啟發式教學在《光電檢測技術》課堂教學中的應用

[摘 要]《光電檢測技術》課程涉及知識面較廣、理論性較強，多數工科學生認為該課程較枯燥。為了改善課堂教學效果，提高教學質量，可以從啟發式教學的基本特點入手，并將其應用到該課程的教學中，這樣可以激發學生的學習興趣，調動學生學習的積極性。

[關鍵詞]光電檢測技術 啟發式教學 教學改革

[中圖分類號] G642.421 [文獻標識碼] A [文章編號] 2095-3437（2013）03-0115-02

《光電檢測技術》是測控與儀器專業的一門專業課程，該課程具有很強的理論性。筆者在近幾年從事這門課的教學中發現，單純的講授使課堂教學效果不明顯，教學過程中不能充分調動學生學習的積極性。如何在有限的學時內，根據本專業的特點，量體裁衣，精心組織教學內容，突出重點、保證教學活動的完成與提高，培養學生熟練設計各種光電檢測系統的能力，這對教師的教學提出了挑戰。

一、啟發式教學的主要特點

啟發， 關鍵是調動學生學習、思考的主動性與積極性。啟發式教學就是從學生的實際出發，采取各種有效的方式啟發學生的積極思維，使他們自覺完成任務，其具體特點概括如下。[1][2]

（一）客觀性

所謂客觀性，是指教學內容、方法的設計和實施符合學生的客觀實際。這個實際內容包括學生實際的需求、水平、特點、興奮點等。教師備課不僅要了解教材，也要了解學生的興趣愛好，教學方案的制訂要適應學生的心理、生理、思想、知識能力、個性等方面的發展，這樣才能使教學過程和諧有序。

（二）主動性

所謂主動性，是指在教學活動中，學生學習的自覺性、積極性、創造性得到了較好的發揮。它體現在學生對學習的意義有明確的認識，采取主動進取的態度，有克服困難的毅力，有較濃厚的學習興趣，能掌握科學的學習方法，能在學習中發揮獨創性。

（三）互動性

所謂互動性，是指在教學過程中師生之間的相互配合和相互作用。其一是針對學生所進行的雙向信息交流；其二是教師指點方法，引導學生思考和解決問題，而不是將問題的答案簡單地告訴給學生。教師的作用在于有針對性地點化、引導、啟發學生的積極性，教給學生學習與思考的方法。所謂教學相長正是這一教學特點的體現。

（四）發展性

所謂發展性，是指在教學過程中，教師能有效地促進教學，促進學生的全面發展，使教學活動富有成效。促進學生全面發展是教學的基本目標，實現這一目標需要一定的條件。啟發式教學能夠使這一目標達到一個質的飛躍，從而實現教學發展的要求。

二、《光電檢測技術》課程的特點

光電檢測技術是一門將光學技術與電子技術相結合的學科，具有高精度、高速度、遠距離、大量程、非接觸測量和壽命長的特點，在工業、農業、軍事、航空航天以及日常生活中都得到廣泛的應用。理解和掌握《光電檢測技術》這門課程，對于提高測控技術與儀器專業學生素質和培養他們的分析能力、創新能力都有重要意義。從內容上看，該課程具有如下主要特點。[3][4]

（一）課程涉及知識面廣

《光電檢測技術》課程囊括的知識點比較多，本身又是不同學科的交叉，知識涉及光學、光電子學、電子學、計算機、機械結構等學科內容，半導體理論是光電檢測技術的理論基礎， 其核心是能帶、載流子和PN結。

光照射半導體后， 半導體中的電子吸收能量， 躍遷到導帶， 產生載流子， 由此產生光電效應。利用光電效應制成進行光電變換的光電檢測器件制約光電檢測系統， 是光電檢測系統的重要環節。

（二）原理性內容較多

該課程教學內容包括半導體器件基礎、光源、光電器件、光電檢測電路等內容。

光源和光電檢測器件是光電檢測系統的重要組成部分，從光源開始到光電檢測器件，都是從內部結構開始分析，從結區載流子運動角度分析器件的工作原理，所以該課程涉及的原理性文字較多。

光源分為熱輻射光源、固體發光光源、氣體放電光源、激光器等，每一類光源又有幾種具體的器件。

從光電檢測器件工作原理上看，光電檢測器件主要有光電發射器件、光電導器件、光伏器件、熱電探測器件和光電成像器件五類，每一類光電器件又有幾種具體器件，例如光電發射器件有光電管盒光電倍增管，光伏器件有光電二極管、光電池、光電晶體管，光電成像器件有像管、攝像管、CCD耦合成像器件等。

（三）圖形和曲線較多

光源和光電檢測器件主要是基于光電效應工作的，為了形象地說明其內部結構、工作原理，教材引入了大量的圖形。除介紹原理外， 還應著重介紹它們的特性參數，所以引入很多曲線。例如光源的指標包括發光效率、光譜功率分布、溫度和顏色等。探測器的指標包括量子效率、響應度、響應時間等。此外，還要掌握每一種光電器件的特性參數，例如伏安特性、光譜特性、溫度特性等，這里繪制了大量的變化曲線。

三、啟發式教學在《光電檢測技術》課程中的應用

筆者結合啟發式教學的特點與《光電檢測技術》的課程特點，將啟發式教學運用在《光電檢測技術》的課堂教學中，具體做法如下。

（一）從學生的實際出發

全面了解學生認知方式、知識結構、智力水平、學業成績、意志品質、心理、態度、興趣愛好等。了解學生可通過課外交往和課堂中的觀察提問。對于學生已有的知識結構，可以結合其專業培養計劃和課程設置，了解其學過課程的知識體系。在了解學生的基礎上，有針對性地設計教學方案。針對性是啟發式的生命。 [5]

（二）調動學生學習的主動性

教學是教師和學生的一種雙邊活動，學生的積極參與對于改變課堂氣氛，提高教學效果起著非常重要的作用。可以采用如下方法調動學生學習的主動性。

1.設置問題情景。設置問題情景， 也叫“問題教學法”， 就是教師在課堂講授時， 并不是把教學內容作為現成的知識向學生傳授， 而是不斷地將所要講授的內容作為一個一個問題向學生提出， 采用一問一答的上課方式。

例如在講光伏效應時， 筆者先提出一個這樣的問題： 如何能夠實現器件對外電路有電勢差輸出？絕大多數學生根據固有的經驗， 認為一定有電場產生。接著筆者就問如何得到電場呢？最后通過載流子的熱平衡運動和光生載流子的定向運動結合得到內建電場和光生電場。通過這一系列問題的提問和思考， 既活躍了氣氛，又加深了學生對光伏效應這個概念的理解。但值得注意的是， 在設計問題時要注意問題的難易程度，問題太難或過于簡單都會使學生失去學習的興趣。因此，在備課時一定要精心準備。

2.回憶相關知識。在講課時往往會遇到這種情況，要講的新內容中涉及學生沒有掌握好的舊知識， 如果教師沒有把舊知識講透， 學生就會失去學習新內容的信心， 更不用說興趣了。光電檢測技術涉及很多前續課程的知識，在用到相關舊知識時，結合將要講授的內容，提出啟發式提問，可以提高學生興趣，讓學生積極思考，便于新知識的講解。

3.利用典型事例，培養學生正確的學習動機和勤學好問的態度。變換教學方式，多讓學生自主思考、討論，調動學生的學習興趣。

例如在講到電荷耦合攝像器件（CCD）中電荷的傳輸時，部分學生對于勢井中電荷的傳輸原理難以理解，這時可以列舉水容器中水從高處向低處流動的原理，并分析容器中水面的變化，這樣學生對電荷的傳輸就可以很好地理解。

（三）使教和學有機地相互作用、互相促進

教師作導向工作，使學生對應知應會的內容有正確理解和把握。利用問答、討論等方式進行雙向交流，師生圍繞問題相互討論，教師通過點撥，引導學生最后得出答案。

例如在講到光電位置器件（PSD）時，講完該器件原理后，提問該器件可以有哪些作用呢？學生可能多數回答可以測量位置和位移，這時教師可以和學生共同討論是否還有其他應用？引導學生光電位置器件不能只局限于未知的測量，還可以實現其他與位移相關的物理量，例如力、角度等。

（四）促進學生各種能力全面發展

教給學生學習方法和思維方法；開發學生的潛能，鍛煉學生意志；進行科學態度教育；布置適當作業，使學生課后通過練習掌握知識。

對于理論性較強的《光電檢測技術》課程，將啟發式教學靈活運用于課堂教學中，可以將枯燥無味的理論內容教學變為學生積極參與的雙邊互動活動，激發了學生的學習興趣，調動了學生學習的積極性，取得了較好的教學效果。

[ 參 考 文 獻 ]

[1] 富維岳，唱印余.教育學[M].長春：東北師范大學出版社， 1991.

[2] 謝安邦.高等教育學[M].北京：高等教育出版社，1999.

[3] 浦昭邦.光電測試技術[M].北京：機械工業出版社，2004.

[4] 雷玉堂等.光電檢測技術[M].北京： 中國計量出版社，1997.

[5] 張紅梅，張青.“啟發式”在專業課教學中的實踐與體會[J].西安建筑科技大學學報（社會科學版），2003，22（1）：68-70.

[責任編輯：陳 明]