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光電檢測技術(shù)課程改革初探論文

時(shí)間:2024-10-24 15:25:33 其他類(lèi)論文 我要投稿

光電檢測技術(shù)課程改革初探論文

  【摘 要】光電檢測技術(shù)將光學(xué)檢測技術(shù)與現代微電子技術(shù)、計算機技術(shù)緊密結合,是相關(guān)專(zhuān)業(yè)的一門(mén)重要專(zhuān)業(yè)課程;谡n程特點(diǎn),我們從教學(xué)內容的更新、實(shí)驗環(huán)節的改進(jìn)和考核方式的改革等方面開(kāi)展了光電檢測技術(shù)課程的建設,提高了學(xué)生學(xué)習的主動(dòng)性,增強了學(xué)生綜合運用所學(xué)知識進(jìn)行分析和應用的能力。

光電檢測技術(shù)課程改革初探論文

  【關(guān)鍵詞】光電檢測技術(shù) 課程內容 實(shí)驗 考核

  隨著(zhù)現代科學(xué)技術(shù)的快速發(fā)展,光電檢測技術(shù)作為一門(mén)研究光與物質(zhì)相互作用的新興技術(shù),因其測量精度高、速度快、非接觸、頻寬與信息容量極大、傳遞信息效率高、自動(dòng)化程度高等突出特點(diǎn),成為現代檢測技術(shù)最重要的手段和方法之一。在工業(yè)、農業(yè)、軍事、航空航天以及日常生活中應用得非常廣泛,是現代信息類(lèi)工科學(xué)生必須掌握的知識。

  自2004年起,光電檢測技術(shù)課程成為北京信息科技大學(xué)光信息科學(xué)與技術(shù)和測控技術(shù)與儀器兩個(gè)專(zhuān)業(yè)共同的一門(mén)重要專(zhuān)業(yè)課。該課程將光學(xué)檢測技術(shù)與現代微電子技術(shù)、計算機技術(shù)緊密結合起來(lái),深入講解各種光電轉換技術(shù)及器件的原理、特性和基本用法,結合具體應用,詳細介紹各種激光干涉、衍射,光纖傳感等光電檢測方法、技術(shù)及系統,最終讓學(xué)生深入理解光電技術(shù)的基礎理論和基本知識,對各種光電器件和光電檢測技術(shù)有一個(gè)全面的認識,并且掌握多種光電檢測方法,以便在實(shí)踐中熟練應用,為學(xué)生今后的工作打下堅實(shí)的基礎。理解和掌握這門(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。

  同時(shí)由于光電檢測技術(shù)以光電子學(xué)為基礎,以光電子器件為主體,研究和發(fā)展光電信息的形成、傳輸、接收、變換、處理和應用,這正是學(xué)院儀器科學(xué)與技術(shù)和光學(xué)工程兩個(gè)一級學(xué)科共同的研究方向。學(xué)院眾多教師在該方向的長(cháng)期科學(xué)研究過(guò)程中,不斷加深對光電檢測技術(shù)的基本理論、實(shí)施方法、系統和關(guān)鍵技術(shù)的理解和應用,在光、機、電、計算機相結合的激光干涉測量、激光衍射測量、激光跟蹤測量、光纖傳感檢測、光電多自由度監測等各種物理參數測量?jì)x器和系統方面展開(kāi)了深入研究,取得了豐碩的研究成果并積累了豐富的科研經(jīng)驗。

  2013年開(kāi)始,以精品課程為目標,我們深入開(kāi)展了光電檢測技術(shù)課程建設,涉及課程教學(xué)內容的更新、實(shí)驗環(huán)節的改進(jìn)和考核方式的改革等。

  一 教學(xué)內容

  如圖所示,一個(gè)典型的光電檢測系統包括光學(xué)處理部分、電子學(xué)處理部分,兩者通過(guò)光電轉換部分有機連接成一個(gè)整體。與之相對應,光電檢測技術(shù)課程內容多、發(fā)展快、涉及知識面廣。為此,我們首先對授課內容進(jìn)行比較分析和歸納總結,提煉出最基礎的關(guān)鍵原理,同時(shí)吸取眾家之長(cháng),結合專(zhuān)業(yè)特點(diǎn),補充有代表性的最新應用。

  首先對應用光學(xué)、物理光學(xué)、信息光學(xué)等課程已經(jīng)講授的內容大幅度減少授課學(xué)時(shí),例如光電檢測中常見(jiàn)光源、光學(xué)系統和設備相關(guān)內容的學(xué)時(shí)壓縮一半;但鑒于輻射度和光度學(xué)是專(zhuān)業(yè)選修課,一部分學(xué)生沒(méi)有選修,一部分學(xué)生選修后掌握不夠多,將該部分知識的講解課時(shí)適當增加,補充了一些與學(xué)生日常生活關(guān)聯(lián)度高的內容,增強學(xué)生學(xué)習的興趣;強化光電轉換器件部分,如前所述,該部分所介紹的各種光電轉換器件是光電檢測技術(shù)的關(guān)鍵環(huán)節,深入介紹了各種光電子發(fā)射探測器、光電導探測器、光伏探測器、光電成像器件的原理、特性和基礎應用,還專(zhuān)門(mén)介紹了應用日益廣泛的紅外熱成像探測器;同時(shí)考慮到調制解調技術(shù)在光電檢測系統中的廣泛使用,專(zhuān)門(mén)對此技術(shù)做了重點(diǎn)講解。調整后整體內容更豐富,兼顧了基礎原理和實(shí)際應用,學(xué)生反饋良好。

  我們還將課程內容與后續的專(zhuān)業(yè)綜合實(shí)踐環(huán)節相配合。因為學(xué)院兩個(gè)專(zhuān)業(yè)都開(kāi)設有專(zhuān)業(yè)綜合實(shí)踐環(huán)節,該環(huán)節主要培養學(xué)生綜合運用所學(xué)知識掌握某些光機電系統的設計能力,將所學(xué)與實(shí)際應用有機結合起來(lái),最終提高學(xué)生分析問(wèn)題和解決問(wèn)題的能力,培養他們的創(chuàng )新意識及創(chuàng )新能力。光電檢測技術(shù)正是與專(zhuān)業(yè)綜合實(shí)踐相對應的一門(mén)重要的綜合性課程,我們在授課過(guò)程中有意識地將后期綜合實(shí)踐可能涉及的內容經(jīng)提煉后引入到課程教學(xué)中,前期培養學(xué)生的綜合應用意識和能力,為后續的綜合實(shí)踐環(huán)節打好基礎。

  二 實(shí)驗環(huán)節

  課程設有8個(gè)學(xué)時(shí)的實(shí)驗。通過(guò)較充分的實(shí)驗,使學(xué)生在掌握光電檢測技術(shù)基本理論知識的基礎上,培養設計和實(shí)施工程實(shí)驗的能力,并能夠對實(shí)驗結果進(jìn)行分析。

  但我們發(fā)現,學(xué)生在綜合運用理論和技術(shù)手段設計系統的能力有所欠缺,主動(dòng)性不足。為此,我們特別增加了學(xué)生自主設計實(shí)驗,例如讓學(xué)生自主設計一個(gè)光強自動(dòng)控制裝置,能夠探測環(huán)境的光強,當環(huán)境光暗到一定程度后(根據環(huán)境情況,制定特定的照度值),能點(diǎn)亮LED。并且環(huán)境光越暗,LED越亮。通過(guò)此實(shí)驗,促使學(xué)生了解各種光強探測原理及傳感器,選擇合適的光強探測傳感器并設計其驅動(dòng)電路,掌握輸出光強控制方法并設計相關(guān)電路,掌握實(shí)驗調試方法和實(shí)驗數據分析處理方法。整個(gè)實(shí)驗由學(xué)生自主設計,在設計方案審核通過(guò)后自主搭建系統并完成功能調試,最終提交完整的設計報告,包括任務(wù)分析、調研、系統方案設計、成本核算、具體電路設計、調試過(guò)程和測試結果處理。這樣的實(shí)驗學(xué)生參與度高、效果更好,對提高學(xué)生知識的綜合運用能力和手腦結合的能力有較大幫助。

  三 考核方式

  該課程加強了過(guò)程考核,增加了平時(shí)作業(yè)、課堂表現、小組專(zhuān)題宣講和實(shí)驗部分在總成績(jì)中的占比,特別是對于平時(shí)表現和實(shí)驗部分成績(jì)優(yōu)秀的學(xué)生,本人申請獲批后,可以免書(shū)面考試,以實(shí)物作品、論文、競賽來(lái)代替。

  對于大多數學(xué)生的期末考試,在出題過(guò)程中有意識地與課程目標緊密呼應。本課程的課程目標按照工程教育認證標準,主要涉及了通用標準畢業(yè)要求各種能力的培養,因此試卷題目也從各個(gè)角度對學(xué)生的以上能力進(jìn)行考核。例如,為考核學(xué)生了解光電檢測技術(shù)的現狀和發(fā)展趨勢情況,我們出了讓學(xué)生填寫(xiě)近年來(lái)諾貝爾物理獎主要內容的題目。又比如,為了考核學(xué)生掌握基本的創(chuàng )新方法,具有追求創(chuàng )新的態(tài)度和意識;具有綜合運用理論和技術(shù)手段設計系統的能力,設計過(guò)程中能夠綜合考慮經(jīng)濟、環(huán)境、法律、安全、健康、倫理等制約因素的情況,我們在考試中有針對性地出了分值較高的光電檢測系統綜合設計型題目,加強了對學(xué)生綜合分析和設計能力的考核。

  四 結束語(yǔ)

  借助光電檢測技術(shù)課程建設,我們對該課程展開(kāi)了全面探索和改進(jìn),緊密結合工程教育專(zhuān)業(yè)認證的要求,梳理了課程教學(xué)的內容,增加了學(xué)生自主綜合實(shí)驗,改進(jìn)了課程考核方式,增強了學(xué)生的學(xué)習興趣,提高了學(xué)生的綜合分析和設計能力,初步達到了建設目標。

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