光電檢測技術(shù)論文(2)
光電檢測技術(shù)論文
光電檢測技術(shù)論文篇二
光電檢測技術(shù)課程改革初探
【摘 要】光電檢測技術(shù)將光學(xué)檢測技術(shù)與現(xiàn)代微電子技術(shù)、計算機技術(shù)緊密結(jié)合，是相關(guān)專業(yè)的一門重要專業(yè)課程。基于課程特點，我們從教學(xué)內(nèi)容的更新、實驗環(huán)節(jié)的改進和考核方式的改革等方面開展了光電檢測技術(shù)課程的建設(shè)，提高了學(xué)生學(xué)習(xí)的主動性，增強了學(xué)生綜合運用所學(xué)知識進行分析和應(yīng)用的能力。
【關(guān)鍵詞】光電檢測技術(shù) 課程內(nèi)容 實驗 考核
【中圖分類號】G642 【文獻標識碼】A 【文章編號】1674-4810(2016)02-0069-02
隨著現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的快速發(fā)展，光電檢測技術(shù)作為一門研究光與物質(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、自動化程度高等突出特點，成為現(xiàn)代檢測技術(shù)最重要的手段和方法之一。在工業(yè)、農(nóng)業(yè)、軍事、航空航天以及日常生活中應(yīng)用得非常廣泛，是現(xiàn)代信息類工科學(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)與儀器兩個專業(yè)共同的一門重要專業(yè)課。該課程將光學(xué)檢測技術(shù)與現(xiàn)代微電子技術(shù)、計算機技術(shù)緊密結(jié)合起來，深入講解各種光電轉(zhuǎn)換技術(shù)及器件的原理、特性和基本用法，結(jié)合具體應(yīng)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(tǒng)，最終讓學(xué)生深入理解光電技術(shù)的基礎(chǔ)理論和基本知識，對各種光電器件和光電檢測技術(shù)有一個全面的認識，并且掌握多種光電檢測方法，以便在實踐中熟練應(yīng)用，為學(xué)生今后的工作打下堅實的基礎(chǔ)。理解和掌握這門課程，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。
同時由于光電檢測技術(shù)以光電子學(xué)為基礎(chǔ)，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(yīng)用，這正是學(xué)院儀器科學(xué)與技術(shù)和光學(xué)工程兩個一級學(xué)科共同的研究方向。學(xué)院眾多教師在該方向的長期科學(xué)研究過程中，不斷加深對光電檢測技術(shù)的基本理論、實施方法、系統(tǒng)和關(guān)鍵技術(shù)的理解和應(yīng)用，在光、機、電、計算機相結(jié)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(jiān)測等各種物理參數(shù)測量儀器和系統(tǒng)方面展開了深入研究，取得了豐碩的研究成果并積累了豐富的科研經(jīng)驗。
2013年開始，以精品課程為目標，我們深入開展了光電檢測技術(shù)課程建設(shè)，涉及課程教學(xué)內(nèi)容的更新、實驗環(huán)節(jié)的改進和考核方式的改革等。
一 教學(xué)內(nèi)容
如圖所示，一個典型的光電檢測系統(tǒng)包括光學(xué)處理部分、電子學(xué)處理部分，兩者通過光電轉(zhuǎn)換部分有機連接成一個整體。與之相對應(yīng)，光電檢測技術(shù)課程內(nèi)容多、發(fā)展快、涉及知識面廣。為此，我們首先對授課內(nèi)容進行比較分析和歸納總結(jié)，提煉出最基礎(chǔ)的關(guān)鍵原理，同時吸取眾家之長，結(jié)合專業(yè)特點，補充有代表性的最新應(yīng)用。
首先對應(yīng)用光學(xué)、物理光學(xué)、信息光學(xué)等課程已經(jīng)講授的內(nèi)容大幅度減少授課學(xué)時，例如光電檢測中常見光源、光學(xué)系統(tǒng)和設(shè)備相關(guān)內(nèi)容的學(xué)時壓縮一半;但鑒于輻射度和光度學(xué)是專業(yè)選修課，一部分學(xué)生沒有選修，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適當(dāng)增加，補充了一些與學(xué)生日常生活關(guān)聯(lián)度高的內(nèi)容，增強學(xué)生學(xué)習(xí)的興趣;強化光電轉(zhuǎn)換器件部分，如前所述，該部分所介紹的各種光電轉(zhuǎn)換器件是光電檢測技術(shù)的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，深入介紹了各種光電子發(fā)射探測器、光電導(dǎo)探測器、光伏探測器、光電成像器件的原理、特性和基礎(chǔ)應(yīng)用，還專門介紹了應(yīng)用日益廣泛的紅外熱成像探測器;同時考慮到調(diào)制解調(diào)技術(shù)在光電檢測系統(tǒng)中的廣泛使用，專門對此技術(shù)做了重點講解。調(diào)整后整體內(nèi)容更豐富，兼顧了基礎(chǔ)原理和實際應(yīng)用，學(xué)生反饋良好。
我們還將課程內(nèi)容與后續(xù)的專業(yè)綜合實踐環(huán)節(jié)相配合。因為學(xué)院兩個專業(yè)都開設(shè)有專業(yè)綜合實踐環(huán)節(jié)，該環(huán)節(jié)主要培養(yǎng)學(xué)生綜合運用所學(xué)知識掌握某些光機電系統(tǒng)的設(shè)計能力，將所學(xué)與實際應(yīng)用有機結(jié)合起來，最終提高學(xué)生分析問題和解決問題的能力，培養(yǎng)他們的創(chuàng)新意識及創(chuàng)新能力。光電檢測技術(shù)正是與專業(yè)綜合實踐相對應(yīng)的一門重要的綜合性課程，我們在授課過程中有意識地將后期綜合實踐可能涉及的內(nèi)容經(jīng)提煉后引入到課程教學(xué)中，前期培養(yǎng)學(xué)生的綜合應(yīng)用意識和能力，為后續(xù)的綜合實踐環(huán)節(jié)打好基礎(chǔ)。
二 實驗環(huán)節(jié)
課程設(shè)有8個學(xué)時的實驗。通過較充分的實驗，使學(xué)生在掌握光電檢測技術(shù)基本理論知識的基礎(chǔ)上，培養(yǎng)設(shè)計和實施工程實驗的能力，并能夠?qū)嶒灲Y(jié)果進行分析。
但我們發(fā)現(xiàn)，學(xué)生在綜合運用理論和技術(shù)手段設(shè)計系統(tǒng)的能力有所欠缺，主動性不足。為此，我們特別增加了學(xué)生自主設(shè)計實驗，例如讓學(xué)生自主設(shè)計一個光強自動控制裝置，能夠探測環(huán)境的光強，當(dāng)環(huán)境光暗到一定程度后(根據(jù)環(huán)境情況，制定特定的照度值)，能點亮LED。并且環(huán)境光越暗，LED越亮。通過此實驗，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(shè)計其驅(qū)動電路，掌握輸出光強控制方法并設(shè)計相關(guān)電路，掌握實驗調(diào)試方法和實驗數(shù)據(jù)分析處理方法。整個實驗由學(xué)生自主設(shè)計，在設(shè)計方案審核通過后自主搭建系統(tǒng)并完成功能調(diào)試，最終提交完整的設(shè)計報告，包括任務(wù)分析、調(diào)研、系統(tǒng)方案設(shè)計、成本核算、具體電路設(shè)計、調(diào)試過程和測試結(jié)果處理。這樣的實驗學(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(jié)合的能力有較大幫助。
三 考核方式
該課程加強了過程考核，增加了平時作業(yè)、課堂表現(xiàn)、小組專題宣講和實驗部分在總成績中的占比，特別是對于平時表現(xiàn)和實驗部分成績優(yōu)秀的學(xué)生，本人申請獲批后，可以免書面考試，以實物作品、論文、競賽來代替。
對于大多數(shù)學(xué)生的期末考試，在出題過程中有意識地與課程目標緊密呼應(yīng)。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(yǎng)，因此試卷題目也從各個角度對學(xué)生的以上能力進行考核。例如，為考核學(xué)生了解光電檢測技術(shù)的現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢情況，我們出了讓學(xué)生填寫近年來諾貝爾物理獎主要內(nèi)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(shè)計系統(tǒng)的能力，設(shè)計過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(tǒng)綜合設(shè)計型題目，加強了對學(xué)生綜合分析和設(shè)計能力的考核。
四 結(jié)束語
借助光電檢測技術(shù)課程建設(shè)，我們對該課程展開了全面探索和改進，緊密結(jié)合工程教育專業(yè)認證的要求，梳理了課程教學(xué)的內(nèi)容，增加了學(xué)生自主綜合實驗，改進了課程考核方式，增強了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，提高了學(xué)生的綜合分析和設(shè)計能力，初步達到了建設(shè)目標。
參考文獻
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