淺議《光電測(cè)試技術(shù)》課程的教學(xué)內(nèi)容

【摘 要】結(jié)合學(xué)校的辦學(xué)定位與培養(yǎng)目標(biāo)，對(duì)《光電測(cè)試技術(shù)》課程的教學(xué)內(nèi)容的選取和安排進(jìn)行了研究，要適應(yīng)科技發(fā)展關(guān)注新興技術(shù)，又要根據(jù)本校定位突出行業(yè)特色，還需精心組織安排，以提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，可以取得較好的教學(xué)效果。

【關(guān)鍵詞】光電測(cè)試技術(shù) 教學(xué)內(nèi)容研究 電力特色

《光電測(cè)試技術(shù)》是上海電力學(xué)院測(cè)控技術(shù)及儀器專業(yè)的重要專業(yè)選修課。它是一門綜合性很強(qiáng)的課程，涉及了光學(xué)、電子和計(jì)算機(jī)等多門學(xué)科，也是現(xiàn)代檢測(cè)技術(shù)重要的發(fā)展方向，對(duì)培養(yǎng)學(xué)生綜合運(yùn)用專業(yè)知識(shí)及創(chuàng)新能力起著非常重要的作用。如何在有限的學(xué)時(shí)內(nèi)，通過該課程的學(xué)習(xí)，培養(yǎng)學(xué)生達(dá)到教學(xué)目標(biāo)，這對(duì)教師提出了挑戰(zhàn)。筆者從教學(xué)內(nèi)容的選取和組織安排等方面進(jìn)行了一定的探索和研究。

一、優(yōu)選教學(xué)內(nèi)容

光電測(cè)試技術(shù)課程包涵的知識(shí)點(diǎn)很多，并且隨著科技的進(jìn)步，新的測(cè)試技術(shù)不斷地出現(xiàn)，需要進(jìn)一步擴(kuò)充教學(xué)內(nèi)容。而不同的院校有又不同的背景，在不同的領(lǐng)域上有所側(cè)重，需要量體裁衣，合理選擇教學(xué)內(nèi)容。

（一）突出電力特色

上海電力學(xué)院的辦學(xué)定位與培養(yǎng)目標(biāo)是主要為社會(huì)培養(yǎng)和輸出所需要的應(yīng)用型技術(shù)人才，特別要為電力行業(yè)的科技進(jìn)步服務(wù)，培養(yǎng)電力行業(yè)所需的第一線的應(yīng)用型技術(shù)人才。為了突出本校的電力特色，尤其考慮到測(cè)控技術(shù)與儀器專業(yè)的部分學(xué)生在畢業(yè)后會(huì)進(jìn)入電廠等相關(guān)電力領(lǐng)域工作，所以在教授內(nèi)容中加入最新的電力知識(shí)是很有必要的。

近年來，光電測(cè)試技術(shù)的發(fā)展可以說是日新月異，新的科技成果不斷涌現(xiàn)，在電力系統(tǒng)中的應(yīng)用，主要體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面。

1.火焰圖像檢測(cè)器

光學(xué)成像技術(shù)在燃煤火電廠煤粉爐爐膛火焰視頻監(jiān)視上的應(yīng)用，可以直接地反映爐膛內(nèi)的燃燒情況，給運(yùn)行人員提供相對(duì)直觀的判斷依據(jù)，對(duì)鍋爐的安全運(yùn)行和操作起到及時(shí)的指導(dǎo)作用。安裝好、調(diào)試好、使用好爐膛火焰電視設(shè)備，對(duì)鍋爐的安全和節(jié)能經(jīng)濟(jì)運(yùn)行都有著非常重要的意義。這部分內(nèi)容可以和書本教材中的固體成像器件配合起來教學(xué)。

2.激光盤煤技術(shù)

傳統(tǒng)的煤場(chǎng)存煤量測(cè)量方法不僅需要耗費(fèi)大量的人力和物力，其測(cè)量結(jié)果也極不準(zhǔn)確，嚴(yán)重制約了電廠現(xiàn)代化管理水平的提高。目前新型的自動(dòng)盤煤方法為激光盤煤儀，采用二維高頻率激光掃描儀對(duì)料場(chǎng)的表面進(jìn)行高頻率斷面掃描獲得高密度的斷面數(shù)據(jù)，結(jié)合行程測(cè)量器獲得的料場(chǎng)長(zhǎng)度和回程測(cè)量器獲得的掃描儀偏轉(zhuǎn)角度數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)料場(chǎng)體積的計(jì)算、料場(chǎng)三維模型的顯示。在盤煤的實(shí)時(shí)性和準(zhǔn)確性方面都有顯著的改善，取得了比較滿意的結(jié)果。[1]該部分內(nèi)容可以和書本教材中紅外輻射與紅外探測(cè)器配合起來教學(xué)，還可結(jié)合數(shù)字信號(hào)處理、數(shù)字圖像處理等課程對(duì)圖像恢復(fù)重建等展開探討。

3.光纖傳感技術(shù)

光纖傳感技術(shù)具有細(xì)而柔軟、抗電磁干擾、絕緣性能好、防爆性能好、 耐腐蝕、導(dǎo)光性能好、信號(hào)衰減小等特點(diǎn)，可以解決常規(guī)檢測(cè)技術(shù)難以完全勝任的測(cè)量問題。分布式光纖傳感技術(shù)是隨著“智能結(jié)構(gòu)和智能材料”的需要而發(fā)展起來的一項(xiàng)新技術(shù)，集傳感與信息傳輸于一體，廣泛應(yīng)用在電力行業(yè)中：電纜狀態(tài)監(jiān)測(cè)，如電力電纜的表面溫度檢測(cè)監(jiān)控、事故點(diǎn)定位、電纜隧道、夾層的火情監(jiān)測(cè)等；變電站監(jiān)測(cè)，如母排、橋袈、變壓器、電動(dòng)機(jī)、發(fā)電機(jī)、配電盤的溫度分布、測(cè)量及故障點(diǎn)檢測(cè)等；水電站、發(fā)電廠監(jiān)測(cè)，如加熱系統(tǒng)、蒸汽、輸油管道；送煤系統(tǒng)的溫度監(jiān)測(cè)和故障點(diǎn)的檢測(cè)等等。

光纖傳感技術(shù)正好和書本教材的光導(dǎo)纖維與光纖傳感器匹配，在了解光導(dǎo)纖維與光纖傳感器的基本原理后，引入大量的光纖傳感技術(shù)在電力系統(tǒng)中應(yīng)用的工程實(shí)例，更好地貫徹了理論聯(lián)系實(shí)際這一原則，可以使學(xué)生思考如何學(xué)以致用。

（二）適應(yīng)科技發(fā)展

光電測(cè)試技術(shù)內(nèi)容多，知識(shí)面廣，又是多學(xué)科交互融合、互相滲透的前沿科學(xué)。通常情況下，教材對(duì)基礎(chǔ)知識(shí)、基本原理和基礎(chǔ)效應(yīng)介紹較多，對(duì)具體應(yīng)用和設(shè)計(jì)方面則較少；對(duì)經(jīng)典的光電器件介紹較多，新型光電器件較少；傳統(tǒng)技術(shù)敘述較多，尖端技術(shù)和綜合應(yīng)用較少。由于種種限制，不可能找到一本非常完美、各方面都滿意的書本教材，我們只能選擇較合適的，在講授基本內(nèi)容的同時(shí)，一定要補(bǔ)充最新的相關(guān)內(nèi)容，將新型的光電檢測(cè)器件、新型的光電測(cè)試技術(shù)和手段、各種光電檢測(cè)器件的最新進(jìn)展和應(yīng)用等最新相關(guān)科研成果融合在教學(xué)過程之中，不斷進(jìn)行教學(xué)內(nèi)容的完善和改進(jìn)，有效的引導(dǎo)學(xué)生了解最新的、最先進(jìn)的科學(xué)內(nèi)容。比如在中國(guó)第一個(gè)目標(biāo)飛行器和空間實(shí)驗(yàn)室——天宮一號(hào)與神舟十號(hào)飛船實(shí)現(xiàn)對(duì)接時(shí)，激勵(lì)學(xué)生關(guān)注其中所采用的最新光電測(cè)試技術(shù)。

以上的內(nèi)容是書本教材所無法包括的，所以我們要結(jié)合時(shí)代科技的進(jìn)步，與時(shí)俱進(jìn)，不斷深化教學(xué)內(nèi)容，注意學(xué)校的行業(yè)特色，關(guān)注火電廠及電力設(shè)備等的光電測(cè)試技術(shù)，對(duì)于教材上沒有提到的但是有益的內(nèi)容，一定要在課堂上提出，或者給出相關(guān)概念引導(dǎo)學(xué)生自己查找所需資料，不斷的通過自制多媒體課件、課外資料等來添加教學(xué)內(nèi)容，給《光電測(cè)試技術(shù)》注入新的血液，來激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。

二、 精心組織教學(xué)內(nèi)容

上海電力學(xué)院將該課程核定為32學(xué)時(shí)，在短課時(shí)內(nèi)，面對(duì)如此多的教學(xué)內(nèi)容，需要根據(jù)本專業(yè)的特點(diǎn)精心組織安排，否則會(huì)使得內(nèi)容雜亂無章，缺少完整性和系統(tǒng)性，讓學(xué)生無所適從。

（一）課程認(rèn)識(shí)和章節(jié)聯(lián)系

首先講解課程的主要內(nèi)容、結(jié)構(gòu)和各章節(jié)的之間的聯(lián)系，讓學(xué)生對(duì)該課程有一個(gè)整體性的認(rèn)識(shí)，然后具體到每一個(gè)章節(jié)。在開始學(xué)習(xí)前都列出教學(xué)要求，學(xué)完一章后都有復(fù)習(xí)總結(jié)，讓學(xué)生清楚自己應(yīng)該達(dá)到的標(biāo)準(zhǔn)，也方便期末考試。第一部分光電測(cè)試技術(shù)的理論基礎(chǔ)是最基礎(chǔ)的內(nèi)容，尤其是我校未開設(shè)《物理光學(xué)》《應(yīng)用光學(xué)》等相關(guān)課程，學(xué)生只是在《大學(xué)物理》中接觸過有關(guān)光的知識(shí)，這部分必須詳細(xì)講解。第二部分是常用的光輻射光源，只有這一章是講如何產(chǎn)生光信號(hào)的，其中光電測(cè)試用主要的光源發(fā)光二極管和半導(dǎo)體激光器都是從電信號(hào)轉(zhuǎn)換成光信號(hào)，正好與第三部分光電檢測(cè)器件是如何進(jìn)行將光信號(hào)轉(zhuǎn)換成電信號(hào)相對(duì)應(yīng)，可以讓學(xué)生更換地理解光電轉(zhuǎn)換。第三部分是各種光電檢測(cè)器件的結(jié)構(gòu)原理及應(yīng)用，要結(jié)合它們各自典型的應(yīng)用系統(tǒng)的分析和設(shè)計(jì)，使學(xué)生對(duì)整個(gè)知識(shí)體系有個(gè)更全面、更深刻的理解。

（二）注意知識(shí)點(diǎn)的聯(lián)會(huì)貫通

光電測(cè)試技術(shù)涉及光、機(jī)、電、自動(dòng)控制等許多領(lǐng)域。如在講到光電器件和集成運(yùn)算放大器連接時(shí)，模擬電子技術(shù)中運(yùn)算放大器的三大特點(diǎn)：“虛短”“虛斷”和“虛地”，如何運(yùn)用它們來完成電壓放大、電流放大和阻抗變換，而這牽涉深度負(fù)反饋的概念，又與自動(dòng)控制相關(guān)。所以在教授新課程的時(shí)候，不斷地回顧先前學(xué)習(xí)過的課程，可以較好地調(diào)動(dòng)學(xué)生的參與積極性，不會(huì)覺得什么都是新的，都要從頭開始學(xué)，能夠溫故知新。

（三）重視實(shí)踐教學(xué)

《光電測(cè)試技術(shù)》又是一門實(shí)踐性很強(qiáng)的學(xué)科，我們積極鼓勵(lì)學(xué)生參加大學(xué)生科技創(chuàng)新活動(dòng)，堅(jiān)持課堂教學(xué)與課外創(chuàng)新實(shí)踐活動(dòng)相結(jié)合，提高學(xué)生的設(shè)計(jì)與綜合分析能力。

例如講解光敏電阻后，先采用浙江英聯(lián)科技開發(fā)有限公司的YL系列傳感器實(shí)驗(yàn)儀及系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)臺(tái)開設(shè)光敏電阻的特性測(cè)試實(shí)驗(yàn)，讓學(xué)生先了解光敏電阻的光電特性、伏安特性和光譜響應(yīng)特性，對(duì)書本知識(shí)深入掌握后，再鼓勵(lì)學(xué)生從光敏電阻特點(diǎn)出發(fā)自己設(shè)計(jì)路燈自動(dòng)點(diǎn)熄電路，通過查找閱讀資料并與實(shí)際應(yīng)用電路比較，能否進(jìn)一步改進(jìn)，使其更加智能化、自動(dòng)化等，最后以小論文的形式提交。這樣不僅加深了學(xué)生對(duì)基礎(chǔ)知識(shí)的理解，拓寬了知識(shí)面，更是鍛煉了學(xué)生獨(dú)立思考和自主創(chuàng)新的能力。

在教學(xué)過程中，注意提出在日常生活中的一些光電檢測(cè)系統(tǒng)應(yīng)用實(shí)例，可以提高學(xué)生學(xué)習(xí)的熱情。如講到光電開關(guān)，就會(huì)提到在洗手時(shí)，是如何實(shí)現(xiàn)手到水出的？除了光電開關(guān)外，還有什么器件能夠達(dá)到這種效果的？熱釋電器件可不可以？

三、結(jié)論

對(duì)《光電測(cè)試技術(shù)》的教學(xué)內(nèi)容進(jìn)行了探討，通過合理選擇教學(xué)內(nèi)容、注重結(jié)合我校電力特色、重視實(shí)踐教學(xué)，將學(xué)生獨(dú)立思考能力、動(dòng)手能力和創(chuàng)新能力的培養(yǎng)融合到專業(yè)課教學(xué)中，培養(yǎng)適應(yīng)21世紀(jì)全面發(fā)展的高素質(zhì)人才。

【參考文獻(xiàn)】

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