“光電檢測技術”課程的教學研究與實踐

摘要：“光電檢測技術” 是光信息科學與技術專業的一門重要專業課，它所包含的內容多，涉及的知識面廣，對培養學生綜合運用專業知識及創新能力起著非常重要的作用。本文根據“光電檢測技術”課程教學中存在的問題，對教學內容、教學方法、和教學手段等方面提出了一些改革思路，并進行了實踐教學研究。實踐表明，通過精心組織教學內容， 積極開展啟發式教學， 并將課堂教學、實驗教學與實踐創新活動緊密聯系起來， 不僅可以激發學生的學習的學習興趣，而且有利于對學生綜合運用專業知識和創新能力的培養，可以取得較好的教學效果。

關鍵詞：光電檢測技術 教學研究 教學實踐 教學改革

中圖分類號: O43 文獻標識碼：A 文章編號：1674-098X(2011)12(C)-0000-00

0 引言

當今時代是信息化的時代，光電技術就是隨信息技術發展起來的一門高度知識集中的新學科，它將光學、微電子學、精密機械、計算機科學及其它相關技術交叉融合構成一門綜合性高新技術，在國民經濟、國防和科學研究等各個方面有著廣泛的應用，成為新技術革命時代和信息社會的重要技術支柱。光電檢測技術是光電技術中最主要、最核心的部分，它是專門用光電的方法進行各種檢測、變換、處理的原理和方法的技術，具有非接觸、高精度、高速度等特點，是現代檢測技術最重要的手段和方法之一，是光信息科學與技術專業的一門非常重要的專業必修課，對于銜接學生以前所學的光學、激光技術和模擬數字電路技術、單片機技術等課程內容， 拓展光電類專業知識的交叉綜合應用具有舉足輕重的意義[1]。學習和掌握這門課程對于提高學生素質和培養分析能力、創新能力都有重要意義。對于地位如此重要專業課，需要在教學內容、教學方法和教學手段等方面進行探索改革， 以期進一步提高教學效果， 培養學生的創新能力，滿足日益增長的光電一體化復合型人才需要[2]。本文根據自己的教學實踐和他人的研究成果，對“光電檢測技術”課程的教學進行了積極的探索。

1 合理選擇和安排教學內容

“光電檢測技術”是光信息科學與技術專業的一門重要專業課，課程內容多，涉及的知識面廣，包括光學技術、微電子學技術、精密機械及計算機技術等多種學科內容。淮海工學院光信息科學與技術專業將該課程核定為56課時，在短課時內，如何選擇及合理安排教學內容，避免學生產生雜亂無章的感覺，是授課教師首先要考慮的問題。針對淮海工學院實際的課時要求和學生的專業背景，將課程基本內容確定為：光電檢測技術的理論基礎，常用的輻射光源、光電檢測器件、光電成像檢測器件等光電器件的結構原理及應用，光電檢測電路設計，光學信號的調制和解調技術，直接探測和相干探測技術，光電檢測技術的典型應用。另外，一般教材對原理的敘述較多，典型應用和設計方面介紹較少；對傳統的光電器件的介紹較多，新型光電器件較少；簡單應用介紹較多，而新領域綜合應用較少。總之，教材基本跟不上最新技術的發展， 所以教學過程中在講授教材基本內容的同時，必須填充最新的知識內容，將新型的光電檢測器件、新型的光電檢測技術和方法、各類光電檢測器件的最新進展和應用等最新相關科研成果融合在教學過程之中，學生能夠從基礎知識出發，掌握光電檢測技術理論和實際的分析與研究方法、實際應用和發展趨勢，感受課程的先進性和實用性。

在有限的課時內，對于這么多的教學內容，如不精心組織安排，會使學生感到各個章節之間缺少有機聯系，內容雜亂無章，缺少系統性和完整性。所以，在講授本門課程時，首要的是講解本門課程的主要內容、結構及各個章節之間的邏輯關系，讓學生對光電檢測系統有一個整體性的認識，然后再分解系統，逐一講解。對課程整體性的認識可結合圖1所示的結構模型圖講解。圖1為光電檢測系統的基本框圖，教學中首先給學生講述光電檢測系統的整體結構，使學生明確完整的光電檢測系統包括了光學變換、光電變換和電路處理三大模塊。對于課程的十幾個章節，若沒有一根主線有效貫穿起來，則會顯得凌亂，為此，可根據光電信息的形成、傳輸、采集、變換、處理及應用為主線來介紹各章內容，即以光電檢測的理論基礎、光輻射源和光電檢測器件等內容為基礎內容，以光電信號的變換和處理（包括光學信號的變換、光電信號的變換、電學信號的變換）為主題教學內容，以典型的應用系統的分析和設計為提升教學內容[3]。課程圍繞光電信息的形成、傳輸、變換與處理展開討論，突出了課程在培養學生牢固基礎知識、樹立基本方法、培養基本能力等方面的基本原則。

2 注重教學方法和教學手段

要想取得好的教學效果，除了合理選擇和安排教學內容外，教學方法和教學手段也起著十分關鍵的作用。興趣是最好的老師，所以筆者在教學過程中，注重課堂教學模式的多樣化，選擇合理的教學手段，努力提高學生學習的興趣，激發學生學習的熱情。

教學過程中注重啟發式教學模式，開展啟發式教學能夠消除面面俱到、滿堂灌輸等被動式教學方式的弊端，從而充分調動學生的主觀能動性， 激發他們的學習興趣， 引導他們由被動學習變為主動學習。例如在講解光伏器件組合器件中的象限探測器時，如果平鋪直敘的直接講解象限探測器的結構和用途，學生既覺得枯燥，而且僅僅局限于理論上的認識，與實際結合不起來。所以在授課時，先是提供象限探測器在激光制導和通信中的一些應用實例，然后具體以四象限探測器探測光斑位置為例，提出“四象限探測器為何能探測光斑位置？”、“如何實現？”以及“這種探測方法有什么缺點？”這幾個問題，讓學生帶著解決問題的強烈愿望，積極主動的參與到教學中來，不僅提高了本課的教學效率，并為后面學習位置傳感器埋下伏筆。另外，課程在教學過程中也注重方法的講解。培養學生的素質， 不僅在于使學生掌握更多的科學知識，更重要的是培養學生掌握分析、解決問題的能力。例如上面提到的在象限探測器和位置傳感器的教學中，因這部分內容學時的限制，不可能將探測器探測光斑位置的原理詳細推導，所以，可以安排學生課后通過查找閱讀資料，以小論文的形式提交，這樣，通過合理的教學方法，不僅加深了學生對基礎知識的理解，拓寬了知識面，又鍛煉了他們文獻查閱、分析以及論文的寫作等方面的能力，大大提高了教學效率。

教學過程中充分利用現代化的教學手段，采用多媒體技術和傳統的板書相結合的方式進行教學。光電檢測技術課程涉及的信息量大，圖表多，對于課程中一些不易表達、不可視的內容，應充分發揮多媒體技術的優勢，例如在講解各種光電探測器件時，外形和結構可以以圖片的方式進行講解，對于工作原理，可以用動畫進行展示，既直觀又易于理解。而對于一些基本概念、理論公式的推導等內容，應采用傳統的板書的形式進行。所以，采用圖、文、聲、像等多種效果的多媒體課件和板書結合的教學模式， 不僅能發揮教師在教學中的主觀能動性， 豐富和擴充教學的信息量，而且知識的陳述也會更為清晰、形象，大大激發了學生學習的興趣，提高了講課效率。

3 重視實踐教學

實踐是檢驗真理的唯一標準，光電檢測技術又是一門實踐性很強的學科，所以實踐教學是本門課程的一個重要環節，對培養學生理論聯系實際的能力、獨立思考的能力和創新能力起著重要的作用。

為了突出實踐教學的目的，對于一些基礎驗證性的實驗，一改以往的教學模式，不以單純驗證性為主要目的，而是在實驗的同時，強調培養學生應用知識和自主創新的能力。例如光敏電阻、光電池、光電二極管等光電器件的特性測試實驗，實驗時不再提供實驗教材，實驗電路、實驗步驟等內容，而只是提供光電實驗平臺，讓學生自行設計實驗，從而使這些簡單的基礎的驗證性的實驗不再枯燥無味，不僅讓學生掌握了課堂教學的內容，更是鍛煉了學生獨立思考和自主創新的能力。而對于一些綜合設計性的實驗，我們選用的是長春理工大學設計開發的光電檢測實驗箱，能開出六個綜合實驗，如果每個實驗僅僅按照實驗講義的內容，弄清實驗原理，并作出實驗結果，則遠遠達不到實踐教學的目的。所以，實踐教學時，對于這部份的實驗，除了完成傳統教學的要求外，要求學生自主選擇其中一個或自主選題，完成整個光電檢測系統的設計，并進行軟件仿真，最后進行焊接、調試。整個過程綜合利用模擬電子技術、數字電子技術、單片機開發與利用技術、光學設計等多門課程的內容，充分發揮了學生綜合應用知識的能力、動手能力和創新能力。為了進一步激發學生的學習熱情，學院同步舉辦“光電技術與生活”設計競賽活動，大大調動了學生學習的積極性，大大提高了實踐教學的教學效率。

4 小結

本文根據“光電檢測技術”課程教學中存在的問題，提出了一些改革思路，并進行了實踐教學研究。通過兩年的教學實踐，實踐表明，通過合理選擇和安排教學內容、注重教學方法和教學手段、重視和加強實踐教學，加強學生動手能力培養，提升學生的學習能力，取得了良好的效果。

參考文獻

[1] 雷玉堂.光電檢測技術.中國計量出版社，2009.

[2] 曾廣杰.21世紀光電信息工程專業人才培養的探索.光電子技術與信息，2004，17（1）.

[3] 江文杰.光電技術.科學出版社，2009.