《光電技術(shù)》教學(xué)改革的探索與實踐論文

　　摘要：對《光電技術(shù)》課程的教學(xué)內(nèi)容和教學(xué)方法進(jìn)行了改革——利用科研一線的現(xiàn)代觀點、先進(jìn)理念和典型工程個案充實課堂教學(xué)，實現(xiàn)課堂內(nèi)容時代化；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(jié)合，從感官直接刺激學(xué)生的學(xué)習(xí)動機和學(xué)習(xí)興趣；“消化與吸收”并重的實驗實訓(xùn)基地的開設(shè)為培養(yǎng)實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(jié)合而形成的一門高新技術(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、實時等特點，成為現(xiàn)代檢測技術(shù)最重要的手段和方法之一[1]。《光電技術(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、工科專業(yè)學(xué)生必須掌握的一門課程。學(xué)習(xí)和掌握這門課程對于提高學(xué)生素質(zhì)和培養(yǎng)分析能力、創(chuàng)新能力都有重要意義。但該課程涉及的內(nèi)容多，知識面很廣[2]，肩負(fù)著相關(guān)理工專業(yè)從基礎(chǔ)轉(zhuǎn)向?qū)�業(yè)應(yīng)用的傳承作用。為了適應(yīng)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)院開設(shè)了《光電技術(shù)》這門課程，然而如何培養(yǎng)學(xué)生適應(yīng)社會發(fā)展需要，使其具有獨立思考和創(chuàng)新思維，是專業(yè)課程教學(xué)改革中重點思考的問題之一。本文結(jié)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，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)過程中存在的問題

　�。ㄒ唬╇s而滯后的教材內(nèi)容

　　根據(jù)王啟明院士等提出的“現(xiàn)代信息技術(shù)發(fā)展”的觀點[3]，將光電技術(shù)定義為“研究光電信息系統(tǒng)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(tǒng)（圖1）來說，其不僅與高等數(shù)學(xué)、普通物理、化學(xué)等基礎(chǔ)課程及電工學(xué)、工程力學(xué)、電子線路等專業(yè)基礎(chǔ)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)與自動控制理論也結(jié)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、電動力學(xué)等課程那樣的經(jīng)過數(shù)十載錘煉出來的經(jīng)典教材。另外，隨著大規(guī)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(yīng)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(dāng)前的發(fā)展趨勢。

　　（二）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)生被動接受。不能發(fā)揮學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性和主觀能動性，授課效果和學(xué)習(xí)效果不佳。

　　（三）貧乏的實踐環(huán)節(jié)

　　目前的課程體系中，實驗實踐環(huán)節(jié)偏少，對學(xué)生綜合應(yīng)用能力培養(yǎng)和鍛煉的綜合性實驗更少，教學(xué)方式不夠完善，對學(xué)生理論聯(lián)系實際能力的培養(yǎng)不利。

　　以上問題的存在不適應(yīng)國家對應(yīng)用型人才的培養(yǎng)目標(biāo)。光電技術(shù)在發(fā)展，招生規(guī)模在擴大，與時俱進(jìn)，從實際需要出發(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(nèi)容都能緊跟信息時代的要求。

　　二、光電技術(shù)課程的教學(xué)改革

　　（一）立足信息技術(shù)前沿，更新課程知識結(jié)構(gòu)體系

　　以我們學(xué)院選用的浙江大學(xué)繆家鼎等人編寫的《光電技術(shù)》為例，教材內(nèi)容涉及多而且分散，缺乏系統(tǒng)性和連續(xù)性，其中對原理的敘述多，典型應(yīng)用和設(shè)計介紹少；傳統(tǒng)光電器件多，新型器件少；簡單應(yīng)用多，新領(lǐng)域綜合應(yīng)用少；總之內(nèi)容顯得老化，跟不上當(dāng)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新興技術(shù)，在工程實踐中，它始終呈現(xiàn)高速發(fā)展態(tài)勢，不斷有新的器件、新的檢測方法、新的應(yīng)用領(lǐng)域問世。這些因素決定了課程內(nèi)容的動態(tài)變化性和學(xué)科延展性。針對該學(xué)科的這些鮮明特點，課題組首先對課程主線結(jié)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化，建立了光電技術(shù)課程的結(jié)構(gòu)“大樹”如圖2所示。即以光輻射源和半導(dǎo)體物理基礎(chǔ)作為基礎(chǔ)理論教學(xué)內(nèi)容，它們作為光電技術(shù)這棵大樹的根基，為光電技術(shù)課程的學(xué)習(xí)提供給養(yǎng)；以光電信號的轉(zhuǎn)換和處理為主干教學(xué)內(nèi)容，它通過光信號的變換、光電信號變換和電學(xué)信號的變換等原理為各個光電器件的應(yīng)用輸送養(yǎng)分，根據(jù)這一環(huán)節(jié)可以給出各個器件的特性參數(shù)，從而為器件的實際應(yīng)用提供準(zhǔn)則；以典型光電器件的分析和設(shè)計升華教學(xué)內(nèi)容，針對不同的器件還有其獨特的性能及應(yīng)用領(lǐng)域根據(jù)學(xué)生的興趣展開專題課堂討論，使現(xiàn)代光電系統(tǒng)碩果紛呈。其次，課程從各個單元上配合主線結(jié)構(gòu)，也按照光電信息系統(tǒng)的特點進(jìn)行“裁剪”和“重縫”。我們以“立足教材，跟蹤發(fā)展”為指導(dǎo)思想，授課過程中刪除了陳舊過時的內(nèi)容，在講授教材基本內(nèi)容的同時，收集補充了光電技術(shù)相關(guān)學(xué)術(shù)期刊雜志、書籍；國內(nèi)外光電探測器件知名廠家、近年新型光電探測器件、新型光電信號檢測技術(shù)和方法以及各類光電探測器件的最新進(jìn)展和應(yīng)用情況等。同時利用校內(nèi)外專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(xiàn)代觀點及解決的問題的方式方法充實課堂教學(xué)，實現(xiàn)課程內(nèi)容現(xiàn)代化，收到了良好教學(xué)的效果。

　�。ǘ�）運用科學(xué)的現(xiàn)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，實現(xiàn)課堂教學(xué)模式多樣化。光電技術(shù)的動態(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(dá)到對整個課程的綜合應(yīng)用水平，必須探索多渠道教學(xué)方式，倡導(dǎo)將能力培養(yǎng)深入到日常教學(xué)活動中，達(dá)到“寬基礎(chǔ)，重能力”的教學(xué)目的。采取課上講授、課堂提問和討論的啟發(fā)式和開放型教學(xué)模式，提高學(xué)生主動學(xué)習(xí)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)專題內(nèi)容發(fā)布在網(wǎng)上，便利學(xué)生使用和學(xué)習(xí)。對于一些學(xué)科前沿問題開展課堂討論。讓學(xué)生課外查資料，在充分準(zhǔn)備的基礎(chǔ)上，開展課堂討論。教師對學(xué)生的討論適時進(jìn)行引導(dǎo)。布置學(xué)生寫章節(jié)學(xué)習(xí)總結(jié)和小論文。通過小論文的寫作，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，在多媒體課件設(shè)計時主要體現(xiàn)課程教學(xué)內(nèi)容的主線、重要概念和結(jié)論以及為加深學(xué)生理解的圖片、Flash動畫和音像資料等，而概念的講授、理論公式的推導(dǎo)等仍以傳統(tǒng)的板書方式，即“品型”窗口的多媒體輔助教學(xué)模式。就像多畫面電視機那樣，在主畫面上開一個又一個窗口，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特性[4]，合理設(shè)計Powerpoint文稿的背景和字體的種類、大小、顏色及行距等，提高屏幕信息顯示效果。如對半導(dǎo)體能帶理論，學(xué)生常會覺得很抽象，難理解，故除在課堂講授中增加圖形、圖像、動畫、聲音等形象的多媒體教學(xué)手段外，通過板書例題可檢驗學(xué)生對其認(rèn)識深度，再根據(jù)作業(yè)題中曝露的問題進(jìn)行有針對性的補充解釋，效果非常有效。教學(xué)實踐表明，授課用“品型窗”的方法，教學(xué)結(jié)構(gòu)簡潔，重點突出，概念明確，教學(xué)效果良好。

　�。ㄈ�）“以培養(yǎng)學(xué)生實踐能力、創(chuàng)新能力為核心”的實驗教學(xué)改革，適當(dāng)引進(jìn)科研成果

　　自從1999年我國高校開始擴招以來，高等教育逐步從過去的“精英化”向“大眾化”過渡并逐漸形成“大眾化”的高等教育格局。國家統(tǒng)計局威海調(diào)查隊于近日舉行了“大學(xué)生就業(yè)情況如何？”專題問卷調(diào)查。結(jié)果顯示，�？粕�就業(yè)率高出本科生39個百分點。本科生求職的最大困難是“缺乏工作經(jīng)驗，不會推銷自己”，因此培養(yǎng)實用型人才是當(dāng)前本科教育的目標(biāo)之一，實踐性環(huán)節(jié)在教學(xué)過程中起著不可替代的作用。為了突出實踐教學(xué)，培養(yǎng)學(xué)生的知識應(yīng)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(yǎng)學(xué)生實踐能力、創(chuàng)新能力為核心”的實驗教學(xué)改革。為了適應(yīng)社會經(jīng)濟(jì)發(fā)展對人才的需求，本著“強化動手、突出創(chuàng)新、開放教學(xué)、資源共享”的原則，物理與電子學(xué)院組建了河南大學(xué)實訓(xùn)教學(xué)中心，為學(xué)生電子競賽和挑戰(zhàn)杯等高校創(chuàng)新、創(chuàng)業(yè)大賽及學(xué)生科技制作活動提供場地和平臺。我們根據(jù)學(xué)生特點，采取分層次培養(yǎng)，一般學(xué)生注重基本能力的培養(yǎng)，而學(xué)有余力的學(xué)生則注重創(chuàng)新能力的培養(yǎng)。教學(xué)中將實驗分為三大類，首先是基礎(chǔ)與驗證型實驗，其目的是驗證、證明、鞏固、掌握基本教學(xué)內(nèi)容，例如光功率、光照度、發(fā)光強度、光譜特性等，通過實驗強化認(rèn)識。其次是設(shè)計與綜合型實驗，其目的是以“任務(wù)”或“課題”形式提出實驗要求，綜合使用知識來設(shè)計、開發(fā)完成項目，培養(yǎng)學(xué)生綜合應(yīng)用和自學(xué)能力。比如光電倍增管和CCD器件的原理及應(yīng)用；再者是研究與創(chuàng)新型實驗，以自選/自帶的獨立研究形式為實驗要求，重在培養(yǎng)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、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(jié)果進(jìn)行理論的分析。該實驗過程有助于培養(yǎng)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。由于課程實驗與教學(xué)內(nèi)容同步進(jìn)行，對加深基本概念的理解、強化基本能力的訓(xùn)練起到了良好的促進(jìn)作用。

　　《光電技術(shù)》課程的實驗設(shè)備要求不同于傳統(tǒng)的經(jīng)典實驗，具有很強的時代氣息。實驗所用的核心器件，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格昂貴、維護(hù)嚴(yán)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(jié)合起來，突破教學(xué)大綱，用科研項目的部分內(nèi)容補充或擴展教學(xué)大綱內(nèi)容，充分利用科研儀器設(shè)備為學(xué)生開設(shè)實驗，那么學(xué)生在掌握理論的基礎(chǔ)上，內(nèi)容就可以跟上當(dāng)前的新技術(shù)，形成教學(xué)內(nèi)容對新技術(shù)的快速反應(yīng)，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際應(yīng)用的結(jié)合更為緊密，使整個課程的教學(xué)體系更為完善和統(tǒng)一，增強課程的實用感。最后還有利于啟迪學(xué)生思維，激發(fā)對課程的學(xué)習(xí)興趣，逐步培養(yǎng)學(xué)生獨立分析和解決實際問題的能力，同時還有助于提高學(xué)生的科研素質(zhì)和能力。

　　三、結(jié)束語

　　教學(xué)是藝術(shù)和科學(xué)的有機結(jié)合，課堂是教學(xué)藝術(shù)的舞臺。在教學(xué)中，把教學(xué)內(nèi)容和人才培養(yǎng)緊密結(jié)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(yǎng)今天的人才，而要應(yīng)對的是明天的挑戰(zhàn)。所以，我們的課程教學(xué)改革從實際需要出發(fā)，立足于本專業(yè)，教學(xué)方法和實驗內(nèi)容都緊跟時代要求，教學(xué)過程中有意識地將改革貫穿到教學(xué)實踐的每一個環(huán)節(jié)，使教學(xué)改革取得了顯著實效。

　　參考文獻(xiàn)：

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　　[3]江文杰,曾學(xué)文,施建華.《光電技術(shù)》課程建設(shè)的探索與實踐[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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