应用物理专业(光电方向)的教学改革及思考

应用物理专业(光电方向)的教学改革及思考
  摘要:光电类课程历来是高校物理专业的重要基础课程,当前一些高校应用物理专业(光电方向)的教学现状不佳,无法满足教学要求,需进行改革,本文对教学现状进行分析,并提出了一些教改建议。
  关键词:应用物理;光电;教学改革
  一、应用物理专业(光电方向)的教学现状
  应用物理专业(光电方向)的教学目标是培养具有良好的数学、物理学和光电子学基础、掌握光电子信息技术基础理论和实践技能、能在光学工程、光电子学及相关的光电子信息科学、计算机科学等领域内从事教学、科研、产品设计、高新技术开发与工艺检测及管理工作的高级专门人才。当前应用物理专业(光电方向)的教学现状不能够实现教学目标,需进行教学改革。教学现状如下:
  (一)忽视学生主体地位
  课上学生很忙,一方面要看视频,另一方面还要不断地附和着老师指出的存在现象.学生很是被动,没有参与到教学活动中来,更没有独立思考、合作探究的余地,完全被老师牵着鼻子走,也违背了课堂上学生主体地位的原则。
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  (二)教学教材不完善
  光电专业很难选择到一本合适的教材。近年来出现了不少《光电技术及应用》方面的优秀教材和著作,为推动我国光电子技术专业的教学和科研以及光电产业的发展做出了重要的贡献。然而要选取一本非常合适的教材却并不是一件容易的事。原因在于:目前很多教材缺乏系统性、完整性,不能给学生一个全面、简单的认识;教材的更新速度跟不上光电子技术的高速发展速度,教学内容陈旧,缺乏新颖性,提不起学生的学习兴趣;大多数教材过于注重光学理论知识和公式推导,对于实际应用介绍过少显得空洞,导致学生不知道学完这门课程以后能有什么具体工程应用。
  (二)教学方式落后
  实验是物理学的基础,以实验为突破口介绍光电效应符合学生的认知规律,形象直观,学生容易接受,有利于增强学生对光电效应的感性认识,培养学生的形象逻辑思维。所以,搞好实验教学对学生理解光电效应非常重要。但是一些高校的实验设备不完善,影响教学效果。例如某光电课堂上研究光电效应规律时,由于实验室没有完好的器材,因此准备用flash课件辅助模拟,但考虑到学生直接经验的缺失,会对实验真实性的质疑,改用了ppt课件结合网上下载的视频,由于实验视频清晰度不高,加上视频的顺序维度的不可改变性,
学生想要探究总结得出实验规律的可能性几乎为零,黑板上最终板书展示的规律,全部是在教师的提示中获得的,这样的研究应该说是一种伪探究,与新课程的理念格格不入,学生的科学素养、能力也无从提高。包围盒>四维瓷业
  二、应用物理专业(光电方向)的教学改革
  (一)因材施教,更新教学内容
  学生是整个教学活动的主体,在选取教材的时候,必须充分考虑学生的实际情况,如先修课程是否充足?学生的专业构成?物理类、光学类专业学生的光学基础较好,在实际应用方面有所欠缺。测控类、通信类专业学生的工程实践能力较强,在光学原理方面有所欠缺。每个学校的实际情况又不尽相同,如何正确引导和平衡他们的优缺点是值得研究的。建议教师结合自己学校学生的功底和先修课程,参考历届学生毕业设计及就业状况,编写合适的教材,做到因材施教。为解决教材更新慢的不足,建议结合自身的科研经验,以讲座的形式更新教学内容,使学生了解光电技术领域的前沿知识,如MEMS器件及应用、DSP与光电检测系统的交叉结合、微光学与微电子的交叉结合等。
  (二)重视实验教学
  基础实验是学生动手实践能力得到锻炼的重要环节,基础既是相对稳定的,也是随着时代
和科技的发展而发展的。一些以前认为属于近代物理范畴的实验现在已是基础实验,如低温、真空、光谱等。此外,随着传感技术在物理实验中的广泛应用,单纯的力热电光实验已经与计算机应用紧密结合在一起。力热电光实验与计算机的融合,使得物理专业基础实验与近代物理实验课程重组与融合已成为现实。我们在完善基础实验的同时,为满足学生创新能力培养的要求,应添置一些近代物理仪器设备,如光纤器件实验平台、半导体激光刻蚀机、电子衍射实验仪、光学精密隔振平台等,这些近代物理实验本质上也是光电类实验。
印尼  实验课不像其他教学课程,评定学员成绩不能完全依赖于期末考试和实验报告,借鉴国外高水平院校的经验,实验课程的考核由平时成绩和实验报告两部分构成,加大平时成绩的比重,平时成绩占60%,实验报告占40%。平时成绩包括实验操作规范、实验操作记录情况和实验完成情况。其中实验操作规范、实验操作记录情况占平时成绩的15%,实验完成情况占平时成绩的45%。若在实验过程中,对实验建设和实验安排及新的创意等提出合理的建议的,可适当加分。由于实验系统有限,故在实验相关的课程中中需要将学员分配为固定的若干组,这样在实验中往往发现有个别学员很少参与讨论,并且自己动手的机会都少了,不主动与其他学员合作,由于与其他学员一组,最后完成的实验报告也与其他学员
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一致,这样就会产生弊端。需要教员在实验过程中及时提醒学员,合理安排实验顺序,请每个学员对物理现象等进行阐述,并强调实验报告需要独立完成。学员通过这样的学习过程,提高了实际解决问题的能力和团队合作能力。
  (三)利用计算机虚拟仿真技术提高教学效果
  利用现代计算机辅助手段,加深学生对光学现象的理解,发现学习中的盲区和误区,提高教学的针对性。计算机虚拟仿真技术将抽象难懂的光学规律和概念形象直观展现给学生,激发学生的求知欲。光学仿真设计软件有很多种,MATLAB、TracePro、Zemax、Fred、OptiSystem,分别应用于不同的光学领域。MATLAB是Mathworks公司于1982年推出的一套高性能的数值计算和可视化软件,具有数值分析、矩阵运算、信号处理和图形显示等功能,是工程界最流行的软件工具,在大学理工课程教学中的应用亦渐成热点。目前,已有众多文献采用MATLAB软件模拟光波发生干涉、衍射现象后光强度的分布。MATLAB软件中的图形用户界面(Graphical User Interfaces,GUI),可以实现交互式模拟。采用交互式滚动条动态地展现各物理量对衍射结果的影响,有利于加深学生对物理规律的理解和认识。TracePro是一款基于蒙特卡罗法的非序列光线追迹软件,为美国Lambda Research公司开发。TracePro以实体对象来构建光路系统,通过计算反射、折射、散热、吸收和衍射
等行为来模拟光线与实体表面的作用,对真实场景进行计算和显示。TracePro图形使用界面简单,且具有强大的仿真功能,能对光学镜头、背光板、照明灯具、投影显示器、医疗仪器等进行光学模拟及分析。目前,在校学生已采用TracePro仿真软件成功对偏振棱镜、衍射光栅进行了模拟仿真,采用光线追迹方法形象直观地展现光波传播过程及特性的变化,加深对光波传播规律的认识和理解。
  (四)加强与企业合作,为学生创造实践机会
  人才的培养是面向社会需求的,我国的光电子产业正处于飞速发展阶段,需要大量的光电子技术人才。因而,与相关企业进行密切合作交流是将人才培养和社会需求接轨的有效手段。学校应当积极与当地光电企业寻求合作交流,建立实习实践基地,每年暑期可安排全系学生进行生产实习,参与企业研发、生产、管理、企业文化等诸多方面,体验光电传感等设备、安全监控等系统的生产过程。
  参考文献
  [1]段茜,邹其徽.Matlab在应用物理专业(光电方向)课程教学改革中的应用[J].教育教学论坛,2014年18期.
  [2]齐义辉,鲁宝春,石萍,陈扬,刘伟,东李强.产学联合培养材料物理专业应用型人才的改革与
延边大学校歌实践[J].辽宁工业大学学报(社会科学版),2014年5期.
 
 

本文发布于:2024-09-25 17:20:07,感谢您对本站的认可!

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