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光学应用技术范文1
关键词 荧光显微术 课程 教学 思考
中图分类号：G424 文献标识码：A DOI：10.16400/ki.kjdks.2017.05.074
“荧光显微术原理及应用”是一门非常重视实践性的技术基础课。“荧光显微术原理及应用”是基于北京农学院现有研究生课程的基础上拟向农业生产类、生物专业、动物专业以及园林专业的一年级硕士研究生开设的公共选修课，希望通过该课程的开设，为研究生开展学术研究奠定一定的实验技术基础。该课程对于研究生掌握科学研究中的细胞生物学观察方法，培养学生独立进行科学研究的素养和能力具有重要作用。作为新开研究生课程，基于北京农学院的实际情况对“荧光显微术原理及应用”的教学与实验进行了如下设置及思考。
1“荧光显微术原理及应用”课程开设的必要性
1.1研究手段和技术的发展的需要
物质吸收电磁辐射后进入激发态，而受到激发的原子或分子在去激发过程中再发射波长比激发光波长更长的光，这种再发射的光称为荧光。生物体内有些物质有自发荧光，如叶绿素或细胞壁的某些成分，受紫外线照射后发出荧光；生物体内大部分物质本身不能发出荧光，但如果用特异性的荧光染料标记后，经紫外线或其他波长的光照射后也可以发出荧光，这种荧光可以被荧光显微镜捕获，并进行定量分析。因此，荧光显微术就是基于荧光对这类物质进行研究的技术。荧光显微镜依据观察物体大小及原理又可以分为多种。常用的有体式荧光显微镜、荧光显微镜和激光共聚焦扫描显微镜等等。
体视荧光显微镜能对微小样品进行快速、清晰的显微观察，并实现完全无漂移的三维立体成像，配有较长的工作距离，不仅能够获得较大的景深和光学细节，还能保证样品的真实色彩；对样品能进行实体测量；具有良好的操控系统，可提供优良的重复性从而使实验过程简化。但是体式荧光显微镜有缺陷性。其放大倍率较低，适合于研究对象的整体观察和活体观察以及一些较大的器官和组织的观察，不适合观察小组织或细胞。
与体式荧光显微镜相比，荧光显微镜放大倍数较高，工作距离较短。可以观察更多的细节。能在组织、细胞和亚细胞的水平上研究细胞内物质的定位、营养成分的吸收、运输，以及化学物质的分布及定位等。可以进行活体或固定材料的观察。
激光扫描共聚焦显微镜是上个世纪80年展起来的一种非常精密的仪器设备。它以光学为基础，将机械、电子、计算机等融为一体。与体式荧光显微镜和荧光显微镜不同，激光共聚焦以激光为光源，可以把标本分成多个光学断层，逐层进行扫描并成像，因此是一种新显微层面的研究手段。此外，由于激光共聚焦显微镜对细胞和组织连续光学切片无损伤，而且能够对活体细胞进行实时的动态观察，使它在生物科学的研究中占有独特的地位。目前，人们已广泛应用该技术来观察和分析细胞内的微细结构和分子在细胞内的分布，例如细胞内游离钙、活性氧、转录因子、表面分子、细胞凋亡、细胞膜流动性、胞内分子的运动、细胞间的缝隙连接、蛋白问的相互作用等方面。
传统的荧光显微镜配备的是胶卷相机，胶卷的冲洗非常复杂、耗时耗力。随着科学技术的发展，数字成像系统也应用到荧光显微术上。其中电荷耦合元件（Charge-coupled Device，CCD）就是与荧光显微镜密切相关的数码摄像产品。它能够将荧光显微镜拍摄的显微摄影产品通过USB接口传输到电脑中，便于图像的采集研究。随着技术的进一步发展，分辨率也越来越高，因此通过CCD，可以拍摄到分辨率更高的图片。
1.2课程设置的需要
根据本校研究生现有课程以及科研工作的需要，特开设“荧光显微术原理及应用”。现有的课程“植物显微技术”注重石蜡切片，尤其是实验环节甚少涉及显微镜；而现有的“电子显微镜”课程主要讲述超薄切片和透射电镜以及扫描电镜的原理及使用。因而“荧光显微术原理及应用”课程的开设，填补了两者之间的空档，能够更好地为广大教师和研究生的科学研究工作服务。
1.3科学研究的需要
随着学校教师科研项目的增多、科学研究的深入，越来越需要使用相应的技术手段，例如研究特定基因功能，需要进行转基因验证，一般加入GFP，YFP等报告基因，此r需在激光扫描共聚焦显微镜下进行观察将基因表达的蛋白进行定位并分析。
1.4现有实验平台的支持
北京农学院农业应用新技术北京市重点实验室下设三个研究平台，其中显微平台具备体式荧光显微镜、倒置荧光显微镜、正置荧光显微镜和Leiea的激光扫描共聚焦扫描显微镜等大型仪器设备，为本课程的顺利开设提供了物质基础。
1.5教辅人员的配备
开设本课程的教师具有多年教学经验以及多年管理体式荧光显微镜、正置荧光显微镜、倒置荧光显微镜和激光扫描共聚焦显微镜等设备的经验，为本课程的顺利开设奠定了理论和实践基础。
2安排合理的教学和实验内容
2.1理论与实践相结合的教学理念
荧光显微术具有非常强的技术性和应用性，但理论知识的学习也是必不可少的。掌握了理论知识，能够促进实践应用。利用荧光进行显微观察的显微镜有许多种，根据本校的设备基础结合教师们的研究需求，重点选择体式荧光显微镜、荧光显微镜和激光扫描共聚焦显微镜等内容。首先，要进行相关的理论讲解，使研究生们掌握理论基础，在此基础上设计一些独立、完整的小实验，使学生能够掌握相应仪器的使用方法。例如利用体式荧光显微镜进行转基因材料的鉴定。体式荧光显微镜具有较大的景深，能够非常方便地观察转绿色荧光蛋白或红色荧光蛋白的转基因材料，如草莓、番茄、板栗、海棠、百合、玉米等。大大简化了原来在显微镜下观察的繁琐的前处理过程。
2.2选择合适的教学内容
根据研究生的研究需求结合学术发展的进展，选择合适的教学内容。理论课程内容主要分为五个部分。第一部分显微镜的发展简史。包括显微镜的发展，荧光的发现、发展、选择及使用、荧光蛋白的发现、发展和使用等等。第二部分为体式荧光显微镜，包括其理论及应用。第三部分为荧光显微镜，包括理论及应用。第四部分为激光扫描共聚焦显微镜的理论和应用。第五部分：其他荧光显微技术，如更为先进的双光子荧光显微镜、转盘激光扫描共聚焦显微镜等内容。
2.3设置合理的实验内容
教学中想尽办法引导学生把理论知识和其自身的科学研究有机结合，提高学生的兴趣和对知识的掌握能力。基于本校农业应用新技术北京市重点实验室显微平台的仪器设备配置情况，结合研究生研究课题的需求，设置相应的较为系统性的小实验。
体式荧光显微镜因其景深较大，可以观察较大的实验材料。例如可以观察本校不同研究团队的转基因材料以及较大的组织块等。前期已经成功观察到了根的转基因荧光。
荧光显微镜观察花粉管内囊泡运输。首先需要选择合适的花粉。不同物种的花粉其萌发时间及生长速度差异巨大，要选择生长速度合适的花粉。首先要培养花粉管，其次用荧光染料FM 4-64标记囊泡，在此过程中需要学生分组合作，配置所需试剂，随后在显微镜下观察花粉萌发及花粉管生长情况。接着选择合适的花粉管，用荧光染料FM 4-64标记囊泡，随后在荧光显微镜下观察囊泡运输情况并采集图像，利用软件对荧光进行定量分析，得出相应结论，撰写实验报告。
利用激光共聚焦显微镜采集花粉管内游离钙离子信号。植物细胞因具细胞壁，钙离子标记较楦丛樱时间较长，能够锻炼研究生的动手能力。花粉管培养完毕后用Fluo 4 AM标记钙离子，用xyt的模式观察钙离子的动态变化，利用软件进行荧光定量分析，得出相应结论，撰写实验报告。
3考核方式的探索
根据本门课程注重实验的特点，以及出于对学生基本实验技能、创新意识、创造性思维、科学思想、科学态度等进行全面评价，总成绩评定由三部分组成：（1）上课及参加实验的考勤（占30%）；（2）自己制作并进行显微观察的图片质量（占40%）；（3）实验报告写作及其对实验中出现问题的分析情况（占30%）。课程论文内附有学生自己拍摄的自己制作的切片的显微照片，以及对照片出现的问题分析。
光学应用技术范文2
关键词 全息技术；全息照相术；全息再现；C02医用激光器
1 激光全患技术
激光全息技术是20世纪60年代初兴起的一门技术。激光全息技术发展很快，已在生产和科研的许多领域中广泛应用。最先把激光全息技术应用于医学的是Van Ugten，他于1966年在世界上首次摄得眼全息图，但限于当时的技术水平，再现像的分辨率较差。以后各国科学家相继开始将激光全息技术应用于医学领域，从眼科扩展至胸外科、口腔科等。二次曝光的成功，促成了全息测量技术的发展，20世纪70年代出现的超声全息技术，将全息技术推进了一大步。由于超声可深入人体内部，因而超声全息可探测人体内部器官，如肠、胃、肝、胆及主胎儿等的生理异常，肢端和关节软组织的超声全息成像是极有价值的，超声全息还有希望应用于腱、肌肉和神经结构的显示。激光全息医学诊断术虽然产生的时间不长，但由于它具有种种优点，已越来越为人们所重视，并日益广泛地应用于临床。
1.1 全患照相术
全息照相术与一般照相不同，照相是记录物体信息的一种技术，一般是将物体通过透镜成像在底片上，底片乳胶只记录光强(振幅)，而不能记录相位，因而失掉了三维特征。而全息照相底片上不只记录光强(振幅)，也记录相位(各点间的相互位相关系)，也就是记录物的全部信息，所以称为全息。
全息照片最早是由英国汤姆逊-豪斯敦公司的：盖宝摄得。照片的实质是将来自物体的波前和另一个参考波(通常是平面波或球面波)相干涉，底片记录干涉条纹，将同样的参考波照射此底片时，可在相应位置重新出现三维物体。
由此可见，全息照相和一般照相具有相同之处，即同样是记录物体信息的一种手段，但又有所不同，其特点如下：
(1)因为全息照相记录的是物体的光波，而不是物体的像，因而用这种底片来观察物体时，可以变换视点来改变观察方向，亦即可以从不同的位置来考察物体(而一般照相只是从照相位置观察物体，即在照相镜头处观察物体)。观察方向只受到照片尺寸大小的限制。
(2)全息照相不需要透镜，但需要一个参考波源，如果参考波和再现波采用不同的波长，那么还可以具有放大或缩小的功能。
(3)全息照相具有深度效应(体视效应)。如变换观察方向时，后面部分可被前面部分遮挡，远处物体随着观察者运动而近处的不动，闪光忽隐忽现等。
(4)普通照相底片能直接看出物体的形状，而全息照相由于在激光照射下，记录的是干涉图样，所以在普通光线下观察时，看不到什么物体，而只是灰色的一片，要想见到展现物，必须用再现光照射(目前已制出一种能在普通光照射下再现的全息照片)。
(5)全息片记录的是干涉条纹，对底片的分辨率要求较高(在参考光和物体之间夹角很小时，可采用分辨率略低些的底片)。因此，稍有振动，就会使照片模糊，故必须采取严格的防震措施。
(6)普通相正负片的结果正好相反，而在全息照片中，不论正片还是负片结果一样。
1.2 全息技术在医学上的应用
眼全息照相实验装置简图。激光由半反镜分成两束，一束为球面波参考光，另一束通过纤维光束，以球状通过接触镜进入眼球，眼球各部分的反射光和慢射光由瞳孔中央部6mm直径处射出，经投影透镜作为物波记录在全息底版上，激光是氩离子激光器，λ= 0.5145Um P=100mW t=10ms-30ms，眼底网膜上的光亮约为3×10-3J／cm2。重现象可观察晶体表面、虹膜和视网膜。这样就能用一张全息照片对从晶体到网膜的眼球各部分自由地进行三维检测。
为使全息像精确地再现，必须在再现时精确地重复参考光。冲洗好的全息片必须精确放好，误差一般应小于几秒弧度，以免发生慧差和相差，再现装置的示意图，激光经准直器照亮全息图片，通过显微镜或闭路电视系统观察实像。全息图片夹在可以多维精确微量调整的
定位器上，以作精密定位，调整时在显微镜下或电视屏幕上观察，使失真和像差最小，而成像清晰。
利用全息可以拍到活体眼的角膜、晶状体和视网膜相片，从而对眼的各层介质进行活体观察，这是用其它方法难以办到的眼全息图，亦可表示出眼内的异物的大小、形状和位置。
此外，利用激光全息二次曝光法，可对人体各部分进行三维记录。而根据再现图上的干涉条纹又可以测量人体器官的变形、内力和振动等。用全息测量矫形手术，前后股骨的髌骨端的变形，以使人工髋关节的形状达到最佳程度，还可利用二次曝光法分析人体胸廓的变形，以寻找癌变部位和大小，也可对眼底的微循环进行研究，利用超声全息技术，可以获得一般照相技术无法得到的体内器官全息像。由于超声的无损性，因而这一方法被认为是探测人体内脏器官和胎儿的最佳方法。
2 C02医用激光器在医学上的应用及改进
2.1 C02医用激光器在医学上的应用
随着激光技术的迅猛发展，激光在医学上的应用越来越广泛，激光可作为良好的手术刀用，它不但运用于一切手术开刀，而且具有良好的选择性，与常规手术刀相比，激光手术的最大特点是失血少，对于某些部位和器官用激光作手术最有优越性。我院购置的C02医用激光器是上海医用激光仪器厂研制并生产的YYJG-lA型，该机性能可靠，使用方便，随机备有烧灼探头，聚焦镜头和散焦镜头，不仅能使激光能输出原光束外，还能输出聚焦光束和散焦光束，它们分别进行烧灼、烧割和局部照射等治疗，有效地应用于皮肤科、妇产科、外科、肛肠科、五官科的治疗，治疗效果非常显著。
YYJG-lA C02医用激光器是以C02气体为工作物质的分子气体激光器，主要应用C02分子的振动--转动能级间的粒子数反转后受激辐射产生激光，本机激励泵浦源采用直流高压电源。从电场获得高能量的电子较易把辅助气体的N2分子激发到某一高能态，再与C02分子碰撞，发生能量的共振转移，把C02分子激发到某一亚稳态的高能级，形成对某一低能级的粒子数反转。亚稳态高能级的C02分子再受激跃迁到该低能级，释放10.6um波长的光子，经光学谐振腔的光振荡光放大后形成C02激光。10.6um波长的C02激光属红外波段，热效应很强，为避免激光管谐振腔两端反射镜片及放电管湿度过高，引起反射镜片及放电管损坏，激光管必须设置水冷系统。
由于C02激光器激励直流电源电压较高，电流较大，而激光管本身比较娇嫩，本机除设有断水保护装置外，还设有过电压、过电流保护装置。如因各种异常原因，产生工作电压、工作电流超过额定值或循环水冷系统断水时，保护装置立即动作，切断总电源。
2.2 C02激光器在医学上的广泛应用
皮肤科主要应用于尖锐湿疣、扁平疣等的烧割。
外科主要应用：(1)具有止血功能的手术；(2)与内窥镜结合，在腔内进行手术；(3)采用光敏技术，对肿瘤进行治疗；(4)对组织进行焊接；(5)理疗与康复治疗。
肛肠科主要应用于内外痔、肛裂、肛瘘、息肉及肛周外生殖器尖锐湿疣手术。
在内窥镜下，用激光可治疗的有食管疾病、胃肠疾病，如食管静脉曲张、食管癌、肺癌、胃息肉、十二指肠溃疡、胃出血、喷门癌、十二指肠癌、胆管癌、胆管结石、胆道狭窄、结肠癌。 转贴于
妇产科应用于宫颈糜烂、外阴瘙痒、外阴炎及妇科的各种炎症等。眼科应用于眼部肿瘤的切除、巩膜切开及球壁再造术。它还可直接气化肿瘤。五官科主要应用于鼻炎及咽炎等。
以上C02激光的应用的共同特点是不需要全身麻醉，并发症少，快速简便和失血少，易被水吸收，因此穿透力较低，被照射部位升温很快，对周围组织损伤较小，适用于切割与气体化组织。对大肠杆菌和金黄色葡萄球菌有明显的杀菌作用。
2.3 YYJG-1A激光器的改进
目前的C02激光器共同的缺点就是在手术中产生有毒有害气体，不仅使手术视野模糊，而且危害医务人员和患者的健康。有些病人的病变组织在激光气化过程中产生不少带有病毒的激光烟尘，病毒随着激光烟尘的逸散传染给医务人员。虽然利用吸烟机把有毒气体吸走，但需要一名特别助手，而且麻烦。在妇科烧灼宫颈糜烂时，其缺点尤为突出，阴道内产生的高热烟尘，不仅影响医生的操作视线，而且还会造成金属窥阴器发烫，继而造成阴道壁烫伤，故必须加接吸烟尘装置。
2.3.1 加接吸烟尘装置方法
做一个扁形金属小吸管，与烧灼探头(或聚焦镜头)并排紧固，金属小吸管再接上皮管通到室外与吸尘器连接，这样就能很好地将烟尘吸出到室外。
2.3.2 加接扩照用单开关
该机除有烧灼、烧割用途外，尚有发散扩照功能，仅靠一只脚开关控制出光，在烧灼或烧割治疗时，宜用脚开关控制输出，但如用于治疗时(照射时间一般为连续15min左右)靠医务人员踩脚踏开关控制出光就不甚合适。
光学应用技术范文3
【关键词】 卫生适宜技术; 穴位埋线技术; 培训
study on training in and extended effects of pointfiber insertion technology sun hui1, wang li2, bai yana3. 1.fuyang health school, fuyang 236015, china; 2.department of pediatrics, fuyang sixth people's hospital, fuyang 236015, china; 3.institute of epidemiology and health statistics, school of public health, lanzhou university, lanzhou 730000, china
【abstract】 objective to analyze the situation of training and extending of pointfiber insertion technology, and explore the feasibility of the technology to be promoted in the rural areas. methods intensive education was conducted to train the medical staff from the counties concerned in lanzhou. after the training, the trainees went back to their own departments to use and propagate the technique. then the relevent data were collected and tested statistically. results after the intensive training, acquainting rates increased to 84.29% and average scores reached at 83.21±1.18. all of the participants believed that they had grasped the technique. the total promoted utilization rate was 27.45% (14/51), and gross effective rate in application was 95.16% (118/124). total training cost per capita was 367.47 yuan. direct training cost per capita was 299.17 yuan. total training cost and direct training cost per capita were 38.97 yuan and 31.73 yuan uspectively while the acquainting rates increased one percentage point. total training cost and direct training cost per capita were 32.15 yuan and 26.17 yuan respectively while the average scores increased one. total spreading cost of per capita was 159.34 yuan. direct spreading cost of per capita was 131.24 yuan. total spreading cost and direct spreading cost of per capita were 1.67 yuan and 1.38 yuan respectively while effective rate increased one percentage point. conclusions results from this study suggests that pointfiber insertion technology is in accord with the requirements of proper health technique for rural areas,and suitable for use in the rural areas.
【key words】 proper health technique; pointfiber insertion technology; training
穴位埋线技术是建立在中医基础上的新兴技术[1]，是将不同型号的羊肠线根据需要有选择地埋入穴位，利用羊肠线对穴位的持续刺激作用达到治疗疾病目的的外治方法[2]。由于此方法施术简单、疗效持久、价格低廉，临床应用广泛，发展较快。本文分析该技术培训、推广效果和成本效果，探讨该技术在农村推广使用的可行性，为该技术进一步培训推广提供参考信息和科学依据。结果报告如下。
1 对象与方法
1.1 对象 于2005年8月从甘肃省两示范点临洮县和静宁县自愿报名并具有正规医药学校中专以上毕业学历、在临床科室从事临床服务3年以上、能长期在当地从事医疗卫生服务的在职医疗卫生人员中，按每个乡镇和每个县级医疗单位各随机抽取1～2名医务人员作为培训对象和技术推广使用人员，共51名。
1.2 调查方法
1.2.1 培训和推广方法 培训对象在培训前、课堂讲授后和互动强化后均采用相同试卷按规定进行考试，获得知晓率和培训成绩。培训结束后，使用由项目组统一编制的《满意度调查表》对培训对象进行培训效果调查。共发放认知问卷51份，回收有效问卷49份，问卷回收率96.08%;共发放满意度问卷51份，回收有效问卷46份，问卷回收率90.20%。
培训对象在使用该技术时及时填写推广应用登记表和推广效果登记表，且对抽取的部分培训对象进行小组访谈，了解该技术推广应用情况。
1.2.2 成本效果分析方法 根据财务报表、知晓率、平均成绩、技术推广使用率和有效率进行培训、推广投入、产出研究，分析适宜技术培训推广的成本效果。
根据成本可追踪性，分直接成本和间接成本：
培训直接成本：被培训人员食宿费、专家食宿费、专家授课费、专家交通费、教材费等。
培训间接成本：工作人员食宿费及劳务补贴、被培训人员交通补助、专家接待费、医疗器械费、药品费、其他费用(包括打印、纸张、办公等费用)。
推广成本：培训成本+技术配套设备费用(医疗器械和药品等费用)。
1.3 统计学处理 使用spss 13.0软件对数据进行录入，采用方差分析、spearman等级相关分析、χ2检验等方法进行统计学处理。
2 结果
2.1 培训效果
2.1.1 知晓率变化情况 见表1。培训对象对穴位埋线技术知识的知晓率从培训前的72.86%提高到课堂讲授后的82.45%及互动强化后84.29%，差异有统计学意义(χ2=22.95,p<0.01)。
2.1.2 培训成绩变化情况 培训对象的平均成绩在培训前、课堂讲授后和互动强化后分别为表1 培训对象对穴位埋线技术知识知晓率变化情况分，培训不同阶段平均成绩差异有统计学意义(f=26.03，p<0.01)。
2.2 主观认知情况 80.43%(37/46)的学员急需穴位埋线技术，认为该技术学习很难、容易的培训对象分别占2.17%(1/46)、41.30%(19/46)，学员全部掌握了该技术，39.13%(18/46)的学员需要再培训，80.34%(37/46)的学员认为该技术适用，对互动强化满意的占73.91%(34/46)。对培训对象的主观认知情况(学习难易程度、技术掌握程度、对互动强化满意度和对培训方式的满意度)按学历、职称、执业类别、医院级别分别进行相关分析，经统计学检验均无统计学意义(p>0.05)，即学员学习该技术的难易程度、对该技术的掌握程度、对互动强化的满意度和对培训方式的满意度与学员的学历、职称、执业类别、医院级别均无关。
2.3 推广应用情况
2.3.1 推广使用率 该技术在临洮县的推广使用率为13.04%(3/23)，在静宁县的推广使用率为39.29%(11/28)，总的推广使用率为27.45%(14/51)。
2.3.2 推广使用效果 穴位埋线技术在临洮县应用于7名病人，5人使用有效;在静宁县应用于117名病人，113人使用有效，推广使用有效率为96.58%。两县总的推广使用有效率为95.16%(118/124)。穴位埋线技术在两示范县治疗效果差异有统计学意义(f=84.36，p<0.01)。见表2。表2 穴位埋线技术在两示范县治疗效果
3 成本效果
3.1 培训成本效果 共培训51人，培训总费用18 741.04元，培训直接费用15 257.50元，培训间接费用3 483.54元，培训直接费用/培训总费用为81.41%。人均培训总成本367.47元，人均培训直接成本299.17元，人均培训间接成本68.30元。人均培训成本认知提高效果分析显示，知晓率提高9.43%，知晓率每提高一个百分点，人均培训总成本38.97元、人均培训直接成本31.73元、人均培训间接成本7.24元。人均培训成本平均成绩提高效果分析显示，平均成绩提高11.43分，平均成绩每提高一分，人均培训总成本32.15元、人均培训直接成本26.17元、人均培训间接成本5.98元。
3.2 推广成本效果 技术推广使用有效率95.16%(e%)。推广总成本19 757.71元，推广直接成本为16 274.17元，推广间接成本3 483.54，推广直接成本/推广总成本为82.37%。人均推广总成本(c1)159.34元，c1/e=1.67元;人均推广直接成本(c2)131.24元，c2/e=1.38元;人均推广间接成本(c3)28.10元，c3/e=0.29元。
4 讨论
培训后，学员对穴位埋线技术知识的知晓率和平均成绩均明显提高，培训效果较好。培训对象全部掌握了该技术，80.00%以上的学员认为省项目办选择的这项技术正是他们所急需的，而且这项技术对设备无特殊要求，操作简单，成本低，效益好，特别适合在经济欠发达的农村地区使用。另外，学员的学历、职称、执业类别、医院级别对培训效果无影响。提示该技术不仅简单、易学，而且对培训对象的学历、职称、医院级别等要求不高，适合在技术力量相对薄弱的农村基层医疗卫生机构中培训推广使用。
本研究显示，穴位埋线技术在两示范县共用于124名病人，有效率为95.16%，有效率较高。但同时显示，临洮县推广使用情况较差，使用病人数较少，仅用于7名病人。反馈的信息显示，临洮县推广使用情况较差的原因主要有两方面：①示范县对该技术的宣传力度不够，许多病号不了解、不认可这项技术，不愿意接受;②掌握该项技术的医生受经济效益的影响，不愿意使用这项收费低的技术。所以，为了扩大该技术的推广使用范围，首先要进一步加大对该技术的宣传力度，使广大患者及家属了解并认可这项技术;其次要从政策、制度上予以支持，既要保证和提高基层医疗卫生人员学习和使用该项技术的积极性，又要保证他们的收入不降低。
成本效果分析的目的是在成本和效果之间寻找一个最佳平衡点[3]，就是要做到以最少的投入(成本)获得最大的产出(效果),即成本效果比最低。本研究显示，学员对穴位埋线技术知识知晓率每提高一个百分点，人均培训总成本38.97元、人均培训直接成本31.73元;平均成绩每提高一分，人均培训总成本32.15元、人均培训直接成本26.17元。技术推广使用有效率95.16%(e%)，人均推广总成本(c1)159.34元，c1/e=1.67元;人均推广直接成本(c2)131.24元，c2/e=1.38元。可见，无论是从培训效果，还是从推广使用效果看，穴位埋线技术的成本效果比均较低。因此，该技术适合在广大农村地区，特别是经济水平较低的农村地区推广使用。
综上所述，穴位埋线技术不仅培训推广效果好，而且成本效果比低，符合农村卫生适宜技术“简、便、验、廉”[4]的要求，适合在基层和广大农村地区推广使用。
【参考文献】
[1] 梁万增. 穴位埋线疗法临床应用近况 [j]. 中医药信息, 2002,19(1):1821.
光学应用技术范文4
关键词：眼视光技术 工学一体化 教学应用 职业素养 职业能力
眼视光技术专业工学一体化教学应以职业素养和职业能力为本位，注重学生综合职业素养和能力的培养。以企业需求为导向培养具有较好专业理论和实践操作能力的，适应企业生产、经营、管理和服务等一线工作的高素质技能型专业人才。在教学活动中，应突出学生的角色，真正做到以学生为中心，提高学生的主动性，让其尽可能多地投入到教学活动中来，教师在教学过程中侧重“引和导”的作用，了解学生和企业需求，引导学生主动思考、乐于动手，顺利地完成教学任务，培养学生的综合素养和能力。
一、眼视光技术专业工学一体化教学的重要性
世界卫生组织最新研究报告称，中国近视人群比例达47%，约有41%的15岁以下未成年人存在近视、远视、散光等屈光不正问题，其中未得到有效矫正的比例高达85%，寻求有效方法延缓和治疗近视迫在眉睫。据统计，中国有8亿需要屈光矫正的庞大消费群体。
目前，我国眼镜店总数超过3万家，视光中心和医院眼科也不断发展壮大。然而国内眼镜行业准入门槛较低，很多企业人员专业水平不高，企业培训机制不完善，且培训成本较高，很难提升员工的专业素质和能力，同时员工流动相对频繁，导致企业留人难，极大地制约了行业的发展。因此，行业内对眼视光技术专业人才的需求迫切且数量较大。
近年来，全国越来越多的技工院校和职业院校开设了眼视光技术专业全日制教育。笔者所在学校是全国最早开设眼视光技术专业的技工院校。笔者多年来一直从事眼视光技术专业教学和校企合作工作，因此有机会接触到众多的企业和来自全国各地的眼视光技术专业学生。企业普遍反映各院校学生在专业知识方面有较扎实的基础，但在责任心、诚信、人际沟通、团队协作、时间管理、主动性等职业素养，验光时问诊、销售技巧等职业能力方面比较欠缺。企业需要花费大量资源对他（她）们进行岗位培训，这无形中增加了企业的人力资源成本。
笔者所在学校自2012年开始推行眼视光技术专业工学一体化教学改革，笔者有幸全程参与，经过4年多的探索，在教学应用方面取得了不错的成绩，学生的职业素养和职业能力显著提高，获得了企业的高度认可。因此，在眼视光技术专业教育中推行工W一体化教学，对于学校、学生和企业三方都是迫切需要的和势在必行的。
二、眼视光技术专业工学一体化教学的实施
实践证明，“只要教学方法得当，没有学不会的学生”，学校教学应根据工学一体化教学的内涵要求，以专业对接产业、以课程对接岗位、以学材对接技能，深化教学内容和方法改革；并按照岗位需求，加强实践教学，着力促进知识传授与生产实践的紧密衔接，来提升学生的职业素养和职业能力。结合多年本专业工学一体化教学经验，重点谈谈在工学一体化教学中“备、教、学、做、考、评”结合教学模式的应用。
1.备
俗话说：“凡事预则立，不预则废”，做好教学准备工作至关重要。工学一体化教学除了企业需求调研、召开实践专家访谈会、确定典型工作任务、制订课程标准、进行专业论证、师资和教学场地建设等准备工作，还有两个重要方面：教师的教学准备和学生的预习。
教师的教学准备应侧重学习任务方案设计、编写工作页、教案和课件、教学设备调试、教学耗材准备，学生课前任务布置等等。
学生课前预习包括查阅与学习任务相关的知识，小组分析、讨论、发现问题，以便后续教学活动中进行重点学习，加强理解和掌握。这个环节的重点是教师要有针对性地布置工作任务，让学生的预习有明确的方向。学生能通过预习发现问题和自己的需求，就会比较愿意主动去寻求解决和帮助，这样教师在课堂教学中就能做到有的放矢，与学生形成良好互动，大大提高教学效果。
2.教
传统的教学模式中教师主要通过讲授的方式向学生传授知识，课堂上教师唱主角，学生当观众，这种近乎“填鸭式”的教学往往容易让学生感到厌倦，积极性和主动性不高，甚至上课睡觉。工学一体化教学强调教师的引导作用，即“教师有一桶水，要引导学生去寻找到一条河流”。教师在教学活动中的作用就是“编剧”和“导演”，要设计好“剧本”，即学习任务，激发学生的兴趣，引导他们完成“剧本表演”。
工学一体化教学方法主要包括：四阶段教学法、项目教学法、角色扮演教学法、思维导图教学法等，具有多样性、灵活性特点。在教学中，往往以一种教学方法为主，多种教学方法相结合的方式。比如，在基础验光和功能性眼镜验配课程中，验光技能可以采用四阶段教学法，让学生更直观易懂，再辅以项目教学法和小组教学法，加强学生的团队协作能力、分析和解决问题能力的训练；在眼镜加工课程中，就要以项目教学法为主，以项目驱动学生分析处方、眼镜装配能力的训练；在眼镜销售和门店管理课程中，应以角色扮演教学法和项目教学法为主，让学生在具体的情景中进行沟通技巧、眼镜销售和门店管理能力的训练。同时教学场地也改成了实训室或实习基地，以具体项目为载体进行教学活动，采用学生易懂的教学方式，极大地提高了学生积极性。教师与学生的互动加强，更好地激发了教师的教学热情，提升了学生的自觉性，课堂教学效果明显提高。
3.学
工学一体化教学有别于学生课堂听课、课后写作业的传统学习方式，学生学习应遵循四项基本原则，即以学生为中心、行动导向、整体化和自我管理式学习。学生是课堂的主角，教师让学生选择自己的方式去完成工作任务，学生不仅要学习专业技能，还要进行解决问题方法、社会交流技能、情感和伦理等方面的学习。在学习过程中学生进行自我管理，教师让学生自主决定学习内容、学习进度、学习工具和学习方法，满足每位学生的个性化需求。在一体化教学场所，每个学生都有具体的任务分工，比如在门店管理课堂上，每个小组有店长（组长）、副店长、店长助理、配镜顾问、验光师等具体的分工。每位同学的任务不是固定不变的，大家在组长的组织下，轮流担任不同的职位，这样大家互相学习、互相监督、互帮互助。在眼镜加工课堂中，每人一个工位，根据老师的要求，独立操作，完成眼镜装配任务。在功能性眼镜验配的课堂上，每个小组一套设备，大家分别扮演验光师、顾客等不同角色，完成接待问诊、遴选适配人群、客观验光和主觉验光、确定处方、选择镜架和镜片、测量配镜参数、填写处方单等一系列工作，大家在相互配合中完成工作任务。工学一体化教学中，学习的内容没有变，但学习的形式发生了很大的变化。每位学生都有具体的工作任务，要自己动手来完成。学生成为了学习的主体，由“要我学”变成了“我要学”。学生的学习兴趣被调动起来，有的学生还不断地主动向教师请教问题，有的学生在完成自己的工作任务后主动帮助其他同学，协助他们完成学习任务。
4.做
工学一体化教学要求，教师在做中教，学生在做中学。教学以具体的项目或工作任务为载体，教师布置学习任务，教师指导，学生独立操作完成。学生首先应明确工作任务和目标，并获取与完成工作任务有直接联系的信息；然后再根据具体的任务独立或通过小组讨论设想出工作行动的内容、程序、阶段划分和所需条件；最后从计划阶段所列出的各种可能性中找到最佳解决方案，并按照此方案开展工作。在实施过程中教师要采取适当的方式对工作过程进行质量控制，以保证得出所期望的结果。教师应在此环节加强巡回指导，以免出现事故。
比如在眼镜加工课堂中，学生在老师的指导下加工眼镜，从处方分析、模板制作、画片、剪片、磨边、装架、整形、检查等，都由学生自己动手完成，使他们在实践中加深对理论知识的理解。学生每完成一副眼镜制作，就会有一种成就感，激发了他们的学习兴趣，增强了学习信心。
5.考
为进一步激发学生学习兴趣，有效提高教学质量，工学一体化教学有别于传统的测验与考核，一般采用过程化考核，即每一个学习任务或模块完成教学后，对学生实时学习状况进行考核和评价，以过程随机抽查考核为主要形式，采用做中教、做中学、做中考的评价方式，强调多层面、多角度、多方式和多层标准，考核以能力水平为主要指标，重视职业素养与职业技能的双重考核。
眼视光技术专业还以企业需求和规范为引导，在操作技能考核过程中，注重对学生安全意识、责任意识、质量意识和操作规范等方面的考核，突出职业素养，为学校和企业“零距离”奠定基础。学期综合成绩包括平时成绩和过程化考核成绩。平时成绩由考勤、工作业和课堂表现组成，过程化考核成绩由每一个阶段考核组成。如此一来，针对学生的考核就更及时、更全面、更客观、更具科学性。
另外，对教学成果的考核还包括学生参加职业资格证书考试的考核。眼视光技术专业每一位学生都必须考取“眼镜验光员（高级）”和“眼镜定配工（中级）”职业资格证书，一方面是对一体化教学成果的检验，另一方面也为学生将来的顶岗实习和就业提供保障。
6.评
评价是工学一体化教学中非常重要的环节，笔者在眼视光技术专业教学评价中整合了德国双元制、香港职业教育模式、学校其他专业的评价模式和企业的考核标准，重点评价职业素养和职业能力两个方面，采取学生自评、小组互评和教师评价三方评价的方式。注重诚信、考勤、工作准备、7S管理、工作过程纪律等方面的评价，结合企业考核标准，给予相应的奖励和惩罚，以此对学生的职业素质进行评价。采用学生自评、小组互评和教师评价对方法能力、协作能力、沟通能力等综合职业能力进行评价。结合上述评价最终获得该学习单元的小组总成绩，再由小组长根据小组成员的贡献大小将总成绩分配到每个成员，以此来激励先进和鞭策后进，同时培养小组长的管理能力和大家的诚信意识。通过该评价方式的实施，学生的整体素养普通获得明显提高。
三、眼视光技术专业工学一体化教学应用的成果
1.工学一体化教学改善了专业教学现状
进行工学一体化教学，配备了专门的教学场地和设备，教学环境和工位得到了较大改善。在这样的环境下教学，理论教学可以借助演示或学生现场体验将枯燥的讲解变得形象生动。教学活动中师生互动增加，课堂气氛更加活跃了，真正实现以学生活动为中心。教师只对教学进行引导，教师在做中教，学生在做中学，教学活动更加直观、具体，让学生易于接受。学生的理论加强了，实践也得到了大幅度的提升，学习变得更加主动，并且学生的学习兴趣也大大提高了。
2.工学一体化教学提高了教师的能力
教师的工学一体化教学能力是一体化课程教学的关键因素。教师在教学大纲编写、学习方案设计、教学计划的制订、课件和教案的编写、教学实施等过程中，不断地进行企业职业的再认识和学习、教学方法的探索与创新、教学总结与反思，专业教学能力在此过程中潜移默化地得到了提高。
3。工学一体化教学提高了教学质量
通过近几年的教学实践，笔者发现，实施工学一体化教学后，学生的整体素质提高了，上课不迟到了，工服穿着更整齐了，工具和材料准备更充分了，课堂做事更积极主动了，7S管理执行更到位了，学习态度改变了，自信心更强了。同时，学生的实践能力得到很大提高，更加主动地反复进行操作练习。小组的学习氛围更浓了，大家相互学习、帮助和督促，不断提高，对于操作中的问题会积极讨论，分析并解决，操作技能掌握得更扎实。学生整体职业素养和职业能力的提高，获得了有关专家和用人单位的高度认可。
四、眼视光技术专业工学一体化教学应用的问题与思考
1.教学改革应结合专业特色创新
眼视光技术专业工作的对象不仅仅是简单的事和物，更多的是有不同问题和需求的“病人”。因此，在学习方案设计、工作页和教学评价等材料的设计和编写中不能简单地借鉴和照搬兄弟专业的模板，而是要有创新地进行学习，要充分考虑到企业岗位情景与学校教学情景之间的区别和困难，将两者尽可能地进行整合，提高学习情境的真实性和可操作性。改进重点要放在工作页内容设计和课堂教学评价的有效性上。
2.教师综合素养有待提高，应有常态化的培养机制
提高工学一体化教师的素养是一个重要任务，目前存在两大重点问题：一是教师对工学一体化教学流程不熟悉，在教学设计和实施过程中难以真正实现一体化；二是对企业岗位需求不熟悉，在教学中不能得心应手，不太可能真正完成一体化教学任务；三是教师的一体化教学能力参差不齐，对教学方法不能运用自如，有的课堂难以全面掌控。
首先教师要重视改革，不断提升自身对工学一体化的认识与理解，精益求精，提高一体化课堂教学能力；其次要定期M织教师到企业进行职业岗位的调研、学习，要督促教师真正在课堂中融入校企的元素；最后，教师要在教学过程中反复进行教学方法的操练，真正有效地提高一体化教学能力。
3.如何更有效地提高学生自主学习能力
目前，一体化教学改革推行顺利，教师的积极性也很高，但在实施过程中学生这个主体往往被忽略了。主要表现在一体化教室的硬件设施不足，学生的参与空间较小，学生可查阅的课程参考资料缺少，电脑配置较少，无法有效地利用互联网查询，如果学生使用手机查询，又容易用手机做与课程无关的事。另外，由于教师资源相对不足，许多一体化课堂教学无法同时配备两名教师，教师很难全面掌控课堂，虽然采取了培养小组长协助教师的方式，但真正的效果并不尽如人意。这些必然严重影响学生学习的积极性和课堂教学的效果。
要成功实施工学一体化教学，就必须提高学生主体的参与度，教师轮流参与一体化教学，提高一体化教学能力，适当增加工位、配置一些电脑、相关课程的参考资料，才能更好地引导学生进行自主学习。否则，师生教学互动和培养学生综合素养和能力就可能成为一句空话。
4.工学一体化教学应实现职业素养和职业能力并重
目前，很多一体化教学在学生职业能力方面的培养都取得了不错的成绩，但据调研和用人单位反馈，学生在职业素养方面还有待提高。对于企业和学生来说，良好的职业素养影响着他们的持续发展。
光学应用技术范文5
一、前言
随着光电子技术的快速发展，其应用越来越深入到社会生活的各个方面。传统的理论教学已经不适合新的教学形式。因此，要打破原有的教学方法，改革原有的人才培养模式，着力提高学生实践能力。项目教学法[1]是以项目为主线，以授课教师为主导，以学生为主体的教学模式。它是将具体项目贯穿于教学始终，以项目的形式引入基本原理[2]，在组织课堂教学过程中采用案例教学法注重对基本概念和基本原理的掌握，在进行实践教学过程中以项目和任务为主要形式，为学生提出循序渐进、由表及里的学习方法和途径，提高学生的创新精神与实践能力，为社会培养优秀的应用型人才。
二、基于光电子技术课程的项目教学法的教学思路
在传统的光电子技术教学过程中，以课堂为中心、以光电子技术理论知识点为线索，教师向学生单向讲授理论知识。实践教学环节多采取简单模拟与验证的方式进行，学生的实践能力较差，创新精神薄弱。
为彻底改革上述教学模式上的不足，我们将项目教学法融入光电子技术的实际教学过程中。通过案例分解、项目递进优化、项目完善完成等手段与方法，促使学生主动学习光电技术的基本概念、基本原理，掌握基本公式与基本计算，掌握光电技术的基本应用。在此过程中培养学生认真学习的钻研精神，提高实际光电工程技能。按照项目的实际要求，从原理上进行综合归纳与分析，确立方案。并根据方案进行具体的项目实施，在实施过程中，学生以学习小组的形式，充分发挥每个成员的潜能与素质，通力合作，最终完成项目的任务。
三、基于光电子技术课程的项目教学法的教学流程
1.第一阶段：项目预备阶段。首先，将项目的任务导入课堂教学中。教师在光电子技术课程整体上设计出一个或几个基于光电子技术教学大纲基本要求的科研项目。此科研项目应该基本包括光电子技术的全部基础理论的主要知识点，或者说涵盖光电子技术教材的全部章节的主要内容，并且将项目分解成若干模块，每一个模块可以视为整体项目的子项目。每一个模块应该是光电子技术教材的一个章节或几个章节的内容的高度浓缩，而子项目为与本模块相对应的需要具体解决的问题，其举例说明见表1所示。表中所列的几个子项目，又可以形成一个完整的较大项目：“可实现激光传声摇控即时显示的海底机器人多功能探测系统”。其次，开始制订项目的任务方案。在制订过程中，学生小组成员要积极查阅各种学习资料，并进行详细讨论，深入分析本小组的项目任务。教师必须做出引导，指导学生采用正确的光电原理知识，建立并制订合理的项目计划。
2.第二阶段：项目实施阶段。要培养学生的协同创新思想，强调团队的角色定位能力，确保协同沟通创新能力的培养。首先，需要进行项目分工与角色扮演，各个项目小组成员可以根据自己的兴趣爱好进行分工，并确定好各自所扮演的角色与需要完成的任务，让每一位成员都能参与其中。其次，需要创设情景并提出项目任务，教师可以通过多媒体教学手段，将学习内容与项目紧密结合，激发学生的学习热情。最后，分组执行项目任务，教师根据每位同学的兴趣爱好及自身的能力进行分组，以便在项目任务执行过程中能够更好地发挥优势互补作用。例如：“设计并制作一个激光传声装置”小项目组共有六位同学，有两位同学性格内向，对基本理论知识很扎实，主要负责资料的查阅与原理的理解；另外两个同学对电路比较感兴趣，热衷于电路元器件及电路的搭建与调试；最后两位同学注重整体的把握与项目进度的调整和掌控。他们各有侧重，但又互相协调、通力合作，保证了项目的顺利实施。
教师之间、学生之间、老师与学生之间形成协同创新关系。这时，学习过程已经初步成为人人参与的创造性的实践活动，它注重的不是最终的结果，而是完成项目的全过程。其目的是在“项目优化”过程中把理论与实践教学有机地结合起来，充分发掘出学生的创造潜能，培养学生的自学能力、观察能力、动手能力、科学研究和分析问题能力、协作和互助能力、交际和交流等综合能力[3]。要求学生对每个模块及模块间进行多次的分析、设计与优化，循序渐进，最后圆满完成项目。在项目分解、设计、分析、优化和完成的过程中，可以使原本模糊的理论知识更加清晰，从而加深学生对理论知识的深刻理解，更好地完成实际项目的优化与实际问题的解决。
3.第三阶段：项目完善与总结阶段。在第二阶段结束之后，要求对整体项目进行递进优化，从项目全局角度来分析、优化与提升。学生需要充分理解和掌握项目任务，运用互联网技术对项目成果进行阶段性小结，各个小组之间互相交流讨论，从解决项目任务的关键点着手，完成项目实施工作。在项目实施的过程中进行组内的学习交流，并进一步完善项目任务学习成果。教师在这一阶段主要扮演引导者的角色，确保各小组项目任务的顺利完成。还是以“设计并制作一个激光传声装置”小项目为例。在第二阶段已经初步完成了项目之后，就要对项目结果进行完善与总结，包括电路性能、器件功能、激光调制方式、激光传输效率、项目作品外观及其实用性等等方面；在提升项目作品性能与拓宽光电功能方面下功夫。在顺利完成项目任务后，每一位学生都需要对自身的角色扮演以及项目完成情况进行回顾和总结，通过总结、报告或者主题演讲等方式完成项目成果的交流。最后进行项目评价，评价的形式主要包括学生的个人评价、小组评价以及教师评价三种，通过评价结果对学生的学习成果进行最终的总结。
光学应用技术范文6
关键词：光纤通信；实验教学；仿真技术
作者简介：陈琳（1978-），女，江苏常州人，上海电力学院电子与信息工程学院，副教授；朱武（1969-），男，湖北随州人，上海电力学院电子与信息工程学院，教授。（上海 200090）
基金项目：本文系上海市教委重点课程资助项目（项目编号：沪教委高（2011）48号）的研究成果。
中图分类号：G642.423 文献标识码：A 文章编号：1007-0079（2013）28-0147-02
光纤通信是以光波为载波，以光导纤维作为传输媒质的一种信息传输方式。该技术因具有传输容量大、中继距离长等优良传输特性，被广泛应用于电力传输网、通信网和接入网等领域。
“光纤通信”作为通信工程、光电信息工程、电子信息工程专业的核心课程，主要讲述了光纤通信的基本概念、传输理论、系统组成、新技术等内容。[1]该课程具有涉及内容广、基础理论深、知识更新快等特点。为了进一步提高“光纤通信”课程的教学质量，开设了光纤通信实验课和光纤通信系统课程设计，加强了学生对理论知识的理解，培养了实际动手能力和创新能力。
传统的实验教学一般都是安排学生在硬件实验箱上实现。此类实验基本为验证性实验，只需根据实验指导书进行简单操作，无法调动学生的实验兴趣，也限制了对学生创新能力的培养。此外，光通信器件成本较高，需要及时维护，且随着科技的进步，新的理论和技术迅速产生与发展，需要投入充足的设备经费，不断更新实验设备。[2]因此，实践教学部分除了利用光纤通信实验箱开设固定的验证性实验外，还可利用仿真软件MATLAB和OPTISYSTEM构建光纤通信系统模型，以提高学生的实验效率，有效地节省实验教学成本。[3-6]
一、MATLAB仿真软件的应用
由于“光纤通信”课程概念繁多，物理规律较为抽象，特别是其中的一些光学现象和规律缺乏细致的数学推导，为学生学习该课程带来了诸多困难。因此，在“光纤通信”课程教学中可以适当地使用MATLAB仿真软件所提供的可视化界面，使学生获得对光学物理现象的感性认识，缩小理论与实际的差距，提高学习效率和效果。
MATLAB是Mathworks公司推出的一套高效数值计算和可视化软件。它集数值分析、矩阵计算、信号处理和图形显示于一体，具有编程方式自由、简单易学等特点，已广泛应用于工程计算和系统仿真等开发环境。利用MATLAB软件不但可以摆脱繁杂的大规模计算，而且还可以使学生自己动手进行编程，加深对光纤通信基本理论的理解。在编程过程中，可以通过改变仿真参数来直观地对实验结果进行计算和分析，大大节省了时间，提高了实验效率。
在光纤传输原理章节中，对于波动理论，一般是通过求解麦克斯韦方程组来导出波动方程，分析电磁场的分布性质，最后获得光纤的传输特性。公式推导过程繁杂，涉及的电磁场与数学知识较多，学生理解困难。因此，在课堂教学中除了引入多媒体的辅助教学手段外，还可以借助MATLAB仿真软件，帮助学生理解多模和单模光纤的模场分布。
多模光纤中，存在更多的高阶模式。根据LP模的特征方程，得到阶跃型折射率光纤的模场分布。如第一个高次模LP11模的二维、三维模场分布如图1（c）、（f）所示。从图1可以看出，当归一化频率V=5时，LP11模有两个对称的主瓣，不存在旁瓣现象。
在“光纤通信”课程教学中，引入MATLAB仿真，能够进一步加深对抽象概念的理解。通过仿真，学生弄清了数学公式和物理概念之间的内在联系，使理论教学中枯燥的概念可视化，极大地调动了学习主动性和趣味性，有效地提高了教学质量。同时，在编程过程中，学生通过查询文献资料和相互讨论，较好地培养了团队合作精神，提高了创新能力。
二、OPTISYSTEM仿真软件的应用
系统实验有助于培养学生对理论知识的综合运用。针对实验箱可供开设的综合性、系统性实验项目较少的情况，可以利用OPTISYSTEM仿真软件对光学器件和通信系统进行建模。通过仿真软件对实际操作过程进行模拟，以获得数据加以分析。
OPTISYSTEM是OPTIWAVE公司开发的一套光通信系统模拟软件。它可以帮助用户规划、测试和模拟传输层的各种类型的光通信网络，包括局域网、城域网和广域网；同时提供了从组件、器件到系统各个层面的光通信系统设计和规划，如TDM/WDM、SDH、光孤子通信等，并利用优化功能仿真计算系统的各项性能参数，通过数据分析和图形显示来获得最佳系统性能。
在OPTISYSTEM系统仿真实验中，学生可以通过调整参数，对一个光学元器件甚至整个通信系统进行优化设计，直观地模拟整个光纤通信系统的传输过程。利用仿真软件进行系统性能分析，有利于引导学生对复杂系统进行探索，提高学生对系统性能的全面认识。
例如，波分复用（WDM）系统是现行光纤通信系统的主要架构形式，利用波分复用技术可以实现大容量、长距离的网络传输。但是由于传统实验箱的限制，WDM系统难以通过硬件平台来构建。因此，可以通过OPTISYSTEM软件来搭建WDM系统，并进行系统性能分析。
WDM系统实验在OPTISYSTEM仿真平台上完成。要求学生使用光传输系统仿真软件，搭建8信道的WDM系统，如图2（a）所示。该系统由波分复用器（WDM）、掺铒光纤放大器（EDFA）、光纤链路、解复用器（WDM Demux）和光接收机等光学器件组成。学生自行设计和搭建系统，配置波分复用、解复用、调制器等参数，并利用虚拟光谱分析仪来观察8通道波分复用系统的频谱、误码率等特性，如图2（b）、（c）所示。学生通过调整各模块的参数、搭建系统模型和分析仿真结果，巩固了EDFA、波分复用/解复用等方面的理论知识，也为今后对实际WDM系统规划打下了坚实的基础。
又如，用OPTISYSTEM软件设计搭建单模光纤通信系统，如图3（a）所示。传输速率是40Gbit/s，传输距离是60km。信源使用的是伪随机码发生器，它将数据流发送到非归零（NRZ）码电脉冲发生器。经NRZ调制的电信号具有紧凑的频谱特性，经过马赫曾德尔调制器（MZM）后转换成光信号送往光纤信道。为了减小光纤传输损耗和色散的影响，在光纤链路上添加了掺铒光纤放大器。接收端经过光纤信道传输过来的光信号接入PIN光电检测器，转化为电信号后送入低通贝塞尔滤波器。
为了观测光信号的波形，在光纤通信系统中设置了观察仪器：光谱仪、光时域信号观察仪及误码率分析仪。对系统中的器件参数设置后进行系统仿真，得到调制后的光信号时域波形和频谱，如图3（b）、（c）所示。
这些光器件都可以在OPTISYSTEM软件的器件库中选取，并根据需要对每个器件设定参数来获得较好的系统性能。因此，通过用OPTISYSTEM软件设计分析，可以了解光通信系统各个器件节点处的波形和频谱特点，简单直观、形象生动。教师可以根据教学大纲设置相应的实验项目，让学生课后学习OPTISYSTEM软件，并引导学生根据实验内容建立相应的系统模型进行仿真实验分析。
三、结束语
运用MATLAB/OPTISYSTEM仿真软件进行实验教学，很好地弥补了缺少硬件实验器件所带来的不足，丰富了实验教学内容；同时节省了实验课堂教学时间，加深了学生对系统理论知识的理解和应用。通过对“光纤通信”实验教学手段和内容的改革，学生对实验的积极性和创造性得到了普遍提高，实验教学效果和质量也得到了明显提升。
参考文献：
[1]刘增基.光纤通信[M].第2版.西安：西安电子科技大学出版社，2008.
[2]王文珍.光纤通信实践教学探索[J].中国电力教育，2013，（1）：134.
[3]周雪芳，王天枢.仿真软件在《光纤通信》实验教学中的应用研究[J].实验科学与技术，2011，9（5）：53-56.
[4]汪徐德，李素文，窦德召，等.软件仿真在《光纤通信》课程中的应用[J].淮北师范大学学报（自然科学版），2012，33（4）：91-94.
