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淺析光電技術(shù)課堂教學(xué)方法的研究
摘要：通過(guò)對(duì)教學(xué)實(shí)踐工作的不斷探索與總結(jié)，從教學(xué)內(nèi)容安排、教學(xué)內(nèi)容拓展和教學(xué)手段運(yùn)用三個(gè)方面對(duì)“光電技術(shù)”課程的教學(xué)方法進(jìn)行了研究，并將其運(yùn)用到課堂，取得了良好的教學(xué)效果。
關(guān)鍵詞：光電技術(shù) 教學(xué)內(nèi)容 教學(xué)手段
1960年第一臺(tái)紅寶石激光器的問(wèn)世可以說(shuō)是光學(xué)發(fā)展史上的里程碑，該發(fā)明解決了光頻載波問(wèn)題，此后光電子技術(shù)得以蓬勃發(fā)展，在現(xiàn)代信息產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)中扮演著重要角色。…由于社會(huì)發(fā)展的需要，近十多年來(lái)許多高校紛紛開(kāi)設(shè)“光信息科學(xué)與技術(shù)”或“光電子技術(shù)”專(zhuān)業(yè)，著力培養(yǎng)專(zhuān)門(mén)的光電子人才“光電技術(shù)”作為該學(xué)科的主干課程，將系統(tǒng)地介紹光電子技術(shù)的理論和應(yīng)用基礎(chǔ)。在講授這門(mén)課程的過(guò)程中，筆者對(duì)其具體的教學(xué)方法有一些體會(huì)和思考，文章將進(jìn)行詳細(xì)的論述。
一、教學(xué)內(nèi)容的合理安排
一門(mén)課程教學(xué)效果的好壞在很大程度上取決于課堂教學(xué)內(nèi)容對(duì)學(xué)生是否具有吸引力，能否激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)的興趣和積極性。而教學(xué)內(nèi)容又來(lái)源于老師選擇教材是否合適。在圖書(shū)庫(kù)中鍵入“光電子技術(shù)”的檢索詞會(huì)出現(xiàn)十幾本相同名稱(chēng)的教材，但是否每本書(shū)都適合課堂教學(xué)呢?答案是否定的。雖然書(shū)的名稱(chēng)都叫做《光電子技術(shù)》，但細(xì)細(xì)翻閱，每本書(shū)的側(cè)重點(diǎn)都是不相同的，有的大部分章節(jié)是介紹激光原理和激光器工藝，對(duì)光電檢測(cè)和顯示涉及較少;有的偏重于理論推導(dǎo)，對(duì)實(shí)際的應(yīng)用涉及很少。還有一些教材雖然內(nèi)容較為全面，但書(shū)本頁(yè)數(shù)很多，在三十多個(gè)課時(shí)內(nèi)難以講完。針對(duì)長(zhǎng)沙理工大學(xué)實(shí)際的課時(shí)要求和學(xué)生專(zhuān)業(yè)背景，通過(guò)仔細(xì)比較選擇了安毓英編寫(xiě)的《光電子技術(shù)》(電子工業(yè)出版社)一書(shū)。
教材選好后，在實(shí)際的教學(xué)過(guò)程中教師仍需對(duì)教學(xué)內(nèi)容進(jìn)行認(rèn)真斟酌。教材共有七個(gè)章節(jié)，分別為“光輻射、發(fā)光源與光傳播基本定律”、“光輻射的傳播”、“光束的調(diào)制和掃描”、“光輻射的探測(cè)技術(shù)”、“光電成像系統(tǒng)”、“顯示技術(shù)”和“光電子技術(shù)應(yīng)用實(shí)例”。其中“光輻射的傳播”一章中主要從理論上介紹光束在各種媒質(zhì)中的傳播規(guī)律，在光電子應(yīng)用中較為重要的是光波在電光晶體(2.2節(jié))、聲光晶體(2.3節(jié))、磁光介質(zhì) (2.4節(jié))和光纖波導(dǎo)中的傳播(2.5節(jié))。而這四部分內(nèi)容應(yīng)用在實(shí)際中恰好是電光調(diào)制器(3.2節(jié))、聲光調(diào)制器(3.3節(jié))、磁光調(diào)制器(3.4 節(jié))和光纖通信技術(shù)(7.1節(jié))。所以在講課的時(shí)候可以把2.2節(jié)和3.2節(jié)、2.3節(jié)和3.3節(jié)、2.4節(jié)和3.4節(jié)、2.5節(jié)和7.1節(jié)內(nèi)容綜合起來(lái)講授，第二章將不作為獨(dú)立的一章來(lái)專(zhuān)門(mén)講述理論推導(dǎo)。在講第三章中每一種調(diào)制器工作原理的時(shí)候，先講第二章涉及的理論知識(shí)，隨后在學(xué)生對(duì)理論還有深刻記憶的情況下緊接著把這一理論在工業(yè)中的應(yīng)用進(jìn)行講授，這樣就增強(qiáng)了學(xué)生在學(xué)習(xí)理論時(shí)的目的性。對(duì)教材的其他內(nèi)容細(xì)細(xì)推敲，還有很多地方可以這樣來(lái)安排。這種將理論知識(shí)和實(shí)際應(yīng)用綜合講解的方法讓學(xué)生明白了理論并非空洞的理論，既提高了注意力，又激發(fā)了學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情，在實(shí)踐中收到了很好的教學(xué)效果。
二、教學(xué)內(nèi)容的適度拓展
“光電技術(shù)”是～門(mén)應(yīng)用性和針對(duì)性都很強(qiáng)的學(xué)科，“學(xué)以致用”在這門(mén)課程中得到了很好的體現(xiàn)。教材由于篇幅的限制，第三章“光輻射的調(diào)制”和第四章“光輻射的探測(cè)技術(shù)”僅僅是介紹了各種光電子器件的工作原理，學(xué)生學(xué)完之后雖然明白了各類(lèi)器件的工作原理，但對(duì)于“這些器件可以用在什么領(lǐng)域、可以發(fā)揮什么作用”等問(wèn)題，學(xué)生會(huì)較為茫然。例如各種光調(diào)制器件如電光調(diào)制器、聲光調(diào)制器和磁光調(diào)制器都可以將人們所要傳遞的聲音、視頻和圖像等電信號(hào)形式的信息加載到激光上面去，實(shí)現(xiàn)電信號(hào)到光信號(hào)的轉(zhuǎn)變。但學(xué)生可能又會(huì)有這樣的疑問(wèn)：在實(shí)際應(yīng)用中用戶(hù)要實(shí)現(xiàn)電光變換時(shí)，三種調(diào)制器是否可以任意選擇一種呢?答案當(dāng)然是否定的，因?yàn)槊糠N調(diào)制器由于工作原理的不同使得它們會(huì)應(yīng)用在不同領(lǐng)域和范圍。在實(shí)際應(yīng)用中需針對(duì)具體情況選擇合適的調(diào)制器種類(lèi)。而對(duì)“每種調(diào)制器具體可以用在哪些領(lǐng)域”這個(gè)問(wèn)題教材并未涉及。筆者通過(guò)查閱大量的相關(guān)文獻(xiàn)和資料，對(duì)這一問(wèn)題做了詳細(xì)總結(jié)，作為補(bǔ)充內(nèi)容在課堂講述，使學(xué)生對(duì)所學(xué)的東西有了更為深切的認(rèn)識(shí)和體會(huì)。第四章內(nèi)容主要是講述各種光電探測(cè)器件，但探測(cè)的對(duì)象不同，有的是用來(lái)探測(cè)光輻射的能量，有的是用來(lái)探測(cè)光輻射的亮度等。那么講完這些器件后同樣會(huì)遇到這樣的問(wèn)題：“這些器件有哪些實(shí)際應(yīng)用呢?”由于課程的教學(xué)對(duì)象是電信工程專(zhuān)業(yè)的學(xué)生，電路設(shè)計(jì)都很熟悉。課后可以布置這樣的作業(yè)如“利用光敏電阻設(shè)計(jì)路燈自動(dòng)控制電路”、“利用熱敏電阻設(shè)計(jì)半導(dǎo)體激光器的溫度控制電路”等。這樣不僅讓學(xué)生學(xué)以致用，而且在做作業(yè)的同時(shí)明白了不同光輻射探測(cè)器件的不同應(yīng)用領(lǐng)域。
講述“光纖通信”這塊內(nèi)容時(shí)，恰好是筆者的研究方向，所以在上課的過(guò)程中將大量科研過(guò)程中積累的相關(guān)實(shí)驗(yàn)結(jié)果和波形圖以及器件設(shè)備的實(shí)物圖展現(xiàn)給學(xué)生，課堂內(nèi)容變得生動(dòng)而豐富，很好地拓寬了學(xué)生的知識(shí)面。
所以在教材的基礎(chǔ)上通過(guò)合理的拓展課堂教學(xué)內(nèi)容，可以讓學(xué)生對(duì)所學(xué)的知識(shí)掌握得更為透徹，理解得更為深刻，增強(qiáng)他們對(duì)知識(shí)的綜合運(yùn)用能力。
三、教學(xué)手段的合理應(yīng)用
要想取得良好的課堂教學(xué)效果，除了講述內(nèi)容的選擇安排外，教學(xué)手段也起著至關(guān)重要的作用。教學(xué)過(guò)程中筆者采用了多媒體和板書(shū)相結(jié)合的方法。
利用多媒體的幫助，使教學(xué)內(nèi)容更為直觀(guān)。由于這是一門(mén)應(yīng)用性質(zhì)的課程，所以在講解每一種器件的時(shí)候筆者都將查閱到并精心挑選的真實(shí)的器件圖片展示給大家，比如各種激光器、光電二極管、熱敏電阻、等離子體顯示器、電光晶體、聲光調(diào)制器等等。這些圖片都是課本上所沒(méi)有的。學(xué)生在看到這些圖片后就會(huì)感覺(jué)所講的知識(shí)和他們的距離更近了，讓他們覺(jué)得光電子學(xué)并不是空洞的理論，光電技術(shù)和各種各樣的器件就存在于他們是實(shí)際生活中。這種方式很大程度上調(diào)動(dòng)了學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性。
作為一名青年教師，“如何將板書(shū)和多媒體很好地結(jié)合”一直是筆者所思考的問(wèn)題。由于一頁(yè)P(yáng)PT所能展示的內(nèi)容極其有限，講完一頁(yè)翻到第二頁(yè)時(shí)前面一頁(yè)的內(nèi)容學(xué)生就看不到了'而學(xué)生課前如果沒(méi)有充分預(yù)習(xí)的話(huà)，當(dāng)翻到下一頁(yè)P(yáng)PT時(shí)他對(duì)前一頁(yè)P(yáng)PT上的內(nèi)容記憶一般都還是比較模糊的，只是有一個(gè)大概的印象。所以當(dāng)講述的內(nèi)容是偏重于理論公式推導(dǎo)時(shí)，由于對(duì)理論的理解來(lái)源于公式推導(dǎo)的前后連貫性，此時(shí)應(yīng)盡量避免使用PPT而采用傳統(tǒng)的板書(shū)。大幅黑板有很大的書(shū)寫(xiě)空間，所講的內(nèi)容就能夠前后連貫地呈現(xiàn)給學(xué)生。當(dāng)講某個(gè)公式是由前面的某個(gè)公式推導(dǎo)得出的，此時(shí)教師可以在黑板上把前面的那個(gè)公式指給學(xué)生。學(xué)生能同時(shí)看到前后相關(guān)聯(lián)的各個(gè)理論，他們所獲得的知識(shí)就是整體的而不是離散的，這樣就更有助于學(xué)生對(duì)理論知識(shí)的理解。
另外生動(dòng)的教學(xué)過(guò)程應(yīng)該是一個(gè)師生互動(dòng)的過(guò)程，“課堂提問(wèn)”普遍被認(rèn)為是一個(gè)較為不錯(cuò)的互動(dòng)方式。在兩年多的教學(xué)實(shí)踐中筆者發(fā)現(xiàn)同樣是提問(wèn)，有的時(shí)候?qū)W生很踴躍，爭(zhēng)相回答問(wèn)題，課堂氣氛很活躍;而有的時(shí)候雖然提問(wèn)了'但學(xué)生都低下了頭，課堂氣氛突然變得很沉悶。通過(guò)和學(xué)生的交流后發(fā)現(xiàn)，老師提的問(wèn)題學(xué)生如果感興趣他們反應(yīng)就較為踴躍。所以在課堂教學(xué)過(guò)程中，如何提問(wèn)也同樣是值得認(rèn)真思考的一個(gè)問(wèn)題。講“固體成像器件”這一節(jié)時(shí)，先不經(jīng)意地詢(xún)問(wèn)學(xué)生誰(shuí)有數(shù)碼相機(jī)。許多學(xué)生都舉了手，然后循序漸進(jìn)地提出“在買(mǎi)相機(jī)時(shí)為什么要買(mǎi)數(shù)碼相機(jī)而不購(gòu)買(mǎi)膠片相機(jī)?數(shù)碼相機(jī)的優(yōu)點(diǎn)體現(xiàn)在哪些方面?數(shù)碼相機(jī)的工作原理是什么?”由于這一系列問(wèn)題都是學(xué)生在日常生活中遇到的實(shí)際問(wèn)題，所以他們都踴躍地做了回答，而這些問(wèn)與答恰好巧妙地引出了本節(jié)課所要講解的內(nèi)容，整堂課學(xué)生帶著問(wèn)題去聽(tīng)課，聽(tīng)得都十分仔細(xì)，教學(xué)效果也非常好。第六章涉及的則是各種顯示器件，如陰極攝像管顯示器、液晶顯示器及等離子體顯示器。這些也都是學(xué)生每天都會(huì)用到的器物，離他們的生活很近，也可以采用同樣的提問(wèn)方式讓學(xué)生帶著問(wèn)題去聽(tīng)課。當(dāng)講到人眼的視覺(jué)感知角度范圍時(shí)，筆者沒(méi)有直接去講知識(shí)，而是先提問(wèn)“為什么我們家里的電視機(jī)屏幕都是長(zhǎng)方形而不是正方形的”，學(xué)生回答的角度很多，有的學(xué)生還從擺放穩(wěn)定性方面做了思考，課堂立即變得非常活躍。隨后筆者給出了正確的答案，由于一個(gè)提問(wèn)的設(shè)置學(xué)生對(duì)這個(gè)知識(shí)點(diǎn)便有了深刻的記憶。
四、結(jié)束語(yǔ)
經(jīng)過(guò)兩年多的教學(xué)實(shí)踐，筆者深深體會(huì)到站在講臺(tái)上講課是一件需要用心去做的工作，只有在教學(xué)中不斷思考、不斷改進(jìn)、不斷努力嘗試，才能更快地提高自身的教學(xué)水平，才能呈現(xiàn)給學(xué)生更加精彩的課堂教學(xué)。上述便是筆者在講授“光電技術(shù)”課程中的一些體會(huì)，在今后的實(shí)踐中仍會(huì)不斷提高自身水平，嘗試將計(jì)算機(jī)模擬技術(shù)應(yīng)用到課堂教學(xué)中，為培養(yǎng)高素質(zhì)的畢業(yè)生做出自己的貢獻(xiàn)。
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