《光電技術(shù)》教學(xué)改革的探索與實(shí)踐論文

　　摘要：對《光電技術(shù)》課程的教學(xué)內容和教學(xué)方法進(jìn)行了改革——利用科研一線(xiàn)的現代觀(guān)點(diǎn)、先進(jìn)理念和典型工程個(gè)案充實(shí)課堂教學(xué)，實(shí)現課堂內容時(shí)代化；將多媒體的聲、光、電技術(shù)充分合理地與光電技術(shù)課程緊密結合，從感官直接刺激學(xué)生的學(xué)習動(dòng)機和學(xué)習興趣；“消化與吸收”并重的實(shí)驗實(shí)訓基地的開(kāi)設為培養實(shí)用性人才提供了平臺。

　　關(guān)鍵詞：光電技術(shù)；教學(xué)改革；教學(xué)方法；教學(xué)效果

　　光電信息技術(shù)是將光學(xué)技術(shù)、電子技術(shù)、計算機技術(shù)以及材料技術(shù)相結合而形成的一門(mén)高新技術(shù)。光電測試技術(shù)是光電信息技術(shù)的主要技術(shù)之一，它以其非接觸、高精度、高速度、實(shí)時(shí)等特點(diǎn)，成為現代檢測技術(shù)最重要的手段和方法之一[1]�！豆怆娂夹g(shù)》課程主要介紹光電檢測技術(shù)的基本原理、器件、方法等。因此，該課程也成了相關(guān)理、工科專(zhuān)業(yè)學(xué)生必須掌握的一門(mén)課程。學(xué)習和掌握這門(mén)課程對于提高學(xué)生素質(zhì)和培養分析能力、創(chuàng )新能力都有重要意義。但該課程涉及的內容多，知識面很廣[2]，肩負著(zhù)相關(guān)理工專(zhuān)業(yè)從基礎轉向專(zhuān)業(yè)應用的傳承作用。為了適應光電信息技術(shù)的迅速發(fā)展對光電信息技術(shù)人才的需求迅速增加的發(fā)展趨勢，河南大學(xué)物理與電子學(xué)院開(kāi)設了《光電技術(shù)》這門(mén)課程，然而如何培養學(xué)生適應社會(huì )發(fā)展需要，使其具有獨立思考和創(chuàng )新思維，是專(zhuān)業(yè)課程教學(xué)改革中重點(diǎn)思考的問(wèn)題之一。本文結合自己的教學(xué)經(jīng)驗和他人的先進(jìn)成果，廣泛搜集學(xué)生的反饋意見(jiàn)，對該課程的教學(xué)改革進(jìn)行有益的探索。

　　一、《光電技術(shù)》課教學(xué)過(guò)程中存在的問(wèn)題

　�。ㄒ唬╇s而滯后的教材內容

　　根據王啟明院士等提出的“現代信息技術(shù)發(fā)展”的觀(guān)點(diǎn)[3]，將光電技術(shù)定義為“研究光電信息系統中光和電信號的形成、傳輸、采集、變換及處理方法的技術(shù)學(xué)科”。單從光電測試系統（圖1）來(lái)說(shuō)，其不僅與高等數學(xué)、普通物理、化學(xué)等基礎課程及電工學(xué)、工程力學(xué)、電子線(xiàn)路等專(zhuān)業(yè)基礎課密切相關(guān)，而且課程中所講述的各種傳感器知識還涉及到材料知識、力學(xué)知識和電學(xué)知識。另外，檢測技術(shù)與自動(dòng)控制理論也結合得十分緊密。在課堂教學(xué)中很難找到像大學(xué)物理、原子物理、電動(dòng)力學(xué)等課程那樣的經(jīng)過(guò)數十載錘煉出來(lái)的經(jīng)典教材。另外，隨著(zhù)大規模集成電路、材料科學(xué)和微機械加工技術(shù)的快速發(fā)展，各種新型的光電探測器和與之相對應的檢測技術(shù)也發(fā)展的非常迅猛。而教材的更新相對較慢，選用的教材不能跟上傳感器當前的發(fā)展趨勢。

　�。ǘ�）枯燥的教學(xué)方式

　　教學(xué)方式單一，以教師課堂講授為主，學(xué)生被動(dòng)接受。不能發(fā)揮學(xué)生學(xué)習的積極性和主觀(guān)能動(dòng)性，授課效果和學(xué)習效果不佳。

　�。ㄈ�）貧乏的實(shí)踐環(huán)節

　　目前的課程體系中，實(shí)驗實(shí)踐環(huán)節偏少，對學(xué)生綜合應用能力培養和鍛煉的綜合性實(shí)驗更少，教學(xué)方式不夠完善，對學(xué)生理論聯(lián)系實(shí)際能力的培養不利。

　　以上問(wèn)題的存在不適應國家對應用型人才的培養目標。光電技術(shù)在發(fā)展，招生規模在擴大，與時(shí)俱進(jìn)，從實(shí)際需要出發(fā)，我們必須對課程進(jìn)行教學(xué)改革，使教學(xué)方法和教學(xué)內容都能緊跟信息時(shí)代的要求。

　　二、光電技術(shù)課程的教學(xué)改革

　�。ㄒ唬┝⒆阈畔⒓夹g(shù)前沿，更新課程知識結構體系

　　以我們學(xué)院選用的浙江大學(xué)繆家鼎等人編寫(xiě)的《光電技術(shù)》為例，教材內容涉及多而且分散，缺乏系統性和連續性，其中對原理的敘述多，典型應用和設計介紹少；傳統光電器件多，新型器件少；簡(jiǎn)單應用多，新領(lǐng)域綜合應用少；總之內容顯得老化，跟不上當前的科技發(fā)展。光電檢測技術(shù)是多學(xué)科交叉而形成的一門(mén)新興技術(shù)，在工程實(shí)踐中，它始終呈現高速發(fā)展態(tài)勢，不斷有新的器件、新的檢測方法、新的應用領(lǐng)域問(wèn)世。這些因素決定了課程內容的動(dòng)態(tài)變化性和學(xué)科延展性。針對該學(xué)科的這些鮮明特點(diǎn)，課題組首先對課程主線(xiàn)結構進(jìn)行優(yōu)化，建立了光電技術(shù)課程的結構“大樹(shù)”如圖2所示。即以光輻射源和半導體物理基礎作為基礎理論教學(xué)內容，它們作為光電技術(shù)這棵大樹(shù)的根基，為光電技術(shù)課程的學(xué)習提供給養；以光電信號的轉換和處理為主干教學(xué)內容，它通過(guò)光信號的變換、光電信號變換和電學(xué)信號的變換等原理為各個(gè)光電器件的應用輸送養分，根據這一環(huán)節可以給出各個(gè)器件的特性參數，從而為器件的實(shí)際應用提供準則；以典型光電器件的分析和設計升華教學(xué)內容，針對不同的器件還有其獨特的性能及應用領(lǐng)域根據學(xué)生的興趣展開(kāi)專(zhuān)題課堂討論，使現代光電系統碩果紛呈。其次，課程從各個(gè)單元上配合主線(xiàn)結構，也按照光電信息系統的特點(diǎn)進(jìn)行“裁剪”和“重縫”。我們以“立足教材，跟蹤發(fā)展”為指導思想，授課過(guò)程中刪除了陳舊過(guò)時(shí)的內容，在講授教材基本內容的同時(shí)，收集補充了光電技術(shù)相關(guān)學(xué)術(shù)期刊雜志、書(shū)籍；國內外光電探測器件知名廠(chǎng)家、近年新型光電探測器件、新型光電信號檢測技術(shù)和方法以及各類(lèi)光電探測器件的最新進(jìn)展和應用情況等。同時(shí)利用校內外專(zhuān)家教授和他們的研究生在科研中獲得的光電技術(shù)的先進(jìn)理念、現代觀(guān)點(diǎn)及解決的問(wèn)題的方式方法充實(shí)課堂教學(xué)，實(shí)現課程內容現代化，收到了良好教學(xué)的效果。

　�。ǘ�）運用科學(xué)的現代化教學(xué)手段，不斷提高教學(xué)質(zhì)量

　　1、研究型課堂教學(xué)方法的探索，實(shí)現課堂教學(xué)模式多樣化。光電技術(shù)的動(dòng)態(tài)變化性和學(xué)科前瞻性，要求教師必須積累有豐富的工程實(shí)踐經(jīng)驗和多學(xué)科知識整合能力，僅靠課堂教學(xué)難以達到對整個(gè)課程的綜合應用水平，必須探索多渠道教學(xué)方式，倡導將能力培養深入到日常教學(xué)活動(dòng)中，達到“寬基礎，重能力”的教學(xué)目的。采取課上講授、課堂提問(wèn)和討論的啟發(fā)式和開(kāi)放型教學(xué)模式，提高學(xué)生主動(dòng)學(xué)習的興趣。充分利用網(wǎng)絡(luò )學(xué)堂。將電子版講稿、教材、相關(guān)專(zhuān)題內容發(fā)布在網(wǎng)上，便利學(xué)生使用和學(xué)習。對于一些學(xué)科前沿問(wèn)題開(kāi)展課堂討論。讓學(xué)生課外查資料，在充分準備的基礎上，開(kāi)展課堂討論。教師對學(xué)生的討論適時(shí)進(jìn)行引導。布置學(xué)生寫(xiě)章節學(xué)習總結和小論文。通過(guò)小論文的寫(xiě)作，可以拓寬學(xué)生的知識面，了解國際上與本學(xué)科相關(guān)領(lǐng)域的最新科技動(dòng)態(tài)。

　　2、針對光電技術(shù)課程涉及的圖表多、信息量大等特點(diǎn)，在多媒體課件設計時(shí)主要體現課程教學(xué)內容的主線(xiàn)、重要概念和結論以及為加深學(xué)生理解的圖片、Flash動(dòng)畫(huà)和音像資料等，而概念的講授、理論公式的推導等仍以傳統的板書(shū)方式，即“品型”窗口的多媒體輔助教學(xué)模式。就像多畫(huà)面電視機那樣，在主畫(huà)面上開(kāi)一個(gè)又一個(gè)窗口，窗口起到瀏覽輔助信息的作用。此外，還充分利用人眼生理視覺(jué)特性[4]，合理設計Powerpoint文稿的背景和字體的種類(lèi)、大小、顏色及行距等，提高屏幕信息顯示效果。如對半導體能帶理論，學(xué)生常會(huì )覺(jué)得很抽象，難理解，故除在課堂講授中增加圖形、圖像、動(dòng)畫(huà)、聲音等形象的多媒體教學(xué)手段外，通過(guò)板書(shū)例題可檢驗學(xué)生對其認識深度，再根據作業(yè)題中曝露的問(wèn)題進(jìn)行有針對性的補充解釋?zhuān)�效果非常有效。教學(xué)實(shí)踐表明，授課用“品型窗”的方法，教學(xué)結構簡(jiǎn)潔，重點(diǎn)突出，概念明確，教學(xué)效果良好。

　�。ㄈ�）“以培養學(xué)生實(shí)踐能力、創(chuàng )新能力為核心”的實(shí)驗教學(xué)改革，適當引進(jìn)科研成果

　　自從1999年我國高校開(kāi)始擴招以來(lái)，高等教育逐步從過(guò)去的“精英化”向“大眾化”過(guò)渡并逐漸形成“大眾化”的高等教育格局。國家統計局威海調查隊于近日舉行了“大學(xué)生就業(yè)情況如何？”專(zhuān)題問(wèn)卷調查。結果顯示，專(zhuān)科生就業(yè)率高出本科生39個(gè)百分點(diǎn)。本科生求職的最大困難是“缺乏工作經(jīng)驗，不會(huì )推銷(xiāo)自己”，因此培養實(shí)用型人才是當前本科教育的目標之一，實(shí)踐性環(huán)節在教學(xué)過(guò)程中起著(zhù)不可替代的作用。為了突出實(shí)踐教學(xué)，培養學(xué)生的知識應用能力，讓學(xué)生“消化理論，發(fā)展能力”，課題組大膽探索，進(jìn)行“以培養學(xué)生實(shí)踐能力、創(chuàng )新能力為核心”的實(shí)驗教學(xué)改革。為了適應社會(huì )經(jīng)濟發(fā)展對人才的需求，本著(zhù)“強化動(dòng)手、突出創(chuàng )新、開(kāi)放教學(xué)、資源共享”的原則，物理與電子學(xué)院組建了河南大學(xué)實(shí)訓教學(xué)中心，為學(xué)生電子競賽和挑戰杯等高校創(chuàng )新、創(chuàng )業(yè)大賽及學(xué)生科技制作活動(dòng)提供場(chǎng)地和平臺。我們根據學(xué)生特點(diǎn)，采取分層次培養，一般學(xué)生注重基本能力的培養，而學(xué)有余力的學(xué)生則注重創(chuàng )新能力的培養。教學(xué)中將實(shí)驗分為三大類(lèi)，首先是基礎與驗證型實(shí)驗，其目的是驗證、證明、鞏固、掌握基本教學(xué)內容，例如光功率、光照度、發(fā)光強度、光譜特性等，通過(guò)實(shí)驗強化認識。其次是設計與綜合型實(shí)驗，其目的是以“任務(wù)”或“課題”形式提出實(shí)驗要求，綜合使用知識來(lái)設計、開(kāi)發(fā)完成項目，培養學(xué)生綜合應用和自學(xué)能力。比如光電倍增管和CCD器件的原理及應用；再者是研究與創(chuàng )新型實(shí)驗，以自選/自帶的獨立研究形式為實(shí)驗要求，重在培養研究能力和創(chuàng )新意識。比如利用光電器件組建的表面光電壓譜儀，紫外、可見(jiàn)、近紅外分光光度儀，電致發(fā)光譜儀等對晶體樣品進(jìn)行測試并對測試結果進(jìn)行理論的分析。該實(shí)驗過(guò)程有助于培養學(xué)生查閱資料、思考以及創(chuàng )新的能力.熟悉科學(xué)研究的思路和方法，掌握這些光電器件的使用方法和注意事項。由于課程實(shí)驗與教學(xué)內容同步進(jìn)行，對加深基本概念的理解、強化基本能力的訓練起到了良好的促進(jìn)作用。

　　《光電技術(shù)》課程的實(shí)驗設備要求不同于傳統的經(jīng)典實(shí)驗，具有很強的時(shí)代氣息。實(shí)驗所用的核心器件，如光電倍增管、像增強器、雪崩光電二極管等光輻射探測器不僅價(jià)格昂貴、維護嚴格，而且發(fā)展更新也很快。在這種情況下，如果能把教學(xué)和科研很好地結合起來(lái)，突破教學(xué)大綱，用科研項目的部分內容補充或擴展教學(xué)大綱內容，充分利用科研儀器設備為學(xué)生開(kāi)設實(shí)驗，那么學(xué)生在掌握理論的基礎上，內容就可以跟上當前的新技術(shù)，形成教學(xué)內容對新技術(shù)的快速反應，充分反映該相關(guān)領(lǐng)域的發(fā)展趨勢，另一方面使課程的基本理論體系與實(shí)際應用的結合更為緊密，使整個(gè)課程的教學(xué)體系更為完善和統一，增強課程的實(shí)用感。最后還有利于啟迪學(xué)生思維，激發(fā)對課程的學(xué)習興趣，逐步培養學(xué)生獨立分析和解決實(shí)際問(wèn)題的能力，同時(shí)還有助于提高學(xué)生的科研素質(zhì)和能力。

　　三、結束語(yǔ)

　　教學(xué)是藝術(shù)和科學(xué)的有機結合，課堂是教學(xué)藝術(shù)的舞臺。在教學(xué)中，把教學(xué)內容和人才培養緊密結合是教師孜孜不倦的追求。我們的教育是用昨天的知識，培養今天的人才，而要應對的是明天的挑戰。所以，我們的課程教學(xué)改革從實(shí)際需要出發(fā)，立足于本專(zhuān)業(yè)，教學(xué)方法和實(shí)驗內容都緊跟時(shí)代要求，教學(xué)過(guò)程中有意識地將改革貫穿到教學(xué)實(shí)踐的每一個(gè)環(huán)節，使教學(xué)改革取得了顯著(zhù)實(shí)效。

　　參考文獻：

　　[1]楊常松,陳海秀,李遠祿.光電測試技術(shù)教學(xué)改革的探討[J].科技信息(博士專(zhuān)家論壇),2009,7-7.

　　[2]于雪蓮,顧國華.《光電子技術(shù)》教學(xué)方法的探討[J].高教論壇,2009,（9）77-81.

　　[3]江文杰,曾學(xué)文,施建華.《光電技術(shù)》課程建設的探索與實(shí)踐[J].高等教育研究學(xué)報,2009,32（4）43-45.

　　[4]江文杰,曾學(xué)文,林亞風(fēng).利用人眼生理視覺(jué)特性提高多媒體教學(xué)效果[J].高等教育研究學(xué)報,2005,(2).

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