淺析光電技術(shù)課堂教學(xué)方法的研究
摘要：通過(guò)對教學(xué)實(shí)踐工作的不斷探索與總結，從教學(xué)內容安排、教學(xué)內容拓展和教學(xué)手段運用三個(gè)方面對“光電技術(shù)”課程的教學(xué)方法進(jìn)行了研究，并將其運用到課堂，取得了良好的教學(xué)效果。
關(guān)鍵詞：光電技術(shù) 教學(xué)內容 教學(xué)手段
1960年第一臺紅寶石激光器的問(wèn)世可以說(shuō)是光學(xué)發(fā)展史上的里程碑，該發(fā)明解決了光頻載波問(wèn)題，此后光電子技術(shù)得以蓬勃發(fā)展，在現代信息產(chǎn)業(yè)結構中扮演著(zhù)重要角色。…由于社會(huì )發(fā)展的需要，近十多年來(lái)許多高校紛紛開(kāi)設“光信息科學(xué)與技術(shù)”或“光電子技術(shù)”專(zhuān)業(yè)，著(zhù)力培養專(zhuān)門(mén)的光電子人才“光電技術(shù)”作為該學(xué)科的主干課程，將系統地介紹光電子技術(shù)的理論和應用基礎。在講授這門(mén)課程的過(guò)程中，筆者對其具體的教學(xué)方法有一些體會(huì )和思考，文章將進(jìn)行詳細的論述。
一、教學(xué)內容的合理安排
一門(mén)課程教學(xué)效果的好壞在很大程度上取決于課堂教學(xué)內容對學(xué)生是否具有吸引力，能否激發(fā)學(xué)生學(xué)習的興趣和積極性。而教學(xué)內容又來(lái)源于老師選擇教材是否合適。在圖書(shū)庫中鍵入“光電子技術(shù)”的檢索詞會(huì )出現十幾本相同名稱(chēng)的教材，但是否每本書(shū)都適合課堂教學(xué)呢?答案是否定的。雖然書(shū)的名稱(chēng)都叫做《光電子技術(shù)》，但細細翻閱，每本書(shū)的側重點(diǎn)都是不相同的，有的大部分章節是介紹激光原理和激光器工藝，對光電檢測和顯示涉及較少;有的偏重于理論推導，對實(shí)際的應用涉及很少。還有一些教材雖然內容較為全面，但書(shū)本頁(yè)數很多，在三十多個(gè)課時(shí)內難以講完。針對長(cháng)沙理工大學(xué)實(shí)際的課時(shí)要求和學(xué)生專(zhuān)業(yè)背景，通過(guò)仔細比較選擇了安毓英編寫(xiě)的《光電子技術(shù)》(電子工業(yè)出版社)一書(shū)。
教材選好后，在實(shí)際的教學(xué)過(guò)程中教師仍需對教學(xué)內容進(jìn)行認真斟酌。教材共有七個(gè)章節，分別為“光輻射、發(fā)光源與光傳播基本定律”、“光輻射的傳播”、“光束的調制和掃描”、“光輻射的探測技術(shù)”、“光電成像系統”、“顯示技術(shù)”和“光電子技術(shù)應用實(shí)例”。其中“光輻射的傳播”一章中主要從理論上介紹光束在各種媒質(zhì)中的傳播規律，在光電子應用中較為重要的是光波在電光晶體(2.2節)、聲光晶體(2.3節)、磁光介質(zhì) (2.4節)和光纖波導中的傳播(2.5節)。而這四部分內容應用在實(shí)際中恰好是電光調制器(3.2節)、聲光調制器(3.3節)、磁光調制器(3.4 節)和光纖通信技術(shù)(7.1節)。所以在講課的時(shí)候可以把2.2節和3.2節、2.3節和3.3節、2.4節和3.4節、2.5節和7.1節內容綜合起來(lái)講授，第二章將不作為獨立的一章來(lái)專(zhuān)門(mén)講述理論推導。在講第三章中每一種調制器工作原理的時(shí)候，先講第二章涉及的理論知識，隨后在學(xué)生對理論還有深刻記憶的情況下緊接著(zhù)把這一理論在工業(yè)中的應用進(jìn)行講授，這樣就增強了學(xué)生在學(xué)習理論時(shí)的目的性。對教材的其他內容細細推敲，還有很多地方可以這樣來(lái)安排。這種將理論知識和實(shí)際應用綜合講解的方法讓學(xué)生明白了理論并非空洞的理論，既提高了注意力，又激發(fā)了學(xué)生的學(xué)習熱情，在實(shí)踐中收到了很好的教學(xué)效果。
二、教學(xué)內容的適度拓展
“光電技術(shù)”是～門(mén)應用性和針對性都很強的學(xué)科，“學(xué)以致用”在這門(mén)課程中得到了很好的體現。教材由于篇幅的限制，第三章“光輻射的調制”和第四章“光輻射的探測技術(shù)”僅僅是介紹了各種光電子器件的工作原理，學(xué)生學(xué)完之后雖然明白了各類(lèi)器件的工作原理，但對于“這些器件可以用在什么領(lǐng)域、可以發(fā)揮什么作用”等問(wèn)題，學(xué)生會(huì )較為茫然。例如各種光調制器件如電光調制器、聲光調制器和磁光調制器都可以將人們所要傳遞的聲音、視頻和圖像等電信號形式的信息加載到激光上面去，實(shí)現電信號到光信號的轉變。但學(xué)生可能又會(huì )有這樣的疑問(wèn)：在實(shí)際應用中用戶(hù)要實(shí)現電光變換時(shí)，三種調制器是否可以任意選擇一種呢?答案當然是否定的，因為每種調制器由于工作原理的不同使得它們會(huì )應用在不同領(lǐng)域和范圍。在實(shí)際應用中需針對具體情況選擇合適的調制器種類(lèi)。而對“每種調制器具體可以用在哪些領(lǐng)域”這個(gè)問(wèn)題教材并未涉及。筆者通過(guò)查閱大量的相關(guān)文獻和資料，對這一問(wèn)題做了詳細總結，作為補充內容在課堂講述，使學(xué)生對所學(xué)的東西有了更為深切的認識和體會(huì )。第四章內容主要是講述各種光電探測器件，但探測的對象不同，有的是用來(lái)探測光輻射的能量，有的是用來(lái)探測光輻射的亮度等。那么講完這些器件后同樣會(huì )遇到這樣的問(wèn)題：“這些器件有哪些實(shí)際應用呢?”由于課程的教學(xué)對象是電信工程專(zhuān)業(yè)的學(xué)生，電路設計都很熟悉。課后可以布置這樣的作業(yè)如“利用光敏電阻設計路燈自動(dòng)控制電路”、“利用熱敏電阻設計半導體激光器的溫度控制電路”等。這樣不僅讓學(xué)生學(xué)以致用，而且在做作業(yè)的同時(shí)明白了不同光輻射探測器件的不同應用領(lǐng)域。
講述“光纖通信”這塊內容時(shí)，恰好是筆者的研究方向，所以在上課的過(guò)程中將大量科研過(guò)程中積累的相關(guān)實(shí)驗結果和波形圖以及器件設備的實(shí)物圖展現給學(xué)生，課堂內容變得生動(dòng)而豐富，很好地拓寬了學(xué)生的知識面。
所以在教材的基礎上通過(guò)合理的拓展課堂教學(xué)內容，可以讓學(xué)生對所學(xué)的知識掌握得更為透徹，理解得更為深刻，增強他們對知識的綜合運用能力。
三、教學(xué)手段的合理應用
要想取得良好的課堂教學(xué)效果，除了講述內容的選擇安排外，教學(xué)手段也起著(zhù)至關(guān)重要的作用。教學(xué)過(guò)程中筆者采用了多媒體和板書(shū)相結合的方法。
利用多媒體的幫助，使教學(xué)內容更為直觀(guān)。由于這是一門(mén)應用性質(zhì)的課程，所以在講解每一種器件的時(shí)候筆者都將查閱到并精心挑選的真實(shí)的器件圖片展示給大家，比如各種激光器、光電二極管、熱敏電阻、等離子體顯示器、電光晶體、聲光調制器等等。這些圖片都是課本上所沒(méi)有的。學(xué)生在看到這些圖片后就會(huì )感覺(jué)所講的知識和他們的距離更近了，讓他們覺(jué)得光電子學(xué)并不是空洞的理論，光電技術(shù)和各種各樣的器件就存在于他們是實(shí)際生活中。這種方式很大程度上調動(dòng)了學(xué)生學(xué)習的積極性。
作為一名青年教師，“如何將板書(shū)和多媒體很好地結合”一直是筆者所思考的問(wèn)題。由于一頁(yè)PPT所能展示的內容極其有限，講完一頁(yè)翻到第二頁(yè)時(shí)前面一頁(yè)的內容學(xué)生就看不到了'而學(xué)生課前如果沒(méi)有充分預習的話(huà)，當翻到下一頁(yè)PPT時(shí)他對前一頁(yè)PPT上的內容記憶一般都還是比較模糊的，只是有一個(gè)大概的印象。所以當講述的內容是偏重于理論公式推導時(shí)，由于對理論的理解來(lái)源于公式推導的前后連貫性，此時(shí)應盡量避免使用PPT而采用傳統的板書(shū)。大幅黑板有很大的書(shū)寫(xiě)空間，所講的內容就能夠前后連貫地呈現給學(xué)生。當講某個(gè)公式是由前面的某個(gè)公式推導得出的，此時(shí)教師可以在黑板上把前面的那個(gè)公式指給學(xué)生。學(xué)生能同時(shí)看到前后相關(guān)聯(lián)的各個(gè)理論，他們所獲得的知識就是整體的而不是離散的，這樣就更有助于學(xué)生對理論知識的理解。
另外生動(dòng)的教學(xué)過(guò)程應該是一個(gè)師生互動(dòng)的過(guò)程，“課堂提問(wèn)”普遍被認為是一個(gè)較為不錯的互動(dòng)方式。在兩年多的教學(xué)實(shí)踐中筆者發(fā)現同樣是提問(wèn)，有的時(shí)候學(xué)生很踴躍，爭相回答問(wèn)題，課堂氣氛很活躍;而有的時(shí)候雖然提問(wèn)了'但學(xué)生都低下了頭，課堂氣氛突然變得很沉悶。通過(guò)和學(xué)生的交流后發(fā)現，老師提的問(wèn)題學(xué)生如果感興趣他們反應就較為踴躍。所以在課堂教學(xué)過(guò)程中，如何提問(wèn)也同樣是值得認真思考的一個(gè)問(wèn)題。講“固體成像器件”這一節時(shí)，先不經(jīng)意地詢(xún)問(wèn)學(xué)生誰(shuí)有數碼相機。許多學(xué)生都舉了手，然后循序漸進(jìn)地提出“在買(mǎi)相機時(shí)為什么要買(mǎi)數碼相機而不購買(mǎi)膠片相機?數碼相機的優(yōu)點(diǎn)體現在哪些方面?數碼相機的工作原理是什么?”由于這一系列問(wèn)題都是學(xué)生在日常生活中遇到的實(shí)際問(wèn)題，所以他們都踴躍地做了回答，而這些問(wèn)與答恰好巧妙地引出了本節課所要講解的內容，整堂課學(xué)生帶著(zhù)問(wèn)題去聽(tīng)課，聽(tīng)得都十分仔細，教學(xué)效果也非常好。第六章涉及的則是各種顯示器件，如陰極攝像管顯示器、液晶顯示器及等離子體顯示器。這些也都是學(xué)生每天都會(huì )用到的器物，離他們的生活很近，也可以采用同樣的提問(wèn)方式讓學(xué)生帶著(zhù)問(wèn)題去聽(tīng)課。當講到人眼的視覺(jué)感知角度范圍時(shí)，筆者沒(méi)有直接去講知識，而是先提問(wèn)“為什么我們家里的電視機屏幕都是長(cháng)方形而不是正方形的”，學(xué)生回答的角度很多，有的學(xué)生還從擺放穩定性方面做了思考，課堂立即變得非�；钴S。隨后筆者給出了正確的答案，由于一個(gè)提問(wèn)的設置學(xué)生對這個(gè)知識點(diǎn)便有了深刻的記憶。
四、結束語(yǔ)
經(jīng)過(guò)兩年多的教學(xué)實(shí)踐，筆者深深體會(huì )到站在講臺上講課是一件需要用心去做的工作，只有在教學(xué)中不斷思考、不斷改進(jìn)、不斷努力嘗試，才能更快地提高自身的教學(xué)水平，才能呈現給學(xué)生更加精彩的課堂教學(xué)。上述便是筆者在講授“光電技術(shù)”課程中的一些體會(huì )，在今后的實(shí)踐中仍會(huì )不斷提高自身水平，嘗試將計算機模擬技術(shù)應用到課堂教學(xué)中，為培養高素質(zhì)的畢業(yè)生做出自己的貢獻。
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