“光電檢測技術”教學方法探討

吳瑩

摘 要“光電檢測技術”在日常生產(chǎn)、生活中應用極其廣泛。為了充分調動學生學習的積極性、提高教學質量，在授課過程中，采用了呈現(xiàn)法、啟發(fā)法、理論和實驗相結合法及任務驅動法，取得較好的教學效果。

關鍵詞 光電檢測技術 教學方法 教學質量

中圖分類號：G424 文獻標識碼：A?DOI：10.16400/j.cnki.kjdkx.2015.09.049

Discussion on Teaching Methods of Photoelectric Detection Technology

WU Ying

（Jiangsu Normal University， Xuzhou， Jiangsu 221116）

Abstract Photoelectric detection technology is widely used in daily production and life. In order to mobilize students learning enthusiasm， improve the quality of teaching fully， the presentation method， heuristic method， method of theory combined with experiment， and task driven method in teaching process are adopted， a good teaching effect is obtained.

Key words photoelectric detection technology; teaching method; teaching quality

目前，“光電檢測技術”課程的教學方法主要采用講授法，結合多媒體課件及板書，把教學內(nèi)容灌輸給學生，由于這種方法忽視了學生的主動性和創(chuàng)造性，學生常會感覺教學內(nèi)容過于抽象和雜亂，最終失去學習興趣。①因“光電檢測技術”應用性較強，在培養(yǎng)學生過程中應不僅要求學生掌握理論知識，還應培養(yǎng)學生的綜合應用能力，使學生做到學以致用。為了提高教學質量、提升教學效果，筆者根據(jù)自身教學實踐，對“光電檢測技術”課程教學方法進行了探討。

1 呈現(xiàn)法

在授課過程中，可通過多媒體課件，列舉大量光電檢測技術在生產(chǎn)、生活領域的應用實例，如工業(yè)生產(chǎn)過程中的光電自動檢測，校園里路燈的自動控制，檢測技術在汽車、家電、醫(yī)療衛(wèi)生中的應用等，這將有利于學生了解光電檢測技術的應用，激發(fā)學生對這門課的興趣。

在講解光電檢測器件時，除了介紹器件的工作原理、特點，還可以通過多媒體課件展示器件的應用，如空調、冰箱、電飯煲等，可利用熱敏電阻、熱電偶等檢測器件實現(xiàn)溫度檢測，電視機遙控器可利用光敏二極管、光敏三極管實現(xiàn)紅外檢測;辦公用品中的掃描儀可利用線陣CCD實現(xiàn)文檔掃描;醫(yī)療方面使用的電子血壓計可利用壓力傳感器實現(xiàn)血壓檢測等。此外，還可以利用課件呈現(xiàn)部分檢測電路，使學生了解怎樣使用這些器件，以及使用過程中需要注意哪些問題，這樣，學生才會對器件有更深刻的認識，而且學生也將明白根據(jù)自己所學的知識可以實現(xiàn)實際的檢測目標。

2 啟發(fā)法

采用啟發(fā)式教學能充分調動學生的主觀能動性。②在授課過程中要引導學生自主思考，如在講解光生伏特器件比光電導器件有更快的響應速度時，可從半導體理論出發(fā)，引導學生理解光電導器件與光照有關的是多數(shù)載流子的行為，而光生伏特器件與光照相聯(lián)系的是少數(shù)載流子的行為，且少數(shù)載流子的壽命通常很短。在分析光子檢測器件與熱電檢測器件的響應時間時，可以引導學生從光與物質相互作用的過程出發(fā)，光熱效應中物質吸收了光能導致自身溫度變化，需要時間較長，因此導致熱電檢測器件的響應時間比光子檢測器件的響應時間長。

在介紹檢測器件的特性時，應從器件的工作原理出發(fā)，引導學生理解器件的特性。如在介紹光敏電阻時，其伏安特性表現(xiàn)為過原點的直線。這是因光敏電阻是基于光電導效應做成的器件，在一定的光照度條件下，光生載流子的數(shù)量一定，此時光敏電阻相當于一個純電阻，因此符合歐姆定律。

在介紹檢測器件的特性時，還可以引導學生對各種器件進行橫向比較，以鞏固以前的知識。因光敏二極管和光敏三極管同是基于光生伏特效應做成的器件，在介紹特性時可引導學生進行對比。如在介紹光敏三極管的特性時，可以引導學生回顧光敏二極管的特性。光敏二極管在正向電壓條件下與普通二極管一樣，只有單向導電性，僅在反向偏壓條件下表現(xiàn)出光電效應。其伏安特性表現(xiàn)出一定的入射光功率條件下，在較低反向電壓作用時光電流隨反向偏壓的變化較明顯，當反向偏壓進一步增加時，光生載流子的收集接近極限，光電流趨于飽和，此時可視作恒流源。光敏三極管因為有光電流放大的功能，所以光敏三極管的伏安特性曲線向上偏斜，間距增大。③與光敏二極管伏安特性的不同還表現(xiàn)在偏置電壓很低時，無論光照有多強，光敏三極管的集電極因偏壓太低，導致收集能力低，造成三極管飽和，伏安特性表現(xiàn)出此時電流都趨于零，而光敏二極管則因光照原因有反向電流流過。

3 理論和實驗相結合法

“光電檢測技術”所涉及到的檢測器件比較多，且每個器件的特性不同，單靠課堂講解，學生很容易混淆。因學院在開設理論課的同時還開設了“光電技術綜合實驗”課，因此，在進行理論教學的過程中結合實驗平臺，能使學生更好地理解光電檢測器件的特性。我們采用的是CSY-10G型和CSY-10E型光電特性綜合實驗系統(tǒng)，涉及到光敏二極管、光敏三極管、光敏電阻、光電池、光纖傳感器、PSD光電位置傳感器、CCD電荷耦合圖像傳感器、熱釋電紅外傳感器、光柵傳感器、光電耦合器、發(fā)光二極管、激光二極管、光電倍增管、雪崩光電二極管等器件的特性實驗。在課堂講授器件特性之前，可先進行檢測器件特性測量的實驗，授課過程中結合器件的工作原理，分析實驗中器件所表現(xiàn)出的特性，有利于學生更好地理解并掌握器件的特性。

光電特性綜合實驗系統(tǒng)還提供了光電檢測器件的應用系統(tǒng)，如光敏電阻的應用-暗燈控制，使發(fā)光二極管在實驗時光照環(huán)境下不亮，改變光照條件，實現(xiàn)光照變暗到一定程度時發(fā)光管變亮。這些應用系統(tǒng)可以使學生了解檢測器件的使用，使學生做到學以致用，從而激發(fā)學生學習這門課的興趣。

在完成課堂教學的同時，還可以結合實驗室條件，鼓勵學生對現(xiàn)有實驗進行改進，改被動接收為主動學習，強化學生對所學知識的理解。如在利用光電耦合器測電機轉速的實驗中，除了要求學生觀察實驗裝置，了解實驗原理，學會測量電機的轉速，還可以鼓勵學生改變發(fā)光器件與接光器件的夾角，從而實現(xiàn)不同距離的探測。在光敏電阻的應用實驗時，學生可根據(jù)暗通電路原理，試設計一個亮通控制電路，這樣可以提高學生學習的熱情，激發(fā)他們對某些事物變革的思路。

4 任務驅動法

因為“光電檢測技術”具有較強的實用性，而且課程一般安排在電學相關課程學完之后進行，因此，學生在學完本門課之后，應該能獨立解決一些生活中的實際問題。在整個課程學習過程中，教師可下達兩次任務：（1）經(jīng)過光電檢測器件的學習，在遇到實際問題時，學生應該能夠選擇合適的檢測器件，此時，教師可對學生提出任務，即根據(jù)實際生活中的某一個問題，選擇合適的檢測器件，實現(xiàn)檢測目標。目的是使學生了解檢測器件在實際生活中的應用。（2）在完成光電檢測電路及光電檢測系統(tǒng)的學習后，學生應該可以根據(jù)所學知識解決一些簡單的實際問題，此時，教師可對學生提出自己設計并實現(xiàn)實際檢測的要求。在設計完成時，每組可由一名同學主講，其他同學補充的方式，將設計成果展現(xiàn)給全班同學，所做成果可計分在最終的考察成績里。

在學生學習的過程中，還應積極鼓勵學生參加各種科技創(chuàng)新活動，④培養(yǎng)學生的創(chuàng)新意識、協(xié)作精神。因為“光電檢測技術”在日常生產(chǎn)、生活中應用極其廣泛，通過科技創(chuàng)新活動尋找生活中存在的問題，積極主動地解決，可提高學生的綜合分析與設計能力。

以上是筆者在教學過程中采用的一些方法，綜上所述，筆者認為在光電檢測技術教學中，教師應充分發(fā)揮自己的才智，吸引學生的注意力，提高教學效果，培養(yǎng)學生的綜合應用能力。

基金項目：江蘇省高等教育教改研究課題（2013JSJG 155）;十二五重點專業(yè)支持項目;江蘇高校優(yōu)勢學科建設工程資助項目

注釋

① 李剛，曹浪舟.光電檢測技術課程教學改革的探討[J].高等函授學報（自然科學版），2010.23（4）：43-45.

② 陳元枝.“光電檢測技術”課程的教學體會[J].桂林電子科技大學學，2007.27（5）：426-428.

③ 郭培源，付揚.光電檢測技術與應用[M].北京：北京航空航天大學出版社，2006.

④ 張衛(wèi)純，王開圣.淺談《光電檢測技術》課程的課堂教學[J].甘肅科技，2009.25（18）：170-171.