摘要：通过在“光电子学”教学实践中的不断思索和总结，从教材的选取，教学内容的安排，教学内容的适度拓展，教学手段的合理综合运用以及配套实验室建设等方面进行了讨论。提出在教学实践过程中要充分考虑学生的知识结构、理解和接受能力，并结合光电子技术的发展对内容进行适当的拓展，同时提出建设光电子实验室的重要性和迫切性。
关键词：光电子学；教学手段；教学内容
作者简介：杨晓占（1981-），女，河南洛阳人，重庆理工大学光电信息学院，讲师；冯文林（1976-），男，四川南部人，重庆理工大学光电信息学院应用物理系主任，教授。（重庆 400054）
基金项目：本文系教育部高等学校物理基础课程教学指导分委员会资助项目（项目编号：WJZW-2010-36-xn）的研究成果。
中图分类号：G642.3 文献标识码：A 文章编号：1007-0079（2011）19-0058-02
“光电子学”是光学和电子学结合形成的光学工程的一个新领域，是光电子技术的理论基础，是随着信息技术发展起来的综合性学科。到目前为止，全国已有50多所高校设置了光电类专业，并将光电技术类课程作为该专业的主干课程。[1]该课程对于应用物理专业的学生而言，也具有举足轻重的作用，它是衔接学生以往所学的“光学”，同时学习的“激光技术”，后续学习的“光电检测”等课程的关键环节。应用物理专业的“光电子学”课程建设如何适应光电类人才培养的需求，构建一个完整的符合时代要求的课程体系和教育方法，是个重要的研究课题。下面是笔者在进行“光电子学”教学实践过程中的一些感悟和思索。
一、根据实际教学内容的需要，精选适合要求的教材
我们对“光电子学”的定位是：作为重庆理工大学应用物理专业的专业必修课，开课时间为大三上学期，侧重光电领域中基础性、原理性和涵盖面的介绍。课程在内容设置中主要涉及了光辐射的产生、传播、调制和探测的各个方面。从最基本的电磁理论和光与物质的相互作用理论出发，给出了光电子系统各个部分的基本原理、基础理论和基本规律，课程内容体系全面，注重系统性和先进性兼备；并能将理论很好地与实践紧密结合，与当前研究的前沿方向紧密结合，使学生从理论和实践两方面对光电子领域有较为全面的了解。
但是由于“光电子学”是一门年轻的学科，虽然发展比较迅速，相关教材也有二十种之多，但内容设置方面差别较大，很难找到一本像量子力学、电动力学等经过数十年锤炼的教材，选择起来比较困难。如我们现在用的华中科技大学出版社出版的《光电子学导论》的教材与其他许多高校采用的电子工业出版社出版的《光电子技术》在内容设置上差别就比较大。《光电子技术》侧重应用，除了介绍光信号的传播、探测和成像以外，还单独分章介绍了光的调制和显示技术，而《光电子学导论》侧重于理论，如对光波导里面的射线理论和电磁理论都进行了比较详尽的介绍，同时还介绍了目前光波导理论的一些新的进展，但对于光的调制部分只是简单带过，而对于显示技术根本没有涉及。就目前的教学情况来看，《光电子学导论》这本教材的内容设置上并不能很好地与学生前面所学课程如“光学”、“原子物理学”，同步学习的“激光原理”和“量子力学”以及后续学习的“光电检测”课程衔接。致使《光电子学导论》中“光本性理论的发展”与原子物理学和量子力学的教学内容重复，“光辐射与辐射源”与同步进行的“激光原理”的内容重复，这不仅造成有限课时的浪费，还给老师的教学和学生的学习造成困扰，同时，对于与大三下学期开的“光电检测”课程衔接比较紧密的光的调制部分，介绍过于简单，会在知识的衔接中出现断点，造成教学困难，给学生的学习也造成困扰，如果老师补充知识，会涉及到较多学科，知识点也较多，相互之间又缺乏有机联系，会使学生感觉内容“又多又杂”，降低学生学习的积极性和主动性。
因此，根据实际教学内容的需要选择合适的教材是顺利有效开展“光电子学”教学工作的前提和关键。
二、立足信息科学前沿，对教学内容进行合理安排和适度拓展
“光电子学”是一门年轻的学科，其具体内容随着信息科学的发展而不断完善和发展，因此，在进行课程教学过程中必须结合当前光电子技术发展的现状。以此同时，要充分考虑重庆理工大学光电信息学院应用物理专业成立时间较短，“光电子学”的开课时间也较短的现状，尚缺乏可借鉴的经验，因此向国内知名高校如清华大学、四川大学、华中科技大学等进行“光电子技术”类课程的内容和教学大纲的调研非常重要。总的来说，“光电子学”的主要内容可归纳为：常用光辐射源、光传输与传输介质、光电探测和探测器以及光电成像和成像系统这几部分，简言之，主要学习光的发射、控制、转换和探测的相关知识。在进行授课的时候可以根据内容，将整门课程内容优化成一条主线：光源—传输介质—信号检测—信号处理，并按照这条主线的顺序安排讲授。
课程的讲授应从各个单元上配合主线结构，但授课过程中不能完全搬照课本和其他高校的经验，这样会脱离学生知识结构和兴趣点，使学生对本来非常实用和重要的知识失去兴趣。实际操作中应根据学生的实际知识结构情况，并依据光电子技术的发展现状以及学生对讲课效果的反馈对内容进行相应的调整和整改。比如绪论主要讲述“光电子学”的发展历史、一些常见的光电子器件、光电子技术的应用以及对光电子技术的展望。特别是在光电子技术的应用部分，除了介绍光电子技术在工业发展中的应用外，还要介绍光电子器件在国防建设和武器装备中的应用，如“光电雷达”、“光电制导”等。还要结合国家科技发展的最前端，如我国“嫦娥二号”探月卫星中的所有负载（CCD立体相机、激光高度计、γ射线谱仪、X射线谱仪、微波探测仪、太阳高能粒子探测器、太阳风离子探测器）中都有光电子器件，结合历史文化给学生介绍相关知识，不仅能丰富学生的知识，还能激发学生学习这门课的兴趣。而在进行光电探测器和成像原理的讲授中，精选一些工程的实际案例进行讲授，使学生能更好地理解光电探测器和成像器件的工作原理。如在光电探测器的知识模块中，可以结合多个光谱区的光信息的响应，讲授工程上红外区和紫外区获得待测信息的应用实例，以及对噪声的抑制等重要的信息处理手段。
三、科学运用现代教学手段，合理利用多种教学手段，提高教学质量
“光电子学”是专业基础课，课程内容特别是传输介质部分偏重于基础理论。若直接在课堂中进行较多的公式推导，不仅会使课堂内容变得十分枯燥，反而会使学生对公式的真正的物理意义缺乏理解，因此在课堂教学中，要特别注重教学手段的合理采用。
因“光电子学”课程的许多相关理论与实际应用关联较大，如平板波导理论中，可以将波导中传播的微波的模数与实际制作波导的厚度结合起来讨论，可以给学生提出问题：一个波长的微波在波导里面若干个模传输，让学生求出所制造的波导的厚度，这样可以提高学生对繁琐理论公式实际物理意义的认识。
在课堂讲授过程中，还应注意PPT和板书的结合。如在进行公式推导的同时，可以将PPT的直观性与板书的过程性结合起来进行讲授，加深学生对理论公式的理解和掌握。同时针对光电子器件中涉及的图表多、信息量大等特点，在设计多媒体课件时还要配以图片、动画和音像资料等辅助手段，如各种激光器、光电二极管、声光调制器等，这些都是书本上没有的，学生看到这些图像、动画资料后会感觉所讲的知识和他们的距离更加接近了，让他们觉得“光电子学”并不是空洞的理论，各种光电子器件就存在于他们的实际生活中，这种方式很大程度上调动了学生学习的积极性。
同时，在课堂教学中，要改变“一堂言”的教学模式，注意实施互动式、启发式、参与式和讨论式课堂教学方法，注意改变学生被动接受知识的状态，多次提问，鼓励学生表达观点，激发学习兴趣、活跃课堂气氛，加深学生对知识的理解。此外还应注意实践教学环节，如课堂教学的过程中准备一些简单的便于携带的光电子器件展示给学生，演示一些现象给学生，从而进一步激发学生的兴趣，加深学生对基本概念的理解，并对强化基本能力的训练起到良好的促进作用。
四、教学与科研相结合，努力提高学生的兴趣和创新能力[2, 3]
为适应新时期对本科生的培养要求，我们在强调学生对基本知识、基本技能的培养外，还应参照国内知名大学以及国外大学的成功经验，让学生参与到老师的科研课题中去，激发学生的兴趣。我们学院大部分老师的科研方向都是和光电技术相关的，这是非常宝贵的财富，每个老师可以带一到两个学生，老师给出几个方向性的题目，让学生充分利用实验室现有条件、图书馆、互联网等平台，充分发挥自己的积极性和主动性，进行前期的调研工作，论证题目的可行性，然后提交报告并与指导老师讨论，确定最终方案并付诸实施，将从书本上学到的抽象的、理解还停留在较浅层面的知识应用到解决实际问题中去，这样不仅能加深学生对课本知识的理解和掌握，还能调动学生的积极性，激发对探究问题的兴趣，并对学生以后参加工作和继续进行研究型学习具有帮助。
同时，学生毕业论文的设计与完成是加强学生创新精神和实践能力的重要环节，如果学生从大四下学期才开始毕业论文的设计与实施，与学生找工作的时间有所冲突，这样学生真正能投入到毕业论文的时间显得较为紧张，影响毕业论文质量，还容易造成学生对毕业论文应付的心态。如果将学生进入实验室的工作作为毕业论文的一部分，能让学生的工作在毕业论文中得以显现，不仅能充实学生毕业论文的内容，还能为学生腾出更多的时间来找工作，同时还能在很大程度上激发学生参与到老师的科研课题中的积极性。另外，指导老师指导学生进行科研工作时，还应积极引导优秀的学生进入更高、更深层次从事研究型学习。
五、加强教学实验平台建设，为大学生提供活动创新基地[3]
由于“光电子学”是应用性、实用性较强的一门专业课，因此，该课程的实验课在专业人才培养中所占的地位显得尤为重要。实验课不仅能使学生增强对所学理论知识的理解，增强学生学习的积极性，还能提高学生步入社会后的竞争力。最近几年，许多高水平的大学在教学专项经费的支持下，教学实验条件均有很大的改观，光电实验室配置了示波器、光功率计、函数信号发生器、LD/LED的PVI特性曲线测试实验装置、光电探测原理实验箱、偏振光实验系统、声光、电光、磁光调制实验仪、He-Ne激光器实验系统、法布里玻罗干涉仪等、面阵CCD驱动原理、光电报警、光电定向等实验设备，各种光电传感器（一维位移传感器、二维位移传感器、温度传感器、压力传感器、液位传感器、火灾报警传感器、数值孔径测试实验仪等等）等等，能够开相关20个左右的实验，具有基础性、先进性和时代性的特点，在很大程度上激发了学生学习的积极性和主动性。而学院的“光电子学”实验室建设，与高水平的高校尚有很大距离，能够开展的实验还比较有限，要使学校培养出来的学生与高水平高校的学生具有相当的竞争力，配套实验室建设势在必行。
参考文献：
[1]江文杰,曾学文,施建华.《光电技术》课程建设的探索与实践[J].高等教育研究学报,2009,32(4):43-45.
[2]殷建平.关于高层次创新人才培养的几点思考.高等教育研究学报[J].2010,33(2):4-6.
[3]明海,陈博,章江英.大力加强光学专业学生的素质教育和创新能力培养——促进光学、光电类高等人才的培养[J].光电子技术与信息,2004,17
(4):15-18.
（责任编辑：刘辉）
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