光电实验课程设置的研究与分析

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  摘 要:在高校光电实验课程教学过程中,为营造良好的教学氛围,要求以“光电信息”为导向,建构开放式实验平台,并在开放式实验环境下,发挥教师指导作用,使学生形成良好的科学素质、动手能力、应用能力等。本文从高校光电实验课设置存在的问题分析入手,研究实验课程设置要点,旨在推动课堂实验活动的有序展开。
  关键词:光电实验课程;设置;要点
  目前,大部分高校光电实验课程即围绕“光电信息理论”,以综合性实验、系列实验、课程实验等形式,引导学生在良好的实验环境下锻炼自身光电技术能力。但是为了实现对学生能力、知识、素质等的协调培养,需引入阶梯教学法、开放实验项目、设计性实验等教学模式,将光电信息理论知识与专业实验教学相互融合,就此打造良好的课堂教学情境。以下就是对光电实验课程设置等相关问题的详细阐述,望其能为光电实验课程模式的不断优化提供有力参考。
  一、当前高校光电实验课程设置存在的问题
  第一,从光电实验课程设置内容角度来看,存在教学内容不科学等问题。如在大三光电实验课程设置过程中,光电技术集成、单片机、电子技术等内容较为匮乏,同时,光电实验设备仅停留于实验、抄数据、验证实验阶段,缺少方案拟定、问题解决等环节,最终限制了对学生能力、科学素质等的训练。
  第二,从经费投入角度来看,部分高校在光电实验课程设置过程中普遍存在经费不足的问题。由于学生众多,实验环境、实验耗材的不同,在实验环境设计过程中要求各个院校应投入足够的经费引入软硬件资源,以此建构实验平台,完善课程内容、管理流程等。
  二、高校光电实验课程设置要点
  1.明确光电实验要点
  在“光学与光电子实验”的实验环境设置过程中,应注重明确偏振光实验要点。在偏振光实验环节设置过程中,为了实现对学生分光计掌握能力的训练,需为学生多增设偏振光实验平台,提供起偏器和检偏器、偏振片、波晶片等实验器具,鼓励学生利用光界面反射原理,探究偏振现象。而在透射光偏振光实验中,需结合入角特定值,获取线偏振光。同时,在偏振光实验活动开展过程中,亦应注重保障实验偏振片的排列方向,鼓励学生探究为何垂直方向才能释放偏振光,总结实验结果。
  在“光通信综合实验”中,应在开放式实验平台中配置激光功率计、激光能量计、半导体激光器测试台、光纤传输系统、EDFA测试仪、WDM-DADM演示仪、示波器、计算机等主要实验仪器,然后安排学生依据教师所提出的功能需求,进行自主线路设计和实验分析,探究光通信特点等光电知识。
  在“电光调制实验”中,亦应注重设置光电子实验空间,将发光二极管应用实例、光电器件伏安特性测试实验、LED光源I-P特性曲线测试、光电器件光照特性测试实验作为实验核心,配置半导体光电器件、电子器件、电路板、万用电表、导线等实验器件,鼓励学生在电光调制实验平台中依据光电器件制作电路,并由电路图连接电路板,继而通过对电路的分析,深入掌握电光实验知识,达到光电实验目的,提升实验效果。
  2.构建开放式实验方案
  第一,在光电实验课程设置过程中,应注重建构实践教学课程体系,同时,以“光电子学科”“激光”等知识结构为依托,在实践教学内容完善过程中将光的探测、光学器件、光的变换、光的传输和光电信息处理5个部分作为实践教学主体,且结合当前人才市场需求以及教师科研活动需求,在开放式实验方案构建过程中融入一些动手制作的实践环节。例如,某院校在光电实验课程设置过程中,即将实践教学内容定位于三个方面:光刻掩膜版图设计、光电集成器件加工、光电子器件封装,并要求学生在实践训练过程中,通过上机操作,掌握L-Ed-10.0的使用方法,然后利用版图设计软件,设计光电集成器件,达到知识学习的目的。
  第二,在开放式实验方案构建过程中,亦应注重结合光电子专业特色,将实验板块划分为研究型实验、综合型实验等几个组成部分,对学生光电子、半导体等光电知识掌握程度进行训练。
  3.明确实验教学方法
  (1)减少验证性实验。在光电实验课程设置过程中,实验方法作为核心关系到实验教学质量,因而在实践教学过程中应注重实验的教学方法。同时,由于验证性实验仅需学生掌握“实验目的”,参照实验指导书,按照实验步骤得出实验结论,且依照教师的指导,连接实验测试线,所以验证性实验逐渐呈现出学生“被动”地位,同时创新性、新颖性较为匮乏。为此,在光电实验课程设置过程中,应注重减少验证性实验环节,规避实验环节的开展影响学生思维发散能力、创新能力等培养的状况。
  (2)增设综合性实验。综合性实验,即以各专业不同特点为出发点,结合理论基础与实践基础,拟定实验方案。例如,某院校在光电实验课程设置过程中即增设了综合性实验板块,同时在综合性实验板块设置的基础上,明晰了实验流程。即首先在光电实验活动开展过程中,要求学生遵从实验指标要求,调整电路器件参数,然后进行计算机仿真,继而再次调整电路参数设置,最终反馈电路图,依据电路图设计实验器件清单,而后连接各器件,展开测试实验。从以上的分析中即可看出,综合性实验方法鼓励学生自主探索实验问题,并提出问题解决方案,达到科学实验状态。此外,在综合性实验方法应用的基础上,要求教师在实验内容确定过程中,应注重融合“太阳能灯控制系统”等生活化课题,即通过实用性综合实验平台设置行为,锻炼学生独立工作能力,并引导学生深入到光电子器件、光电子系统等探究性实验中,发散自身思维,设计光电路图,自主探索实验结果。从以上的分析中即可看出,在高校光电实验课程设置过程中,注重综合性实验环节的增设是非常必要的。为此,应强化对其的有效落实,打造良好的光电实验教学空间,满足学生创新能力培养需求。
  综上可知,在当前高校光电实验课程设置过程中,仍然存在着教学方法单一、教学内容不合理等问题。因而,在此基础上,为了实现对学生独立工作能力、创新能力、动手能力、创新思维等的训练,应注重在光电实验课程设置过程中,严格把控光电实验平台开发、开放式实验方案构建、实验教学方法确定等要点,然后在良好的光电实验环境下,扩展学生光电技术集成、单片机、光刻掩膜版图设计、光学器件设计、光探测等知识,达到最佳的知识应用状态。
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