学科教育论文-浅析光电技术课堂教学方法的研究.doc

学科教育论文-浅析光电技术课堂教学方法的研究论文关键词：光电技术教学内容教学手段论文摘要：通过对教学实践工作的不断探索与总结，从教学内容安排、教学内容拓展和教学手段运用三个方面对“光电技术”课程的教学方法进行了研究，并将其运用到课堂，取得了良好的教学效果。1960年第一台红宝石激光器的问世可以说是光学发展史上的里程碑，该发明解决了光频载波问题，此后光电子技术得以蓬勃发展，在现代信息产业结构中扮演着重要角色。由于社会发展的需要，近十多年来许多高校纷纷开设“光信息科学与技术”或“光电子技术”专业，着力培养专门的光电子人才“光电技术”作为该学科的主干课程，将系统地介绍光电子技术的理论和应用基础。在讲授这门课程的过程中，笔者对其具体的教学方法有一些体会和思考，文章将进行详细的论述。一、教学内容的合理安排一门课程教学效果的好坏在很大程度上取决于课堂教学内容对学生是否具有吸引力，能否激发学生学习的兴趣和积极性。而教学内容又来源于老师选择教材是否合适。在图书库中键入“光电子技术”的检索词会出现十几本相同名称的教材，但是否每本书都适合课堂教学呢?答案是否定的。虽然书的名称都叫做光电子技术，但细细翻阅，每本书的侧重点都是不相同的，有的大部分章节是介绍激光原理和激光器工艺，对光电检测和显示涉及较少；有的偏重于理论推导，对实际的应用涉及很少。还有一些教材虽然内容较为全面，但书本页数很多，在三十多个课时内难以讲完。针对长沙理工大学实际的课时要求和学生专业背景，通过仔细比较选择了安毓英编写的光电子技术(电子工业出版社)一书。教材选好后，在实际的教学过程中教师仍需对教学内容进行认真斟酌。教材共有七个章节，分别为“光辐射、发光源与光传播基本定律”、“光辐射的传播”、“光束的调制和扫描”、“光辐射的探测技术”、“光电成像系统”、“显示技术”和“光电子技术应用实例”。其中“光辐射的传播”一章中主要从理论上介绍光束在各种媒质中的传播规律，在光电子应用中较为重要的是光波在电光晶体(22节)、声光晶体(23节)、磁光介质(24节)和光纤波导中的传播(25节)。而这四部分内容应用在实际中恰好是电光调制器(32节)、声光调制器(33节)、磁光调制器(34节)和光纤通信技术(71节)。所以在讲课的时候可以把22节和32节、23节和33节、24节和34节、25节和71节内容综合起来讲授，第二章将不作为独立的一章来专门讲述理论推导。在讲第三章中每一种调制器工作原理的时候，先讲第二章涉及的理论知识，随后在学生对理论还有深刻记忆的情况下紧接着把这一理论在工业中的应用进行讲授，这样就增强了学生在学习理论时的目的性。对教材的其他内容细细推敲，还有很多地方可以这样来安排。这种将理论知识和实际应用综合讲解的方法让学生明白了理论并非空洞的理论，既提高了注意力，又激发了学生的学习热情，在实践中收到了很好的教学效果。二教学内容的适度拓展“光电技术”是门应用性和针对性都很强的学科，“学以致用”在这门课程中得到了很好的体现。教材由于篇幅的限制，第三章“光辐射的调制”和第四章“光辐射的探测技术”仅仅是介绍了各种光电子器件的工作原理，学生学完之后虽然明白了各类器件的工作原理，但对于“这些器件可以用在什么领域、可以发挥什么作用”等问题，学生会较为茫然。例如各种光调制器件如电光调制器、声光调制器和磁光调制器都可以将人们所要传递的声音、视频和图像等电信号形式的信息加载到激光上面去，实现电信号到光信号的转变。但学生可能又会有这样的疑问：在实际应用中用户要实现电光变换时，三种调制器是否可以任意选择一种呢?答案当然是否定的，因为每种调制器由于工作原理的不同使得它们会应用在不同领域和范围。在实际应用中需针对具体情况选择合适的调制器种类。而对“每种调制器具体可以用在哪些领域”这个问题教材并未涉及。笔者通过查阅大量的相关文献和资料，对这一问题做了详细总结，作为补充内容在课堂讲述，使学生对所学的东西有了更为深切的认识和体会。第四章内容主要是讲述各种光电探测器件，但探测的对象不同，有的是用来探测光辐射的能量，有的是用来探测光辐射的亮度等。那么讲完这些器件后同样会遇到这样的问题：“这些器件有哪些实际应用呢?”由于课程的教学对象是电信工程专业的学生，电路设计都很熟悉。课后可以布置这样的作业如“利用光敏电阻设计路灯自动控制电路”、“利用热敏电阻设计半导体激光器的温度控制电路”等。这样不仅让学生学以致用，而且在做作业的同时明白了不同光辐射探测器件的不同应用领域。讲述“光纤通信”这块内容时，恰好是笔者的研究方向，所以在上课的过程中将大量科研过程中积累的相关实验结果和波形图以及器件设备的实物图展现给学生，课堂内容变得生动而丰富，很好地拓宽了学生的知识面。所以在教材的基础上通过合理的拓展课堂教学内容，可以让学生对所学的知识掌握得更为透彻，理解得更为深刻，增强他们对知识的综合运用能力。三、教学手段的合理应用要想取得良好的课堂教学效果，除了讲述内容的选择安排外，教学手段也起着至关重要的作用。教学过程中笔者采用了多媒体和板书相结合的方法。利用多媒体的帮助，使教学内容更为直观。由于这是一门应用性质的课程，所以在讲解每一种器件的时候笔者都将查阅到并精心挑选的真实的器件图片展示给大家，比如各种激光器、光电二极管、热敏电阻、等离子体显示器、电光晶体、声光调制器等等。这些图片都是课本上所没有的。学生在看到这些图片后就会感觉所讲的知识和他们的距离更近了，让他们觉得光电子学并不是空洞的理论，光电技术和各种各样的器件就存在于他们是实际生活中。这种方式很大程度上调动了学生学习的积极性。作为一名青年教师，“如何将板书和多媒体很好地结合”一直是笔者所思考的问题。由于一页PPT所能展示的内容极其有限，讲完一页翻到第二页时前面一页的内容学生就看不到了而学生课前如果没有充分预习的话，当翻到下一页PPT时他对前一页PPT上的内容记忆一般都还是比较模糊的，只是有一个大概的印象。所以当讲述的内容是偏重于理论公式推导时，由于对理论的理解来源于公式推导的前后连贯性，此时应尽量避免使用PPT而采用传统的板书。大幅黑板有很大的书写空间，所讲的内容就能够前后连贯地呈现给学生。当讲某个公式是由前面的某个公式推导得出的，此时教师可以在黑板上把前面的那个公式指给学生。学生能同时看到前后相关联的各个理论，他们所获得的知识就是整体的而不是离散的，这样就更有助于学生对理论知识的理解。另外生动的教学过程应该是一个师生互动的过程，“课堂提问”普遍被认为是一个较为不错的互动方式。在两年多的教学实践中笔者发现同样是提问，有的时候学生很踊跃，争相回答问题，课堂气氛很活跃；而有的时候虽然提问了但学生都低下了头，课堂气氛突然变得很沉闷。通过和学生的交流后发现，老师提的问题学生如果感兴趣他们反应就较为踊跃。所以在课堂教学过程中，如何提问也同样是值得认真思考的一个问题。讲“固体成像器件”这一节时，先不经意地询问学生谁有数码相机。许多学生都举了手，然后循序渐进地提出“在买相机时为什么要买数码相机而不购买胶片相机?数码相机的优点体现在哪些方面?数码相机的工作原理是什么?”由于这一系列问题都是学生在日常生活中遇到的实际问题，所以他们都踊跃地做了回答，而这些问与答恰好巧妙地引出了本节课所要讲解的内容，整堂课学生带着问题去听课，听得都十分仔细，教学效果也非常好。第六章涉及的则是各种显示器件，如阴极摄像管显示器、液晶显示器及等离子体显示器。这些也都是学生每天都会用到的器物，离他们的生活很近，也可以采用同样的提问方式让学生带着问题去听课。当讲到人眼的视觉感知角度范围时，笔者没有直接去讲知识，而是先提问“为什么我们家里的电视机屏幕都是长方形而不是正方形的”，学生回答的角度很多，有的学生还从摆放稳定性方面做了思考，课堂立即变得非常活跃。随后笔者给出了正确的答案，由于一个提问的设置学生对这个知识点便有了深刻的记忆。四、结束语