光電子技術教改探索

摘 要：光電子技術課程是一門理論和實踐緊密結合的重要課程。針對我院實驗課程的欠缺，我們進行了此項教改工作，希望這次改革成果能給本專業老師的教和學生的學帶來益處。

關鍵詞：光電子技術 虛擬儀器LabVIEW 光電實驗 教學改革

中圖分類號：G642.4 文獻標識碼：A 文章編號：1673-9795（2014）02（a）-0067-01

光電子技術課程是一門理論和實踐相結合的一門課程。但我們學院自從2003年開設光電子技術課程以來，由于因教學條件所限，該課程主要強調理論，實踐教學內容很少，到目前為止還沒有專門的光電子技術實驗室。這種情況下或多或少會影響到學生對本課程內容的理解和應用。可見，我們學院的光電子技術課程教學改革勢在必行，特別要把實驗環節的教學提到日程上來。

1 改革理論課程

1.1 教學內容改革

光電子技術課程是我們學院光信息科學與技術專業和應用物理兩個學科的專業課，最初選擇的教材不太合適，經過兩次調整，最終選定高教出版社張鐵林主編的《光電子技術》的和科學出版社朱京平主編的《光電子技術基礎》兩本書作為我們的指定教材。光電子課程是我院光信息和應用物理兩個專業的學位課，原來把兩個專業設置的課程內容是完全一樣的，但由于光信息開設了激光原理，所以教改中將這部分內容從光電子技術課程中刪減掉，而應用物理專業由于開設了固體物理課程所以他們的光電子技術課程中晶體部分就不再講解。

1.2 教學方法的改革

（1）提高教師自身能力和素質。要想把這門是理論與實踐高度結合的課程落到實處，該專業的教師應主動吸收社會高水平的一線工程技術人員的經驗，聘請優秀技術人員參與指導綜合設計和創新實踐活動，以此提高自身的素質。（2）建立以學生為中心的實踐教學方法。以各類創新活動激發學生參與的主動性和積極性。注意將學生課外科技活動和教學體系結合起來，在學分承認下，既激發了學生學習和實踐的積極性，又使科技活動取得了很好的效果。

2 引入虛擬實驗教學

光電子技術是一門理論聯系實踐很強的一門課程。如果單單講授理論而沒能很好的配合實驗和實踐教學，最后學生學習的效果可想而知。遺憾的是由于經費有限，我們學院一直沒能設立專門的光電子技術實驗室。即使在光學實驗中有涉獵光電的實驗，但也都是一些非常簡單的項目。基于以上情況，我們課題組進行了光電子技術虛擬實驗教學的探索。這也是本次教學改革的重點。

2.1 虛擬實驗平臺的選擇

所謂虛擬儀器（Virtual Instrument，簡稱VI），即將現有的計算機主流技術與革新的靈活易用的軟件和高性能模塊化硬件結合在一起，建立起功能強大又靈活易變的基于計算機的測試測量與控制系統[1]。近年來，世界各國的虛擬儀器公司開發了不少虛擬儀器開發平臺軟件，以便使用者利用這些儀器公司提供的開發平臺軟件組建自己的虛擬儀器或測試系統，并編制測試軟件[2]。我們選用了國際上最早和最具影響的開發軟件，即NI公司的LabVIEW軟件和LabWindows/CVI開發軟件。LabVIEW采用圖形化編程方案，是非常實用的開發軟件。除了編程方式不同，LabVIEW具有所有語言的特征，因此被稱為G語言，即圖形化語言。它與傳統高級編程語言最大的差異在于編程的方式是圖形編程方式即使用這種語言編程時，基本上不寫程序代碼，取而代之的是流程圖或框圖[3]。

2.2 基于虛擬儀器LabVIEW的光電實驗可行性分析

課題組已成功虛擬了光敏電阻、光電二極管、光電池、光電倍增管等光電儀器的主要特性。雖然目前還沒建立一套完善的虛擬光電實驗平臺，還會涉及一些不同的光電實驗，但所有實驗所需的儀器虛擬儀器LabVIEW本身完全可以通過提供控件來實現，所涉及的關系式完全可以通過LabVIEW本身提供的函數編程來實現。可見，建立一套基于虛擬儀器LabVIEW的完善的虛擬光電實驗平臺是非常可行的。

2.3 虛擬儀器LabVIEW虛擬光電實驗的一般步驟

（1）熟悉所選實驗的原理與內容。（2）虛擬出實驗所需儀器。每個實驗所需儀器并不一樣，這里就需要自己來虛擬，好的是LabVIEW中提供了豐富的控件。設計者可以從中選擇自己所需的控件來作為實驗儀器，如果LabVIEW本身所帶的控件中沒有合適的，那么還可以創建自定義控件來滿足實驗的需求。（3）設計實驗操作界面。實驗操作界面是用戶進行實驗的平臺，所以設計時要盡量體現出人性化，使所設計的界面簡潔、美觀、實用。（4）在LabVIEW中根據需要進行編程。LabVIEW中提供了豐富的功能強大的函數。這為設計者的編程提供了很大的方便。（5）調試并優化所設計的虛擬實驗平臺。在完成以上四步后，接下來就要檢驗所設計的實驗平臺能否正常運作。如果存在問題，可以根據需要進行修改和優化。

3 改革考核標準

在改革教學內容、教學方法特別是引進虛擬實驗的前提下，改革考核方法是順理成章的事情。我們必須建立與教學改革先符合的健全的考核機制，采取良好靈活的考核方式。這樣才能使我們這次的教改真正得到落實。考核方式可采取理論考試、實驗制作、動手能力等，從多角度綜合評判。同時，光電子設計競賽選拔和該課程的教學考核結合起來，進一步激發學生的學習和創新熱情。具體情況如下。

3.1 理論課的考核要求

平時考核：主要包括作業質量、回答問題、考勤等項目；半期考試：主要包括學到半期知識內容，考察基本概念和理論的掌握情況，培養學生重視平時學習的習慣；期末考核：采用閉卷考試，全方位考察所學內容。分值分配為：平時20%，期中考20%，期末考60%。

3.2 實驗課的考核要求

利用虛擬實驗不受時間和空間限制的優勢，學生完全可以做到提前預習，這樣就可以加入考核預習情況的一個環節。預習報告：考核實驗前的準備工作；操作：考察學生動手能力；實驗報告：考察學生對實驗數據的處理情況以及對實驗的新認識。具體的分值分配為：預習20%，操做50%，實驗報告30%。

3.3 實踐創新考核

由于我院把光電子技術課程設為光信息和應用物理兩個專業的學位課程，最后滿學分才準予畢業。所以課題組擬改革后把實踐創新正式作為附加成績加入考核成績中，學生所設計的作品分國家級獲獎，省級獲獎和校級獲獎三個等級分別記學分為0.5、0.3、0.15。

4 結語

本次教改的目的是以理論有機結合實驗進行的，在本科第五學期完成光電子技術課程的教學，所授內容分為六大模塊，由淺入深，由簡入繁，注意學科交叉，注意技術性、綜合性與探索性之間的關系，知識結構合理，理論和實際緊密聯系的課程。最終目的是讓學生能受益于此全新的教學體系。

參考文獻

[1]李樂堅.激光掃描成像系統硬件電路的設計與實現[D].北京郵電大學，2011.

[2]邵建崗.基于非均勻光場的水下圖象去噪研究[D].中國海洋大學，2011.

[3]劉楊.CCD光電信號數據采集系統與上位機應用軟件設計[D].西南交通大學，2011.