光電技術(shù)論文(2)
光電技術(shù)論文篇二
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(shí)踐緊密結(jié)合的重要課程。針對(duì)我院實(shí)驗(yàn)課程的欠缺，我們進(jìn)行了此項(xiàng)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(lái)益處。
關(guān)鍵詞：光電子技術(shù) 虛擬儀器LabVIEW 光電實(shí)驗(yàn) 教學(xué)改革
中圖分類號(hào)：G642.4 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1673-9795(2014)02(a)-0067-01
光電子技術(shù)課程是一門理論和實(shí)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(lái)，由于因教學(xué)條件所限，該課程主要強(qiáng)調(diào)理論，實(shí)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(shí)驗(yàn)室。這種情況下或多或少會(huì)影響到學(xué)生對(duì)本課程內(nèi)容的理解和應(yīng)用?？梢?，我們學(xué)院的光電子技術(shù)課程教學(xué)改革勢(shì)在必行，特別要把實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)的教學(xué)提到日程上來(lái)。
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(gè)學(xué)科的專業(yè)課，最初選擇的教材不太合適，經(jīng)過(guò)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(gè)專業(yè)的學(xué)位課，原來(lái)把兩個(gè)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(shí)踐高度結(jié)合的課程落到實(shí)處，該專業(yè)的教師應(yīng)主動(dòng)吸收社會(huì)高水平的一線工程技術(shù)人員的經(jīng)驗(yàn)，聘請(qǐng)優(yōu)秀技術(shù)人員參與指導(dǎo)綜合設(shè)計(jì)和創(chuàng)新實(shí)踐活動(dòng)，以此提高自身的素質(zhì)。(2)建立以學(xué)生為中心的實(shí)踐教學(xué)方法。以各類創(chuàng)新活動(dòng)激發(fā)學(xué)生參與的主動(dòng)性和積極性。注意將學(xué)生課外科技活動(dòng)和教學(xué)體系結(jié)合起來(lái)，在學(xué)分承認(rèn)下，既激發(fā)了學(xué)生學(xué)習(xí)和實(shí)踐的積極性，又使科技活動(dòng)取得了很好的效果。
2 引入虛擬實(shí)驗(yàn)教學(xué)
光電子技術(shù)是一門理論聯(lián)系實(shí)踐很強(qiáng)的一門課程。如果單單講授理論而沒能很好的配合實(shí)驗(yàn)和實(shí)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(fèi)有限，我們學(xué)院一直沒能設(shè)立專門的光電子技術(shù)實(shí)驗(yàn)室。即使在光學(xué)實(shí)驗(yàn)中有涉獵光電的實(shí)驗(yàn)，但也都是一些非常簡(jiǎn)單的項(xiàng)目?；谝陨锨闆r，我們課題組進(jìn)行了光電子技術(shù)虛擬實(shí)驗(yàn)教學(xué)的探索。這也是本次教學(xué)改革的重點(diǎn)。
2.1 虛擬實(shí)驗(yàn)平臺(tái)的選擇
所謂虛擬儀器(Virtual Instrument，簡(jiǎn)稱VI)，即將現(xiàn)有的計(jì)算機(jī)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(qiáng)大又靈活易變的基于計(jì)算機(jī)的測(cè)試測(cè)量與控制系統(tǒng)[1]。近年來(lái)，世界各國(guó)的虛擬儀器公司開發(fā)了不少虛擬儀器開發(fā)平臺(tái)軟件，以便使用者利用這些儀器公司提供的開發(fā)平臺(tái)軟件組建自己的虛擬儀器或測(cè)試系統(tǒng)，并編制測(cè)試軟件[2]。我們選用了國(guó)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(shí)用的開發(fā)軟件。除了編程方式不同，LabVIEW具有所有語(yǔ)言的特征，因此被稱為G語(yǔ)言，即圖形化語(yǔ)言。它與傳統(tǒng)高級(jí)編程語(yǔ)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(yǔ)言編程時(shí)，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(shí)驗(yàn)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(shí)驗(yàn)平臺(tái)，還會(huì)涉及一些不同的光電實(shí)驗(yàn)，但所有實(shí)驗(yàn)所需的儀器虛擬儀器LabVIEW本身完全可以通過(guò)提供控件來(lái)實(shí)現(xiàn)，所涉及的關(guān)系式完全可以通過(guò)LabVIEW本身提供的函數(shù)編程來(lái)實(shí)現(xiàn)。可見，建立一套基于虛擬儀器LabVIEW的完善的虛擬光電實(shí)驗(yàn)平臺(tái)是非?？尚械?。
2.3 虛擬儀器LabVIEW虛擬光電實(shí)驗(yàn)的一般步驟
(1)熟悉所選實(shí)驗(yàn)的原理與內(nèi)容。(2)虛擬出實(shí)驗(yàn)所需儀器。每個(gè)實(shí)驗(yàn)所需儀器并不一樣，這里就需要自己來(lái)虛擬，好的是LabVIEW中提供了豐富的控件。設(shè)計(jì)者可以從中選擇自己所需的控件來(lái)作為實(shí)驗(yàn)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(lái)滿足實(shí)驗(yàn)的需求。(3)設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)操作界面。實(shí)驗(yàn)操作界面是用戶進(jìn)行實(shí)驗(yàn)的平臺(tái)，所以設(shè)計(jì)時(shí)要盡量體現(xiàn)出人性化，使所設(shè)計(jì)的界面簡(jiǎn)潔、美觀、實(shí)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(qiáng)大的函數(shù)。這為設(shè)計(jì)者的編程提供了很大的方便。(5)調(diào)試并優(yōu)化所設(shè)計(jì)的虛擬實(shí)驗(yàn)平臺(tái)。在完成以上四步后，接下來(lái)就要檢驗(yàn)所設(shè)計(jì)的實(shí)驗(yàn)平臺(tái)能否正常運(yùn)作。如果存在問(wèn)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(shí)驗(yàn)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(jī)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(shí)。考核方式可采取理論考試、實(shí)驗(yàn)制作、動(dòng)手能力等，從多角度綜合評(píng)判。同時(shí)，光電子設(shè)計(jì)競(jìng)賽選拔和該課程的教學(xué)考核結(jié)合起來(lái)，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(shí)考核：主要包括作業(yè)質(zhì)量、回答問(wèn)題、考勤等項(xiàng)目;半期考試：主要包括學(xué)到半期知識(shí)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(shí)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(shí)20%，期中考20%，期末考60%。
3.2 實(shí)驗(yàn)課的考核要求
利用虛擬實(shí)驗(yàn)不受時(shí)間和空間限制的優(yōu)勢(shì)，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(gè)環(huán)節(jié)。預(yù)習(xí)報(bào)告：考核實(shí)驗(yàn)前的準(zhǔn)備工作;操作：考察學(xué)生動(dòng)手能力;實(shí)驗(yàn)報(bào)告：考察學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的處理情況以及對(duì)實(shí)驗(yàn)的新認(rèn)識(shí)。具體的分值分配為：預(yù)習(xí)20%，操做50%，實(shí)驗(yàn)報(bào)告30%。
3.3 實(shí)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(gè)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(shí)踐創(chuàng)新正式作為附加成績(jī)加入考核成績(jī)中，學(xué)生所設(shè)計(jì)的作品分國(guó)家級(jí)獲獎(jiǎng)，省級(jí)獲獎(jiǎng)和校級(jí)獲獎(jiǎng)三個(gè)等級(jí)分別記學(xué)分為0.5、0.3、0.15。
4 結(jié)語(yǔ)
本次教改的目的是以理論有機(jī)結(jié)合實(shí)驗(yàn)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(jiǎn)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(shí)結(jié)構(gòu)合理，理論和實(shí)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(lè)堅(jiān).激光掃描成像系統(tǒng)硬件電路的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[D].北京郵電大學(xué)，2011.
[2] 邵建崗.基于非均勻光場(chǎng)的水下圖象去噪研究[D].中國(guó)海洋大學(xué)，2011.
[3] 劉楊.CCD光電信號(hào)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)與上位機(jī)應(yīng)用軟件設(shè)計(jì)[D].西南交通大學(xué)，2011.
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