《光電檢測技術》實驗教學改革探討

摘 要：實驗教學是培養理工科學生實踐與應用能力的關鍵環節，亦是培養學生創新思維、提升綜合素質的重要方式。《光電檢測技術》是儀器儀表、電子信息以及光電等相關專業較為重點的課程之一，因此，《光電檢測技術》實驗教學質量與學生綜合素質的提高密切相關。為適應時代發展的要求，全面提高學生綜合素養及創新能力，本文對《光電檢測技術》實驗的教學內容、教學方法以及相應的考核方式進行了初步的改革探討，希望可以為相關課程負責教師提供一定的教學改革工作思路，也希望由此促進學生對光電領域知識的理解。

關鍵詞：實驗教學 創新思維 光電檢測技術 教學改革

Discussion on Experimental Teaching Reform of Photoelectric Detection Technology

GAN Yongjin

（1.School of Physics and Telecommunication Engineering， Yulin Normal University， Yulin， Guangxi Zhuang Autonomous Region， 537000 China;2.Optoelectronic Information Research Center， Yulin Normal University， Yulin， Guangxi Zhuang Autonomous Region， 53700 China）

Abstract：Experimental teaching is a key link in cultivating the practical and application ability of science and engineering students， it is also an important way to cultivate students' innovative thinking and improve their overall quality.Photoelectric Detection Technologyis one of the more important courses in instrumentation， electronic information， and optoelectronics. So the experimental teaching quality ofPhotoelectric Detection Technologyis closely related to the improvement of students' comprehensive quality. In order to meet the requirements of the development of the times and comprehensively improve students' comprehensive literacy and innovation ability， this article discusses the preliminary reform of the teaching content， teaching methods and corresponding assessment methods of thePhotoelectric Detection Technologyexperiment. It aims to give teachers in charge of relevant courses some ideas for teaching reform， and hopes to promote students' understanding of knowledge in the field of optoelectronics.

Key Words： Experimental teaching; Innovative thinking; Photoelectric Detection Technology; Teaching reform

現代科技的快速發展，對各類檢測技術都提出了更高的要求。光電檢測技術因具有較高精度、非接觸式測量、高速以及實時在線等優點，在工業、農業、軍事以及日常生活等應用領域都引起了廣泛關注。光電檢測技術作為一門交叉學科，涵蓋物理學、光電子學、電子信息以及儀器儀表等相關理工科涉及內容，該門課程基礎性強、涉及面廣、實踐性強。《光電檢測技術》課程作為儀器儀表、電子信息、光電以及通信工程等相關理工專業的核心課程之一，開設該門課程的目的是培養學生在光電相關領域的理論以及實踐能力。作為一門實踐性較強的課程，《光電檢測技術》實驗教學對學生動手能力以及應用能力有較高的要求。在信息化時代，傳統的《光電檢測技術》實驗教學中存在一定的問題，如“灌輸式”教學限制了學生的創新能力發展、教學內容過于陳舊、實驗平臺有限、教學方式老套、課時安排不合理、考核方式單一等，這些實際的教學過程中遇到的問題，不僅影響實驗教學效果和質量，對學生綜合素質的培養、創造力的開發以及應用能力的培養也有一定的限制。

因此，為激發學生的學習熱情以及對新知識的求知欲，充分調動學生的積極性，提升實驗教學質量，培養學生實踐與應用及創新能力，本文對《光電檢測技術》實驗教學中遇到的問題進行分析和探討，并相應地提出初步的改革措施，旨在改善該門實驗課程的教學效果，希望可以為相關課程負責教師提供一定的教學改革工作思路，也希望由此促進學生對光電領域知識的理解。

1 實驗教學現狀分析

《光電檢測技術》實驗教學內容涵蓋了HE-NE激光器搭建及調腔實驗、基于邁克爾遜干涉光路的微形變測量、光敏電阻特性、光電二極管特性等實驗環節，內容多且操作難易程度不同，針對目前這些實驗教學中遇到的實際問題，本文將《光電檢測技術》實驗中普遍存在的問題做了歸納總結，并概述如下。

1.1實驗內容的落后

《光電檢測技術》實驗教學內容大部分為驗證性^[1]以及演示性實驗，如光敏電阻特性、光電二極管特性等，而對于自主創新的設計性、綜合性實驗占比較少，尤其是可以促進學生就業的應用型實驗更是缺乏^[2]。由此一來，相關的實驗教學內容與信息化時代脫節，無法與科技前沿、社會熱點以及最新的應用接軌，陳舊的實驗教學內容使得學生產生疲態感，缺乏學習熱情，也不利于學生創造性思維以及綜合素質的培養，無法鍛煉學生解決實際問題的能力。因此，對《光電檢測技術》實驗教學內容進行更新和變革是該門實驗課程教學改革的關鍵一步。

1.2“灌輸式”的實驗教學方法限制學生創造力的培養

《光電檢測技術》實驗教學過程中，大部分實驗教師依舊采用陳舊的教學方法^[3]，即實驗教師在實驗前給學生提供實驗指導書，學生根據實驗指導書進行預習。實驗時，由實驗教師根據實驗指導書，對實驗的原理、內容、步驟以及相關儀器設備的使用進行講解，然后學生再結合指導書的說明一步一步地進行實驗。這種“灌輸式”的教學方法使得學生不需要對實驗的原理進行太多的思考和探究便可以完成相關的實驗，學生一直處于被動學習的狀態，忽略了學生主動質疑以及主動思考的能力培養，脫離以學生為中心的教學觀念，不利于調動學生的積極性和主動性，限制了學生創新能力和創新思維的培養，背離了培養創新型、應用型人才的教學目的。

1.3實驗設備的缺乏

由于光電檢測技術相關的實驗設備以及耗材較為昂貴，因此對于一般高校而言，光電檢測技術相關的實驗室中實驗平臺數量配套較少，而學生數量逐年增多，實驗配套設備數量與學生人數間的矛盾日益凸顯^[4]，難以滿足每個學生在課上都可以單獨使用一套設備進行實驗的需求，這必然對教學效果產生不利影響，對學生動手能力、實踐能力的培養也有一定阻礙。另外，光電檢測技術相關的精密儀器普遍價格昂貴且卻極易損耗，每年更新耗材也是一筆很大的開銷。

1.4學生難以理解抽象性的實驗

《光電檢測技術》實驗內容大多較為抽象，單純依靠實驗教師在實驗課程上一邊進行實驗原理及儀器操作等相關講解，一邊同時演示實驗操作的方式進行教學，學生無法有直觀感受，導致學生對知識點以及實驗現象模棱兩可^[5]。比如，由于光電測量技術中必須用到精確的相關光路或光學系統來體現和保證最終光電測量技術的精度，而這些光路和光學系統的精確度，需要有相當復雜的調試過程：一方面需要人眼非常細致地觀察光路中一些只能容納一只人眼來看的小孔徑內部的情況來保證調試的精度，這使得實驗教師的講解和學生的理解都有相當的抽象性，通常雙方都需要花費大量的實驗課時間來互相理解基本的現象，造成實際實踐操作時間減少;另一方面鑒于激光對人眼和人體有一定的傷害性，調試過程又不能全程都用人眼直接觀察激光的傳輸過程，這使得光路的調試更多時候需要花費更多的時間和精力來獲得足夠的調試經驗，才能更好地獲得實驗效果，也直接造成了實際實踐操作時間的減少。

抽象性的實驗導致學生在短時間內無法充分理解實驗內容，這必然會造成實驗課堂教學效果不佳，學生理解不透徹，打擊學生的學習信心。因此，如何將抽象性的實驗內容以更直觀、更生動的形式展示給學生，亦是值得深思的主題。

1.5考核方式單一

《光電檢測技術》實驗的考核方式大多以學生完成各個實驗報告的質量作為評分依據，這種考核方式過于單一^[6]，單純通過實驗報告的情況不能全面地反映學生的實際操作能力，缺乏對學生實踐能力和創新能力科學、合理的評估，可能會出現學生實驗完成質量一般但為獲得高分而抄襲實驗報告的情況，造成不良影響，實質性的教學效果并未達到。因此，更為合理、科學、有效的考核方式仍待進一步的探討。

針對以上闡述的問題，本文初步探討了《光電檢測技術》實驗教學的改革方法，希望可以對該門課程的實驗教學質量的提升有一定的促進作用。

2 實驗教學改革措施

2.1增設開放性、綜合性實驗

通過在傳統的實驗教學內容的前提下保留關鍵的實驗內容，對部分過于老舊的實驗內容進行刪減，增加開放性、綜合性實驗^[7，8]，優化實驗內容，從多方位提升學生的素質與能力。根據實驗室現有的設備和儀器，結合工業領域及相關行業的熱點應用擬定實驗題目，由學生獨立設計實驗方案并完成實驗操作、分析數據以及總結、歸納。在開放性、綜合性的實驗中，學生作為主導角色，教師負責引導及答疑。

綜合性、開放性的實驗開設，更能體現以學生為中心的教學觀念，學生在教學環節中從被動角色轉換為了主動角色，可以極大程度地發揮學生的主觀能動性，學生自主提出疑問，并自主分析、解決問題，最后總結、歸納，注重技術實踐探索與應用^[9]。這一過程很大程度上提升了學生的綜合素質，鍛煉學生的分析能力、創造思維等。

2.2提高實驗教學的信息化程度

通過互聯網信息化手段^[10]，建立學生與實驗教師的網絡互動平臺，令實驗教學具有更高的信息化程度，使得學生不受時間、地點的限制，方便了解課程的最新動態，學生可以自主下載實驗操作相關視頻以及相關實驗的指導書等操作資料，使師生交流實時性得到提高，便于師生信息交互。信息化技術融入實驗教學，搭建網絡互動平臺，使得實驗教學手段更為多樣化，實驗教師的工作量也在一定程度上得以減輕。

新穎的、先進的信息化技術可以優化課堂結構，使知識點可以更多層次、更多角度、更為直觀形象地展示給學生，利用信息化手段將實驗教學和網絡教學有機結合^[11]，使實驗教學緊跟信息化技術發展的步伐，可以加深學生對學科知識的理解，激發學生學習興趣，使得教學過程更為有效，對取得良好的教學效果具有良好的促進作用。

2.3“以賽促學”，將理論應用于實際

《光電檢測技術》實驗教學的內容可以適當與社會熱點、學科競賽主題相結合，由此一來，學生可以在平時的實驗中將理論知識點與實際應用問題結合起來，加深對相關知識點的理解，并且在平時的實驗中結合全國機器人人大賽、藍橋杯、人工智能大賽、電子設計大賽、無人機大賽、全國大學生物聯網設計大賽等相關學科競賽，不僅可以使得實驗教學內容豐富多彩，也可以給學生指引學習以及就業方向，提高學生的學習興趣，刺激學生的探索和求知欲望，使學生對所學專業有更全面、更深刻的認識。另外，學生根據社會熱點、學科競賽主題等制定實驗方案，并且通過搭建實際光路、電路以及編寫代碼去解決實際問題，再根據平時接觸的實驗內容申報大學生創新創業項目，由此鍛煉學生的科研能力，豐富實驗課程內容，拉近教學與科研的距離，促進兩者的有機融合。

2.4虛擬仿真技術應用于實驗教學過程

針對實驗平臺及相關設備數量遠少于學生數量的問題，為了使每個學生都能參與到實驗中，提高實驗設備的有效使用率，可以借助虛擬仿真技術構建光電檢測虛擬仿真實驗平臺，使得學生不受時間、空間的限制，可以自由、自主地通過虛擬仿真實驗平臺進行實驗搭建。學生通過虛擬仿真實驗平臺進行了相關實驗的操作后，對實驗有了較為直觀的體驗后，可以加深對實驗的理解與體悟，促進學生對實驗的熟練程度，學生到實驗室進行實際實驗時，可以一定程度上提高實驗完成的效率，使得實驗設備在一節課內的使用率更高，更多的學生可以在課堂時間內參與進來并有效地完成相關實驗。另外，虛擬仿真技術融入實驗課程中，可以將抽象的理論知識動畫化，便于學生對理論知識的理解，可以很大程度上提升學生的學習熱情，促進學生學習的自主性，刺激學生的創造性，對取得良好的實驗教學效果有很大的幫助。另外，虛擬仿真技術的融入，一定程度上可以減少對光學檢測相關較為精密、昂貴的儀器和設備的不必要的損耗。

2.5采用綜合評價考核方式

傳統實驗考核評價方式以實驗報告為主要依據，存在片面性^[12]。為了使得《光電檢測技術》實驗教學更為科學、合理，本文提出通過豐富實驗教學考核方式，以多樣化的考核方式進行評價，使得評價結果更為客觀合理，具體簡述為：評價結果由預習報告、實驗操作及實驗報告3個部分的評分組成^[2]，這3個部分分別占總分比重的20%、40%、40%。其中，預習報告要求學生根據自選的開放性實驗內容，自行調查該實驗的實際應用背景，撰寫調研報告，理解實驗原理并由此制定實驗方案及開展的具體步驟;實驗操作由實驗教師根據學生的操作規范程度以及所得實驗結果，結合實驗的新穎性、實用性、實驗完成程度對學生進行評價;實驗報告是實驗教師根據學生對實驗數據的整理、分析以及學生對該次實驗的總結進行評分。通過綜合性的評價方式，可以更全面、更科學、更合理地評定學生的學習成果。

3 結語

《光電檢測技術》實驗是一門實踐性較強的課程，該門課程的實驗教學對學生的動手能力以及應用能力有較高的要求，實驗教學質量的好壞直接關系到學生動手能力、創新思維以及相關綜合素質的培養。

傳統的《光電檢測技術》實驗教學存在一定的弊端，本文分析、總結教學內容、教學方法、實驗設備以及考核方式上存在的一些問題，并提出了相應的改革措施，包括增設開放性、綜合性實驗，提高教學信息化程度，結合虛擬仿真技術，采用綜合評價的考核方式等，希望通過這些改革措施，可以有效地改善《光電檢測技術》實驗教學中存在的現實問題，提高實際的教學質量，調動學生的積極性，使得學生的綜合素質得到全面提高，為培養應用型人才提供助力。

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