光学与光电技术范文
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篇1
关键词:光电子技术;双语教学;多媒体课件;互动式教学
中图分类号:G642.0 文献标志码:A 文章编号:1674-9324(2015)41-0130-02
一、光电子技术与双语教学
光电子技术是一个非常宽泛的概念,它围绕着光信号的产生、传输、处理和接收,涵盖了新材料(新型发光感光材料、非线性光学材料、衬底材料、传输材料和人工材料的微结构等)、微加工和微机电、器件和系统集成等一系列从基础到应用的各个领域。光电子技术作为一门专业课程,主要涵盖光辐射与发光源、光的传播、光的调制、光电探测、光电显示与成像、光存储等内容。光电子技术不仅是一门专业课程,而且已发展成为一门学科,即电子技术与光子技术相结合而形成的一门新兴的综合性的交叉学科,主要研究光与物质中的电子相互作用及其能量相互转换的相关技术。光电子技术科学是光电信息产业的支柱与基础,涉及光电子学、光学、电子学、计算机技术等前沿学科理论,是多学科相互渗透、相互交叉而形成的高新技术学科,是未来信息产业的核心技术。双语教学是运用外语进行的非语言教学,具有如下特征:第一,强调在语言类的专业学科中用外语教学;第二,强调运用外语进行课堂教学的交流与互动。双语教学与专业外语教学在性质上完全不同。前者外语是一种教学语言,以外语为手段,讲授一门课程为目的。后者是一种语言教学,以相关知识为手段,讲授外语为目的[1]。因此,在双语教学中,专业知识与专业外语之间存在相互平衡的关系。在有限的学时条件下,教师既要讲授专业知识又要讲授专业外语,学生要在专业知识与专业外语两方面取得进步,二者之间的平衡关系需要根据课程的要求、学生的实际情况在教学过程中不断调整。同时,专业知识与专业外语之间存在相互促进的关系。扎实的专业知识为课程内容的掌握奠定了基础,为专业外语的理解与提高提供了知识背景;坚实的专业外语基础为理解原汁原味的教材内容提供了保障,促进了学生进一步学习专业知识。
随着知识经济、信息社会的到来,全球竞争日益激烈,现代科学正以前所未有的速度迅猛发展,不断引发各个领域深层次的革命。为缩短差距,提高人才的国际竞争力,满足社会对国际化复合人才的需求,双语教学的迫切性和重要性日益凸显。第一,双语教学是知识经济发展的形势需要。国际间竞争不仅表现为产品和市场竞争,更多表现为人力资源的竞争。面对竞争,只有善于抓住机遇,应对挑战,加速高等教育国际化进程,培养一流的人才,才能促进科学教育的发展和变革,使学生具有参与未来国际活动和国际竞争能力。双语教学有利于培养符合市场需求的高素质国际化人才,增加就业机会,保证我国科学教育更加开放地面向世界,促进我国科学教育可持续发展,促进我国知识经济的发展。第二,双语教学是知识信息交流的客观需要,加强中外交流,提高我国科学术水平,缩短与世界先进国家的差距,为实践科教兴国的战略做出贡献。第三,双语教学有利于复合型人才的培养。这种既懂外语,又有专业知识的复合型人才无疑提高了人才的竞争力。
二、“光电子技术”双语课程建设
双语课程建设内容主要包括:大纲确立,教材选用,讲稿教案撰写,课件制作,课堂讲授,课程考试[2]。下面,我们介绍在上述方面的具体工作。
1.“光电子技术”双语课程教材的选取。西安工程大学理学院物理系自2009年以来开设《光电子技术(双语)》课程,其定位为物理系各专业的一门平台课。结合光电子技术的发展、光电子技术双语课程的定位、物理系学生的具体情况以及就业去向,采用S.O. Kasap编著的“Optoelectronics and Photonics-principles and practices”为教材,并且以相关的中英文教材作为参考书[3-6]。课程以“普通物理”、“光学”、“量子力学”系列课程为基础,主要讲授光的波动理论、介质波导和光纤、半导体科学和发光二极管、光伏器件、激光基本原理与技术、光束的调制、光电探测等基本概念及基本技术。
2.“光电子技术”双语课程大纲制定。“光电子技术”双语课程性质为学科基础课,授课对象为物理系本科三年级学生,48个学时,3个学分。制定课程大纲的宗旨和目标在于,通过课程的学习,学生能够对光电子技术中的基本概念、基本技术和基本器件有比较全面、系统的认识,提高分析和解决工程技术问题的能力。同时,学生能够熟悉光电子技术的应用领域,了解目前光电子技术的最新成就,掌握光电子技术的发展方向。采用双语教学(汉语和英语),提高学生查英文文献、读英文著作、写英文文章,以及专业的口头交流能力。为了实现课程大纲中提出的目标,将每一章的内容分为四个层次,即熟练掌握、掌握、理解和了解,并配以相应的课时。
3.“光电子技术”双语课程多媒体课件。考虑课程内容更新速度较快的特点,备课在依据原版教材的基础上,增加了与教材内容相关的一些崭新成果。既让学生感受到原汁原味的英语表达方法,又让学生开拓了视野,把握学科发展动态和发展方向。课程的教案、讲稿以及多媒体课件全部用英语书写,多媒体课件包含下列特点。第一,内容新颖:除了涵盖教材的全部内容,在每一章的最后部分增加了与这一章相关的科技新进展,使学生在掌握课程内容的基础上了解相关领域的动态和最新进展,为提高学生的创新能力提供了切实的帮助。第二,结构合理:由于课程涵盖了经典光学、波导与光纤、半导体、激光、光电探测、非线性光学等内容,每一章都自成体系,可以进行跳跃式教学。并且,每一章的开头都有本章的目录,每一章的结尾部分都进行了小结,做到了首尾呼应,有始有终。第三,图表丰富:收录了与本课程相关的光电子领域的一些著名科学家的照片,介绍了他们的简历及主要成就。同时加入了相关的动画和视频,使学生对抽象概念的理解与掌握变得直观而容易,并且引用了一些著名科学家的重要话语,为提高学生的学习兴趣,开拓学生的视野,丰富学生的思维方式提供了翔实的资料。第四,行文规范:由于是双语课程,课件的文字叙述与使用教材紧密联系,并采用规范的科技英语表达方式,使学生在本科阶段就能够接触相关的专业词汇以及规范的专业英语,为将来的进一步学习和工作打下良好的专业英语基础.
4.“光电子技术”双语课程互动式教学。当前的社会需求对课程的教学方式提出了新的要求,其中包括教学内容的整合,教学内容的拓展,教学手段的更新,教学方法的改革等。在全球步入信息化时代的今天,讲课不仅是对己有知识的简单阐述,而且是教师的一种再创造过程。“一块黑板加一支粉笔”这样的传统教学方法己经不适合现代化的今天了,现今的教学方法应该更趋多元化。不但要注重课程体系的完整性,课程内容之间的有机联系,而且要丰富教学手段,图文声像等多种效果的多媒体课件与板书结合的模式,同时要采用启发式、互动式的教学方法。在明确教学目标,考虑教学目的和本专业实际情况的条件下,我们采取互动式的授课方式,表现在如下几个方面:第一,学生之间、师生之间互动行程。在课堂上,首先简要回顾上次课的主要内容,让二位同学依次补充细节。其次,讲解并翻译这次课所涉及的专业术语以及重点段落,领读一遍后,让一位同学读一遍,其他同学找不足之处,然后进行课程内容讲授,多媒体课件与板书全部用英语书写,汉语讲授为主,英语为辅。其间,教师常常会提出和讲授内容相关的问题,并鼓励学生可随时提问,收到了非常好的教学效果。第二,教师在课后的反思。互动式教学的主要目的是激发学生获取知识、提高能力的主动性和积极性。要有效实现这一目标,应将以下几个方面有机地结合起来:知识的传授、互动题材、师生之间互动行程、教师的点评。总之,量体裁衣地选用互动模式才能确保教学互动流程的顺畅,才能激发学生的积极性和主动性,增强学生的自信心与表达能力。
光电子技术和微电子技术是未来信息领域的两大支柱。光电子技术的双语教学不但能够促进学生对相关学科前沿学科理论的掌握与了解,而且有利于学生外语综合能力和跨国文化交际能力的培养。在双语教学中,专业知识与专业外语之间既存在相互平衡的关系,又存在相互促进的关系。双语课程建设应在大纲确立、教材选用、讲稿教案撰写、课件制作、课堂讲授、课程考试等方面加大力度。采用互动式教学方法讲授光电子技术,将知识的传授、互动题材、师生之间互动行程、教师的点评等方面有机地结合起来,有利于激发学生的积极性和主动性,增强学生的自信心与表达能力。
参考文献:
[1]吴平.五年来的双语教学研究综述[J].中国大学教学,2007,(1):37-45.
[2]赵懿琨,王卫星,王建.光电子技术双语教学课程的建设[J].教育理论与实践,2007,(27):169-170.
[3]安毓英,等.光电子技术(第3版)[M].北京:电子工业出版社,2011.
[4]朱京平.光电子技术基础(第2版)[M].北京:科学出版社,2009.
篇2
关键词:基于工作过程;光电子技术课程;教学改革
光电子技术是一门新兴专业,其学科特点是前瞻性强,技术先进,专业技术应用领域广。从近几年高职院校的就业形势来看,许多毕业生却因专业能力及经验不足很难适应用人单位的要求。因此,高职院校只有根据当前形势,坚持基于工作过程的教学思想,遵循“以就业为导向,以技术应用能力为主线”的高等职业教育理念,调整教学目标,,改革教学内容和教学方法,才能使学生尽快适应企业岗位能力素质的要求,实现在工作岗位上的“零适应期”,成为能迅速切入具体岗位的“楔型人才”。
一 基于工作过程教育思想的应用
基于工作过程教育思想的内涵是重视职业技能及知识在工作过程中的获得,形成以职业综合能力为基础,胜任岗位要求的教学体系。教育的核心就是如何-使学生具备从事某一职业所必须的实际能力。依据这种思想重新调整教学目标、设计教学内容、方法和过程,实现以能力为本位的高职《光电子技术》课程的教学特色。
1 调整教学目标。以前,《光电子技术》课程教学还未完全跳出普高办学目标,突出表现为针对性和实用性不强。《光电子技术》课程是高职光电子技术专业的核心课程,通过对毕业生跟踪调查发现,毕业生开始进入企业主要从事光电产品的装配、调试、维修和检验等生产一线的工作,但工作一至二年后大多数学生会转移到光电产品的现场技术员、采购、销售、服务和管理以及产品的开发工作等岗位。为使学生对所学的课程学以致用,熟能生巧,并在技能上达到一定的深度、高度,形成专业核心能力和个人核心竞争力,我们在《光电子技术》精品课程建设过程中及时调整了教学目标。一是重新确定课程教学目标定位。根据高职院校培养目标和职业标准的要求,对职业技能标准和各项要求进行分解、量化,及时纳入课程教学体系中。通过本专业毕业生岗位调查分析,企业对基层技术人才需求量最大,在工程管理、技术支持、工艺编制和质量管理等工作过程中,要求现场技术人员具有一定的专业知识和较强的动手能力。本着“基于工作过程”的教育思想,结合毕业生实际的就业岗位,将学生培养目标定位于生产现场工程技术人员。二是调整课程的教学重点。通过基于工作过程教育,形成学生的职业能力。
通过对本专业毕业生岗位的工作内容调查,总结出职业能力包括:国内外市场光电产品的调查分析、生产现场技术问题的处理、光电器件的采购、工位器具设计、工艺编制、光电仪器的使用、产品调试、现场管理、产品开发以及解决现场质量问题等。课程教学重心应从专业知识的讲授转向职业技能训练。应根据岗位所需的基本技能要求,以职业技能训练作为出发点和重点安排课程教学计划;对理论教学要把握“适量、有用”这个度,重点讲授对技能培养起指导作用的理论知识。
2 调整教材内容重点。本着以“就业为导向”的原则,根据专业对技术人员能力要求的不同对教材内容重点进行适当的调整和选取。
在实际的生产过程中,对基层技术人员的素质和能力要求:一是出现的技术质量问题能准确进行分析和判断、迅速做出暂时对策、提出永久对策,通过对策的实施,纠正和防止同类问题的再发生;二是在生产现场产品检测关键环节,能理解光电检测仪器的工作原理,正确地操作精密光电仪器;三是能与国内外的研发工程师进行有效的专业沟通,使产品的技术要求落实在生产过程中。所以教材理论部分的内容,应根据技术人员在生产过程中活动的特点,重点解决光电器件“如何用”的问题。教材内容选取的重点,应符合学生对光电器件理解和掌握的认知规律,形成工作过程中的分析问题和解决问题的能力。在授课过程中,重点讲授光电器件的特性参数和使用方法,分析实际的光电器件,培养学生“如何用得更好”的能力,通过实例帮助学生理解和掌握光电器件的理论知识。
3 改进教学方法和手段。一是在教学中采用项目教学的方法,鼓励学生自主学习,开展教与学面对面的双边活动。首先编写项目教学的教材,然后以现场设计制作光电产品的职业行为活动为过程,项目教学内容和岗位目标要求高度一致,教学方案注重于有效,职业经验和能力在工作过程中直接获取和培养。以用促学,从做中学,边用边学。学生是项目教学活动的中心,教师是活动的平等参与者或指导顾问。学生可以自由按照自己的所学设计和制作光电产品,在项目教学的驱动下,光电产品分成三个模块进行,每个模块完成后,由拥有“双师”专业素质的教师和有工程经验的高级工程师进行点评和总结,提出下一个模块的设计和制作要求,三个模块完成后,构成光电产品,最后进行光电产品的整机调试和测量。基于工作过程的项目教学训练,学生不仅提高了学习自主性,更重要的是在工作过程中获取了分析和解决问题的经验和方法,在工作过程中理解和运用了专业知识,达到了高职院校全面推进素质教育的目的。二是改进实践环节教学手段,加强实验室建设,实行校内外实训相结合的方式。校内在计算机网络条件下建立模拟实验室,配备良好软、硬件设施,建立一套包括光学系统,电路CAD全过程的设计和验证模拟,为学生创造一个既能提升专业兴趣又有综合技能训练的仿真职场环境,培养他们专业核心竞争能力和开拓创新的能力。教师通过为光电企业提供技术服务机会,可以将企业的新鲜案例拿到课堂上让学生开展讨论,在教学上及时紧跟信息产业快速发展的形势,使培养出来的学生能够真正“学以致用”。三是采用“走出去、请进来”的开放式教学模式。带领学生走出去认识企业,参观国内举办的光电新产品展览会等,增加学生的感性认识。邀请大学教授或企业的资深工程师来校做讲座或授课,介绍国际国内和当地光电产业发展的状况、企业在激烈的市场竞争中求发展的经验以及基层技术人员在企业成长的经历等内容,使学生在步入社会之前,更好地了解社会,懂得市场竞争的激烈,创业的艰辛,从而进一步提高学习的自觉性,培养学生的创新精神和创新能力,为实现学生零距离上岗创造条件。
篇3
关键词:现代学徒制;试点;校企合作;连锁学院
中图分类号:G712 文献标志码:A 文章编号:1674-9324(2016)14-0005-03
根据党的十八届三中全会和全国职业教育工作会议精神以及《国务院关于加快发展现代职业教育的决定》和《教育部关于开展现代学徒制试点工作的意见》,广州番禺职业技术学院为深化产教融合,进一步完善校企合作双主体育人机制,创新人才培养模式,成立百果园学院进行现代学徒制试点,并在以下几个方面进行探索和实践。
一、百果园学院的定位及校企合作基础
(一)百果园学院的定位
百果园学院由广州番禺职业技术学院与深圳市百果园实业发展有限公司(以下简称百果园公司)共同成立,定位于双主体办学、双元培养的特色学院,并积极开展“招生即招工、入校即入厂、校企联合培养”的现代学徒制试点工作,全面提升技术技能人才的培养能力和水平。
(二)校企双方的基本情况
百果园学院的成立是校企双方强强联手共同培养行业企业紧缺的技术技能型人才。广州番禺职业技术学院是全国首批28所“国家示范性高等职业院校”之一,2003年即被广州市政府确定为市属高等职业教育龙头院校,2014年度入选全国高校就业50强。百果园公司是国内规模最大的果品连锁专卖企业,全国有近1000家直营专卖店,员工规模超过8000人,公司业务覆盖了果品流通的全产业链,计划到2030年门店数量达到15000家,力争成为全球规模最大的果品连锁销售企业,成为世界果业第一品牌。
(三)校企双方的合作基础
广州番禺职业技术学院与百果园公司已合作三年。双方合作是基于学校连锁经营管理、市场营销及企业管管理等专业,人才培养定位是“职业店长”,前期合作的主要形式是订单班。公司在校企合作中承诺,学生在企业实习或工作满一年,80%的学生可以晋升为店长或总部员工,60%~70%的店长月收入在5000元以上,月收入较高的店长可达到15000元以上。2014年底我校百果园店长班中有23名学生在百果园公司就职满一年,有21名学生晋升为店长或总部员工,晋升率达到91.3%。其中有学生8个月升任店长,10个月升为小区主管,1年后升任片区经理助理,目前月收入超过8000元。
二、探索双主体办学的校企协同育人机制
(一)实行理事会领导下的院长负责制
百果园学院实行校企双主体办学基础上的理事会领导下的院长负责制。理事会暂由八人组成,条件成熟可增加行业人员及职教专家。校方委派四人,企方委派四人,理事长由校方人员担任,副理事长由企方人员担任;理事会负责学院发展规划、专业设置、招生计划和重大建设项目、人才培养方案的制定,负责学院院长及相关项目负责人的推荐和考评,以及其他重大事项。百果园学院设院长一人由企方人员担任,执行院长一人由校方人员担任。院长与执行院长负责百果园学院的日常教学的组织与实施以及其他行政工作。
(二)校企双方享有的权利与责任
1.企方权利。(1)有权对百果园学院的教学及管理提出要求与建议,有权要求建议校方根据企方的生产经营与行业发展的需要在国家规定的范围内设置专业、课程与开展教学及管理工作。(2)与校方共同拥有与“百果园学院”相关的全部知识产权,包括但不仅限于百果园学院徽章、图标、各项管理规章制度及双方合作开发的课程、教材、实训实践项目、课件、视频、音频、研究项目等。(3)在条件成熟的条件下,有权与校方一起在全国开设百果园学院的连锁学院,并享有相关的权利。
2.校方权利。(1)有权对百果园学院进行监督、管理,保证教学管理符合国家法律法规、高职教育规律和学校规章制度。(2)与企方共同拥有全部与“百果园学院”相关的知识产权,包括但不仅限于百果园学院徽章、图标、各项管理规章制度及双方合作开发的课程、教材、实训实践项目、课件、视频、音频、研究项目等。(3)在条件成熟的条件下,有权与企方一起在全国开设百果园学院的连锁学院,并享有相关的权利。
3.企方责任。(1)与校方一起探索联合招生、联合培养的新模式。(2)负责专业技能课程或模块及教材的建设工作,参与公共课程、专业理论课程或模块及教材的建设工作。(3)负责专业所需校外实训基地的建设工作。(4)负责学生在企方带薪学徒及顶岗实习、录用及毕业生就业。(5)为学校教师挂职锻炼及科研工作提供便利。(6)未经校方同意,企方不得以任何形式利用双方合作的成果与其他院校联合申报教学成果奖、课程、教材、课题、培训等方面的奖励或项目,不得以任何形式利用双方探索出来的成果单独与其他院校合作开设百果园学院的连锁学院。
4.校方责任。(1)负责百果园学院的建制和根据企方要求与建议按规定进行课程设置。(2)负责按照国家和学校相关要求指导百果园学院的教学组织和管理以及学生管理工作。(3)负责牵头组织课程及教材的建设工作。(4)负责校内实训基地的建设。(5)保证校方派出到企方挂职锻炼的学校教师要严格遵守企方的各项工作制度,服从公司的工作安排,保守公司的商业信息。(6)保证企方师傅的培训及相关待遇。
三、校企共同推进一体化的招生与招工
百果园学院依托连锁经营管理、市场营销、工商企业管理等专业开展人才培养,根据发展情况新增或优化以果品流通产业链为依托的专业或专业方向。各专业招生对象为符合国家和广东省招生要求的普通高中毕业生、相关专业中职毕业生或行业企业在岗人员,已经和即将推行的招生形式有以下三种:
(一)招工和招生同步
招工和招生同步的模式是学校与企业合作,面向应届和往届中职毕业生、高中毕业生自主招生各一个班共100人,实施联合交互培养。对于中职生源的两年高职学习安排是第一学年,以学校为主,采用在校学习和企业见习交替的方式培养学徒;第二学年,企业落实学徒的工作岗位,以企业为主,采用企业导师岗位师带徒、学校导师理论辅导的方式进行多岗位或轮岗的在岗培养。对于高中生源三年的高职学习安排是在上述两年教学安排的基础上增加相关专业课程,实施三年的工学交替。在招生宣传时,为保障考生广泛而全面的知情权,学校将人才培养的模式、合作企业情况、课程开设情况、报考及录取条件、毕业与就业要求等充分告知到每一位有意向的考生。
(二)先招工再招生
先招工再招生是校企双方以自主招生的方式,面向深圳市百果园实业发展有限公司符合报考条件的在职员工招生一个班50人,其目的是服务企业的转型升级,提升员工的整体素质。百果园公司出台激励在岗员工报读现代学徒制的政策措施,校企合作双方共同委派导师,实施联合在岗培养,学徒不脱离工作岗位以网络学习和定期集中学习的方式完成学业。
(三)先招生再招工
广州番禺职业技术学院在管理类专业面向普通高考的生源实施大类招生,在招生简章中写明第一年不分专业,第二年可选择进入两个百果园店长班。也就是给学生一年的时间学习管理大类的通用平台课程,同时让他们了解百果园企业及校企合作情况,特别是百果园学院的运作以及百果园店长班的学习、顶岗与就业情况。在此基础上,一年后学生与企业进行双向选择,签订带薪学徒协议,明确学生的双重身份,接下来的两年学习按照现代学徒制的要求,实施校企双方的交替互融式的联合培养。学徒期满,考核合格,本着平等自愿的原则,企方与学生签订正式用工合同。
四、完善人才培养模式和培养标准
百果园学院现代学徒制试点后,双方共同明确人才培养的定位――职业店长,完善工学结合与工学交替的人才培养模式,在此基础上共同开发人才培养方案,共同制订专业教学标准、课程标准、岗位标准及相应实施方案。
(一)成立现代学徒试点教学工作委员会
在原有专业教学指导委员会的基础上,联合试点企业,由职教专家、企业人员、专业教师组成学徒制工作委员会,主要负责人才培养方案的制定、专业课程与课程标准的建设、教学方式的改革与创新、学生学业评价方式的改革与实施等等。同时,该工作组还要负责选派和考核优秀的技术或管理人员担任学生的导师(师傅),一般一个师傅不宜超过三个学生。
(二)确立人才培养模式和人才培养方案
学校与企业共同确立协同培养、工学结合、工学交替的人才培养模式,总体下来,学生需用1/2的时间在企业接受培训,约1/2的时间在学校学习理论知识和专业技能。校企共同制定体现学徒制模式的人才培养方案,按照“企业用人需求与岗位资格标准”以及工作内容和典型工作过程的来设置课程体系和课程内容。构建“公共课程+教学项目+带薪学徒”为主要特征的课程体系。其中教学项目是按照高职教育规律和企业需求,在课程专家、企业技术骨干和学校专业教师的共同努力下开发体现“高等性”、“职业性”和“教育性”三者有机融合的项目课程。而带薪学徒就是在工作岗位上通过师傅带徒弟的方式实现“做中学”和“学中做”。在此基础上制定岗位标准、课程标准、教学质量评价标准及考核办法,并将学生工作业绩和师傅评价纳入学生学业评价标准。
五、建设校企互聘共用的师资队伍
(一)确立校企互聘共用师资队伍的基础
为满足健康快速发展,百果园公司决定成立水果大学以确保其人力资源的数量和质量的有效供给。如何低成本成立百果园大学又确保有效运作是摆在企业面前的一个难题,而如何获得既有专业理论基础又有职业教育理论和实践经验的师资是企业必须解决的一个问题。广州番禺职业技术学院为其策划在全国各地的高职院校建立水果大学的分校(院),并首当其冲成立广州番禺职业技术学院的百果园学院,作为企业第一家成立的二级分校(院)。这样既解决了生源(学徒)的数量和质量问题又解决了企业对学校教师的需求问题。而学校要进行现代学徒制试点,需要企业的师傅,双方的互惠互利为建设校企互聘共用的师资队伍奠定了深厚的基础。
(二)初步完成校企师资队伍的互聘共用
在广州番禺职业技术学院与百果园公司现代学徒制试点的签约仪式上,双方对首期各自选拨出10位员工进行互聘共用,他们一方面作为学生的双导师,另一方面作为校企双方各自发展所需人才的有效补充。在签约仪式上,双方颁发聘书并明确双导师的教学任务、工作职责、培训与考核以及相关待遇。在此基础上,学校每学期再派两名教师去企业挂职锻炼。2015年初派去的两位老师受聘企业人力资源总监助理,具体工作职责是协助企业做好百果园水果大学的前期筹建工作,包括组织框架、运行机制、规章制度、课程体系的建构;协助企业做好员工职业发展的规划与研究;架起校企合作的桥梁,跟踪并深入研究百果园店长的工作流程和工作内容,制定岗位工作手册,为百果园学院店长的人才培养标准和专业核心课程建设提供丰富的第一手素材,并建立校企双方共通共享的课程资源。
六、确立校企双方在教学管理中的责任制度
为成功实施百果园现代学徒制试点,校企双方签署了校企合作框架协议,共同制定了现代学徒制的工作方案,对双方在教学管理中的责任与制度进行了明确和细化。
(一)企业在学徒制人才培养模式中的管理职责
1.向学校、教师、学生、家长准确传达企业的岗位要求,包括现在及将来应具备的知识和技能。
2.与学校共同研制人才培养方案、人才培养模式,对学生技能训练和学业完成情况进行考核与评价。
3.委派优秀的技术骨干担任学生的师傅(导师),并制定相关的制度对优秀师傅进行鼓励和支持,以调动他们对人才培养的积极性。
4.遵循教育规律,在人才培养过程中既要体现职业性,也要体现教育性,且两者要有机融合。学生在学习期间,企业应按技能逐步提升的过程和规律安排学生的岗位工作。
5.制订学徒管理办法,保障学徒权益。根据教学需要,科学安排学徒岗位、分配工作任务,保证学徒合理报酬。根据学生成长档案聘用毕业生到合适的工作岗位就业。
6.为学校教师提供挂职锻炼的岗位,积极与学校开展产学研等方面的合作,服务企业的转型升级与发展。
(二)学校在学徒制人才培养模式中的管理职责
1.根据企业需要,明确学徒制实施的专业范围和领域以及现代学徒制试点要达到的目标。分析校企双方的优势及所具备的条件,从而确定需要培养的具体内容,并做好学徒制教学的人才培养方案。
2.根据企业的运作和学徒的工作岗位科学合安排教学的组织,实施多学期、弹性学制。
3.改革教学管理方式和手段,构建适合学徒制下的课程评价、学生评价、教师评价等管理体系,建立定期检查、反馈等形式的教学质量监控机制。
4.明确企业师傅的教学与管理职责,为师傅提供高职教育理论与教学方法等方面的培训,并确保师傅的课酬及相关待遇。
5.鼓励专业教师到企业进行挂职锻炼,把学到的企业经验带回学校,进行专业调整与课程改革,使之更适合学徒制教学,同时为教师发展创造条件。
6.与企业共同落实学徒的责任保险、工伤保险,确保人身安全。
七、拟在全国其他院校开设百果园连锁学院
现代学徒制试点工作的目的在于通过试点、总结、完善和推广,逐步扩大实施现代学徒制的范围和规模,使现代学徒制成为校企合作培养技术技能人才的重要途径,形成具有中国特色的现代学徒制度。而试点成果是否可推广、可示范,取决于选“点”的代表性、普遍性,也取决于成果的科学性和规范性。百果园学院试点涉及专业是市场营销、连锁经营管理、企业管理等专业,这些专业在高职院校普遍开设。而百果园企业目前在全国有近1000家直营专卖店,计划到2030年门店数量达到15000家,力争成为全球规模最大的果品连锁销售企业,成为世界果业第一品牌。企业目前在全国与39家院校合作,而成立百果园学院进行现代学徒制试点,广州番禺职业技术学院是第一家。当校企共同探索出校企协同育人机制,制订出专业教学标准、课程标准、岗位标准、企业师傅标准、质量监控标准及相应实施方案并经过有效实施和完善,即可迅速在全国复制,通过成立百果园连锁学院,将现代学徒制从广州番禺职业技术学院向全国推广。
参考文献:
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广西机电职业技术学院2018年6月英语六级报名时间:2月底或3月初开放报名,报名时间持续一个月左右。
广西机电职业技术学院2018年6月英语六级报名条件:
1. 全日制普通高等院校专科、本科、研究生在校生。
2. 各类全日制成人高等院校专科、本科在校生。
3. 修完大学英语六级的课程且CET4 达到425分(含425分)以上的考生才能报考CET6。
4. 同等程度的大专生或硕士研究生经所在学校同意,可在本校报名参加考试;
5. 同等程度的夜大或函授大学学生经所在学校同意,可在本校报名参加考试;
从2007年1月的考试开始,大学英语四六级考试将不再对社会考生开放,只对在校大学生开放。
篇5
针对目前激光主动探测技术对军队光电装备造成的探测威胁,在不改变光电装备光学结构以及有限牺牲光电装备光学性能的前提下,实现其猫眼光学窗口的“隐身”。首先,基于磁致旋光晶体的法拉第效应,设计了加载于光电装备光学窗口前端的隐身装置。然后通过数值仿真和实验方法,从磁光晶体的性能、隐身装置消光比、隐身装置对像质的影响三个方面对该设计的可行性进行了分析。仿真及其实验结果表明:当磁光晶体能实现良好的消光效果,且加装隐身装置的光学窗口对像质影响很小。基于磁致旋光效应的隐身设计能够满足战场环境对军用装备的性能要求,且其消光比和对像质的影响程度能使光电装备在不影响正常工作的前提下有效实现隐身。
关键词:
“猫眼”效应; 激光主动探测; 光电装备隐身; 磁致旋光效应
中图分类号: TN 248文献标识码: Adoi: 10.3969/j.issn.10055630.2012.06.017
引言
“猫眼”效应[12]普遍存在于光电装备的光学窗口中,是对方实施光学窗口主动侦测的物理依据。激光主动探测技术就是利用猫眼效应,通过发射激光束实现对光学目标的扫描、侦察和识别。目前,美、俄等军事强国已经装备了比较完备的集光学窗口侦测、干扰和致盲为一体的激光武器系统[34],在近年来的几次局部战争中,激光主动探测系统凭借其较高的定位精度和快速的探测速度大大提高了战场武器系统的作战效能,凸显出惊人的作战效果和威力,而国内对“猫眼”效应的研究还处于理论分析和实验室研究阶段[56],在应用领域还是空白,在对方具备实施“猫眼”主动侦测的条件下,即使我方采用被动观测方式,如微光夜视仪、热像仪等各种夜视装备,也会暴露无遗。如若不采取反侦测措施,我方必将受到对方激光侦测及其武器系统的压制和破坏,造成光电装备迷盲、失控和失效,
因此“猫眼效应”已经成为光电装备的探测威胁。
如何降低“猫眼效应”实现光电装备的“隐身”,成为提高光电装备战场生存能力亟待解决的问题。目前,国内在光电装备隐身技术研究上相对滞后,文献[7]提到了用蜂窝板装置实现狙击步枪瞄准镜的隐身,但是其仅限于在狙击枪瞄准镜上使用且加装蜂窝板后瞄准镜的观察距离会大大降低;文献[89]提出通过增加光敏面的离焦量、在光敏面上镀增透膜或对光敏面进行漫反射处理等方法进行光电装备隐身,但这些方法会改变原有光电装备的光学结构,甚至严重影响光电装备的探测性能。由此可见,如何在不改变光学结构及牺牲有限光电装备光学性能的前提下,有效实现隐身成为光电装备反侦测技术的关键。现从降低猫眼回波功率出发,基于特殊晶体的磁致旋光效应,利用晶体的旋光与互易特性,设计了光电装备光学窗口外置隐身装置。
篇6
关键词:光信息科学与技术;产业人才培养;地方高校
作者简介:刘雁(1975-),男,湖南邵阳人,三峡大学理学院,副教授;蓝岚翎(1982-),女,福建漳州人,三峡大学文学与传媒学院,实验师。(湖北 宜昌 443002)
基金项目:本文系三峡大学教研重点项目(项目编号:J2010014)的研究成果。
中图分类号:G642?????文献标识码:A?????文章编号:1007-0079(2012)31-0021-02
我国的光信息科学与技术专业本科教育在过去的10年中经历了从少到多的快速发展阶段,为我国的光信息产业的发展提供了大量的人才保障。[1]
光信息科学与技术专业学生的就业一直是一个值得探讨的领域,不仅仅对重点高校,对地方院校都一直是一个不可回避的问题。[2]
总的来说,希望光信息科学与技术专业的学生能熟悉光学、电子学技术和计算机技术,具有本学科及跨学科的科学研究与技术开发的基本能力。在实际的操作过程中,不同的学校有自己不同的思考,或者说是培养特色。[3,4]
三峡大学光信息科学与技术专业从2004年创建以来,对本专业产业人才的培养一直进行着摸索,希望结合地方经济走出一条有自己特色的产业人才培养路子。争取在未来5年左右的时间,把本校光信息科学与技术专业的学生培养成让企业认可、有一定特点的受社会欢迎的学生。
一、光信息产业现状分析
“光谷”最早是由美国人在1998年提出来的,在亚利桑那大学附近的吐桑,美国人最先提出了“光谷”的概念。“光谷”出现后,各国纷纷响应,包括法国、英国、意大利、中国都有响应。2001年7月,在武汉东湖国家高新区建立国家光电子产业基地,也就是“中国光谷”。2010年,武汉光谷的光电子信息产业总收入突破千亿元。在产品产业化方面,光纤光缆的生产规模居全球第一,光纤光缆国内市场占有率超过55%,国际市场占有率达到15%;光电器件国内市场占有率达到60%,国际市场占有率达到12%;激光产品的国内市场占有率一直保持在50%左右,在全球产业分工中占有一席之地。[5]伴随着武汉光谷的建立,我国相继出现深圳光谷、上海光谷、长春光谷、广州光谷等光电产业基地。
全世界光电子技术产业的市场规模己达1万亿美元。国外光电子产业主要集中在美国、西欧和日本等国家和地区。近十年来,中国光电子技术产品市场的年增长率始终保持两位数的高速增长。随着信息光电子技术、激光加工、激光医疗、显示、照明等光电技术的快速发展,我国已经形成市场可观、发展潜力巨大的光电子产业。
2006年,《国家信息产业科技发展“十一五”规划和2020年中长期规划纲要》明确提出,未来5~15年15个领域发展的重点技术中就包括了光电子技术,声明要重点发展激光器、光电探测器、光传输和光传感设备、微光机电系统、半导体照明等产品。[6]2010年10月,国务院正式《国务院关于加快培育发展战略性新兴产业的决定》,进一步明确了光电产业是战略性新兴产业的重要组成部分,包括新型显示器件、LED等在内的细分产业都在国家战略性新兴产业规划中明确提到。[7]
可见,在光电产业相关技术和生产能力快速提高的情况下,对光信息科学与技术专业人才的需求量也将逐年增大。
二、产业人才培养方案
光信息科学与技术具有旺盛的生命力,处于高速发展时期。目前,在光通信、光电检测、光电照明、光学元件与系统、光伏产业、激光技术、光学设计、光学材料等方面都有广阔的应用前景,对社会的发展和贡献不可估量。
作为高校,除了科研、教学,还要服务于社会,服务地方经济发展,这些不仅体现在科学研究和教师兼职方面,也体现在人才培养目标和方案上。光信息科学与技术同光学、机械、电子、材料、计算机、自动控制等多学科的知识息息相关,但也不能面面俱到,所以十分有必要结合当地企业的发展,调整学科的发展、人才培养计划,为地方经济服务,加强科学研究,引领社会的发展。
三峡大学地处湖北省域副中心城市的宜昌,经济活跃,交通方便。现在高铁开通后,宜昌到武汉的时间已经减少到2小时左右。随着国内光电照明、太阳能、光电显示产业如火如荼地发展。宜昌太阳能、光电照明等光电企业也有较大的发展,如中国南玻集团宜昌南玻硅材料有限公司(一期项目已累计投资20多亿元,专门从事高纯多晶硅材料、太阳能硅片及电池片生产的大型制造企业)等等一大批光电企业。这些企业主要集中在光伏产业、节能照明、LED、光学冷加工等方面。这些光电企业有着旺盛的人员需求,对本专业产业人才的培养具有十分重要的意义。
2011年出台的《宜昌市科技发展“十二五”规划(2011至2015年)》明确提出,在节能环保领域的发展方向要围绕光电子产业核心技术开发,抢占背景光源行业技术创新制高点,加快液晶照明灯、LED背光源及照明产业化。围绕太阳能技术开发,加快太阳能热水系统产品系列开发及产业化。[8]由此可见,在地方政府的扶持下光电子相关产业会得到快速发展,这些都为光信息科学与技术专业结合本地进行产业人才培养提供了难得的机遇。
根据三峡大学理学院发展的需要,结合产业的蓬勃发展,产业人才培养措施如下:
篇7
【关键词】机载光电类;试制中心;工艺设计
引 言
光电类产品在机载产品中占据较为重要的地位,近年来技术水平有了较大提升。机载光电产品主要应用于机载光电瞄准、监视与侦察、预警、光电对抗等领域,可实现光电探测、侦察、监视、识别、告警、干扰、攻击、信息传输等任务,是实现观察与定位的主要手段之一。主要的机载光电产品分为三大类:
1)机载火控类:包括武器火控系统等,目前机载火控产品正向综合化、信息化、决策智能化、架构网络化、攻防一体化、火打击精敏、研发试验一体化等方向发展。
2)光电探测类:包括光电探测瞄准系统、光电侦察监视系统、光电预警探测系统、光电对抗系统等,目前光电探测类产品正向着大口径、长焦距、高分辨率、高灵敏度、高精度、多光谱、集成化、主动成像、立体成像、多波段、多目标等方向发展。
3)瞄准显示类:包括平视显示系统、头盔瞄准显示系统、任务处理系统等。机载光电类产品特点通常是体积小、灵敏度高和精度高。瞄准显示类产品正朝着体积小、高分辨率、高集成度、高精度、更好的处理性能等方向发展。
新一代机载光电产品运用了大量的新技术、新材料,对产品制造技术的要求越来越高,而光电产品的装调挂靠于现有的生产条件,装调制造能力弱,成为制约产品快速研发的瓶颈。本文面向先进的光电产品试制所需的加工、装调、测试等关键技术进行分析,根据光电产品本身的特点,结合试制流程,总结光电产品试制中心的设备选型、土建以及公用工程条件,从而快速深入解决系统从设计到实物转换过程中存在的核心加工、装调制造等技术问题,突破先进光电产品快速研发需求的瓶颈。
1、组织管理及工艺流程
传统的机载光电新产品的试制阶段主要依托于现有的批生产条件,生产条件一般按照生产工序独立分开,加工工序布置在加工厂房内,装配调试工序布置在装调中心,电装工序布置在电装中心,试验检测工序布置在试验中心。这种独立对于技术均已成型的大批量生产较为适合,但对于新产品的试制,有以下几点不利因素:试制阶段很多技术指标未成型,产品周转往复于各厂房之间,人流物流辗转较多;试制产品本身的工时较长,依靠于批生产,会影响到生产的节拍;部分待加工产品要求高精度等特点,现有的通用批生产条件难以满足。
新一代机载火控、光电、瞄准显示系统运用了大量的新技术、新构型、新材料,对产品制造技术的要求越来越高。目前面向先进的光电产品研制所需的加工、装调、测试等关键技术研究,需要快速深入解决系统从设计到实物转换过程中存在的核心加工、装调制造技术问题,从而实现系统的技术指标。为突破批生产和新机研制混线的局面,结合新机试制的关键技术提高,本文提出一种新的生产组织思路,即建立一个专门以产品关键部件制造和装调为主的试制中心。
2、试制中心组成及布局原则
机载光电产品的试制中心主要组成区域应包括电装、加工(含光学加工和机械加工)、装配调试(简称装调)、试验检测等,这些组成区域能够满足试制时的关键零部件的加工和装调,基本覆盖制约产品性能的关键技术,打破产品进一步提高的瓶颈。对于关键部件试制的主要工艺流程如图-1所示。
各组成区域的规划分布需满足以下几个原则:
1)合理规划人流物流,提高效率,节约资源。
2)充分了解设备所需配备专业条件,权衡利弊,统筹规划。
3)把握共性,满足通性和每个区域的特殊性。
3、功能分区及主要设备
3.1加工区
光电产品加工分为机械加工及光学加工。
1)机械加工:新一代光电产品主要特点包括轻量化、高精度、尺寸两极化、结构整体化等。产品零件主要为壳体类、盘类、支架类零件,零件加工以加工中心和数控铣、车削中心为主,立卧多轴加工、车铣复合加工、电加工等设备可满足结构复杂、精度要求高、一次装夹即可完成的零部件。在机加过程,零件精度比较高、结构复杂、薄壁化特点突出,零件易变形,且材料多样,难加工材料的零件多。
2)光学加工:在光学产品研发过程中,需对光学关键部件进行反复测算加工,以验证其光学性能,例如对非球面零件加工、红外透镜磨边、非球面镜加工、红外晶体零件镀膜等。光加条件主要包括磨边机、金刚石车床、铣磨机、抛光机、镀膜设备等。在光加过程中,零件要求加工精度和检测精度高,镀膜难度大。目前柱面镜加工及检测、光学元件精密成型及检测、复杂非球面元件和自由曲面制造及检测、精密胶合、红外分光膜镀制、全息波导等关键技术是光学制造的未来发展趋势。
3.2电装区
电装主要用于电子类产品的调试、测试和交付。电装区主要组成包括组件焊接、电缆焊接、整机焊接、波峰焊、回流焊、自动贴片、线缆检测工位和化学试剂间,由于试制的产品种类较多,且量较小,多以手工焊作为焊接方式,而对于某些焊接精度要求高,可采用波峰焊、回流焊等半自动方式精密焊接。设备主要包括波峰焊机、回流焊机、自动贴片机、打标机、刻字机、恒温箱等。
3.3装调区
装调区包括部件级装调和系统级装调。装调区是针对产品试制阶段进行建设,采取高度集成,相互搭借,相互共用的方式。主要包括装调台,调试测试台等设备。在试制阶段会经常对工装及被测试设备安装拆除,这是为满足产品研发阶段多品种,数量少的特点。
目前光电产品的高精度、结构复杂等特点对装调过程提出了更高的要求,产品装调区主要满足产品的装配、调试和测试等;平视显示类产品装调包括光学装调及定心、产品调试等。为避免工序之间相互交叉,应合理规划和调整物流,使运输线路快捷有效,提高效率。在光机装调过程中,环境要求特殊,粘接过程复杂,装调精度高。针对目前的发展方向,需开展高精密轴承装配、高精密透镜定心、非球面和异型光学件定心、红外和激光等光学系统装配技术。系统级装调区由于部分产品尺寸和重量较大,需配备吊车。
3.4试验与检测区
机载光电类产品根据环境试验内容,可分为气候环境试验设备、力学环境试验设备和综合环境试验设备。气候性环境试验设备所模拟的环境因素主要是大自然所固有的环境因素,主要包括温度、低气压、湿热、盐雾、霉菌等试验箱。力学环境试验设备所模拟的环境因素基本上属于诱发环境因素,主要包括振动、冲击、加速度试验台等。综合环境试验设备,习惯上将气候环境与力学环境因素等综合在一起,主要包括温度-湿度-高度、温度-湿度-振动综合环境试验箱等设备。检测区负责对机载光电产品的尺寸、定心、轮廓、光学元件等进行检测,从而保证产品的性能质量,主要配置三坐标机、干涉仪、轮廓仪等检测设备。
4、配套条件及规划方案
各功能分区由于产品特点不同,设备安装条件不同,工作环境要求不同,因此具有不同的配套条件。
机加设备容易产生噪音,需注意降噪,在加工过程中需要设置悬挂吊车用于工装夹具和产品的装卸,层高要求高。机加区气动设备较多,需配备压缩空气接口。加工及快速成型区需配置循环冷却水,满足加工过程中的散热要求,光学加工区通常要求温湿度在一定范围内。电装过程为保证产品质量首先要求防静电,其次对温湿度也有严格的限制要求。电装区的三防工段如清洗间、化学试剂间需设置为防爆房间,主要化学成分为乙醇、丙酮、甲苯等易燃易爆物。部件级装调区需设置大量的装调测试工位,其中光学产品装调需安装大理石台面来满足光学定心、镀膜等稳定性较高的要求。系统级装调区需配置悬挂吊车,工装夹具和产品较重,一般考虑放置在一层。环境试验区要设置循环冷却水。振动、三综合试验间注意隔音降噪处理,水冷设备配置循环冷却水,风冷设备室外风机间的设置需保证厂房整体效果美观,部分振动台使用大量压缩空气。检测区的三坐标房间温湿度要求较高,一般温度设置20±2°C,相对湿度25~75%。设备用电较多的区域包括环境应力筛选与检测区、加工及快速成型区,安装功率要预留充分。
试制中心各组成区域对专业条件的主要要求及人流物流如图-2所示:
根据厂房面积,本文提出2种规划方案:
方案1:若厂房单层面积较大,各功能区可按单层平铺规划,主要人流物流:光加、电装、机加区部件装调区系统级装调区试验检测区。试验区、系统级装调区、机加区的可设置层高较高。
方案2:若厂房单层面积较小,可考虑多层布置,其中机械加工、系统级装调、试验检测区根据需要应设置在底层,层高较高,其余各区可设置在二层或以上。
结 论
在机载光电类产品试制中心的工艺设计中,需要充分考虑产品本身的特点,结合试制的工艺流程,在功能分区、设备选型和设施条件等方面都要兼顾。
光电产品试制中心与批生产的需求及特点有一定差别。在工艺设计时,首先应清楚各个功能区划的特点和限制因素,对设施条件提出的明确需求,其次各功能区之间的人流物流必须考虑,尽量节省时间和距离,提高试制效率,合理规划,最后在设备选型时,通常各类试制设备选用高精尖的较先进设备,为新型号新产品的性能提高提供保障。
参考文献
篇8
(蚌埠学院 数学与物理系,安徽 蚌埠 233030)
基金项目:基金项目:专业结构调整服务地方发展计划(2013zytz077)、校级大学物理团队项目(2013jyxmo5)、蚌埠学院2015年院级科研项目(2015ZR17)、蚌埠学院2012年院级重点教研项目(JYLZ1205)
摘 要:较化学检测法等传统环境污染检测方法,光学测量方法以其无可比拟的优势广泛应用于环境污染物的检测及监测,近几十年来发展迅速,并具有广泛的应用前景。随着激光技术和计算机技术的发展,光学测量方法也随之变革。例如激光光谱对特定气体的检测(LASAIR系统),紫外差分光学吸收光谱仪(DOAS系统)和傅里叶变换红外干涉仪(FTIR系统)等,都为这一变革提供有力的佐证。论文介绍光学显微镜检测方法,光学分析方法以及光电检测技术,重点分析光学显微镜检测方法在环境监测中的应用、光学分析方法在水质检测领域的应用、光电检测技术在环境监测中的应用,光学测量方法的最新发展方向。
关键词 :光学显微镜;光电检测技术;光谱学分析法;DOAS系统;FTIR系统;LASAIR系统
中图分类号:O439文献标识码:A文章编号:1673-260X(2015)08-0005-04
随着现代科技的不断更新与物质生活的高度发达,环境污染物的排放量日益增多,人们在享受着丰富物质生活的同时,也受到了环境污染带来的冲击,例如酸雨的侵害,雾霾天气的影响,全球变暖导致的海平面上升等问题。传统的检测方法(如化学法),由于用时长、花费高、操作复杂,需要各个部门相互协作,甚至在检测时都可能会产生环境污染物,越来越受到抵制。而光学测量方法在环境检测方面,更能有效地避免这些弊端的产生。
在环境中,对于水质,有关部门主要通过对水质采样、化验、分析的方法实现对水质的监控。对于水体富营养化的这种情况,有关部门通过光学显微镜直接对水体进行观查即可。而对于重金属污染过的水源,往往光学显微镜很难直接观测出来,还要通过物理或化学的方法使重金属沉积,沉淀或“染色”,才有可能观察到。但是这种方法用时长,不利于及时了解水污染的情况,而且在使重金属沉淀的方法中,有可能又会产生新的污染物,样品处理又带来了困难。由于光学显微镜很难实现对空气的检测,所以在环境监测中用处并不大。这时人们联想到,也可以通过光的其他特性来实现对环境的实时的监控。而光电检测技术(如外光谱法,激光光谱法等),人们可以直接检测环境中的污染物,无需费时费力,既能实时地反映出污染物的量和浓度,又不会产生附加污染物,且在环境监测中实用性很强。光电检测技术利用光的光谱特性,可以在受污染的水中使用,也可以在工厂的排气烟囱中使用,甚至可以专一地检测某种气体,例如,甲烷气体,二氧化碳气体,含硫化合物气体等[1]。
1 光学显微镜检测方法在环境监测中的应用
在现实生活中,我们最易受到水污染带来的侵害,水体富营养化一直是我们关注的重大问题,而光学显微镜在这方面的检测应用极其广泛。环境保护部门在水污染地需要将水质进行抽样、化验、分析、观察,这时就要用到光学显微镜[2]。
1.1 细菌、霉菌检测
水体细菌含量是人们辨别水质是否利于饮用的重要标准,如人们会对水中的大肠杆菌群检测做一个革兰氏染色镜检。
1.2 生物群落检测
浮游植物是水域的初级生产者,繁殖速度很快。水体富营养化会促进其繁殖能力,从而影响水质的饮用安全。对浮游植物的检测,离不开光学显微镜。光学显微镜直接对水质进行观察监测,每过一段时间,镜检跟踪浮游植物的群落状况,以判断水体是否富营养化。
1.3 特殊物质检测
石棉纤维被动物体吸入肺部后,容易沉着在肺泡内,影响动物体的呼吸,对动物体的健康影响很大。在用光学显微镜检测时,必须用高倍镜才能观察到石棉纤维,因此,对光学显微镜的分辨率要求比较高。为确定肝癌细胞的使用量,需要用光学显微镜镜检肝癌细胞的复苏状况。
二噁英(Dioxin),是某些有害物燃烧后产生的脂溶性物质,不能被生物分解,具有很强的危害性。利用离体肝癌细胞的EROD与二噁英的复合毒性效应是生物学中的一种检测方法。环境监测部门也利用这种方法对环境中的石棉尘(石棉纤维)进行监测。
在受污染的水体中,培养鱼(一般选择生长速度快的青鱼)的受精卵,在鱼卵孵化过程中,使用光学显微镜监测受精卵的孵出率,并观察胚胎发育过程中畸形胎所占比重。
1.4 环境毒性测试
根据所知的生物学,单细胞藻类有很强的繁殖能力。可以在水体中培养藻类,用光学显微镜观察,监测藻类世代的生长情况和藻类种群的变化情况,判断水体中是否存在急性的毒性物质[3]。
2 光学分析方法在水质检测领域的应用
物质在吸收光波后,会在某一波段有一个吸收峰,通过分析这个波段,就可以得出该物质的光谱特性,光学分析方法就是在此研究基础上找到的一种测量方法[4]。反应灵敏度高,检测速度快的优点是人们在采用这种光学测量方法时首要的考虑因素。某些光学分析方法,人们往往既不需要像传统检测方法一样去使用试剂,又不需要花费太多的精力去维护相关的仪器设备。近几十年来,光学分析方法随着科技的脚步,在水质检测方面也跨上了一个新的台阶[5]。
2.1 比色分析法
比色分析法是指利用物质与物质之间的化学反应,获得深颜色的溶液后,通过比较前后溶液的颜色深浅度来测量所含物质浓度的方法[6]。比色分析法主要用于水质中,有色重金属离子的浓度检测。但是,有些重金属离子却是无色的,例如一价铜离子溶液,这时可以根据其易被氧化的化学特性,将一价铜离子溶液氧化成蓝色的二价铜离子溶液。比色分析法可分为目视比色分析法和光电比色分析法,两种方法的测量原理均为朗伯-比尔(Lambert-Beer)定律。但是,目视比色分析法中,人的主观判断会影响未知量的测量,因此目视比色分析法准确度不高。而采用分光光度法的光电比色分析法,弥补了主观判断造成的失误,未知量的准确度和灵敏度得到了提高。
通过了解,可以看出,使用比色分析法时,必须建立在显色反应的基础上,因此对溶液离子的化学性质要求比较高。人们可以采取目测的手段,也可以采用与离子反射或吸收波长相对应的单色光源进行检测,还可以使用与高速计算机联接的摄像头进行图像综合对比分析。利用显色剂的不同反应,比色分析法可被广泛地应用在水质监测方面以及测定受污染水质中的各类污染物浓度。
2.2 紫外光谱分析法
紫外光具有波长短,能量大,透过力强的特点,利用这一特点,人们可以通过紫外光谱区进行检测。有机分子在紫外光谱区的吸收较强(其实就是高能量脉冲杀死了有机活性物质),因此适用于检测水体有机污染物。紫外光谱分析法,分为单波长法,经过多年探索研究后,发展为双波长法,循序渐进到如今比较全面的全光谱法。对单波长法进行改进的双波长法,在测量时,无需参比溶液即可消除混浊度的影响。全光谱法是在光谱分析仪的基础上研究出的一种对待测溶液比较全面的检测方法,包含了吸光度在全紫外光谱区所有有机污染物。
2.3 间接测定法
水质中,对重金属离子的浓度还有一种间接检测方法荧光分析法[7]。顾名思义,荧光分析法就是获取重金属离子的荧光图像,再通过计算机编程处理,由此间接地测量出重金属离子的浓度。在这一过程中,需要用到与重金属离子相匹配的试剂。
2.4 直接测定法
直接测定法省去了间接测定法中匹配试剂的过程,检测速度有所提高,但是却要满足物质本身就发射荧光(如叶绿素、水中有机物等)这一苛刻条件。不管是间接测定法还是直接测定法,都无法忽略光源的重要作用。尤其是在直接测定中,要求光源的发射光波长与物质的吸收光波长一致。激光光源由于其得天独厚的优点(单色性好、能量集中),受到了研究人员的高度关注,激光诱导荧光技术就是采用激光作为光源的荧光检测技术。目前,激光光源在直接测定法中几乎已经取代了传统光源的检测地位。
3 光电检测技术在环境监测中的应用
虽然光学显微镜在水体污染的监测中可谓崭露头角,但在空气污染物的监测中却显得捉襟见肘。空气污染物通常指以气态形式进入大气层来物质(主要是人为污染,例如含硫化合物,二氧化碳气体等等),其对人体或生态系统具有很不好的效应,例如酸雨,雾霾等等。随着光学的发展,光电检测技术逐步应用到现实生活中,尤其在环境监测中,以其独特的优势获得了人们的青睐。
3.1 光电检测技术的原理
光电检测是指利用各类光电传感器,将被测量的物理信息转换成光信息,再通过A/D转换器转换成电信号,再综合利用信息传输技术和计算机编程处理技术,完成信息获取。当光照射到物体表面时,使物体发射电子、或电导率发生变化、或产生光电动势等。这种因光照而引起物体特性发生变化的现象称为光电效应光电检测系统以激光、红外、光纤等现代光电器件为基础,对载有待测物体信号的光信息进行处理,即通过光电检测器件接收光信息并转换为电信号。由输入电路、放大滤波等电路提取待测物的信息,再经过A/D转换器输入计算机运算和处理,最后提取出待测物体的几何量或物理量等所需信息(如图1的光电检测系统)。
3.2 光电检测系统在环境检测中的应用
光与物质的相互作用,改变了物质的某些物理特性。利用这种特性,制作的光电检测系统可以分为两大类:使用能覆盖宽光谱区的宽带光源的监测系统;使用激光或窄光谱光源,因而只能覆盖窄光谱区的监测系统[8-9]。在宽带监测系统中,傅里叶变换红外干涉仪(FTIR)或紫外差分光学吸收光谱仪(Uv-DOAs,又名DOAs系统)测系统可同时监测未知混合物中的多种化合物。通常这些化合物是包含在宽谱带内的,宽带监测系统能“观察到多种化合物的存在,但分辨率不高,不能将这些化合物从复杂混合物中直接区分开来”。但是,当宽带监测系统的分辨率低于欲观察的光谱线中的精细结构时,就不能观察到真正的吸收峰,且会限制对气体浓度值的检测。
激光监测系统由于分辨率高,扫描光谱范围窄,所以检测灵敏度相当高,但是激光监测系统发出的波长必须与被检测化合物吸收谱线的光波长相匹配。由于激光监测系统发出的激光波长是单色的,扫描波段被限制在极窄的范围内,一般情况下只能对应的检测出一种化合物。若检测的是混合物,则需要另加对应的监测装置。在目前的环境监测中,宽带监测系统和激光监测系统,这两种类型的监测装置都有其应用。例如,FTIR监测系统,它可提供对企业事故中泄漏出的某些有害化合物进行检测。这时对所有的可能的有害化合物来说,检测灵敏度就不如检测范围重要。但如果要连续实时监测从污染源(如烟囱向大气层中排放污染物,汽车尾气排放的污染气体时)释放出的有害气体,则监测装置抗其他化合物干扰的能力和高检测灵敏度就是重要因素了,这时,激光监测系统就成为了理想的监测系统。激光雷达像其它激光监测系统一样,能检测的样品不多,但它具有空间分辨力,是迄今为止,唯一能提供空间信息技术的检测系统,因此,探索污染物的发源地,激光雷达系统是最好的检测系统。诸如高空大气层中臭氧的消耗情况,可以使用激光雷达系统进行计算机模拟绘图。使用激光雷达系统提供大气层中空气分子成分分布的垂直剖面图,可以对大气传输和扩散过程有更透彻的了解。
DOAS系统可以测量多种化合物,如含氮化合物、甲醛、酚、苯、甲苯、二甲苯[10]。它的工作原理是根据光的反射定律,光源发射的光波经过某些物质后,经吸收的光波与光源光波一起被反射镜反射回来,利用计算机高速运算的能力分析光波的差异性,故而称作差分光学吸收光谱技术。调取吸收光谱数据库中已知数据,与吸收光谱数据相比较,从而分析物质中存在的化合物种类。
LASAIR系统是激光技术与计算机技术相结合的高新技术[11-12],利用激光的单色性和计算机的高速运算能力,提高了检测效率。可调二极管激光吸收光谱分析仪发射出的激光光波长,足以满足吸收峰在中红外区(320um的范围内)的物质检测,适合大多数的工业环境监测。可调二极管激光吸收光谱仪,已在全球范围内有毒有害气体的检测上发挥了重要作用。LASAIR能测量的气体分子包括NOx、HF、HCI、HI、NH3、C2H2、COx、H2S、CH4。但是,由于每种气体对光波的吸收峰值不尽相同,必须要使用发射对应吸收峰值波长的激光光源。
4 结束语
随着时代而发展的光纤通讯和光电子信息技术被应用于环境监测中,尤其是具有体积小、寿命长和光电转换效率高的近红外二极管激光器[13-14],目前已经迅速商品化,成为了检测空气污染物质的最合适光源。而调谐二极管激光吸收技术利用分子的吸收光谱单一分立吸收线这一原理,可以采样到被检测气体的每种光学信息。当激光通过被检测气体时,光电磁波会被吸收和散射而衰减。利用被测量物质分子的吸收能力远远高于物质分子对光的散射能力,我们可以忽略掉物质分子散射的这一衰弱影响。经过近30年的发展,调谐二极管激光吸收技术日益成熟,被广泛的应用在空气污染物质的检测和监测中。随着光谱学分析技术和激光技术的完美结合,特别是在近些年来,制作半导体材料和器件的工艺长足进步的情形下,激光光谱学分析技术在环境监测方面的应用越来越成熟。
红外半导体激光器可以在常温下工作,取代了传统光源的地位[15]。研究结果表明,红外半导体激光器的发射波长与很多环境污染气体的吸收波长相同。由于红外半导体激光器具有谱线窄、单频、功率大、工作可靠的优点,也为制作高质量,高水准的气体检测仪打下了坚实重要的基础。根据其对环境的抗干扰能力强,经常不需要标定,可直接安装在管道上检测等实用性的特点,被大量使用在工业生产过程中检测污染气体方面。
从光学显微镜早期在环境监测中的应用(主要在水质检测方面),到后来应用光学分析方法监测环境,直到现在人们又通过光的其他特性发明了各式各样的监测仪器,如:激光监测仪(DOAS系统),傅里叶变换红外干涉仪(FTIR监测系统)。可以说,光学测量方法是随着光学的发展而发展变化的。随着量子力学的发展,人们对光的认识不仅仅只是停留在了光谱层面上,而且也通过实验验证了人们对光的本质的假设。人们相信,现在我们所知的光学只是其冰山一角,光学测量方法也会随着光学的发展而日新月异。
参考文献:
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(13)石媛,陈宪伟.环境监测技术的应用现状及发展趋势研究[J].科技与业,2012,32(24):162-165.
篇9
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
篇10
英特尔很早就在研发硅光学芯片,如果对雷电(Thunderbolet)前身Light Peak技术还有点印象,大概还会记得后者最初就是用光纤取代铜线,因此具备极高的传输速度,只不过这个设想还不够成熟,而且光纤不能导电,所以后来才变成了现在的雷电标准。今年8月份的IDF电脑展上,Intel宣布了两款100Gbps速率的硅光学收发器――100G PSM4 QSFP28以及100G CWDM4 QSFP28,传输距离可达2千米,未来还会推出速率高达400Gbps的硅光学收发器。
随后在9月,英特尔公司同时揭开了新一代光学硅芯片的面纱。这种芯片能大幅提高数据中心和超大规模计算机群间的数据传输速率,而在进行这一开发时,英特尔不仅仅是将光速物理学应用于数据传输,其“硅光子学”技术将彻底改变数据中心和高能计算设备的设计及架构方式,不光为公司研发本身,而是为整个计算行业开辟宏大的远景。
众所周知,英特尔一直在进行硅光电领域的研发工作,致力于通过使用传统CMOS技术制造光通信产品,进而实现计算平台的革命。计算行业如果引入光学技术,将为计算机工作方式及其给人们提供的价值带来革命性的改变,与传统的光通信解决方案相比,硅光电方案能够大幅降低产品尺寸、成本和能源消耗。
如此先进的硅光学技术(Silicon Photonics),实际上是利用标准硅实现计算机和其它电子设备之间的光信息发送和接收。简单来说该技术就是用光来替代传统的铜导线传输信号,以此获得更高的传输速度。
硅光调制器是硅光电通信的一部分,简单说光源产生的信号搭载大量数据信息通过光波传输到调制器,然后需要探测器来接收这些信息。硅光学通信联结系统包含一个硅发射器和一个接收器芯片,两者都集成了所有必需的构建模块,并融入英特尔历年来的多项突破性技术成果,包括与加州大学圣塔芭芭拉分校合作开发的第一个混合硅激光器以及2007年的高速光调制器和光电探测器。
另外,发射器芯片包括四个激光器,通过它们发射的光束分别进入一个光调制器,而后者则以12.5Gbps的速度对数据进行编码。然后这四条光束将被集中起来并输出到一条光纤内,总的数据传输速率将达到50Gbps。在联结系统的另一端,接收器芯片会对这四条光束进行分离,并导入到各光电探测器中,后者把数据转换回电信号,两个芯片都使用PC行业常用的低成本制造技术进行装配。
随着未来的不断发展,硅光电技术将在计算行业实现广泛的应用。例如家庭娱乐和视频会议也能享受墙体般大小的3D屏幕;硅光学通信还可以让超级计算机或未来数据中心的组件散落在建筑物的各个角落,相互之间可实现高速连接;硅光学通信也将使搜索引擎公司、云计算提供商等数据中心的用户能够改进性能、增加功能、节省能源和空间,甚至还能帮助科学家建造更强大的超级计算机来解决世界上最难的问题。
尽管目前来看,硅光学芯片速度还没有大幅领先现有产品,但相信这只是初期的,未来潜力无限,大幅领先现有产品只是迟早的事。
可以想象,这么好的技术会首先用于服务器、云数据等商业市场,前景超乎想象。
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