光電子技術課程教學改革初探

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摘要:光電子技術是電子信息類專業學生的必修課程，是一門承上啟下的核心課程。根據應用型本科院校的培養目標并結合光電子技術課程的特點，對該課程的教學內容及教學模式進行了初步的改革探索。通過把課程內容與具體的應用實踐及科研聯系在一起，激發學生學習的興趣，著力培養學生的動手和創新能力，使得這門課程更適應于地方性、應用型高校的培養目標。

關鍵詞:光電子技術;教學改革

光電子技術是由光子技術和微電子技術相互融合而發展起來的一門以研究光子與電子相互作用并產生獨特性質的一門新興科學。經過幾十年的發展，人們在光電子理論基礎上研制了各種光電器件。這些光電器件已經應用于社會生活的各個方面并給我們的生活帶來了巨大的改變。而以光電器件為基礎帶動起來的光電子產業一直是我國重點支持而且發展最快的高科技產業［1－2］。因此，我國每年都需要大量的光電類技術人才。近幾年來，很多高校都設置了與光電子相關的專業，比如:電子科學與技術專業、光電信息技術專業等以用來培養具有相關知識和技術的光電科技人才。光電子技術課程就是這類專業的專業必修課程［3－4］。該課程的特點是涵蓋內容廣，理論性和應用性并重，既是把前期所學基礎理論知識(如半導體物理與器件、固體物理等)的進一步深化，又是對相關理論知識的具體應用。學生通過該課程的學習，不僅可以具備相關光電子技術的理論知識，還應該具有一定的應用創新能力［5－6］。因此，該課程是此類專業的一門承上啟下的核心課程。這就對該課程的教師教學和學生學習提出了更高的要求。目前，應用型本科院校學生的知識儲備相對較低，對理論性較強的部分接受程度也比較低。同時，應用型高校的實踐教學環節也相對比較薄弱。這些都限制了學生對該課程的理解與掌握。因此，我們需要對光電子技術這門課程進行相關改革，以適應應用型本科院校的培養目標和學生的實際情況。

一、教學內容重構

課堂教學內容需要依據教學目的及具體教學對象而設定。與研究型大學不同，應用型本科院校主要服務于地方區域經濟發展、側重于對理論知識的應用化;主要培養的是與地方經濟發展相適應的應用型技術人才。因此，我們對教學內容的設定就不能完全依照于研究型大學的教學內容，而是需要根據應用型、技術型、地方性的人才培養目標重新設定教學內容。除此之外，還要考慮到學生的知識儲備水平。因此，我們減少了理論知識的講授，除了光源及光輻照度等理論知識外，更偏重于光電器件基本原理的介紹，并增加光電器件應用方面的內容。調整后的光電子技術課程主要包括:光源及光調制等理論知識、光電探測器件、光伏器件、光電成像器件、光存儲器件、平板顯示器件等。在此基礎上，我們對部分內容進行了更新，去掉已經過時的器件介紹，增加當前社會關注度比較高、應用前景更強的光電子器件。比如:去掉了陰極攝像管等比較陳舊的內容，增加了QLED、OLED等當前研究及應用的熱點內容。

二、教學方法改革

1．理論講授

光電子技術課程主要是半導體物理與器件等課程的延伸。因此，該課程除了要介紹與光電子技術相關的光源及激光等基本理論知識外，還需要對光電子器件的基本原理以及主要功能參數介紹，讓學生掌握各種光電子器件工作原理。光電器件不但應用在與人們生活密切相關的各個方面，還是當前科學研究的熱點內容。因此，我們在講授理論知識的同時，可以把教師本人的科研成果及最新的科學研究前沿融入到課堂教學中，把國際上最新的研究成果在課堂上介紹給學生。比如，在顯示器件章節，我們重點介紹了柔性顯示器件及量子點顯示器件，進而擴展到柔性電子學;還可以介紹GaN發光器件，并重點介紹我國在這方面的成果，比如南昌大學的硅基GaN器件的研究成果等。學生就可以通過教師的科研成果了解到最新的科研進展，既可以提高學生學習本門課程的興趣，還能拓寬學生的視野，更迎合了應用型院校的辦學宗旨。同時，還能夠使部分想考研的同學了解相關的考研方向。另外，利用少量的時間初步介紹科技論文的檢索方法及各種論文數據庫的使用方法，在此基礎上，可以讓學生課下檢索相關方面的科研動態和應用成果，為后續小組討論做充足的準備工作。并把其作為章節作業及期末考核的一部分。

2．器件性能

Matlab仿真實驗隨著計算機技術的不斷發展，計算機仿真越來越受到人們的重視。并且計算機仿真技術為人們提供了一個更為有效的教學方法。Matlab正是在這一應用背景下產生的數學類科技應用軟件，它具有頂尖的數值計算功能及簡潔易學的科學便捷式工作環境和編程語言。因此可以讓學生利用Matlab軟件的相關知識，對相關光電子器件的光電響應特性等進行仿真，并在課堂上把仿真結果與實驗測試結果相比較。同時，還可以對不具備實驗條件的光電器件進行仿真實驗，把這些仿真實驗作為實驗教學的補充，彌補了實驗教學條件不足帶來的影響。并把利用Matlab仿真作為章節作業或者課程設計的內容，這樣不僅可以加強學生對器件性能的理解還可以增加課程章節作業的靈活性。

3．小組討論

光電子技術課程講授的內容都是與現實生活密切相關的，而且大部分也是當前科技前沿研究的熱點，比如，太陽能電池、顯示器件、光電探測器件等。因此，我們可以把與當前研究熱點相關的課堂內容選為小組討論課。比如當前國家對環境保護及清潔能源問題比較關注，我們可以將太陽能電池的內容作為小組討論的內容，把學生分成若干小組，提出若干個相關問題。讓學生課下收集與太陽能電池及清潔能源相關的素材并提出自己的觀點，在課堂上進行討論。既可以討論成熟工藝硅太陽能電池，還可以討論國際研究熱點的鈣鈦礦太陽能電池，更可以討論國內主要太陽能電池公司與國際先進技術的差距等等。這樣既加深了學生對相關內容的了解，同時，還可以讓學生對當前該行業的就業或考研前景有充分的認識，對未來所從事的職業有進一步的規劃。另外，由于相當部分的本專業同學都加入了電子創新協會，部分同學還參加了全國智能汽車大賽、全國電子設計大賽并獲得了獎項。因此，我們可以組織這部分同學介紹他們在設計智能汽車時用到的各種光電器件及其設計原理等，介紹他們如何把課堂理論知識具體應用到實際的智能汽車設計中。除了老師指定的討論內容外，還可以讓學生自主選擇小組討論的課題。通過小組討論，可以讓學生學會團隊的分工合作與溝通。培養學生的團隊合作意識，在團隊中實現自己的價值，增強了學生自主學習的能力。這些都是學校應用型高校教學目標的具體體現。

4．利用智能手機輔助課堂教學

上課玩手機一直是很多高校課堂上難以解決的問題。因此很多高校組織了無手機課堂等活動，但是效果不是很理想。有些老師利用手機建立課堂微信群與學生進行交流答疑并且還可以利用手機進行課堂點名簽到等。這些都是互聯網下對課堂教學的探索。我們知道，光電子技術課程內容與手機的關系更為緊密，手機中各個組成部分都是與電子信息類專業相關的電子器件、光電子器件及各種傳感器件等，即整部手機都是與電子信息類專業密切相關的。因此，我們可以充分利用這一優勢把強制性的無手機課堂改為利用智能手機輔助課堂教學。光電子技術課程的每一章節都可以認為是手機部分元器件基本原理的介紹。因此，我們把每一章節都變成手機組成部分的原理介紹。例如:手機的手電筒是LED發光器件、手機照相是成像器件及原理、手機屏幕是顯示器件、手機電池是能量轉換及存儲器件、自動調節屏幕亮度的是光敏三極管、指紋識別是電子耦合器件等等。這樣就可以讓學生大大方方地拿著手機上課，并且還可以調動學生的積極性，主動讓學生在課堂上利用手機上網查詢與光電子課程相關的各種手機元器件，讓學生講授各種器件的基本原理。

5．實踐教學

實踐教學在應用型高校教學中占有很高的地位，是實現應用型高校培養目標的主要手段，也是學校理論學習與社會企業實踐相連接的關鍵環節。通過實踐教學可以讓學生所學到的抽象的理論知識真正的應用化、具體化。我們將光電子技術課程的實踐教學分為實驗教學部分和企業見習部分。實驗教學部分包括光源與光照輻照度參數測量、激光模式分析、光敏電阻伏安特性、時間響應特性、變換電路實驗、液晶電光效應、晶體電光調制、太陽能電池光電特性測試、光電二極管特性、光電三極管特性、光電池偏置電路與特性參數等實驗。這些實驗基本上覆蓋了課程主要內容及當前應用最為廣泛的光電子器件。通過實驗課程的學習和具體操作可以加深學生對課堂理論知識的理解和鞏固，通過對實驗現象的觀察和研究，增強學生的感性認識。另外，其中的設計性實驗和綜合型實驗還可以培養學生的實踐動手能力和發現問題解決問題的能力，深化對光電子技術深層次規律的理解和領悟;企業見習部分是組織學生去相關的光電子企業參觀見習，了解各種半導體光電器件的生產工藝、器件檢測、器件封裝和組裝過程，體驗未來的工作崗位和工作環境。更增強了學生對本專業的認知度。

三、考核方式改革

筆者所在院校大多數課程成績是授課教師根據平時出勤考核與期末試卷的成績按照3:7的比例給出的。但是，這種考核方式更適用于理論性較強的課程。因此，我們降低期末考試在該課程考核中的比例。把本課程的考核貫穿于整個教學活動中。考核方式為小組討論、章節論文及作業和期末考試的綜合。其中小組討論占20%，章節論文及作業占30%，期末考試占50%。期末考試以理論性試題為主。同時，為了增強學生對實驗教學的重視，我們對光電子技術課程的實驗教學單獨進行考核，考核內容包括實驗前期的預習、實驗設計和操作、實驗數據處理等三方面。通過這種考核方式既提高了學生平時學習的積極性，又可以綜合考察學生的學習態度、自學能力和綜合創新實踐能力。

結語

根據巢湖學院電子科學與技術專業的具體情況，結合光電子技術課程的課程特點，我們嘗試對課程的教學內容、教學方法、考核方式等做了一些調整和改革探索。教學內容的調整既考慮到了課程本身的屬性又平衡了教學培養目標的要求。這種調整既能夠使學生掌握到基本理論知識及其應用又可以讓學生了解到最新的學科發展科技前沿，開闊了學生的視野。考核方式的改革在減輕學生課程壓力的同時還鍛煉了學生的實踐創新能力，提高了學生學習的積極性。經過對巢湖學院2014級電子科學與技術專業學生的調查結果顯示:通過對上述幾方面的改革，收到了良好的教學效果。教學改革不但提高了學生對該課程的學習興趣，還增強了學生對該課程知識的掌握。同時，還對學生的就業及考研起到了積極的作用。當然，教學改革是一項長期的課題，需要我們在今后的教學實踐中不斷探索。

參考文獻

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作者:許明坤 毛雷鳴 陳宇 單位:巢湖學院機械與電子工程學院