《光電傳感與檢測》課程教學的改革與實踐①

摘 要:對《光電傳感與檢測》課程的教學內(nèi)容和教學方法中存在的問題進行了分析，通過制定新教學大綱、編著新教材、設(shè)計基于項目設(shè)計的實驗內(nèi)容、引入討論原理性方案式教學和基于項目設(shè)計的實驗教學方法，使課程教學貼近產(chǎn)業(yè)發(fā)展并反映當代光電高新技術(shù)的實際應用。實踐證明:該方法既可激發(fā)技術(shù)應用型專業(yè)學生的學習興趣，又可增強他們分析和解決工程實際問題的能力。

關(guān)鍵詞:光電檢測 課程建設(shè) 專業(yè)教材 教學方法

中圖分類號:G420文獻標識碼:A文章編號:1674-098X(2011)04(a)-0140-02

Reform and practice on the course of Optoelectronic sensing and detecting technology

Jiang Xiaojun，Liu Zhengguo，Chen Baoyu，Wang Sujuan

(School of Electronic Electrical Engineering，Shanghai Second Polytechnic University，Shanghai 201209)

Abstract:The existing problems of the teaching and practice on the course of optoelectronic sensing and detecting technology are analyzed.To make the teaching course to approach the industrial development and reflect the application of the current optoelectronic technology，some works are done by establishing the new teaching program，compiling a new textbook，designing the experimental content based on the program design，introducing the discussion of the principle plan and the teaching method based on the program design.The reform practice show that the technical student‘s study interest is excited and the ability of analyzing and solving engineering problems is strengthened.

Key Words:optoelectronic test;course establishment;major textbook;teaching method

隨著光電子技術(shù)、紅外光技術(shù)、計算機技術(shù)、激光技術(shù)、光纖技術(shù)及虛擬儀器技術(shù)的發(fā)展，光電傳感與檢測技術(shù)在現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)、科學研究、軍事、環(huán)保以及生物醫(yī)藥領(lǐng)域中，得到了日益廣泛的應用[1]。通過光學與電子學相結(jié)合，光電傳感與檢測技術(shù)已成為一門新興而重要的檢測技術(shù)。該技術(shù)綜合應用光、機、電、計算機技術(shù)，是光、機、電、計算機及其一體化高新技術(shù)產(chǎn)品的基礎(chǔ)，因此講授該技術(shù)的相關(guān)課程受到越來越多高等院校的重視并已成為許多技術(shù)應用型本科專業(yè)的必修課程[2～3]。課程的教學內(nèi)容主要是研究利用光電傳感器將光學信號變換成電信號，并采用電路放大和濾波處理等電子技術(shù)對變換后的電信號進行檢測，然后用電子學、信息論、計算機及物理學等方法進行分析并進一步傳遞、儲存、控制和顯示。學習和掌握這門課程有助于培養(yǎng)技術(shù)應用型本科專業(yè)學生的分析和解決工程實際問題的能力[4]。但該課程內(nèi)容涉及的知識面廣，而且近年來該學科領(lǐng)域相關(guān)產(chǎn)業(yè)發(fā)展迅速，導致眾多《光電傳感與檢測》課程的教材不能貼近產(chǎn)業(yè)發(fā)展并反映當代光電技術(shù)在重要產(chǎn)業(yè)中的實際應用[5]。此外，《光電傳感與檢測》課程教學方法較單一，主要是教師課堂講授、學生被動接受且實驗內(nèi)容為基礎(chǔ)性、單純驗證性實驗，使學生不直接接觸工程實際問題，不利于培養(yǎng)學生分析和解決工程實際問題的能力及增強學生的主動學習能力。

1 《光電傳感與檢測》課程教學內(nèi)容改革

1.1 新教學大綱的制定

根據(jù)國內(nèi)光電傳感與檢測技術(shù)的特點和技術(shù)應用型專業(yè)教學貼近產(chǎn)業(yè)的發(fā)展、貼近就業(yè)的需要，制定新教學大綱。新教學大綱在原有教學大綱的基礎(chǔ)上，縮減對光電元器件的原理敘述，主要增加了激光傳感與檢測技術(shù)在風力發(fā)電、半導體及虛擬儀器領(lǐng)域中檢測系統(tǒng)的設(shè)計、光柵傳感與檢測技術(shù)在線位移和角位移測量中的設(shè)計及紅外熱成像圖像檢測和故障診斷等內(nèi)容。幫助學生更好地了解當前光電傳感與檢測技術(shù)在國內(nèi)重要產(chǎn)業(yè)中的應用和發(fā)展，拓寬他們的就業(yè)思路。

1.2 新教材的編著

原有《光電傳感與檢測》教材對光電元器件的原理敘述較多，工程應用和設(shè)計介紹較少且所介紹的工程應用涉及的領(lǐng)域多為照明、報警、建筑和氣體檢測，沒有反映出目前國內(nèi)光電傳感與檢測技術(shù)在一些重要產(chǎn)業(yè)中的應用，不利于開闊學生的視野及豐富他們的知識體系。教師使用該類教材進行課堂教學時，可借助一些相關(guān)學術(shù)期刊雜志進行補充，這雖然在一定程度上彌補了原有教材的不足之處，但不能使原有教材體現(xiàn)出光電傳感與檢測技術(shù)的系統(tǒng)性和完整性。為克服原有教材的不足之處，新教材的編著在原有《光電傳感與檢測》教材的基礎(chǔ)上進行。原有《光電傳感與檢測》教材中第二章和第三章分別介紹光電傳感器的工作原理和基本特性與常用光電傳感器的工作原理，從內(nèi)容上看雖然有一些區(qū)別，但本質(zhì)上敘述的是光電元器件的原理和特性，因此新教材在原有《光電傳感與檢測》教材的基礎(chǔ)上將這兩章的內(nèi)容合并且進行縮減;原教材中第四章和第五章分別介紹光電檢測系統(tǒng)的組成和光電信號與計算機的接口技術(shù)，這兩章雖然敘述了不同的內(nèi)容，但均為原理性敘述，占用了技術(shù)應用型專業(yè)教材較多的篇幅，不利于突出光電傳感與檢測技術(shù)的應用，因此新教材將這兩章的內(nèi)容合并且作適當縮減;原教材中第六章、第七章和第八章分別介紹了激光傳感、紅外傳感、光纖傳感與光柵技術(shù)的應用，但所用篇幅都不多，僅簡單介紹了工程應用和設(shè)計且涉及的工程應用領(lǐng)域多為照明、報警、建筑和氣體檢測，沒有反映出目前國內(nèi)光電傳感與檢測技術(shù)在風力發(fā)電、半導體、精密測量、虛擬儀器等重要產(chǎn)業(yè)中的應用，新教材添加了多個光電傳感與檢測技術(shù)在這些產(chǎn)業(yè)中的應用設(shè)計并重新進行了編著，此外還在最后一章介紹了光電新技術(shù)的應用，該部分包括紅外熱成像圖像檢測和故障診斷，從而提高了新教材的系統(tǒng)性和完整性。

1.3 基于項目設(shè)計的實驗教學

傳統(tǒng)《光電傳感與檢測》課程的實驗內(nèi)容是基礎(chǔ)性、單純驗證性實驗，如:光敏電阻、光伏電池、光電二極管、光電三極管等常見光電元器件的簡單電路實驗，學生通過這些實驗可以理解和消化課堂教學中有關(guān)光電元器件的原理和特性的內(nèi)容，但不能培養(yǎng)學生綜合所學知識的應用能力及分析和解決工程實際問題的能力。基于項目設(shè)計的實驗教學主要是根據(jù)教師承擔的實際工程項目或課題中部分應用設(shè)計進行的實驗教學，該實驗內(nèi)容大幅縮減了傳統(tǒng)基礎(chǔ)性、單純驗證性實驗，而增加當前實際工程或課題項目中部分應用設(shè)計，如光學測量投影儀光柵位移測量設(shè)計實驗、轎箱激光傳感定位設(shè)計實驗和電池片傳送帶紅外信號檢測設(shè)計實驗。這些新增的設(shè)計實驗不但可配合新教材的課堂教學，還可使《光電傳感與檢測》課程的基本理論體系與當今光電傳感與檢測技術(shù)的實際應用更緊密結(jié)合，從而增強課程的實用性，有利于在逐步培養(yǎng)學生分析和解決工程實際問題的能力時提高學生的科研素質(zhì)和能力。

2 《光電傳感與檢測》課程教學方法改革

2.1 討論原理性方案式教學

將學生分為多個項目小組并讓他們了解期望解決的實際工程項目中部分應用設(shè)計的技術(shù)要求，然后讓他們利用課余時間到圖書館或通過計算機網(wǎng)絡進行調(diào)研并給出代表項目小組的原理性方案，再在課堂上組織各項目小組的代表進行原理性方案的發(fā)言和討論，最后由教師對各原理性方案進行點評。這種方法極大地挖掘了學生的學習潛力，使學生主動了解相關(guān)光電技術(shù)的應用和發(fā)展動態(tài)，有利于培養(yǎng)學生團隊協(xié)作精神和創(chuàng)新思維能力，并提高學生的表達能力，取得了較好的教學效果。

2.2 基于項目設(shè)計的實驗教學方法

基于項目設(shè)計的實驗教學方法是讓學生根據(jù)實驗內(nèi)容所給的實驗條件和要求，自己確定實驗的過程并在驗證實驗結(jié)果的基礎(chǔ)上進行功能擴展實驗，例如在光學測量投影儀光柵位移測量設(shè)計實驗中，學生完成驗證設(shè)計實驗結(jié)果后，由他們自己確定拓展實驗裝置的測量范圍，原實驗裝置的測量范圍為0～10mm，進行拓展后的最大測量范圍可為0～50mm。這種方法將傳統(tǒng)的被動式實驗轉(zhuǎn)變?yōu)橹鲃邮綄嶒灒浞职l(fā)揮了學生做實驗的主觀能動性，激發(fā)了他們的學習興趣。

3 結(jié)語

本文分析了傳統(tǒng)《光電傳感與檢測》課程的教學內(nèi)容和教學方法并指出其中存在的問題，通過制定新教學大綱、編著新教材、設(shè)計基于項目設(shè)計的實驗內(nèi)容、引入討論原理性方案式教學和基于項目設(shè)計的實驗教學方法取得了較好的教學效果。實踐證明:該方法既可激發(fā)技術(shù)應用型專業(yè)學生的學習興趣，又可增強他們分析和解決工程實際問題的能力。

參考文獻

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