光電子技術(shù)教改探索

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

關(guān)鍵詞：光電子技術(shù) 虛擬儀器LabVIEW 光電實驗 教學(xué)改革

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

光電子技術(shù)課程是一門理論和實踐相結(jié)合的一門課程。但我們學(xué)院自從2003年開設(shè)光電子技術(shù)課程以來，由于因教學(xué)條件所限，該課程主要強調(diào)理論，實踐教學(xué)內(nèi)容很少，到目前為止還沒有專門的光電子技術(shù)實驗室。這種情況下或多或少會影響到學(xué)生對本課程內(nèi)容的理解和應(yīng)用。可見，我們學(xué)院的光電子技術(shù)課程教學(xué)改革勢在必行，特別要把實驗環(huán)節(jié)的教學(xué)提到日程上來。

1 改革理論課程

1.1 教學(xué)內(nèi)容改革

光電子技術(shù)課程是我們學(xué)院光信息科學(xué)與技術(shù)專業(yè)和應(yīng)用物理兩個學(xué)科的專業(yè)課，最初選擇的教材不太合適，經(jīng)過兩次調(diào)整，最終選定高教出版社張鐵林主編的《光電子技術(shù)》的和科學(xué)出版社朱京平主編的《光電子技術(shù)基礎(chǔ)》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(yīng)用物理兩個專業(yè)的學(xué)位課，原來把兩個專業(yè)設(shè)置的課程內(nèi)容是完全一樣的，但由于光信息開設(shè)了激光原理，所以教改中將這部分內(nèi)容從光電子技術(shù)課程中刪減掉，而應(yīng)用物理專業(yè)由于開設(shè)了固體物理課程所以他們的光電子技術(shù)課程中晶體部分就不再講解。

1.2 教學(xué)方法的改革

（1）提高教師自身能力和素質(zhì)。要想把這門是理論與實踐高度結(jié)合的課程落到實處，該專業(yè)的教師應(yīng)主動吸收社會高水平的一線工程技術(shù)人員的經(jīng)驗，聘請優(yōu)秀技術(shù)人員參與指導(dǎo)綜合設(shè)計和創(chuàng)新實踐活動，以此提高自身的素質(zhì)。（2）建立以學(xué)生為中心的實踐教學(xué)方法。以各類創(chuàng)新活動激發(fā)學(xué)生參與的主動性和積極性。注意將學(xué)生課外科技活動和教學(xué)體系結(jié)合起來，在學(xué)分承認(rèn)下，既激發(fā)了學(xué)生學(xué)習(xí)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(xué)

光電子技術(shù)是一門理論聯(lián)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(xué)，最后學(xué)生學(xué)習(xí)的效果可想而知。遺憾的是由于經(jīng)費有限，我們學(xué)院一直沒能設(shè)立專門的光電子技術(shù)實驗室。即使在光學(xué)實驗中有涉獵光電的實驗，但也都是一些非常簡單的項目?；谝陨锨闆r，我們課題組進(jìn)行了光電子技術(shù)虛擬實驗教學(xué)的探索。這也是本次教學(xué)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(xiàn)有的計算機主流技術(shù)與革新的靈活易用的軟件和高性能模塊化硬件結(jié)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(tǒng)[1]。近年來，世界各國的虛擬儀器公司開發(fā)了不少虛擬儀器開發(fā)平臺軟件，以便使用者利用這些儀器公司提供的開發(fā)平臺軟件組建自己的虛擬儀器或測試系統(tǒng)，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(fā)軟件，即NI公司的LabVIEW軟件和LabWindows/CVI開發(fā)軟件。LabVIEW采用圖形化編程方案，是非常實用的開發(fā)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(tǒng)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(xiàn)，所涉及的關(guān)系式完全可以通過LabVIEW本身提供的函數(shù)編程來實現(xiàn)?？梢?，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(nèi)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(shè)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(chuàng)建自定義控件來滿足實驗的需求。（3）設(shè)計實驗操作界面。實驗操作界面是用戶進(jìn)行實驗的平臺，所以設(shè)計時要盡量體現(xiàn)出人性化，使所設(shè)計的界面簡潔、美觀、實用。（4）在LabVIEW中根據(jù)需要進(jìn)行編程。LabVIEW中提供了豐富的功能強大的函數(shù)。這為設(shè)計者的編程提供了很大的方便。（5）調(diào)試并優(yōu)化所設(shè)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(shè)計的實驗平臺能否正常運作。如果存在問題，可以根據(jù)需要進(jìn)行修改和優(yōu)化。

3 改革考核標(biāo)準(zhǔn)

在改革教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方法特別是引進(jìn)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(xué)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?？己朔绞娇刹扇±碚摽荚嚒嶒炛谱?、動手能力等，從多角度綜合評判。同時，光電子設(shè)計競賽選拔和該課程的教學(xué)考核結(jié)合起來，進(jìn)一步激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)和創(chuàng)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(yè)質(zhì)量、回答問題、考勤等項目；半期考試：主要包括學(xué)到半期知識內(nèi)容，考察基本概念和理論的掌握情況，培養(yǎng)學(xué)生重視平時學(xué)習(xí)的習(xí)慣；期末考核：采用閉卷考試，全方位考察所學(xué)內(nèi)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(yōu)勢，學(xué)生完全可以做到提前預(yù)習(xí)，這樣就可以加入考核預(yù)習(xí)情況的一個環(huán)節(jié)。預(yù)習(xí)報告：考核實驗前的準(zhǔn)備工作；操作：考察學(xué)生動手能力；實驗報告：考察學(xué)生對實驗數(shù)據(jù)的處理情況以及對實驗的新認(rèn)識。具體的分值分配為：預(yù)習(xí)20%，操做50%，實驗報告30%。

3.3 實踐創(chuàng)新考核

由于我院把光電子技術(shù)課程設(shè)為光信息和應(yīng)用物理兩個專業(yè)的學(xué)位課程，最后滿學(xué)分才準(zhǔn)予畢業(yè)。所以課題組擬改革后把實踐創(chuàng)新正式作為附加成績加入考核成績中，學(xué)生所設(shè)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(xué)分為0.5、0.3、0.15。

4 結(jié)語

本次教改的目的是以理論有機結(jié)合實驗進(jìn)行的，在本科第五學(xué)期完成光電子技術(shù)課程的教學(xué)，所授內(nèi)容分為六大模塊，由淺入深，由簡入繁，注意學(xué)科交叉，注意技術(shù)性、綜合性與探索性之間的關(guān)系，知識結(jié)構(gòu)合理，理論和實際緊密聯(lián)系的課程。最終目的是讓學(xué)生能受益于此全新的教學(xué)體系。

參考文獻(xiàn)

[1]李樂堅.激光掃描成像系統(tǒng)硬件電路的設(shè)計與實現(xiàn)[D].北京郵電大學(xué)，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(xué)，2011.

[3]劉楊.CCD光電信號數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)與上位機應(yīng)用軟件設(shè)計[D].西南交通大學(xué)，2011.