关键词：光电技术及应用；教学改革；因材施教；科研与教学相结合；教学模式
中图分类号：G642.0文献标志码：A文章编号：1674-9324（2012）04-0115-02
一、课程改革背景及意义
1960年激光器的诞生，推动了光电子技术的飞速发展，使得光电子技术逐渐成为高新科学技术领域的先导和核心，在科学技术、国防建设、工农业生产、交通、邮电、天文、地质、医疗、卫生等国民经济领域获得了日益重要的应用[1]。作为光学与电子学的交叉学科，《光电技术及应用》的教学和研究工作也逐渐被国内外高校和科研机构所重视，以光电技术为基础的新课题、新理论、新方法、新技术、新材料、新应用正在并将不断涌现。为满足这种不断涌现的发展需求，国内高校纷纷在通信类、电子类、物理类等相关专业中开设《光电技术及应用》课程，该课程能有机地衔接《光学原理》、《激光技术及应用》、《传感器原理》、《电子测量技术》、《电子线路基础》等课程，拓展学生的思维宽度，培养学生在分析和解决问题时的发散思维能力[2-4]。为响应我校关于工科类专业课程教学改革的号召，在西华大学电气信息学院相关领导的支持下，课题组对《光电技术及应用》课程的教材、课时、教学模式等展开了深入研究，取得了一定成绩。下面就目前教学中存在的问题，教学改革建议等进行介绍和分析：
二、教学中存在的问题
结合课题组多年讲授《光电技术及应用》的实践经验和兄弟院校授课教师的交流，发现在目前的教学过程中，普遍存在以下几个问题：
1.很难选择到一本合适的教材。近年来出现了不少《光电技术及应用》方面的优秀教材和著作，为推动我国光电子技术专业的教学和科研以及光电产业的发展做出了重要的贡献。然而要选取一本非常合适的教材却并不是一件容易的事。原因在于：目前很多教材缺乏系统性、完整性，不能给学生一个全面、简单的认识；教材的更新速度跟不上光电子技术的高速发展速度，教学内容陈旧，缺乏新颖性，提不起学生的学习兴趣；大多数教材过于注重光学理论知识和公式推导，对于实际应用介绍过少显得空洞，导致学生不知道学完这门课程以后能有什么具体工程应用。
2.有限的课时量和丰富的教学内容之间很难平衡。《光电技术及应用》课程的教学内容多、知识面广，涉及到光学、电子学、传感器、微电子学、半导体学、计算机学等学科，具体包括基本光学原理、光电探测器件、光电成像器件、光电发射器件、激光器及应用、光纤通信技术、光电检测技术、光电信号处理等内容[5-6]，而该课程在大多数高校都是作为专业课或专业选修课的形式开设的，学时量十分有限，甚至有的学校仅32个学时。如何在有限的学时内，处理好“广度”和“深度”之间的关系是一个必须解决的问题。
3.教学模式过于陈旧。目前，被广泛采用的教学模式就是PPT或黑板板书，缺乏教师和学生之间的互动环节，学生的积极性得不到很好的调动。如何引导学生由被动学习转变成主动学习，是另一个重要问题[7]。
三、教学改革建议
针对教学过程中存在的几个突出问题，结合课题组多年的教学实践经验和历届学生的反馈意见，提出以下建议：
1.因材施教，并以讲座形式更新教学内容。学生是整个教学活动的主体，在选取教材的时候，必须充分考虑学生的实际情况，如先修课程是否充足？学生的专业构成？物理类、光学类专业学生的光学基础较好，在实际应用方面有所欠缺。测控类、通信类专业学生的工程实践能力较强，在光学原理方面有所欠缺。每个学校的实际情况又不尽相同，如何正确引导和平衡他们的优缺点是值得研究的。建议教师结合自己学校学生的功底和先修课程，参考历届学生毕业设计及就业状况，编写合适的教材，做到因材施教。为解决教材更新慢的不足，建议结合自身的科研经验，以讲座的形式更新教学内容，使学生了解光电技术领域的前沿知识，如MEMS器件及应用、DSP与光电检测系统的交叉结合、微光学与微电子的交叉结合等。
2.保留经典理论，侧重工程应用，培养学生分析和解决问题的能力。在有限的课时内，要做到面面俱到是不可能的.在教学过程中必须对教材进行合理的取舍，建议教师要根据专业特点及学生基本情况，构建合适的知识体系，既要注重经典的理论，如黑体辐射三大定律、光电发射第一定律、光电发射第二定律等，又要突出应用性强的特点，如光电技术在机械（表面粗糙度检测、CT探伤）、环境保护（大气质量监测、水质污染监测）、生物医学（生物芯片、光电式血糖分析仪）、军事（光电制导、激光雷达）等领域的应用。适当地删除教材中过于陈旧的知识点和与先修课程中重复的知识点，同时要注意各个知识点之间的衔接关系，形成一个相对完整的知识结构。对于实验课学时应适当增加，针对那些对光电技术感兴趣的学生，建议他们提前进入实验室参加相关的科研工作，选择相关课题作为自己的毕业设计题目，这样既能满足他们的兴趣，培养动手能力，又能作出高质量本科毕业设计。
3.充分利用多媒体技术和网络技术，丰富教学模式。在传统的教学模式中，教师占据主导地位，以PPT和板书的方式进行授课，忽略了学生的主动性，不利于调动学生的思考积极性。经调查发现在PPT制作过程中，多使用Flash技术，直观简单，会使学生注意力更集中[8]。与此同时充分利用网络技术和学生展开互动，将电子版的讲义、教材、教案以及补充的相关知识到网上。定期在网上设定讨论主题，一般为近年来光电技术领域的研究热点，小组讨论，最后形成报告，可作为平时成绩的参考依据。通过这种教学模式，可锻炼学生独立思考问题、分析问题、解决问题的能力，对准备进一步深造硕士或博士学位的学生十分有利。
三、结论
《光电技术与应用》课程的教学改革是一个系统、持续的工作。作为一门应用性极强的课程，它的更新速度极快，近年来随着光电子和半导体技术，尤其是微电子的飞速发展，光电技术也在不断发展和进步，新理论、新技术、新应用不断出现，这就要求教师不断更新自己的知识结构，跟踪光电技术领域的前沿知识，更新自己的授课内容。通过优化教学内容，删去陈旧的知识点；结合科研的实践经验，做到教学和科研相互促进，激发学生的学习兴趣，变被动学习为主动学习；改进教学手段，将课堂教学和实际应用相结合，从而达到《光电技术与应用》课程教学改革的目的。
参考文献：
[1]石顺祥，过已吉.光电子技术及其应用[M].成都：电子科技大学出版社，2000.
[2]陈元枝.“光电检测技术”课程的教学体会[J].桂林电子科技大学学报，2007，13（5）：425-427.
[3]崔岩.光电子技术课程的教学体会[J].科技教育创新，2009，（6）：259-260.
[4]张婷.《光电技术》教学改革的探索与实践[J].教育理论与实践，2011，（6C）：39-40.
[5]郭培源，付扬.光电检测技术及应用[M].北京：北京航空航天大学出版社，2006.
[6]王庆有.光电技术[M].北京：电子工业出版社，2005.
[7]王建军.信息时代教学创新模式的探索[J].教育理论与实践，2009，（11C）：3-4.
关键词：数字电影放映系统；光学；有效光通量
中图分类号：J943.3文献标识码：A文章编号：1671-2064（2017）01-0221-02
同传统电影的机械胶片放映模式相比，数字电影有诸多优势。比如影片的制作过程、发行以及拷贝等方面，同时简化了影片的传输过程，影片放映时具有较小的震动和噪声产生，最重要的是能够输出更高质量的声音和图像。从2002年开始，我国便通过投入巨额资金来大量引进数字电影放映设备，并建设相应的数字影院，以求推动电影业不断发展。
1数字电影放映系统概述
数字电影系统的核心是其放映系统，因为放映系统是整个数字电影系统中最末的技术关卡，它决定了数字电影放映的实际效果。相比于传统的胶片放映机，数字电影放映系统在放映方式上有较大变化，比如采用硬盘、l星以及光纤等数字载体来代替传统的胶片拷贝。
2数字电影放映系统中的光学技术
2.1基本光学原理在数字电影成像中的应用
现目前，数字电影投影成像技术中应用最多的基本光学原理主要有三种，即：直接光放大影像、数字光处理以及液晶显示，其中数字光处理的应用最为成熟。数字微镜器是数字光处理应用中的核心部分，其工作原理如下：首先通过半导体晶片的效应来驱动小动量绕轴转动，如此便可保证所有微镜之间的相互位置保持固定，并且整体呈有规律地偏转，如果在此时改变电场电路，则所有微镜会朝着电路的控制方向偏转，当光线照射于微镜之上后便会向不同方向反射，来自同一方向的光线投影至屏幕后便出现了效果图像。
上述分析了基本光学原理在投影成像中的应用，那么想要得到彩色图像，则需要采用过滤光波的彩色轮在靶面光路中进行照射。彩色轮是由包括红、绿、蓝等几种颜色的扇形滤光片组成的，彩色轮的旋转频率为60HZ，其在一秒钟内可以刷出180个彩场。当确定好彩色模式的顺序之后，便会被数字处理技术转换为RGB数据，并按顺序依次存入DMD中。彩色轮接收了聚光系统中的白光之后，白光以单色光的形式照射，彩色轮一旦旋转，便会依次在DMD上投射出红、绿、蓝光，视频信号与彩色轮同步，当有红光投射于DMD表面时，微镜开启。像素构成了数字投影的图像，红、绿、蓝光灯信息综合而成之后便呈现出了彩色图像。微镜开启时，微镜反射的光线会投射并聚焦于屏幕之上，微镜关闭时，其吸收表面会将反射的光线吸收，从而避免了无效反射光干扰图像的成像质量。
2.2终端投影镜头中的光学技术
（1）光学技术在镜头工作环境中的应用。对于数字电影的放映镜头来讲，需要考虑的参数多种多样，如：聚合镜片的有效厚度、彩色轮反射后的单色光线的光程、靶面投射的尺寸以及色彩光线的分离等。实际工作中，如果图像亮度过高，则需要考虑因此而产生的温度，并提高镜头的耐高温水平。
（2）光学技术在确定镜头焦距中的应用。我国现目前应用最为广泛的数字电影放映机为两千像素的DP100型号。电影放映时，镜头的摆放位置是有一定要求的，通常其安放位置处于影院内某一固定的位置，这一位置的确定需要以设计或者使用经验为依据。DP100型号放映机便有几种焦距镜头，焦距从35-95mm不等，但是变焦镜头较少，并且价格较贵，如果自己设计变焦镜头，则会大大减少采购成本。
（3）光学技术用于光学镜头工作距离的确定。现目前主要有两种方法确定光学镜头的工作距离：其一，对放映机的光学引擎进行实际测量，但是光学引擎作为放映机的核心部件，其被秘密存放，所以难以对其进行测量；其二，通过了解靶面的长宽以及聚合镜片和分离色光的形式来采用逆向方法进行运算，得出工作距离的近似值，该种方法更易实现。综合来看，第二种方法的缺点是全程采用逆向计算，还要对最后的结果进行缩放，因此该方法所得结果缺乏一定的准确性，而第一种方法的步骤更为简洁方便。
（4）光学技术应用于确定镜头结构。对光学技术了解十分透彻的工程师们通常认为镜头的结构设计较为简单，一般情况下，电影放映时的镜头工作距离和镜头焦距之间的比值为0.5-0.7。如果该比值为3，那么镜头焦距将会达到40mm，如此一来，便只能选择远心光路的镜头结构，此时镜头孔径较小，设计难度较大，同时要保证镜头在6000流明的光照下正常工作，考虑到上述情况，需要将远心光路的权全分离式进行改进。
3电影放映中有效光通量的分析计算
为了获得预想的银幕光照度，电影放映机投射至银幕上的光通量应当不低于某一值。银幕照度与光通量之间存在以下联系：光通量越大，银幕照度越大，则银幕亮度越大。因此，数字电影放映机的有效光通量决定了主银幕的亮度强弱。
电影放映机的有效光通量可以通过下式计算得到：
式中：E为银幕的平均照度，单位为勒克斯；S为银幕总面积，单位为平方米；F为有效光通量，单位为流明。
为了测定银幕的平均照度，需要事先将银幕划分为大小相等的Y部分，通常情况下，宽银幕的Y值取15，普通银幕的Y值取9，然后分别测量每一部分的中心照度值，并通过如下公式计算银幕的平均照度：
已知光源发出的全部光通量为F0，而F0在通过各个光学系统部件之后会有所损失，达到银幕上的有效光通量为F1，则F1与F0之间存在如下关系：
上式中：η为光源的利用系数（无量纲值），τ为整个放映系统的总透射系数，即系统内各个部件的透射系数之积。
光源的利用系数η的确定，可以根据如下公式进行计算：
其中：ΔF为系统投射至片门处的光通量，F0为光源发出的总光通量。
接下来，便可逐次确定电影放映系统中各部分的透射系数，如图1所示为电影放映机内对光投射有所影响的几个基本部件。
（1）反光镜。为了避免胶片因为过热而变形，甚至是损坏，通常情况下会在其表面进行真空镀膜，以反射可见光，并使红外光透过，一般可见光在反光镜处的反射率可达到90%-95%，即反光镜的透射系数为0.9-0.95。目前，市场上常见的反光R类型分为两种：锥轴椭球反光镜和椭球反光镜。
（2）遮光器。通常电影放映机的遮光器都具有两个叶片，即工作叶片和非工作叶片。工作叶片的作用为画幅移动时阻断光源，而画幅停留时打开光路，非工作叶片的作用为再次阻断光线，尽量保证人眼的临界频率（通常为40-50HZ）低于银幕照度闪烁的频率，以避免画面的闪烁影响观影人们的视觉效果。根据自身结构的不同以及光线透射系数的不同，遮光器可分为三类：圆锥遮光器、圆盘遮光器以及圆筒遮光器。根据相关计算可得，三种遮光器的光透射系数如下：
圆锥遮光器――0.53
圆盘遮光器――0.5-0.67
圆筒遮光器――0.43
现目前，我国各大电影院内的电影放映机普遍采用圆筒遮光器。
（3）片门。光源发出的光通过聚光系统透射至片门时，会形成一个圆形的光斑，但是片门是一个矩形方孔，如图2所示。因此光于片门处的通过系数便等于片门的矩形孔面积和外接光斑圆的面积之比，以一般的35mm的电影放映机为例，其片门的透射系数为0.6。
（4）放映物镜。该放映物镜中包含了数片透镜，其中每一片透镜表面上都有一层增透膜，但是当光通过这些透镜时，仍然不能保证光被完全透射，总会有一部分光被反射或者被吸收。现阶段，电影放映机中所采用的放映物镜所具有的透射系数一般在0.186-0.208范围内。
4结语
数字电影已经成为现代大众电影的新趋势，并且凭借其良好的视觉效果而受到广大观众的喜爱。采用数码技术对电影进行拍摄、传播以及保留，数字电影在放映过程中会涉及诸多光学知识，光学技术对数字电影放映系统的运用极其重要。
关键词：光电信息技术大学生创新能力实验模式
光电信息是把光学、电子电路和计算机技术融为一体的综合性技术。因此对光电信息技术专业学生创新精神和动手能力的培养，在很大程度上依赖于实验教学基地的建设和管理。并且在这一过程中，要始终从学生的根本利益出发，以培养实践型、创新型人才为目标，优化实验教学的组织模式和建设思路，充分发掘和发挥学生的个性和多样化需求，将实验教学的功用发挥到极致，最终向社会提供具有更高素质的专业人才。从这个角度讲，光电信息技术专业的人才培养打破了传统思维的限制，其目的不再只是对学生进行系统严格的实验技能训练，使其掌握该学科的基础知识和应用技巧，更重要的是，要把理论与实际结合，以专业基础知识为基础，提升学生分析问题和解决问题的能力。而这对身处信息化和网络化社会中的高校，对肩负着传道授业解惑责任的高校教师而言，无疑是需要时刻重视和解决的现实问题。
一、光电信息技术专业大学生创新能力培养的支撑体系
大学生创新能力的培养是一个复杂的系统工程，任何一个单独的要素都无法完全实现这一目的，需要多方面、多角度的共同配合，才能最大限度地提升学生素质。
1.教学体系方面
光电信息技术实验室的建设不是各个组成要素的简单罗列，需要将各个要素有机地组合起来，共同构建一个适合培养学生创新能力的教学体系或平台。然而实际情况却是，在我国部分高校的此类实验室中，教学管理制度模糊，管理体系不健全，尤其是“工―学一体化”模式改革滞后，学生自主学习和教师引导之间存在较大差距。这使得部分学生将精力放在工作和寻求未来的出路方面，而教师也将更多的时间应用于课程以外的活动，这对培养和建立实验课程的教学体系来说是一种阻碍。
2.实验室管理方面
在部分高校中，光电信息技术专业实验教学和管理人员较为缺乏，并且在实验室管理方面也存在较严重的问题。比如实验教学人员在高校的地位因“特殊”的考核和培训制度而显得有些尴尬，实验教师的积极性和主动性难以被调动，严重影响了实验教学的质量。此外，由于资源的限制和实验室开放制度的约束，每位学生获得的实验时间相对较少，无法对实验产生持久的兴趣，阻碍了学生创新能力的培养。
3.教师方面
长期以来，高校对实验教学的重视程度存在较大的偏差，这在光电信息技术领域也不例外。比如，部分管理者和教师偏重于理论教学，对实验教学则“另眼相看”，只是将其看作是理论教学的附庸，甚至认为其可有可无。这种认识上的不足反映到实际工作中，将大大降低实验教学能力。与此同时，“教研脱节”的现象也对大学生创新能力的培养不利，教师的科研工作不与实验内容挂钩，致使学生能参与的创新型设计实验欠缺，难以跟上新技术的发展步伐。
4.学生方面
在主客观因素的共同作用下，高校光电信息技术专业实验课程对学生而言，是一项难题。基于此，部分学生会由于课程本身的原因和自身的自律性不够，对实验产生畏惧心理，继而对该门课程的学习兴趣大打折扣。这种不正确的学习态度使学生在进行实验操作时，难以进行主动思考和实践，只是进行简单的测量和对实验结果进行记录，甚至会编凑实验数据、抄袭实验报告，敷衍以对，这样的实验教学效果可想而知。
二、实验模式下大学生创新能力培养的宏观优化方向
1.优化实验方法
光电信息技术实验课程应以培养学生的创新能力和科学素质为主，因此课程的设计应重点优化实验方法，使学生改变以往的以听为主的学习模式，继而转向自主性、独立的思考和学习，并在教师的引导下，逐步由理论学习向实验技能学习转变，通过对实验过程的观察和分析，提升自身的思维能力和解决实际问题的能力。
2.优化实验类型
光电信息技术专业实验类型的设计，将直接影响学生分析问题、解决问题能力的提高，直接关系到学生自主实验意识和专业创新思维的形成。为此，需要对实验类型进行优化，改变传统实验教学的观念，将多种学科知识和方法应用于其中，加深和拓展学生对相关知识的理解，使其能够形成较为完整的学科知识体系，能够创新实验方法、提升实验技能。比如在自主实验方面，可以让学生自己确定实验的设计方案，并对原始资料和实验过程进行处理，在独立思考和设计的过程中，提升自己的创新能力。
3.优化实验内容
实验内容的设置应体现综合性和多元化的要求，基础与应用并重，传统和创新结合，使学生在多角度的宏观环境中，提升学习兴趣和学习的主动性。比如，可以将光电信息技术的实验内容进行分解和重排，并有意加大设计型或综合型实验、研究型或创新型实验在实验课程体系中所占的比重，培养学生的发散性思维，这对学生创新能力的培养不无裨益。此外，还应通过实验教学系统平台的搭建，鼓励学生将多种实验工具（比如仿真软件等）应用于实验的设计和操作，最大限度地使实验内容完整地体现出来。
4.优化实验过程
实验过程处于实验模式中的中间位置，起着承上启下的作用。因此，需要改变传统的教学模式，变以教师为主为以学生为主，使学生的学习兴趣和实验热情得到激发。比如，在激光加工实验中，教师可以要求学生以实验指导书为依据，单独或通过小组讨论的形式设计和加工样品，这样一来，学生不但在实验中学习到了新的知识，还通过独立实验，使自己的学习兴趣、实践能力和创造能力获得了明显提高。
三、实验模式下大学生创新能力培养的微观优化方向
1.优化知识传递模式
大学生创新能力的培养必须结合时代的发展趋势，必须具有前瞻性和超前意识。而对光电信息技术专业而言，开展高新技术讲座就是一种模式，这不但能够对教材内容、专业知识进行必要的补充，还能拓展学生的视野，对学生进行更高层次的科学教育；同时，高新技术讲座还可以有效缩短学生对前沿科技的获取时间，及时获得大量的信息。讲座可以以国内外相关专业的科学家为主，兼有特定区域内的专家学者，并通过系列讲座的形式，扩大学生对光电信息技术领域的视野，掌握光电信息技术专业的最新发展趋势。而在前沿讲座中，要展示最新的科技知识，并将多学科的知识进行融合，通过本学科的新成果和新进展激发学生的学习兴趣，构建知识体系。
2.优化知识获取途径
举办知识竞赛是优化光电信息技术专业学生知识获取的有效途径。这不但能够使学生更好地将理论和实践结合，还能进一步培养学生的实践能力。与此同时，竞赛还能充分发挥学生的潜力，调动其对学习的兴趣。学生通过竞赛中的竞争和学习，弥补自己的不足，培养团队合作能力和自我学习能力等；竞赛还能够为学生提供一个良好的平台，使部分优秀的学生能够更好地展现自己、发掘自己，使自己成长为具有专业特长和创新精神的人才。
3.优化专业考核方式
光电信息技术专业的课程内容以原理介绍和应用分析为主，现有的考核方法难以全面评价学生。为改变这种现象，需要对考核方式进行改革。比如，将平时成绩与综合性作业题、小论文质量以及讨论课的发言情况联系起来，并适当增加平时成绩的比例，改变过去仅依靠出勤率和作业评定平时成绩的方式，增加研究型学习成果所占的比例。此外，试卷中还应进一步引入开放性和综合性的实验题目，减少考核方式中存在的弊端。
4.优化资源结构
毋庸置疑，大学生参与科研活动具有十分重要的意义。通过这个过程，他们不但能够直接获取专业知识，还能在很大程度上被激发出创造精神和创造能力，突破旧有的知识范围，自觉围绕一个明确的方向构筑有效的知识结构，增强进行科学研究的自信心。在这一过程中，还能够持续激发学生的好奇心和创新意识，使其思维变得更加活跃、超前和成熟，从而使学生的创新意识和创新能力得到良好的培养。
四、小结
光电信息技术是现代科学技术的一个重要分支，在高校的教学工作中占有十分重要的地位，为此需要在学科结构和课程体系的基础上，最大限度地提升大学生的实际动手能力和分析问题、解决问题的能力，唯有如此，才能为社会提供具有创新能力的人才。光电信息技术专业涉及的课程种类较多，实验体系、实验内容、实验方法复杂，需要从宏观上进行统一规划，在微观上进行调整，这样才能实现人才培养的目的。
参考文献：
[1]周建华，严高师，余学才.光电信息技术实验教学基地建设的探索[J].实验科学与技术，2010（4）.
[2]龙青云等.光电信息技术实验教学改革的思考[J].高校实验室工作研究，2007（9）.
[3]万聪梅等.光电信息工程专业实验课程体系的建设[J].实验技术与管理，2008（4）.
[4]张宁玉等.光电信息技术实验与大学生创新能力的培养[J].理工高教研究，2007（8）.
[5]李晨霞等.光电信息工程专业人才培养研究[J].高等理科教育，2008（6）.