时间:2023-12-20 10:45:18
绪论:在寻找写作灵感吗?爱发表网为您精选了8篇对光电子技术的理解,愿这些内容能够启迪您的思维,激发您的创作热情,欢迎您的阅读与分享!
【关键词】光电子技术;教学方法;电子教案;形象教学
0引言
随着科学技术的快速发展,人类社会已进入信息化时代。作为信息技术两大支柱之一的光电子技术已成为科学研究领域的一颗璀璨的新星。光电子技术是由光学和半导体电子学结合形成的一门高新技术学科。
微纳加工技术的不断进步促使新型光电材料的研究加快,为光电子器件的实现提供基础。进入信息时代以来,信息材料由电子信息材料、微电子信息材料向光电子信息材料转变。光电子技术不仅使信息技术有了突破性进展,而且被广泛应用于光电显示、照明、军事、生物医学、光电探测、光电储存、高精度光谱分析等领域,因此光电子技术受到了研究所及企业的广泛关注,促使很多高校开设光电子技术这门课程[1]。光电子技术作为我国的战略性产业结构的重点领域,作为新兴的尖端行业需要大量的专业性人才,正需要高校不断地输送人才。如何培养专业知识强、综合素质高、实践能力优异的人才,是当前光电子技术课程教学的热点话题。
经济的发展和科技的进步使多媒体技术应用在课堂教学,给传统课堂教学带来了根本性变革[2]。多媒体技术在教学上的运用是通过电子教案、模拟交互过程、网络多媒体教学[3]、仿真工艺过程等实现的。目前,国内高校主要采用电子教案和形象教学的教学方法,利用其简便、虚拟、灵动等特点有效地引导学生学习。本文结合自己的教学方法和他人先进的教学经验,广泛搜集学生的反馈意见,探讨该课程的电子教案和形象教学的教学方法,为提高学生学习的主动性、积极性提供帮助。
1电子教案教学
2001年,国家教委关于提高高校教学质量的要求。经过十几年的教学改革,高等学校中电子教案已经普及。电子教案已作为教学中一种必不可少的教学手段。电子教案与传统板书有很大的不同,其主要的区别就是电子教案不仅教师自己上课要看,而且内容要投影到屏幕上让学生也能看到。电子教案包括了教师上课的全部板书、板画及一些用语言难以表达的动感情景。结合电子教案和黑板书写,可以增大课堂容量,让学生在美妙、舒适的环境中学习知识,增强学习效果,所以电子教案备受广大师生的青睐。在传统教学中,教师需花费大量时间用于黑板教学。电子教案使教师在授课时能够节约时间,从而给学生足够的独立思考时间,进而巩固所学知识点,增强学生的学习乐趣。利用电子教案可以清晰地展现一些抽象的概念,让学生对知识的认知由感性认知升华到理性认知。
在传统教学和电子教案教学中,教师的主导作用是教学过程能够高效率进行的保障。充分利用电子教案教学和传统教学的优势,形成以教师为主体,电子教案为辅助的模式进行教学。在课堂教学过程中,教师的主导作用通过引导、点拨、启发等方式来实现,这是电子教案无法替代的。
电子教案除了向同学们展示书本中的内容,还可把最新的科技成果引入课堂。从光电产业的最新科研成果中提炼出与课本知识点相关联的内容,吸引学生的注意力,激发学生对光电子技术课程的兴趣。在利用电子教案教学过程中,部分教师过分依赖电子教案和现代教学设施,只是轻轻地点击鼠标,面对着屏幕讲课,最终不能达到授业解惑的目的。所以,需发挥教师的主导作用,以电子教案作为一种途径,最终提高教学质量[4]。
2形象教学
在光电子技术课程学习过程中,逻辑推导内容较多,要求以大学数学为基础,并具备物理学、光通信、材料学等多学科的知识体系,致使部分学生对其缺乏兴趣,最终影响到教学的效果。在教学过程中,如何摆脱枯燥、乏味的理论讲解,提高学生学习的兴趣,加深对知识的理解和巩固,是教师需要认真思考的问题。教师可以运用形象教学,深入浅出地分析知识点,从而达到事半功倍的效果。形象教学就是将抽象的理论和概念用语言重新表述,通过形象、趣味性的比喻,促进学生对知识的理解。
以光电子技术课程中雪崩光电二极管为例,其机理就是发生雪崩效应。在雪崩二极管中的雪崩效应抽象而且不易理解,教师可基于对雪崩二极管机制的理解制成生动、辅助理解的PPT图画,启迪学生的思维。在讲授的过程中,教师也可结合生活知识对知识进行类比。比如登山时,决不能顺着山边向下扔石子儿:(1)有击中他人的可能,从而对其生命构成威胁;(2)有可能引发雪崩。虽然一枚小石子只能撞动几块差不多大小的石头,但当有足够数量的石头翻滚起来时,就可能会使大块的岩石松动下滑。最终,这一颗小小的石子就能引发一场雪崩。上述比较形象,学生也容易掌握。
综上所述,形象教学不仅可以提高课堂的教学气氛,而且有助于学生理解知识及培养学生的想象力和创新意识。在教学过程中,为了向同学们更有效地展现教学内容,教师可以将电子教案和形象教学结合起来,更有利于直接揭示问题的实质,加深学生对知识的理解和掌握[5]。
一、前言
随着光电子技术的快速发展,其应用越来越深入到社会生活的各个方面。传统的理论教学已经不适合新的教学形式。因此,要打破原有的教学方法,改革原有的人才培养模式,着力提高学生实践能力。项目教学法[1]是以项目为主线,以授课教师为主导,以学生为主体的教学模式。它是将具体项目贯穿于教学始终,以项目的形式引入基本原理[2],在组织课堂教学过程中采用案例教学法注重对基本概念和基本原理的掌握,在进行实践教学过程中以项目和任务为主要形式,为学生提出循序渐进、由表及里的学习方法和途径,提高学生的创新精神与实践能力,为社会培养优秀的应用型人才。
二、基于光电子技术课程的项目教学法的教学思路
在传统的光电子技术教学过程中,以课堂为中心、以光电子技术理论知识点为线索,教师向学生单向讲授理论知识。实践教学环节多采取简单模拟与验证的方式进行,学生的实践能力较差,创新精神薄弱。
为彻底改革上述教学模式上的不足,我们将项目教学法融入光电子技术的实际教学过程中。通过案例分解、项目递进优化、项目完善完成等手段与方法,促使学生主动学习光电技术的基本概念、基本原理,掌握基本公式与基本计算,掌握光电技术的基本应用。在此过程中培养学生认真学习的钻研精神,提高实际光电工程技能。按照项目的实际要求,从原理上进行综合归纳与分析,确立方案。并根据方案进行具体的项目实施,在实施过程中,学生以学习小组的形式,充分发挥每个成员的潜能与素质,通力合作,最终完成项目的任务。
三、基于光电子技术课程的项目教学法的教学流程
1.第一阶段:项目预备阶段。首先,将项目的任务导入课堂教学中。教师在光电子技术课程整体上设计出一个或几个基于光电子技术教学大纲基本要求的科研项目。此科研项目应该基本包括光电子技术的全部基础理论的主要知识点,或者说涵盖光电子技术教材的全部章节的主要内容,并且将项目分解成若干模块,每一个模块可以视为整体项目的子项目。每一个模块应该是光电子技术教材的一个章节或几个章节的内容的高度浓缩,而子项目为与本模块相对应的需要具体解决的问题,其举例说明见表1所示。表中所列的几个子项目,又可以形成一个完整的较大项目:“可实现激光传声摇控即时显示的海底机器人多功能探测系统”。其次,开始制订项目的任务方案。在制订过程中,学生小组成员要积极查阅各种学习资料,并进行详细讨论,深入分析本小组的项目任务。教师必须做出引导,指导学生采用正确的光电原理知识,建立并制订合理的项目计划。
2.第二阶段:项目实施阶段。要培养学生的协同创新思想,强调团队的角色定位能力,确保协同沟通创新能力的培养。首先,需要进行项目分工与角色扮演,各个项目小组成员可以根据自己的兴趣爱好进行分工,并确定好各自所扮演的角色与需要完成的任务,让每一位成员都能参与其中。其次,需要创设情景并提出项目任务,教师可以通过多媒体教学手段,将学习内容与项目紧密结合,激发学生的学习热情。最后,分组执行项目任务,教师根据每位同学的兴趣爱好及自身的能力进行分组,以便在项目任务执行过程中能够更好地发挥优势互补作用。例如:“设计并制作一个激光传声装置”小项目组共有六位同学,有两位同学性格内向,对基本理论知识很扎实,主要负责资料的查阅与原理的理解;另外两个同学对电路比较感兴趣,热衷于电路元器件及电路的搭建与调试;最后两位同学注重整体的把握与项目进度的调整和掌控。他们各有侧重,但又互相协调、通力合作,保证了项目的顺利实施。
教师之间、学生之间、老师与学生之间形成协同创新关系。这时,学习过程已经初步成为人人参与的创造性的实践活动,它注重的不是最终的结果,而是完成项目的全过程。其目的是在“项目优化”过程中把理论与实践教学有机地结合起来,充分发掘出学生的创造潜能,培养学生的自学能力、观察能力、动手能力、科学研究和分析问题能力、协作和互助能力、交际和交流等综合能力[3]。要求学生对每个模块及模块间进行多次的分析、设计与优化,循序渐进,最后圆满完成项目。在项目分解、设计、分析、优化和完成的过程中,可以使原本模糊的理论知识更加清晰,从而加深学生对理论知识的深刻理解,更好地完成实际项目的优化与实际问题的解决。
3.第三阶段:项目完善与总结阶段。在第二阶段结束之后,要求对整体项目进行递进优化,从项目全局角度来分析、优化与提升。学生需要充分理解和掌握项目任务,运用互联网技术对项目成果进行阶段性小结,各个小组之间互相交流讨论,从解决项目任务的关键点着手,完成项目实施工作。在项目实施的过程中进行组内的学习交流,并进一步完善项目任务学习成果。教师在这一阶段主要扮演引导者的角色,确保各小组项目任务的顺利完成。还是以“设计并制作一个激光传声装置”小项目为例。在第二阶段已经初步完成了项目之后,就要对项目结果进行完善与总结,包括电路性能、器件功能、激光调制方式、激光传输效率、项目作品外观及其实用性等等方面;在提升项目作品性能与拓宽光电功能方面下功夫。在顺利完成项目任务后,每一位学生都需要对自身的角色扮演以及项目完成情况进行回顾和总结,通过总结、报告或者主题演讲等方式完成项目成果的交流。最后进行项目评价,评价的形式主要包括学生的个人评价、小组评价以及教师评价三种,通过评价结果对学生的学习成果进行最终的总结。
关键词:光电子技术;双语教学;多媒体课件;互动式教学
中图分类号:G642.0 文献标志码:A 文章编号:1674-9324(2015)41-0130-02
一、光电子技术与双语教学
光电子技术是一个非常宽泛的概念,它围绕着光信号的产生、传输、处理和接收,涵盖了新材料(新型发光感光材料、非线性光学材料、衬底材料、传输材料和人工材料的微结构等)、微加工和微机电、器件和系统集成等一系列从基础到应用的各个领域。光电子技术作为一门专业课程,主要涵盖光辐射与发光源、光的传播、光的调制、光电探测、光电显示与成像、光存储等内容。光电子技术不仅是一门专业课程,而且已发展成为一门学科,即电子技术与光子技术相结合而形成的一门新兴的综合性的交叉学科,主要研究光与物质中的电子相互作用及其能量相互转换的相关技术。光电子技术科学是光电信息产业的支柱与基础,涉及光电子学、光学、电子学、计算机技术等前沿学科理论,是多学科相互渗透、相互交叉而形成的高新技术学科,是未来信息产业的核心技术。双语教学是运用外语进行的非语言教学,具有如下特征:第一,强调在语言类的专业学科中用外语教学;第二,强调运用外语进行课堂教学的交流与互动。双语教学与专业外语教学在性质上完全不同。前者外语是一种教学语言,以外语为手段,讲授一门课程为目的。后者是一种语言教学,以相关知识为手段,讲授外语为目的[1]。因此,在双语教学中,专业知识与专业外语之间存在相互平衡的关系。在有限的学时条件下,教师既要讲授专业知识又要讲授专业外语,学生要在专业知识与专业外语两方面取得进步,二者之间的平衡关系需要根据课程的要求、学生的实际情况在教学过程中不断调整。同时,专业知识与专业外语之间存在相互促进的关系。扎实的专业知识为课程内容的掌握奠定了基础,为专业外语的理解与提高提供了知识背景;坚实的专业外语基础为理解原汁原味的教材内容提供了保障,促进了学生进一步学习专业知识。
随着知识经济、信息社会的到来,全球竞争日益激烈,现代科学正以前所未有的速度迅猛发展,不断引发各个领域深层次的革命。为缩短差距,提高人才的国际竞争力,满足社会对国际化复合人才的需求,双语教学的迫切性和重要性日益凸显。第一,双语教学是知识经济发展的形势需要。国际间竞争不仅表现为产品和市场竞争,更多表现为人力资源的竞争。面对竞争,只有善于抓住机遇,应对挑战,加速高等教育国际化进程,培养一流的人才,才能促进科学教育的发展和变革,使学生具有参与未来国际活动和国际竞争能力。双语教学有利于培养符合市场需求的高素质国际化人才,增加就业机会,保证我国科学教育更加开放地面向世界,促进我国科学教育可持续发展,促进我国知识经济的发展。第二,双语教学是知识信息交流的客观需要,加强中外交流,提高我国科学术水平,缩短与世界先进国家的差距,为实践科教兴国的战略做出贡献。第三,双语教学有利于复合型人才的培养。这种既懂外语,又有专业知识的复合型人才无疑提高了人才的竞争力。
二、“光电子技术”双语课程建设
双语课程建设内容主要包括:大纲确立,教材选用,讲稿教案撰写,课件制作,课堂讲授,课程考试[2]。下面,我们介绍在上述方面的具体工作。
1.“光电子技术”双语课程教材的选取。西安工程大学理学院物理系自2009年以来开设《光电子技术(双语)》课程,其定位为物理系各专业的一门平台课。结合光电子技术的发展、光电子技术双语课程的定位、物理系学生的具体情况以及就业去向,采用S.O. Kasap编著的“Optoelectronics and Photonics-principles and practices”为教材,并且以相关的中英文教材作为参考书[3-6]。课程以“普通物理”、“光学”、“量子力学”系列课程为基础,主要讲授光的波动理论、介质波导和光纤、半导体科学和发光二极管、光伏器件、激光基本原理与技术、光束的调制、光电探测等基本概念及基本技术。
2.“光电子技术”双语课程大纲制定。“光电子技术”双语课程性质为学科基础课,授课对象为物理系本科三年级学生,48个学时,3个学分。制定课程大纲的宗旨和目标在于,通过课程的学习,学生能够对光电子技术中的基本概念、基本技术和基本器件有比较全面、系统的认识,提高分析和解决工程技术问题的能力。同时,学生能够熟悉光电子技术的应用领域,了解目前光电子技术的最新成就,掌握光电子技术的发展方向。采用双语教学(汉语和英语),提高学生查英文文献、读英文著作、写英文文章,以及专业的口头交流能力。为了实现课程大纲中提出的目标,将每一章的内容分为四个层次,即熟练掌握、掌握、理解和了解,并配以相应的课时。
3.“光电子技术”双语课程多媒体课件。考虑课程内容更新速度较快的特点,备课在依据原版教材的基础上,增加了与教材内容相关的一些崭新成果。既让学生感受到原汁原味的英语表达方法,又让学生开拓了视野,把握学科发展动态和发展方向。课程的教案、讲稿以及多媒体课件全部用英语书写,多媒体课件包含下列特点。第一,内容新颖:除了涵盖教材的全部内容,在每一章的最后部分增加了与这一章相关的科技新进展,使学生在掌握课程内容的基础上了解相关领域的动态和最新进展,为提高学生的创新能力提供了切实的帮助。第二,结构合理:由于课程涵盖了经典光学、波导与光纤、半导体、激光、光电探测、非线性光学等内容,每一章都自成体系,可以进行跳跃式教学。并且,每一章的开头都有本章的目录,每一章的结尾部分都进行了小结,做到了首尾呼应,有始有终。第三,图表丰富:收录了与本课程相关的光电子领域的一些著名科学家的照片,介绍了他们的简历及主要成就。同时加入了相关的动画和视频,使学生对抽象概念的理解与掌握变得直观而容易,并且引用了一些著名科学家的重要话语,为提高学生的学习兴趣,开拓学生的视野,丰富学生的思维方式提供了翔实的资料。第四,行文规范:由于是双语课程,课件的文字叙述与使用教材紧密联系,并采用规范的科技英语表达方式,使学生在本科阶段就能够接触相关的专业词汇以及规范的专业英语,为将来的进一步学习和工作打下良好的专业英语基础.
4.“光电子技术”双语课程互动式教学。当前的社会需求对课程的教学方式提出了新的要求,其中包括教学内容的整合,教学内容的拓展,教学手段的更新,教学方法的改革等。在全球步入信息化时代的今天,讲课不仅是对己有知识的简单阐述,而且是教师的一种再创造过程。“一块黑板加一支粉笔”这样的传统教学方法己经不适合现代化的今天了,现今的教学方法应该更趋多元化。不但要注重课程体系的完整性,课程内容之间的有机联系,而且要丰富教学手段,图文声像等多种效果的多媒体课件与板书结合的模式,同时要采用启发式、互动式的教学方法。在明确教学目标,考虑教学目的和本专业实际情况的条件下,我们采取互动式的授课方式,表现在如下几个方面:第一,学生之间、师生之间互动行程。在课堂上,首先简要回顾上次课的主要内容,让二位同学依次补充细节。其次,讲解并翻译这次课所涉及的专业术语以及重点段落,领读一遍后,让一位同学读一遍,其他同学找不足之处,然后进行课程内容讲授,多媒体课件与板书全部用英语书写,汉语讲授为主,英语为辅。其间,教师常常会提出和讲授内容相关的问题,并鼓励学生可随时提问,收到了非常好的教学效果。第二,教师在课后的反思。互动式教学的主要目的是激发学生获取知识、提高能力的主动性和积极性。要有效实现这一目标,应将以下几个方面有机地结合起来:知识的传授、互动题材、师生之间互动行程、教师的点评。总之,量体裁衣地选用互动模式才能确保教学互动流程的顺畅,才能激发学生的积极性和主动性,增强学生的自信心与表达能力。
光电子技术和微电子技术是未来信息领域的两大支柱。光电子技术的双语教学不但能够促进学生对相关学科前沿学科理论的掌握与了解,而且有利于学生外语综合能力和跨国文化交际能力的培养。在双语教学中,专业知识与专业外语之间既存在相互平衡的关系,又存在相互促进的关系。双语课程建设应在大纲确立、教材选用、讲稿教案撰写、课件制作、课堂讲授、课程考试等方面加大力度。采用互动式教学方法讲授光电子技术,将知识的传授、互动题材、师生之间互动行程、教师的点评等方面有机地结合起来,有利于激发学生的积极性和主动性,增强学生的自信心与表达能力。
参考文献:
[1]吴平.五年来的双语教学研究综述[J].中国大学教学,2007,(1):37-45.
[2]赵懿琨,王卫星,王建.光电子技术双语教学课程的建设[J].教育理论与实践,2007,(27):169-170.
[3]安毓英,等.光电子技术(第3版)[M].北京:电子工业出版社,2011.
[4]朱京平.光电子技术基础(第2版)[M].北京:科学出版社,2009.
光信息科学与技术具有旺盛的生命力,处于高速发展时期。目前,在光通信、光电检测、光电照明、光学元件与系统、光伏产业、激光技术、光学设计、光学材料等方面都有广阔的应用前景,对社会的发展和贡献不可估量。作为高校,除了科研、教学,还要服务于社会,服务地方经济发展,这些不仅体现在科学研究和教师兼职方面,也体现在人才培养目标和方案上。光信息科学与技术同光学、机械、电子、材料、计算机、自动控制等多学科的知识息息相关,但也不能面面俱到,所以十分有必要结合当地企业的发展,调整学科的发展、人才培养计划,为地方经济服务,加强科学研究,引领社会的发展。三峡大学地处湖北省域副中心城市的宜昌,经济活跃,交通方便。现在高铁开通后,宜昌到武汉的时间已经减少到2小时左右。随着国内光电照明、太阳能、光电显示产业如火如荼地发展。宜昌太阳能、光电照明等光电企业也有较大的发展,如中国南玻集团宜昌南玻硅材料有限公司(一期项目已累计投资20多亿元,专门从事高纯多晶硅材料、太阳能硅片及电池片生产的大型制造企业)等等一大批光电企业。这些企业主要集中在光伏产业、节能照明、LED、光学冷加工等方面。这些光电企业有着旺盛的人员需求,对本专业产业人才的培养具有十分重要的意义。2011年出台的《宜昌市科技发展“十二五”规划(2011至2015年)》明确提出,在节能环保领域的发展方向要围绕光电子产业核心技术开发,抢占背景光源行业技术创新制高点,加快液晶照明灯、LED背光源及照明产业化。围绕太阳能技术开发,加快太阳能热水系统产品系列开发及产业化。[8]由此可见,在地方政府的扶持下光电子相关产业会得到快速发展,这些都为光信息科学与技术专业结合本地进行产业人才培养提供了难得的机遇。根据三峡大学理学院发展的需要,结合产业的蓬勃发展,产业人才培养措施如下:
改革本科教学培养方案,加强专业基础理论学习,巩固专业思想教育光信息科学与技术专业需要学生在系统、扎实的理论基础和在光电子技术、光通信及应用等方面具有较宽广的专业知识、较强实践动手能力,并成为在电光源、光学设计、光学材料、光纤通信等专业领域中的一个或两个方向具有特色的人才。毕业生能在光信息技术产业及其相关领域从事信息科学与技术的研究、设计、集成及开发、制造、技术管理等方面工作的应用型人才。因此要加强几何光学中的光学设计、模拟电子技术数字电子技术课程设计、嵌入式系统、光电检测技术、机械原理和设计等课程的实践环节,同时要加强专业思想教育,了解社会发展的动态,密切了解光电信息的最新发展和应用,掌握一些主流软件的应用。另外,为了使培养方案切合社会发展的实际,我们广泛征求本地企业的意见,积极邀请了相关企业参与了光信息科学与技术专业培养方案的修订工作。
加大力度开展实验教学,开足基本实验,充分利用专业实验,开展创新实践要加强实践的教学,更新教学设备和教学内容,加强电路设计和光学设计方面的实践教学,充实实验室设备,培养学生的实践能力。条件允许的情况下,将安排学生到实习基地完成相关实验。另外,创新实验室的设立为学生创新实践的培养提供了良好的工作平台。虽然这个方面的工作才刚开始,但是已经受到学生的积极评价。
拓展实习基地的实践教学,提升专业技能在目前联系的实习基地基础上,增强与当地光电企业联系,经常参观了解企业的发展和社会需求,同时能争取进入相关企业实习,锻炼培养专业能力。我们已经同宜昌劲森光电(主要从事液晶背景光源、CCFL液晶民用照明及LED民用照明开发、制造、销售的高新技术企业)、中船重工388厂(光学冷加工、光电系统)、匡通照明(LED封装)等相关的光电企业建立了实质的合作关系。陆续有学生进入上述企业实习,一些优秀的学生也相继进入这些企业工作。教师参与了劲森照明新型节能灯具的开发。与匡通照明组建了联合的工程试验中心,投入1000万元左右,很快试验设备就将到位。这些不仅仅提高了教师的科研能力,反过来又提高了教师的教学水平,同时也为本专业的学生实习提供了一个良好的实践平台。实习基地的建立是一个长期的过程,需要与生产企业进行有效地沟通,制订实习项目,并且跟踪学生对实习的反馈,建立有效的实习效果的评估体制,保证学生的生产实践能力得到实质的训练。学生实习基地的进一步拓展一直是迫切的需要,多方位多角度的实习训练对学生实践能力的培养有利,有助于学生进一步深刻了解产业界对本专业的要求,反过来会激励学生对本专业的学习欲望。
人才培养与科研开发相结合人才培养能力与科研能力息息相关,科研不仅能提高教师的教学能力,也增强学生对专业的信心。在横向科研项目上,尽可能让部分能力强的学生参与进来,直接培养学生的专业技能。实践证明,学生参与科研项目是培养学生实践能力的及其有效的手段。比如学生的毕业论文有些涉及到大坝光纤传感、节能灯设计等实践性很强的课题。鼓励学生申请学校针对学生的创新基金项目,虽然经费不多,但是对学生实践能力、创新能力的培养是十分有益的,同时也提高了学生参与科研的热情。随着相关科研能力的快速提高,可以预见未来的几年内,伴随着学生进入实验室,至少有一部分本科生的科研能力也会得到极大的提高。
人才专职与兼职相结合以“双师型”教师为重点,加强专业教师队伍建设,加大专业教师的培训力度。依托相关的大中型企业,共建“双师型”教师培养培训基地。一方面要努力完善教师定期到企业实践制度。本专业的教师在条件许可的情况下,要轮流、定期到相关企业进行培训或者兼职工作一段时间,力争在3~5年内实现所有专业教师都有在相关企业工作的经历。另一方面,要聘任(聘用)具有实践经验的专业技术人员和高技能人才担任本专业专兼职教师,到学校指导教学、技术咨询、技术服务,甚至可以参与本科毕业论文的指导。这种指导可以是单独的,也可以是合作形式的。只要是有利于人才培养,有利于教学,这种合作的形式是灵活的。
[关键词]物理光学;教学内容;教学方法;教学改革
[中图分类号] G642.0 [文献标识码] A [文章编号] 2095-3437(2017)03-0073-02
物理光学课程是光电信息科学与工程和电子信息科学与技术专业的一门重要的专业基础必修课[1][2],是一门实践性很强的课程,强调理论与实践相结合。学好这门课程要求学生全面理解和掌握光的电磁理论、光与物质相互作用基础知识和晶体光学基本知识和技术。[3][4]
随着光电子技术的不断发展,光学和光电子产品也呈飞快的速度发展,光纤通信系统的升级和CCD的不断更新,一些新知识、新技术、新概念不断涌现,体现了新知识经济时代的到来,这些都在一定程度上冲击着传统的工作方式和生活方式。与此同时,对物理光学课程的教学方法也提出了新的挑战。这就要求我们在讲授该课程时, 既要保持物理光学理论的基础性和完整性, 又要突出其在光电子技术中的特色, 并适当反映最新科技成果。[5][6]只有这样,才能为光电信息科学与工程等专业学生进一步学习相关专业课程, 如激光原理与技术、光纤通信与传感技术、红外技术、光电检测技术、光电成像原理与技术及纳米光子学等的学习打下坚实的基础。
一、教学内容的安排
课程教学内容的安排共分为九大教学模块:(1)光波的基本特性(6学时);(2)光波在各向同性介质界面上的反射和折射(4学时);(3)光波的全反射特性(2学时);(4)光的干涉(8学时);(5)光的衍射(8学时);(6)光波在各向异性介质中的传播特性(6学时);(7)晶体光学元件及其偏光干涉(4学时);(8)晶体的感应双折射(6学时);(9)光的吸收、色散和散射(4学时)。
针对上述重点和难点, 在教学实践过程中,采取如下教学方法:
1.融趣味性于知识传授过程中,以提高学生的学习热情和兴趣。例如,在讲解光与物质相互作用的内容时,结合{锟研究光纤在通讯领域运用的事例,以光纤通信发展为例,通过对光与光纤相互作用的深入研究,引导学生了解光纤的“三个窗口”导致了光纤通信系统的几次升级换代,增添了学生学习的兴趣。在讲解光的吸收定律时,介绍了布右厄与朗伯师生关系,用以引起学生的学习兴趣,然后在一定的前提条件下,推导出朗伯-比尔定律的定量公式,强调了“先有条件,后有结论”的规律[7],并结合煤矿“瓦斯爆炸”这一现象,强调基于朗伯-比尔定律,可开发吸收型瓦斯浓度测量仪器,使学生认识到学好理论知识的重要性,提高了学生的学习热情和兴趣。
2.采用多媒体技术, 充分发挥优势资源,提高学生的学习效果。例如,我们把美国麻省理工学院录制的一些开放视频资源,如光的反射、干涉、衍射和光的偏振等运用于教学过程中。这些视频均是一个短小但完整的光学实验,体现了一个完整的知识点,这样做的益处是把复杂的光学知识,以简单、形象的方式展现在课堂教学中,收到良好的效果。另外,我们也充分运用仿真模拟软件,把一些抽象的内容,以仿真结果体现在课堂教学中。如利用Matlab仿真软件把菲涅耳系数及反射率与入射角的变化规律,以及利用COMSOL Multiphysics5.1模拟软件,把光在直角棱镜中的全反射及在发生全反射时的古斯-汉欣位移展现在教学过程中。
3.把教师的科研成果与教学内容有机地融合在一起,以提高教师讲课的生动性和学生学习的兴趣。例如,在讲解倏逝波(消失波或表面波)的特性时,结合发明专利“一种棱镜SPR高灵敏度光纤液体折射率传感器”,以SPR传感器为例,通过对消失波与金属薄膜中电子共振的深入研究,开发了新型的光学传感器,为测量介质折射率的微量变化提供了新的检测手段。由于教学过程中引入了教师在科研过程中的一些趣事,因此,容易激发学生的学习兴趣和启发学生的创新思维。
二、合理选择实验内容和实验仪器,强化培养学生的动手能力
结合物理光学的教学内容和我校光学工程的学科特点,实验内容安排有四大模块:(1)光的干涉、衍射实验(2学时);(2)偏振光产生与检测实验(1学时);(3)声光、电光调制参数测定及音频声光、电光通信实验(3学时);(4)光外差干涉实验(2学时)。在这些实验中,第1实验模块是基础性实验,主要是帮助学生对光的干涉、衍射现象的深入理解与提高。第2实验模块采用了角向偏振片,使学生在实验过程中能观察到光的偏振方向,结合CCD相机和角度计算程序,可精确计算出旋光角度,通过实验可巩固学生对晶体光学元件及其偏光干涉和旋光现象的理解。第3实验模块,主要凸显物理光学在光电子技术中的特色,以巩固学生对晶体感应双折射现象的理解。第4实验模块是一个综合设计性实验,以提高学生综合运用光的偏振、光的干涉、光的衍射知R和晶体光学元件运用的能力,培养学生的创新意识。另外,在实验仪器的选择上,既要保证较多的实验项目,提高实验效率,也要注意在客观上加强学生动手、动脑能力的培养。例如,支撑声光调制实验的声光调制实验仪,能提供显示声光调制波形,观察声光调制偏转现象,测试声光调制幅度特性,显示入射光与衍射光的能量分布,测试声光频率偏转特性,测试声光调制衍射效率、带宽等参数,测量超声波在介质中的声速,模拟基于声光调制的语音信号通讯实验;支撑电光调制实验的电光调制实验仪,能显示电光调制波形,观察电光调制现象,测试电光晶体的调制特性曲线,测量电光晶体的特征参量,模拟基于电光调制的语音光通讯实验。再比如,偏振光产生与检测实验仪,其基本光路采用的是共轴“笼式”结构,可以完成旋光实验、线偏振光产生实验、可视椭圆偏振光检测实验等。在实验过程中,以学生为主,教师适时加以指导,可充分发挥学生主动性,以利于学生动手能力的提高。
三、寓新技术于教学过程中,培养学生的科研意识
光学和光电子技术发展迅速,若完全依靠教材的内容作为教学内容,往往跟不上技术进步的步伐,这就要求教师要紧密关注新技术发展动态。一方面,除了选用最新出版的教材外,还应当在课堂上结合所讲知识,适度补充当前的新知识、新技术等内容,以加深学生对所学知识的理解。比如在晶体的感应双折射教学模块,教材重点论述了声光调制和电光调制原理等,而对其应用论述的比重不大。为了让学生较全面地掌握光调制技术知识,需要补充光调制技术的新应用,如利用声光调制或电光调制技术进行激光大屏幕显示以及基于光外差干涉原理的SPR相位检测技术等。另一方面,要积极引导学生关注相关技术资料,如《中国物理快报》《中国激光》《光学学报》《光子学报》等学术期刊,使学生能了解本领域国内外的前沿动态,培养学生的科研意识。比如在光波的全反射特性教学模块,在讲授古斯-汉欣位移及其特性的同时,引导学生在课后阅读《中国物理快报》2004年文章“Thin-film enhanced Goos-H?nchen shift in total internal reflection”;在晶体光学元件及其偏光干涉教学模块,在讲授波片和补偿器的同时,引导学生在课后阅读《中国激光》2009年文章《一种标定Soleil-Babinet补偿器的新方法》。这样,在学生了解相关研究和应用动态的同时,也使学生认识到所学知识在科研工作中的重要性, 培养了学生的科研意识,提高了学生的学习积极性。
四、结论
对于物理光学课程的教学改革,我们经过多年的探索和创新,形成了一些理论与实践相结合的行之有效的教学方法。以光电信息科学与工程和电子信息科学与技术专业2010、2011、2012、2013级学生为试点,从反馈结果来看,该方法有利于提高学生的学习兴趣,有利于提高课程的教学质量。总之,对物理光学课程教学方法的研究,使我们深刻地认识到只有通过进一步深化教学改革才能有效地提高教学质量,才能培养出能较快适应社会发展需要的研究和应用型人才。同时,我们还深刻地认识到物理光学课程教学内容和方法的研究尚处于探讨阶段,对物理光学课程教学内容和方法的改革是一个不断探索、不断完善的过程,但只要坚持不懈的努力,一定可以获得满意的教学效果。
[ 参 考 文 献 ]
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[3] MAX Born, EMIL Wolf. Principle of optics [M]. Cam?鄄bridge: Cambridge University Press,1997.
[4] 石顺祥,王学恩,马琳.物理光学与应用光学(第三版)[M].西安:西安电子科技大学出版社,2014.
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【关键词】光信息科学与技术专业;实践教学;创新体系
中图分类号:G6420文献标识码:A文章编号:1006-0278(2012)02-128-01
光信息科学与技术专业属于新增专业,增设的目的就是为了适应科技发展的需要,培养科技创新型人才,本专业具有很强的理论性和实践性,构建专业实践教学创新体系十分必要。
一、光信息科学与技术专业实践教学创新体系的内涵和特征
(一)实践教学创新体系的内涵
实践教学创新体系在内涵上分为狭义和广义,我们一般理解的实践教学创新体系就是实践教学的内容体系,在教学计划中经常使用的教学体系,这属于狭义的实践教学创新体系;广义的实践教学创新体系不仅包含实践教学内容体系,还包括实践教学目标体系、管理体系、条件支撑体系等,在教学的过程中,实践教学内容体系不仅要发挥主要作用,目标体系、管理体系等也要发挥各自的作用,体系之间相互协调与配合,实现总体教学目标。实践教学体系的目标是培养学生综合运用光和信息知识的能力,通过观察、实验、操作等教学方式,让学生掌握理论知识和实践操作能力,实验教学是光信息科学与技术专业教学的重要组成部分。
(二)实践教学创新体系的特征
由于光信息科学与技术专业在教学内容和教学方式上都具有综合性,因此时间教学体系本身就具有综合性;光信息科学与技术学科有很强的实践性,很多教学内容都是对光电子器件的实际运用,以理论知识来指导实践,因此时间教学体系具有实践性;光信息科学与技术专业教学的目的就是让学生学会光信息科学技术的运用,在教学过程中,对教学内容的实践需要依靠光电子和信息产业,教学的过程、实验的形式和内容都要依靠光信息技术,因此实践教学体系又具有开放性。实践教学的开展不仅需要学校的努力,还需要光信息和光电子等相关企业的积极参与,为学生的学习提供场所、产品和经验,因此实践教学体系具有主体性。
二、实践教学创新体系的构建
(一)构建校内创新实践教学平台
由于光信息科学与技术专业具有很强的实践性,要想培养学生的创新能力,高校应该建设创新实验平台,集教学、实验、开发与一体,实验的内容围绕光信息和光电子器件的设计与开发,并不断创新实验内容,注重实验的应用性、创新性、开放性。在条件上,实验创新平台应该布局合理、科学,使平台具有良好的操作环境,在内容上,实验平台应该注重理论知识和实践内容相结合,把相关的理论知识运用于光信息技术研究中去,在管理上,应该注重实验设备、师资建设、教学内容等方面的管理,使实验平台成为一个有机组合的整体,各个部分都在发挥着功效。
(二)构建校外创新实践教学平台
校外创新实践教学平台与校内创新实践教学平台的基本属性、建设方法、管理模式和功能都有很大的区别,校外创新实践教学平台是校内实践教学平台的补充,两者都发挥着重要的作用。在条件上,校外实践教学平台一定要具备足够的场所、设备、师资力量和实践资源,这是最基本的条件,能够保证校外创新实践平台的正常运行,在管理上,校外创新实践教学平台应该借鉴相关企业的成功经验,请企业成功人士参与管理,与校内教师进行良好的配合,在运行上,学校需要建立有效的沟通机制,丰富教学内容和形式,以光信息和光电子相关企业为主,利用好社会资源,加强校企合作。
(三)构建校企合作的实践教学模式
高校教学的目的就是为社会培养更多人才,因此,人才的培养和社会需求是分不开的,如果只是把学生关在学校里,使教学脱离了社会实际,那么培养出来的人才也不适应社会的发展。学校应该和本地区内光电子信息企业加强联系,通过校企合作,请企业内相关专业技术人员到学校传授经验,让学生去企业内亲身实践,不但使学生加深了对光信息科学与技术的了解,还锻炼了学生的社会实践能力,使学校教学和社会发展需求相适应,培养出了更多适合社会需要的人才。
参考文献:
[1]郭祥群,胡荣宗,穆纪千.着眼于素质和创新精神构建实验教学新体系[J].实验技术与管理,2004,21(2):183-188.
【关键词】光电检测技术 课程内容 实验 考核
【中图分类号】G642 【文献标识码】A 【文章编号】1674-4810(2016)02-0069-02
随着现代科学技术的快速发展,光电检测技术作为一门研究光与物质相互作用的新兴技术,因其测量精度高、速度快、非接触、频宽与信息容量极大、传递信息效率高、自动化程度高等突出特点,成为现代检测技术最重要的手段和方法之一。在工业、农业、军事、航空航天以及日常生活中应用得非常广泛,是现代信息类工科学生必须掌握的知识。
自2004年起,光电检测技术课程成为北京信息科技大学光信息科学与技术和测控技术与仪器两个专业共同的一门重要专业课。该课程将光学检测技术与现代微电子技术、计算机技术紧密结合起来,深入讲解各种光电转换技术及器件的原理、特性和基本用法,结合具体应用,详细介绍各种激光干涉、衍射,光纤传感等光电检测方法、技术及系统,最终让学生深入理解光电技术的基础理论和基本知识,对各种光电器件和光电检测技术有一个全面的认识,并且掌握多种光电检测方法,以便在实践中熟练应用,为学生今后的工作打下坚实的基础。理解和掌握这门课程,对于提高学生素质和培养分析能力、创新能力都有重要意义。
同时由于光电检测技术以光电子学为基础,以光电子器件为主体,研究和发展光电信息的形成、传输、接收、变换、处理和应用,这正是学院仪器科学与技术和光学工程两个一级学科共同的研究方向。学院众多教师在该方向的长期科学研究过程中,不断加深对光电检测技术的基本理论、实施方法、系统和关键技术的理解和应用,在光、机、电、计算机相结合的激光干涉测量、激光衍射测量、激光跟踪测量、光纤传感检测、光电多自由度监测等各种物理参数测量仪器和系统方面展开了深入研究,取得了丰硕的研究成果并积累了丰富的科研经验。
2013年开始,以精品课程为目标,我们深入开展了光电检测技术课程建设,涉及课程教学内容的更新、实验环节的改进和考核方式的改革等。
一 教学内容
如图所示,一个典型的光电检测系统包括光学处理部分、电子学处理部分,两者通过光电转换部分有机连接成一个整体。与之相对应,光电检测技术课程内容多、发展快、涉及知识面广。为此,我们首先对授课内容进行比较分析和归纳总结,提炼出最基础的关键原理,同时吸取众家之长,结合专业特点,补充有代表性的最新应用。
首先对应用光学、物理光学、信息光学等课程已经讲授的内容大幅度减少授课学时,例如光电检测中常见光源、光学系统和设备相关内容的学时压缩一半;但鉴于辐射度和光度学是专业选修课,一部分学生没有选修,一部分学生选修后掌握不够多,将该部分知识的讲解课时适当增加,补充了一些与学生日常生活关联度高的内容,增强学生学习的兴趣;强化光电转换器件部分,如前所述,该部分所介绍的各种光电转换器件是光电检测技术的关键环节,深入介绍了各种光电子发射探测器、光电导探测器、光伏探测器、光电成像器件的原理、特性和基础应用,还专门介绍了应用日益广泛的红外热成像探测器;同时考虑到调制解调技术在光电检测系统中的广泛使用,专门对此技术做了重点讲解。调整后整体内容更丰富,兼顾了基础原理和实际应用,学生反馈良好。
――――――――――――――――――――――――
* 北京信息科技大学课程建设项目资助
我们还将课程内容与后续的专业综合实践环节相配合。因为学院两个专业都开设有专业综合实践环节,该环节主要培养学生综合运用所学知识掌握某些光机电系统的设计能力,将所学与实际应用有机结合起来,最终提高学生分析问题和解决问题的能力,培养他们的创新意识及创新能力。光电检测技术正是与专业综合实践相对应的一门重要的综合性课程,我们在授课过程中有意识地将后期综合实践可能涉及的内容经提炼后引入到课程教学中,前期培养学生的综合应用意识和能力,为后续的综合实践环节打好基础。
二 实验环节
课程设有8个学时的实验。通过较充分的实验,使学生在掌握光电检测技术基本理论知识的基础上,培养设计和实施工程实验的能力,并能够对实验结果进行分析。
但我们发现,学生在综合运用理论和技术手段设计系统的能力有所欠缺,主动性不足。为此,我们特别增加了学生自主设计实验,例如让学生自主设计一个光强自动控制装置,能够探测环境的光强,当环境光暗到一定程度后(根据环境情况,制定特定的照度值),能点亮LED。并且环境光越暗,LED越亮。通过此实验,促使学生了解各种光强探测原理及传感器,选择合适的光强探测传感器并设计其驱动电路,掌握输出光强控制方法并设计相关电路,掌握实验调试方法和实验数据分析处理方法。整个实验由学生自主设计,在设计方案审核通过后自主搭建系统并完成功能调试,最终提交完整的设计报告,包括任务分析、调研、系统方案设计、成本核算、具体电路设计、调试过程和测试结果处理。这样的实验学生参与度高、效果更好,对提高学生知识的综合运用能力和手脑结合的能力有较大帮助。
三 考核方式
该课程加强了过程考核,增加了平时作业、课堂表现、小组专题宣讲和实验部分在总成绩中的占比,特别是对于平时表现和实验部分成绩优秀的学生,本人申请获批后,可以免书面考试,以实物作品、论文、竞赛来代替。
对于大多数学生的期末考试,在出题过程中有意识地与课程目标紧密呼应。本课程的课程目标按照工程教育认证标准,主要涉及了通用标准毕业要求各种能力的培养,因此试卷题目也从各个角度对学生的以上能力进行考核。例如,为考核学生了解光电检测技术的现状和发展趋势情况,我们出了让学生填写近年来诺贝尔物理奖主要内容的题目。又比如,为了考核学生掌握基本的创新方法,具有追求创新的态度和意识;具有综合运用理论和技术手段设计系统的能力,设计过程中能够综合考虑经济、环境、法律、安全、健康、伦理等制约因素的情况,我们在考试中有针对性地出了分值较高的光电检测系统综合设计型题目,加强了对学生综合分析和设计能力的考核。
四 结束语
借助光电检测技术课程建设,我们对该课程展开了全面探索和改进,紧密结合工程教育专业认证的要求,梳理了课程教学的内容,增加了学生自主综合实验,改进了课程考核方式,增强了学生的学习兴趣,提高了学生的综合分析和设计能力,初步达到了建设目标。
参考文献
[1]雷玉堂.光电检测技术(第2版)[M].北京:中国计量出版社,2009
[2]浦昭邦、赵辉.光电测试技术(第2版)[M].北京:机械工业出版社,2010
理解和掌握该门课程的知识对培养学生的创新思维、动手能力以及分析并解决问题的能力都具有重要的实际意义,尤其可以为学生在光电显示行业就业提供充足的知识储备。然而,《光电显示技术》课程开设对任何学校来说都是一个挑战,因为光电显示技术更新速度快、涉及面广、内容繁多,如何使学生所学知识能够与企业所需有机结合才是这门课程开始成功的关键。传统的以老师讲授,学生死记硬背的方式已经不适合这类新型课程的教学。笔者就近几年在这一门学科中的教学总结一点经验,同时提出一些思考供广大教师和同学们作为参考。
1 教学内容的改革
《光电显示技术》内容繁多、设计知识面广泛,包括光学、光电子学、通讯技术、计算机技术、机械设计等多方面科学内容。大多数内容又牵扯大量的工艺、工程技术等内容。在48学时的课堂完成教学内容,时间相对不足,为了使得学生能在有限的时间内掌握和理解相关知识要素,我认为必须从以下几方面进行改革。
1.1 以企业需求为导向,突出重点
自本世纪初,应用型创新人才培养的战略思想已经深入到高等教育的改革方针之中。2014年我国教育部明确提出将一半以上普通本科高等院校向职业教育转向。这说明现在人才培养的方向主要取决于市场职位的需求。以前的本科教育的培养体制在当今市场经济中表现出了很多不适应性,导致教育资源的浪费和人才培养的不合理。《光电显示技术》由于具有很强的应用性,与企业需求关联性很强。所以笔者认为这门课的授课主要应以企业需求为导向,针对性的突出重点内容,省略一些传统且面临淘汰的技术内容。我校以前的《光电显示技术》教科书(清华大学李文锋等编写的《光电显示技术》[2])和教学大纲主要包括各类光电显示的器件结构、工作原理和驱动方式三个部分的主要内容,知识体系强调面面俱到,而对器件的上游工艺和下游工艺基本没有太多涉及。企业需求毕业生具有相关领域的基础理论知识,能够理解企业产品的工作原理,可以在此基础上做一些创新研发。同时,企业更需要毕业生具有对产品工艺技术、生产设备以及产品上下游具有一定的整体把握。因为这样,毕业生才能很快进入工作角色,才能切合实际的开展产品的生产工艺指导、生产现场管理、工艺技术创新及产品关键材料源头创新等。
鉴于此,笔者在大量调研了京东方、华星光电、友达光电及昆山龙腾等企业以及四大LED产业片区(株三角、长三角、福建江西地区、北方地区)的生产领域和产品特点的基础上,调整了授课内容。具体调整如下:
a)将液晶平板显示(LCD)、发光二极管(LED)、等离子体显示(PDP)列为授课重点;
b)将阴极射线管显示技术的课时缩短,以了解工作原理为基本教学目标;
c)增加重点授课内容所牵扯的上、中、下游产业工艺技术,逐层剖析,使学生掌握从材料到零件再到产品的整体工业生产过程;
d)增加新型光电显示技术的课后探索环节,培养学生创新思维,制造相关作品。
根据调整内容,以企业需求为导向、以理论基础知识为根据、以工艺生产流程为线索、以实际探索作品为兴趣点,逐步讲解光电显示技术中牵扯的器件工作原理、器件生产流程、器件驱动方式,这样逻辑清晰、目标明确,学生容易掌握和接受。
1.2 以科研为依托,激发学生兴趣,培养创新能力
光电显示技术与物理学、光学、光谱学、光电子学、铁电学、半导体技术、微电子技术、通讯技术等学科是相互交叉。它们之间相互促进、相互制约。近几年由于光电子技术、半导体技术的飞速发展,推动了光电显示技术的高速发展。现有的光电显示技术的飞速发展,使得大部分先进技术还没有在教科书中体现。为了使得学生在这一领域树立前瞻性眼光,感触光电技术发展的脉搏,开拓他们的视野。作为教师必须时刻学习和填充自己的知识结构,提升自己的理论实践水平;同时注重科研能力的提升,并将科研思维注入教学中,做到科研教学相结合。
此外,对于产品制造中牵扯的上、中、下游产业牵扯的工艺技术在授课中是一个难以实现教学效果的环节。桂林电子科技大学材料科学与工程学院具有广西区信息材料自治区重点实验室,其中几乎涵盖了光电器件制备的所有工艺设备和技术。比如,LED制备、光刻技术、CVD设备、真空蒸镀设备、磁控溅射设备、透明电极制备技术及衬底表面处理设备等等。在教学过程中,笔者在课程教学、实验实践、毕业设计(论文)等方面开展了改革探索。具体包括:
a)围绕设备,讲解工作原理与操作
设备是实现工艺技术、大规模生产的基础。讲述工艺技术必讲述设备的工作原理和操作。结合重点实验室的设备和人员配置,给大学生们讲解设备的工作原理和操作步骤。让他们熟悉光电显示器件生产中的设备仪器和操作流程。笔者通过这一环节,使得学生深入了解了所学知识和实际之间的对接,效果很好。
b)?n题带动,深入培养创新能力
以笔者研究课题相关的前沿问题,面向学生开设与光电显示相关课题。让学生加入到实际科研探索中,通过设计探索实验和解决问题的探索思路,让广大学生们对光电显示技术领域的上游行业进行充分认识。培养他们的独立创新能力和研发能力。通过实践,激发了一部分学生对于光电显示技术相关的探索兴趣。
c)紧扣毕业设计,重点提升
结合笔者研究基础,针对有意在LED领域发展的同学,设置专项的LED毕业设计课题。让学生独立思考并提出相关问题,集中培养大学生的科研素养,让大学生具备独立进行技术开发和研发的初步技能。这一过程中,重点培养学生的在LED领域的原创开发能力。笔者已经指导了少数本科生顺利完成了LED相关的毕业设计,现已经成功进入相关企业进行工作。
2 教学方法改革
教学方法是针对教学内容选择使用的。没有好的教学内容,教学方法显得苍白无力;但是只有好的教学内容,没有好的教学方法则达不到预期的教学目标。如何将教学内容以生动、形象的形式展现给学生,让他们容易接受和掌握,就需要好的教学方法来诱导。《光电显示技术》由于知识繁杂,缺乏体系,掌握和理解起来比较困难,教学方法显得尤为重要。
2.1 启发式教学为主
通常所说的教学方法是指老师在课堂上以讲述为主,结合板书或是教学媒体将知识点传递或灌输给学生。教师是整个教学环节的主体,学生成为学习的被动方。这种教学方法有利于教师对于课堂的组织与管理,但是忽略了学生的能动性和创造性。如何达到预期的教学效果,调动学生的积极性才是关键。据不完全统计,由于光电显示技术的发展,大学生上课玩手机的现象已经变得非常普遍。如果学生对课堂失去兴趣,那么教师讲述得再具体、再透彻也是失败的。因此,必须充分调动学生学习的主观能动性。首先,《光电显示技术》是一门非常接近应用的课程,所以讲述每一种光电显示技术之前,必须结合身边实例,激发学生的求知欲。比如:在讲解液晶显示器章节之前,提出一个讨论题目“以自身成长为线索,谈谈你对家里电视机的更新换代的感受?”,让学生分组讨论,得出小组意见。这样让学生体会光电显示技术发展的速度和带来的便捷。同时也借助光电显示技术的缩影-电视机来说明光电显示技术就在我们身边。然后提出一个具体问题“你知道家中的电视机是何品牌,是如何制造和工作的呢?”,这样让学生带有一定的疑问来学习液晶平板显示的内容。当学生对于你提的问题存在疑问,并且这个显示器件又是经常接触的,就会激发他们的求知欲。这样会使得他们认真听讲,教学效果也就有质的提升,掌握的知识也最牢固。所以《光电显示技术》课程教学中的启发式教学容易实现,能大幅度提升教学效果。这就要求教师对每一种显示技术能提出适当的问题,让学生带着问题进入课堂学习。课后布置一些思考题,让学生学会借助网络资源加深学习的效果以及拓展自己的知识结构。教师集中一段时间集中和学生讨论,分析学生自主学习中存在的问题。这样通过启发式教学手段,结合课内课外学习,提升学生的学习兴趣和学习效果,培养他们自主学习能力、分析能力。
2.2 介入翻转课堂
对于有一些新型光电显示技术,如果采用教师讲解为主的教学方式,难以达到预期的教学效果。适当介入翻转课堂,发挥学生的能动性。翻转课堂的形式采用团队协作形式。以新型显示技术为课题,分为基础理论、基础制作工艺、驱动原理与方式、显示器的优缺点分析等模块。将这些模块分给一个小组,小组人数一般在5-7人,由组长组织讨论,结合教材,借助网络和重点实验室师资平台,最终完成一个讲稿PPT。最后由组代表进行15-20分钟时间讲述。讲述结束后由教师总结并针对讲述内容进行评价和补充。经过笔者总结,适当引入翻转课堂可以在很大程度上激发学生主动学习的兴趣,有的学生还根据网络资源,采用简单的光学投影装置制备出了立体的全息投影实例,并在课堂上进行了展示。还有很多学生根据自己的亲身动手尝试制备了一些其他简单的显示装置。这种先根据基础理论,结合网络资源,再通过亲手制作,加深了对基础理论的理解,也让学生觉得学有所用。
2.3 介入研究型教学方式
在教学内容中,笔者将课程教学与毕业设计、大学生创新活动结合。将学生带入课题中。给他们树立解决工程问题的信心、培养他们解决实际问题的能力。在指导学生毕业设计过程中,采取大方向由教师给出,然后根据方向进行大约1-2个月摸索,然后开小组会议讨论确定具体的研究内容。随时让他们总结实验探索过程中存在的问题和提出拟解决的思路,和教师共同制定下一步研究计划。通过反复的摸索,总结失败、成功的教训,最后实现小的研究目标。以此培养学生严谨的科研态度,体会科研中探索创新的乐趣,进而加深他们对知识的理解深度,拓宽他们对光电显示前沿的相关认知,培养他们基本的研发素养,为学校教育和社会需求的衔接提供基石。
3 对该课程进一步深化改革的几点思考
3.1 校企联合
在上述教学内容和教学方法的改革的基础上,本课程还需要强大的实验平台作为支撑。这里所述的实验平台,笔者认为包括两个部分:第一包含学校基础实验平台。第二包含企业见习实验平台。国内很多高校开展了该课程的教学,但是具有相关完整的实验设备的学校较少。必须健全这一课程实验课的开展,形成与理论课程配套的实验课程,才能加强这门课的培养作用。比如开设:LCD驱动方式实验、LED制备实验、LCD\LED驱动实验、显示器参数测试实验、光刻实验、透明电极表面处理实验等等。在学校实验平台建设的基础上,通过学校积极和相关企业达成实习合作机制,积极鼓励学生参加企业见习实践,使学生真正的融入光电显示器件生产中。在见习过程中,让学生熟悉显示器件制备流程、工业制备设备的运作模式、显示器件存在的主要问题、企业的相关岗位设置等,加深学生对该行业的工业生产、研发的了解。这样做到学校的培养和企业的需求能够基本实现无缝对接。
3.2 调整课程考核制度
该课程和很多基础课程性质存在很大差别,没有比较系统的知识体系和理论结构。这门课程主要强调的是学生能够学以致用。所以考核可以采用卷面考试、科研小论文、创意小作品等多元化的综合考核形式。同时可以结合企业实习表现,与企业协同考核。这样可以避免现有的纯试卷考试的弊端。