研与实际操作中作用重大,但它仍属于一门新兴的技术与艺术高度结合的交叉学科。作为电视艺术不可或缺的重要组成部分,电视照明又是一种极难掌握与表现的艺术创作。近年来,随着人们文化生活水平的提高及人们对电视艺术审美能力的不断提高,对电视照明艺术的要求也越来越高。如何进一步提高电视照明的艺术品质,已是电视电影行业迫切需要解决的重要问题之一。本文不揣浅陋,根据数年的教学心得,提出提高电视照明艺术品质的几点意见,请方家指正。

一、注意光的色调与影调的完美结合

“光线,是揭示生活的因素之一。它是人和一切昼行动物大部分生命活动所赖以生存的条件……光线还能向眼睛解释时间和季节的循环。光线,几乎是人的感官所能得到的一种最辉煌和最壮观的经验,正因为如此,它才会……受到人们的顶礼膜拜。”①光是电视图像造型的重要手段,没有光就没有图像形象与空间。光线用来渲染气氛,突出重点,创造立体图像,赋予图像光色情调,构成图像视觉造型风格。电视照明艺术作为一种极其复杂的、具有戏剧性的照明,是以特殊的灯光效果作用于电视画面,使其达到一种独特的艺术效果。

不同色彩的光线都具有热烈、冷静等不同的象征意义,色调的冷暖进退与电视影调的高低起落之间有着天然对应的关系。在电视照明中,各种光的色彩在表达感情方面有着特殊的作用。正如美国著名摄影家法宁格所说,明亮的光线给人一种耀眼、明快和严肃的感觉,暗淡的光线常常表现忧郁、宁静和含蓄的情绪。因此,要想达到预期的画面及情节效果,就必须将光的色调与电视影调完美结合,按照情节的要求和创作意图,根据现有的灯光设备和场地条件,通过精心的布光设置与不同的蒙太奇组接手法来进行人物刻画、气氛渲染、空间展示等,从而表达出不同的情绪、格调和风格。例如,电视剧《希波克拉底誓言》是反映医务工作者医疗道德的作品,全剧采用白色的高调效果作为基调,在主光之外大量采用散射的辅助光和柔光,使全剧用光柔和,几乎没有阴影,光差很小。柔和均匀的光线造成一种圣洁的氛围,在与全剧内容的对比中,突出了它的批判性哲理内涵,也增加了它的形式美和艺术表现力。

二、充分利用高新科技,将技术与艺术完美结合

“光线是一切艺术在不同程度上所能触及、研究、探索、表现的对象。”②电视照明是艺术性和技术性高度融合的一门工作,其艺术性和技术性是一个有机整体,二者相互依存、协调统一、相辅相成,共同发展。近年来,随着现代科学技术的飞速发展,在电视照明技术领域,由于微电子技术、计算机应用技术、数字化技术、机电一体化技术、可靠性理论和技术等高新技术的广泛应用,电视照明设备已经进入一个全新的数字化时代,使得影视照明设备数字化、智能化、电脑化、网络化已成为不可避免的发展趋势。而拥有这些先进的、功能强大的灯具和操控系统,灯光设计师就可以借助现有的技术设备来充分扩展自己的创作思维,增强艺术表现手法,在大大提高电视作品技术质量的同时进一步为画面的艺术效果提供坚实的硬件保障。

同时,电视艺术是源于生活而高于生活的一种综合性的艺术形式,失去了艺术家的主观能动性与艺术再创造,就无法达到比较完整的艺术境界而最多只是记录画面的工具而已。电视摄像用光艺术的原则应该是科学而艺术地运用光线和色彩,将灯光光线、灯光色彩、灯光造型与电视情节紧密结合,通过光线的扬抑、隐现、虚实、动静以及投光面积和角度,营造画面的空间气氛变化效果,因此对于表现对象的研究无比深入细致,以利于塑造电视情节特定的空间意象,在强调视觉中心的同时强化电视艺术效果。

因此,在电视创作过程中,应当充分利用高新科技所达到的效果,以一种现代艺术的眼光去审视、去创作。在遵循电视创作基本原则的基础上进行布光拍摄,从而达到最为真实的生活艺术效果。

在创造光线时,我们可以适当安排光线的投射方向、强度和分布,模拟出不同的光线条件产生不同的光线感染力。在谈到刚刚结束的北京奥运会的开闭幕式灯光设计时,其灯光总设计师沙晓岚是这样说的:“既要考虑电视转播的要求,又要考虑现场观众的视觉,灯光艺术效果的高品位美学追求、多媒体技术的应用是本届开幕式舞台技术的一大特点,灯光设计与之有机地结合,融为一体。”此次奥运会开、闭幕式根据创意的要求和结合国家体育馆“鸟巢”结构的特点,配备了各种电脑灯具近3000台,全方位、立体化地满足灯光艺术照明、艺术造型的需要。特别是使用了140多台大功率数码投影设备,使活动影像、视频影像可灵活地出现在表演区、大型道具和体育场结构沿口立面,营造了灯光的“多维”效果。其中,“鸟巢”结构的沿口立面自然形成了一个高14米、周长500米的空中环幕,63台大型数码投影机3机重叠,组成了21组互相连接的画面。21组画面的边缘自然融接,毫无痕迹,可谓天衣无缝。

三、尽快培养高素质的电视照明工作者

“一切艺术都是以人的参与为基础的。”电视照明是依靠光与色彩的时空变化来渲染剧情,增强演出效果的专门技术,尤其注重知行合一式的实践与运作,对人才的依赖特别大。作为电视照明的工作人员,必须具有较高的综合素质,要有较好的文化素养和丰富的想象力及快速的构思能力,能在各种条件情况下,运用光线进行艺术创作,在电视屏幕上还原或再造真实、理想的时空画面。要达到如此境界,电视照明工作者就必须在照明实务工作中注意以下几个方面:

第一,要认真钻研艺术理论与高新技术。如前所述,艺术修养是照明创造的美学基础,高新科技是达到良好效果的必由之路,二者缺一不可。我们的电视照明工作者往往是忙于工作实务而忽略了自己的艺术进修,致使业务水准提高不快。同时,进入数字时代之后,摄像与照明器材的更新换代极其迅速,不与时俱进便很容易行动滞后而无法站在学科与业务实践的前沿。

第二,要注意平时的积累,尤其是注意对现实生活的观察积累。丰富的想象力是电视照明工作者必须具备的基本素养之一,而丰富的想象力又来源于电视照明工作者脑中的艺术形象库存。如果脑中的库存空空,图像形象空空,要想对各种不同的场景气氛形象作出敏锐的反应,并通过光线和色彩来加以体现,是完全不可能的。因此,要有意识地及时充实、丰富脑中的形象库存,建立自己的资料库与业务档案。而且,电视照明工作者要在平时就养成注意观察周围光线变化,并对其进行分析、选择、提炼的习惯,注意观察生活中不同时刻物体表面的光影变化、不同时间的气氛变化和光线变化带来的色彩变化,同时将观察到的情况储存记录,以便在需要之时运用光线再现各种场景的光影效果。

第三,借鉴其他艺术门类,取长补短。电视照明是一个多学科的综合体。电视照明人员除应具有一定的艺术修养外,还应懂得光学、电学、计算机技术、机械学及其他与电视照明有关的专业,通过分析、借鉴和研究其他艺术门类的表现形式、创作方法、美学特征等,找出各艺术门类与电视照明艺术在创作构思、表现形式等方面内在的和外在的联系,取各艺术门类之精髓,不断提高电视照明的艺术特质,增强电视照明艺术的表现力和感染力。

四、加大团队合作力度,保持节目风格结构的统一

随着大工业社会的出现,各行各业的分工日趋细致,尤其是影视业的出现与成熟,更是各个部门通力协作的结晶。

电视是一门综合性的艺术,它涵盖了文学、戏剧、音乐、美术、化妆、服装、道具、摄影及照明等门类,相互之间有着密切的联系。一部影视作品的诞生是各个专业部门紧密合作的结果,是各个部门艺术创作的集合。影视照明作为这一综合艺术中的重要环节之一,在塑造人物性格、营造环境气氛、提高画面质量等方面起着举足轻重的作用,同时也是当代电影电视追求艺术效果的重要技术指标。因此,电视照明工作者在影视布光过程中,必须首先摈弃“为灯光而照明”的单纯技术观念,了解各个部门缺一不可的有机联系。其次,必须熟读剧本、了解剧情,把握剧中人物的内心世界,做到心中有数。同时,要与导演、摄影和美术师等随时进行充分的沟通,在拍摄前达成共识,并制订详尽的照明工作计划,准确地做好照明灯光器材的预算,完成好整部作品的灯光设计,精心地做好各种灯光器材、用材的准备,同时要与各部门、各工种之间密切配合,以保证照明工作在拍摄过程中安全、有序、有效地进行。

总而言之,在照明设计的整个过程中,要想提高电视照明的艺术特质,就必须树立“一盘棋”的团队协作意识,上下左右互助互动;认真协调好每一个工作细节,加大团队的合作力度与艺术创造质量,在有限的条件下创造出最美好的画面。

法国著名雕塑家罗丹说过:“他们用自己的眼睛去看别人见过的东西,在别人司空见惯的东西上能够发现出美来。”③在光线里发现美、创造美,是新时代与新技术赋予我们的责任。只有在技术与艺术的完美结合下,我们才能追求理性基础上的创意和个性,才能产生优秀而具有艺术魅力的电视作品,铸造出新的银幕经典。同时,电视照明艺术表现手法的多样性和无规律性以及人的审美需求的发展,使得电视照明技术有了一个施展和发挥的舞台,客观上促进了技术的不断改进和完善。

注释:

①鲁道夫?阿恩海姆[美]:《艺术与视知觉》,第410页。

②李兴国:《电视照明艺术》,第1、2页。

③《罗丹论艺术》,人民出版社,1978年版,第5页。

光学与光电技术篇2

[关键词]光电技术;光电干扰与抗干扰;光电侦察

中图分类号:TN97文献标识码:A文章编号:1009-914X(2017)17-0393-01

电子技术自上世纪开始兴起,到如今已经取得了非常显著的研究成果,并且广泛的应用在了社会的各个领域中。光子技术出现后,光电技术融合了这两种技术,光电产业迅速发展起来,由于该产业的技术和资金比较密集,因此需要投入大量的技术和成本。当前世界上各个国家都在大力发展光电产业,同时光电产业在促进经济增长中的作用也与日俱增,因此我们有必要加强对光电技术的研究开发。

1、光电对抗技术概述

光电对抗技术包括光电侦察与反侦察、光电干扰与抗干扰两个对立面,覆盖可见光、红外和激光波段,因此也可以分为分为可见光对抗、红外对抗和激光对抗三类。

2、光电侦察和反光电侦察

光电侦察(PhotoelectricDetection),主要是搜索、截获、测量、分析、识别以及光电设备测向、定位敌方辐射或散射的光谱信号,以获取敌方光电设备类型、位置、参数、功能、用途,及时提供情报并发出警告。光电侦察分为被动、主动刹臁@用各种光电探测装置截获和跟踪敌方光电装置的光辐射,并加以分析识别,从而获取敌方目标信息情报的一种手段,叫做光电被动侦察(PassiveDetection),如激光告警、红外告警、紫外告警和光电综合告警等。利用敌方光电装备的光学特性而进行的侦察,称为光电主动侦察(ActiveDetection),即向敌方发射光束,再对反射回来的光信号进行探测、分析和识别,从而获得敌方情报,如激光雷达、激光测距机。

反光电侦察就是抓住光电系统的薄弱环节,使敌方的光电侦察装备无法看见己方的军事设施。主要方法有遮挡和欺骗、伪装与隐身。反光电侦察的具体技术包括烟幕、假目标、伪装(Camouflage),隐身、摧毁与致盲、编码技术和改变光束传输方向等。

3、光电干扰和抗光电干扰

3.1光电干扰

采取某些技术措施可以破坏或抑制敌方光电设备的正常工作,其称为光电干扰,这种手段同时也可以保护己方目标。光电干扰分为有源干扰(ActiveJamming)和无源干扰(PassiveJamming)两种方式。有源干扰是利用己方光电设备发射或转发敌方光电设备相应波段的光波,对敌方光电装备进行压制或欺骗干扰。如红外干扰机、红外干扰弹、强激光干扰和激光欺骗干扰。无源干扰是利用特制器材或材料,反射(Reflection)、散射(Scattering)或吸收(Absorption)光波能量,或人为改变己方目标的光学特性,使敌方光电装备效能降低或被欺骗而失效,以保护己方目标为目的的一种干扰手段,如烟幕(Smokescreen)、光电隐身(Electro-opticStealthy)和光电假目标[1]。

3.1.1无源干扰

无源干扰也称被动干扰,它通过用特定材料或器材改变敌方武器的电磁波介质传播特性,达到改变己方目标光学特性的目的,从而降低敌方光电武器的效能。无源干扰主要有烟幕、光电隐身和光电假目标三种方式:

(1)烟幕干扰是一种重要的无源干扰手段。尤其是在对付成像制导导弹时,其主要作用是对目标产生遮蔽效应。这种效应首先是通过烟幕对光辐射的吸收和散射引起能量损耗来实现的,这个过程称为被动式遮蔽反应。另外,还可以通过烟幕自身的强烈辐射把目标及其附近背景的辐射覆盖起来,使得成像制导武器探测不到目标的真实图像,从而达到遮蔽的目的。这种方法称为主动式遮蔽效应。

(2)光电隐身包括红外隐身、可见光隐身和激光隐身等,其具体措施有伪装、涂料和热抑制等。目前,我国已经成功研制出可见光/激光/红外复合隐身涂料。

(3)光电假目标是指在真目标附近放置一定数量的形体相近的假目标或热辐射相近的辐射体,降低敌方的发现概率,增加其误判率,进而提高真实目标的生存概率[2]。

3.1.2有源干扰

有源干扰是指利用己方设备发射或转发与敌方设备波段相应的光波,并对其进行压制或欺骗干扰。红外干扰弹、红外干扰机、强激光干扰和激光欺骗干扰均是有效的有源干扰方式,其主要装备包括点源和面源红外干扰弹、红外干扰机、激光干扰机和激光压制设备等。

红外干扰弹主要用于干扰红外制导武器,使其在锁定目标前锁定红外诱饵,因此属于欺骗式干扰。随着红外探测器的不断发展,红外制导武器目前均采用成像制导方式。但点源诱饵弹难以起到理想的干扰效果,面源红外干扰弹则应运而生,它可以形成超过舰船面积的假目标,因此具有更佳的干扰效果。

3.2抗光电干扰

抗光电干扰是在光电对抗环境中为保证己方光频谱而采取的行动。其在己方目标上,通过采取光电防护材料、抗干扰电路等措施,衰减或过滤敌方发射的强激光或其他干扰光波,保护己方设备或作战人员免遭干扰和损伤。它包括反多光谱技术(MultispectralTechnique),隐身技术、信息融合技术(InformationFusionTechnology)、自适应技术(AdaptiveTechnology),编码技术、选通技术等。

4、光电对抗方法和手段

光电对抗的方法和手段很多,大致可分为三类:减少目标特征;使导弹偏离瞄准点;破坏光电系统的主要部件。

减少目标特征是指减少目标在光波段的辐射,这可通过伪装来实现。伪装可减少目标的辐射(针对无源光电侦察)和破坏目标的反射特征(针对有源和半有源光电侦察)。

5、光电对抗技术的发展趋势

现代战争中,仅依靠几种分散的光电对抗装备难以满足作战要求。因此,要增强全面光电对抗能力,就必须综合利用各种光电对抗技术,发展光电对抗系统和光电对抗体系。具有反侦察能力的多波段光电侦察告苦装璧与具有抗干扰能力的主、被动光电压制、干扰装置等相结合,构成综合光电对抗系统,以便同时对付各种光电传感器。

随着信息技术技术、军用光电技术的发展,光电制导武器及光电侦察设备的性能不断完善,对重要军事目标以及军事设施将构成严重威胁,在信息化的战争中应用日益增多,因此,世界各军事大国对光电对抗装备的研制和光电对抗技术的发展高度重视。其发展趋势主要表现在:多光谱对抗技术应用更加广泛;光电对抗手段向多功能方向发展;硬摧毁与软干扰相结合成为一种重要的研究途径;探索新型对抗技术与体制成为光电对抗技术研究热点;光电对抗的综合一体化和自动化;多层防御全程对抗;空间光电对抗;光电对抗效果评估。

结语

总之,光电技术具有非常大的发展潜力,随着世界各国对光电技术的不断研究和开发,光电产业市场也不断扩大,光电技术发展迅速,当前已经广泛的应用在了信息、医疗、通讯、能源、国防等诸多领域,将来还会具有更加广阔的发展前景。

参考文献

光学与光电技术篇3

近年来,国内许多重点高校和普通高校都相继开设光信息科学与技术专业,并逐步形成具有自身特点的人才培养模式和培养方案[5].重点高校具有深厚的学科基础和优质资源,有的还有光学硕士和博士点;普通高校特别是新开设此专业,开始阶段从师资力量、实验室建设,以及学生的整体水平等都与重点高校相比存在差距.当前有企业反映高校毕业生存在理论脱离实际、缺乏实践的倾向,社会急需的是能胜任研究、开发、设计策划等工作高素质、应用型的复合型人才.那么,如何完善具有自身特点的人才培养模式和培养方案,如何培养适应社会不同层次需要的人才,如何提高毕业生的竞争力等,就成为必须认真思考的问题.蚌埠学院的光信息科学与技术专业已正式招生,该专业的人才培养方案、教学体系设置、师资队伍建设、实践教学、实验室建设等方面都需要认真思考与实践,不断完善和创新[2-5].

1.1人才培养模式的改革探讨

社会的发展对高校人才的发展提出新的挑战,要培养适应现代社会发展需要的高素质、应用型的复合人才,就必须改革人才的培养模式.结合蚌埠学院的特点,构建适合社会发展、学生发展的人才培养模式,成为专业建设中的首要问题.随着科学与技术的发展,各种学科之间的相互渗透已成为学科发展的主要趋势.面向21世纪,我校提出了加强基础,拓宽知识面,注重培养创新精神和实践能力,增强适应性和竞争性的总体要求,推进学科建设.实现专业与基础的结合,理论与实际的结合,相邻、相关学科的交叉、渗透和融合.其目的就是培养具有坚实基础和创新能力的复合型人才.致力于光电子学在信息领域的科学研究与技术应用,结合本校特点,本专业办学指导思想是:实基础、适口径、重应用、强素质、理工结合.培养学生具有坚定的社会主义政治方向、较强的创新意识、良好的职业道德和身心素质,并系统掌握光信息科学与技术的基本理论和基本知识,受到电子技术实训、光信息专业的基础实验和课程设计、毕业设计等方面的基本训练,具备从事光电子、光信息、光电技术及其相关学科工作的基本能力.本专业的培养目标是:培养适应经济社会发展需要的德智体美全面发展的,具备光信息科学与技术的基本理论、基本知识、基本技能和专业知识,能在光电子学、光通信、光学信息处理、光电检测、光电信息显示与存储,以及相关的电子信息科学、计算机科学等技术领域,从事产品设计与开发、生产制造与管理、科学研究、教学工作的应用型高级专门人才.按照社会需求,结合学生兴趣和学院办学定位和人才培养规格等,我们需要努力不断探讨和改革人才培养模式,以培养应用型人才.

1.2合理构建课程体系,优化教学内容

由于光信息科学与技术专业在国家目录上编列的时间不长以及社会日新月异的需求,目前课程体系中还存在一些问题,例如课程大纲、教材内容不统一和怎样符合不同学校的办学特色,不同课程内容相互重复,课程设置时课程先后顺序、学时分配的矛盾等.合理构建课程体系,优化教学内容,对人才培养具有决定性的作用,因此要以知识全面性和学习者为中心,结合学校办学特色来设计课程和培养环节,要合理安排通识课程、专业课程以及其它诸如实验课程等的比例,安排应突出学生知识、能力、素质结构的优化组合,强化学生应用和工程意识,另外要更多渠道优化,为学生研究性学习和创新能力的培养提供较大的时间和空间,诸如校选课制、网络课堂等.光信息科学与技术更新和发展飞速,在课程建设方面,我们要以构建“适应需求为导向的课程体系”为龙头,带动教学内容的更新,合理动态更新教学内容,淘汰过时的,促进课程质量的提高;其次根据课程设置对光学和光电子技术系列课程进行修订、整合,使课程体系少重复、层次清晰、拓宽知识面;再次为了反映当代科技的重大成就和前沿,我们除了完善光通信原理、光电子技术、激光原理与技术等专业基础课,还考虑研究生课程打通,考虑实际应用,增设了光信息科学与技术方面的选修课,如激光光谱技术、非线性光学、信号与系统、光信息存储与现实、MATLAB光学模拟技术、太阳能基础、传感器与检测技术等,以适应国内外迅速发展的光电子技术的要求,培养“理实交融”的复合型的光信息科学与技术人才.另外,由于光信息科学与技术属于应用面广,实战性强的专业,建立光学与光电子技术实验课程新体系也尤为重要.围绕本专业培养目标和市场对人才需求的特点,结合本院学科特点,经过反复调研、酝酿和会议讨论,我们设置光信息科学与技术专业的主要课程为高等数学、大学物理、物理光学、应用光学、电磁场与电磁波、模拟电子技术、数字电子技术、原子物理、量子力学、数学物理方法、光电子学、信息光学、光通信原理、光电子技术、光电检测技术及应用等.学位课程中的专业基础课、专业课,从以上主要课程中选取.

1.3实验与实践教学光信息科学与技术专业科学和技术关系密切

理论知识与实践能力并重,所以围绕专业方向和培养目标,以深化实验教学和实践教学以及实践锻炼、注重实验和实践能力、鼓励创新能力作为指导思想,加强校内外教学和实践环节的实效性,注重建立高素质的实验和实践教师队伍和教学考核办法,努力构建创新人才培养的实验与实践教学体系[1,6,7].围绕本专业培养目标和市场对人才需求的特点,根据本专业特点以及我校专业实验室建设指导思想和发展目标,全面考虑主要实验课程包括大学物理实验、光学基础实验、模拟电子技术实验、数字电子技术实验、数字图像处理实验、光电子技术实验、光通信与光信息技术实验、激光原理与技术实验和光电检测技术及应用实验,精心设计实验内容和创建实验室.实验室要建出特色、建出水平、形成优势,发挥示范作用.基础课实验室要提高建设水平和教学质量,同时重视专业实验室建设,重视用高新技术提高实验室建设水平,强度基础性和完整性建设的同时,增加有利于学生动手能力培养的设计性、探究性、创新性类实验项目.我们利用已有光学实验室、数学建模实验室、电子技术实验室,强化建设信号与系统、EDA、电子工艺设计、近代光学实验、信息光学实验、激光实验室、光通信实验室、电子线路实验、光电技术实验等专业基础实验室,需要努力争取校领导及各职能部门的支持,确保经费到位,计划1年内基本建成,可以满足新专业教学和研究工作的需要.本专业主要实践教学环节包括军事训练、社会实践、金工实习、电工电子实习、光信息专业基础实验、光电子学课程设计、光通信原理课程设计、光电检测课程设计、毕业实习、毕业设计(论文)等.我们需要进一步努力在原有校内、外实习基地的基础上,通过更多知名光电信息企业和重点实验室争取建立实践能力强、技术前沿以及管理一流的实习基地,主动与相关企业联系调研,理论联系实际,实现学校培养与市场需求的有机结合.此外,争取实施校园网进教室和实验室计划,增加图书馆馆藏文献资料数量,丰富教学手段,激发学生兴趣和创新动力.

1.4务必拥有自己的核心资源

开办新专业仅有良好的课程设置和合理的实验室建设是不够的,还需要优良的师资队伍建设.进一步加强教师队伍建设,教师队伍的数量、结构、素质、水平达到较高先进水平.计划到2014年,在学历结构上,教师中具有博士学位的比例达到30%左右;35岁以下专任教师中具有硕士学位的占90%以上.在职称结构上,教授占教师总数20%以上,副教授占教师总数40%以上.全力推进科学研究工作,以科研促教学,走产学研相结合的路子.充分发挥学科带头人的作用,多出一些高质量的研究成果.深入到蚌埠市及周边地区的企业,了解他们在生产中碰到的技术难题,寻找一些我们可以解决的问题作为研究课题,进行合作研究,为地方经济建设服务.同时建立与本地区科研院所的联系,加强合作,共同申报科研课题.建立科研激励机制,培养合理的科研梯队.广泛开展学术研讨、学术交流活动,形成浓厚的学术氛围,加大科技开发和成果转化力度.目前存在一个问题是该专业课教师数量不够,迫切需要加入新生力量充实教师队伍,加强教学和科研实力,还要注重在职教师的教学和学术进修.光信息科学与技术的建设必须拥有大量的人才资源,包括高素质的师资队伍、各种教辅人员、高效精干的行政管理人员.必须拥有较好的办学“硬件设施”和“软件平台”,包括教学和科研设施和服务、与外界交流的各种平台和渠道,以及各项政策法规、规章制度等.

2结语

光学与光电技术篇4

对大学新生开展新生研讨课,可以使大学新生尽快了解相关大学专业和课程设置,迅速完成从高中生向大学生的转变,掌握新的学习方法,为后续学习打下基础,因此国内外许多高校都在近年来开设了新生研讨课。然而,目前不少新生研讨课流于形式,教学研讨仅局限于课堂内,主要的教学形式还是老师讲学生听,虽然课内有一些讨论,但是学生没有真正地参与进来,教学效果不尽如人意。

为了改进新生研讨课,我们在新生研讨课“光电信息技术漫谈与应用”中,尝试进行新生研讨课教学改革,突破研讨课在时间和空间上的限制,把课堂内的研讨拓展至课外研究,把研讨问题引入更深更广层次;在具体的研讨教学过程中,加强理论与实验相结合、教师启发引导与学生自主探究相结合、课堂研讨与课外实验相结合。

二、课程改革和实践具体安排

“光电信息技术漫谈与应用”作为一门新生研讨课,它的作用是:通过教师与学生的交流、实验演示和操作、课题讨论辩论、课内外实验与研究等措施,帮助同学建立正确、全面的关于光电信息技术的认识,构建正确的知识观,激发学习研究光电信息技术的兴趣和动力,获得分析研究问题的能力和素养,为后续学习和进一步深造打下基础。因此,精心安排课程内容,构建新的研讨教学模式。

课程内容包含四个模块:光学;电子和单片机技术;光电检测技术;光通信技术。模块具体内容有:(1)光学:几何光学、波动光学、信息光学,重点理解成像系统的像差、光的干涉和衍射、光全息、光信息处理等内容。(2)电子和单片机技术:电路分析、线性电路、数字电路、单片机技术,重点理解电路分析原理、信号放大电路、模数转换、单片机工作原理。(3)光电检测技术:光电系统的构成、工作原理、应用范围、激光测距、光纤光栅传感、激光扫描,重点理解光电信号的调制、解调、检测原理,熟悉典型的光电系统。(4)光通信技术:调制解调、光发射、光接收,重点了解光通信原理、器件、光网络等。

构建新的研讨教学模式,通过漫谈、应用、研究、讨论四个教学环节来实现教学目的。第一“漫谈”,老师通过介绍典型光电仪器引出研讨内容,再辅以必要的讲解(研讨内容的知识背景、理论、技术以及进行实验演示等),让学生建立初步的认识,为后续研讨提供一定的知识基础。漫谈主要在课堂集中授课,采用多媒体、启发式教学,讲解基本概念、理论基础,并通过必要实验演示、现场交流讨论,帮助学生获得必要基础的知识和技术,建立正确认识、获得理论分析解决问题的能力。第二“应用”,要求学生在课外查找资料,利用现有的实验条件,进行相关的实验,从而获取必要的基础知识和实验结果,进而培养并提高学生实验动手能力,促进学生理解基本知识和技术。第三“研究”,通过课外辅导和课内研究而展开;学生五人组成研究小组,教师辅导学生查找资料,确定选题,拟定实验方案,设计实验,开展研究,最后撰写讨论提纲和报告。第四“讨论”,学生通过课内外的研究,获得研究结果,最后将研究报告制作成演讲PPT文档,在课堂进行汇报答辩;答辩过程中学生教师提问、讨论、辩论,最终教师总结、评定研讨成绩。

在实际的教学过程中,首先以点带面实现基本知识框架的构建。教师以典型的有吸引力的光电仪器为知识切入点,通过课堂讲解、分析、讨论,引发学生学习兴趣,激发学习动力。另外,要求学生查找相关资料和做实验,通过对资料和实验进行分析研究,建立对光电信息技术的认识,重点理解光学、电子和单片机技术,了解光电检测技术以及光通信技术。

通过课内的研究讨论、课外的实践活动,培养并提高学生自主学习能力、分析解决问题能力、实践动手能力、协作和交流能力,以及掌握一定的光学元件调试、光路调试、电子线路设计制作能力。通过组队和选题,在光学测试、光电电路设计、激光测量技术、光通信技术等方面开展研究,提高研究问题能力,提高科研素养。

教学方式采用“讲解――实验――研究――讨论”形式。教学方式上既有教师讲解又有师生互动讨论,内容上既有光电信息技术理论又有光电实验,空间上既在教室又在实验室,时间上既有课内又有课外,组织形式上既有个人又有团队。

从选课系统一开放就爆满到最后课程满意度达91%表明:这门新生研讨课课程深受新生欢迎,尤其是光电信息科学与工程、应用物理学、计算机科学与技术等专业信息同学,还有很多同学因没有选上该课而懊恼。选修该课的同学,积极认真,到课率95%。尤其是在第二阶段,即实验研讨课中,学生在老师的引导下,认真做实验,与老师和同学开展研讨,确定研讨内容、方案,最后实现了研讨目标,提高了学习和实验、研究、讨论的能力,为下一阶段学习打下了良好的基础。

三、总结

通过这一课程,新生不仅掌握了一定的光电信息技术知识和实验技能,还增长一些做研究的能力。同学通过查找资料、确定研讨题目、开展研究,完成了研讨整个教学环节的要求,为他们下一阶段的学习打下一个良好的基础。

通过该课程,我们还认识到,新生研讨课――这一新的教学模式,将教学主体由教师讲课改成学生研究,极大地激发了学生的学习主动性和学习兴趣,使教学达到事半功倍的效果,值得肯定和推广。

【参考文献】

[1]林冬华.美国新生研讨课全国调查20年:背景、发展与启示[J].中国高教研究,2011(11).

光学与光电技术篇5

关键词:电子科学与技术;本科培养方案;课程设置;办学特色

中图分类号:G642.0文献标志码:A文章编号:1674-9324(2015)30-0070-02

21世纪被称为信息时代,电子科学与技术在信息、能源、材料、航天、生命、环境、军事和民用等科技领域将获得更广泛的应用,必然导致电子科学与技术产业的迅猛发展。这种产业化趋势反过来对本专业的巩固、深化、提高和发展起到积极的促进作用,也对人才的培养提出了更高的要求。因此,本文从人才的社会需求出发,结合我校实际情况,进行了本科专业培养方案的改革探索,并详细介绍了培养方案的制定情况。

一、人才的社会需求情况

目前,我校电子科学与技术专业的本科毕业生主要面向长三角地区庞大的微电子、光电子、光伏和新能源行业,市场对专业人才的需求基本上是供不应求的。但是也应该注意到电子科学与技术产业的分布不均,分类较细,且发展变化较快。另外,电子科学与技术产业结构具有多样性,既有劳动密集型的大型企业、大公司,更多的是小公司和小企业;既有国有企业和私营企业,更有合资、独资的外企。因此,社会需求与本专业毕业生的供需矛盾还会继续存在。

二、专业的培养目标和定位

本专业培养具备微电子、光电子领域的宽厚专业基础知识,熟练实验技能,能掌握电子材料、电子器件、微电子和光电子系统的新工艺、新技术研究开发和设计技能,有较强的工程实践能力,能够在该领域从事各种电子材料、元器件、光电材料及器件、集成电路的设计、制造和相应的新产品、新技术、新工艺的研究、开发和管理工作工程技术人才。并且结合我校“大工程观”人才培养特色,依据“卓越工程师”教育理念下工程技术型人才培养的原则,培养适应微电子和新兴光电行业乃至区域社会经济建设需求的工程技术型人才。

三、本科培养方案制定的思路

电子科学与技术专业培养方案参照工程教育认证的要求,以及专业下设微电子、光电子材料与器件两个本科培养方向的思路制定。注重培养学生的专业基础知识和实践工程能力,使毕业生能满足长三角地区微电子、光电子和新能源行业发展的需求。微电子方向的课程设置专注于电子材料与电子器件、集成电路与系统设计方面,光电子材料与器件方向则偏向于光电信息、光电材料与光电器件方面。

四、本科培养方案的改革探索

要实现电子科学与技术专业的培养目标,适应电子信息产业的不断发展,并结合我校学科发展方向和特色,对电子科学与技术专业本科人才培养方案进行了研究,并对省内外几所高校电子科学与技术专业的培养方案进行调研,最终形成了富有特色的电子科学与技术专业人才培养方案,主要内容如下:

1.培养方案的模块化设计。在设计电子科学与技术专业本科培养方案的整体框架时,根据“加强基础、拓宽专业、培养能力”和培养工程技术型人才的办学理念下,专业培养方案分人文与社会科学、专业基础和专业课三个模块,下设微电子和光电子材料与器件两个专业方向。学生在前两年学习相同的课程,到大三时根据自己的兴趣选择专业方向,选修各自方向的专业课。由于两个方向的不同培养要求,因此在专业基础选修课、专业必修课和专业选修课方面设置限选模块,每个专业方向必须修满相应的学分才能毕业。

2.改革专业基础课程。专业基础课程是为专业课程奠定基础,因此,在保留了原有电子信息类专业通常所开设的电子类课程外,增加了与专业相关的课程,如EDA技术、通信原理、数字信号处理、物理光学、应用光学、激光原理与技术等课程,删减了原先与物理类相关的一些课程,如物理学史、原子物理、热力学与统计物理学等,并删减了一些计算机软件类课程,如C++程序设计、计算机在材料科学中的应用等。专业基础选修课程分方向限选模块,两个专业方向对应有不同的专业基础选修课程。

3.优化专业课程。专业课程是整个专业教育中的主干部分,微电子方向的课程设置紧紧围绕半导体和集成电路设计方向,开设有集成电路设计、微电子工艺原理与技术、工艺与器件可靠性分析、半导体测试技术、现代电子材料及元器件、集成电路工艺与器件模拟等课程。光电子材料与器件方向围绕光电材料和光纤通信方向,开设光电子材料与器件、光电检测原理与技术、太阳能电池原理与技术、光纤传感原理与技术、光纤通信技术等课程。另外专业课程里面还设置有专业实验,通过加强实验环节,训练学生的动手操作能力,增强学生的理论知识。

五、与省内外专业人才培养的区别

具有电子科学与技术专业的各大高校分布在不同的地区,服务于不同的区域经济,这就要求专业学生的培养具有区域化、差异化。我们分析了杭州电子科技大学、浙江工业大学、苏州大学、南京理工大学和徐州工程学院这五所不同地区、不同层次高校的电子科学与技术专业的培养方案。不仅使我们能学习到其他高校的先进办学理念、合理的课程设置体系,也可以发现与其他高校之间的差异。具体表现为以下几个方面:

1.专业定位。各个学校的电子科学与技术专业依据自身的师资力量、办学条件、区域经济要求确定专业的发展定位。杭州电子科技大学的电子科学与技术专业依托1个教育部重点实验室、2个部级实验教学示范中心、3个省部级重点实验室,人才培养定位于能从事电子元器件、电子电路乃至电子集成系统的设计和开发等方面工作的工程技术人才。浙江工业大学的电子科学与技术专业主要培养光通信、电子电路系统、集成电路设计等方面的人才。苏州大学的电子科学与技术专业定位在培养能够在电路与系统、集成电路与系统等领域从事各类系统级、板级和芯片级研发工作的高级工程技术人才。南京理工大学的电子科学与技术专业主要是突出光电技术和微电子与信息处理学科的交叉和融合,以光电成像探测理论与技术及微电子理论与技术为专业特色。徐州工程学院的电子科学与技术专业主要定位在培养能从事光电子材料与器件开发的工程技术人才。而我校的电子科学与技术专业定位于服务长三角地区半导体和新能源行业,培养能从事集成电路设计与开发、光电子材料与器件的研发等工作的工程技术人才。

2.课程体系。杭州电子科技大学的电子科学与技术专业培养学生设计、开发电子元器件、电子电路系统、电子集成系统的能力,在课程设置上开设了通信电子电路、EDA技术、薄膜物理与技术、电子材料与电子器件、电子系统设计与实践、集成电路设计、嵌入式系统原理和应用、现代DSP技术及应用等专业课程。浙江工业大学的电子科学与技术专业培养学生设计、开发电子电路系统、集成电路系统的能力,开设了电路原理、模电数电、通信电子线路、集成电路设计、光纤通信原理、光网络技术、数字信号处理等专业课程,以及电子线路CAD实验、单片机综合实验、通信原理实验、通信电子线路大型实验、微电子基础实验、半导体器件仿真大型实验、集成电路设计大型实验等实验类课程。苏州大学的电子科学与技术专业培养学生设计与开发电路与系统、集成电路与系统,从事各类系统级、板级和芯片级研发工作的能力,开设了信号与系统、电磁场与电磁波、高频电路设计与制作、电子线路CAD、CMOS模拟集成电路设计、VLSI设计基础等专业课程,以及电子技术基础实验、信号与电路基础实验、电子线路实验、电子系统综合设计实验等实验类课程。南京理工大学培养学生从事光电子器件、光电系统和集成电路的设计、开发、应用的能力,开设了信号与系统、光学、光电信号处理、光辐射测量、光电子器件、光电成像技术、超大规模集成电路设计、光电子技术、显示技术、光电检测技术、数字图像处理、半导体集成电路、集成电路测试技术、微电子技术、光电子线路、电视原理等专业课程。徐州工程学院的电子科学与技术专业培养学生设计与开发光电子材料与器件的能力,开设有信号与系统、光电子学、光电子技术、激光原理与技术、光伏材料等专业课程,以及模拟电路课程设计、数字电路课程设计、单片机原理课程设计等实践性课程。我校的电子科学与技术专业主要培养学生集成电路设计、光电子材料与器件的设计与制备能力,开设有半导体物理学、半导体器件原理、MEMS技术、微电子工艺原理与技术、薄膜材料及制备技术、工艺与器件可靠性分析、集成电路工艺与器件模拟、EDA技术、通信原理、数字信号处理、光电子材料与器件、光电检测原理与技术、太阳能电池原理与技术、光纤通信技术等专业课程,以及近代物理实验、专业实验等实验类课程。

3.人才培养特色。杭州电子科技大学的电子科学与技术专业的人才培养特色是注重集成电路设计、系统集成方面能力的培养。浙江工业大学的人才培养注重光纤通信、集成电路设计方面能力的培养。苏州大学的人才培养注重电路与系统设计、集成电路与系统设计方面能力的培养。南京理工大学的人才培养注重光电技术和微电子与信息处理学科的交叉和融合,以光电成像探测理论与技术及微电子理论与技术为专业特色。徐州工程学院的人才培养注重光电材料与器件方面能力的培养。我校的人才培养注重电子材料与电子器件的设计与开发、集成电路设计方面能力的培养。

参考文献:

[1]陈鹤鸣,范红,施伟华,徐宁.电子科学与技术本科人才培养方案的改革与探索[A]//电子高等教育年会2005年学术年会论文集[C].17-20.

光学与光电技术篇6

关键词:激光加工技术;核心课程体系;工作过程

中图分类号:G712文献标识码:A文章编号:1671-0568(2013)05-0008-02

激光是武汉光谷高新技术支柱产业,激光加工设备制造业和激光加工业对高职激光专业的人材规格要求与传统专业有较大的不同。激光企业最需要以专业为基础的高端技能型专门人才,要求他们具有创新能力,并能给企业带来最佳的效益。为了适应激光企业的需求,通过对企业的调研,积极与企业合作开发,根据激光技术领域职业岗位(群)的任职要求,确立了激光加工技术专业的核心课程体系。

一、激光加工技术专业人才培养模式及培养目标

激光加工技术专业紧密联系“武汉?中国光谷”核心圈和武汉都市圈的激光加工设备制造和使用企业实际,实施“订单培养、课堂融入车间”的工学结合人才培养模式,培养与社会主义现代化建设要求相适应的德、智、体、美全面发展,适应生产、建设、管理和服务第一线需求,具有良好的职业道德和敬业精神,掌握激光加工设备制造、使用所需的系统基础知识和具备激光加工设备装配、调试、维护、基础设计及激光加工设备操作、工艺设计能力,专业领域计算机应用能力突出的高端技能型专门人才。

二、高职激光加工技术专业核心课程体系的确立

核心课程体系建设是高职院校培养生产、建设、管理、服务第一线的高端技能型人才工作中的关键环节之一。高职院校只有通过不断地更新课程、改进教学方法、改善教学手段等方法,建立与高职教育人才培养目标相一致的课程体系,才能确保人才培养质量及培养目标的实现。

通过与激光企业的产学研结合,激光加工技术专业积极与行业企业合作开发课程。根据激光技术领域和职业岗位(群)的任职要求,参照相关的职业资格标准,确定激光加工技术专业核心课程。武汉软件工程职业学院(以下简称“我院”)激光加工技术专业从2004年开办到2012年共招收了9届学生,通过充分的企业调研并考虑学生的基本状况,立足于专业培养规格,核心课程结构上经过不断的完善和改革,结构逐步趋向合理,更加符合本专业的人才培养目标。经过8年的积极探索,形成如图1所示的专业核心课程。

在6门核心课程的教学过程中,全部实施基于工作过程的项目式教学,即以企业工作过程为依据,以不同岗位典型工作任务为导向,设立不同的项目环节,形成教、学、做一体化的教学模式。核心课程具体课时安排如下:工程制图与CAD教学课时186学时,其中第一学期60学时,第二学期48学时+1周集中实训,第三学期2周集中实训(三维CAD)。激光器电工电子应用技术教学课时196学时,其中第一学期60学时,第二学期84学时+2周集中实训。光学技术应用教学课时142学时,其中第二学期52学时,第三学期48学时+2周集中实训。激光设备及加工控制教学课时124学时,其中第三学期48学时,第四学期24学时+2周集中实训。激光设备装配调试及激光加工教学课时124学时,其中第四学期62学时+2周集中实训。高功率激光切割设备与工艺教学课时62,其中第五学期36学时+1周集中实训。

三、高职激光加工技术专业核心课程主要知识点

根据企业岗位能力需求和教学实践,确定了激光加工技术专业核心课程的主要知识点。

工程制图与CAD:该课程主要介绍了工程制图的国家标准和技术规范,投影基础,机件的表达方法,轴测图、零件图、装配图的绘制;计算机辅助设计(CAD)及其软硬件,AutoCAD/高端三维CAD中的绘图、编辑修改、显示、图层、块、标注、系统设置以及文件管理等基本概念、功能及操作方法。通过该课程的学习,使学生具有阅读零件图(零件结构、精度、表面特性、材料等)的能力;阅读装配图的能力;熟练使用AutoCAD软件绘制零件图、装配图;熟悉一款高端三维CAD软件的能力。

激光器电工电子应用技术:该课程主要介绍了电工基础知识;直流电路、复杂直流电路、电容电感、磁路及常用低压控制器件、正弦交流电路、三相交流电路的工作过程;半导体器件基本知识;放大电路、正弦波振荡电路、直接耦合放大电路、线性集成电路及集成运算放大器的应用;数字电路的逻辑分析、门电路、组合逻辑电路、时序逻辑电路、脉冲波形产生和整形电路;设计并焊接基本放大电路、集成运算放大器的应用电路、数字时序逻辑电路;激光电源电路;激光电控电路。通过该课程的学习,使学生掌握安装、分析、判断、检测激光器电工电子线路的技能。

光学技术应用:该课程主要介绍了几何光学基本知识;物理光学基本知识;光学零件加工基本知识;光学仪器使用及调试基本知识。通过该课程的学习,使学生掌握基本光学仪器测量技术、基本光路及光学现象分析能力、激光光学元器件调试技能、光学零件加工检测和特性分析能力。

激光设备及加工控制:该课程主要介绍了激光器电气控制元件知识;控制电机与伺服系统知识;数控系统知识。通过该课程的学习,使学生掌握激光设备电气控制分析、判断、故障排除技能;激光加工工艺数控编程能力;激光器PLC控制、CNC数控系统装配调试能力。

激光设备装配调试及激光加工:该课程主要介绍工业用激光器基本结构知识;激光加工工艺知识;激光加工工艺设计知识。通过该课程的学习,要求学生具有常见的工业用中小功率固体和气体激光器装配与调试能力;操作常见工业用激光器进行激光加工的能力。

高功率激光切割设备与工艺:该课程主要介绍了高功率激光切割设备结构、装配调试方法;高功率激光钣金切割加工知识。通过该课程的学习,使学生掌握高功率激光切割设备装配调试基本能力,及其利用高功率激光切割设备进行钣金加工的能力。

四、高职激光加工技术专业核心课程教学方法及手段

核心课程采取讲练、分散性单项/综合技能训练、集中性的综合技能训练相结合的基于工作过程的理实一体化的教学形式。教师运用案例分析法、现场教学法等多种教学方法进行理论知识的讲解,并根据企业岗位工作任务要求,实施项目式的综合技能训练。教师提出项目目标,学生制定项目计划、具体实施步骤、项目检查与调试,教师分析评价,使学生进入企业后,能够熟练掌握自己岗位的技能,真正培养出高端技能型专门人才。

激光加工技术专业核心课程是通过对企业的考察,专家的研讨,集多年来工作经验的总结而构建的,能够满足社会对该专业人才的要求,从我院实际条件出发,将工学紧密地结合到一起,采用基于工作过程的项目式的教学形式,适应高职高专院校的发展,适应企业对人才的需求。今后,还应不断地探索、创新,为高职院校的发展,为社会的发展努力培养优秀的人才。

参考文献:

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