光电技术的应用论文光电专业实验实训建设

发布时间：2022-10-05 21:43 热度：

　　本篇光电技术的应用论文研究光电专业实验实训课程体系建设，通过精简原有“专业基础实验”，节省了大量课程资源;通过引入“实训与实践课程设计”，有效改善了当前高等教育中理论与实践知识脱节的难题。“实训与实践课程设计”的开设保证了本科生实验实践课程的三年连贯性学习，实现了“基础实验”与“毕业设计”的有效连接，可显著提升本科生毕业设计的质量，强化学生的专业知识与技能水平。

　　《》是由中国光学学会光电技术专业委员会 中国科学院安徽光学精密机械研究所主办的期刊。本刊为光电子学、光电子技术类科技双月刊。主要报道范围有激光技术(如激光加工、激光医学及其他激光应用技术)、红外技术、大气光学与环境光学、光学与光电探测技术、光纤通信与传感技术,以及光电子新材料、新器件和新技术探索等国内外光电子技术领域的研究现状、应用水平及最新进展。

　　光电子技术专业具有“理”“工”结合的特色，理论及实验教学课程的设置亦通常遵循“理论”与“应用”并重的原则。然而，随着近年来本科生就业形势日趋严峻，以“工程应用”为目标的实训类实验课程受到追捧，并在各高校尤其是地方高校得到广泛开展。时逢黑龙江大学本科教学计划修订，我们抓住此契机，对本专业的传统实验课程体系进行了修订与建设。通过增设“实训与实践课程设计”，实现了“专业基础实验”与本科“毕业设计”的有效连接。修订后的实验课程具有如下特色，(1)“并”——将“专业基础实验”中的部分实验进行了合并与精简，为“实训类”课程的开设在时间和空间上提供必要保证;(2)“增”——增设6门实训类课程设计，覆盖光学设计、光纤应用和光电设计三大领域;(3)“精”——采用“分组集中”模式，在短期内对学生所参与的实训类课程进行高强度培训，强化其对应的专业设计技能水平;(4)“连”——形成“专业基础实验”，“实训与实践课程设计”，“本科毕业设计”三者的有效衔接，互为支撑;(5) “活”——课程设置灵活，必修与选修结合，不增加学生课业负担。

　　一、实验实训课程体系建设方案

　　实验实训课程体系建设的核心是增设“实训与实践课程设计”，实现“专业基础实验”与“毕业设计”间有效过渡。建设的宗旨是“总学时不变”。为此，一方面精简了“基础实验”，另一方面则采用必修课程与选修课程相结合的方式，限定“课程设计”的学时数，整体上不增加学生的课业负担。建设的目标是“基础实验”“课程设计”与“毕业设计”三者递进式结合，“一体两翼”，提升学生专业知识与技能水平。

　　1.专业基础实验修订

　　原有专业实验包含基础实验(物理光学、激光原理和激光技术实验)、应用实验(光电器件和光纤通信实验)、综合设计性实验(半导体光源驱动电路设计与测试实验、光学高反射金属膜的获取实验)，共计20小项，66学时。该实验内容已执行10余年，面临内容陈旧、仪器设备老化、可操行性低等问题，且占用了大量课程资源，已无法满足新时期本科实验教学的要求。

　　基于此，我们对原有的实验内容进行精简与合并(见图1)，具体操作方法如下：(1)合并激光原理与激光器件实验，将设备老旧、无法保证开设的“氦氖激光器模式的测量分析”“激光器谐振腔调整实验”删除，实验数目降为4，学时数减少为8;(2)由于原有光通信实验系统已损坏，无法维修，遂将“光纤通信实验”内容调整为“光纤测试实验”，侧重于普通单模/多模光纤的切割、熔接、损耗和断点测试等，实验数目为4，学时数为8;(3)保留“物理光学”和 “光电器件实验”，增设“应用光学实验”，为后续实训课程奠定基础，实验数目为8，学时调整为16学时;(4)删除“综合设计实验”，将原有内容转至实训实践类课程设计中。综上，修订后的“专业基础实验”共含16小项，总计32学时，节省课程资源共计34学时。

　　2.实训与实践类课程设计

　　在原有实验教学计划中，实训与实践是弱项(仅有“光学系统设计”和“光网络认证工程师”)，远不能体现专业特色。为满足实验教学及学生技能水平强化的需求。在新的教学计划中，增设了“实训与实践”课程模块，共计40学时。如图2所示，该模块共包含“光学设计模块”、“光纤应用模块”和“光电设计模块”三部分。

　　具体地，在“光学设计模块”中，保留了原有的“光学系统设计”，将原有实验中的“镀膜工艺”扩充为“光学设计与镀膜”，增设了“高等光学仿真”课程，与“光学系统设计”课程互为补充，强化学生的仿真设计能力。将原有“半导体光源驱动设计与测试实验”扩充为“光电系统电路设计”模块，系统地开设从光源、光放大器、到光接收器的电路设计课程。

　　强化专业特色，增设“光纤应用模块”。首先，利用专业先进的磨抛光纤设备、光纤拉锥设备开设“光纤制备与加工”课程设计，增强学生的设备使用能力。进而，升级原有“光纤传感实验”为“光纤传感实训”，结合专业现有光纤工程应用中心，强化实训与实践的结合。最后，考虑光通信领域的快速更新与高成本，将原有光通信实验改为以仿真为基础的“光通信专业仿真设计”课程，令学生可在短期内快速地掌握光通信系统的基本组成，熟悉关键光通信设备的性能，了解分析及优化系统性能的基本方法。

　　上述三个模块分别覆盖了仿真设计、光学加工、工程实训三大方面，学生通过“进阶式”学习，可完成从理论到实践的知识积累与转变。“实训与实践”课程在实施方法上，实行必修与选修相结合的方式。为取得相关课程学分，学生需至少完成1门必修课程(“光通信仿真设计”或“光电系统电路设计”，均20学时)，并完成1-2门选修课程(10-20学时)。可见，“实训与实践”类课程为学生提供了大量课程设计与工程实训的机会，其专业技能水平必可得到一定程度地增强。同时，所增加的40学时与专业基础实验所节省的34学时基本相当，学生的课业负担没有增加。

　　二、实验实训课程对毕业设计的支撑

　　毕业设计是检验理工类本科生学业综合水平的有效体现方式。本专业依据自身专业特点与实验室建制情况，多年来已形成四个较稳定的毕业设计研究方向，即光纤传感与通信，超快激光，表面等离子体共振传感器和光电检测。因此，“专业基础实验”和“实训与实践课程”在建设上亦需服务于上述研究方向。具体如图 3所示，针对“光纤传感与通信”方向，以“光纤测试实验”为基础，以“光纤制备加工”“光纤传感实训”“光纤通信仿真”为进阶，为开展较为深入的“光纤传感”和“光纤通信”的毕业设计研究奠定深厚理论和实践基础。类似地，在其他三个研究方向中，基础实验、仿真设计实验、“实训与实践”课程设计均称为相关毕业设计内容的前期基础。

　　通过“专业基础实验”“实训与实践课程”和“毕业设计”三者前后有序的配合，使得光电子专业本科生可以从二年级至四年级不间断地得到实验及实训课程的训练，理论与实践的融合能力得到提升，专业的技能水平得到强化，毕业设计内容的深度和广度得到不断拓展，真正成为满足光电行业需求，有理论、有技能的合格本科毕业生。