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摘要：光电信息工程技术的快速发展和广泛应用对“光电检测技术”方面专门人才的需求提出了新要求。在遵循教育教学和人才培养规律的前提下，提出“光电检测技术”重点课程内容体系优化的思路，在此基础上形成合理且有特色的课程内容体系结构，有助于提高该课程教学质量，改善人才培养效果。
关键词：光电检测技术；课程优化；专业课程体系
作者简介：周雪芳（1976-），女，江西丰城人，杭州电子科技大学通信工程学院，讲师，工学硕士，主要研究方向：光通信系统与光器件。（浙江 杭州 310018）
“光电检测技术”是一门实践性非常强的专业课程，涉及到的知识面广，将光学、光电子学、计算机技术、机电等学科内容融为一体。随着科技的发展，非接触检测广泛应用于科技和生产第一线，因此，“光电检测技术”课程越来越受到重视。目前随着激光器的出现和傅里叶光学的发展，特别是激光技术与微电子技术、计算机技术的结合，出现了光机电算一体化的光电检测技术。为了适应这种发展，满足社会对工科学生工程应用能力越来越高的要求，通过对这门课的学习，学生可提高在光学和光电子学方面的综合素质以及自身分析问题能力和解决问题能力。
本文结合笔者的教学实践和对杭州电子科技大学（以下简称“我校”）光电工程和光信息科学与技术专业的教学开展情况，就该课程内容体系优化的思想和思路进行简单阐述，然后形成一个完整的教学体系，注重理论与实践相结合的原则，提高课堂教学质量。
一、“光电检测技术”课程内容体系优化必要性
“光电检测技术”是我校工科光电工程和光信息科学与技术类专业的重要专业基础课。该课程所包含的内容主要有：信息的检测，信息的获取，信息的处理、显示和控制。从该课程的内容安排上可以看出该课程主要是培养学生适应计算机应用、电子信息处理、精密仪器采集、测量与自动控制等多领域的等方面的能力。光电技术的超前发展、光电仪器的研发、精密仪器的使用与维护都需要大批的专业人才来支撑；科学的进步对大学人才培养的内容和目标也提出了更高的新要求。
然而当前开设的“光电检测技术”课程内容体系不够全面，尚不能满足人才培养提出的新要求。目前面临的最大问题在于教材建设的滞后性，现在使用的教材内容还停留在5年前的技术，远远跟不上当今的技术变化，很多新的技术没有贯穿到课程教材当中，课程的内容体系没有得到进一步优化，不能反映技术的新发展。现有的教材大部分内容是介绍光电器件的工作原理，提供问题的数学分析，但检测技术和检测系统的设计介绍不足，内容不够精炼，太多的数学推导和分析不能使学生产生感性认识，与这门课的培养方向有一定的差距；也有最新版的教材内容较全面，重点介绍器件的工作原理和应用，但有小部分新型光电检测技术并未被提及；国内教材因为过于强调理论或强调介绍器件原理而忽略了系统的介绍和新技术的引入，所以在培养学生的能力和创新精神方面均存在不足；国内部分高校也曾试着引进国外高校优秀教材为辅导教材，国外教材的特点是条理性强，如分类介绍传感器工作原理和测量数据的传输、处理和记录，但整体的系统性不强，与国内本课程的教学大纲的吻合度欠佳，而且受到英语水平的限制，英文版不适合在国内高校普遍推广。
二、对课程内容体系进行优化的指导思想
课程内容体系优化的指导思想是：在遵循教学原则的前提下，着重于培养学生哪方面的能力；培养过程中如何处理传统内容与现代内容的关系；如何突出本课程的亮点和特色。因此“光电检测技术”课程按照“重视基础、反映现代、趋向前沿、综合交叉”的内容体系优化原则，保证课程内容的先进性并将本领域的最新科研成果引入课程内容教学中，以鼓励教师间互相听课、取长补短的方式丰富每个教师的教学经验，从而提高学生实际工作能力，提高该课程教学水平和学生学习效果。
三、课程内容体系优化的基本思路
1.抓住主线，逐步展开
在教学内容的安排上，应先整体介绍再到部分详细介绍，最后回到整体应用分析。图1为“光电检测技术”课程的主线，教学过程中应不断以此强化学生理解记忆、联想记忆和对比记忆，使学生从整体上把握这门课的整体框架。授课时先提出这一章的大标题，然后依次进行细化。如在介绍光电检测方法时，首先引出光源的概念，依据光源发光机理的不同可分为非相干光源和相干光源。非相干光源主要是LED，因为发散角比较大采用直接探测方法；相干光源主要是LD，LD具有发散角小、单色性好等特点，可用于直接探测和外差检测。在检测系统中根据对光源进行调制的方式不同可分为调幅、调频、调相、调偏振检测；根据光电探测器的探测结构不同可分为点探测和面探测；根据处理器的智能化程度不同可分为智能仪器和非智能仪器。这样分类后使学生思路清晰、更容易理解和掌握所学内容。
2.教学内容的科学化
“光电检测技术”课程属于交叉学科，涉及到的内容多，在授课时要有所侧重，不能面面俱到。基础知识重点讲授，精讲、细讲每章节的重点和难点。光电探测器是整个光电检测技术的核心器件，它制约光电检测系统，是光电检测系统的重要环节。但光电检测器件分为基于光电效应进行光电转换的光探测器和基于热电效应进行转换的热电探测器，这些器件的理论基础是半导体理论，对于光电工程和光信息科学与计术专业的学生来讲太抽象了。笔者在教学过程中引入Flash动画，如光源的发光机理和发光过程、光电探测器的光电转换过程等，既直观又形象，同时还列举了大量的日常生活中半导体光电探测器和热电探测器的实际应用例子。光源和探测器是一个光电检测系统中非常重要的组成部分，除Flash动画介绍原理外，还应注意每个器件的性能指标。光源的性能指标包括发光波长、发光功率、发光效率、光源工作温度和发光颜色等。光电探测器的指标包括量子转化效率、光电响应度、光谱响应范围、光电响应时间等。参数的正确选择与否是一个光电检测系统设计好坏的关键之一。对于以前所接触或学过的知识点简单带过或采取学生复习加教师答疑的方式进行教学。
3.教学与科研相结合，互补新内容
光电检测技术与光学、电子学、微电子学、通信技术等学科的发展相互促进、互相渗透，更为突出的是微电子学的飞速发展，使光电检测技术取得了重大进步。但国内大部分高校目前使用的教材内容相对落后。为了使学生们在这门课的学习过程中不仅能学到课本上的知识，而且能够接触到该学科的最新研究动态，教师的知识结构也需要不断地更新，通过新知识的学习和补充，既扩大了自己的知识面，又提高自身的理论研究水平，真正做到科研与教学相结合。课堂上引入实例可以增强学生的学习兴趣，下课后布置的作业由学生去查阅资料完成，使学生的学习主动性提高，既可拓宽学生知识面，锻炼其查阅、分析、总结资料能力，又可更好地激发学生的学习兴趣。
四、课程内容体系优化配套的教学实施
1.启发鼓励式教学
传统的教学方法比较死板，教师通过黑板板书或多媒体教学，把教学内容按部就班地讲授给学生，忽略了学生的主动学习能力，忽视了学生的主动性和创造性，不能充分发挥学生的主体作用。好的教学方法要能充分调动学生学习的积极性和主观能动性，使学生产生强烈的学习兴趣。“光电检测技术”是一门应用型的专业课，在教学过程中，可结合学生学习兴趣，列举一些案例，如在军事、航空航天、工业、农业、医学等领域的应用实例等，以提高学生的学习兴趣。其次，上课时应尽量与学生互动，鼓励学生多提问题。
2.丰富教学手段
理论与实际的对比分析，采用图文并茂的多媒体课件、Flash动画和板书结合的教学模式，不仅能充分发挥教师在教学过程中的主观能动性，而且对知识的讲解显得更为清晰、形象、全面、具体和生动。
内光电效应和外光电效应是光电检测的重要理论，用Flash动画来展示光电效应，直观且易理解。经过实践证明这种教学模式能较好地提高教学质量和讲课效率，更好激发起学生的学习积极性。而针对光电检测电路的设计这部分相对较深的理论知识，采用传统的板书教学，学生更易集中精力听课，可以取得较好的教学效果。“光电检测技术”课程介绍的是应用科学，在教学过程中强调学以致用，辅以大量的应用实例，并且对同一实例应用不同的检测方法。如烟雾报警器，如图2所示的吸收光通亮式烟雾报警装置，无烟雾时，光敏元件接收到LED发射的恒定红外光，而在火灾发生时，烟雾进入检测室，遮挡了部分红外光，使光敏三极管的输出信号减弱，经阀值判断电路后，发出报警信号；图3是反射式烟雾报警器，是被测物体反射光通量的应用，在没有烟雾时，由于红外对管相互垂直，烟雾室内又涂有黑色吸光材料，所以红外LED发出的红外光无法到达红外光敏三极管，当烟雾进入烟雾室后，烟雾的固体粒子对红外光产生漫反射（图中只画出几个微粒的反射示意），使部分红外光到达光敏三极管，有光电流输出。对比教学不仅可以提高学生的学习兴趣，还能加强学生联系实际解决问题的能力，取得较好的学习效果。
3.实际案例设计
根据设计指标如何设计出完整的光电检测系统，是学生非常关注的问题，也是“光电检测技术”课程所要实现的一个最终教学目标。针对这一问题，笔者通过自身科研经验总结出如下设计准则。（1）确定被测对象：根据被测对象的基本特征，确定被测物理量。（2）确定检测方法：检测方法确定，是外差检测还是直接检测，选取光源、传感器。（3）分析系统的性能指标：计算各个技术指标，依据计算结果合理选择器件，估计能否达到任务指标要求。（4）软件的仿真分析：选择仿真软件进行性能仿真，与理论结果进行对比分析。（5）实际系统的制作：加工、调试，光学、机械、电路板加工、组装，进行匹配调试。（6）实际系统的检验：实验检验，通过实际工作状态检验，进行性能指标确定。带领学生参观某生产加工现场的光电检测系统，通过举例加以说明，说明如何根据规范进行系统设计，使学生清晰设计思路，从而提高学生解决实际问题的能力。
五、总结
课程内容体系是否优化将直接影响到这门课的培养效果。本文首先分析了“光电检测技术”课程内容体系优化的必要性，接着阐述了课程内容体系优化的主要指导思想和主要思路，最后讨论了合理的课程内容体系结构和与之配套的教学实施，以确保本课程的教学效果和人才培养质量。
参考文献：
[1]郭培源,付扬.光电检测技术与应用[M].北京:北京航空航天大学出版社,2006.
[2]浦昭邦.光电测试技术[M].北京:机械工业出版社,2004.
[3]雷玉堂,等.光电检测技术[M].北京:中国计量出版社,1997.
[4]罗先河,等.光电检测技术[M].北京:北京航空航天大学出版社,1994.
（责任编辑：苏宇嵬）
关键词：光电检测技术；课程优化；专业课程体系
作者简介：周雪芳（1976-），女，江西丰城人，杭州电子科技大学通信工程学院，讲师，工学硕士，主要研究方向：光通信系统与光器件。（浙江 杭州 310018）
“光电检测技术”是一门实践性非常强的专业课程，涉及到的知识面广，将光学、光电子学、计算机技术、机电等学科内容融为一体。随着科技的发展，非接触检测广泛应用于科技和生产第一线，因此，“光电检测技术”课程越来越受到重视。目前随着激光器的出现和傅里叶光学的发展，特别是激光技术与微电子技术、计算机技术的结合，出现了光机电算一体化的光电检测技术。为了适应这种发展，满足社会对工科学生工程应用能力越来越高的要求，通过对这门课的学习，学生可提高在光学和光电子学方面的综合素质以及自身分析问题能力和解决问题能力。
本文结合笔者的教学实践和对杭州电子科技大学（以下简称“我校”）光电工程和光信息科学与技术专业的教学开展情况，就该课程内容体系优化的思想和思路进行简单阐述，然后形成一个完整的教学体系，注重理论与实践相结合的原则，提高课堂教学质量。
一、“光电检测技术”课程内容体系优化必要性
“光电检测技术”是我校工科光电工程和光信息科学与技术类专业的重要专业基础课。该课程所包含的内容主要有：信息的检测，信息的获取，信息的处理、显示和控制。从该课程的内容安排上可以看出该课程主要是培养学生适应计算机应用、电子信息处理、精密仪器采集、测量与自动控制等多领域的等方面的能力。光电技术的超前发展、光电仪器的研发、精密仪器的使用与维护都需要大批的专业人才来支撑；科学的进步对大学人才培养的内容和目标也提出了更高的新要求。
然而当前开设的“光电检测技术”课程内容体系不够全面，尚不能满足人才培养提出的新要求。目前面临的最大问题在于教材建设的滞后性，现在使用的教材内容还停留在5年前的技术，远远跟不上当今的技术变化，很多新的技术没有贯穿到课程教材当中，课程的内容体系没有得到进一步优化，不能反映技术的新发展。现有的教材大部分内容是介绍光电器件的工作原理，提供问题的数学分析，但检测技术和检测系统的设计介绍不足，内容不够精炼，太多的数学推导和分析不能使学生产生感性认识，与这门课的培养方向有一定的差距；也有最新版的教材内容较全面，重点介绍器件的工作原理和应用，但有小部分新型光电检测技术并未被提及；国内教材因为过于强调理论或强调介绍器件原理而忽略了系统的介绍和新技术的引入，所以在培养学生的能力和创新精神方面均存在不足；国内部分高校也曾试着引进国外高校优秀教材为辅导教材，国外教材的特点是条理性强，如分类介绍传感器工作原理和测量数据的传输、处理和记录，但整体的系统性不强，与国内本课程的教学大纲的吻合度欠佳，而且受到英语水平的限制，英文版不适合在国内高校普遍推广。
二、对课程内容体系进行优化的指导思想
课程内容体系优化的指导思想是：在遵循教学原则的前提下，着重于培养学生哪方面的能力；培养过程中如何处理传统内容与现代内容的关系；如何突出本课程的亮点和特色。因此“光电检测技术”课程按照“重视基础、反映现代、趋向前沿、综合交叉”的内容体系优化原则，保证课程内容的先进性并将本领域的最新科研成果引入课程内容教学中，以鼓励教师间互相听课、取长补短的方式丰富每个教师的教学经验，从而提高学生实际工作能力，提高该课程教学水平和学生学习效果。
三、课程内容体系优化的基本思路
1.抓住主线，逐步展开
在教学内容的安排上，应先整体介绍再到部分详细介绍，最后回到整体应用分析。图1为“光电检测技术”课程的主线，教学过程中应不断以此强化学生理解记忆、联想记忆和对比记忆，使学生从整体上把握这门课的整体框架。授课时先提出这一章的大标题，然后依次进行细化。如在介绍光电检测方法时，首先引出光源的概念，依据光源发光机理的不同可分为非相干光源和相干光源。非相干光源主要是LED，因为发散角比较大采用直接探测方法；相干光源主要是LD，LD具有发散角小、单色性好等特点，可用于直接探测和外差检测。在检测系统中根据对光源进行调制的方式不同可分为调幅、调频、调相、调偏振检测；根据光电探测器的探测结构不同可分为点探测和面探测；根据处理器的智能化程度不同可分为智能仪器和非智能仪器。这样分类后使学生思路清晰、更容易理解和掌握所学内容。
2.教学内容的科学化
“光电检测技术”课程属于交叉学科，涉及到的内容多，在授课时要有所侧重，不能面面俱到。基础知识重点讲授，精讲、细讲每章节的重点和难点。光电探测器是整个光电检测技术的核心器件，它制约光电检测系统，是光电检测系统的重要环节。但光电检测器件分为基于光电效应进行光电转换的光探测器和基于热电效应进行转换的热电探测器，这些器件的理论基础是半导体理论，对于光电工程和光信息科学与计术专业的学生来讲太抽象了。笔者在教学过程中引入Flash动画，如光源的发光机理和发光过程、光电探测器的光电转换过程等，既直观又形象，同时还列举了大量的日常生活中半导体光电探测器和热电探测器的实际应用例子。光源和探测器是一个光电检测系统中非常重要的组成部分，除Flash动画介绍原理外，还应注意每个器件的性能指标。光源的性能指标包括发光波长、发光功率、发光效率、光源工作温度和发光颜色等。光电探测器的指标包括量子转化效率、光电响应度、光谱响应范围、光电响应时间等。参数的正确选择与否是一个光电检测系统设计好坏的关键之一。对于以前所接触或学过的知识点简单带过或采取学生复习加教师答疑的方式进行教学。
3.教学与科研相结合，互补新内容
光电检测技术与光学、电子学、微电子学、通信技术等学科的发展相互促进、互相渗透，更为突出的是微电子学的飞速发展，使光电检测技术取得了重大进步。但国内大部分高校目前使用的教材内容相对落后。为了使学生们在这门课的学习过程中不仅能学到课本上的知识，而且能够接触到该学科的最新研究动态，教师的知识结构也需要不断地更新，通过新知识的学习和补充，既扩大了自己的知识面，又提高自身的理论研究水平，真正做到科研与教学相结合。课堂上引入实例可以增强学生的学习兴趣，下课后布置的作业由学生去查阅资料完成，使学生的学习主动性提高，既可拓宽学生知识面，锻炼其查阅、分析、总结资料能力，又可更好地激发学生的学习兴趣。
四、课程内容体系优化配套的教学实施
1.启发鼓励式教学
传统的教学方法比较死板，教师通过黑板板书或多媒体教学，把教学内容按部就班地讲授给学生，忽略了学生的主动学习能力，忽视了学生的主动性和创造性，不能充分发挥学生的主体作用。好的教学方法要能充分调动学生学习的积极性和主观能动性，使学生产生强烈的学习兴趣。“光电检测技术”是一门应用型的专业课，在教学过程中，可结合学生学习兴趣，列举一些案例，如在军事、航空航天、工业、农业、医学等领域的应用实例等，以提高学生的学习兴趣。其次，上课时应尽量与学生互动，鼓励学生多提问题。
2.丰富教学手段
理论与实际的对比分析，采用图文并茂的多媒体课件、Flash动画和板书结合的教学模式，不仅能充分发挥教师在教学过程中的主观能动性，而且对知识的讲解显得更为清晰、形象、全面、具体和生动。
内光电效应和外光电效应是光电检测的重要理论，用Flash动画来展示光电效应，直观且易理解。经过实践证明这种教学模式能较好地提高教学质量和讲课效率，更好激发起学生的学习积极性。而针对光电检测电路的设计这部分相对较深的理论知识，采用传统的板书教学，学生更易集中精力听课，可以取得较好的教学效果。“光电检测技术”课程介绍的是应用科学，在教学过程中强调学以致用，辅以大量的应用实例，并且对同一实例应用不同的检测方法。如烟雾报警器，如图2所示的吸收光通亮式烟雾报警装置，无烟雾时，光敏元件接收到LED发射的恒定红外光，而在火灾发生时，烟雾进入检测室，遮挡了部分红外光，使光敏三极管的输出信号减弱，经阀值判断电路后，发出报警信号；图3是反射式烟雾报警器，是被测物体反射光通量的应用，在没有烟雾时，由于红外对管相互垂直，烟雾室内又涂有黑色吸光材料，所以红外LED发出的红外光无法到达红外光敏三极管，当烟雾进入烟雾室后，烟雾的固体粒子对红外光产生漫反射（图中只画出几个微粒的反射示意），使部分红外光到达光敏三极管，有光电流输出。对比教学不仅可以提高学生的学习兴趣，还能加强学生联系实际解决问题的能力，取得较好的学习效果。
3.实际案例设计
根据设计指标如何设计出完整的光电检测系统，是学生非常关注的问题，也是“光电检测技术”课程所要实现的一个最终教学目标。针对这一问题，笔者通过自身科研经验总结出如下设计准则。（1）确定被测对象：根据被测对象的基本特征，确定被测物理量。（2）确定检测方法：检测方法确定，是外差检测还是直接检测，选取光源、传感器。（3）分析系统的性能指标：计算各个技术指标，依据计算结果合理选择器件，估计能否达到任务指标要求。（4）软件的仿真分析：选择仿真软件进行性能仿真，与理论结果进行对比分析。（5）实际系统的制作：加工、调试，光学、机械、电路板加工、组装，进行匹配调试。（6）实际系统的检验：实验检验，通过实际工作状态检验，进行性能指标确定。带领学生参观某生产加工现场的光电检测系统，通过举例加以说明，说明如何根据规范进行系统设计，使学生清晰设计思路，从而提高学生解决实际问题的能力。
五、总结
课程内容体系是否优化将直接影响到这门课的培养效果。本文首先分析了“光电检测技术”课程内容体系优化的必要性，接着阐述了课程内容体系优化的主要指导思想和主要思路，最后讨论了合理的课程内容体系结构和与之配套的教学实施，以确保本课程的教学效果和人才培养质量。
参考文献：
[1]郭培源,付扬.光电检测技术与应用[M].北京:北京航空航天大学出版社,2006.
[2]浦昭邦.光电测试技术[M].北京:机械工业出版社,2004.
[3]雷玉堂,等.光电检测技术[M].北京:中国计量出版社,1997.
[4]罗先河,等.光电检测技术[M].北京:北京航空航天大学出版社,1994.
（责任编辑：苏宇嵬）