摘要：隨著科技飛速發(fā)展，光電技術(shù)成為現(xiàn)代物理學(xué)和工程技術(shù)領(lǐng)域核心內(nèi)容。作為物理專業(yè)教育的重要組成部分，光電類實(shí)驗(yàn)課程對(duì)培養(yǎng)學(xué)生實(shí)驗(yàn)技能、理論應(yīng)用能力和創(chuàng)新思維有著不可替代的作用。文章深入探討物理專業(yè)光電類實(shí)驗(yàn)課程建設(shè)策略，旨在提出系統(tǒng)教學(xué)方案，適應(yīng)教育改革要求，滿足學(xué)生全面發(fā)展的需求。

關(guān)鍵詞：物理專業(yè)；光電類實(shí)驗(yàn)課程；課程建設(shè)

物理專業(yè)光電類實(shí)驗(yàn)課程作為連接理論與實(shí)踐的橋梁，對(duì)學(xué)生專業(yè)素質(zhì)的培養(yǎng)至關(guān)重要。教師構(gòu)建高效、安全且富有創(chuàng)新性的光電實(shí)驗(yàn)教學(xué)體系，明確建設(shè)目標(biāo)，結(jié)合基礎(chǔ)、綜合與設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)，打造多元化的實(shí)驗(yàn)教學(xué)平臺(tái)，實(shí)施過程評(píng)價(jià)與結(jié)果評(píng)價(jià)相結(jié)合的評(píng)價(jià)機(jī)制，設(shè)計(jì)課程延伸活動(dòng)，有助于培養(yǎng)學(xué)生終身學(xué)習(xí)意識(shí)和創(chuàng)新應(yīng)用能力。

一、物理專業(yè)光電類課程概述

（一）基本信息

物理專業(yè)光電類實(shí)驗(yàn)課程教學(xué)注重理論與實(shí)踐的緊密結(jié)合，借助實(shí)驗(yàn)操作與數(shù)據(jù)分析，深入剖析光電技術(shù)原理及應(yīng)用，學(xué)習(xí)光學(xué)測(cè)量方法，熟悉電子器件性能特點(diǎn)，從而加深學(xué)生對(duì)光電技術(shù)類教材知識(shí)的理解，提高實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)與操作能力。

物理專業(yè)光電類實(shí)驗(yàn)課程是物理學(xué)專業(yè)重要的實(shí)踐課程，旨在深入探究光學(xué)和電子學(xué)交叉領(lǐng)域的核心知識(shí)，涵蓋光學(xué)基礎(chǔ)理論、光學(xué)與電子元件，以及光電材料實(shí)踐應(yīng)用。本課程的教學(xué)目標(biāo)是教授光的基本特性，如光的生成與傳播、光的干涉、偏振現(xiàn)象和光色散效應(yīng)，同時(shí)探討光電轉(zhuǎn)換原理、光電子設(shè)備和半導(dǎo)體光電子技術(shù)等主題。此類課程通常在高級(jí)學(xué)段進(jìn)行，需要學(xué)生具備深厚的物理學(xué)理論基礎(chǔ)和實(shí)驗(yàn)操作技巧。

（二）性質(zhì)與任務(wù)

光電類實(shí)驗(yàn)課程通過實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證理論，加深學(xué)生對(duì)光電技術(shù)的理解。本課程著重強(qiáng)調(diào)實(shí)踐操作、實(shí)驗(yàn)規(guī)劃和數(shù)據(jù)解讀，以期提高學(xué)生rkllRlPenwXdyshcmrzAbA==的實(shí)驗(yàn)技巧和研究能力。

光電技術(shù)在各個(gè)領(lǐng)域有廣泛應(yīng)用，光電類實(shí)驗(yàn)課程具備面向?qū)嶋H應(yīng)用的特點(diǎn)，旨在培養(yǎng)學(xué)生理解和應(yīng)用光電子學(xué)知識(shí)的能力，提高學(xué)生的實(shí)驗(yàn)技能與科學(xué)素養(yǎng)，讓學(xué)生對(duì)光電技術(shù)理論與應(yīng)用有更為深入的理解，為學(xué)生將來(lái)從事光電子領(lǐng)域的科研或應(yīng)用工作奠定基礎(chǔ)。

二、物理專業(yè)光電類實(shí)驗(yàn)課程建設(shè)思路

（一）建設(shè)目標(biāo)

教師設(shè)計(jì)多樣化的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目和操作任務(wù)，引導(dǎo)學(xué)生在實(shí)驗(yàn)中提出問題、解決問題，培養(yǎng)學(xué)生實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)能力、實(shí)驗(yàn)操作技能和數(shù)據(jù)分析能力等，增強(qiáng)學(xué)生科學(xué)研究與創(chuàng)新意識(shí)，提高科學(xué)思維能力、實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)能力和創(chuàng)新能力，使學(xué)生具備獨(dú)立進(jìn)行實(shí)驗(yàn)研究的潛力。

（二）建設(shè)原則

物理專業(yè)光電類實(shí)驗(yàn)課程建設(shè)遵循科學(xué)性原則、實(shí)用性原則、先進(jìn)性原則、系統(tǒng)性原則、個(gè)性化原則和教學(xué)方法創(chuàng)新原則，課程內(nèi)容應(yīng)基于最新的光電技術(shù)理論和實(shí)踐，確保教學(xué)內(nèi)容科學(xué)、準(zhǔn)確、權(quán)威，符合當(dāng)前科學(xué)發(fā)展的前沿水平，強(qiáng)調(diào)實(shí)踐操作和應(yīng)用技能培養(yǎng)，課程設(shè)計(jì)貼近實(shí)際應(yīng)用需求，培養(yǎng)學(xué)生解決實(shí)際問題的能力。教師要緊密追蹤光電科技發(fā)展前沿，引入最新的實(shí)驗(yàn)手段、設(shè)備和技術(shù)，使學(xué)生能接觸并熟知最新的研究成果與發(fā)展動(dòng)態(tài)。課程規(guī)劃巧妙融合各模塊，強(qiáng)調(diào)理論與實(shí)踐、基礎(chǔ)與應(yīng)用的有機(jī)結(jié)合，確保學(xué)生全面且系統(tǒng)地掌握光電技術(shù)相關(guān)知識(shí)。教師還要充分尊重學(xué)生的個(gè)性差異與學(xué)習(xí)風(fēng)格，依據(jù)學(xué)生需求與興趣設(shè)定多元化的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目與教學(xué)策略，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情和創(chuàng)新潛能。

（三）實(shí)驗(yàn)類型

光電類實(shí)驗(yàn)課程包含多種形式。第一，應(yīng)用性實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，專注于光電技術(shù)實(shí)踐應(yīng)用，包括光電傳感器的檢測(cè)程序以及光電器件性能評(píng)估等，此過程旨在讓學(xué)生運(yùn)用所學(xué)理論知識(shí)解決實(shí)際問題，從而提高學(xué)生的實(shí)際操作能力，增強(qiáng)學(xué)生的應(yīng)用技術(shù)技能。第二，創(chuàng)新性實(shí)驗(yàn)，鼓勵(lì)學(xué)生自主設(shè)計(jì)和探究光電技術(shù)創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，激發(fā)學(xué)生科學(xué)研究和創(chuàng)新潛力，培養(yǎng)學(xué)生獨(dú)立思考和解決問題的能力。第三，綜合性實(shí)驗(yàn)，設(shè)計(jì)綜合性實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，綜合運(yùn)用物理、化學(xué)、材料等學(xué)科知識(shí)，引導(dǎo)學(xué)生從多角度探究光電技術(shù)應(yīng)用發(fā)展，培養(yǎng)學(xué)生多學(xué)科交叉融合的綜合能力。第四，實(shí)驗(yàn)講授型實(shí)驗(yàn)，結(jié)合光電理論知識(shí)，通過實(shí)驗(yàn)講授方式，幫助學(xué)生領(lǐng)會(huì)理論原理，并通過實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證加深其對(duì)光電技術(shù)類基礎(chǔ)知識(shí)的理解。

以“基于光電效應(yīng)光電場(chǎng)發(fā)電研究”的實(shí)驗(yàn)為例，光電場(chǎng)發(fā)電是指在特定的光能作用下，通過光電效應(yīng)在半導(dǎo)體材料中形成電場(chǎng)，這個(gè)電場(chǎng)能驅(qū)動(dòng)電子和空穴在外部電路中流動(dòng)，從而產(chǎn)生電流，實(shí)現(xiàn)光能向電能的轉(zhuǎn)換。與光伏發(fā)電（主要指太陽(yáng)能電池板）或光熱發(fā)電不同，光電場(chǎng)發(fā)電更側(cè)重于研究光強(qiáng)、波長(zhǎng)、光照時(shí)間等因素對(duì)光電轉(zhuǎn)換效率的影響，以及深入理解光電效應(yīng)的物理機(jī)制?；谙嚓P(guān)理論，教師指導(dǎo)學(xué)生設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)裝置：在實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)中，激光光源用于提供可控光能輸入，光電池用于接收光能并產(chǎn)生電流，電荷放大器用于放大微弱的電流信號(hào)以便測(cè)量，數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)則用于記錄和分析實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)。改變各種參數(shù)可研究光電場(chǎng)發(fā)電效率和特性，構(gòu)建相應(yīng)的數(shù)學(xué)模型，以優(yōu)化光電轉(zhuǎn)換器件的性能和應(yīng)用。實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)如表1所示。

激光功率為10mW時(shí)，光電池輸出電壓為1V，電流為0.5mA，隨著激光功率增加至20mW，電壓和電流分別增加至2V和1mA。實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示，隨著激光功率增加，光電池輸出電壓和電流隨之增加，表明光電效應(yīng)在光電場(chǎng)發(fā)電中起著關(guān)鍵作用。教師應(yīng)引導(dǎo)學(xué)生分析光電場(chǎng)發(fā)電效率隨光強(qiáng)和波長(zhǎng)的變化，優(yōu)化光電設(shè)備設(shè)計(jì)方案，提高光電場(chǎng)發(fā)電效率和性能。當(dāng)激光波長(zhǎng)在可見光范圍內(nèi)變化時(shí)，光電池電流輸出也隨之發(fā)生變化，進(jìn)一步說明光的波長(zhǎng)對(duì)光電場(chǎng)發(fā)電效率的影響?；诖耍處熌転閷W(xué)生深入理解光電效應(yīng)提供更多的數(shù)據(jù)支持。同時(shí)，教師可以進(jìn)一步調(diào)整光照時(shí)間，使學(xué)生觀察到有趣的現(xiàn)象：在光照時(shí)間較短的情況下，光電池輸出電流隨著時(shí)間增加而逐漸上升；但當(dāng)光照時(shí)間達(dá)到一定閾值后，輸出電流開始飽和甚至下降。

（四）評(píng)價(jià)反饋機(jī)制

為更好地評(píng)估學(xué)生在實(shí)驗(yàn)課程中的表現(xiàn)，教師應(yīng)建立完善的評(píng)價(jià)反饋機(jī)制，通過實(shí)驗(yàn)報(bào)告、實(shí)驗(yàn)操作記錄、實(shí)驗(yàn)成績(jī)、實(shí)驗(yàn)技能考核等方式評(píng)價(jià)學(xué)生在實(shí)驗(yàn)課程中的學(xué)習(xí)情況和實(shí)驗(yàn)?zāi)芰?，邀?qǐng)學(xué)生提出實(shí)驗(yàn)課程改進(jìn)建議，不斷優(yōu)化實(shí)驗(yàn)課程設(shè)計(jì)和教學(xué)方式。學(xué)生完成實(shí)驗(yàn)后，提交實(shí)驗(yàn)報(bào)告，詳細(xì)描述實(shí)驗(yàn)?zāi)康?、步驟、數(shù)據(jù)處理和結(jié)果分析。教師的評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)包括實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)完整性、數(shù)據(jù)處理準(zhǔn)確性和結(jié)果分析合理性等。教師根據(jù)學(xué)生的實(shí)驗(yàn)操作技能、數(shù)據(jù)處理能力、實(shí)驗(yàn)報(bào)告質(zhì)量等對(duì)實(shí)驗(yàn)成績(jī)進(jìn)行評(píng)定，確保評(píng)分的公平性和嚴(yán)謹(jǐn)性。同時(shí)，教師鼓勵(lì)學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)表現(xiàn)進(jìn)行自我評(píng)價(jià)和相互評(píng)價(jià)，互相交流學(xué)習(xí)，促進(jìn)學(xué)生建設(shè)性互動(dòng)。在實(shí)驗(yàn)結(jié)束后，教師對(duì)學(xué)生的實(shí)驗(yàn)表現(xiàn)進(jìn)行評(píng)價(jià)反饋，指出學(xué)生的優(yōu)點(diǎn)和不足之處，并提供相關(guān)建議與指導(dǎo)，幫助學(xué)生完善實(shí)驗(yàn)技能。課程結(jié)業(yè)后，教師進(jìn)行學(xué)生滿意度調(diào)查和教學(xué)效果評(píng)估，掌握學(xué)生對(duì)課程內(nèi)容、實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)和教學(xué)方式的反饋意見，并通過評(píng)價(jià)反饋機(jī)制全面評(píng)估學(xué)生在實(shí)驗(yàn)課程的表現(xiàn)，及時(shí)發(fā)現(xiàn)問題并提供指導(dǎo)支持。

例如，在大學(xué)物理光電實(shí)驗(yàn)評(píng)價(jià)案例中，評(píng)價(jià)活動(dòng)主要圍繞學(xué)生對(duì)光電理論知識(shí)的掌握程度、實(shí)驗(yàn)操作規(guī)范性與安全意識(shí)、團(tuán)隊(duì)協(xié)作能力和問題解決能力進(jìn)行，也對(duì)教師的教學(xué)方法和教學(xué)效果進(jìn)行評(píng)估。該評(píng)價(jià)采用多元化評(píng)價(jià)方式，包括閉卷考試、實(shí)驗(yàn)操作考核、實(shí)驗(yàn)報(bào)告評(píng)價(jià)、學(xué)生自評(píng)與互評(píng)等，閉卷考試用以測(cè)試學(xué)生對(duì)光電理論知識(shí)的掌握；實(shí)驗(yàn)操作考核觀察學(xué)生在實(shí)驗(yàn)過程中的操作規(guī)范性與安全意識(shí)；實(shí)驗(yàn)報(bào)告評(píng)價(jià)則評(píng)估學(xué)生報(bào)告內(nèi)容、數(shù)據(jù)分析和結(jié)論撰寫能力；學(xué)生自評(píng)與互評(píng)有助于掌握學(xué)生的自我認(rèn)知和團(tuán)隊(duì)協(xié)作表現(xiàn)。

評(píng)價(jià)結(jié)果顯示，大部分學(xué)生的理論考試成績(jī)?cè)?0分以上，表現(xiàn)出較好的理論知識(shí)掌握水平；在實(shí)驗(yàn)操作方面，大部分學(xué)生操作規(guī)范，能正確使用實(shí)驗(yàn)設(shè)備，但部分學(xué)生存在操作不規(guī)范的現(xiàn)象，未按要求佩戴防護(hù)眼鏡；在實(shí)驗(yàn)報(bào)告方面，大部分學(xué)生報(bào)告內(nèi)容完整、數(shù)據(jù)分析準(zhǔn)確，但部分學(xué)生報(bào)告存在格式不規(guī)范、數(shù)據(jù)分析不深入等問題。學(xué)生自評(píng)與互評(píng)顯示，學(xué)生能較為客觀地評(píng)價(jià)自身和他人的學(xué)習(xí)表現(xiàn)，認(rèn)為實(shí)驗(yàn)操作和團(tuán)隊(duì)協(xié)作方面仍有待提高。在教師評(píng)價(jià)方面，大部分學(xué)生表現(xiàn)良好，但實(shí)驗(yàn)操作規(guī)范性和數(shù)據(jù)分析深度方面有待加強(qiáng)。

據(jù)此，筆者提出以下改進(jìn)建議。第一，教師應(yīng)強(qiáng)化理論教學(xué)與實(shí)驗(yàn)教學(xué)的結(jié)合，提高學(xué)生應(yīng)用理論知識(shí)的能力。第二，教師應(yīng)加強(qiáng)實(shí)驗(yàn)操作規(guī)范性和安全意識(shí)的培養(yǎng)，確保實(shí)驗(yàn)過程安全。第三，教師應(yīng)提高實(shí)驗(yàn)報(bào)告評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)，引導(dǎo)學(xué)生注重?cái)?shù)據(jù)分析和結(jié)論撰寫。第四，教師應(yīng)加強(qiáng)學(xué)生團(tuán)隊(duì)協(xié)作訓(xùn)練，提高團(tuán)隊(duì)協(xié)作能力和問題解決能力。第五，教師應(yīng)持續(xù)更新教學(xué)方法和手段，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。

（五）課程延伸

為切實(shí)提高實(shí)驗(yàn)課程的質(zhì)量，教師在日常教學(xué)之余應(yīng)精心策劃一系列延伸課程活動(dòng)，包括實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)競(jìng)賽、科研項(xiàng)目實(shí)踐以及學(xué)術(shù)講座等。學(xué)校應(yīng)正式建立光電類實(shí)驗(yàn)課程導(dǎo)師制度，旨在通過教師與學(xué)生的結(jié)對(duì)模式，引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行深入的科研實(shí)踐或?qū)W習(xí)探索，幫助學(xué)生有效解決實(shí)際問題，拓展實(shí)驗(yàn)課程的深度與廣度。對(duì)于有志于科研的學(xué)生，學(xué)校應(yīng)提供參與科研項(xiàng)目的實(shí)習(xí)機(jī)會(huì)，使學(xué)生在實(shí)踐中深化對(duì)光電技術(shù)知識(shí)的理解，積累科研知識(shí)和實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)。學(xué)校還應(yīng)積極組織學(xué)生參與光電技術(shù)領(lǐng)域的學(xué)術(shù)交流會(huì)議、競(jìng)賽或挑戰(zhàn)賽，通過成果展示和交流學(xué)習(xí)，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情和科研潛力。同時(shí)根據(jù)學(xué)生的興趣和需求，教師應(yīng)不斷拓展光電類實(shí)驗(yàn)課程的內(nèi)容，引入新領(lǐng)域、新實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，以激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和探索欲望，為培養(yǎng)高素質(zhì)的光電技術(shù)人才奠定堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。

三、結(jié)語(yǔ)

綜上所述，物理專業(yè)光電類實(shí)驗(yàn)課程建設(shè)應(yīng)以學(xué)生為中心，注重實(shí)驗(yàn)技能培養(yǎng)和理論知識(shí)應(yīng)用，通過多元化的實(shí)驗(yàn)類型和完善的評(píng)價(jià)反饋機(jī)制，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和創(chuàng)新潛力，并通過課程拓展活動(dòng)，致力于將理論學(xué)習(xí)與實(shí)際操作相融合，以此為學(xué)生長(zhǎng)遠(yuǎn)發(fā)展構(gòu)建穩(wěn)固的基礎(chǔ)。

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基金項(xiàng)目：中國(guó)博士后科學(xué)基金面上項(xiàng)目名稱“自下而上方法探索新型二維材料及其相圖與光電應(yīng)用：第一性原理結(jié)合蒙特卡洛方法”，項(xiàng)目編號(hào)：2021M702002。