关键词：光电子学；教学方法；教学改革；实践环节
中图分类号：G642.0文献标志码：A文章编号：1674-9324（2015）11-0138-02
一、介绍
光电子技术是由光信息技术和电子技术的相互结合而形成的新的光电子技术，涉及光信息处理、光纤通信、激光技术等领域，是未来社会发展和进步的核心技术。光电子技术不仅研究内容非常广泛，而且也是未来信息技术中的重要推动力量，它包含光信号的产生、光信息的传递、光电信号的转换和处理和光电功能材料相关的内容，如：光电功能材料的发光机理、制备方法和工艺应用范围、光电器件的加工与制作和光电系统的集成等一系列从基础理论到实际工程应用等各个领域的研究。涉及光子学、光信息科学、电子学、材料科学、计算机技术等前沿学科理论，它是由多个学科之间的交叉而形成的一门高新技术学科。
光电子技术在经历上述学科之间的交叉渗透后，其技术水平和工程应用技术取得了很多突破，在社会发展中以及社会信息化中起着越来越重要的作用，光电子技术的相关产品也越来越多地影响我们的生活。目前，国内外正掀起一股光电子技术和光电子产业的研究和发展的热潮。一些国家把大量资金投入光电子学和光电子技术的研究和开发中，许多以光电子技术为研究方向的研究中心、实验室和公司越来越多的建立起来。光电子技术的发展决定了未来产业的发展方向，将给工业和社会带来比电子技术更大的技术冲击。光电子技术和产业在国家经济建设和科学持续发展中起到至关重要的作用。
因此，光电子学基础是光电子专业学生必备的基础知识，也是未来光电子产业需求的人才中需要掌握的重要基础知识。
二、课程特点及专业培养目标
光电子学基础是整个专业中的基础专业课程，在学生专业思想和未来培养目标及要求的实现上发挥重要的作用，也是未来该专业研究生必需的基础课程储备。该课程注重理论联系实际，注重对学习者能力的培养，重点培养学生综合分析、解决问题能力，为将来从事光电技术领域的科研、开发和应用工作奠定基础。
我们的培养目标为：培养在光电子技术科学领域具有深厚的理论基础、扎实的专业知识和熟练的实验技能，德、智、体全面发展的高级光电子技术科学人才，使学生具有在光学、光电子学、光通信技术、激光科学、光波导与光电集成技术、光信息处理技术、计算机应用技术等领域开展创新性基础理论研究以及从事设计、开发应用和管理等工作应具备的理论和技术基础。因此，基于我们的专业培养目标和光电子学基础课程的自身特点，我们在教学过程中进行了改革探索。
三、教学改革探索
1.教学内容改革。①授课体系和讲授重点。该课程根据学生培养需要，从光电子器件和光电子技术在未来工程应用的需要的角度出发，研究原理及系统构成在光电检测技术、光纤通讯领域中的常用光电器件的技术。重点讲述光学基础、光纤通讯的构成、半导体物理、光纤器件、光电子现象和光电转换器件，重点讲解光电子器件的结构、工作机理、工作特性和在工程技术上的具体应用。为了更好地将所学应用到未来的技术发展上，对各类光电器件的系统集成、信号的调制、解调技术也作了详细的讲解，同时给出在工程中的实际例子。②课堂教学内容紧跟科学发展的步伐。光电子课程的教材对于快速发展的光电子技术来说，既是基本的原理内容，但又是滞后的技术，若授课时只是按照教材内容讲解，往往会带来知识不新、内容与技术发展脱节的后果，易使学生对该课程的学习积极性和兴趣下降。因此，在教学过程中补充和及时更新教学内容，增加一部分现代光电子技术的发展前沿、新出现的技术及需求，从而能给学生提供更多的学习探索和求真的空间。③加强该课程与应用技术之间的联系。专业基础课程的基本功能是让学生了解和掌握所学专业的发展方向，培养的学生能在以后的学习中、工作中涉及光电子技术方面上进行继续学习和钻研。因此在给同学们讲解课程中的内容时，要与现代信息技术的发展紧密结合。针对在光电检测技术、激光应用技术、光纤通讯技术等内容进行重点讲解，结合当前社会已有的需求的技术发展进行讲解，使该专业的学生明确所学课程内容在技术应用、研究发展及市场前景，对未来的从事的专业充满信心。④为了更加与国际接轨，尝试了双语教学。在平时提供给学生光电子相关的外文读物和论文，指导学生学习专业词汇，在课堂中进行讲解，开阔同学们的视野，引导学生进行初步科研潜力的培养和学习，调动学生的积极性，引导他们进行文献学习，进一步了解国外光电子技术的发展现状，激发兴趣。⑤教学内容与市场技术应用及需求的结合。结合本校本地区特点，系统规划、组织，实施产、学、研一体化模式。针对光电子技术和光电子产业市场密切联系的特点，在课程内容上跟上市场技术需求，结合本地区经济发展的实际情况，培养既有专业知识和跨学科知识，又有极强的实际操作能力、适应性强的学生，全面提升学生的理论素养和实践能力，增强学生在未来光电子产业上的竞争力。
2.教学方法探索。①充分利用多媒体技术进行教学，利用多媒体课件在表达上形象直观、方便，在效率上和容量上很大的特点和优势。既能使课程中的各种图片资料得到清晰展示，还能节约课程上的时间，从而能在课堂教学中讲解更多的课程内容，较大地提升了授课中课堂的信息量。因此我们认真积极地制作教学课件，充分利用网络上丰富的信息资源，并与兄弟院校的老师展开课程教学交流，共享多媒体课件。极大地激发学生对该门课程的学习兴趣。②采用课堂教学和专题讲座结合的教学方法。在进行课堂理论教学的同时，利用其他时间安排、组织团队教师举办《光电子技术专题讲座》，开展光电子技术专题研究，如液晶显示、光电转换及系统集成、光纤传感及应用和近场光学中的探测技术等，既能强化学生所学的基础理论，又能激发学习兴趣，培养学生的科研意识。吸引学生参与到大学生训练计划和参与到老师研究的课题中，提前打下科学研究基础。③在方法改革中，在富有开放性的问题情境中进行实验探究。对参与到老师研究的课题或参加大学生训练计划的老师，帮助学生制定合理的研究计划，选择合适的研究方案和方法，积极发动研究光电子技术的老师，为这些同学们提供必要的实验条件，由学生自己动手去实验，考证研究方法和方案，来寻求实验结果中的答案。这时，教师起到的是一个组织者的角色，指导、规范学生的探索过程。这样的过程，不仅仅是要让学生学量的知识，更重要的是要学习科学研究的过程或方法。
3.教学实践环节探索。在光电子学基础课程中，本来并没有设置时间环节，而且多数放置在大三或大四学习，实验环节很少开始。我们为了能够更好地提升学生实践技能和掌握技术设备的结合，先在原有课程体系中安排三分之一的时间来安排实践环节，开设具体的、有针对性的实验内容，让同学们能更有效地了解、认识和掌握知识和技能。在普通物理实验、电子实验和光学实验的基础上，开设如固体光电子耦合器件、热电耦器件、发光器件及光子器件。对光通讯系统的传输和光电子器件的作用有了直观的认识和理解。在此基础上，结合地方实际，联系相关光电子产业中的企业，组织学生进行参观学习，从而让学生自己体会从书本上理论到实验实际，再从实验实际再到光电子技术，从光电子技术再到光电子商品的过程，能一下子把整个知识到技术到效益的过程展现在同学们的内心中，从而更能培养和激发学生兴趣，也能将培养目标中的产业式人才完成，弥补普通高等教育中最缺失的人才与市场的不对接的不足。
4.教学目标实现探索。在光电子学基础课程改革中，把教学目标从以知识教育为主转变为实现人才培养和科学人才需求的融合，培养具有创新、探索精神的新时代新型人才。长时间以来，我们在教学过程和专业培养中，存在着理论与实际技术需求的相脱离的现象，造成理工科学生对于市场技术需求常识缺乏。我们把教学内容、教学方法和教学实践环节都做了有意义的初步探索。进一步增强了理论学习到实践环节、实践环节到市场技术发展的学习过程，极大地激发和培养学生的学习兴趣，为将来从事该专业打下坚实的基础和牢固的信心。在近三年中，我们培养的本科毕业生就业率95%以上，该专业毕业生考研成功率30%以上，使光信息科学与工程专业的学生形成了良好的学习氛围，形成了争赶超的局面。同时，针对光信息科学和工程专业的学生，我们注意在进行科学知识教育的同时注重培养市场技术需求方面的培养，增加了企业参观及动手实践等环节，同时讲授在科学研究中人文素养培养的重要性，从而使之潜移默化地对学生进行自然的而不是勉强的人文教育。
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机械工程学科的研究生，大多数来自机械工程及自动化本科专业，一般具有较扎实的机械专业的基础，在“机械设计、机械制造”领域具备一定的专业知识，但是电子方面的基础知识却比较薄弱，许多研究生连常识性的电子知识都不具备，甚至对“测量”、“控制”领域一无所知。因此需对其在电子技术、计算机技术、机电系统集成技术等方面进行专业培养。由机械电子系统的构成要素可见，机械电子工程技术一般包括六大共性关键技术：机械技术、传感检测技术、计算机与信息技术、自动控制技术、伺服传动技术、系统集成技术。如图1所示。因此，机械电子工程的教学将以机械电子工程的原理与系统设计为主线，在上述各关键技术为主要模块深入展开，而在每一关键技术中，又分别设置三个层次的教学内容：基础要求模块、较高要求模块、高要求模块，形成“一纵三横”的模块化结构。模块化教学设计很好地实现了引导学生根据自身条件及科研需要有针对性地选择要学习的内容，做到因需施教，因材施教。
2“一纵三横”的模块化教学
“一纵”是指按机械电子工程原理与系统设计为主线的纵向结构，具体包括：传感检测技术模块、计算机与信息技术模块、自动控制技术模块、伺服传动技术模块、系统集成技术模块。“三横”是指在每个技术模块中又细分为三个层次的教学内容：基础要求模块、较高要求模块、高要求模块。具体内容如下：传感检测技术模块：基础要求模块包括传感与测试技术基础知识（传感器的基本构成、传感器的静态数学模型及其静态特性指标、传感器的选用），机电系统最常用的位移检测（光栅传感器、绝对码编码器、增量码编码器），力学量检测（应变式多维测力弹性体、扭矩传感器等），视觉检测（线阵CCD和面阵CCD的基本原理）。较高要求模块包括双目视觉检测的基本原理及标定，触觉传感器（指端应变式触觉传感器、多功能触觉传感器）。高要求模块包括机电测试新技术，现场总线系统，虚拟仪器技术，多传感器数据融合等。计算机与信息技术模块：基础要求模块包括计算机控制技术基础，计算机控制系统的组成、分类，及常用控制器（工控机、PLC、单片机），软件方面要求测量数据的预处理，数字滤波，线性化处理，标度变换。较高要求模块包括PLC、单片机的应用高级技巧。高要求模块包括PMAC原理及应用，基于DSP的运动控制及DSP运动控制卡。自动控制技术模块：基础要求模块包括PID控制算法的基本原理，标准PID算法的改进，数字PID参数的选择。较高要求模块包括模糊控制，模糊控制的定义及特点，模糊控制系统的组成，模糊控制系统的基本原理，应用模糊控制算法解决实际问题。高要求模块包括其它先进控制方法，如智能控制、自适应控制、模型预测控制、神经控制等。伺服传动技术模块：主要讲解直流电动机、交流电动机、步进电机及其控制。基础要求模块讲解三种电机的基本原理、机械特性及最常用的控制方法。较高要求模块讲解更深一层次的原理，如直流电机的电枢电动势、电磁转矩，交流电机的旋转磁场和定转子的电路分析，变频控制的原理及实现方法，步进电机的磁阻最小原理等。高要求模块讲解三种电机的先进控制技术，如直流电机的双闭环控制、交流电机的矢量控制等。系统集成技术模块：基础要求模块主讲机电系统各模块之间的级联设计，重点讲解模块之间的电气性能的相互匹配、信号耦合、时序配合、电平转换接口。较高要求模块主讲机电系统的电磁兼容技术，重点讲解接地技术、屏蔽技术、共模干扰的抑制、差模干扰的抑制、供电系统抗干扰、印刷电路板的抗干扰等。高要求模块重点讲解软件抗干扰技术，如软件冗余技术、软件陷阱技术、“看门狗”技术等。
3以案例为载体，推进模块化教学设计
针对上述的模块化教学内容，设计了针对不同教学内容相应的数字化资源，建设了课程网站，开发了多媒体课件，设计了多个教学案例。在典型的机电一体化的应用领域，将“加工中心”、“工业机器人”、“自动导引车”、“汽车防抱死刹车系统”制作了教学案例，并对一些复杂系统进行了分解设计。采用单片机进行直流电机控制、采用PLC对交流电机进行变频控制，基于MATLAB的模糊控制仿真等案例模块在教学中起到了很好的效果。通过这些案例，是将机械电子工程领域的科研成果及前沿技术引入教学，最大程度地吸引了学生的学习兴趣，激发了研究生的学习动力。
4结语
【关键词】多媒体技术；多媒体教学；职业教育
随着科学技术的飞速发展，以计算机为中心的多媒体技术在课堂教学中得到广大教育工作者广泛的运用。多媒体技术与传统的教学相比较有其明显的优点，特别是在《电子技术基础》这门课程的教学中，传统教学很难把抽象、动态、复杂的物理现象生动形象地表达出来，现在可以借用多媒体技术清楚地呈现在技工学校的学生面前。
一、多媒体技术在《电子技术基础》教学过程中所用的教学手段
（一）电子挂图的运用
在电子技术基础课程的教学过程中，有很多教学内容需要用图说话，如模拟电路图、波形图、数字电路等，对于这些图有些简单，有些相对复杂，上课临时画图可能要花费很多时间。在对技工学校学生的教学过程中，通过利用多媒体技术制作了电子挂图，把不同时刻、不同位置、不同电量的数值及其相对应的数量关系通过动态的形式显示出来，特别是利用一些公式，经过再动态地讲解出来，学生也能够更好地理解，这样上课的效果很好。
（二）电子课件的运用
在教学过程中常用的多媒体电子课件软件有Powerpoint和Authowwar等，这些软件可以清楚地表达出电路中电量的方向和变化过程，使学生在学习时具有较强的感性认识[1]。教学内容通过图形生动形象地表现出来，化繁琐的教学内容为简单，化枯燥难懂的内容为形象生动，进而揭示事物与事物之间的内在关系。
（三）电子仿真软件的运用
在技工学校的《电子技术基础》教学中，由于理论和现实实践有一定的差距，所以学生在课堂上总感觉上课枯燥无味，由于没有参与实践操作效果，很难理解，从而使相当一部分学生对这门课程失去兴趣；因现行实验室条有限，无法完全采用边讲理论边做实验的方法上课，通过电子仿真软件教学，可以很好地解决这一问题，在理论教学过程中帮助学生，及时用实验来验证所学理论知识，理解复杂变化的电路，而且把电子技术理论与实践的完美结合在一起。
二、多媒体技术在《电子技术基础》教学过程中的作用
（一）多媒体技术使教学课程具体形象
在多媒体技术运用在《电子技术基础》这门课程的教学过程中。通过利用多媒体技术把教学内容中的难点易化、重点条理化。学生通过生动形象的画面，加深对教学知识内容重点难点的理解和掌握[2]。在实践中，可以利用多媒体电子课件里的电子电路图，使其与实际物件完全相同，将抽象的电子电路图具体化，增加学生理解知识点的感知能力。
（二）利用多媒体技术增加学生的信息量
《电子技术基础》是技工学校电子专业的学生的基础课程，课程所涉及很多的电路图表和电路格式，在传统教学过程中讲解起来比较复杂。多媒体课件节省了教师板书和作图的时间，可以有充足的时间对教学内容的难点进行突破，扩充学生信息量。
（三）激发学生对学习的兴趣
在《电子技术基础》课堂教学中，所涉及电子技术理论知识都是比较抽象、枯燥、难懂的[3]。多媒体技术可以把难懂抽象的知识内容具象生动地展现在学生面前，并且激发学生对学习电子技术内容知识的兴趣，促使学生去自觉学习、自愿去学习，并且从中获得乐趣。
（四）创设模拟情境
《电子技术基础》的实践性强是其最明显的课程特征，因此需要借助实验来演示很多难点，但是有些实验只能靠任课教师的经验去讲解描述，很难发挥良好的效果。通过EWB仿真软件创设模拟情景，把问题分解成若干具体的步骤，明白清晰地讲述给学生，让学生加深对知识的理解与掌握。
三、运用多媒体手段应遵循的原则
（一）坚持实际应用原则。
要注重操作方便，界面简单，它的制作和使用应该以实现教学目的为宗旨，以表达教学内容为主体，应该是简单、直观、实用、明了。要充分展示知识点间的逻辑关系，要尽可能多地体现出教师的教学方法和经验，使之不会成为动画了的“电子图书”[4]。在教学内容的选择上，要根据课程大纲要求，对知识点进行筛选，将重点知识点以课件形式展示，突出重要知识点的实际运用。
（二）坚持教师主导，不照本宣科
在教学过程中，应充分坚持并发挥教师主导地位和学生的主体地位。多媒体技术的利用只是任课教师组织教学过程的教学活动的一个辅工具。要达到教学目标还要在教学过程中发挥教师的主导地位[5]。在制作多媒体电子课件的时候要以有利于学生更高地去学习为出发点，而不应该以更好地方便教师教学为出发点。
（三）坚持教师与学生的互动教学
所谓互动教学就是指学生与教师之间某些功能之间可以相互联系、反馈、跳转。一个好的多媒体软件应具有强大的互动性，避免传统教学的单一、呆板、繁琐等缺陷，这样才能达到良好的教学效果。在多媒体课件设计过程中可以充分利用一原则，激发学生的参与性，使课堂教学气氛活跃起来，另外锻炼学生的思维能力，有助于培养学生综合素质。
（四）坚持不断更新，勇于创造
网络技术的发展日新月异，这就要求我们在使多媒体课件在教学中，要不断地对多媒体课件进行更新修改，使多媒体课件不断更新完善。同时，教师也应走进学生中间，了解并掌握学生对知识点的理解情况，并根据反馈情况适时作出调整。教师应注意吸收学科新近发生的动态、追踪学科动态前沿知识点，不断地对课件加以改进补充和完善，使教师的授课内容与学科发展、行业发展保持一致。
（五）坚持利用网络教学
网络化教学是未来教育发展的一大趋势，它不仅能充分利用学生对电脑的喜爱，强化课堂教学效果，针对许多“个性化”的问题，为学生个别指点迷津，而且为学生预习、自学、复习和进一步学习提供了可能。在电子技术基础的教学中要充分注重网络功能。
四、结语
以上通过多媒体技术在《电子技术基础》这门课程教学过程中的运用，阐明了在继承传统教学模式的基础，合理应用多媒体课件，可以提高教学质量，增强教学效果。同时，必须正确认识多媒体课件在课堂教学中的辅助地位，以便更好地发挥它的优点，为教学活动服务。
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