现代光电信息技术及应用课件

现代光电信息技术及应用制作:周慧敏现代光电信息技术及应用现代光电信息技术及应用制作:周慧敏目录激光背警技术及应用2瞬态表面高温光宅探测技术及应用3甲烷浓度光测试技术及其应用4棱镜反射光技术及其在溶液浓度测量中的应用5最视光学特性光电信息技术及应用6激光光幕技术及应用第一章激光告警技术和应用本章的主要内容有1.现代光电信息技术2激光告警技术定义、装置、应用方式和理想的激光告警装置应满足的要求。3.光谱识别型激光告警技术A成像光谱型告警技术的阵列单元组成、多元相关告警原理、杂散光干扰的抑制B成像光谱识别型激光告警装置的构成,优缺点及实例4相干识别型激光告警技术AbstractInordertoadapttothetrainingprogramofappliedunder-graduatetalents，analyzestheproblemsoftheanalyticalchemistrycourseandcurrentsituationofstudents’exists，withPBLteachingmethodonthecoursecontent，teachingmethodandexaminationmodereformofteachingmodedesign，hopetoachievethedesiredeffectofthereform.1前言根国家目前提出的要建立适应现代发展的职业教育教学体系的要求，地方本科高校的转型成为应用型人才培养的必然。地方本科高校的转型本质是为祖国培养具有扎实的理论基础和自主创新意识、能胜任各类一线技术开发和应用实践工作的人才[1]。这就要求各个学科的任课教师寻找更为有效和适合的教学方式，给在校学生多方位、多元化的指导，培养其成为具有一定创新能力和创新意识的全方位应用新型人才。2分析化学课程教学现状分析化学是南阳师范学院化学相关专业在校学生必修的一门专业基础课，分析化学课程相关的基础理论和学习方法的学习是其他相关专业课程学习的基础。通过分析化学课程的学习，由于其严谨的数据分析理论，能使学生初步养成实事求是、严格要求自己的科学态度和科学作风。通过分析化学学习过程中的问题分析，可提高学生在以后的学习和实际工作中解决问题的能力。所以可以看出，在学生最基本的科学素养培养上，分析化学课程的学习相对于其他学科起着难以替代的核心作用。但是在目前的分析化学课堂教学中仍然是以教师为中心的模式，其教学形式为以任课教师在课堂上的讲授为主，学生和教师在整个课堂教学过程中不交流或很少交流，导致学生缺乏学习主动性，教学效果不好。因此，在有限的课堂时间内有效地学习分析化学的理论知识，调动学生自主学习的能力，增强总体的教学效果，是目前分析化学教学改革的方向和重点。要想进行有效的教学模式改革，必须对分析化学课堂教学现状和学生人群进行分析。目前，南阳师范学院各专业分析化学教学过程中普遍存在下面一些问题。1）课程知识点较多，总体安排课时较少。随着新的分析手段的出现和实际领域中对分析化学应用的增多，很多相关的分析化学内容和检测方法不断出现，要求分析化学课程在课堂教学过程中增加相应的内容；但是相对安排的分析化学的课时量并没有增加，目前现有的课时量已经远远无法满足教学内容的需要。2）教学目标变得越来越不清晰。来自各个应用领域的呼声是强调培养学生对实际问题的解决能力，而学校教学在传统教学的重压之下，仍然需要进行基础理论的教学，这使得教学工作者不知道孰轻孰重。3）学生主体活动缺乏。传统分析化学教学中常见的一种教学模式是“灌输式”，教师在课堂上不断地讲解分析，学生在整个课堂中处于被动学习的状态，对知识的理解只能是肤浅的、表面的。4）对学生学习结果的评价方式陈旧单一。分析化学课程在整个课堂教学过程中几乎没有考核项目，成绩的评定通过期末考试以书面答卷的方式进行。5）学生在学习过程中缺乏热情。学生没有实际应用经验，没有主动学习的欲望，不能透彻理解学习分析化学的实际意义是什么，学习没有兴趣和动力[2]。另一方面，目前在校大学生人群也有自己的特点，对分析化学的教学改革要求因材施教。在校大学生的具体特点如下：1）学生的自主意识越来越强，有很多自己的想法和认识，同时对自己的前途有一定的要求和规划；2）学生表现的欲望增强了，而且更加自信，课上课下一有机会就想更好地表现自己，但是比较迷茫，不知道该如何做；3）学生对课程相关信息的获得方式增多了，知识面也更广了，只要肯用心，能轻松地通过图书馆、网络等渠道获得知识，不像前些年的学生，获得课程知识的主要来源是通过任课教师的课堂传授和讲解；4）学生对基础知识的掌握有下降趋势，由于社会信息量的增加，通过普通高考招收的学生对知识的掌握程度没有以往牢固；5）学生的自控力有所下降，随着大学生活诱惑的增多，上课的时候讲话和睡觉的不在少数，玩手机的也有，思想不集中，导致课堂教学效果不好；6）学生的思想和心理比较难以掌握，随着其进入大学生活后，周边生活环境的变化和生理年龄的增大，对他们各个方面产生较大的影响[3-4]。为了适应地方型本科高校向应用型转型的迫切要求，原有分析化学课堂教学模式已经完全不能适应目前在校大学生群体的特点，针对目前分析化学的发展形势和教学对象的特点，对分析化学教学进行有效改革势在必行。3PBL教学法及模式设计课堂是由任课教师向学生教授知识的地方，也是进行课程教学改革的场所。教师在整个课堂教学过程中组织得合理不合理、好与不好，都将直接影响到整个课程的教学效果。要想在教学过程中取得预期的成效，必须对教学方法进行必要改革。所谓PBL教学法（ProblembasedLear-ning），是以问题为导向的一种较流行的教学方法，最早由美国的神经病学教授Barrows于1967年提出和创立，目前已经成为全世界比较流行的教学方法[5-6]。初中化学作为自然科学课程之一，课堂教学包含理论与实验两方面。教师在对学生进行理论知识传授的同时，又要配之以相应的实验操作，让学生在实验中消化理论知识，并通过自身的思维能力分析实验要点和操作原则，从中补充完善自己的化学知识体系。受农村学习环境的影响，农村学生实验能力普遍较差，而中考对实验能力的要求却逐年提高，且化学教师的教学目的主要是培养学生良好的实验动手与创新能力。只有在日常学习中，尽可能有意识地培养学生的观察、设计、自我监控等综合学习能力，才能提高学生成绩，提高学生自我学习的能力，为今后的主动学习打下良好基础。一、农村初中化学理论教学与实验教学存在的问题在农村初中化学教学课堂上，很多化学教师没能正确处理理论知识与实验操作之间的关系，有人重理论轻实验，有人轻实验重理论，具体表现有以下几点：1.基础知识教学抓不牢，学生没能很好地掌握入门技巧。初中化学课程主要的教学目标是教会学生基础的化学入门知识以及培养基本的自然科学思维，这要求化学教师要狠抓化学基础知识教育，稳扎稳打巩固初中生的根基。就目前农村初中化学教学而言，教师只顾教学进度的推进，教学没有能够取得应有的成效，学生化学基础薄弱，直接影响到了化学课堂教学的效率。2.实验设备不足或过于陈旧，教师对实验教学不够重视。农村初中教学投入有限，进而导致化学实验设备的不足，老旧的设备没能及时更换。教学硬件上的弱点是导致初中化学实验教学质量不高的硬伤之一。此外，农村初中教师对实验教学不够重视，仍停留在传统的课本说教上，注重对理论知识的讲授，而忽略实验操作的演示。3.理论知识和实验操作的关系处理不当，教学效率不高。化学作为自然科学的重要学科之一，理论和实验是相互促进、相辅相成的。农村初中化学教师仍停留在应试教育的思维模式下，片面追求考试分数的提高，忽略学生探讨科学、走近科学的潜质，注重课堂理论知识的教学，忽略化学实践操作。理论知识和实验操作之间的关系长期处理不当，在很大程度上影响到了教学效率的提高。二、正确处理理论教学与实验教学的关系只有正确处理好化学课程理论和实验的教学关系，让两者相辅相成，学生才能在理论学习时对实验充满好奇，在实验中深化对知识的理解，进而提高化学知识水平。笔者结合自身多年农村初中化学教学经验，认为应从以下几点来改进初中化学理论知识与实验操作教学的关系：1.加强对学生开展基础知识教学，打好化学学习的根基。初中化学基础知识的教学要立足于浅显易懂的元素、公式以及化学现象，通过最基础、最基本的教学来逐步引导学生接触化学知识，形成初步的化学思维。化学教师要根据农村初中生的具体情况，不要片面追求教学进度，只有有步骤、有计划地开展化学课程教学，才能不断打好农村初中生化学学习的根基。2.充分发挥实验操作的教学作用，激发学生学习化学的兴趣。化学实验教学可以活跃教学氛围，集中学生的学习精力，激发学生探究自然奥秘的兴趣。化学实验的每一个细节的操作都蕴含着丰富的科学道理，课本上的知识点也将会呈现在实验操作过程中。学生在有趣的化学实验中萌发学习化学的兴趣，有助于学生主动地接受化学课程。3.在理论知识教学中渗透实验操作思维，在实验操作中深化理论知识。自然科学的教学讲究实验与理论的结合，在初中化学教学过程中，教师一定要善于将实验与理论二者有机结合起来。在理论教学中灌输实验操作的思想，在实验操作过程中又要不断引申到理论知识的讲解，这样由表及里、层层推进的教学策略将不断促进化学教学效率的提高。例如，在给固体物质加热时，一定要注意：“试管固定铁架台，铁夹离口三分一，受热试管口下倾，免使回水管炸裂，固体平铺近管底，移动火焰匀均受热，用毕待冷再拆卸，洗净放稳莫着急”；在给液体物质加热时，要注意：“盛液不过三分一，外壁拭干防烧裂，木夹持管手握柄，45度倾斜来加热，液面液底匀受热，管口对空不对人”。只有在实验操作中不断注重对基础知识的讲解，学生才能及时吸收。总之，农村初中化学教学的开展需要教师细致、全面地考量教学的目标，以学生为本，提出适应于课堂教学的方法，只有这样才能不断将课堂教学效率提高。农村初中学校综合教学条件比较薄弱，在化学实验教学上的投入也相对较少，这就要求农村化学教师要发挥主观能动性，充分运用有限的教学资源将最多的知识教授给学生，让理论知识教学和实验操作高度融合，不断促进农村初中化学教学效率的提高。[目录激光背警技术及应用2瞬态表面高温光宅探测技术及应用3甲烷浓度光测试技术及其应用4棱镜反射光技术及其在溶液浓度测量中的应用5最视光学特性光电信息技术及应用6激光光幕技术及应用第一章激光告警技术和应用本章的主要内容有1.现代光电信息技术2激光告警技术定义、装置、应用方式和理想的激光告警装置应满足的要求。3.光谱识别型激光告警技术A成像光谱型告警技术的阵列单元组成、多元相关告警原理、杂散光干扰的抑制B成像光谱识别型激光告警装置的构成,优缺点及实例4相干识别型激光告警技术第一章激光告警技术和应用AFP标准具的结构及工作原理及典型FP型激光告警系统B迈克尔逊(Michelson)型干涉型激光告警技术原理及优缺点。C.光栅衍射型激光告警的工作原理、系统设计及参数选择D.傅里叶变换激光告警的基本理论、分辨力和光谱函数、干涉图采样、告警技术、等效斜楔干涉具设计、信号采集与处理系统设计等E.其他相干激光告警技术5激光告警技术的发展趋势第一章激光告警技术和应用1现代光电信息技术多学科综合技术:光学技术、光电子技术、微电子技术、信息技术、光信息技术、计算机技术、图像处理技术等。研究内容:光的辐射、传输、探测、光与物质相互作用以及光电信息的转换、存储、处理与显示等特点:其一,有效延伸人眼的视觉功能,使其探测阈值达到光子探测的极限水平其二:以光为信息载体,结合计算机的研究成果,极大提高了光电系统的响应速度、带宽和信息容量。第一章激光告警技术和应用2激光告警技术:是光电对抗的组成部分,它是指在太阳光、闪电、雷电等光干扰复杂背景下,实时、可靠地告警敌方激光威胁的存在,确定威胁源的方位、种类及工作特性,进行光电报警的技术装置:它是指用来探测和识别敌方来袭激光特征信息的光电被动侦察设备。应用方式:一种是自保护方式;另一种是电子侦察方式。装置构成:有辐射探测和信息处理两部分装置分类:主要分为光谱识别型和相干识别型第一章激光告警技术和应用3光谱识别型激光告警技术非成像光谱识别型激光告警装置:通常采用具有特定空间分布的光电二极管作为激光告警元件,来确定威胁源的方位,若在圆形阵列中均匀分布N个光电二极管,则水平方向的角度分辨力为180°2N。优点:结构简单、技术难度小、成本低、告警灵敏度高。缺点:只能探测有限的几个特定波长、定位精度高,虚警率高阵列单元:激光告警头、信号处理器及报警/显示器多元相关告警原理:当有来袭激光进入该阵列单元时,信号经放大后由两阈值比较器进行比较,把低于阈值的噪声滤出,此后送至相关处理杂散光干扰的抑制措施:光谱滤波、电子滤波和门限控制。第一章激光告警技术和应用告警器自身的白噪身是产生虚警的主要因素之一。适当增加阵列单元的数量可以提高角分辨力光纤天线激光告警机的原理图和组成见图1-1光纤耦合光纤