序論：好文章的創(chuàng)作是一個不斷探索和完善的過程，我們?yōu)槟扑]十篇光電檢測技術論文范例，希望它們能助您一臂之力，提升您的閱讀品質，帶來更深刻的閱讀感受。

篇（1）

【中圖分類號】G642 【文獻標識碼】A 【文章編號】1674-4810（2016）02-0069-02

隨著現(xiàn)代科學技術的快速發(fā)展，光電檢測技術作為一門研究光與物質相互作用的新興技術，因其測量精度高、速度快、非接觸、頻寬與信息容量極大、傳遞信息效率高、自動化程度高等突出特點，成為現(xiàn)代檢測技術最重要的手段和方法之一。在工業(yè)、農業(yè)、軍事、航空航天以及日常生活中應用得非常廣泛，是現(xiàn)代信息類工科學生必須掌握的知識。

自2004年起，光電檢測技術課程成為北京信息科技大學光信息科學與技術和測控技術與儀器兩個專業(yè)共同的一門重要專業(yè)課。該課程將光學檢測技術與現(xiàn)代微電子技術、計算機技術緊密結合起來，深入講解各種光電轉換技術及器件的原理、特性和基本用法，結合具體應用，詳細介紹各種激光干涉、衍射，光纖傳感等光電檢測方法、技術及系統(tǒng)，最終讓學生深入理解光電技術的基礎理論和基本知識，對各種光電器件和光電檢測技術有一個全面的認識，并且掌握多種光電檢測方法，以便在實踐中熟練應用，為學生今后的工作打下堅實的基礎。理解和掌握這門課程，對于提高學生素質和培養(yǎng)分析能力、創(chuàng)新能力都有重要意義。

同時由于光電檢測技術以光電子學為基礎，以光電子器件為主體，研究和發(fā)展光電信息的形成、傳輸、接收、變換、處理和應用，這正是學院儀器科學與技術和光學工程兩個一級學科共同的研究方向。學院眾多教師在該方向的長期科學研究過程中，不斷加深對光電檢測技術的基本理論、實施方法、系統(tǒng)和關鍵技術的理解和應用，在光、機、電、計算機相結合的激光干涉測量、激光衍射測量、激光跟蹤測量、光纖傳感檢測、光電多自由度監(jiān)測等各種物理參數測量儀器和系統(tǒng)方面展開了深入研究，取得了豐碩的研究成果并積累了豐富的科研經驗。

2013年開始，以精品課程為目標，我們深入開展了光電檢測技術課程建設，涉及課程教學內容的更新、實驗環(huán)節(jié)的改進和考核方式的改革等。

一 教學內容

如圖所示，一個典型的光電檢測系統(tǒng)包括光學處理部分、電子學處理部分，兩者通過光電轉換部分有機連接成一個整體。與之相對應，光電檢測技術課程內容多、發(fā)展快、涉及知識面廣。為此，我們首先對授課內容進行比較分析和歸納總結，提煉出最基礎的關鍵原理，同時吸取眾家之長，結合專業(yè)特點，補充有代表性的最新應用。

首先對應用光學、物理光學、信息光學等課程已經講授的內容大幅度減少授課學時，例如光電檢測中常見光源、光學系統(tǒng)和設備相關內容的學時壓縮一半；但鑒于輻射度和光度學是專業(yè)選修課，一部分學生沒有選修，一部分學生選修后掌握不夠多，將該部分知識的講解課時適當增加，補充了一些與學生日常生活關聯(lián)度高的內容，增強學生學習的興趣；強化光電轉換器件部分，如前所述，該部分所介紹的各種光電轉換器件是光電檢測技術的關鍵環(huán)節(jié)，深入介紹了各種光電子發(fā)射探測器、光電導探測器、光伏探測器、光電成像器件的原理、特性和基礎應用，還專門介紹了應用日益廣泛的紅外熱成像探測器；同時考慮到調制解調技術在光電檢測系統(tǒng)中的廣泛使用，專門對此技術做了重點講解。調整后整體內容更豐富，兼顧了基礎原理和實際應用，學生反饋良好。

――――――――――――――――――――――――

* 北京信息科技大學課程建設項目資助

我們還將課程內容與后續(xù)的專業(yè)綜合實踐環(huán)節(jié)相配合。因為學院兩個專業(yè)都開設有專業(yè)綜合實踐環(huán)節(jié)，該環(huán)節(jié)主要培養(yǎng)學生綜合運用所學知識掌握某些光機電系統(tǒng)的設計能力，將所學與實際應用有機結合起來，最終提高學生分析問題和解決問題的能力，培養(yǎng)他們的創(chuàng)新意識及創(chuàng)新能力。光電檢測技術正是與專業(yè)綜合實踐相對應的一門重要的綜合性課程，我們在授課過程中有意識地將后期綜合實踐可能涉及的內容經提煉后引入到課程教學中，前期培養(yǎng)學生的綜合應用意識和能力，為后續(xù)的綜合實踐環(huán)節(jié)打好基礎。

二 實驗環(huán)節(jié)

課程設有8個學時的實驗。通過較充分的實驗，使學生在掌握光電檢測技術基本理論知識的基礎上，培養(yǎng)設計和實施工程實驗的能力，并能夠對實驗結果進行分析。

但我們發(fā)現(xiàn)，學生在綜合運用理論和技術手段設計系統(tǒng)的能力有所欠缺，主動性不足。為此，我們特別增加了學生自主設計實驗，例如讓學生自主設計一個光強自動控制裝置，能夠探測環(huán)境的光強，當環(huán)境光暗到一定程度后（根據環(huán)境情況，制定特定的照度值），能點亮LED。并且環(huán)境光越暗，LED越亮。通過此實驗，促使學生了解各種光強探測原理及傳感器，選擇合適的光強探測傳感器并設計其驅動電路，掌握輸出光強控制方法并設計相關電路，掌握實驗調試方法和實驗數據分析處理方法。整個實驗由學生自主設計，在設計方案審核通過后自主搭建系統(tǒng)并完成功能調試，最終提交完整的設計報告，包括任務分析、調研、系統(tǒng)方案設計、成本核算、具體電路設計、調試過程和測試結果處理。這樣的實驗學生參與度高、效果更好，對提高學生知識的綜合運用能力和手腦結合的能力有較大幫助。

三 考核方式

該課程加強了過程考核，增加了平時作業(yè)、課堂表現(xiàn)、小組專題宣講和實驗部分在總成績中的占比，特別是對于平時表現(xiàn)和實驗部分成績優(yōu)秀的學生，本人申請獲批后，可以免書面考試，以實物作品、論文、競賽來代替。

對于大多數學生的期末考試，在出題過程中有意識地與課程目標緊密呼應。本課程的課程目標按照工程教育認證標準，主要涉及了通用標準畢業(yè)要求各種能力的培養(yǎng)，因此試卷題目也從各個角度對學生的以上能力進行考核。例如，為考核學生了解光電檢測技術的現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢情況，我們出了讓學生填寫近年來諾貝爾物理獎主要內容的題目。又比如，為了考核學生掌握基本的創(chuàng)新方法，具有追求創(chuàng)新的態(tài)度和意識；具有綜合運用理論和技術手段設計系統(tǒng)的能力，設計過程中能夠綜合考慮經濟、環(huán)境、法律、安全、健康、倫理等制約因素的情況，我們在考試中有針對性地出了分值較高的光電檢測系統(tǒng)綜合設計型題目，加強了對學生綜合分析和設計能力的考核。

四 結束語

借助光電檢測技術課程建設，我們對該課程展開了全面探索和改進，緊密結合工程教育專業(yè)認證的要求，梳理了課程教學的內容，增加了學生自主綜合實驗，改進了課程考核方式，增強了學生的學習興趣，提高了學生的綜合分析和設計能力，初步達到了建設目標。

參考文獻

[1]雷玉堂.光電檢測技術（第2版）[M].北京：中國計量出版社，2009

篇（2）

基金項目：基金項目：專業(yè)結構調整服務地方發(fā)展計劃（2013zytz077）、校級大學物理團隊項目（2013jyxmo5）、蚌埠學院2015年院級科研項目（2015ZR17）、蚌埠學院2012年院級重點教研項目（JYLZ1205）

摘 要：較化學檢測法等傳統(tǒng)環(huán)境污染檢測方法，光學測量方法以其無可比擬的優(yōu)勢廣泛應用于環(huán)境污染物的檢測及監(jiān)測，近幾十年來發(fā)展迅速，并具有廣泛的應用前景。隨著激光技術和計算機技術的發(fā)展，光學測量方法也隨之變革。例如激光光譜對特定氣體的檢測（LASAIR系統(tǒng)），紫外差分光學吸收光譜儀（DOAS系統(tǒng)）和傅里葉變換紅外干涉儀（FTIR系統(tǒng)）等，都為這一變革提供有力的佐證。論文介紹光學顯微鏡檢測方法，光學分析方法以及光電檢測技術，重點分析光學顯微鏡檢測方法在環(huán)境監(jiān)測中的應用、光學分析方法在水質檢測領域的應用、光電檢測技術在環(huán)境監(jiān)測中的應用，光學測量方法的最新發(fā)展方向。

關鍵詞 ：光學顯微鏡；光電檢測技術；光譜學分析法；DOAS系統(tǒng)；FTIR系統(tǒng)；LASAIR系統(tǒng)

中圖分類號：O439文獻標識碼：A文章編號：1673-260X（2015）08-0005-04

隨著現(xiàn)代科技的不斷更新與物質生活的高度發(fā)達，環(huán)境污染物的排放量日益增多，人們在享受著豐富物質生活的同時，也受到了環(huán)境污染帶來的沖擊，例如酸雨的侵害，霧霾天氣的影響，全球變暖導致的海平面上升等問題。傳統(tǒng)的檢測方法（如化學法），由于用時長、花費高、操作復雜，需要各個部門相互協(xié)作，甚至在檢測時都可能會產生環(huán)境污染物，越來越受到抵制。而光學測量方法在環(huán)境檢測方面，更能有效地避免這些弊端的產生。

在環(huán)境中，對于水質，有關部門主要通過對水質采樣、化驗、分析的方法實現(xiàn)對水質的監(jiān)控。對于水體富營養(yǎng)化的這種情況，有關部門通過光學顯微鏡直接對水體進行觀查即可。而對于重金屬污染過的水源，往往光學顯微鏡很難直接觀測出來，還要通過物理或化學的方法使重金屬沉積，沉淀或“染色”，才有可能觀察到。但是這種方法用時長，不利于及時了解水污染的情況，而且在使重金屬沉淀的方法中，有可能又會產生新的污染物，樣品處理又帶來了困難。由于光學顯微鏡很難實現(xiàn)對空氣的檢測，所以在環(huán)境監(jiān)測中用處并不大。這時人們聯(lián)想到，也可以通過光的其他特性來實現(xiàn)對環(huán)境的實時的監(jiān)控。而光電檢測技術（如外光譜法，激光光譜法等），人們可以直接檢測環(huán)境中的污染物，無需費時費力，既能實時地反映出污染物的量和濃度，又不會產生附加污染物，且在環(huán)境監(jiān)測中實用性很強。光電檢測技術利用光的光譜特性，可以在受污染的水中使用，也可以在工廠的排氣煙囪中使用，甚至可以專一地檢測某種氣體，例如，甲烷氣體，二氧化碳氣體，含硫化合物氣體等[1]。

1 光學顯微鏡檢測方法在環(huán)境監(jiān)測中的應用

在現(xiàn)實生活中，我們最易受到水污染帶來的侵害，水體富營養(yǎng)化一直是我們關注的重大問題，而光學顯微鏡在這方面的檢測應用極其廣泛。環(huán)境保護部門在水污染地需要將水質進行抽樣、化驗、分析、觀察，這時就要用到光學顯微鏡[2]。

1.1 細菌、霉菌檢測

水體細菌含量是人們辨別水質是否利于飲用的重要標準，如人們會對水中的大腸桿菌群檢測做一個革蘭氏染色鏡檢。

1.2 生物群落檢測

浮游植物是水域的初級生產者，繁殖速度很快。水體富營養(yǎng)化會促進其繁殖能力，從而影響水質的飲用安全。對浮游植物的檢測，離不開光學顯微鏡。光學顯微鏡直接對水質進行觀察監(jiān)測，每過一段時間，鏡檢跟蹤浮游植物的群落狀況，以判斷水體是否富營養(yǎng)化。

1.3 特殊物質檢測

石棉纖維被動物體吸入肺部后，容易沉著在肺泡內，影響動物體的呼吸，對動物體的健康影響很大。在用光學顯微鏡檢測時，必須用高倍鏡才能觀察到石棉纖維，因此，對光學顯微鏡的分辨率要求比較高。為確定肝癌細胞的使用量，需要用光學顯微鏡鏡檢肝癌細胞的復蘇狀況。

二噁英（Dioxin），是某些有害物燃燒后產生的脂溶性物質，不能被生物分解，具有很強的危害性。利用離體肝癌細胞的EROD與二噁英的復合毒性效應是生物學中的一種檢測方法。環(huán)境監(jiān)測部門也利用這種方法對環(huán)境中的石棉塵（石棉纖維）進行監(jiān)測。

在受污染的水體中，培養(yǎng)魚（一般選擇生長速度快的青魚）的受精卵，在魚卵孵化過程中，使用光學顯微鏡監(jiān)測受精卵的孵出率，并觀察胚胎發(fā)育過程中畸形胎所占比重。

1.4 環(huán)境毒性測試

根據所知的生物學，單細胞藻類有很強的繁殖能力。可以在水體中培養(yǎng)藻類，用光學顯微鏡觀察，監(jiān)測藻類世代的生長情況和藻類種群的變化情況，判斷水體中是否存在急性的毒性物質[3]。

2 光學分析方法在水質檢測領域的應用

物質在吸收光波后，會在某一波段有一個吸收峰，通過分析這個波段，就可以得出該物質的光譜特性，光學分析方法就是在此研究基礎上找到的一種測量方法[4]。反應靈敏度高，檢測速度快的優(yōu)點是人們在采用這種光學測量方法時首要的考慮因素。某些光學分析方法，人們往往既不需要像傳統(tǒng)檢測方法一樣去使用試劑，又不需要花費太多的精力去維護相關的儀器設備。近幾十年來，光學分析方法隨著科技的腳步，在水質檢測方面也跨上了一個新的臺階[5]。

2.1 比色分析法

比色分析法是指利用物質與物質之間的化學反應，獲得深顏色的溶液后，通過比較前后溶液的顏色深淺度來測量所含物質濃度的方法[6]。比色分析法主要用于水質中，有色重金屬離子的濃度檢測。但是，有些重金屬離子卻是無色的，例如一價銅離子溶液，這時可以根據其易被氧化的化學特性，將一價銅離子溶液氧化成藍色的二價銅離子溶液。比色分析法可分為目視比色分析法和光電比色分析法，兩種方法的測量原理均為朗伯－比爾（Lambert-Beer）定律。但是，目視比色分析法中，人的主觀判斷會影響未知量的測量，因此目視比色分析法準確度不高。而采用分光光度法的光電比色分析法，彌補了主觀判斷造成的失誤，未知量的準確度和靈敏度得到了提高。

通過了解，可以看出，使用比色分析法時，必須建立在顯色反應的基礎上，因此對溶液離子的化學性質要求比較高。人們可以采取目測的手段，也可以采用與離子反射或吸收波長相對應的單色光源進行檢測，還可以使用與高速計算機聯(lián)接的攝像頭進行圖像綜合對比分析。利用顯色劑的不同反應，比色分析法可被廣泛地應用在水質監(jiān)測方面以及測定受污染水質中的各類污染物濃度。

2.2 紫外光譜分析法

紫外光具有波長短，能量大，透過力強的特點，利用這一特點，人們可以通過紫外光譜區(qū)進行檢測。有機分子在紫外光譜區(qū)的吸收較強（其實就是高能量脈沖殺死了有機活性物質），因此適用于檢測水體有機污染物。紫外光譜分析法，分為單波長法，經過多年探索研究后，發(fā)展為雙波長法，循序漸進到如今比較全面的全光譜法。對單波長法進行改進的雙波長法，在測量時，無需參比溶液即可消除混濁度的影響。全光譜法是在光譜分析儀的基礎上研究出的一種對待測溶液比較全面的檢測方法，包含了吸光度在全紫外光譜區(qū)所有有機污染物。

2.3 間接測定法

水質中，對重金屬離子的濃度還有一種間接檢測方法熒光分析法[7]。顧名思義，熒光分析法就是獲取重金屬離子的熒光圖像，再通過計算機編程處理，由此間接地測量出重金屬離子的濃度。在這一過程中，需要用到與重金屬離子相匹配的試劑。

2.4 直接測定法

直接測定法省去了間接測定法中匹配試劑的過程，檢測速度有所提高，但是卻要滿足物質本身就發(fā)射熒光（如葉綠素、水中有機物等）這一苛刻條件。不管是間接測定法還是直接測定法，都無法忽略光源的重要作用。尤其是在直接測定中，要求光源的發(fā)射光波長與物質的吸收光波長一致。激光光源由于其得天獨厚的優(yōu)點（單色性好、能量集中），受到了研究人員的高度關注，激光誘導熒光技術就是采用激光作為光源的熒光檢測技術。目前，激光光源在直接測定法中幾乎已經取代了傳統(tǒng)光源的檢測地位。

3 光電檢測技術在環(huán)境監(jiān)測中的應用

雖然光學顯微鏡在水體污染的監(jiān)測中可謂嶄露頭角，但在空氣污染物的監(jiān)測中卻顯得捉襟見肘。空氣污染物通常指以氣態(tài)形式進入大氣層來物質（主要是人為污染，例如含硫化合物，二氧化碳氣體等等），其對人體或生態(tài)系統(tǒng)具有很不好的效應，例如酸雨，霧霾等等。隨著光學的發(fā)展，光電檢測技術逐步應用到現(xiàn)實生活中，尤其在環(huán)境監(jiān)測中，以其獨特的優(yōu)勢獲得了人們的青睞。

3.1 光電檢測技術的原理

光電檢測是指利用各類光電傳感器，將被測量的物理信息轉換成光信息，再通過A/D轉換器轉換成電信號，再綜合利用信息傳輸技術和計算機編程處理技術，完成信息獲取。當光照射到物體表面時，使物體發(fā)射電子、或電導率發(fā)生變化、或產生光電動勢等。這種因光照而引起物體特性發(fā)生變化的現(xiàn)象稱為光電效應光電檢測系統(tǒng)以激光、紅外、光纖等現(xiàn)代光電器件為基礎，對載有待測物體信號的光信息進行處理，即通過光電檢測器件接收光信息并轉換為電信號。由輸入電路、放大濾波等電路提取待測物的信息，再經過A/D轉換器輸入計算機運算和處理，最后提取出待測物體的幾何量或物理量等所需信息（如圖1的光電檢測系統(tǒng)）。

3.2 光電檢測系統(tǒng)在環(huán)境檢測中的應用

光與物質的相互作用，改變了物質的某些物理特性。利用這種特性，制作的光電檢測系統(tǒng)可以分為兩大類：使用能覆蓋寬光譜區(qū)的寬帶光源的監(jiān)測系統(tǒng)；使用激光或窄光譜光源，因而只能覆蓋窄光譜區(qū)的監(jiān)測系統(tǒng)[8-9]。在寬帶監(jiān)測系統(tǒng)中，傅里葉變換紅外干涉儀（FTIR）或紫外差分光學吸收光譜儀（Uv-DOAs，又名DOAs系統(tǒng)）測系統(tǒng)可同時監(jiān)測未知混合物中的多種化合物。通常這些化合物是包含在寬譜帶內的，寬帶監(jiān)測系統(tǒng)能“觀察到多種化合物的存在，但分辨率不高，不能將這些化合物從復雜混合物中直接區(qū)分開來”。但是，當寬帶監(jiān)測系統(tǒng)的分辨率低于欲觀察的光譜線中的精細結構時，就不能觀察到真正的吸收峰，且會限制對氣體濃度值的檢測。

激光監(jiān)測系統(tǒng)由于分辨率高，掃描光譜范圍窄，所以檢測靈敏度相當高，但是激光監(jiān)測系統(tǒng)發(fā)出的波長必須與被檢測化合物吸收譜線的光波長相匹配。由于激光監(jiān)測系統(tǒng)發(fā)出的激光波長是單色的，掃描波段被限制在極窄的范圍內，一般情況下只能對應的檢測出一種化合物。若檢測的是混合物，則需要另加對應的監(jiān)測裝置。在目前的環(huán)境監(jiān)測中，寬帶監(jiān)測系統(tǒng)和激光監(jiān)測系統(tǒng)，這兩種類型的監(jiān)測裝置都有其應用。例如，F(xiàn)TIR監(jiān)測系統(tǒng)，它可提供對企業(yè)事故中泄漏出的某些有害化合物進行檢測。這時對所有的可能的有害化合物來說，檢測靈敏度就不如檢測范圍重要。但如果要連續(xù)實時監(jiān)測從污染源（如煙囪向大氣層中排放污染物，汽車尾氣排放的污染氣體時）釋放出的有害氣體，則監(jiān)測裝置抗其他化合物干擾的能力和高檢測靈敏度就是重要因素了，這時，激光監(jiān)測系統(tǒng)就成為了理想的監(jiān)測系統(tǒng)。激光雷達像其它激光監(jiān)測系統(tǒng)一樣，能檢測的樣品不多，但它具有空間分辨力，是迄今為止，唯一能提供空間信息技術的檢測系統(tǒng)，因此，探索污染物的發(fā)源地，激光雷達系統(tǒng)是最好的檢測系統(tǒng)。諸如高空大氣層中臭氧的消耗情況，可以使用激光雷達系統(tǒng)進行計算機模擬繪圖。使用激光雷達系統(tǒng)提供大氣層中空氣分子成分分布的垂直剖面圖，可以對大氣傳輸和擴散過程有更透徹的了解。

DOAS系統(tǒng)可以測量多種化合物，如含氮化合物、甲醛、酚、苯、甲苯、二甲苯[10]。它的工作原理是根據光的反射定律，光源發(fā)射的光波經過某些物質后，經吸收的光波與光源光波一起被反射鏡反射回來，利用計算機高速運算的能力分析光波的差異性，故而稱作差分光學吸收光譜技術。調取吸收光譜數據庫中已知數據，與吸收光譜數據相比較，從而分析物質中存在的化合物種類。

LASAIR系統(tǒng)是激光技術與計算機技術相結合的高新技術[11-12]，利用激光的單色性和計算機的高速運算能力，提高了檢測效率。可調二極管激光吸收光譜分析儀發(fā)射出的激光光波長，足以滿足吸收峰在中紅外區(qū)（320um的范圍內）的物質檢測，適合大多數的工業(yè)環(huán)境監(jiān)測。可調二極管激光吸收光譜儀，已在全球范圍內有毒有害氣體的檢測上發(fā)揮了重要作用。LASAIR能測量的氣體分子包括NOx、HF、HCI、HI、NH3、C2H2、COx、H2S、CH4。但是，由于每種氣體對光波的吸收峰值不盡相同，必須要使用發(fā)射對應吸收峰值波長的激光光源。

4 結束語

隨著時代而發(fā)展的光纖通訊和光電子信息技術被應用于環(huán)境監(jiān)測中，尤其是具有體積小、壽命長和光電轉換效率高的近紅外二極管激光器[13-14]，目前已經迅速商品化，成為了檢測空氣污染物質的最合適光源。而調諧二極管激光吸收技術利用分子的吸收光譜單一分立吸收線這一原理，可以采樣到被檢測氣體的每種光學信息。當激光通過被檢測氣體時，光電磁波會被吸收和散射而衰減。利用被測量物質分子的吸收能力遠遠高于物質分子對光的散射能力，我們可以忽略掉物質分子散射的這一衰弱影響。經過近30年的發(fā)展，調諧二極管激光吸收技術日益成熟，被廣泛的應用在空氣污染物質的檢測和監(jiān)測中。隨著光譜學分析技術和激光技術的完美結合，特別是在近些年來，制作半導體材料和器件的工藝長足進步的情形下，激光光譜學分析技術在環(huán)境監(jiān)測方面的應用越來越成熟。

紅外半導體激光器可以在常溫下工作，取代了傳統(tǒng)光源的地位[15]。研究結果表明，紅外半導體激光器的發(fā)射波長與很多環(huán)境污染氣體的吸收波長相同。由于紅外半導體激光器具有譜線窄、單頻、功率大、工作可靠的優(yōu)點，也為制作高質量，高水準的氣體檢測儀打下了堅實重要的基礎。根據其對環(huán)境的抗干擾能力強，經常不需要標定，可直接安裝在管道上檢測等實用性的特點，被大量使用在工業(yè)生產過程中檢測污染氣體方面。

從光學顯微鏡早期在環(huán)境監(jiān)測中的應用（主要在水質檢測方面），到后來應用光學分析方法監(jiān)測環(huán)境，直到現(xiàn)在人們又通過光的其他特性發(fā)明了各式各樣的監(jiān)測儀器，如：激光監(jiān)測儀（DOAS系統(tǒng)），傅里葉變換紅外干涉儀（FTIR監(jiān)測系統(tǒng)）?？梢哉f，光學測量方法是隨著光學的發(fā)展而發(fā)展變化的。隨著量子力學的發(fā)展，人們對光的認識不僅僅只是停留在了光譜層面上，而且也通過實驗驗證了人們對光的本質的假設。人們相信，現(xiàn)在我們所知的光學只是其冰山一角，光學測量方法也會隨著光學的發(fā)展而日新月異。

參考文獻：

（1）劉楚明.光學的發(fā)展史，應用與展望[J].科技創(chuàng)業(yè)家，2014，43（09）：700-721.

（2）水源守護者.光學顯微鏡在環(huán)境監(jiān)測中的應用[EB/OL].（2010-7-23）[2015-4-1].http：//bbs.Instrument.com.cn/shtml/20100723/2679312/.

（3）劉允，解鑫.水體生物毒性檢測技術研究進展綜述[J].凈水技術，2013，32（5）：5-10.

（4）李震，張金松，胡泓，宛如意.水質檢測中的光學分析方法[D].哈爾濱：哈爾濱工業(yè)大學深圳研究生院，2014.

（5）楊開武.氣體濃度光學分析方法研究的進展[J].光譜學與光譜分析，2000，20（2）：134-135.

（6）沈繼忱，王雪晴.基于圖像比色法的有色溶液濃度檢測方法的研究[J].光學儀器，2008，30（2）：9-12.

（7）陳國珍.熒光分析法[M].北京：科學出版社，1975（02）：236-245.

（8）李紅.國外新型環(huán)境監(jiān)測光學技術的發(fā)展趨勢[J].現(xiàn)代科學儀器，2000，11（02）：356-402.

（9）耿玉珍.工業(yè)中的光學環(huán)境檢測技術[J].光電子技術與信息，1995，8（03）：34-39.

（10）美國熱電子公司.DOAS2000儀表說明書[Z].美國，1995.

（11）Schiff，H.I.MacKay，G.I.and Bechara.The use of tunable diode laser spectroscopy for atmospheric measurements[J].Air monitoring by spect roscopic techniques，1994，5：239 -333.

（12）Unisearch Associates Inc.Stack measurements of Hydrogen fluoride using the LASAIR instrument[R].America，1994，6：123-159.

篇（3）

一、光信息科學與技術專業(yè)的地位與現(xiàn)狀

近年來,國內許多重點大學和地方院校都相繼設立了光信息科學與技術本科專業(yè)。據統(tǒng)計,全國共有106所高校開設了這個專業(yè),廣東高校就有將近10所,各高校逐步形成了具有自身特點的人才培養(yǎng)模式和培養(yǎng)方案。重點高校由于具備深厚的學科基礎和優(yōu)質生源,而且有光學碩士點和博士點,其畢業(yè)生中有相當大的比例是繼續(xù)考研深造,其余的畢業(yè)生則選擇就業(yè)。地方高校無論從師資力量、教學設施到學生的整體水平都無法與重點院校相比擬,同專業(yè)的畢業(yè)生面對就業(yè)如何與重點院校的畢業(yè)生抗爭?一般說來,用人單位會傾向錄用重點大學的畢業(yè)生。那么,如何提高地方院校畢業(yè)生的競爭力就成為我們必須認真思考的問題。本文結合佛山科學技術學院在建設光信息科學與技術專業(yè)過程中的實際做法,來討論這個問題。

二、我校光信息專業(yè)建設過程中遇到的困惑

佛山科學技術學院是地方性應用型本科院校,在人才培養(yǎng)方面要充分考慮區(qū)域經濟對人才培養(yǎng)的需求,及時了解區(qū)域經濟的發(fā)展趨向,適時地根據區(qū)域經濟的發(fā)展來合理調整培養(yǎng)目標、課程體系和教學內容,以便更好地服務于區(qū)域經濟,同時也可以在不斷滿足市場需求的同時,自身得到更快的發(fā)展與提高。

我校的光信息科學與技術專業(yè)于2002年獲得教育部批準正式招生。我校物理系原先只開設了物理學(師范)專業(yè),在申報新專業(yè)前的幾年時間里,引進了多名光學專業(yè)的教授和博士,自身也培養(yǎng)了一部分光學專業(yè)的骨干教師。為了辦好該專業(yè),我們組織了相關教師到省內的中山大學、華南師范大學、暨南大學等院校參觀學習,同時還和省外的同濟大學、中國科技大學、西北工業(yè)大學、華中科技大學等重點高校有學術往來和交流,聘請了華中科技大學的專家學者擔任顧問。由于各個高校的學科優(yōu)勢與師資情況不同,所開設的課程也有所不同。一般說來,都會根據原有的學科基礎來制訂新專業(yè)的人才培養(yǎng)計劃。我們想,上一個新專業(yè)不容易,要想辦好新專業(yè),則需要在專業(yè)人才培養(yǎng)方案、課程設置、教學安排、實驗室建設等方面都要有周密、合理的籌劃。

我校于2001年在物理學專業(yè)里首先開設了光電子方向,為辦新專業(yè)打基礎。當時開設的課程在原來專業(yè)的基礎上增加了激光原理、光電子學和信息光學等幾門光學和信息類課程。實驗室的儀器設備不成規(guī)模,專業(yè)實驗項目少(只有6個),實驗時數36學時。隨著新專業(yè)教學的需要,實驗室建設迫在眉睫。我們組織骨干教師和實驗室技術人員到外?？疾烊〗?從理論課程的設置到實驗課程的開出,從實驗項目的設置到儀器的規(guī)格、型號都借鑒了其他高校的做法,籌建了光電信息與技術實驗室。經過在02、03級學生的教學中實施,基本能夠滿足教學需要,但同時我們發(fā)現(xiàn)存在以下問題:(1)所開的專業(yè)基礎課和專業(yè)課與其他高校大同小異,缺乏特色;(2)實驗室的建設也與其他高校雷同,實驗項目相差無幾,并且以驗證性實驗為主,難以在實踐方面提高學生的綜合能力。

這種狀況迫使我們反思:一味照搬別人的做法是不行的,有特色才是生存的關鍵。2004年起,珠三角地區(qū)的光電企業(yè)突起,特別是LED產業(yè)得到國家的大力扶持,普立華公司、國星光電公司、佛山照明、歐斯朗公司、聯(lián)動科技公司、騰龍光學公司、奇美電子有限公司、中國網通公司、威而信科技有限公司等一批知名企業(yè)落戶佛山,這些企業(yè)是光信息專業(yè)學生的主要就業(yè)意向單位,為本專業(yè)的學生提供了新的機會,但同時對人才的要求也有所提高。

為此,我們主動和相關企業(yè)聯(lián)系,到企業(yè)的人事、技術等部門進行調研。在與企業(yè)溝通的過程中,企業(yè)向我們反饋:由于學校教育觀念和教學內容的陳舊與落后,學生所學的內容幾乎在企業(yè)里都用不上,而企業(yè)需要的知識卻沒有接觸過,理論脫離實際, 缺乏社會實踐。由此而造成的后果是,雖然近幾年培養(yǎng)的本科以上畢業(yè)生在數量上有大幅度的增長,而社會急需的能勝任研究、開發(fā)、設計、策劃等工作并具有較強創(chuàng)新能力的工程技術人員仍然是目前非常緊缺的專門人才,佛山本地的光電企業(yè)需要的人才要具備光學系統(tǒng)設計、光電檢測、LED封裝等技能。

三、采取的改革措施

1.合理定位,目標創(chuàng)新人才培養(yǎng)模式,更新課程設置

我們擺脫陳舊的教育觀念,將培養(yǎng)企業(yè)需要的技術人才作為合理的培養(yǎng)目標,著手修訂了2005級人才培養(yǎng)方案和教學大綱,開設了以下專業(yè)基礎與專業(yè)課程:波動光學與應用光學、激光原理與技術、微電子技術、EDA技術、光纖光學、光纖通信原理、信息光學、光電子學、光度學原理、光電檢測技術、電光源原理等。

2.加大實驗室建設投入,實現(xiàn)模塊化教學

從2002年至今,光電信息與技術實驗室共投入200多萬元購買各類儀器設備。組建了3個實驗分室:光信息處理與光電檢測技術分室、光電子器件技術分室、電光源技術分室。經過7年的專業(yè)實驗課程建設實踐,逐步形成較為系統(tǒng)的教學體系、先進的教學內容和開放的實驗教學環(huán)境。

(1)有機整合、獨立開課,構建了模塊化實驗教學體系

打破基礎實驗與專業(yè)基礎實驗、專業(yè)實驗獨立分塊,實驗從屬于理論課的傳統(tǒng)實驗教學體系,將光信息科學與技術專業(yè)教學計劃中的實驗組成一個有機整體,獨立開課,構建模塊化實驗教學新體系。

(2)改革教學內容,優(yōu)化基礎實驗,大幅增加綜合性、設計性實驗

光電信息與技術實驗共108學時。由于多門實驗有機整合為一門課,總課時增加,課程之間內容相互融合、滲透。因此,可以開設足夠數量的高質量的綜合性、設計性和研究性實驗。實驗項目與科研、工程、社會應用實踐密切聯(lián)系,把學科最新發(fā)展成果和科研成果引入教學,形成良性互動,實現(xiàn)基礎與前沿、經典與現(xiàn)代的有機結合。結合企業(yè)需要,我們開設了“電子鎮(zhèn)流器電參數測量”“光源光強角分布測量”“光源色溫測量”“光電顯示面板亮度均勻性測量”“光致發(fā)光及熒光粉相對亮度測量”等實驗項目。

3.重視師資隊伍建設,打造合理的人才梯隊

開辦新專業(yè)僅有好的課程設置和合理的實驗室配置是不夠的,還需要有優(yōu)良的師資隊伍建設。從2002年起,我系就注意引進光電人才,共吸收了兩名分別為LED照明和光學層析成像專業(yè)的博士后,還有2名光學專業(yè)的博士,多名光學專業(yè)碩士。新生力量的加入充實了教師隊伍,加強了科研的實力。另外,我們還注重在職教師的學術進修。這幾年,通過在職攻讀學位和利用訪學得到提高的教師有十幾人,取得博士學位的有5人,還在攻讀博士的有3人,攻讀碩士的有2人。加強與國外的合作,幾年來,派出3名教師到美國和臺灣等地的高校進行學術訪問和交流。也通過邀請國內名校的專家來校舉行學術講座。整個專業(yè)教師隊伍呈現(xiàn)高學歷、高職稱的態(tài)勢,以中青年為主力的科研梯隊充滿活力。

4.重視實踐環(huán)節(jié),提高學生的專業(yè)技能

這幾年,我們重視學生實習基地的建設,與對口的企業(yè)建立了良好的關系。另外,我們利用佛山與廣州、深圳、中山等地路程不遠,交通便利的優(yōu)勢,組織或鼓勵學生參加光電照明等博覽會,讓學生多接觸專業(yè)知識的應用。

嚴格把握畢業(yè)論文的選題,鼓勵選擇應用型課題,讓學生盡早參與教師的科研課題。比如,“基于LABVIEW的多路LED老化測量系統(tǒng)”“用脈沖光聲技術測量吸收系數”“太陽能LED照明燈的設計”等課題,是學生在大學三年級時就開始參與到指導教師的科研工作中完成的。

四、專業(yè)建設效果

畢業(yè)論文的質量有一定的提高,緊密結合光電專業(yè)方向,每年都有一定數量的論文具有創(chuàng)新性和應用價值。比如,09屆畢業(yè)生的論文中“大功率白光LED開關穩(wěn)流電源的設計”“排線順序正確性的自動檢測系統(tǒng)設計”等論文獲得了優(yōu)秀畢業(yè)論文。

最近幾年,每年都有多名畢業(yè)生被國興光電、滕龍光學有限公司等企業(yè)錄用。根據畢業(yè)生質量跟蹤的結果顯示,我們的一些畢業(yè)生在企業(yè)里能吃苦、肯鉆研、表現(xiàn)良好,得到了重用,在企業(yè)的技術崗位上作出了一些成績。另外,我們在考研方面也取得勝利,如今年32名光信息專業(yè)畢業(yè)生中,有7名同學考上中山大學、華南師范大學、暨南大學和廣東工業(yè)大學等高校的研究生。

近3年來,我們培養(yǎng)的學生在“挑戰(zhàn)杯”“廣東省大學生物理實驗設計大賽”等各類競賽中獲獎18項,75人次獲獎。通過競賽,學生將所學的知識運用到實踐中,有效提高了他們的綜合素質。

五、思考與建議

經過7年的建設實踐,我們有過教訓,也取得一些經驗,總結如下:

(1)合理動態(tài)地更新教學內容,淘汰已經過時的內容,特別體現(xiàn)在專業(yè)課程的教學內容和實驗項目上。

(2)要建設有特色的專業(yè)實驗室,推行模塊化實驗項目,有助于學生針對就業(yè)意向來選擇學習內容。

(3)不足。專業(yè)設計軟件的熟練使用是當今很多光學企業(yè)在招聘技術人員時強調的條件。如ZEMAX、Lighttools、Tracepro等,我們還沒有開設相關的課程來介紹這類軟件的使用。但我們已經在09級的人才培養(yǎng)方案中加入《科研訓練》環(huán)節(jié),實施導師制,讓學生提前進入老師的科研項目,為畢業(yè)設計做準備。

參考文獻:

[1]王寧,賈傳磊,焦志勇.光信息科學與技術專業(yè)人才培養(yǎng)現(xiàn)狀分析與思考[J].科技信息,2008,(23):372.

[2]李晨霞,康娟,夏濤.光電信息工程專業(yè)人才培養(yǎng)研究[J].高等理科教育,2008,(6):35-37.

[3]韓軍,張群,李純青.光電類專業(yè)學生創(chuàng)新能力培養(yǎng)模式研究[J].中國成人教育,2005,(11):68-69.

[4]龍青云,李富全,張昌莘.光電信息技術實驗教學改革的思考[J].高校實驗室工作研究,2007,(3):21-23.

[5]呂瑋閣,殷森余,高紅葉.光電信息專業(yè)實驗教學中的創(chuàng)新能力培養(yǎng)[J].光學技術,2007,(3):303-304.

篇（4）

中圖分類號：G424 文獻標識碼：A

Optical Engineering Professional Practice Teaching

System Construction and Exploration

XIAO Yanshan， WANG Fei， HE Huiling

（College of Science， China Three Gorges University， Yichang， Hubei 443002）

Abstract According to Optical Engineering expertise structural characteristics and social requirements， combined with our school practice for Optical Engineering practice teaching system optimization， raised my school Optical Engineering Professional Practice teaching training objectives， build professional practice teaching content， build professional practice teaching hierarchical， multi-module， the system architecture to further improve students 'knowledge， cultivate students' innovative spirit and practical ability， so that students can better serve the photovoltaic industry and the local economic and social development.

Key words optical; practice teaching; laboratory construction

0 引言

按照國家專業(yè)目錄的指導思想，我校光電信息工程專業(yè)的培養(yǎng)目標為：培養(yǎng)既具有扎實的數理基礎，又熟練掌握光電技術、光學工程、信號處理、計算機應用與控制方面的知識和各種實驗測試技能，了解有關光學工程、光纖通信技術、電子技術、光電圖像處理等方面的基礎知識，能在光電系統(tǒng)與信息處理、光纖通信與傳感及其相關領域從事科研教學、科技開發(fā)、工程技術及生產管理的綜合型人才。①與機械、電氣、電子、材料等專業(yè)相比，光電信息工程專業(yè)具有非常鮮明的特點，就是其知識的廣泛交叉性。②③本專業(yè)學生不僅在光電信息的獲取、傳遞、處理及應用等方面具有堅實的理論基礎，同時還需在光電信息處理、光電系統(tǒng)設計、光電技術及其應用等專業(yè)領域具有扎實的專業(yè)知識和熟練的實踐技能。④

針對本專業(yè)實踐教學中普遍存在的實驗課課時數不足、學生開展自主創(chuàng)新實驗機會不多、學生實驗動手能力不強以及實驗教學內容明顯落后于技術發(fā)展等問題，本文提出以行業(yè)和社會需求為導向、鼓勵學生自主探究和創(chuàng)新、專業(yè)實驗與專業(yè)實踐環(huán)節(jié)相結合的實踐教學理念，構建科學的實踐教學內容，建立分層次、多模塊、系統(tǒng)的實踐教學環(huán)節(jié)，進一步優(yōu)化和完善學生知識結構體系，培養(yǎng)學生的創(chuàng)新精神和實踐能力。

1 實踐教學體系的設計

1.1 實踐教學層次設計

根據本專業(yè)實踐教學的要求、功能及特點，實驗教學內容可由基礎演示型、應用提高型、綜合設計型以及研究創(chuàng)新型等四個不同層次的實驗組成。

基礎演示型實驗：實驗教學內容與光電專業(yè)基礎理論課內容相對應，進行基本的專業(yè)技能訓練。通過開展這類實驗項目，幫助學生加深對所學專業(yè)課程內容的理解與掌握，并使學生有機會學習正確使用本學科領域的常用儀表和設備。

應用提高型實驗：它是基礎演示型實驗的提高和拓展，根據本專業(yè)發(fā)展方向和實驗室特點，主要實驗內容應包括光纖通信與傳感技術、光電檢測技術以及激光技術等。通過開展這類實驗項目幫助學生了解光電專業(yè)知識在實際生產生活中的應用領域、光電技術的應用原理和測量方法，提高學生解決實際問題的能力，增強學生的就業(yè)競爭能力。⑤

綜合設計型實驗：它涉及的專業(yè)知識內容較廣泛，包括光電檢測與傳感的部分實驗，光纖通信的部分實驗以及激光技術的部分實驗。這類實驗內容比較豐富，實驗儀器比較復雜，開展這類實驗可以培養(yǎng)學生利用所學專業(yè)知識解決復雜問題的能力。實驗可在老師指導下，由學生自行設計實驗方案、實驗步驟，并由學生自行實施完成。

通過以上三個層次實驗課程的學習，學生學習如何做好實驗，掌握研究光電規(guī)律和分析光電實驗現(xiàn)象的思想和方法，學會分析和評價實驗結果，達到激發(fā)學習熱情、變被動學習為主動學習的目的。由以前教師安排好實驗、準備好實驗儀器、學生來做實驗的狀態(tài)，過渡到學生在老師的指導下，自己設計實驗，自己準備實驗儀器完成實驗，從而培養(yǎng)和提高學生的綜合思維和創(chuàng)造能力。

研究創(chuàng)新型實驗：主要安排融合各分支學科和交叉學科的綜合創(chuàng)新性實驗。特別是突出光電技術與計算機技術、信息前沿科學發(fā)展的融合。部分實驗項目采用項目式管理模式，題目由學生自由選擇，實驗時間不受限制，實驗室對學生實行全方位開放。由學生自己查閱資料、設計實驗方案、選擇實驗儀器、獨立完成實驗、撰寫總結報告并口頭交流，注重創(chuàng)新意識和創(chuàng)新能力的培養(yǎng)，為學生提供發(fā)展個性和施展才能的機會。

1.2 實踐教學模塊設計

本專業(yè)的實踐教學模塊可分為四類，如表1 所示。第一類是基礎實驗，主要開設在大一、大二學年。這一環(huán)節(jié)的實驗內容主要有計算機語言程序設計、物理實驗、數電模電實驗以及工程基礎訓練。這一實驗模塊主要是學生自己動手進行實物制作，從而提高動手能力。第二類是專業(yè)課程設計，包括光電檢測與信號處理課程設計、電子線路設計與PCB、光學軟件設計、光電子系統(tǒng)課程設計等。課程設計內容與專業(yè)理論課知識相銜接，使學生將理論課中學到的知識應用到實踐中去。大三年級以后，每學期都開設有專業(yè)課程設計環(huán)節(jié)，而且課程設計的內容逐步與生產實踐相結合。第三類是專業(yè)綜合類實驗，包括學科基礎實驗、光電子學專業(yè)實驗、畢業(yè)設計等。通過這類專業(yè)綜合實驗，來系統(tǒng)訓練學生的光電信息專業(yè)知識，提升學生的光電信息專業(yè)素養(yǎng)。第四類是社會生產實踐，包括生產實踐、畢業(yè)實習等。這類實驗包括大學生光電設計競賽、大學生電子設計大賽、大學生數學建模大賽、寒暑期勤工儉學、畢業(yè)實習等。通過統(tǒng)籌安排這些實踐內容，使學生盡快了解、認識社會、企業(yè)對光電信息專業(yè)的實際需求，真正理解專業(yè)學習目的，以增加學生畢業(yè)后的就業(yè)競爭力。

表1 光電信息工程專業(yè)實踐教學模塊

2 實踐教學內容的實施

2.1 基礎實驗

在大二年級之前完成全部基礎類實踐教學環(huán)節(jié)，主要是關于儀器、儀表的使用、基本量測量、基本實驗技能的訓練和基本測量方法等，設計物理、電子學以及計算機技術實驗的一些基本實驗技能和基本知識點，培養(yǎng)學生的觀察能力、分析能力和判斷能力。除了傳統(tǒng)的演示實驗，還包含學生自己動手操作完成的實驗，讓學生在實驗中通過探索獲取知識和經驗。

通過該實踐教學環(huán)節(jié)，可以使學生具備基本實驗技能，學會基本測量儀器的使用，掌握基本的實驗方法和經驗，為下一階段的學習打下良好的基礎。⑥

2.2 課程設計

課程設計是實踐教學體系的重要環(huán)節(jié)，是理論課程的互補，理論課程中抽象的理論知識可以在課程設計中直觀地反映。指導老師根據所學專業(yè)課內容給出多個設計題目，學生選擇后自己查閱相關資料對所選題目做出課程設計報告。課程設計分布在第2學年與第3學年，這一階段學生已經有了一定的理論基礎及實踐基礎，可以完成相關課程設計要求。

通過課程設計這一實踐教學環(huán)節(jié)，可以提升學生的思維能力，尤其是鍛煉學生應用理論知識解決實際問題的能力。

2.3 專業(yè)實驗

充分利用現(xiàn)有實驗室設備設計專業(yè)實驗，可將專業(yè)實驗劃分到多個實驗室，指導教師在固定實驗室指導，學生分組完成規(guī)定的實驗，有效地克服了實驗設備臺數不足的問題。畢業(yè)設計是教學過程中最重要的實踐性教學環(huán)節(jié)，是本專業(yè)學生畢業(yè)前的一個重要的綜合性實踐環(huán)節(jié)。該實踐環(huán)節(jié)的任務是，通過指導教師對學生有針對性的指導，讓學生系統(tǒng)完成選題、文獻檢索、文獻綜述、開題、實證研究、論文撰寫、論文修改、答辯等各個具體環(huán)節(jié)，深入探討專業(yè)知識，綜合運用專業(yè)技能，學會選用合適的研究方法，從而完成畢業(yè)論文。畢業(yè)設計的目的在于通過這些環(huán)節(jié)，使學生鞏固所學的光電專業(yè)知識和各項技能，對培養(yǎng)學生開拓務實的工作學習作風、拓寬專業(yè)視野、鍛煉專業(yè)技能有很好的幫助作用。

2.4 社會實踐

社會實踐是本專業(yè)教學計劃中非常重要的實踐性教學環(huán)節(jié)之一，實踐形式包括校內實踐和校外實踐。通過社會實踐讓學生真正接觸、了解社會實際。一方面讓學生認識到光電信息專業(yè)在社會經濟建設中的地位和作用，了解光電信息技術的發(fā)展前沿;同時增加學生對光電信息專業(yè)的認識和理解，通過本專業(yè)知識在實際生產中的應用來鞏固所學習的理論知識，培養(yǎng)學生分析和解決工程實際問題的能力;最后通過社會實踐讓學生熟悉工程技術人員的工作職責和工作程序，學習組織和管理生產的初步知識，培養(yǎng)學生嚴謹認真的科學態(tài)度和嚴謹求實的工作作風。

3 結束語

根據光電信息工程專業(yè)知識結構特點和社會對本專業(yè)學生的要求，結合我校實際對光電信息工程專業(yè)實踐教學體系進行優(yōu)化，在拓展學生專業(yè)知識面的同時，更加注重現(xiàn)代光電信息領域的高、新、尖技術，并且充分利用校內外教學資源，提高學生的綜合素質，促進教學改革、科研和產業(yè)的發(fā)展。

基金項目：三峽大學教研項目（J2014069）

注釋

① 中華人民共和國教育部高等教育司.中國普通高等學校本科專業(yè)設置大全[M].北京：高等教育出版社，2003：201-202.

② 郁道銀，蔡懷宇，葛寶臻，李清，陳曉冬.光電信息工程專業(yè)建設的探索與實踐[J].光學技術，2007（S1）：293-294.

③ 劉向東，劉旭，劉玉玲.從高等教育的發(fā)展到光學工程類專業(yè)研究型人才培養(yǎng)方案再調整的思考[J].光學技術，2007（S1）：276-277，279.

篇（5）

中圖分類號：G642.0 文獻標志碼：A 文章編號：1674-9324（2015）30-0070-02

21世紀被稱為信息時代，電子科學與技術在信息、能源、材料、航天、生命、環(huán)境、軍事和民用等科技領域將獲得更廣泛的應用，必然導致電子科學與技術產業(yè)的迅猛發(fā)展。這種產業(yè)化趨勢反過來對本專業(yè)的鞏固、深化、提高和發(fā)展起到積極的促進作用，也對人才的培養(yǎng)提出了更高的要求。因此，本文從人才的社會需求出發(fā)，結合我校實際情況，進行了本科專業(yè)培養(yǎng)方案的改革探索，并詳細介紹了培養(yǎng)方案的制定情況。

一、人才的社會需求情況

目前，我校電子科學與技術專業(yè)的本科畢業(yè)生主要面向長三角地區(qū)龐大的微電子、光電子、光伏和新能源行業(yè)，市場對專業(yè)人才的需求基本上是供不應求的。但是也應該注意到電子科學與技術產業(yè)的分布不均，分類較細，且發(fā)展變化較快。另外，電子科學與技術產業(yè)結構具有多樣性，既有勞動密集型的大型企業(yè)、大公司，更多的是小公司和小企業(yè)；既有國有企業(yè)和私營企業(yè)，更有合資、獨資的外企。因此，社會需求與本專業(yè)畢業(yè)生的供需矛盾還會繼續(xù)存在。

二、專業(yè)的培養(yǎng)目標和定位

本專業(yè)培養(yǎng)具備微電子、光電子領域的寬厚專業(yè)基礎知識，熟練實驗技能，能掌握電子材料、電子器件、微電子和光電子系統(tǒng)的新工藝、新技術研究開發(fā)和設計技能，有較強的工程實踐能力，能夠在該領域從事各種電子材料、元器件、光電材料及器件、集成電路的設計、制造和相應的新產品、新技術、新工藝的研究、開發(fā)和管理工作工程技術人才。并且結合我?！按蠊こ逃^”人才培養(yǎng)特色，依據“卓越工程師”教育理念下工程技術型人才培養(yǎng)的原則，培養(yǎng)適應微電子和新興光電行業(yè)乃至區(qū)域社會經濟建設需求的工程技術型人才。

三、本科培養(yǎng)方案制定的思路

電子科學與技術專業(yè)培養(yǎng)方案參照工程教育認證的要求，以及專業(yè)下設微電子、光電子材料與器件兩個本科培養(yǎng)方向的思路制定。注重培養(yǎng)學生的專業(yè)基礎知識和實踐工程能力，使畢業(yè)生能滿足長三角地區(qū)微電子、光電子和新能源行業(yè)發(fā)展的需求。微電子方向的課程設置專注于電子材料與電子器件、集成電路與系統(tǒng)設計方面，光電子材料與器件方向則偏向于光電信息、光電材料與光電器件方面。

四、本科培養(yǎng)方案的改革探索

要實現(xiàn)電子科學與技術專業(yè)的培養(yǎng)目標，適應電子信息產業(yè)的不斷發(fā)展，并結合我校學科發(fā)展方向和特色，對電子科學與技術專業(yè)本科人才培養(yǎng)方案進行了研究，并對省內外幾所高校電子科學與技術專業(yè)的培養(yǎng)方案進行調研，最終形成了富有特色的電子科學與技術專業(yè)人才培養(yǎng)方案，主要內容如下：

1.培養(yǎng)方案的模塊化設計。在設計電子科學與技術專業(yè)本科培養(yǎng)方案的整體框架時，根據“加強基礎、拓寬專業(yè)、培養(yǎng)能力”和培養(yǎng)工程技術型人才的辦學理念下，專業(yè)培養(yǎng)方案分人文與社會科學、專業(yè)基礎和專業(yè)課三個模塊，下設微電子和光電子材料與器件兩個專業(yè)方向。學生在前兩年學習相同的課程，到大三時根據自己的興趣選擇專業(yè)方向，選修各自方向的專業(yè)課。由于兩個方向的不同培養(yǎng)要求，因此在專業(yè)基礎選修課、專業(yè)必修課和專業(yè)選修課方面設置限選模塊，每個專業(yè)方向必須修滿相應的學分才能畢業(yè)。

2.改革專業(yè)基礎課程。專業(yè)基礎課程是為專業(yè)課程奠定基礎，因此，在保留了原有電子信息類專業(yè)通常所開設的電子類課程外，增加了與專業(yè)相關的課程，如EDA技術、通信原理、數字信號處理、物理光學、應用光學、激光原理與技術等課程，刪減了原先與物理類相關的一些課程，如物理學史、原子物理、熱力學與統(tǒng)計物理學等，并刪減了一些計算機軟件類課程，如C++程序設計、計算機在材料科學中的應用等。專業(yè)基礎選修課程分方向限選模塊，兩個專業(yè)方向對應有不同的專業(yè)基礎選修課程。

3.優(yōu)化專業(yè)課程。專業(yè)課程是整個專業(yè)教育中的主干部分，微電子方向的課程設置緊緊圍繞半導體和集成電路設計方向，開設有集成電路設計、微電子工藝原理與技術、工藝與器件可靠性分析、半導體測試技術、現(xiàn)代電子材料及元器件、集成電路工藝與器件模擬等課程。光電子材料與器件方向圍繞光電材料和光纖通信方向，開設光電子材料與器件、光電檢測原理與技術、太陽能電池原理與技術、光纖傳感原理與技術、光纖通信技術等課程。另外專業(yè)課程里面還設置有專業(yè)實驗，通過加強實驗環(huán)節(jié)，訓練學生的動手操作能力，增強學生的理論知識。

五、與省內外專業(yè)人才培養(yǎng)的區(qū)別

具有電子科學與技術專業(yè)的各大高校分布在不同的地區(qū)，服務于不同的區(qū)域經濟，這就要求專業(yè)學生的培養(yǎng)具有區(qū)域化、差異化。我們分析了杭州電子科技大學、浙江工業(yè)大學、蘇州大學、南京理工大學和徐州工程學院這五所不同地區(qū)、不同層次高校的電子科學與技術專業(yè)的培養(yǎng)方案。不僅使我們能學習到其他高校的先進辦學理念、合理的課程設置體系，也可以發(fā)現(xiàn)與其他高校之間的差異。具體表現(xiàn)為以下幾個方面：

1.專業(yè)定位。各個學校的電子科學與技術專業(yè)依據自身的師資力量、辦學條件、區(qū)域經濟要求確定專業(yè)的發(fā)展定位。杭州電子科技大學的電子科學與技術專業(yè)依托1個教育部重點實驗室、2個國家級實驗教學示范中心、3個省部級重點實驗室，人才培養(yǎng)定位于能從事電子元器件、電子電路乃至電子集成系統(tǒng)的設計和開發(fā)等方面工作的工程技術人才。浙江工業(yè)大學的電子科學與技術專業(yè)主要培養(yǎng)光通信、電子電路系統(tǒng)、集成電路設計等方面的人才。蘇州大學的電子科學與技術專業(yè)定位在培養(yǎng)能夠在電路與系統(tǒng)、集成電路與系統(tǒng)等領域從事各類系統(tǒng)級、板級和芯片級研發(fā)工作的高級工程技術人才。南京理工大學的電子科學與技術專業(yè)主要是突出光電技術和微電子與信息處理學科的交叉和融合，以光電成像探測理論與技術及微電子理論與技術為專業(yè)特色。徐州工程學院的電子科學與技術專業(yè)主要定位在培養(yǎng)能從事光電子材料與器件開發(fā)的工程技術人才。而我校的電子科學與技術專業(yè)定位于服務長三角地區(qū)半導體和新能源行業(yè)，培養(yǎng)能從事集成電路設計與開發(fā)、光電子材料與器件的研發(fā)等工作的工程技術人才。

2.課程體系。杭州電子科技大學的電子科學與技術專業(yè)培養(yǎng)學生設計、開發(fā)電子元器件、電子電路系統(tǒng)、電子集成系統(tǒng)的能力，在課程設置上開設了通信電子電路、EDA技術、薄膜物理與技術、電子材料與電子器件、電子系統(tǒng)設計與實踐、集成電路設計、嵌入式系統(tǒng)原理和應用、現(xiàn)代DSP技術及應用等專業(yè)課程。浙江工業(yè)大學的電子科學與技術專業(yè)培養(yǎng)學生設計、開發(fā)電子電路系統(tǒng)、集成電路系統(tǒng)的能力，開設了電路原理、模電數電、通信電子線路、集成電路設計、光纖通信原理、光網絡技術、數字信號處理等專業(yè)課程，以及電子線路CAD實驗、單片機綜合實驗、通信原理實驗、通信電子線路大型實驗、微電子基礎實驗、半導體器件仿真大型實驗、集成電路設計大型實驗等實驗類課程。蘇州大學的電子科學與技術專業(yè)培養(yǎng)學生設計與開發(fā)電路與系統(tǒng)、集成電路與系統(tǒng)，從事各類系統(tǒng)級、板級和芯片級研發(fā)工作的能力，開設了信號與系統(tǒng)、電磁場與電磁波、高頻電路設計與制作、電子線路CAD、CMOS模擬集成電路設計、VLSI設計基礎等專業(yè)課程，以及電子技術基礎實驗、信號與電路基礎實驗、電子線路實驗、電子系統(tǒng)綜合設計實驗等實驗類課程。南京理工大學培養(yǎng)學生從事光電子器件、光電系統(tǒng)和集成電路的設計、開發(fā)、應用的能力，開設了信號與系統(tǒng)、光學、光電信號處理、光輻射測量、光電子器件、光電成像技術、超大規(guī)模集成電路設計、光電子技術、顯示技術、光電檢測技術、數字圖像處理、半導體集成電路、集成電路測試技術、微電子技術、光電子線路、電視原理等專業(yè)課程。徐州工程學院的電子科學與技術專業(yè)培養(yǎng)學生設計與開發(fā)光電子材料與器件的能力，開設有信號與系統(tǒng)、光電子學、光電子技術、激光原理與技術、光伏材料等專業(yè)課程，以及模擬電路課程設計、數字電路課程設計、單片機原理課程設計等實踐性課程。我校的電子科學與技術專業(yè)主要培養(yǎng)學生集成電路設計、光電子材料與器件的設計與制備能力，開設有半導體物理學、半導體器件原理、MEMS技術、微電子工藝原理與技術、薄膜材料及制備技術、工藝與器件可靠性分析、集成電路工藝與器件模擬、EDA技術、通信原理、數字信號處理、光電子材料與器件、光電檢測原理與技術、太陽能電池原理與技術、光纖通信技術等專業(yè)課程，以及近代物理實驗、專業(yè)實驗等實驗類課程。

3.人才培養(yǎng)特色。杭州電子科技大學的電子科學與技術專業(yè)的人才培養(yǎng)特色是注重集成電路設計、系統(tǒng)集成方面能力的培養(yǎng)。浙江工業(yè)大學的人才培養(yǎng)注重光纖通信、集成電路設計方面能力的培養(yǎng)。蘇州大學的人才培養(yǎng)注重電路與系統(tǒng)設計、集成電路與系統(tǒng)設計方面能力的培養(yǎng)。南京理工大學的人才培養(yǎng)注重光電技術和微電子與信息處理學科的交叉和融合，以光電成像探測理論與技術及微電子理論與技術為專業(yè)特色。徐州工程學院的人才培養(yǎng)注重光電材料與器件方面能力的培養(yǎng)。我校的人才培養(yǎng)注重電子材料與電子器件的設計與開發(fā)、集成電路設計方面能力的培養(yǎng)。

參考文獻：

篇（6）

    改革本科教學培養(yǎng)方案,加強專業(yè)基礎理論學習,鞏固專業(yè)思想教育光信息科學與技術專業(yè)需要學生在系統(tǒng)、扎實的理論基礎和在光電子技術、光通信及應用等方面具有較寬廣的專業(yè)知識、較強實踐動手能力,并成為在電光源、光學設計、光學材料、光纖通信等專業(yè)領域中的一個或兩個方向具有特色的人才。畢業(yè)生能在光信息技術產業(yè)及其相關領域從事信息科學與技術的研究、設計、集成及開發(fā)、制造、技術管理等方面工作的應用型人才。因此要加強幾何光學中的光學設計、模擬電子技術數字電子技術課程設計、嵌入式系統(tǒng)、光電檢測技術、機械原理和設計等課程的實踐環(huán)節(jié),同時要加強專業(yè)思想教育,了解社會發(fā)展的動態(tài),密切了解光電信息的最新發(fā)展和應用,掌握一些主流軟件的應用。另外,為了使培養(yǎng)方案切合社會發(fā)展的實際,我們廣泛征求本地企業(yè)的意見,積極邀請了相關企業(yè)參與了光信息科學與技術專業(yè)培養(yǎng)方案的修訂工作。

    加大力度開展實驗教學,開足基本實驗,充分利用專業(yè)實驗,開展創(chuàng)新實踐要加強實踐的教學,更新教學設備和教學內容,加強電路設計和光學設計方面的實踐教學,充實實驗室設備,培養(yǎng)學生的實踐能力。條件允許的情況下,將安排學生到實習基地完成相關實驗。另外,創(chuàng)新實驗室的設立為學生創(chuàng)新實踐的培養(yǎng)提供了良好的工作平臺。雖然這個方面的工作才剛開始,但是已經受到學生的積極評價。

    拓展實習基地的實踐教學,提升專業(yè)技能在目前聯(lián)系的實習基地基礎上,增強與當地光電企業(yè)聯(lián)系,經常參觀了解企業(yè)的發(fā)展和社會需求,同時能爭取進入相關企業(yè)實習,鍛煉培養(yǎng)專業(yè)能力。我們已經同宜昌勁森光電(主要從事液晶背景光源、CCFL液晶民用照明及LED民用照明開發(fā)、制造、銷售的高新技術企業(yè))、中船重工388廠(光學冷加工、光電系統(tǒng))、匡通照明(LED封裝)等相關的光電企業(yè)建立了實質的合作關系。陸續(xù)有學生進入上述企業(yè)實習,一些優(yōu)秀的學生也相繼進入這些企業(yè)工作。教師參與了勁森照明新型節(jié)能燈具的開發(fā)。與匡通照明組建了聯(lián)合的工程試驗中心,投入1000萬元左右,很快試驗設備就將到位。這些不僅僅提高了教師的科研能力,反過來又提高了教師的教學水平,同時也為本專業(yè)的學生實習提供了一個良好的實踐平臺。實習基地的建立是一個長期的過程,需要與生產企業(yè)進行有效地溝通,制訂實習項目,并且跟蹤學生對實習的反饋,建立有效的實習效果的評估體制,保證學生的生產實踐能力得到實質的訓練。學生實習基地的進一步拓展一直是迫切的需要,多方位多角度的實習訓練對學生實踐能力的培養(yǎng)有利,有助于學生進一步深刻了解產業(yè)界對本專業(yè)的要求,反過來會激勵學生對本專業(yè)的學習欲望。

    人才培養(yǎng)與科研開發(fā)相結合人才培養(yǎng)能力與科研能力息息相關,科研不僅能提高教師的教學能力,也增強學生對專業(yè)的信心。在橫向科研項目上,盡可能讓部分能力強的學生參與進來,直接培養(yǎng)學生的專業(yè)技能。實踐證明,學生參與科研項目是培養(yǎng)學生實踐能力的及其有效的手段。比如學生的畢業(yè)論文有些涉及到大壩光纖傳感、節(jié)能燈設計等實踐性很強的課題。鼓勵學生申請學校針對學生的創(chuàng)新基金項目,雖然經費不多,但是對學生實踐能力、創(chuàng)新能力的培養(yǎng)是十分有益的,同時也提高了學生參與科研的熱情。隨著相關科研能力的快速提高,可以預見未來的幾年內,伴隨著學生進入實驗室,至少有一部分本科生的科研能力也會得到極大的提高。

篇（7）

中圖分類號：G71 文獻標識碼：A 文章編號：1673-9795（2013）05（a）-0017-01

現(xiàn)代光電信息工程在科研、國防、工業(yè)、農業(yè)等各方面越來越突出其重要性，光電信息工程所研究的領域，如光學顯示、光信息記錄與存儲、光通信等已成為現(xiàn)代高科技及產業(yè)的重要支柱。

“卓越工程師培養(yǎng)計劃”是教育部著力實施的針對高等工程教育的重大改革項目，也是促進我國向工程教育大國邁向工程教育強國的重大舉措。光電信息工程專業(yè)作為首批入選教育部“卓越工程師培養(yǎng)計劃”的專業(yè)，南京郵電大學光電工程學院本著“培養(yǎng)基礎扎實、知識面寬、實踐能力強、具有創(chuàng)新精神和社會責任感的信息科技及其他相關領域的高素質專門人才”的人才培養(yǎng)目標定位，確立了“加強理論基礎，注重實驗能力，提高綜合素質，面向社會需求”的實驗教學理念，積極探索新思路，改革實驗教學方法，著重培養(yǎng)學生的創(chuàng)新意識和創(chuàng)新能力。

1 面向培養(yǎng)目標的實驗教學課程體系建立

“卓越工程師”要求學生掌握扎實的基礎知識，掌握光電器件原理及制作工藝，在此基礎上具有創(chuàng)新意識。根據培養(yǎng)的要求，光電工程學院經過實踐，提出了三層次即建立基礎型（演示、驗證性實驗）、強化型（綜合、設計性實驗）、創(chuàng)新型（研究設計性實驗）的多層次結構，實驗內容圍繞三模塊即光電檢測技術實驗模塊、光信息傳輸實驗模塊和光信息處理實驗模塊。

實施方案為相關驗證性實驗緊跟理論課程開設；強化型實驗依托光電檢測技術實驗室、光信息傳輸實驗室、光信息處理實驗室開設，分模塊獨立設課，如光電傳感實驗，光纖信息與光纖通信實驗等，學生可根據專業(yè)和興趣需求選擇模塊中的項目組合成實驗相應的強化型實驗課程；開放性實驗依托創(chuàng)新平臺和輔助設計室以項目、畢業(yè)設計等形式開設。整合實驗內容設計根據社會發(fā)展和專業(yè)需求，進一步豐富綜合應用類實驗項目，增加設計性、創(chuàng)新性實驗比例。實現(xiàn)課內外教學互動、開放性的實驗教學，極大地鼓勵學生余力或感興趣的同學想點子想方法解決實驗中實際問題，培養(yǎng)學生創(chuàng)新思維和分析能力。

具體的實施方法為重視基礎實驗，加強基本實驗技能的訓練。著重加強光路調整，光學元器件認識等基礎性實驗技能的訓練，規(guī)定組合，計劃性強，鼓勵學生提問，激發(fā)學生的學習熱情；強化綜合實驗，加強綜合實踐能力的培養(yǎng)。重在知識點聯(lián)系與理解，鼓勵學生勤思考，激發(fā)學生的創(chuàng)新意識。提升創(chuàng)新實驗，提高學生分析與解決問題的能力。合理運用綜合實驗技術和方法，培養(yǎng)學生運用基本技術和方法分析解決實際問題的能力。創(chuàng)新性實驗自由選擇組隊，強調合作，培養(yǎng)學生的團隊意識和項目管理意識，著重培養(yǎng)學生獨立思考能力和解決實際問題的能力。

2 豐富開放性創(chuàng)新性實驗項目內容

在北京理工大學光電信息工程專業(yè)卓越工程師培養(yǎng)目標中明確提出，著力培養(yǎng)具有良好的思想品質與職業(yè)道德、掌握光電信息工程堅實的基礎理論、系統(tǒng)的專門知識，必要的生產實踐及試驗方面的知識和技能，具備較強的工程意識、工程素質、工程實踐能力、自我獲取知識的能力、創(chuàng)新素質、創(chuàng)業(yè)精神、社會交往能力、組織管理能力和國際視野的光電信息工程專業(yè)高素質人才。

針對創(chuàng)新型高素質人才培養(yǎng)目標，南京郵電大學專門設立了開放性實驗項目的立項，豐富了創(chuàng)新性實驗項目的內容。每個學期由學院組織申報，經學校主管部門批準后立項實施，項目費用由學校主管部門劃撥，課題出處可以是科研項目，社會需求，競賽需求等，直接面向光電工程學院本科學生。

開放性項目強調了學生主體地位，學生可以自由組合立項，注重研究過程中的自主性，協(xié)作性，探索性，科學性和創(chuàng)新性。要求學生教師的引導下經歷前期查閱資料、制定實驗方案、實驗材料的準備工作，完成中期實驗步驟的實施、結果的記錄和分析工作，最終完成后期按研究論文形式撰寫實驗報告等工作，突出對學生獨立工作能力的訓練，極大激發(fā)了學生學習的積極性、主動性和創(chuàng)造性，有利于培養(yǎng)學生創(chuàng)新性思維和綜合素質

我院開展開放性實驗項目每學期有十數項之多，例如，液晶的性能測試與液晶盒的制作，THz吸收器的設計與仿真，1×8光分路器芯片的研究與設計，基于SPCE061A凌陽單片機的環(huán)境測量系統(tǒng)設計，基于LabVIEW與凌陽SPCE061A實現(xiàn)串口數據采集，可變液體透鏡的制備與性能測試，電控毛細表面張力的實驗研究，光纖熔接高壓電源裝置的設計，太陽能電池組的設計制作等等。項目內容豐富，涉及科學研究多個方向，學生可以根據興趣愛好自由組合選擇。

具體的實施方法為學校立項后公示開放實驗項目，學院由專人負責統(tǒng)計學生所報的課題，并通知相當教師聯(lián)系學生，項目實施時間為一學期，不限具體時刻，由教師和學生利用課余時間完成項目，項目完成后學校在規(guī)定時間內組織專家組驗收，通過后給學生自主個性化學分。

3 認知實習、專業(yè)實訓和企業(yè)實訓相銜接實習實訓體系

光電工程學院根據“卓越工程師”培養(yǎng)目標，結合社會對光電類專業(yè)人才的實際操作能力需求，建立了認知實習、專業(yè)實訓和企業(yè)實訓相銜接的實習實訓體系，促進學生創(chuàng)新意識的加強和創(chuàng)新能力的培養(yǎng)。

具體實施過程為：第一層次組織低年級學生進行認識實習，內容包括去相關實驗室和廠家參觀，目的是增強專業(yè)認知；第二層次為二、三年級學生開設實訓類選修課程，在本中心實訓實驗室內進行實物認識及基本操作技能培訓，如光纜剝纜，光纖熔接，切割，光纖端面處理等實訓；第三層次派遣學生去企業(yè)和學校共建實驗室進行產品開發(fā)型實驗研究，派遣學生去相關光電企業(yè)共建實驗室實踐，實踐時間為暑期、專業(yè)實習期間；第四層次派遣學生去企業(yè)進行學習與相關課題的畢業(yè)設計，學生可以零距離接觸相關企業(yè)的生產線，實際參與生產線上的生產過程。

這一系列由淺入深，循序漸進的實踐體系能使學生很好地掌握專業(yè)基本操作技能，了解專業(yè)相關市場行情，了解光電類產品需求，并通過實訓實踐理解專業(yè)產品的設計思路與注意事項，深得同學們的好評，每年實訓實踐學生報名名額爆滿，取得了非常好的實踐效果。

4 結語

在卓越工程師的實驗實踐教學實施中，樹立創(chuàng)新教育新理念，培養(yǎng)具備工程實踐能力，探索、創(chuàng)新意識及創(chuàng)業(yè)精神，社會交往能力、組織管理能力和國際視野的高素質人才是學校的重要職責，教師在教學過程中不僅要著眼于知識的傳遞與傳授，更重要的是對學生運用知識解決具體問題能力的培養(yǎng)，鼓勵學生加強創(chuàng)新意識，使本科卓越工程師人才培養(yǎng)上一個新臺階。

篇（8）

中圖分類號：TB96 文獻標識碼：A

Width Measurement System Design Based on Array CCD

LI Sha

（School of Physics and Mechanical and Electrical Engineering， Hubei University of Education， Wuhan， Hubei 430205）

Abstract Proposed width of the non-contact measurement system based on CCD array， introduced the measurement principle and hardware of the system components， the use of Bluetooth 4.0 technology for wireless transmission of acquired signals to the computer. Experiment with different widths of steel were measured， the results show that the system measurement error is small， the effect is good， has some practical value.

Key words CCD； width measurement； Bluetooth 4.0； non-contact measurement

0 引言

CCD（Charge Coupled Device），電荷耦合器件，是貝爾實驗室在20世紀60年代末期發(fā)明的圖像傳感器。由于其在檢測方面的獨特空間特性和結構特性，CCD自問世以來便廣泛應用于光電檢測領域，尤其在工業(yè)在線檢測領域具有不可替代的地位。與傳統(tǒng)的機械式、電磁式、光學式檢測技術相比，基于CCD傳感器的非接觸式檢測技術在尺寸檢測的智能化和自動化方面體現(xiàn)出明顯的優(yōu)勢。文獻[1]提出一種基于面陣 CCD 和激光輔助的測寬系統(tǒng)用于在線測量鋼板寬度。文獻[2]采用兩個面陣CCD的圖像拼接方法實現(xiàn)對 130mm的大尺寸軸徑的高精度測量，并就圖像拼接時需要注意的問題進行了說明。文獻[3]介紹了一種基于面陣CCD的振動非接觸測量系統(tǒng)，并對該系統(tǒng)參數的確定方法和系統(tǒng)所采集的序列運動圖像的處理方法進行了分析。本文介紹一種基于面陣CCD的寬度測量系統(tǒng)，并運用藍牙4.0技術實現(xiàn)圖像信息的傳輸。藍牙4.0整合包括傳統(tǒng)藍牙技術、藍牙低耗能技術和藍牙高速技術，低功耗是藍牙4.0的突出特點，使其在短距無線應用和便攜式操作控制方面具有優(yōu)勢。

1 硬件系統(tǒng)組成

基于面陣CCD的非接觸測量系統(tǒng)的硬件部分由面陣 CCD、傳感器固定附件、圖像采集模塊以及計算機組成，如圖1所示。CCD將被測物體成象后的光信號轉換為電信號，圖像采集模塊則進行模數轉換獲得相應的數字信號，運用藍牙4.0技術實現(xiàn)信號的無線傳輸，通過計算機上的圖像處理軟件對獲取的圖像進行處理、提取，最終將計算的測量結果輸出。

1.1 CCD圖像傳感器

CCD圖像傳感器將光學信號直接轉換為對應大小的模擬電流信號，再經放大和模數轉換從而實現(xiàn)圖像的獲取、存儲、傳輸和處理。根據感光單元的排列方式不同，CCD可分為線陣CCD和面陣CCD兩大類。前者價格低廉，結構簡單，適用于一維動態(tài)目標的測量，但在獲取二維圖像時需配以運動掃描，獲取時間長且測量效率低，不適于高精度的平面曲線輪廓檢測；后者則應用面較廣，可以獲取二維圖像信息，測量圖像直觀，適合測量面積、尺寸、位置、形狀甚至溫度等信息。面陣CCD圖像傳感器是感光單元有序排列成二維網狀的傳感器，因其具備自掃描特性，能夠把光學圖像變換成按空間域分布的離散電壓信號，再通過計算機系統(tǒng)進行處理，就可以完全實現(xiàn)高精度、高分辨率檢測。①

圖1 測量系統(tǒng)框圖

圖2 CCD檢測原理

用面陣CCD的非接觸測量物體寬度的原理如圖2所示，光源發(fā)出的均勻光線照在被測物體上，其寬度信號通過成象物鏡成象在面陣CCD的光敏面上，CCD再將光信號轉換成對應的模擬電信號。

1.2 藍牙4.0

藍牙無線技術是使用范圍最廣泛的全球短距離無線標準之一，藍牙4.0包括了傳統(tǒng)藍牙、高速藍牙和低功耗藍牙三種藍牙技術。②③低功耗技術（Low Energy）是藍牙4.0的核心，其最大的特點是運行功耗和待機功耗極低，只需一粒紐扣電池便可使藍牙低功耗設備連續(xù)工作達數年之久，這種技術即為藍牙4.0BLE。測量系統(tǒng)中，由CCD獲取的模擬電信號經圖像采集模塊轉換為數字信號后，采用藍牙4.0技術傳輸至計算機端進行相應的處理。藍牙無線傳輸技術可以實現(xiàn)非接觸測量系統(tǒng)的便攜式操作和戶外應用。藍牙4.0BLE不僅有低功耗特點，還具有高可靠性、高安全性、低成本、快速啟動、瞬間連接的特點，其有效的傳輸距離較傳統(tǒng)藍牙有極大提高，可達60～100m。這些保證了測量系統(tǒng)的無線傳輸的可靠和高效，也大大提高了戶外非接觸測量的應用范圍。

表1 鋼板寬度測量記錄

2 測量實驗

為了檢測系統(tǒng)的測量效果，實驗選取10塊不同寬度的鋼板進行測量，選用激光光源照在被測鋼板上，測量結果見表1。數據顯示10次測量的誤差8在0.1mm以內，10次測量誤差的平均值為0.08743mm，測量效果是理想的。測量誤差主要是因為系統(tǒng)中存在光學系統(tǒng)造成的誤差、環(huán)境誤差、設備誤差等。

3 結語

本文介紹了一種簡單易行的非接觸式寬度測量系統(tǒng)，利用面陣CCD攝像機獲取被測物體的圖像，接著經圖像采集模塊進行模數轉換，并通過藍牙無線傳輸技術傳送至計算機，再經圖像處理獲得寬度值。實驗對10塊不同的鋼板進行測量，測量誤差較小，效果理想，證明了本系統(tǒng)是可行的。

基金項目：湖北省教育廳科學研究計劃資助項目（Q20133006）

注釋

① 郭偉.基于面陣CCD的鋼板幾何尺寸測量系統(tǒng)的研究[D].太原科技大學碩士學位論文，2013.

② 歐陽駿，陳子龍，黃寧淋.藍牙4.0BLE開發(fā)完全手冊[M].北京：化學工業(yè)出版社，2013.4.

③ 張德龍.基于藍牙 4.0 的無線扭矩測量分析[J].電子測試，2013.15：79-80，62.

參考文獻

篇（9）

中圖分類號：TH741 文獻標識碼：A 文章編號：1674-098X（2014）03（b）-0065-02

隨著物質水平的日益提高，人們對珍珠的需求越來越大，珍珠養(yǎng)殖、加工已經發(fā)展為一個巨大的產業(yè)[1]。2002年，國家標準GB/T 18781-2002（養(yǎng)殖珍珠分級）[2]出臺，實現(xiàn)珍珠自動、快速分級成為珍珠生產企業(yè)的首要目標。目前我國珍珠分級大部分還停留在人工篩選階段，這種傳統(tǒng)的檢測方法勞動力成本大、生產效率低，易受工人主觀影響，分級標準難以控制，誤判率高[3]。隨著光電檢測技術和機器視覺技術的飛速發(fā)展，越來越多的研究者將機器視覺應用到珍珠檢測中[4]。為此，本文研究一種基于圖像處理技術的珍珠機器視覺系統(tǒng)，來實現(xiàn)珍珠大小、形狀和螺紋瑕疵的準確檢測。

1 檢測系統(tǒng)簡介

本圖像檢測系統(tǒng)包括硬件與軟件兩部分，硬件由照明系統(tǒng)、變焦顯微系統(tǒng)、圖像傳感器、圖像采集卡和計算機組成。珍珠在照明系統(tǒng)的照射下，經由變焦顯微系統(tǒng)成像至圖像傳感器上，圖像信息經由圖像采集卡傳入計算機中。在計算機中采用圖像處理軟件對圖片進行處理，提取出珍珠的大小、形狀和螺紋等參數，并將處理結果按照珍珠分類標準做即時判別，最后實現(xiàn)珍珠的自動分選，系統(tǒng)檢測原理如圖1所示。

珍珠是一個光澤度高和曲率較大的物體，表面的光學特性相當復雜。該文采用單向高角度照明結合環(huán)形照明的方式來將整顆珍珠照射通亮，采集到的珍珠圖片如圖2所示。圖片中的珍珠邊緣和形狀清晰，照明均勻。

2 圖像處理算法

機器視覺系統(tǒng)采集到的珍珠圖片（a）首先經由圖像預處理模塊，進行灰度化（b）來減少運算量，采用閾值分割算法（c）將珍珠對象從背景中提取出來，利用數學形態(tài)學算法（d）來去除孤立點和填充空洞；然后標記珍珠邊界，提取其質心（e），圖像預處理效果如圖3所示。

對經過預處理后的圖像，標記出輪廓的最長徑，如圖4（a）所示。

最長徑將珍珠分成兩部分，每部分中的螺紋個數相同，檢測時隨機選取其中一部分。繪制出的θ-h二維曲線圖，如圖4（b）所示，其中橫坐標為輪廓上各點角度θi，縱坐標為輪廓上各邊界點到最長徑的垂直距離hi。

從圖4（b）可以看出，二維曲線能夠很好的反映出左輪廓的真實信息，曲線上的波谷恰好能與珍珠輪廓上的螺紋對應起來，波谷的個數即螺紋的個數。對θ-h二維曲線圖進行曲線擬合，計算曲線的極小值個數。經計算得到圖5（b）存在兩個極小值，輸出螺紋個數2。

3 實驗

本系統(tǒng)所采用的圖像傳感器像素為1280*1024，利用三級標準量塊1 mm對系統(tǒng)進行標定，標定結果為p=19.02 μm/pixel，實驗所用樣品均由諸暨銘記珠寶有限公司提供。利用本系統(tǒng)對珍珠樣品進行形狀、大小檢測，樣品圖像處理結果如圖5所示，并將系統(tǒng)測量值與精確度為0.02 mm的游標卡尺測量值作比較，測量結果見表1。從測量數據可以看出，系統(tǒng)測量結果與游標卡尺測量值基本一致，誤差在30 μm以內。

利用本系統(tǒng)對珍珠樣品進行螺紋檢測，采集到的珍珠圖像和對應的θ-h二維曲線如圖6（a）～（c）所示。

對三幅θ-h二維曲線圖進行多次曲線擬合，計算極小值，得到每幅圖對應的極小值個數分別為0、1、5，與珍珠的螺紋個數吻合，說明了本螺紋檢測方案準確性較好。

4 結語

該文設計開發(fā)了一種珍珠形狀大小圖像檢測系統(tǒng)來解決珍珠形狀和螺紋檢測難的問題。該系統(tǒng)采用用圖像預處理模塊、珍珠形狀大小檢測模塊以及螺紋檢測模塊來自動、準確的實現(xiàn)珍珠形狀、大小和螺紋的檢測。實驗結果表明，系統(tǒng)測量誤差小，輸出螺紋個數正確。此外，改變變焦顯微系統(tǒng)的放大倍數，能進一步擴展系統(tǒng)的測量范圍。

參考文獻

[1] 張輝，張蓓莉.中國的養(yǎng)殖珍珠資源及市場[J].寶石和寶石雜志，2004，6（4）：14-18.

篇（10）

我國高等教育近年來實現(xiàn)了跨越式發(fā)展，各高等院校辦學規(guī)模不斷擴大，大學本科生的人數隨著擴招在逐年增加。然而很多高校的軟硬件設施的建設跟不上大學生的增長速度，因此大學的教學資源緊張、實驗儀器缺乏等現(xiàn)象在全國高校中普遍存在。除此之外，高校擴招導致的應屆畢業(yè)生就業(yè)難已經成為一個社會性的突出問題，大多數高校的人才培養(yǎng)都是將畢業(yè)設計安排在大四的最后一學期，此時正值學生擇業(yè)的高峰，畢業(yè)生為了一份滿意的工作而四處奔波，無暇顧及自己的畢業(yè)設計。由于就業(yè)單位對員工工作經驗有需求，有不少學生找到了工作但由于就業(yè)單位要求提前到公司報道，參加公司培訓、實習，學生害怕失去工作機會而只有減少對畢業(yè)設計的投入。同時有不少大學生對自己的課題不感興趣，所以缺乏積極性而影響畢業(yè)設計。在畢業(yè)設計指導環(huán)節(jié)中體現(xiàn)的師資不足，一個教師指導好幾個甚至十幾個學生的畢業(yè)設計，這些問題極大地影響了本科畢業(yè)設計的質量，使得大學的畢業(yè)設計環(huán)節(jié)流于形式，而沒有真正起到培養(yǎng)學生實踐創(chuàng)新能力和綜合素質的作用。

因此如何保障畢業(yè)生畢業(yè)設計的質量從而達到預期培養(yǎng)目標，培養(yǎng)出高素質的創(chuàng)新型人才是我們大學的專業(yè)指導老師應該考慮的問題，關于高校畢業(yè)設計已進行了相關的研究和改革。筆者通過近年來應用物理專業(yè)本科學生的專業(yè)課程教學和畢業(yè)設計指導的經歷，從畢業(yè)設計選題和指導模式方面對提高應用物理專業(yè)畢業(yè)設計的質量進行探討。

2關于畢業(yè)設計選題的探討

目前，包括重慶理工大學應用物理專業(yè)在內的本科畢業(yè)設計仍然實行指導老師出題供學生選擇的約束性選題方式，由此會使得一部分學生對自己課題的研究目的、內容和方向沒有正確的把握，因此表現(xiàn)出對畢業(yè)設計興趣缺缺，不能積極主動地投入其中，畢業(yè)設計的質量必然會下滑。因此選擇適合本科畢業(yè)設計的研究課題是我們指導老師需要思考的問題。

2.1畢業(yè)設計與科研項目相結合在學校和學院大力推進本科學生參與教師科研的政策以后，不少本科生在低年級時已經參與到教師的科研活動中，對老師的研究方向和內容有了一定程度的了解，并且已有部分同學有了相應的研究成果。我們可以充分利用這一優(yōu)勢，把教師科研與本科畢業(yè)設計結合起來。同時由于科研項目的研究內容大都是本學科最前沿的科學或技術問題，因此比較容易激發(fā)學生的學習興趣，促使他們能積極主動地投入畢業(yè)設計的課題研究中來。

2.2畢業(yè)設計與課程設計相結合課程設計在本科實踐教學中的重要環(huán)節(jié)是學生以團隊合作、各自分工等方式，圍繞某個與課程或專業(yè)相關的設計題目進行專業(yè)的實踐活動，旨在提高學生實踐操作能力和自學創(chuàng)新能力，培養(yǎng)學生團隊合作意識。對于應用物理的學生，開設有光電檢測技術局課程設計、課組課程設計、應用物理學課程設計等。學生在課程設計的過程中主動回顧已學知識或查閱文獻資料，確定方案、試驗或計算等一系列過程對所學知識加深理解，鞏固和融會貫通，是培養(yǎng)學生理論聯(lián)系實際的有效途徑。我們可將其作為畢業(yè)設計的前導課程，老師在選擇畢業(yè)設計課題時可參考學生對課程設計的反饋情況，如學生哪些題目的興趣更大，哪些題目完成得比較容易或比較難在畢業(yè)設計選題時考慮課程設計的。同時通過課程設計，學生已對相關課題的研究現(xiàn)狀以及完成課題的難易程度和所需的知識有了一定的了解，因此在選擇導師和課題時的盲目性就會減少，而后會更加積極主動地投入到畢業(yè)設計中來，有利于本科畢業(yè)設計質量的提高。

2.3畢業(yè)設計與實習相結合在就業(yè)壓力如此巨大的今天，對于畢業(yè)后直接就業(yè)的學生來說，來自于實際崗位需求的課題更能激發(fā)其研究興趣，主要是因為這類課題與就業(yè)崗位結合緊密，實用性強，由此在設計過程中，學生就會發(fā)揮很強的主動性，其創(chuàng)新思維和實踐能力都能得到很大提高。崗位畢業(yè)設計（論文）課題能培養(yǎng)學生對就業(yè)崗位、工作對象的了解，使其充滿自信，獲得成就感和充實感，建立自信心和成才志向，引導學生認真投入學習，發(fā)揮畢業(yè)設計（論文）教學作用。

3關于畢業(yè)設計的模式多元化探討

為加強對學生創(chuàng)新意識、創(chuàng)新精神和創(chuàng)新能力的培養(yǎng)，鼓勵和倡導學生積極參加學科競賽、科學研究、創(chuàng)造發(fā)明等活動，促進學生個性發(fā)展，在畢業(yè)設計環(huán)節(jié)，應尋求更加豐富的形式鍛煉學生綜合運用知識的能力。根據應用物理專業(yè)人才培養(yǎng)的定位和特點，這里我們主要探討以下兩種方案實現(xiàn)本科畢業(yè)設計多樣化的改革拓展。

3.1科研成果替代畢業(yè)設計環(huán)節(jié)根據應用物理專業(yè)的學科特點以及人才培養(yǎng)的定位，本專業(yè)學生應具有較強的創(chuàng)新意識和實踐能力，在目前的學分制培養(yǎng)模式下，可將一些符合本專業(yè)特色的科研成果替代畢業(yè)設計環(huán)節(jié)對應的學分，制定一系列可替代畢業(yè)設計環(huán)節(jié)的主要的科研成果的類型以及相應的實施細則來實現(xiàn)畢業(yè)設計的模式多樣化的目的。對于應用物理專業(yè)來說如，科研成果主要體現(xiàn)在以下幾個方面：

1）國內國際的專業(yè)刊物上或國際學術會議上正式發(fā)表的學術論文論文和著作；

2）以參賽作品形式（論文或設計）參加與本專業(yè)有關的各類學生學科競賽；

3）獲準立項并結題的大學生創(chuàng)新項目；

4）專利授予機構已授權的發(fā)明專利，包括實用新型專利、外觀設計專利、軟件著作權；

5）開發(fā)的用于生產實際或企業(yè)單位管理的軟硬件系統(tǒng)；

6）其它可代表其專業(yè)水平或能力的項目作品等。以上所列的科研成果是否可以替代畢業(yè)設計環(huán)節(jié)，還需根據專業(yè)特色進一步細化具體的實施細則，如對學生發(fā)表學術論文的檔次及文章作者排名和學科競賽的級別和獲獎等次及其他各方面進行具體要求，以期培養(yǎng)出具有較強的實踐能力和創(chuàng)新意識的優(yōu)秀畢業(yè)生。

3.2校企聯(lián)合指導模式根據應用物理專業(yè)在各行業(yè)的應用性較強的特點以及就業(yè)單位對學生提前實習的要求，我們可考慮通過學校和校外科研機構的課題以及企業(yè)項目相結合的方式對本科畢業(yè)生的畢業(yè)設計進行指導?？蒲袡C構和企業(yè)的課題或項目與實際應用結合比較緊密，關系到畢業(yè)后的工作問題，學生會更加重視。這樣種模式使得學生大多時候都在科研機構或企業(yè)進行研究和工作，因此采取以校外導師指導為主本校導師指導為輔的的方式進行指導。這樣的其積極意義在于可以緩解教學資源的不足，有利于學生將所學的知識運用到實踐中，能有效地督促學生進行主動學習，能培養(yǎng)學生進人社會的適應意識并縮短適應期。