提高光電子學課堂教學效果的探索與實踐

摘要：光電子學是光子學與電子學相結合形成的一個交叉領域，是光信息科學與技術專業一門理論與實踐并重的專業基礎課。本文從課程的考核、教材選取、教學內容和課堂教學形式等方面對提高課堂教學效果進行了探討，獲得了較多的有益經驗，取得了良好的教學效果。

關鍵詞：光電子學；課堂教學；教學方法

中圖分類號：G642.0 文獻標志碼：A 文章編號：1674-9324（2019）32-0157-02

光電子學是光子學與電子學相結合形成的一個交叉領域，是光信息科學與技術專業一門理論與實踐并重的專業基礎課，是后續專業課程學習和畢業后從事光電類研究和開發的重要基礎。隨著移動互聯網、云計算、物聯網、大數據和石墨烯等新興產業的爆發式生長，電子信息產業的人才培養面臨著新的挑戰。為滿足社會的發展需要，培養專業技術人才，各高校相關專業均開設了光電子學這門課程。在綜合考慮整個專業課程設置的基礎上，課程內容涵蓋了光的傳播、調制和探測的各個方面，從電磁理論和光與物質的相互作用理論出發，給出了基本原理、基礎理論和基本規律。該課程內容一方面系統地體現光電子學的基礎內容與全貌；另一方面在準確詮釋基本概念、基本理論的同時，注重反映該領域的最新成果和發展方向。該課程包含兩大理論體系：光電磁理論和光量子理論，需要系統介紹一系列基本概念、原理和理論，因此內容涵蓋的知識面很廣。課程講授中過于偏重基礎理論使教學枯燥無味，學生對具體的物理意義缺乏理解，學生課堂注意力易被轉移，如他們會在課堂上無意識地瀏覽手機。因此，如何有效提高光電子學課堂教學效果，實現對學生知識、能力和核心素養方面的培養目標，是每一個高校教師必須面對和解決的問題。針對光電子學課程，為提高其課堂教學效果，在教學過程中通過以下幾個方面展開教學改革。

一、課程的考核

光電子學課程的成績分為平時成績和期末考試兩大部分，分別為30%和70%。平時成績又分三個小部分：《光電子學相關知識拓展》小論文、學生出勤和作業。主要考核學生出勤、學習態度、資料查閱能力等總體表現，尤其是小論文的考核方式，能夠讓學生自由選擇內容，從教材、圖書館、互聯網中自主獲取相關的知識，用自己的語言以論文的形式寫出。為提高學生的出勤率，采取了一種比較嚴格的點名方式。在第一節課明確告訴學生：每一個同學允許請假三次而不扣平時成績分的記錄方式。但是三次過后，隨機點名缺勤一次平時成績扣10分，直到30分扣完。這種方式無形中增加了學生的主觀能動性，遏制了學生隨意缺課現象。通過幾個學期的堅持發現，該課程的到堂率極高，幾乎沒有學生整個學期超過三次以上的曠課現象，保證了同學們聽課的有效時間。這種綜合考核方式能夠客觀反映出學生對光電子學的學習情況，而不是單純地通過期末考試一概而論。

二、合理選用教材

依據教學大綱與課程內容，我們先期選用的教材是中國科技大學傅竹西教授編寫的《固體光電子學》，該書從光的傳輸、耦合與調制、發射、接收、探測以及光信息處理等方面闡述了光電子學的基本原理和應用，但該教材內容深度和跨度較大，需要學生具備較深厚的知識基礎，對于初學者學起來有一定困難。因此，在進一步調研的基礎上，選用了浙江大學劉旭教授編著的《光電子學》作為教材，該書以光與電之間相互作用與相互轉換為主線，將光波傳輸基本原理、激光原理與技術、半導體發光與光電器件、光信息的調制以及非線性光學幾個部分整合出比較完整的光電子學的課程內容。該書論述條理清晰、語言簡樸易懂、理論推導邏輯性強，同時又結合近年來光電子學的最新進展，增加了每章的擴充閱讀內容，充分體現時代特征，用該教材教學收到了良好的教學效果。

三、教學內容緊跟時代，同時增強趣味性

光電子學的顯著特點是知識更新快、新型交叉學科的不斷涌現、器件性能不斷提高和新型器件不斷出現。為了體現課程的現代性和先進性，反映光電子領域最新的研究現狀，國防科學技術大學教師姚瓊在光電子學的研討內容上，將光電子學新技術與最新發展成果引入課程教學，不僅使學生對光電子領域有更全面的了解，并激發學生深入研究的興趣，為進入專業領域的研究和創新能力的培養奠定基礎。因此，在課堂上同樣使學生盡早接觸到最新的研究現狀及應用，使教學內容盡可能與國內名牌大學接軌。以光電子學中的第五章“激光器機理”為例，這部分內容傳統講法主要講授激光產生的基本原理、振蕩理論和激光輸出特性等?，F在基于目標導向，適當刪減光產生的基本原理的理論推導，增加光纖激光器和量子阱激光器等先進激光器的前沿內容介紹；同時穿插武漢光谷與光電子學相關的高科技公司介紹。如武漢銳科光纖激光器技術有限責任公司，是中國首家自主研發、生產和銷售光纖激光器的高科技企業。讓同學們對高功率光纖激光器已經成為工業激光加工領域的革命性換代產品有一個全新的認識，為他們未來繼續深造或參加工作增強信心。課堂上為吸引學生興趣，在教學內容里穿插相關的人文故事或者一些擴充知識，增強課堂的趣味性和延展性。例如，發光二極管的講述，從“烽火戲諸侯”的火把引出LED燈，再到制備的GaN材料，然后把GaN的物理化學性質、連續可調的禁帶寬度及LED的制作等聯系起來講述，同時涉及LED的相關產業及未來對世界固態照明的影響，以及將物理學家天野浩因該材料獲得諾貝爾獎的故事添加進來。這類教學內容的增加，以知識性和趣味性提高學生的學習興趣，避免單一知識的抽象性和枯燥性。另外，課堂內容適當添加一些相關的優秀碩博士畢業論文的前沿課題，緊扣教學內容，但又區別于課本，使學生對課堂內容有一個認知的延展性。當然，這些知識體系在講述時力求安排詳略得當，在擴充學生知識面的同時，使學生明白課堂上所學的知識與科學研究、工業生產及生活是緊密聯系的，為他們未來的學習及就業提供新的選擇?？傊?，針對教學內容所做的安排，力求最大化地在課堂上吸引學生，盡量消除學生對所學課程內容生澀難懂的感覺。

四、力求課堂教學形式、方法多樣化，不拘一格

充分發揮現代化教學手段優勢，在原有光電子學課件的基礎上，重新制作、優化與教學內容、方法和學科發展相適應的多媒體課件，形象生動地將教學信息呈現出來，提高課堂教學效果。如姚瓊研討式教學方法在《光電子學》課程中的應用；為了縮短與國際著名大學同等課程的差距，鄭繼紅等對光電子學課程采取了全英課程教學；萬洪丹等采取師生同臺授課、啟發式教學、多樣化考核等相結合的交互式教學方法，有效調動學生的學習興趣，變被動學習為主動學習，提高課堂的教學效果，尤其是在教學體現形式上，結合多媒體技術進行教學，利用多媒體課件在表達上形象、直觀、方便，在效率上和容量上充分發揮優勢?？傊瑹o論采用哪種教學形式和方法，力求在課堂上堅持以學生為中心，結合教學內容，能夠行之有效地把知識傳達給學生。因此，依據教學內容靈活多變地選擇教學形式，方法多樣化，不拘一格。

五、結論

通過上述分析可以發現，傳統的光電子學教學形式已經不能夠滿足當前教學的實際要求，尤其在當前提高課堂效果是學科發展必然要求的背景下，傳統光電子學教學形式已經顯得相當落后。本文從課程的考核、教材選取、教學內容、課堂教學形式及體現方法等角度對光電子學教學進行針對性的完善和改革，充分培養學生的主觀能動性，提高他們自主獲取新知識的能力和團隊合作精神，使他們真正實現學以致用，滿足不同層次、不同領域的就業和升學要求。

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