楊明珠

摘要：光電探測(cè)技術(shù)及應(yīng)用課程被廣泛地應(yīng)用在現(xiàn)代光學(xué)產(chǎn)業(yè)和光電子產(chǎn)業(yè)等領(lǐng)域，是光學(xué)工程相關(guān)學(xué)科學(xué)生必須掌握的一門專業(yè)課程。為了使學(xué)生能夠更扎實(shí)地掌握基本知識(shí)和原理，教師要把握教學(xué)內(nèi)容的重難點(diǎn)，找出教學(xué)內(nèi)容之間的關(guān)聯(lián)，豐富教學(xué)內(nèi)容，并恰當(dāng)實(shí)施翻轉(zhuǎn)課堂，做到理論與實(shí)際相結(jié)合、教學(xué)與科研相結(jié)合，才能達(dá)到良好的教學(xué)效果。

關(guān)鍵詞：光電探測(cè)技術(shù)及應(yīng)用；教學(xué)內(nèi)容；教學(xué)方法；教學(xué)改革

一、引言

光電探測(cè)技術(shù)及應(yīng)用課程作為一門主要專業(yè)方向課程，是從事光學(xué)工程、光學(xué)設(shè)計(jì)、高精密光學(xué)儀器的研究人員必須學(xué)習(xí)的基礎(chǔ)知識(shí)，也是一門衍生于古老光學(xué)又與現(xiàn)代科技發(fā)展緊密聯(lián)系的課程。通過本課程的學(xué)習(xí)，使學(xué)生了解和掌握點(diǎn)探測(cè)器和像探測(cè)器的基本原理及光電檢測(cè)技術(shù)所必需的各種基礎(chǔ)知識(shí)，具備進(jìn)行低噪聲光電探測(cè)設(shè)計(jì)的能力。為了提高教學(xué)質(zhì)量、提升教學(xué)效果，筆者根據(jù)自己的教學(xué)實(shí)踐，從教學(xué)內(nèi)容和教學(xué)方式的改革上淺談幾點(diǎn)看法。

二、教學(xué)內(nèi)容改革

（一）刪繁就簡(jiǎn)，把握教學(xué)內(nèi)容重難點(diǎn)

課程安排在碩士研究生第二學(xué)期進(jìn)行，共32個(gè)學(xué)時(shí)，之前采用西安電子科技大學(xué)出版社出版的安毓英編寫的《光電探測(cè)技術(shù)及應(yīng)用》一書。該版教材內(nèi)容量大，很難在32個(gè)學(xué)時(shí)內(nèi)完成，且下篇的內(nèi)容數(shù)學(xué)性很強(qiáng)，公式推導(dǎo)繁冗復(fù)雜，不適合某些相關(guān)專業(yè)的研究生進(jìn)行選修。因此現(xiàn)將教材改為同樣由西安電子科技大學(xué)安毓英編寫的由科學(xué)出版社出版的《光電探測(cè)與信號(hào)處理》，該教材共有五章內(nèi)容，且這幾章的內(nèi)容很多與學(xué)生在本科階段學(xué)習(xí)的專業(yè)課有重復(fù)，但也不完全相同，是本科教學(xué)內(nèi)容的深入與延展，因此講授中需做到把握清楚重點(diǎn)難點(diǎn)。在第一章光電探測(cè)基礎(chǔ)的講授中，應(yīng)將光電探測(cè)器的物理效應(yīng)、光電探測(cè)器的性能參數(shù)以及噪聲作為講課重點(diǎn)，因?yàn)檫@三節(jié)是學(xué)習(xí)第二章和第三章的基礎(chǔ)，其中光電探測(cè)器的物理效應(yīng)與第二章的點(diǎn)探測(cè)器具有一一對(duì)應(yīng)的關(guān)系，而第三章的直接探測(cè)和外差探測(cè)全部是圍繞如何降低探測(cè)器的噪聲來(lái)展開。而對(duì)幅度學(xué)與光度學(xué)的內(nèi)容，學(xué)生在本科階段已經(jīng)學(xué)習(xí)過三度學(xué)的相關(guān)內(nèi)容，只需簡(jiǎn)單地復(fù)習(xí)與回顧即可，不應(yīng)占用過多時(shí)間進(jìn)行大面積深入的講授。

（二）環(huán)環(huán)相扣，找出教學(xué)內(nèi)容的關(guān)聯(lián)

把握清楚教學(xué)的重難點(diǎn)是搞好教學(xué)的重要一步，在此基礎(chǔ)上還應(yīng)該把握教材內(nèi)容之間的聯(lián)系。例如：在教學(xué)過程中將第3.4節(jié)閾值探測(cè)的光電探測(cè)統(tǒng)計(jì)與5.1節(jié)信號(hào)檢測(cè)的基本問題結(jié)合起來(lái)講，因?yàn)樗鼈兌际且愿怕逝c統(tǒng)計(jì)學(xué)中的條件概率為基礎(chǔ)，講授閾值條件和虛報(bào)概率與漏報(bào)概率之間的關(guān)系。

（三）查漏補(bǔ)缺，豐富關(guān)鍵教學(xué)內(nèi)容

任何教材都不是完美的，尤其針對(duì)不同的授課對(duì)象及教學(xué)需求，因此教師作為教材和學(xué)生之間的紐帶，需要對(duì)教材的內(nèi)容進(jìn)行合理刪減與增添。例如，在3.5節(jié)鎖定放大器的教學(xué)中，待測(cè)信號(hào)是參考信號(hào)的奇次諧波和偶次諧波時(shí)的情況，教材上沒有做交代，因此，筆者參考北京理工大學(xué)胡士凌編寫的《光電子線路》一書對(duì)內(nèi)容進(jìn)行了增加補(bǔ)充。為了開拓學(xué)生的眼界，使學(xué)生不拘泥于課本所學(xué)，在4.6節(jié)CMOS圖像傳感器的講授中，筆者將中科院長(zhǎng)春光機(jī)所官網(wǎng)公布的關(guān)于CMOS圖像傳感器的歷史和最新研究進(jìn)展現(xiàn)狀與學(xué)生分享，使他們緊跟時(shí)代的潮流，同時(shí)了解我國(guó)的光學(xué)類研究所的發(fā)展現(xiàn)狀和主要研究方向等，引導(dǎo)他們養(yǎng)成關(guān)注前沿科學(xué)的良好習(xí)慣。

三、教學(xué)方法的改革

（一）進(jìn)行翻轉(zhuǎn)課堂

不同于本科生的學(xué)習(xí)主要依賴教師講授，研究生的主要工作在于自己對(duì)課題進(jìn)行研究探討，并將自己的研究思路與成果表達(dá)出來(lái)。因此自發(fā)查閱文獻(xiàn)，總結(jié)問題，提出解決方案，制作幻燈片做出匯報(bào)是研究生培養(yǎng)的重要環(huán)節(jié)。在本門課程的學(xué)習(xí)中，有許多設(shè)計(jì)類的問題，如1.9節(jié)探測(cè)器的主要性能參數(shù)設(shè)置一節(jié)中，采取學(xué)生自己設(shè)計(jì)并講授然后進(jìn)行師生討論的方法進(jìn)行教學(xué)。在光譜響應(yīng)率的測(cè)試中，學(xué)生通過自己繪圖講授，明白了設(shè)計(jì)原理，擴(kuò)展了思路。作為教師，此時(shí)進(jìn)一步地進(jìn)行引導(dǎo)和啟發(fā)，提出問題“還有什么其他方法進(jìn)行測(cè)試”，學(xué)生進(jìn)行討論思考，最終得出還可以采用參考光源的方法進(jìn)行測(cè)試。在這樣的翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)過程中，學(xué)生擁有了課堂責(zé)任感，因此更加積極主動(dòng)，而且自己設(shè)計(jì)出的方案一定是比被動(dòng)接受教師的方案更加記憶深刻，理解也更透徹。

（二）理論與實(shí)際相結(jié)合

光電探測(cè)與我們的日常生活息息相關(guān)，在講述光電池的時(shí)候，將近年我國(guó)太陽(yáng)能光伏產(chǎn)業(yè)的發(fā)展現(xiàn)狀與前景，以及在發(fā)展與環(huán)境的沖突日益加劇的今天，太陽(yáng)能發(fā)電有環(huán)保和安全性高的特點(diǎn)等向?qū)W生做相關(guān)介紹，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，使他們明白所學(xué)知識(shí)是和日常生活緊密聯(lián)系的。太陽(yáng)能利用主要有光熱發(fā)電和光伏發(fā)電兩種形式。光伏發(fā)電以太陽(yáng)能電池技術(shù)為核心，技術(shù)相對(duì)成熟，目前太陽(yáng)能電池主要分為：以晶硅電池為代表的第一代太陽(yáng)能電池，以硅基薄膜、CdTe、CIGS電池等為代表的第二代薄膜電池和以GaAs疊層電池為代表的第三代太陽(yáng)能電池。硅光電池是一種直接把光能轉(zhuǎn)換成電能的半導(dǎo)體器件，它的核心是PN結(jié)。通過這樣的講述，學(xué)生自然地把光生伏特效應(yīng)、PN結(jié)以及光電池的相關(guān)概念全部聯(lián)系了起來(lái)。

（三）教學(xué)與科研相結(jié)合

學(xué)生的學(xué)習(xí)訴求不僅僅局限于本門課程的知識(shí)，他們對(duì)于任課教師的科研工作也有著濃厚的興趣。教師將自己的最新科研進(jìn)展與學(xué)生分享，并介紹自己的科研工作與本門課程中存在的聯(lián)系，不僅能縮小師生之間的距離感，更能使學(xué)生完成一個(gè)本科生到研究生的蛻變。研究生課程的教學(xué)，不只是“授之以魚”，更應(yīng)該“授之以漁”，不只是傳授教材知識(shí)，更重要的是拓寬學(xué)生眼界，培養(yǎng)他們的科研調(diào)研能力，分析解決問題的能力以及表達(dá)自己科研思路的能力。

四、結(jié)語(yǔ)

對(duì)光學(xué)工程專業(yè)的研究生來(lái)說，光電探測(cè)技術(shù)及應(yīng)用是一門非常重要的專業(yè)基礎(chǔ)課。在過去的教學(xué)實(shí)踐中，筆者通過調(diào)研各種教材資料、期刊文獻(xiàn)以及相關(guān)的網(wǎng)絡(luò)報(bào)道以期給學(xué)生呈現(xiàn)一門全方位的、立體的、生動(dòng)的課程，激發(fā)學(xué)生對(duì)光電探測(cè)的興趣，對(duì)從事光學(xué)研究與光學(xué)設(shè)計(jì)的興趣，拓展學(xué)生的視野，使學(xué)生時(shí)刻走在科技前沿，引導(dǎo)學(xué)生自主思考、自發(fā)學(xué)習(xí)，培養(yǎng)學(xué)生主動(dòng)解決問題的能力。作為研究生課程的主講教師，應(yīng)重視教學(xué)，不斷思考學(xué)習(xí)以豐富完善教學(xué)內(nèi)容，優(yōu)化教學(xué)方法，深化教學(xué)改革，為學(xué)生今后的科研工作打下扎實(shí)基礎(chǔ)。

參考文獻(xiàn)：

[1]安毓英，曾曉東.光電探測(cè)原理[M].西安：西安電子科技大學(xué)出版社，2004.

[2]安毓英，曾曉東，馮喆珺.光電探測(cè)與信號(hào)處理[M].北京：科學(xué)出版社，2010.