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0.引言
隨著科學(xué)技術(shù)的迅猛發(fā)展和信息時代的到來,作為現(xiàn)代信息技術(shù)三大支柱技術(shù)之一的傳感器技術(shù),已然成為監(jiān)測和控制領(lǐng)域獲取物理信息的重要手段,在國民經(jīng)濟(jì)建設(shè)中占據(jù)著極其重要的地位。比如,在工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)領(lǐng)域,工廠的自動流水生產(chǎn)線,全自動加工設(shè)備,許多智能化的檢測儀器設(shè)備,都大量地采用了各種各樣的傳感器;在礦產(chǎn)資源、海洋開發(fā)、生命科學(xué)、生物工程等領(lǐng)域傳感器的應(yīng)用也是無處不在。可以說,沒有傳感器這個載體,任何先進(jìn)的科學(xué)技術(shù)要實(shí)現(xiàn)這樣那樣的功能是不可能的。
1.光電傳感器及測控技術(shù)簡介
1.1基本概念
光電傳感器是以光電效應(yīng)為基礎(chǔ),是一種將光信號(紅外、可見及紫外光輻射)轉(zhuǎn)變成為電信號的器件。論文參考網(wǎng)。光電傳感器是在各種光電檢測系統(tǒng)中采用光電元件作為檢測元件的傳感器,它一般由光源、光學(xué)通路和光電元件三部分組成。
按光電元件(光學(xué)測控系統(tǒng))輸出量性質(zhì)可分二類,即模擬式光電傳感器和脈沖(開關(guān))式光電傳感器。其中,模擬式光電傳感器是將被測量轉(zhuǎn)換成連續(xù)變化的光電流,它與被測量間呈單值關(guān)系,主要包括有透射(吸收)式、漫反射式、遮光式(光束阻檔)三大類型;脈沖(開關(guān))式光電傳感器中,光電元件接收的光信號是斷續(xù)變化的,因此光電元件處于開關(guān)工作狀態(tài),它輸出的光電流通常只有兩種穩(wěn)定狀態(tài)的脈沖形式的信號,多用于光電計數(shù)和光電式轉(zhuǎn)速測量等場合。
光電檢測技術(shù):是利用光電傳感器實(shí)現(xiàn)各類檢測。它將被測量的量轉(zhuǎn)化成光通量,再轉(zhuǎn)化成電量,并綜合利用信息傳送和處理技術(shù),完成在線和自動測量。它具有高精度、高速度、遠(yuǎn)距離和大量程、非接觸式檢測、壽命長、數(shù)字化和智能化的特點(diǎn)。
1.2光電傳感器工作原理
主要是把被測量的變化轉(zhuǎn)換成光信號的變化,然后借助光電元件進(jìn)一步將光信號轉(zhuǎn)換成電信號,其物理基礎(chǔ)是光電效應(yīng)。它是由于物體吸收到光子能量后產(chǎn)生的電效應(yīng),通常把光電效應(yīng)分為三類:
1.2.1外光電效應(yīng)
在光線作用下能使電子逸出物體表面的現(xiàn)象稱為外光電效應(yīng)。基于該效應(yīng)的光電器件有光電管、光電倍增管等。
1.2.2內(nèi)光電效應(yīng)
在光線作用下能使物體電阻率改變的稱為內(nèi)光電效應(yīng),又稱光電導(dǎo)效應(yīng)。基于該效應(yīng)的光電器件有光敏電阻、光敏晶體管等。
1.2.3半導(dǎo)體光生伏特效應(yīng)
在光線作用下能使物體產(chǎn)生一定方向電動勢的稱為半導(dǎo)體光生伏特效應(yīng)。基于該效應(yīng)的光電器件有光電池。
1.3光電傳感器特點(diǎn)
1.3.1 檢測距離長。
1.3.2 對檢測物體的限制少
由于以檢測物體的遮光和反射為檢測原理,所以都可以對金屬、玻璃、塑料、液體等幾乎所有物體進(jìn)行檢測。
1.3.3 響應(yīng)時間短
光本身為高速,并且傳感器的電路全都由電子零件構(gòu)成,所以不包含機(jī)械工作時間,響應(yīng)時間短。
1.3.4 分辨率高
能夠通過高級設(shè)計技術(shù)使投光光束集中在小光點(diǎn)上,或通過構(gòu)成特殊的受光光學(xué)系統(tǒng)來實(shí)現(xiàn)高分辨率,也可進(jìn)行微小物體檢測和高精度的位置檢測。
1.3.5可實(shí)現(xiàn)非接觸的檢測
可以無須機(jī)械性地接觸檢測物體實(shí)現(xiàn)檢測,因此不會對傳感器和檢測物體造成損傷,因此,傳感器能長期使用。
1.3.6可實(shí)現(xiàn)顏色辨別
通過檢測物體形成的光的反射率和吸收率,根據(jù)被投光的光線波長和檢測物體的顏色組合而有所差異。利用這個特性,可對檢測物體進(jìn)行顏色的檢測。
1.3.7便于調(diào)整
在投射可視光的類型中,投光光束是眼睛可見的,便于對檢測物體的位置進(jìn)行調(diào)整。
2.光電傳感器的研究應(yīng)用
光電傳感器可用于檢測直接引起光量變化的非電量,如光強(qiáng)、光照度、輻射測溫、氣體成分分析等;也可用來檢測能轉(zhuǎn)換成光量變化的其他非電量,如零件直徑、表面粗糙度、應(yīng)變、位移、振動、速度、加速度,以及物體的形狀、工作狀態(tài)的識別等。論文參考網(wǎng)。光電式傳感器具有非接觸、響應(yīng)快、性能可靠等特點(diǎn),因此在工業(yè)自動化裝置中獲得廣泛應(yīng)用。近年來,新的光電器件不斷涌現(xiàn),特別是CCD圖像傳感器的誕生,為光電傳感器的進(jìn)一步應(yīng)用開創(chuàng)了新的一頁。本文就光電傳感器最常見的應(yīng)用實(shí)例來進(jìn)一步說明。
2.1 在煙塵濁度監(jiān)測儀上的應(yīng)用
防止工業(yè)煙塵污染是環(huán)保的重要任務(wù)之一。為了消除工業(yè)煙塵污染,首先要知道煙塵排放量,因此必須對煙塵源進(jìn)行監(jiān)測、自動顯示和超標(biāo)報警。煙道里的煙塵濁度是用通過光在煙道里傳輸過程中的變化大小來檢測的。如果煙道濁度增加,光源發(fā)出的光被煙塵顆粒的吸收和折射增加,到達(dá)光檢測器的光減少,因而光檢測器輸出信號的強(qiáng)弱便可反映煙道濁度的變化。
2.2 光電池在光電檢測和自動控制方面的應(yīng)用
光電池作為光電探測使用時,其基本原理與光敏二極管相同,但它們的基本結(jié)構(gòu)和制造工藝不完全相同。由于光電池工作時不需要外加電壓;光電轉(zhuǎn)換效率高,光譜范圍寬,頻率特性好,噪聲低等,它已廣泛地用于光電讀出、光電耦合、光柵測距、激光準(zhǔn)直、電影還音、紫外光監(jiān)視器和燃?xì)廨啓C(jī)的熄火保護(hù)裝置等。
2.3 CCD圖像傳感器(電荷耦合器件)的應(yīng)用
CCD傳感器應(yīng)用時是將不同光源與透鏡、鏡頭、光導(dǎo)纖維、濾光鏡及反射鏡等各種光學(xué)元件結(jié)合,應(yīng)用了光、機(jī)、電和計算機(jī)相結(jié)合的高新技術(shù),作為一種非常有效的非接觸檢測方法,CCD被廣泛用于在線檢測尺寸、位移、速度、定位和自動調(diào)焦等方面。
2.3.1 利用CCD測量幾何量,CCD誕生后,首先在工業(yè)檢測中制成測量長度的光電傳感器,物體通過物鏡在CCD光敏元上造成影像,CCD輸出的脈沖表征測量工件的尺寸或缺陷。
2.3.2 用于傳真技術(shù),文字、圖象識別。例如用CCD識別集成電路焊點(diǎn)圖案,代替光點(diǎn)穿孔機(jī)的作用。論文參考網(wǎng)。
2.3.3 自動流水線裝置,機(jī)床、自動售貨機(jī)、自動監(jiān)視裝置、指紋機(jī)。
2.3.4 CCD固態(tài)圖像傳感器作為攝像機(jī)或像敏器件,取代攝像裝置的光學(xué)掃描系統(tǒng)(電子束掃描),與其它攝像器件相比,尺寸小、價廉、工作電壓低、功耗小,且不需要高壓。
2.3.5 M2A攝影膠囊(Mouthanus),由發(fā)光二極管做光源,CCD做攝像機(jī),每秒鐘兩次快門,信號發(fā)射到存儲器,存儲器取下后接入計算機(jī)將圖像進(jìn)行下載。
2.3.6 CCD是數(shù)碼相機(jī)的電子眼,它革新了攝影術(shù),現(xiàn)在光可以被電子化地記錄下來,取代了膠片。這一數(shù)字形式極大地方便了對圖像的處理和發(fā)送,”諾貝爾獎評選委員會稱贊說,“無論是我們大海中深邃之地,還是宇宙中的遙遠(yuǎn)之處,它都能給我們帶來水晶般清晰的影像。”
2009年10月6日,瑞典皇家科學(xué)院在斯德哥爾摩宣布,將2009年諾貝爾物理學(xué)獎授予華人科學(xué)家高錕以及兩名美國科學(xué)家韋拉德-博伊爾(Willard Boyle)和喬治-史密斯(George Smith),以獎勵他們在光纖和半導(dǎo)體領(lǐng)域上的開創(chuàng)性研究。高錕的獲獎理由為——“在光學(xué)通信領(lǐng)域光在光纖中傳輸方面所取得的開創(chuàng)性成就”。兩位美國科學(xué)家的獲獎理由為——“發(fā)明了一種成像半導(dǎo)體電路,即CCD(電荷耦合器件)傳感器”。
3.結(jié)束語
光電傳感器及檢控技術(shù)兩者間的有效結(jié)合,提高了工農(nóng)業(yè)領(lǐng)域、軍用器械等等領(lǐng)域的生產(chǎn)率,降低了生產(chǎn)成本。可以預(yù)見,隨著信息技術(shù)和自動化技術(shù)的快速發(fā)展,光電傳感器、微/ 納米光電測控技術(shù)等在國民經(jīng)濟(jì)建設(shè)中將繼續(xù)得到越來越廣泛的應(yīng)用。
【參考文獻(xiàn)】
[1] 彭軍.傳感器與檢測技術(shù).西安:西安電子科技大學(xué)出版社,2003.
[2] 謝向花.光電傳感器檢測技術(shù)研究.中國科技信息,2005 年第7 期.
一、光信息科學(xué)與技術(shù)專業(yè)的地位與現(xiàn)狀
近年來,國內(nèi)許多重點(diǎn)大學(xué)和地方院校都相繼設(shè)立了光信息科學(xué)與技術(shù)本科專業(yè)。據(jù)統(tǒng)計,全國共有106所高校開設(shè)了這個專業(yè),廣東高校就有將近10所,各高校逐步形成了具有自身特點(diǎn)的人才培養(yǎng)模式和培養(yǎng)方案。重點(diǎn)高校由于具備深厚的學(xué)科基礎(chǔ)和優(yōu)質(zhì)生源,而且有光學(xué)碩士點(diǎn)和博士點(diǎn),其畢業(yè)生中有相當(dāng)大的比例是繼續(xù)考研深造,其余的畢業(yè)生則選擇就業(yè)。地方高校無論從師資力量、教學(xué)設(shè)施到學(xué)生的整體水平都無法與重點(diǎn)院校相比擬,同專業(yè)的畢業(yè)生面對就業(yè)如何與重點(diǎn)院校的畢業(yè)生抗?fàn)?一般說來,用人單位會傾向錄用重點(diǎn)大學(xué)的畢業(yè)生。那么,如何提高地方院校畢業(yè)生的競爭力就成為我們必須認(rèn)真思考的問題。本文結(jié)合佛山科學(xué)技術(shù)學(xué)院在建設(shè)光信息科學(xué)與技術(shù)專業(yè)過程中的實(shí)際做法,來討論這個問題。
二、我校光信息專業(yè)建設(shè)過程中遇到的困惑
佛山科學(xué)技術(shù)學(xué)院是地方性應(yīng)用型本科院校,在人才培養(yǎng)方面要充分考慮區(qū)域經(jīng)濟(jì)對人才培養(yǎng)的需求,及時了解區(qū)域經(jīng)濟(jì)的發(fā)展趨向,適時地根據(jù)區(qū)域經(jīng)濟(jì)的發(fā)展來合理調(diào)整培養(yǎng)目標(biāo)、課程體系和教學(xué)內(nèi)容,以便更好地服務(wù)于區(qū)域經(jīng)濟(jì),同時也可以在不斷滿足市場需求的同時,自身得到更快的發(fā)展與提高。
我校的光信息科學(xué)與技術(shù)專業(yè)于2002年獲得教育部批準(zhǔn)正式招生。我校物理系原先只開設(shè)了物理學(xué)(師范)專業(yè),在申報新專業(yè)前的幾年時間里,引進(jìn)了多名光學(xué)專業(yè)的教授和博士,自身也培養(yǎng)了一部分光學(xué)專業(yè)的骨干教師。為了辦好該專業(yè),我們組織了相關(guān)教師到省內(nèi)的中山大學(xué)、華南師范大學(xué)、暨南大學(xué)等院校參觀學(xué)習(xí),同時還和省外的同濟(jì)大學(xué)、中國科技大學(xué)、西北工業(yè)大學(xué)、華中科技大學(xué)等重點(diǎn)高校有學(xué)術(shù)往來和交流,聘請了華中科技大學(xué)的專家學(xué)者擔(dān)任顧問。由于各個高校的學(xué)科優(yōu)勢與師資情況不同,所開設(shè)的課程也有所不同。一般說來,都會根據(jù)原有的學(xué)科基礎(chǔ)來制訂新專業(yè)的人才培養(yǎng)計劃。我們想,上一個新專業(yè)不容易,要想辦好新專業(yè),則需要在專業(yè)人才培養(yǎng)方案、課程設(shè)置、教學(xué)安排、實(shí)驗(yàn)室建設(shè)等方面都要有周密、合理的籌劃。
我校于2001年在物理學(xué)專業(yè)里首先開設(shè)了光電子方向,為辦新專業(yè)打基礎(chǔ)。當(dāng)時開設(shè)的課程在原來專業(yè)的基礎(chǔ)上增加了激光原理、光電子學(xué)和信息光學(xué)等幾門光學(xué)和信息類課程。實(shí)驗(yàn)室的儀器設(shè)備不成規(guī)模,專業(yè)實(shí)驗(yàn)項目少(只有6個),實(shí)驗(yàn)時數(shù)36學(xué)時。隨著新專業(yè)教學(xué)的需要,實(shí)驗(yàn)室建設(shè)迫在眉睫。我們組織骨干教師和實(shí)驗(yàn)室技術(shù)人員到外校考察取經(jīng),從理論課程的設(shè)置到實(shí)驗(yàn)課程的開出,從實(shí)驗(yàn)項目的設(shè)置到儀器的規(guī)格、型號都借鑒了其他高校的做法,籌建了光電信息與技術(shù)實(shí)驗(yàn)室。經(jīng)過在02、03級學(xué)生的教學(xué)中實(shí)施,基本能夠滿足教學(xué)需要,但同時我們發(fā)現(xiàn)存在以下問題:(1)所開的專業(yè)基礎(chǔ)課和專業(yè)課與其他高校大同小異,缺乏特色;(2)實(shí)驗(yàn)室的建設(shè)也與其他高校雷同,實(shí)驗(yàn)項目相差無幾,并且以驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)為主,難以在實(shí)踐方面提高學(xué)生的綜合能力。
這種狀況迫使我們反思:一味照搬別人的做法是不行的,有特色才是生存的關(guān)鍵。2004年起,珠三角地區(qū)的光電企業(yè)突起,特別是LED產(chǎn)業(yè)得到國家的大力扶持,普立華公司、國星光電公司、佛山照明、歐斯朗公司、聯(lián)動科技公司、騰龍光學(xué)公司、奇美電子有限公司、中國網(wǎng)通公司、威而信科技有限公司等一批知名企業(yè)落戶佛山,這些企業(yè)是光信息專業(yè)學(xué)生的主要就業(yè)意向單位,為本專業(yè)的學(xué)生提供了新的機(jī)會,但同時對人才的要求也有所提高。
為此,我們主動和相關(guān)企業(yè)聯(lián)系,到企業(yè)的人事、技術(shù)等部門進(jìn)行調(diào)研。在與企業(yè)溝通的過程中,企業(yè)向我們反饋:由于學(xué)校教育觀念和教學(xué)內(nèi)容的陳舊與落后,學(xué)生所學(xué)的內(nèi)容幾乎在企業(yè)里都用不上,而企業(yè)需要的知識卻沒有接觸過,理論脫離實(shí)際, 缺乏社會實(shí)踐。由此而造成的后果是,雖然近幾年培養(yǎng)的本科以上畢業(yè)生在數(shù)量上有大幅度的增長,而社會急需的能勝任研究、開發(fā)、設(shè)計、策劃等工作并具有較強(qiáng)創(chuàng)新能力的工程技術(shù)人員仍然是目前非常緊缺的專門人才,佛山本地的光電企業(yè)需要的人才要具備光學(xué)系統(tǒng)設(shè)計、光電檢測、LED封裝等技能。
三、采取的改革措施
1.合理定位,目標(biāo)創(chuàng)新人才培養(yǎng)模式,更新課程設(shè)置
我們擺脫陳舊的教育觀念,將培養(yǎng)企業(yè)需要的技術(shù)人才作為合理的培養(yǎng)目標(biāo),著手修訂了2005級人才培養(yǎng)方案和教學(xué)大綱,開設(shè)了以下專業(yè)基礎(chǔ)與專業(yè)課程:波動光學(xué)與應(yīng)用光學(xué)、激光原理與技術(shù)、微電子技術(shù)、EDA技術(shù)、光纖光學(xué)、光纖通信原理、信息光學(xué)、光電子學(xué)、光度學(xué)原理、光電檢測技術(shù)、電光源原理等。
2.加大實(shí)驗(yàn)室建設(shè)投入,實(shí)現(xiàn)模塊化教學(xué)
從2002年至今,光電信息與技術(shù)實(shí)驗(yàn)室共投入200多萬元購買各類儀器設(shè)備。組建了3個實(shí)驗(yàn)分室:光信息處理與光電檢測技術(shù)分室、光電子器件技術(shù)分室、電光源技術(shù)分室。經(jīng)過7年的專業(yè)實(shí)驗(yàn)課程建設(shè)實(shí)踐,逐步形成較為系統(tǒng)的教學(xué)體系、先進(jìn)的教學(xué)內(nèi)容和開放的實(shí)驗(yàn)教學(xué)環(huán)境。
(1)有機(jī)整合、獨(dú)立開課,構(gòu)建了模塊化實(shí)驗(yàn)教學(xué)體系
打破基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)與專業(yè)基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)、專業(yè)實(shí)驗(yàn)獨(dú)立分塊,實(shí)驗(yàn)從屬于理論課的傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)教學(xué)體系,將光信息科學(xué)與技術(shù)專業(yè)教學(xué)計劃中的實(shí)驗(yàn)組成一個有機(jī)整體,獨(dú)立開課,構(gòu)建模塊化實(shí)驗(yàn)教學(xué)新體系。
(2)改革教學(xué)內(nèi)容,優(yōu)化基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn),大幅增加綜合性、設(shè)計性實(shí)驗(yàn)
光電信息與技術(shù)實(shí)驗(yàn)共108學(xué)時。由于多門實(shí)驗(yàn)有機(jī)整合為一門課,總課時增加,課程之間內(nèi)容相互融合、滲透。因此,可以開設(shè)足夠數(shù)量的高質(zhì)量的綜合性、設(shè)計性和研究性實(shí)驗(yàn)。實(shí)驗(yàn)項目與科研、工程、社會應(yīng)用實(shí)踐密切聯(lián)系,把學(xué)科最新發(fā)展成果和科研成果引入教學(xué),形成良性互動,實(shí)現(xiàn)基礎(chǔ)與前沿、經(jīng)典與現(xiàn)代的有機(jī)結(jié)合。結(jié)合企業(yè)需要,我們開設(shè)了“電子鎮(zhèn)流器電參數(shù)測量”“光源光強(qiáng)角分布測量”“光源色溫測量”“光電顯示面板亮度均勻性測量”“光致發(fā)光及熒光粉相對亮度測量”等實(shí)驗(yàn)項目。
3.重視師資隊伍建設(shè),打造合理的人才梯隊
開辦新專業(yè)僅有好的課程設(shè)置和合理的實(shí)驗(yàn)室配置是不夠的,還需要有優(yōu)良的師資隊伍建設(shè)。從2002年起,我系就注意引進(jìn)光電人才,共吸收了兩名分別為LED照明和光學(xué)層析成像專業(yè)的博士后,還有2名光學(xué)專業(yè)的博士,多名光學(xué)專業(yè)碩士。新生力量的加入充實(shí)了教師隊伍,加強(qiáng)了科研的實(shí)力。另外,我們還注重在職教師的學(xué)術(shù)進(jìn)修。這幾年,通過在職攻讀學(xué)位和利用訪學(xué)得到提高的教師有十幾人,取得博士學(xué)位的有5人,還在攻讀博士的有3人,攻讀碩士的有2人。加強(qiáng)與國外的合作,幾年來,派出3名教師到美國和臺灣等地的高校進(jìn)行學(xué)術(shù)訪問和交流。也通過邀請國內(nèi)名校的專家來校舉行學(xué)術(shù)講座。整個專業(yè)教師隊伍呈現(xiàn)高學(xué)歷、高職稱的態(tài)勢,以中青年為主力的科研梯隊充滿活力。
4.重視實(shí)踐環(huán)節(jié),提高學(xué)生的專業(yè)技能
這幾年,我們重視學(xué)生實(shí)習(xí)基地的建設(shè),與對口的企業(yè)建立了良好的關(guān)系。另外,我們利用佛山與廣州、深圳、中山等地路程不遠(yuǎn),交通便利的優(yōu)勢,組織或鼓勵學(xué)生參加光電照明等博覽會,讓學(xué)生多接觸專業(yè)知識的應(yīng)用。
嚴(yán)格把握畢業(yè)論文的選題,鼓勵選擇應(yīng)用型課題,讓學(xué)生盡早參與教師的科研課題。比如,“基于LABVIEW的多路LED老化測量系統(tǒng)”“用脈沖光聲技術(shù)測量吸收系數(shù)”“太陽能LED照明燈的設(shè)計”等課題,是學(xué)生在大學(xué)三年級時就開始參與到指導(dǎo)教師的科研工作中完成的。
四、專業(yè)建設(shè)效果
畢業(yè)論文的質(zhì)量有一定的提高,緊密結(jié)合光電專業(yè)方向,每年都有一定數(shù)量的論文具有創(chuàng)新性和應(yīng)用價值。比如,09屆畢業(yè)生的論文中“大功率白光LED開關(guān)穩(wěn)流電源的設(shè)計”“排線順序正確性的自動檢測系統(tǒng)設(shè)計”等論文獲得了優(yōu)秀畢業(yè)論文。
最近幾年,每年都有多名畢業(yè)生被國興光電、滕龍光學(xué)有限公司等企業(yè)錄用。根據(jù)畢業(yè)生質(zhì)量跟蹤的結(jié)果顯示,我們的一些畢業(yè)生在企業(yè)里能吃苦、肯鉆研、表現(xiàn)良好,得到了重用,在企業(yè)的技術(shù)崗位上作出了一些成績。另外,我們在考研方面也取得勝利,如今年32名光信息專業(yè)畢業(yè)生中,有7名同學(xué)考上中山大學(xué)、華南師范大學(xué)、暨南大學(xué)和廣東工業(yè)大學(xué)等高校的研究生。
近3年來,我們培養(yǎng)的學(xué)生在“挑戰(zhàn)杯”“廣東省大學(xué)生物理實(shí)驗(yàn)設(shè)計大賽”等各類競賽中獲獎18項,75人次獲獎。通過競賽,學(xué)生將所學(xué)的知識運(yùn)用到實(shí)踐中,有效提高了他們的綜合素質(zhì)。
五、思考與建議
經(jīng)過7年的建設(shè)實(shí)踐,我們有過教訓(xùn),也取得一些經(jīng)驗(yàn),總結(jié)如下:
(1)合理動態(tài)地更新教學(xué)內(nèi)容,淘汰已經(jīng)過時的內(nèi)容,特別體現(xiàn)在專業(yè)課程的教學(xué)內(nèi)容和實(shí)驗(yàn)項目上。
(2)要建設(shè)有特色的專業(yè)實(shí)驗(yàn)室,推行模塊化實(shí)驗(yàn)項目,有助于學(xué)生針對就業(yè)意向來選擇學(xué)習(xí)內(nèi)容。
(3)不足。專業(yè)設(shè)計軟件的熟練使用是當(dāng)今很多光學(xué)企業(yè)在招聘技術(shù)人員時強(qiáng)調(diào)的條件。如ZEMAX、Lighttools、Tracepro等,我們還沒有開設(shè)相關(guān)的課程來介紹這類軟件的使用。但我們已經(jīng)在09級的人才培養(yǎng)方案中加入《科研訓(xùn)練》環(huán)節(jié),實(shí)施導(dǎo)師制,讓學(xué)生提前進(jìn)入老師的科研項目,為畢業(yè)設(shè)計做準(zhǔn)備。
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《光電測試技術(shù)》是上海電力學(xué)院測控技術(shù)及儀器專業(yè)的重要專業(yè)選修課。它是一門綜合性很強(qiáng)的課程,涉及了光學(xué)、電子和計算機(jī)等多門學(xué)科,也是現(xiàn)代檢測技術(shù)重要的發(fā)展方向,對培養(yǎng)學(xué)生綜合運(yùn)用專業(yè)知識及創(chuàng)新能力起著非常重要的作用。如何在有限的學(xué)時內(nèi),通過該課程的學(xué)習(xí),培養(yǎng)學(xué)生達(dá)到教學(xué)目標(biāo),這對教師提出了挑戰(zhàn)。筆者從教學(xué)內(nèi)容的選取和組織安排等方面進(jìn)行了一定的探索和研究。
一、優(yōu)選教學(xué)內(nèi)容
光電測試技術(shù)課程包涵的知識點(diǎn)很多,并且隨著科技的進(jìn)步,新的測試技術(shù)不斷地出現(xiàn),需要進(jìn)一步擴(kuò)充教學(xué)內(nèi)容。而不同的院校有又不同的背景,在不同的領(lǐng)域上有所側(cè)重,需要量體裁衣,合理選擇教學(xué)內(nèi)容。
(一)突出電力特色
上海電力學(xué)院的辦學(xué)定位與培養(yǎng)目標(biāo)是主要為社會培養(yǎng)和輸出所需要的應(yīng)用型技術(shù)人才,特別要為電力行業(yè)的科技進(jìn)步服務(wù),培養(yǎng)電力行業(yè)所需的第一線的應(yīng)用型技術(shù)人才。為了突出本校的電力特色,尤其考慮到測控技術(shù)與儀器專業(yè)的部分學(xué)生在畢業(yè)后會進(jìn)入電廠等相關(guān)電力領(lǐng)域工作,所以在教授內(nèi)容中加入最新的電力知識是很有必要的。
近年來,光電測試技術(shù)的發(fā)展可以說是日新月異,新的科技成果不斷涌現(xiàn),在電力系統(tǒng)中的應(yīng)用,主要體現(xiàn)在以下幾個方面。
1.火焰圖像檢測器
光學(xué)成像技術(shù)在燃煤火電廠煤粉爐爐膛火焰視頻監(jiān)視上的應(yīng)用,可以直接地反映爐膛內(nèi)的燃燒情況,給運(yùn)行人員提供相對直觀的判斷依據(jù),對鍋爐的安全運(yùn)行和操作起到及時的指導(dǎo)作用。安裝好、調(diào)試好、使用好爐膛火焰電視設(shè)備,對鍋爐的安全和節(jié)能經(jīng)濟(jì)運(yùn)行都有著非常重要的意義。這部分內(nèi)容可以和書本教材中的固體成像器件配合起來教學(xué)。
2.激光盤煤技術(shù)
傳統(tǒng)的煤場存煤量測量方法不僅需要耗費(fèi)大量的人力和物力,其測量結(jié)果也極不準(zhǔn)確,嚴(yán)重制約了電廠現(xiàn)代化管理水平的提高。目前新型的自動盤煤方法為激光盤煤儀,采用二維高頻率激光掃描儀對料場的表面進(jìn)行高頻率斷面掃描獲得高密度的斷面數(shù)據(jù),結(jié)合行程測量器獲得的料場長度和回程測量器獲得的掃描儀偏轉(zhuǎn)角度數(shù)據(jù),實(shí)現(xiàn)料場體積的計算、料場三維模型的顯示。在盤煤的實(shí)時性和準(zhǔn)確性方面都有顯著的改善,取得了比較滿意的結(jié)果。[1]該部分內(nèi)容可以和書本教材中紅外輻射與紅外探測器配合起來教學(xué),還可結(jié)合數(shù)字信號處理、數(shù)字圖像處理等課程對圖像恢復(fù)重建等展開探討。
3.光纖傳感技術(shù)
光纖傳感技術(shù)具有細(xì)而柔軟、抗電磁干擾、絕緣性能好、防爆性能好、 耐腐蝕、導(dǎo)光性能好、信號衰減小等特點(diǎn),可以解決常規(guī)檢測技術(shù)難以完全勝任的測量問題。分布式光纖傳感技術(shù)是隨著“智能結(jié)構(gòu)和智能材料”的需要而發(fā)展起來的一項新技術(shù),集傳感與信息傳輸于一體,廣泛應(yīng)用在電力行業(yè)中:電纜狀態(tài)監(jiān)測,如電力電纜的表面溫度檢測監(jiān)控、事故點(diǎn)定位、電纜隧道、夾層的火情監(jiān)測等;變電站監(jiān)測,如母排、橋袈、變壓器、電動機(jī)、發(fā)電機(jī)、配電盤的溫度分布、測量及故障點(diǎn)檢測等;水電站、發(fā)電廠監(jiān)測,如加熱系統(tǒng)、蒸汽、輸油管道;送煤系統(tǒng)的溫度監(jiān)測和故障點(diǎn)的檢測等等。
光纖傳感技術(shù)正好和書本教材的光導(dǎo)纖維與光纖傳感器匹配,在了解光導(dǎo)纖維與光纖傳感器的基本原理后,引入大量的光纖傳感技術(shù)在電力系統(tǒng)中應(yīng)用的工程實(shí)例,更好地貫徹了理論聯(lián)系實(shí)際這一原則,可以使學(xué)生思考如何學(xué)以致用。
(二)適應(yīng)科技發(fā)展
光電測試技術(shù)內(nèi)容多,知識面廣,又是多學(xué)科交互融合、互相滲透的前沿科學(xué)。通常情況下,教材對基礎(chǔ)知識、基本原理和基礎(chǔ)效應(yīng)介紹較多,對具體應(yīng)用和設(shè)計方面則較少;對經(jīng)典的光電器件介紹較多,新型光電器件較少;傳統(tǒng)技術(shù)敘述較多,尖端技術(shù)和綜合應(yīng)用較少。由于種種限制,不可能找到一本非常完美、各方面都滿意的書本教材,我們只能選擇較合適的,在講授基本內(nèi)容的同時,一定要補(bǔ)充最新的相關(guān)內(nèi)容,將新型的光電檢測器件、新型的光電測試技術(shù)和手段、各種光電檢測器件的最新進(jìn)展和應(yīng)用等最新相關(guān)科研成果融合在教學(xué)過程之中,不斷進(jìn)行教學(xué)內(nèi)容的完善和改進(jìn),有效的引導(dǎo)學(xué)生了解最新的、最先進(jìn)的科學(xué)內(nèi)容。比如在中國第一個目標(biāo)飛行器和空間實(shí)驗(yàn)室——天宮一號與神舟十號飛船實(shí)現(xiàn)對接時,激勵學(xué)生關(guān)注其中所采用的最新光電測試技術(shù)。
以上的內(nèi)容是書本教材所無法包括的,所以我們要結(jié)合時代科技的進(jìn)步,與時俱進(jìn),不斷深化教學(xué)內(nèi)容,注意學(xué)校的行業(yè)特色,關(guān)注火電廠及電力設(shè)備等的光電測試技術(shù),對于教材上沒有提到的但是有益的內(nèi)容,一定要在課堂上提出,或者給出相關(guān)概念引導(dǎo)學(xué)生自己查找所需資料,不斷的通過自制多媒體課件、課外資料等來添加教學(xué)內(nèi)容,給《光電測試技術(shù)》注入新的血液,來激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。
二、 精心組織教學(xué)內(nèi)容
上海電力學(xué)院將該課程核定為32學(xué)時,在短課時內(nèi),面對如此多的教學(xué)內(nèi)容,需要根據(jù)本專業(yè)的特點(diǎn)精心組織安排,否則會使得內(nèi)容雜亂無章,缺少完整性和系統(tǒng)性,讓學(xué)生無所適從。
(一)課程認(rèn)識和章節(jié)聯(lián)系
首先講解課程的主要內(nèi)容、結(jié)構(gòu)和各章節(jié)的之間的聯(lián)系,讓學(xué)生對該課程有一個整體性的認(rèn)識,然后具體到每一個章節(jié)。在開始學(xué)習(xí)前都列出教學(xué)要求,學(xué)完一章后都有復(fù)結(jié),讓學(xué)生清楚自己應(yīng)該達(dá)到的標(biāo)準(zhǔn),也方便期末考試。第一部分光電測試技術(shù)的理論基礎(chǔ)是最基礎(chǔ)的內(nèi)容,尤其是我校未開設(shè)《物理光學(xué)》《應(yīng)用光學(xué)》等相關(guān)課程,學(xué)生只是在《大學(xué)物理》中接觸過有關(guān)光的知識,這部分必須詳細(xì)講解。第二部分是常用的光輻射光源,只有這一章是講如何產(chǎn)生光信號的,其中光電測試用主要的光源發(fā)光二極管和半導(dǎo)體激光器都是從電信號轉(zhuǎn)換成光信號,正好與第三部分光電檢測器件是如何進(jìn)行將光信號轉(zhuǎn)換成電信號相對應(yīng),可以讓學(xué)生更換地理解光電轉(zhuǎn)換。第三部分是各種光電檢測器件的結(jié)構(gòu)原理及應(yīng)用,要結(jié)合它們各自典型的應(yīng)用系統(tǒng)的分析和設(shè)計,使學(xué)生對整個知識體系有個更全面、更深刻的理解。
(二)注意知識點(diǎn)的聯(lián)會貫通
光電測試技術(shù)涉及光、機(jī)、電、自動控制等許多領(lǐng)域。如在講到光電器件和集成運(yùn)算放大器連接時,模擬電子技術(shù)中運(yùn)算放大器的三大特點(diǎn):“虛短”“虛斷”和“虛地”,如何運(yùn)用它們來完成電壓放大、電流放大和阻抗變換,而這牽涉深度負(fù)反饋的概念,又與自動控制相關(guān)。所以在教授新課程的時候,不斷地回顧先前學(xué)習(xí)過的課程,可以較好地調(diào)動學(xué)生的參與積極性,不會覺得什么都是新的,都要從頭開始學(xué),能夠溫故知新。
(三)重視實(shí)踐教學(xué)
《光電測試技術(shù)》又是一門實(shí)踐性很強(qiáng)的學(xué)科,我們積極鼓勵學(xué)生參加大學(xué)生科技創(chuàng)新活動,堅持課堂教學(xué)與課外創(chuàng)新實(shí)踐活動相結(jié)合,提高學(xué)生的設(shè)計與綜合分析能力。
例如講解光敏電阻后,先采用浙江英聯(lián)科技開發(fā)有限公司的YL系列傳感器實(shí)驗(yàn)儀及系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)臺開設(shè)光敏電阻的特性測試實(shí)驗(yàn),讓學(xué)生先了解光敏電阻的光電特性、伏安特性和光譜響應(yīng)特性,對書本知識深入掌握后,再鼓勵學(xué)生從光敏電阻特點(diǎn)出發(fā)自己設(shè)計路燈自動點(diǎn)熄電路,通過查找閱讀資料并與實(shí)際應(yīng)用電路比較,能否進(jìn)一步改進(jìn),使其更加智能化、自動化等,最后以小論文的形式提交。這樣不僅加深了學(xué)生對基礎(chǔ)知識的理解,拓寬了知識面,更是鍛煉了學(xué)生獨(dú)立思考和自主創(chuàng)新的能力。
在教學(xué)過程中,注意提出在日常生活中的一些光電檢測系統(tǒng)應(yīng)用實(shí)例,可以提高學(xué)生學(xué)習(xí)的熱情。如講到光電開關(guān),就會提到在洗手時,是如何實(shí)現(xiàn)手到水出的?除了光電開關(guān)外,還有什么器件能夠達(dá)到這種效果的?熱釋電器件可不可以?
三、結(jié)論
對《光電測試技術(shù)》的教學(xué)內(nèi)容進(jìn)行了探討,通過合理選擇教學(xué)內(nèi)容、注重結(jié)合我校電力特色、重視實(shí)踐教學(xué),將學(xué)生獨(dú)立思考能力、動手能力和創(chuàng)新能力的培養(yǎng)融合到專業(yè)課教學(xué)中,培養(yǎng)適應(yīng)21世紀(jì)全面發(fā)展的高素質(zhì)人才。
中圖分類號:G642.0 文獻(xiàn)標(biāo)志碼:A 文章編號:1674-9324(2015)11-0138-02
一、介紹
光電子技術(shù)是由光信息技術(shù)和電子技術(shù)的相互結(jié)合而形成的新的光電子技術(shù),涉及光信息處理、光纖通信、激光技術(shù)等領(lǐng)域,是未來社會發(fā)展和進(jìn)步的核心技術(shù)。光電子技術(shù)不僅研究內(nèi)容非常廣泛,而且也是未來信息技術(shù)中的重要推動力量,它包含光信號的產(chǎn)生、光信息的傳遞、光電信號的轉(zhuǎn)換和處理和光電功能材料相關(guān)的內(nèi)容,如:光電功能材料的發(fā)光機(jī)理、制備方法和工藝應(yīng)用范圍、光電器件的加工與制作和光電系統(tǒng)的集成等一系列從基礎(chǔ)理論到實(shí)際工程應(yīng)用等各個領(lǐng)域的研究。涉及光子學(xué)、光信息科學(xué)、電子學(xué)、材料科學(xué)、計算機(jī)技術(shù)等前沿學(xué)科理論,它是由多個學(xué)科之間的交叉而形成的一門高新技術(shù)學(xué)科。
光電子技術(shù)在經(jīng)歷上述學(xué)科之間的交叉滲透后,其技術(shù)水平和工程應(yīng)用技術(shù)取得了很多突破,在社會發(fā)展中以及社會信息化中起著越來越重要的作用,光電子技術(shù)的相關(guān)產(chǎn)品也越來越多地影響我們的生活。目前,國內(nèi)外正掀起一股光電子技術(shù)和光電子產(chǎn)業(yè)的研究和發(fā)展的熱潮。一些國家把大量資金投入光電子學(xué)和光電子技術(shù)的研究和開發(fā)中,許多以光電子技術(shù)為研究方向的研究中心、實(shí)驗(yàn)室和公司越來越多的建立起來。光電子技術(shù)的發(fā)展決定了未來產(chǎn)業(yè)的發(fā)展方向,將給工業(yè)和社會帶來比電子技術(shù)更大的技術(shù)沖擊。光電子技術(shù)和產(chǎn)業(yè)在國家經(jīng)濟(jì)建設(shè)和科學(xué)持續(xù)發(fā)展中起到至關(guān)重要的作用。
因此,光電子學(xué)基礎(chǔ)是光電子專業(yè)學(xué)生必備的基礎(chǔ)知識,也是未來光電子產(chǎn)業(yè)需求的人才中需要掌握的重要基礎(chǔ)知識。
二、課程特點(diǎn)及專業(yè)培養(yǎng)目標(biāo)
光電子學(xué)基礎(chǔ)是整個專業(yè)中的基礎(chǔ)專業(yè)課程,在學(xué)生專業(yè)思想和未來培養(yǎng)目標(biāo)及要求的實(shí)現(xiàn)上發(fā)揮重要的作用,也是未來該專業(yè)研究生必需的基礎(chǔ)課程儲備。該課程注重理論聯(lián)系實(shí)際,注重對學(xué)習(xí)者能力的培養(yǎng),重點(diǎn)培養(yǎng)學(xué)生綜合分析、解決問題能力,為將來從事光電技術(shù)領(lǐng)域的科研、開發(fā)和應(yīng)用工作奠定基礎(chǔ)。
我們的培養(yǎng)目標(biāo)為:培養(yǎng)在光電子技術(shù)科學(xué)領(lǐng)域具有深厚的理論基礎(chǔ)、扎實(shí)的專業(yè)知識和熟練的實(shí)驗(yàn)技能,德、智、體全面發(fā)展的高級光電子技術(shù)科學(xué)人才,使學(xué)生具有在光學(xué)、光電子學(xué)、光通信技術(shù)、激光科學(xué)、光波導(dǎo)與光電集成技術(shù)、光信息處理技術(shù)、計算機(jī)應(yīng)用技術(shù)等領(lǐng)域開展創(chuàng)新性基礎(chǔ)理論研究以及從事設(shè)計、開發(fā)應(yīng)用和管理等工作應(yīng)具備的理論和技術(shù)基礎(chǔ)。因此,基于我們的專業(yè)培養(yǎng)目標(biāo)和光電子學(xué)基礎(chǔ)課程的自身特點(diǎn),我們在教學(xué)過程中進(jìn)行了改革探索。
三、教學(xué)改革探索
1.教學(xué)內(nèi)容改革。①授課體系和講授重點(diǎn)。該課程根據(jù)學(xué)生培養(yǎng)需要,從光電子器件和光電子技術(shù)在未來工程應(yīng)用的需要的角度出發(fā),研究原理及系統(tǒng)構(gòu)成在光電檢測技術(shù)、光纖通訊領(lǐng)域中的常用光電器件的技術(shù)。重點(diǎn)講述光學(xué)基礎(chǔ)、光纖通訊的構(gòu)成、半導(dǎo)體物理、光纖器件、光電子現(xiàn)象和光電轉(zhuǎn)換器件,重點(diǎn)講解光電子器件的結(jié)構(gòu)、工作機(jī)理、工作特性和在工程技術(shù)上的具體應(yīng)用。為了更好地將所學(xué)應(yīng)用到未來的技術(shù)發(fā)展上,對各類光電器件的系統(tǒng)集成、信號的調(diào)制、解調(diào)技術(shù)也作了詳細(xì)的講解,同時給出在工程中的實(shí)際例子。②課堂教學(xué)內(nèi)容緊跟科學(xué)發(fā)展的步伐。光電子課程的教材對于快速發(fā)展的光電子技術(shù)來說,既是基本的原理內(nèi)容,但又是滯后的技術(shù),若授課時只是按照教材內(nèi)容講解,往往會帶來知識不新、內(nèi)容與技術(shù)發(fā)展脫節(jié)的后果,易使學(xué)生對該課程的學(xué)習(xí)積極性和興趣下降。因此,在教學(xué)過程中補(bǔ)充和及時更新教學(xué)內(nèi)容,增加一部分現(xiàn)代光電子技術(shù)的發(fā)展前沿、新出現(xiàn)的技術(shù)及需求,從而能給學(xué)生提供更多的學(xué)習(xí)探索和求真的空間。③加強(qiáng)該課程與應(yīng)用技術(shù)之間的聯(lián)系。專業(yè)基礎(chǔ)課程的基本功能是讓學(xué)生了解和掌握所學(xué)專業(yè)的發(fā)展方向,培養(yǎng)的學(xué)生能在以后的學(xué)習(xí)中、工作中涉及光電子技術(shù)方面上進(jìn)行繼續(xù)學(xué)習(xí)和鉆研。因此在給同學(xué)們講解課程中的內(nèi)容時,要與現(xiàn)代信息技術(shù)的發(fā)展緊密結(jié)合。針對在光電檢測技術(shù)、激光應(yīng)用技術(shù)、光纖通訊技術(shù)等內(nèi)容進(jìn)行重點(diǎn)講解,結(jié)合當(dāng)前社會已有的需求的技術(shù)發(fā)展進(jìn)行講解,使該專業(yè)的學(xué)生明確所學(xué)課程內(nèi)容在技術(shù)應(yīng)用、研究發(fā)展及市場前景,對未來的從事的專業(yè)充滿信心。④為了更加與國際接軌,嘗試了雙語教學(xué)。在平時提供給學(xué)生光電子相關(guān)的外文讀物和論文,指導(dǎo)學(xué)生學(xué)習(xí)專業(yè)詞匯,在課堂中進(jìn)行講解,開闊同學(xué)們的視野,引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行初步科研潛力的培養(yǎng)和學(xué)習(xí),調(diào)動學(xué)生的積極性,引導(dǎo)他們進(jìn)行文獻(xiàn)學(xué)習(xí),進(jìn)一步了解國外光電子技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀,激發(fā)興趣。⑤教學(xué)內(nèi)容與市場技術(shù)應(yīng)用及需求的結(jié)合。結(jié)合本校本地區(qū)特點(diǎn),系統(tǒng)規(guī)劃、組織,實(shí)施產(chǎn)、學(xué)、研一體化模式。針對光電子技術(shù)和光電子產(chǎn)業(yè)市場密切聯(lián)系的特點(diǎn),在課程內(nèi)容上跟上市場技術(shù)需求,結(jié)合本地區(qū)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的實(shí)際情況,培養(yǎng)既有專業(yè)知識和跨學(xué)科知識,又有極強(qiáng)的實(shí)際操作能力、適應(yīng)性強(qiáng)的學(xué)生,全面提升學(xué)生的理論素養(yǎng)和實(shí)踐能力,增強(qiáng)學(xué)生在未來光電子產(chǎn)業(yè)上的競爭力。
2.教學(xué)方法探索。①充分利用多媒體技術(shù)進(jìn)行教學(xué),利用多媒體課件在表達(dá)上形象直觀、方便,在效率上和容量上很大的特點(diǎn)和優(yōu)勢。既能使課程中的各種圖片資料得到清晰展示,還能節(jié)約課程上的時間,從而能在課堂教學(xué)中講解更多的課程內(nèi)容,較大地提升了授課中課堂的信息量。因此我們認(rèn)真積極地制作教學(xué)課件,充分利用網(wǎng)絡(luò)上豐富的信息資源,并與兄弟院校的老師展開課程教學(xué)交流,共享多媒體課件。極大地激發(fā)學(xué)生對該門課程的學(xué)習(xí)興趣。②采用課堂教學(xué)和專題講座結(jié)合的教學(xué)方法。在進(jìn)行課堂理論教學(xué)的同時,利用其他時間安排、組織團(tuán)隊教師舉辦《光電子技術(shù)專題講座》,開展光電子技術(shù)專題研究,如液晶顯示、光電轉(zhuǎn)換及系統(tǒng)集成、光纖傳感及應(yīng)用和近場光學(xué)中的探測技術(shù)等,既能強(qiáng)化學(xué)生所學(xué)的基礎(chǔ)理論,又能激發(fā)學(xué)習(xí)興趣,培養(yǎng)學(xué)生的科研意識。吸引學(xué)生參與到大學(xué)生訓(xùn)練計劃和參與到老師研究的課題中,提前打下科學(xué)研究基礎(chǔ)。③在方法改革中,在富有開放性的問題情境中進(jìn)行實(shí)驗(yàn)探究。對參與到老師研究的課題或參加大學(xué)生訓(xùn)練計劃的老師,幫助學(xué)生制定合理的研究計劃,選擇合適的研究方案和方法,積極發(fā)動研究光電子技術(shù)的老師,為這些同學(xué)們提供必要的實(shí)驗(yàn)條件,由學(xué)生自己動手去實(shí)驗(yàn),考證研究方法和方案,來尋求實(shí)驗(yàn)結(jié)果中的答案。這時,教師起到的是一個組織者的角色,指導(dǎo)、規(guī)范學(xué)生的探索過程。這樣的過程,不僅僅是要讓學(xué)生學(xué)量的知識,更重要的是要學(xué)習(xí)科學(xué)研究的過程或方法。
3.教學(xué)實(shí)踐環(huán)節(jié)探索。在光電子學(xué)基礎(chǔ)課程中,本來并沒有設(shè)置時間環(huán)節(jié),而且多數(shù)放置在大三或大四學(xué)習(xí),實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)很少開始。我們?yōu)榱四軌蚋玫靥嵘龑W(xué)生實(shí)踐技能和掌握技術(shù)設(shè)備的結(jié)合,先在原有課程體系中安排三分之一的時間來安排實(shí)踐環(huán)節(jié),開設(shè)具體的、有針對性的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容,讓同學(xué)們能更有效地了解、認(rèn)識和掌握知識和技能。在普通物理實(shí)驗(yàn)、電子實(shí)驗(yàn)和光學(xué)實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上,開設(shè)如固體光電子耦合器件、熱電耦器件、發(fā)光器件及光子器件。對光通訊系統(tǒng)的傳輸和光電子器件的作用有了直觀的認(rèn)識和理解。在此基礎(chǔ)上,結(jié)合地方實(shí)際,聯(lián)系相關(guān)光電子產(chǎn)業(yè)中的企業(yè),組織學(xué)生進(jìn)行參觀學(xué)習(xí),從而讓學(xué)生自己體會從書本上理論到實(shí)驗(yàn)實(shí)際,再從實(shí)驗(yàn)實(shí)際再到光電子技術(shù),從光電子技術(shù)再到光電子商品的過程,能一下子把整個知識到技術(shù)到效益的過程展現(xiàn)在同學(xué)們的內(nèi)心中,從而更能培養(yǎng)和激發(fā)學(xué)生興趣,也能將培養(yǎng)目標(biāo)中的產(chǎn)業(yè)式人才完成,彌補(bǔ)普通高等教育中最缺失的人才與市場的不對接的不足。
4.教學(xué)目標(biāo)實(shí)現(xiàn)探索。在光電子學(xué)基礎(chǔ)課程改革中,把教學(xué)目標(biāo)從以知識教育為主轉(zhuǎn)變?yōu)閷?shí)現(xiàn)人才培養(yǎng)和科學(xué)人才需求的融合,培養(yǎng)具有創(chuàng)新、探索精神的新時代新型人才。長時間以來,我們在教學(xué)過程和專業(yè)培養(yǎng)中,存在著理論與實(shí)際技術(shù)需求的相脫離的現(xiàn)象,造成理工科學(xué)生對于市場技術(shù)需求常識缺乏。我們把教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方法和教學(xué)實(shí)踐環(huán)節(jié)都做了有意義的初步探索。進(jìn)一步增強(qiáng)了理論學(xué)習(xí)到實(shí)踐環(huán)節(jié)、實(shí)踐環(huán)節(jié)到市場技術(shù)發(fā)展的學(xué)習(xí)過程,極大地激發(fā)和培養(yǎng)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣,為將來從事該專業(yè)打下堅實(shí)的基礎(chǔ)和牢固的信心。在近三年中,我們培養(yǎng)的本科畢業(yè)生就業(yè)率95%以上,該專業(yè)畢業(yè)生考研成功率30%以上,使光信息科學(xué)與工程專業(yè)的學(xué)生形成了良好的學(xué)習(xí)氛圍,形成了爭趕超的局面。同時,針對光信息科學(xué)和工程專業(yè)的學(xué)生,我們注意在進(jìn)行科學(xué)知識教育的同時注重培養(yǎng)市場技術(shù)需求方面的培養(yǎng),增加了企業(yè)參觀及動手實(shí)踐等環(huán)節(jié),同時講授在科學(xué)研究中人文素養(yǎng)培養(yǎng)的重要性,從而使之潛移默化地對學(xué)生進(jìn)行自然的而不是勉強(qiáng)的人文教育。
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改革本科教學(xué)培養(yǎng)方案,加強(qiáng)專業(yè)基礎(chǔ)理論學(xué)習(xí),鞏固專業(yè)思想教育光信息科學(xué)與技術(shù)專業(yè)需要學(xué)生在系統(tǒng)、扎實(shí)的理論基礎(chǔ)和在光電子技術(shù)、光通信及應(yīng)用等方面具有較寬廣的專業(yè)知識、較強(qiáng)實(shí)踐動手能力,并成為在電光源、光學(xué)設(shè)計、光學(xué)材料、光纖通信等專業(yè)領(lǐng)域中的一個或兩個方向具有特色的人才。畢業(yè)生能在光信息技術(shù)產(chǎn)業(yè)及其相關(guān)領(lǐng)域從事信息科學(xué)與技術(shù)的研究、設(shè)計、集成及開發(fā)、制造、技術(shù)管理等方面工作的應(yīng)用型人才。因此要加強(qiáng)幾何光學(xué)中的光學(xué)設(shè)計、模擬電子技術(shù)數(shù)字電子技術(shù)課程設(shè)計、嵌入式系統(tǒng)、光電檢測技術(shù)、機(jī)械原理和設(shè)計等課程的實(shí)踐環(huán)節(jié),同時要加強(qiáng)專業(yè)思想教育,了解社會發(fā)展的動態(tài),密切了解光電信息的最新發(fā)展和應(yīng)用,掌握一些主流軟件的應(yīng)用。另外,為了使培養(yǎng)方案切合社會發(fā)展的實(shí)際,我們廣泛征求本地企業(yè)的意見,積極邀請了相關(guān)企業(yè)參與了光信息科學(xué)與技術(shù)專業(yè)培養(yǎng)方案的修訂工作。
加大力度開展實(shí)驗(yàn)教學(xué),開足基本實(shí)驗(yàn),充分利用專業(yè)實(shí)驗(yàn),開展創(chuàng)新實(shí)踐要加強(qiáng)實(shí)踐的教學(xué),更新教學(xué)設(shè)備和教學(xué)內(nèi)容,加強(qiáng)電路設(shè)計和光學(xué)設(shè)計方面的實(shí)踐教學(xué),充實(shí)實(shí)驗(yàn)室設(shè)備,培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)踐能力。條件允許的情況下,將安排學(xué)生到實(shí)習(xí)基地完成相關(guān)實(shí)驗(yàn)。另外,創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)室的設(shè)立為學(xué)生創(chuàng)新實(shí)踐的培養(yǎng)提供了良好的工作平臺。雖然這個方面的工作才剛開始,但是已經(jīng)受到學(xué)生的積極評價。
拓展實(shí)習(xí)基地的實(shí)踐教學(xué),提升專業(yè)技能在目前聯(lián)系的實(shí)習(xí)基地基礎(chǔ)上,增強(qiáng)與當(dāng)?shù)毓怆娖髽I(yè)聯(lián)系,經(jīng)常參觀了解企業(yè)的發(fā)展和社會需求,同時能爭取進(jìn)入相關(guān)企業(yè)實(shí)習(xí),鍛煉培養(yǎng)專業(yè)能力。我們已經(jīng)同宜昌勁森光電(主要從事液晶背景光源、CCFL液晶民用照明及LED民用照明開發(fā)、制造、銷售的高新技術(shù)企業(yè))、中船重工388廠(光學(xué)冷加工、光電系統(tǒng))、匡通照明(LED封裝)等相關(guān)的光電企業(yè)建立了實(shí)質(zhì)的合作關(guān)系。陸續(xù)有學(xué)生進(jìn)入上述企業(yè)實(shí)習(xí),一些優(yōu)秀的學(xué)生也相繼進(jìn)入這些企業(yè)工作。教師參與了勁森照明新型節(jié)能燈具的開發(fā)。與匡通照明組建了聯(lián)合的工程試驗(yàn)中心,投入1000萬元左右,很快試驗(yàn)設(shè)備就將到位。這些不僅僅提高了教師的科研能力,反過來又提高了教師的教學(xué)水平,同時也為本專業(yè)的學(xué)生實(shí)習(xí)提供了一個良好的實(shí)踐平臺。實(shí)習(xí)基地的建立是一個長期的過程,需要與生產(chǎn)企業(yè)進(jìn)行有效地溝通,制訂實(shí)習(xí)項目,并且跟蹤學(xué)生對實(shí)習(xí)的反饋,建立有效的實(shí)習(xí)效果的評估體制,保證學(xué)生的生產(chǎn)實(shí)踐能力得到實(shí)質(zhì)的訓(xùn)練。學(xué)生實(shí)習(xí)基地的進(jìn)一步拓展一直是迫切的需要,多方位多角度的實(shí)習(xí)訓(xùn)練對學(xué)生實(shí)踐能力的培養(yǎng)有利,有助于學(xué)生進(jìn)一步深刻了解產(chǎn)業(yè)界對本專業(yè)的要求,反過來會激勵學(xué)生對本專業(yè)的學(xué)習(xí)欲望。
人才培養(yǎng)與科研開發(fā)相結(jié)合人才培養(yǎng)能力與科研能力息息相關(guān),科研不僅能提高教師的教學(xué)能力,也增強(qiáng)學(xué)生對專業(yè)的信心。在橫向科研項目上,盡可能讓部分能力強(qiáng)的學(xué)生參與進(jìn)來,直接培養(yǎng)學(xué)生的專業(yè)技能。實(shí)踐證明,學(xué)生參與科研項目是培養(yǎng)學(xué)生實(shí)踐能力的及其有效的手段。比如學(xué)生的畢業(yè)論文有些涉及到大壩光纖傳感、節(jié)能燈設(shè)計等實(shí)踐性很強(qiáng)的課題。鼓勵學(xué)生申請學(xué)校針對學(xué)生的創(chuàng)新基金項目,雖然經(jīng)費(fèi)不多,但是對學(xué)生實(shí)踐能力、創(chuàng)新能力的培養(yǎng)是十分有益的,同時也提高了學(xué)生參與科研的熱情。隨著相關(guān)科研能力的快速提高,可以預(yù)見未來的幾年內(nèi),伴隨著學(xué)生進(jìn)入實(shí)驗(yàn)室,至少有一部分本科生的科研能力也會得到極大的提高。
【中圖分類號】G71 【文獻(xiàn)標(biāo)識碼】A 【文章編號】2095-3089(2013)02-0234-02
目前在我院傳感器與檢測技術(shù)實(shí)踐教學(xué)中,學(xué)生通過操作實(shí)物模塊來實(shí)現(xiàn)各個參數(shù)的測試,但因受實(shí)驗(yàn)硬件條件的限制,檢測中測量參數(shù)無法實(shí)現(xiàn)自由改變,這對它的特性分析帶來了一定的局限性。同時學(xué)生在反復(fù)練習(xí)過程中,設(shè)備容易損壞,其性能也會受到影響,這對課程的實(shí)踐教學(xué)帶來了一定的局限性。因此在實(shí)踐教學(xué)中引入了虛擬技術(shù)教學(xué),通過虛擬的操作面板,用LabvIEw仿真軟件來實(shí)現(xiàn)相關(guān)參數(shù)的測試。
一、虛擬儀器簡介及虛擬技術(shù)在實(shí)踐教學(xué)中的意義
(一)虛擬儀器的含義
所謂虛擬儀器,就是用戶在通用計算機(jī)或者工作站平臺上,根據(jù)測試任務(wù)的需求來定義和設(shè)計儀器功能,通過數(shù)據(jù)采集卡,利用軟件來處理采集進(jìn)來的數(shù)據(jù),實(shí)現(xiàn)用戶自擴(kuò)展傳統(tǒng)儀器的所有功能。
(二)虛擬技術(shù)在實(shí)踐教學(xué)中的意義
在傳感器與檢測技術(shù)實(shí)踐教學(xué)中引用虛擬技術(shù),學(xué)生通過虛擬平臺的學(xué)習(xí),可以提高學(xué)生的初步分析及感性認(rèn)識,鞏固學(xué)生的理論知識。學(xué)生可以不受實(shí)踐硬件條件的限制,通過虛擬操作面板設(shè)計、選擇,及大地彌補(bǔ)了設(shè)備的不足。學(xué)生可以不用擔(dān)心損壞設(shè)備問題而大膽地進(jìn)行實(shí)踐,并根據(jù)實(shí)踐情況及時進(jìn)行改進(jìn)和優(yōu)化,省去了大量繁瑣的工作,節(jié)省了大量時間。
利用虛擬技術(shù),可以徹底打破檢測技術(shù)受空間及時間的限制,如一些需要長時間才能觀察的變化過程,通過虛擬技術(shù),可以在很短的時間內(nèi)呈現(xiàn)給學(xué)生。虛擬制造技術(shù)還可以應(yīng)用計算機(jī)、交互外設(shè)及軟件來構(gòu)建一個虛擬的生產(chǎn)環(huán)境,使學(xué)生能如同在制造現(xiàn)場一樣,與熒屏上出現(xiàn)的制造過程進(jìn)行自由交流。虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)可以對學(xué)生學(xué)習(xí)過程中所提出的各種假設(shè)模型進(jìn)行虛擬和虛物實(shí)化,通過虛擬系統(tǒng)便可直觀地觀察到這一假設(shè)所產(chǎn)生的結(jié)果或效果。
利用虛擬技術(shù),可豐富課堂教學(xué)內(nèi)容,展示全方位、多角度的教學(xué)內(nèi)容。將實(shí)訓(xùn)等技能訓(xùn)練搬到課堂中進(jìn)行,由于這些虛擬的訓(xùn)練系統(tǒng)無任何危險,學(xué)生可以反復(fù)練習(xí),直至掌握操作技能為止。在課程教學(xué)中可以在虛擬實(shí)訓(xùn)室中進(jìn)行訓(xùn)練,可以節(jié)約大量昂貴的儀器設(shè)備費(fèi)用。解決在教學(xué)現(xiàn)場訓(xùn)練實(shí)驗(yàn)實(shí)訓(xùn)設(shè)備的損壞、訓(xùn)練材料的消耗等問題,從而有效節(jié)約教育成本。
二、基于虛擬技術(shù)在傳感器與檢測技術(shù)實(shí)踐教學(xué)中應(yīng)用的基本思路
傳感器與檢測技術(shù)實(shí)踐教學(xué)模塊中是由多光電檢測模塊、溫度檢測模塊、環(huán)境檢測模塊、力檢測模塊等組成。就其中的溫度檢測模塊來說明虛擬技術(shù)在實(shí)踐教學(xué)中應(yīng)用的基本思路。基于虛擬技術(shù)的溫度檢驗(yàn)技術(shù),主要是通過LabvIEw平臺構(gòu)建虛擬畫面,模擬仿真實(shí)際的溫度檢驗(yàn)儀器,檢驗(yàn)儀器通過軟件實(shí)現(xiàn)部分功能。主要思路是:通過溫度傳感器獲取現(xiàn)場溫度信號,經(jīng)過信號調(diào)理,通過數(shù)據(jù)采集卡采集數(shù)據(jù),再由信號選擇、調(diào)理之后送入計算機(jī),由測控軟件進(jìn)行分析、顯示、存儲等,利用虛擬仿真技術(shù),能完成實(shí)體設(shè)備無法實(shí)現(xiàn)的大部分功能,最終通過數(shù)據(jù)參數(shù)的變化,來自動實(shí)現(xiàn)對溫度的檢測。
在原有溫度檢測模塊操作中,學(xué)生只能在現(xiàn)有硬件條件下實(shí)現(xiàn)電路的構(gòu)建,完成溫度到電壓信號的轉(zhuǎn)變,但現(xiàn)有的硬件無法實(shí)現(xiàn)電壓信號的變化到實(shí)際監(jiān)測環(huán)境中溫度的變化。而虛擬儀器中可視化圖形編程語言平臺,提供豐富、功能強(qiáng)大的數(shù)據(jù)處理軟件包,通過虛擬溫度程序框圖構(gòu)建及虛擬的溫度運(yùn)行結(jié)果畫面監(jiān)測,能直觀的反映溫度的變化情況,與企業(yè)實(shí)際運(yùn)行環(huán)境一致,非常方便學(xué)生的學(xué)習(xí),提高學(xué)生學(xué)習(xí)的激情。
三、基于虛擬技術(shù)的K型熱電偶溫度檢測的實(shí)現(xiàn)
基于虛擬技術(shù)K型熱電偶溫度檢測的硬件實(shí)現(xiàn)是由計算機(jī)、加上數(shù)據(jù)采集及電路組成;軟件實(shí)現(xiàn)運(yùn)用編程方法,通過建立動態(tài)模型庫來實(shí)現(xiàn)溫度仿真檢測。采用虛擬技術(shù)進(jìn)行檢測優(yōu)點(diǎn)突出,即可以縮短檢測時間、可減少工作量、提高效率;數(shù)據(jù)檢測時可及時保存、顯示,方便讀數(shù)。
(一)硬件實(shí)現(xiàn)
K型熱電偶溫度檢測系統(tǒng)主要由虛擬儀器和信號接口采集組成。溫度檢測過程中首先由熱電偶傳感器檢測溫度變化,采用運(yùn)算放大器對取樣電阻兩端的信號進(jìn)行差分運(yùn)算放大并轉(zhuǎn)換為電信號,輸出的信號以過通道選擇送到數(shù)據(jù)采集卡,最后由計算機(jī)進(jìn)行處理。
K型熱電偶電路如圖:
(二)軟件實(shí)現(xiàn)
基于虛擬技術(shù)K型熱電偶溫度檢測系統(tǒng),軟件部分采用參數(shù)庫及函數(shù)庫調(diào)用模式。模型庫的開發(fā)主要建立在LabVIEW仿真模塊上。這些工具為建立K型熱電偶溫度檢測系統(tǒng)的模型庫提供了一個完整的平臺。基于虛擬技術(shù)K型熱電偶程序連接圖如下:
K型熱電偶溫度檢測結(jié)果可以在面畫中進(jìn)行顯示,如下:
四、結(jié)束語
隨著虛擬技術(shù)的不斷發(fā)展,在實(shí)踐教學(xué)中廣泛采用。虛擬技術(shù)應(yīng)用在傳感器與檢測技術(shù)實(shí)踐教學(xué)中,能夠在各個檢測模塊中直觀地反映測量的現(xiàn)象,這樣有利于拓展學(xué)生的思路、提高學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性。
參考文獻(xiàn):
光電技術(shù)對經(jīng)濟(jì)和社會的推動作用日趨顯著,使光學(xué)技術(shù)從理論層面普及到光電信息技術(shù)的應(yīng)用層面。信息時代質(zhì)的飛躍的關(guān)鍵,是培養(yǎng)和依靠高素質(zhì)、復(fù)合型的光電創(chuàng)新人才[1]。作為粵港澳大灣區(qū)優(yōu)勢的光電子信息產(chǎn)業(yè)集群,在國家大力推進(jìn)粵港澳大灣區(qū)建設(shè)的新形勢下,將迎來新一輪發(fā)展浪潮,產(chǎn)業(yè)升級發(fā)展需要高校輸送更多優(yōu)秀的光電子信息類創(chuàng)新人才[2]。而光電專業(yè)的實(shí)驗(yàn)課程體系是培養(yǎng)技術(shù)人才的重要支撐條件。
1改革思路
為培養(yǎng)符合粵港澳大灣區(qū)光電產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型升級發(fā)展需求的光電專業(yè)工程人才,按照“一中心雙融合三依托”的改革思路,對光電信息科學(xué)與工程專業(yè)的實(shí)驗(yàn)教學(xué)體系開展了新工科建設(shè)改革。“一中心”,即聚焦學(xué)生工程實(shí)踐能力養(yǎng)成為中心,改革專業(yè)實(shí)驗(yàn)課程體系、實(shí)驗(yàn)平臺、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容和教學(xué)實(shí)施方法,提升工科人才發(fā)現(xiàn)問題、分析問題、設(shè)計方案、實(shí)施方案、測試調(diào)試、團(tuán)隊協(xié)作等能力。“雙融合”,即通過科教融合和產(chǎn)教融合推動實(shí)驗(yàn)教學(xué)創(chuàng)新[3]。發(fā)揮工科高校的科技創(chuàng)新和科技服務(wù)優(yōu)勢,鼓勵支持教師將科研最新成果和技術(shù)服務(wù)最新方案,轉(zhuǎn)化為實(shí)驗(yàn)課程教學(xué)內(nèi)容或?qū)嶒?yàn)項目;發(fā)揮粵港澳大灣區(qū)和光電產(chǎn)業(yè)集群優(yōu)勢,強(qiáng)化校企合作,產(chǎn)教融合協(xié)同育人,將部分實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容安排在學(xué)生的企業(yè)學(xué)習(xí)階段,并建設(shè)企業(yè)實(shí)驗(yàn)教學(xué)指導(dǎo)教師隊伍。“三依托”,即依托實(shí)驗(yàn)課程建設(shè)團(tuán)隊、企業(yè)技術(shù)團(tuán)隊和實(shí)驗(yàn)室管理團(tuán)隊。一是依托實(shí)驗(yàn)課程建設(shè)團(tuán)隊,升級改造面向新工科改革的專業(yè)實(shí)驗(yàn)課程,開發(fā)新的實(shí)驗(yàn)項目;二是依托區(qū)域企業(yè)技術(shù)團(tuán)隊,發(fā)揮課程產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新優(yōu)勢,參與實(shí)驗(yàn)課程教學(xué)與實(shí)驗(yàn)項目建設(shè),并指導(dǎo)學(xué)生在企業(yè)學(xué)習(xí)階段的工程實(shí)踐;三是依托實(shí)驗(yàn)室管理團(tuán)隊,按照實(shí)驗(yàn)課程體系改革要求,及時改造實(shí)驗(yàn)室,升級實(shí)驗(yàn)教學(xué)設(shè)備儀器,并加大實(shí)驗(yàn)室開放,積極參與實(shí)踐教學(xué)指導(dǎo)[4]。
2改革內(nèi)容
按照“一中心雙融合三依托”的改革思路,面向光電新工科人才培養(yǎng),實(shí)施了光電信息科學(xué)與工程專業(yè)的實(shí)驗(yàn)教學(xué)體系“四化”改革,即實(shí)驗(yàn)課程體系分層模塊化、實(shí)驗(yàn)平臺建設(shè)發(fā)展基地化、實(shí)驗(yàn)課程教學(xué)實(shí)施類別化、實(shí)驗(yàn)項目建設(shè)前沿工程化。2.1實(shí)驗(yàn)課程體系分層模塊化。首先,優(yōu)化光電技術(shù)實(shí)驗(yàn)課程層次結(jié)構(gòu)。進(jìn)一步厘清了專業(yè)實(shí)驗(yàn)課程的層次結(jié)構(gòu),將實(shí)驗(yàn)課程分為4個層次,如圖1所示,內(nèi)容涉及基礎(chǔ)、專業(yè)、綜合設(shè)計及綜合創(chuàng)新。依據(jù)光電新工科人才培養(yǎng)目標(biāo),結(jié)合光電專業(yè)工程素養(yǎng)養(yǎng)成規(guī)律,將專業(yè)實(shí)驗(yàn)教學(xué)分層次開設(shè),明確各部分的工程訓(xùn)練目的和目標(biāo)。其次,模塊化設(shè)計實(shí)驗(yàn)課程體系。根據(jù)實(shí)驗(yàn)課程教學(xué)目標(biāo)制定相應(yīng)的實(shí)驗(yàn)教學(xué)模塊的主要內(nèi)容和步驟,打破課程獨(dú)立實(shí)驗(yàn)的界限,避免實(shí)驗(yàn)設(shè)置的無序和可能造成的交叉重復(fù),建立綜合實(shí)驗(yàn)教學(xué)體系[5]。綜合設(shè)計性實(shí)驗(yàn)打破單一課程的封閉體系,追求實(shí)驗(yàn)教學(xué)體系與內(nèi)容的綜合性與整體性,形成多模塊的實(shí)驗(yàn)課程體系[6]。第三,不斷開發(fā)完善實(shí)驗(yàn)課程教學(xué)資源。根據(jù)光電信息技術(shù)的發(fā)展規(guī)律和趨勢,依托學(xué)校、學(xué)院的優(yōu)質(zhì)師資力量,組建了一支高水平的理論教學(xué)與實(shí)驗(yàn)教學(xué)指導(dǎo)教師隊伍。委托課程建設(shè)團(tuán)隊挖掘已有實(shí)驗(yàn)課程潛力,持續(xù)更新與開發(fā)層次多樣、內(nèi)容豐富、選讀方式多樣、開設(shè)方式靈活的實(shí)驗(yàn)課程及教學(xué)資源。2.2實(shí)驗(yàn)平臺建設(shè)發(fā)展基地化。針對光電子信息學(xué)科特點(diǎn),結(jié)合光電應(yīng)用型人才成長規(guī)律,提出以基地化發(fā)展思路打造光電信息技術(shù)專業(yè)實(shí)驗(yàn)平臺,以平臺的建設(shè)來整合、改造和提升學(xué)校光電信息類創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)實(shí)踐教學(xué)水平[7],努力將一體化平臺打造成資源共享的實(shí)驗(yàn)平臺及科學(xué)管理深度開放的實(shí)踐平臺,同時也是與校外實(shí)踐平臺對接的開放平臺,通過產(chǎn)學(xué)研基地建設(shè)和對外交流來促進(jìn)人才培養(yǎng)與平臺發(fā)展。堅持創(chuàng)新型、綜合化、全周期工程教育理念,以培養(yǎng)學(xué)生的綜合運(yùn)用能力、創(chuàng)新能力、工程能力為核心[8],以光電技術(shù)創(chuàng)新能力培養(yǎng)為目標(biāo),建立了本科生光電信息技術(shù)綜合實(shí)驗(yàn)教學(xué)平臺——廣東省實(shí)驗(yàn)教學(xué)示范中心“光電技術(shù)實(shí)驗(yàn)教學(xué)示范中心”,如圖2所示。該平臺包括6個子平臺,即5個實(shí)驗(yàn)教學(xué)子平臺和1個綜合創(chuàng)新實(shí)踐子平臺,可支持強(qiáng)化多學(xué)科知識的綜合訓(xùn)練,鍛煉和培養(yǎng)學(xué)生在涉光科技層面的應(yīng)用能力。平臺運(yùn)行堅持總結(jié)優(yōu)化與基地化發(fā)展。根據(jù)建設(shè)目標(biāo)和運(yùn)行情況,及時總結(jié)平臺運(yùn)行管理中的優(yōu)點(diǎn)和問題,不斷調(diào)整優(yōu)化,使平臺以最佳狀態(tài)支持光電新工科人才實(shí)踐能力培養(yǎng)。平臺運(yùn)行成熟后,調(diào)整和提升其結(jié)構(gòu)與功能,按照人才培養(yǎng)基地的高標(biāo)準(zhǔn)推進(jìn)平臺建設(shè),挖掘基地化平臺對人才培養(yǎng)的復(fù)合功能與潛力。推動基地化平臺致力于全面提升學(xué)生創(chuàng)新能力,并以平臺為基礎(chǔ),結(jié)合學(xué)校學(xué)科和專業(yè)優(yōu)勢,通過產(chǎn)學(xué)研合作與地方或大型企業(yè)加強(qiáng)交流,加強(qiáng)與校外實(shí)踐平臺的交流與合作,促進(jìn)平臺研究成果轉(zhuǎn)化和校內(nèi)外實(shí)踐平臺合作培養(yǎng),達(dá)到學(xué)校、地方/企業(yè)、學(xué)生“三贏”局面。2.3實(shí)驗(yàn)課程教學(xué)實(shí)施類別化。在實(shí)驗(yàn)課程體系優(yōu)化和實(shí)驗(yàn)教學(xué)平臺建設(shè)發(fā)展基礎(chǔ)上,根據(jù)光電信息科學(xué)與工程專業(yè)實(shí)驗(yàn)分為光源、光調(diào)制、光檢測和光成像4個方面的特點(diǎn),實(shí)驗(yàn)課程相應(yīng)地分為“源、調(diào)、測、像”4個類別。緊密聯(lián)系光電技術(shù)工程實(shí)際,對已有的教學(xué)與實(shí)驗(yàn)資源進(jìn)行優(yōu)化整合,對應(yīng)實(shí)驗(yàn)課程類別相應(yīng)建立了6個實(shí)驗(yàn)教學(xué)平臺,包括基礎(chǔ)光學(xué)實(shí)驗(yàn)室、激光技術(shù)實(shí)驗(yàn)室、光電傳感與檢測技術(shù)實(shí)驗(yàn)室、光纖與通信技術(shù)實(shí)驗(yàn)室、信息光學(xué)實(shí)驗(yàn)室、光電一體化實(shí)踐創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)室。新增購置一批實(shí)驗(yàn)教學(xué)儀器,完成主要實(shí)驗(yàn)教學(xué)儀器的更新?lián)Q代。實(shí)驗(yàn)課程的類別化實(shí)施,提高了實(shí)驗(yàn)室管理效率和開課使用效率,也為綜合設(shè)計性實(shí)驗(yàn)和綜合創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)項目的開展,提供更好的支撐。2.4實(shí)驗(yàn)項目建設(shè)前沿工程化。第一,以科教融合、科研反哺教學(xué)推動本科實(shí)驗(yàn)教學(xué)項目前沿化。依托本專業(yè)教師科研能力較強(qiáng)、主持各類科研基金較多的優(yōu)勢,開設(shè)基于科研項目的綜合設(shè)計性實(shí)驗(yàn)I及基于企業(yè)科技合作以及技術(shù)開發(fā)內(nèi)容的綜合設(shè)計性實(shí)驗(yàn)II。新增實(shí)驗(yàn)項目12個,其中創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)項目5個。學(xué)生通過進(jìn)入教師的前沿科研課題,親身感知企業(yè)的前沿應(yīng)用研究與技術(shù)開發(fā),培養(yǎng)創(chuàng)新能力和工程能力,培養(yǎng)“應(yīng)用能力”。例如,基于光電檢測與機(jī)器視覺是目前華南地區(qū)涉光科技七大產(chǎn)業(yè)群之一的產(chǎn)業(yè)前沿優(yōu)勢,新增了8臺套“TH-02光電視覺檢測實(shí)驗(yàn)儀”,開展了“光路搭建調(diào)試與面陣CCD/CMOS數(shù)據(jù)采集實(shí)驗(yàn)”“面陣CCD/CMOS圖像預(yù)處理實(shí)驗(yàn)”“OCR字符識別實(shí)驗(yàn)”“二維碼識別實(shí)驗(yàn)”“圖像模板匹配實(shí)驗(yàn)”“SVM支持向量機(jī)分類器實(shí)驗(yàn)”等具有示范意義的創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)項目。第二,以產(chǎn)教融合、校企協(xié)同培養(yǎng)推動學(xué)生畢業(yè)設(shè)計選題工程化。建立鼓勵基于企業(yè)實(shí)際工作內(nèi)容的畢業(yè)設(shè)計選題制度。通過該制度,使畢業(yè)設(shè)計題目更加緊密結(jié)合工程實(shí)際問題,“真心實(shí)意”作設(shè)計、“真刀真槍”做工程,縮短工程師培養(yǎng)與企業(yè)需求之間的差距,提升學(xué)生的工程應(yīng)用能力。在校企協(xié)同培養(yǎng)期間,指定企業(yè)和學(xué)校各1名指導(dǎo)教師共同指導(dǎo)學(xué)生畢業(yè)設(shè)計,讓學(xué)生到企業(yè)完成畢業(yè)設(shè)計。
3實(shí)施效果
3.1實(shí)驗(yàn)教學(xué)隊伍建設(shè)保障更加有力。保障光電新工科人才培養(yǎng)的實(shí)驗(yàn)教學(xué)體系改革有效實(shí)施的重點(diǎn),在于實(shí)驗(yàn)教學(xué)隊伍建設(shè),即實(shí)驗(yàn)課程建設(shè)團(tuán)隊、企業(yè)技術(shù)團(tuán)隊和實(shí)驗(yàn)室管理團(tuán)隊的建設(shè)。改革進(jìn)程中,進(jìn)一步提高教學(xué)師資水平、改善師資隊伍職稱和學(xué)位結(jié)構(gòu)。校內(nèi)實(shí)驗(yàn)教師具有博士學(xué)位的達(dá)到了80%以上,并要求教授主講實(shí)驗(yàn)課。引進(jìn)的高水平人才7人,其中國家高層次人才1人,特聘教授3人,“青年百人”3人;選派教師到國內(nèi)外高校學(xué)習(xí)進(jìn)修,青年教師在國外高校進(jìn)修1年以上的有2名,短期進(jìn)修的1名,晉升教授2名;已具有30人規(guī)模且大部分為光電專業(yè)頂級優(yōu)秀人才的高水平實(shí)驗(yàn)教師隊伍。另外,依托實(shí)驗(yàn)教學(xué)平臺,積極推進(jìn)產(chǎn)教融合、校企合作,通過引進(jìn)或聘用,建立了校外實(shí)踐指導(dǎo)教師庫,主要來自合作企業(yè)的總工程師或技術(shù)骨干。通過聯(lián)合開發(fā)建設(shè)實(shí)驗(yàn)課程、實(shí)驗(yàn)項目等方式,成為推進(jìn)改革的重要依托力量。鼓勵支持實(shí)驗(yàn)教師隊伍積極開展教研教改研究,近年來,獲得省級立項2項、校級立項項目12項,出版實(shí)驗(yàn)教材1部。借助實(shí)驗(yàn)示范中心平臺,積極與企業(yè)聯(lián)系,共建產(chǎn)學(xué)研實(shí)驗(yàn)室1間,并與多家光電企業(yè)簽署了產(chǎn)學(xué)研合作協(xié)議。3.2學(xué)生培養(yǎng)效果持續(xù)提升。近年來,經(jīng)本專業(yè)培養(yǎng)的學(xué)生,積極參加“挑戰(zhàn)杯”“大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)大賽”“光電創(chuàng)意設(shè)計競賽”“光電創(chuàng)客競賽”等,獲得省級以上課外科技競賽獎勵達(dá)70多項。其中,2018年獲得第六屆全國大學(xué)生光電設(shè)計大賽一等獎1項、二等獎1項。本科生近3年多來獲得專利授權(quán)8項,發(fā)表第一作者科技論文12篇,其中有二區(qū)論文2篇。本專業(yè)應(yīng)屆參加就業(yè)的畢業(yè)生,90%以上進(jìn)入粵港澳大灣區(qū)光電產(chǎn)業(yè)領(lǐng)域就業(yè),用人單位普遍反饋畢業(yè)生在就業(yè)崗位可迅速承擔(dān)起相應(yīng)工程崗位職責(zé),對畢業(yè)生的實(shí)踐創(chuàng)新能力滿意。
中圖分類號:TH741 文獻(xiàn)標(biāo)識碼:A 文章編號:1674-098X(2014)03(b)-0065-02
隨著物質(zhì)水平的日益提高,人們對珍珠的需求越來越大,珍珠養(yǎng)殖、加工已經(jīng)發(fā)展為一個巨大的產(chǎn)業(yè)[1]。2002年,國家標(biāo)準(zhǔn)GB/T 18781-2002(養(yǎng)殖珍珠分級)[2]出臺,實(shí)現(xiàn)珍珠自動、快速分級成為珍珠生產(chǎn)企業(yè)的首要目標(biāo)。目前我國珍珠分級大部分還停留在人工篩選階段,這種傳統(tǒng)的檢測方法勞動力成本大、生產(chǎn)效率低,易受工人主觀影響,分級標(biāo)準(zhǔn)難以控制,誤判率高[3]。隨著光電檢測技術(shù)和機(jī)器視覺技術(shù)的飛速發(fā)展,越來越多的研究者將機(jī)器視覺應(yīng)用到珍珠檢測中[4]。為此,本文研究一種基于圖像處理技術(shù)的珍珠機(jī)器視覺系統(tǒng),來實(shí)現(xiàn)珍珠大小、形狀和螺紋瑕疵的準(zhǔn)確檢測。
1 檢測系統(tǒng)簡介
本圖像檢測系統(tǒng)包括硬件與軟件兩部分,硬件由照明系統(tǒng)、變焦顯微系統(tǒng)、圖像傳感器、圖像采集卡和計算機(jī)組成。珍珠在照明系統(tǒng)的照射下,經(jīng)由變焦顯微系統(tǒng)成像至圖像傳感器上,圖像信息經(jīng)由圖像采集卡傳入計算機(jī)中。在計算機(jī)中采用圖像處理軟件對圖片進(jìn)行處理,提取出珍珠的大小、形狀和螺紋等參數(shù),并將處理結(jié)果按照珍珠分類標(biāo)準(zhǔn)做即時判別,最后實(shí)現(xiàn)珍珠的自動分選,系統(tǒng)檢測原理如圖1所示。
珍珠是一個光澤度高和曲率較大的物體,表面的光學(xué)特性相當(dāng)復(fù)雜。該文采用單向高角度照明結(jié)合環(huán)形照明的方式來將整顆珍珠照射通亮,采集到的珍珠圖片如圖2所示。圖片中的珍珠邊緣和形狀清晰,照明均勻。
2 圖像處理算法
機(jī)器視覺系統(tǒng)采集到的珍珠圖片(a)首先經(jīng)由圖像預(yù)處理模塊,進(jìn)行灰度化(b)來減少運(yùn)算量,采用閾值分割算法(c)將珍珠對象從背景中提取出來,利用數(shù)學(xué)形態(tài)學(xué)算法(d)來去除孤立點(diǎn)和填充空洞;然后標(biāo)記珍珠邊界,提取其質(zhì)心(e),圖像預(yù)處理效果如圖3所示。
對經(jīng)過預(yù)處理后的圖像,標(biāo)記出輪廓的最長徑,如圖4(a)所示。
最長徑將珍珠分成兩部分,每部分中的螺紋個數(shù)相同,檢測時隨機(jī)選取其中一部分。繪制出的θ-h二維曲線圖,如圖4(b)所示,其中橫坐標(biāo)為輪廓上各點(diǎn)角度θi,縱坐標(biāo)為輪廓上各邊界點(diǎn)到最長徑的垂直距離hi。
從圖4(b)可以看出,二維曲線能夠很好的反映出左輪廓的真實(shí)信息,曲線上的波谷恰好能與珍珠輪廓上的螺紋對應(yīng)起來,波谷的個數(shù)即螺紋的個數(shù)。對θ-h二維曲線圖進(jìn)行曲線擬合,計算曲線的極小值個數(shù)。經(jīng)計算得到圖5(b)存在兩個極小值,輸出螺紋個數(shù)2。
3 實(shí)驗(yàn)
本系統(tǒng)所采用的圖像傳感器像素為1280*1024,利用三級標(biāo)準(zhǔn)量塊1 mm對系統(tǒng)進(jìn)行標(biāo)定,標(biāo)定結(jié)果為p=19.02 μm/pixel,實(shí)驗(yàn)所用樣品均由諸暨銘記珠寶有限公司提供。利用本系統(tǒng)對珍珠樣品進(jìn)行形狀、大小檢測,樣品圖像處理結(jié)果如圖5所示,并將系統(tǒng)測量值與精確度為0.02 mm的游標(biāo)卡尺測量值作比較,測量結(jié)果見表1。從測量數(shù)據(jù)可以看出,系統(tǒng)測量結(jié)果與游標(biāo)卡尺測量值基本一致,誤差在30 μm以內(nèi)。
利用本系統(tǒng)對珍珠樣品進(jìn)行螺紋檢測,采集到的珍珠圖像和對應(yīng)的θ-h二維曲線如圖6(a)~(c)所示。
對三幅θ-h二維曲線圖進(jìn)行多次曲線擬合,計算極小值,得到每幅圖對應(yīng)的極小值個數(shù)分別為0、1、5,與珍珠的螺紋個數(shù)吻合,說明了本螺紋檢測方案準(zhǔn)確性較好。
4 結(jié)語
該文設(shè)計開發(fā)了一種珍珠形狀大小圖像檢測系統(tǒng)來解決珍珠形狀和螺紋檢測難的問題。該系統(tǒng)采用用圖像預(yù)處理模塊、珍珠形狀大小檢測模塊以及螺紋檢測模塊來自動、準(zhǔn)確的實(shí)現(xiàn)珍珠形狀、大小和螺紋的檢測。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,系統(tǒng)測量誤差小,輸出螺紋個數(shù)正確。此外,改變變焦顯微系統(tǒng)的放大倍數(shù),能進(jìn)一步擴(kuò)展系統(tǒng)的測量范圍。
參考文獻(xiàn)
[1] 張輝,張蓓莉.中國的養(yǎng)殖珍珠資源及市場[J].寶石和寶石雜志,2004,6(4):14-18.
關(guān)鍵詞:電子專業(yè) 課程設(shè)計 實(shí)踐
中圖分類號:G642文獻(xiàn)標(biāo)識碼:A文章編號:1673-9795(2014)01(b)-0000-00
目前,我國高校畢業(yè)生普遍存在實(shí)踐能力不足的問題。提高人才培養(yǎng)質(zhì)量,培養(yǎng)滿足社會經(jīng)濟(jì)建設(shè)和發(fā)展需求的面向生產(chǎn)、服務(wù)一線的應(yīng)用型人才,關(guān)鍵要解決學(xué)生理論應(yīng)用能力和實(shí)踐能力的培養(yǎng)問題。然而目前的情形是,大學(xué)培養(yǎng)的人才并不能完全符合社會的需求,動手能力地方高校電子科學(xué)與技術(shù)專業(yè)課程設(shè)計的教學(xué)改革研究與探索、實(shí)際操作能力、應(yīng)用能力較差。基于人才培養(yǎng)和社會需求不相適應(yīng)的矛盾,由于我校屬剛升本科院校,屬地方高校,由于多種原因使得學(xué)生整體素質(zhì)較重點(diǎn)高校有一定差距。我院將人才培養(yǎng)目標(biāo)定位為:培養(yǎng)具有創(chuàng)新意識、創(chuàng)造能力、創(chuàng)業(yè)精神和工程實(shí)踐能力的應(yīng)用型人才。因此課程設(shè)計教學(xué)在我系人才培養(yǎng)目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)過程中,占有重要地位。它對于加深理論知識的理解, 培養(yǎng)學(xué)生的技術(shù)應(yīng)用能力和實(shí)踐素質(zhì),形成職業(yè)崗位能力等具有重要意義。
1 現(xiàn)狀分析
子科學(xué)與技術(shù)專業(yè)培養(yǎng)目標(biāo)是培養(yǎng)電子材料、元器件、集成電路、電子系統(tǒng)、光電子系統(tǒng)的設(shè)計、制造、科技開發(fā),以及科學(xué)研究、教學(xué)和生產(chǎn)管理工作需要的復(fù)合型專業(yè)人才。該專業(yè)和生產(chǎn)實(shí)際緊密結(jié)合,具有較強(qiáng)的實(shí)踐性,其特點(diǎn)一是口徑寬,涉及的內(nèi)容非常廣泛;二是相關(guān)學(xué)科的滲透與融合性強(qiáng),既有硬件也有軟件,需要大量的實(shí)踐活動來培養(yǎng)學(xué)生的動手能力和實(shí)際工作的能力。大多數(shù)學(xué)生畢業(yè)后走向基層的工作崗位要求很快將所學(xué)知識轉(zhuǎn)化為實(shí)際工作能力。因此,必須加強(qiáng)學(xué)生動手能力的培養(yǎng)和訓(xùn)練。然而受長期資金短缺和實(shí)驗(yàn)實(shí)習(xí)條件的限制,對我校的電子科學(xué)與技術(shù)專業(yè)學(xué)生的實(shí)踐能力的培養(yǎng)單從實(shí)驗(yàn)和畢業(yè)設(shè)計來說是不夠的,還需要加強(qiáng)課程設(shè)計的建設(shè)。
長期以來課程設(shè)計普遍存在幾點(diǎn)不足:
其一,內(nèi)容不合理,同一門課既不跟蹤新技術(shù)發(fā)展變化又不根據(jù)學(xué)生實(shí)際能力、培養(yǎng)目標(biāo)等因素多變,多年用一個題目
其二,設(shè)計題單調(diào),幾十個學(xué)生用同一個題目,抄襲現(xiàn)象嚴(yán)重,課程設(shè)計的效果不明顯。
其三,教學(xué)模式單調(diào),理論多而結(jié)合實(shí)際少。
2 解決問題的方法
課程設(shè)計是實(shí)踐能力培養(yǎng)的一個重要環(huán)節(jié),是對各門學(xué)科一個綜合性考察。課程實(shí)驗(yàn)與課程密切配合,目標(biāo)單一明確,并有配套的實(shí)驗(yàn)設(shè)備和實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書,而畢業(yè)設(shè)計持續(xù)時間長,各個學(xué)生都有不同的題目。畢業(yè)設(shè)計不能代替課程設(shè)計,而課程設(shè)計則是對畢業(yè)設(shè)計起到補(bǔ)充作用。根據(jù)本專業(yè)的培養(yǎng)目標(biāo),內(nèi)容選擇專業(yè)綜合性課設(shè)內(nèi)容既要結(jié)合前修課程,以鞏固教學(xué)內(nèi)容,又要有較強(qiáng)的實(shí)踐性和新穎性,因此我們考慮將科研成果轉(zhuǎn)化為教學(xué)內(nèi)容,選擇本專業(yè)成熟的、有特色、適合教學(xué)的科研項目作為課設(shè)內(nèi)容。課程設(shè)計中以老師提供選題和鼓勵學(xué)生自主選題相結(jié)合。嘗試在課程設(shè)計中內(nèi)容上進(jìn)行不同課程的交叉設(shè)置,指導(dǎo)學(xué)生理論聯(lián)系實(shí)際,培養(yǎng)學(xué)生分析解決實(shí)際問題的能力。課程設(shè)計中以老師提供選題和鼓勵學(xué)生自主選題相結(jié)合,鼓勵學(xué)生自主選題就是鼓勵學(xué)生自主思維,學(xué)生最終都要走向社會在各行業(yè)中發(fā)揮自己的才能。因此老師都要鼓勵學(xué)生自主選題,而不想自主選題的學(xué)生可采用教師的題目。
教師的指導(dǎo)充分體現(xiàn)個別答疑和集中討論相結(jié)合的原則。在指導(dǎo)過程中對于普遍性的問題,我們主要采取大組集中分析討論的方法。老師在其中主要起到引領(lǐng)的作用。同時要善于發(fā)現(xiàn)一些個別錯誤,并采用個別答疑的方法及時糾正。這種共性和個性問題的結(jié)合,合理地發(fā)揮了教師的指導(dǎo)作用。
在確定學(xué)生題目時,要做到以下幾點(diǎn):
1)綜合性 題目要盡可能多地涵蓋本課程及相關(guān)課程的知識點(diǎn),對于大綱中的重點(diǎn)和難點(diǎn)要盡量涉及,這樣有利于知識的深化和擴(kuò)展。
2)難易適中 要充分考慮學(xué)生的個體差異、心理特點(diǎn)、知識結(jié)構(gòu)等因素,題目設(shè)計不合理。題目太難打擊學(xué)生的自信心,太簡單又達(dá)不到訓(xùn)練的目的。
3)實(shí)用性 提供實(shí)踐平臺供學(xué)生對比分析和試驗(yàn),通過實(shí)踐有利于學(xué)生加深對理論的體會、理解, 有利于學(xué)生了解實(shí)際工程的特點(diǎn),做到理論與實(shí)踐相結(jié)合。
對于發(fā)現(xiàn)抄襲者,可適當(dāng)?shù)慕o予扣分等處罰,從而避免偷懶和高分低能的出現(xiàn)。在整個設(shè)計過程中教師起組織、引導(dǎo)、檢查、把關(guān)、和解決疑難問題的作用,充分發(fā)揮學(xué)生的主動性和創(chuàng)造性。指導(dǎo)教師每半天檢查學(xué)生的工作進(jìn)度,避免消極怠工情況的出現(xiàn)。教師嚴(yán)格執(zhí)行請假制度,對于缺席三分之一以上者沒有成績。設(shè)計成績完全依照每位同學(xué)在設(shè)計中的表現(xiàn),與理論課成績無關(guān),使同學(xué)清楚大家都在相同的起跑線上,面臨同樣的機(jī)遇和挑戰(zhàn)。查閱資料、收集信息,鍛煉了學(xué)生獲取新知識的能力。為解決一項難題、達(dá)到研究目標(biāo)提出新設(shè)想、新方案,培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新思維和創(chuàng)新意識。實(shí)驗(yàn)中遇到問題想辦法解決,提高了他們分析和解決問題能力。在整理和分析實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上撰寫報告,鍛煉了學(xué)生的邏輯思維能力和科技論文的寫作能力。
3 結(jié)語
培養(yǎng)具有較強(qiáng)學(xué)習(xí)能力、創(chuàng)新能力、實(shí)踐能力的高級應(yīng)用型人才,就必須高度重視學(xué)科教育中的實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)。通過提高學(xué)生的實(shí)踐能力,使學(xué)生在實(shí)踐中不斷學(xué)習(xí)新知識、開拓新視野、增強(qiáng)新本領(lǐng)。利用實(shí)驗(yàn)中心先進(jìn)的教學(xué)和科研設(shè)備、優(yōu)質(zhì)的教育資源,實(shí)現(xiàn)人與物的最佳配置,達(dá)到良好的教學(xué)效果,提高工程教育的質(zhì)量,具有一定的現(xiàn)實(shí)意義和應(yīng)用價值。
參考文獻(xiàn)
[1]王健,樊立萍.電子科學(xué)與技術(shù)專業(yè)建設(shè)的研究與實(shí)踐[J].中國電力教育,2011,(20).
高等學(xué)校實(shí)驗(yàn)室,尤其是理工科方面的實(shí)驗(yàn)室,是理論與實(shí)踐相結(jié)合,培養(yǎng)大學(xué)生實(shí)踐動手能力和科研創(chuàng)新能力的場所,對培養(yǎng)學(xué)生整體綜合素質(zhì)具有十分重要的作用[1]。隨著光電等新興科學(xué)技術(shù)的快速發(fā)展和各學(xué)科之間的相互滲透,光電行業(yè)對本科學(xué)生實(shí)踐動手綜合能力的期望和要求也越來越高,傳統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)室管理方式與高校培養(yǎng)創(chuàng)新復(fù)合型人才目標(biāo)存在一定的差距,難以有效滿足學(xué)生參與各種實(shí)踐學(xué)習(xí)的需要。因此,不斷探索和更新實(shí)驗(yàn)教學(xué)管理方法和手段,充分發(fā)揮實(shí)驗(yàn)室和實(shí)驗(yàn)教學(xué)對培養(yǎng)大學(xué)生創(chuàng)新精神和實(shí)踐能力的重要作用,是學(xué)校實(shí)驗(yàn)教學(xué)環(huán)節(jié)關(guān)注的一個課題。我校光電工程學(xué)院光電與測試教學(xué)實(shí)驗(yàn)中心,作為理工科實(shí)驗(yàn)中心,除主要承擔(dān)學(xué)院的本科教學(xué)實(shí)驗(yàn)任務(wù)外,不斷探索和創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)開放管理模式,改革實(shí)驗(yàn)教學(xué)方法和體制,培養(yǎng)光電學(xué)生創(chuàng)新能力。
1 目前現(xiàn)狀和存在問題
1.1 目前現(xiàn)狀
光電工程學(xué)院成立于2006年,它與我校光電子學(xué)研究所院所合一,資源共享,教學(xué)與科研互相促進(jìn),創(chuàng)辦教學(xué)科研并重型學(xué)院。光電工程學(xué)院下設(shè)測控技術(shù)與儀器系、光電信息工程系和光電子技術(shù)科學(xué)系三個系和光電與測試教學(xué)實(shí)驗(yàn)中心。光電與測試教學(xué)實(shí)驗(yàn)中心隸屬于光電工程學(xué)院,現(xiàn)有實(shí)驗(yàn)室面積約700平方米,儀器設(shè)備近600臺套,價值1 000余萬元。中心下設(shè)6個教學(xué)實(shí)驗(yàn)室,分別是:光學(xué)工程與測試實(shí)驗(yàn)室、測控與傳感技術(shù)實(shí)驗(yàn)室、儀器電路實(shí)驗(yàn)室、深圳大學(xué)―NI虛擬儀器聯(lián)合實(shí)驗(yàn)室、光電子器件與技術(shù)實(shí)驗(yàn)室和深圳大學(xué)―歐姆龍傳感與控制聯(lián)合實(shí)驗(yàn)室。實(shí)驗(yàn)中心主要承擔(dān)光電工程學(xué)院本科專業(yè)的課內(nèi)實(shí)驗(yàn)、課程設(shè)計、畢業(yè)論文實(shí)驗(yàn)、創(chuàng)新實(shí)踐等實(shí)踐教學(xué)活動;同時,中心所有實(shí)驗(yàn)室向全校師生免費(fèi)開放,學(xué)生除了按照統(tǒng)一安排的時間做實(shí)驗(yàn)外,還可以通過開放預(yù)約管理系統(tǒng)自主選擇實(shí)驗(yàn)室,預(yù)約實(shí)驗(yàn)時間。學(xué)生通過免費(fèi)開放的創(chuàng)新實(shí)驗(yàn),可以得到進(jìn)一步鍛煉,提高實(shí)踐能力、創(chuàng)新能力和科學(xué)研究能力。
2013年,根據(jù)廣東省教育廳下發(fā)的通知,我校光電專業(yè)本科學(xué)生招生計劃將在粵上升到一本錄取。這些專業(yè)將不分區(qū)域面向全省招生,這意味著光電工程學(xué)院的本科生培養(yǎng)將完全按照一本院校培養(yǎng)方案計劃要求進(jìn)行,加強(qiáng)培養(yǎng)光電學(xué)生實(shí)踐動手能力和科研創(chuàng)新能力是我們實(shí)驗(yàn)中心責(zé)無旁貸的核心工作目標(biāo)之一。
1.2 存在問題
實(shí)驗(yàn)中心建立以來,對各實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行統(tǒng)一管理,各實(shí)驗(yàn)室負(fù)責(zé)各自工作范圍以內(nèi)的運(yùn)行管理,每個實(shí)驗(yàn)室均責(zé)任落實(shí)到人,以確保實(shí)驗(yàn)室安全、高效使用。實(shí)驗(yàn)室為學(xué)院培養(yǎng)光電類人才提供了較好的實(shí)驗(yàn)環(huán)境條件和較高水平的實(shí)驗(yàn)教學(xué)服務(wù)。長期以來,本中心實(shí)驗(yàn)室基本上是采用傳統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)教學(xué)管理模式,很好地和任課教師一起完成了課程理論教學(xué)和實(shí)驗(yàn)教學(xué)任務(wù),培養(yǎng)了大批優(yōu)秀的光電專業(yè)本科生。但這種模式強(qiáng)調(diào)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的共性發(fā)展而忽視了學(xué)生的個性發(fā)展,存在較大的缺陷:其一,在現(xiàn)行的教學(xué)模式和體制下,實(shí)驗(yàn)教學(xué)按照實(shí)驗(yàn)教學(xué)大綱和進(jìn)度表進(jìn)行,學(xué)生基本上根據(jù)教學(xué)給定的實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書和指定的實(shí)驗(yàn)任務(wù)內(nèi)容預(yù)習(xí)、開展實(shí)驗(yàn),屬于被動式實(shí)驗(yàn),學(xué)生的自主學(xué)習(xí)性和主觀能動性在一定程度上受到限制,難以發(fā)揮學(xué)生實(shí)驗(yàn)學(xué)習(xí)的主體作用,許多學(xué)生到實(shí)驗(yàn)室做實(shí)驗(yàn)完全是為了完成實(shí)驗(yàn)任務(wù)和獲得課程學(xué)分。與此同時,實(shí)驗(yàn)室的儀器設(shè)備一般情況只有在正式實(shí)驗(yàn)時使用,其余時間基本處于閑置狀態(tài),場地和設(shè)備資源利用率很低。其二,光電類學(xué)生因?yàn)閷儆谝粋€光機(jī)電算的綜合類專業(yè),許多學(xué)生必須通過各種各樣的實(shí)驗(yàn)實(shí)踐才能獲得實(shí)踐動手和創(chuàng)新能力,他們?yōu)榱私鉀Q在學(xué)習(xí)中遇到的問題或?qū)崿F(xiàn)某些設(shè)計思想希望進(jìn)行實(shí)驗(yàn)卻找不到實(shí)驗(yàn)場所,只能在宿舍或圖書館等地方上網(wǎng)查看文獻(xiàn)或在計算機(jī)上仿真模擬,因此,得不到真實(shí)的數(shù)據(jù)和真正的體驗(yàn)。針對上述問題,采取開放式實(shí)驗(yàn)教學(xué)和實(shí)驗(yàn)室開放管理是十分必要的,它能給學(xué)生提供一個充分開放和自由的實(shí)驗(yàn)環(huán)境,在教師的指導(dǎo)下由學(xué)生有步驟、有目的地學(xué)習(xí)相關(guān)知識,獨(dú)立設(shè)計實(shí)驗(yàn)內(nèi)容,培養(yǎng)獨(dú)立思考和解決問題的能力,培養(yǎng)創(chuàng)新精神以及在共同完成任務(wù)過程中的集體協(xié)作意識。針對實(shí)驗(yàn)教學(xué)和開放管理過程中存在的問題,經(jīng)過一段時間的探索和思考,我們總結(jié)和提出一些辦法和建議供同行參考和商榷。
2 實(shí)驗(yàn)開放管理模式的改革與探索
光電信息類專業(yè)涉及光通信、光纖傳感、光信息處理、光電對抗諸多學(xué)科,是一個實(shí)踐性很強(qiáng)的專業(yè),實(shí)踐教學(xué)質(zhì)量直接影響學(xué)生創(chuàng)新精神和實(shí)踐能力的培養(yǎng)[2]。為了踐行學(xué)校“有教無類、因材施教、厚積薄發(fā)、經(jīng)世致用”的辦學(xué)理念,以培養(yǎng)“素質(zhì)好、基礎(chǔ)好、上手快、轉(zhuǎn)型快的事業(yè)骨干和創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)型人才”,實(shí)驗(yàn)教學(xué)開放管理也必須從以下幾個方面進(jìn)行改革與探索,從而推進(jìn)教學(xué)改革,提升教學(xué)質(zhì)量:
2.1 實(shí)驗(yàn)教學(xué)思維模式和理念的轉(zhuǎn)換
實(shí)驗(yàn)教學(xué)開放管理關(guān)鍵在于教師和學(xué)生思想的解放,打破傳統(tǒng)的思維模式,轉(zhuǎn)變實(shí)驗(yàn)教學(xué)理念,適應(yīng)現(xiàn)代教學(xué)的需求,針對不同層次學(xué)生對實(shí)驗(yàn)實(shí)踐的多元化需要,采取靈活多變的措施進(jìn)行開放實(shí)驗(yàn)。
2.1.1 加大實(shí)驗(yàn)室宣傳力度,鼓勵學(xué)生走進(jìn)實(shí)驗(yàn)室,提高開放實(shí)驗(yàn)室的使用效率
目前在校的部分理工科大學(xué)生思想觀念還停留在認(rèn)真上課、修滿學(xué)分、按時畢業(yè)的保守狀態(tài),甚至部分學(xué)生只重視理論學(xué)習(xí)和考取好成績以獲得獎學(xué)金。而部分成績不好的學(xué)生則得過且過,跟著教師走,實(shí)驗(yàn)只要完成報告即可。如何讓學(xué)生愛上實(shí)驗(yàn)室,真正喜歡到實(shí)驗(yàn)室動手做實(shí)驗(yàn),是一個從思想根源上需要解決的問題。只有學(xué)生本人真正意識到自己要成為一個合格人才,只有通過理論學(xué)習(xí)和不斷實(shí)驗(yàn)實(shí)踐相結(jié)合的途徑才能實(shí)現(xiàn),這樣,實(shí)驗(yàn)室開放才真正具有培養(yǎng)高素質(zhì)創(chuàng)新光電人才的意義。因此學(xué)院領(lǐng)導(dǎo)、任課教師和實(shí)驗(yàn)室教師需要通過學(xué)校、學(xué)院各種網(wǎng)絡(luò)平臺、授課平臺和學(xué)生工作窗口等途徑大力教育和宣傳參加實(shí)際動手實(shí)驗(yàn)的意義,使學(xué)生從思想和思維上接受實(shí)驗(yàn)和愛上實(shí)驗(yàn),變被動學(xué)習(xí)為主動學(xué)習(xí)和動手實(shí)驗(yàn),從而達(dá)到鍛煉學(xué)生實(shí)驗(yàn)動手的能力。
2.1.2 轉(zhuǎn)變教師實(shí)驗(yàn)教學(xué)觀念,在完成基本教學(xué)工作任務(wù)的基礎(chǔ)上,大力推廣各種開放性實(shí)驗(yàn)課題
實(shí)驗(yàn)教師和技術(shù)人員也要改變思想,除了按照實(shí)驗(yàn)教學(xué)大綱要求開設(shè)課程相關(guān)的實(shí)驗(yàn)外,還應(yīng)以承擔(dān)學(xué)校開放實(shí)驗(yàn)基金等項目為契機(jī),以實(shí)施創(chuàng)新教育為主線,以加強(qiáng)創(chuàng)新人才培養(yǎng)為目標(biāo),對光電工程類實(shí)驗(yàn)室的建設(shè)模式以及實(shí)驗(yàn)教學(xué)進(jìn)行開放性探索研究和嘗試性實(shí)踐。通過以科研促教學(xué),擴(kuò)展開放實(shí)驗(yàn)課題,完善實(shí)驗(yàn)教學(xué)課程體系,建立創(chuàng)新實(shí)踐基地等措施,形成自己獨(dú)到的實(shí)驗(yàn)教學(xué)體系和實(shí)驗(yàn)室建設(shè)新模式。根據(jù)學(xué)生的不同層次需求因材施教,引導(dǎo)學(xué)生作為實(shí)驗(yàn)主題,敢于學(xué)習(xí)和創(chuàng)新,提高實(shí)踐能力,以培養(yǎng)大學(xué)生的創(chuàng)新意識和創(chuàng)新能力,全面提高學(xué)生的綜合素質(zhì)。總之,只有全院師生從思想意識上重視開放實(shí)驗(yàn)教學(xué),才能使開放實(shí)驗(yàn)管理水平上一個新的臺階。
2.2 實(shí)驗(yàn)教學(xué)時間的合理開放與安排
要實(shí)現(xiàn)開放實(shí)驗(yàn)教學(xué),還需要對現(xiàn)行實(shí)驗(yàn)教學(xué)課時進(jìn)行組合和優(yōu)化。因?yàn)閷?shí)驗(yàn)室的資源固定有限,不可能隨時接受學(xué)生無計劃地進(jìn)入實(shí)驗(yàn)室做無準(zhǔn)備的實(shí)驗(yàn)。為了提高實(shí)驗(yàn)設(shè)備與實(shí)驗(yàn)用房的利用率,充分挖掘?qū)嶒?yàn)教學(xué)資源潛力,使學(xué)生有更多有效的自主學(xué)習(xí)、獨(dú)立思考、參與開放實(shí)驗(yàn)的時間,我們將采用優(yōu)化配置實(shí)驗(yàn)課程教學(xué)課時和學(xué)生開放實(shí)驗(yàn)分散錯峰進(jìn)行相結(jié)合的管理模式。
(1)實(shí)驗(yàn)中心將聯(lián)合學(xué)院教務(wù)部門優(yōu)化理論課程教學(xué)和實(shí)驗(yàn)教學(xué),以教學(xué)實(shí)驗(yàn)中心實(shí)際情況為主,合理安排教學(xué)進(jìn)度,保證實(shí)驗(yàn)教學(xué)主體目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)。如安排學(xué)生分階段完成基礎(chǔ)的電路分析、模擬電子技術(shù)、數(shù)字電子技術(shù)、工程光學(xué)等實(shí)驗(yàn)后,待他們基本掌握實(shí)驗(yàn)室儀器設(shè)備的操作和使用方法后,再開設(shè)光電子技術(shù)、光纖通信、光電檢測技術(shù)、液晶綜合實(shí)驗(yàn)等實(shí)驗(yàn)課程。優(yōu)化實(shí)驗(yàn)課程教學(xué)后,大二以后的學(xué)生具備了常規(guī)參與開放實(shí)驗(yàn)的基本技能,喜歡借助實(shí)驗(yàn)探索未知的知識領(lǐng)域。這樣科學(xué)地安排實(shí)驗(yàn)教學(xué)時間,既減輕了實(shí)驗(yàn)技術(shù)人員的器材檢修和準(zhǔn)備時間,也避免了學(xué)生因盲目進(jìn)入實(shí)驗(yàn)室做實(shí)驗(yàn)造成的尷尬局面。
(2)充分利用網(wǎng)絡(luò)媒體等現(xiàn)代化工具,合理利用學(xué)校的勤工儉學(xué)制度,保證實(shí)驗(yàn)室全天候?qū)W(xué)生開放[3]。要保證實(shí)驗(yàn)室對廣大學(xué)生有效開放使用,時間管理上也要進(jìn)行優(yōu)化組合。如可以利用網(wǎng)絡(luò)建立預(yù)約管理系統(tǒng),學(xué)生可以提前預(yù)約,錯峰分時實(shí)驗(yàn)。通過網(wǎng)絡(luò)、電話和多媒體提前了解實(shí)驗(yàn)室資源的配置情況,從而事先預(yù)習(xí)儀器設(shè)備的使用操作方法,做好開放實(shí)驗(yàn)方案的可行性研究和充分準(zhǔn)備,進(jìn)入實(shí)驗(yàn)室后即可快速有效地進(jìn)行實(shí)驗(yàn)研究。實(shí)驗(yàn)中心教師不可能時刻守在每個實(shí)驗(yàn)室指導(dǎo)每個學(xué)生的實(shí)驗(yàn),我們利用先進(jìn)的視頻監(jiān)控來輔助完成[4],另外我們利用學(xué)校勤工儉學(xué)制度配備優(yōu)秀的實(shí)驗(yàn)室助管學(xué)生和研究生助教,先培訓(xùn)他們熟練掌握實(shí)驗(yàn)設(shè)備的操作使用方法和常用測試技能,然后讓他們協(xié)助實(shí)驗(yàn)中心教師輪換分時值班和指導(dǎo)學(xué)生的開放實(shí)驗(yàn)。這樣大大提高了實(shí)驗(yàn)室開放使用的效率,保證了實(shí)驗(yàn)中心全天候?qū)ν忾_放。
2.3 實(shí)驗(yàn)資源的科學(xué)配置和有效開放管理
(1)開放實(shí)驗(yàn)教學(xué)對實(shí)驗(yàn)室管理提出了更高的要求,由于課題的開放性和實(shí)驗(yàn)內(nèi)容的廣泛性,對儀器設(shè)備,實(shí)驗(yàn)代課教師,實(shí)驗(yàn)室工作人員都提出了更多、更高的要求,要使開放實(shí)驗(yàn)教學(xué)規(guī)范有序、順利、高效地進(jìn)行,科學(xué)規(guī)范的管理必不可少[5]。學(xué)校和學(xué)院對實(shí)驗(yàn)中心十分重視,投入了大量的財力和物力。目前實(shí)驗(yàn)資源配置都是優(yōu)質(zhì)一流的硬件,實(shí)驗(yàn)中心對從模數(shù)電子技術(shù)綜合實(shí)驗(yàn)平臺、光學(xué)平臺、全息技術(shù)實(shí)驗(yàn)平臺、光電綜合實(shí)驗(yàn)平臺到光纖傳感檢測等光機(jī)電算系統(tǒng)進(jìn)行了較為科學(xué)系統(tǒng)地配置。實(shí)驗(yàn)中心教師還根據(jù)學(xué)院專業(yè)的特點(diǎn)和最新業(yè)界發(fā)展形勢,自制了大量的儀器設(shè)備,如PLC傳感與控制實(shí)驗(yàn)裝置等。實(shí)驗(yàn)中心還與一些知名公司合作,引進(jìn)業(yè)界最新技術(shù),建立了校企聯(lián)合實(shí)驗(yàn)室,如深圳大學(xué)―大恒光電聯(lián)合實(shí)驗(yàn)室、深圳大學(xué)―歐姆龍聯(lián)合實(shí)驗(yàn)室、深圳大學(xué)―NI虛擬儀器聯(lián)合實(shí)驗(yàn)室。通過這些措施,實(shí)驗(yàn)中心資源配置充足完善,完全可以滿足光電學(xué)生開展各種各樣的開放課題實(shí)驗(yàn)的要求。
(2)為了有效進(jìn)行開放管理,需要建立健全規(guī)章制度,保證實(shí)驗(yàn)室規(guī)范有序地運(yùn)行[6]。實(shí)驗(yàn)中心為了充分利用實(shí)驗(yàn)教學(xué)資源并發(fā)揮其效益,根據(jù)我院現(xiàn)有實(shí)驗(yàn)教學(xué)資源和各專業(yè)教學(xué)大綱,基于實(shí)驗(yàn)教學(xué)資源共享的原則,對實(shí)驗(yàn)教師、實(shí)驗(yàn)儀器與設(shè)備、實(shí)驗(yàn)消耗材料及實(shí)驗(yàn)用房等分別制訂科學(xué)管理條例,如《實(shí)驗(yàn)室開放管理辦法》《實(shí)驗(yàn)器材管理辦法》等。經(jīng)過較長時間的探索和實(shí)踐,摸索和總結(jié)出一條切實(shí)有效的實(shí)驗(yàn)器材開放管理辦法―分門別類、標(biāo)簽編號、歸類存檔、統(tǒng)一收放、借用登記、專人負(fù)責(zé)。
2.4 實(shí)驗(yàn)師資隊伍的提高建設(shè)與優(yōu)化[7]
當(dāng)然,開放管理運(yùn)行的成功與否最終還是由人來決定的。因此建立一支強(qiáng)有力的實(shí)驗(yàn)師資隊伍對實(shí)驗(yàn)中心建設(shè)至為關(guān)鍵。實(shí)驗(yàn)技術(shù)工作比較煩瑣,選拔一批思想品質(zhì)好,任勞任怨的教師和技術(shù)人員承擔(dān)實(shí)驗(yàn)教學(xué)管理工作是十分必要的。只有具備高度責(zé)任心的實(shí)驗(yàn)師資隊伍,才能勝任實(shí)驗(yàn)室開放管理的重任。有了責(zé)任心,實(shí)驗(yàn)師還必須有技術(shù),業(yè)務(wù)能力強(qiáng)。光電學(xué)科涵蓋了光機(jī)電算的許多知識點(diǎn),實(shí)驗(yàn)教師和實(shí)驗(yàn)技術(shù)人員也必然要熟練掌握這些方面的知識,否則難以指導(dǎo)學(xué)生和管理好實(shí)驗(yàn)室各種儀器設(shè)備。實(shí)驗(yàn)中心利用寒暑假分批選派實(shí)驗(yàn)技術(shù)人員外出進(jìn)修學(xué)習(xí)各種知識,聯(lián)系業(yè)界龍頭企業(yè)專家來學(xué)校培訓(xùn)實(shí)驗(yàn)技術(shù)人員,使實(shí)驗(yàn)教學(xué)師資隊伍的業(yè)務(wù)水平得到不斷提高和知識結(jié)構(gòu)的不斷優(yōu)化。
3 結(jié)束語
通過實(shí)驗(yàn)教學(xué)開放管理的探索和實(shí)踐研究,實(shí)驗(yàn)中心摸索出一條適合光電工程學(xué)院實(shí)際情況的開放管理模式和分散錯峰的實(shí)施辦法。本中心實(shí)驗(yàn)室實(shí)驗(yàn)教學(xué)資源利用率得以大大提高,實(shí)驗(yàn)室全天候開放,為學(xué)有余力的學(xué)生提供了一個鍛煉動手能力的機(jī)會和環(huán)境。學(xué)生可以在實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行各類課外科技創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)或自主開放實(shí)驗(yàn),從而使光電學(xué)生日后走向社會具有更好的實(shí)用本領(lǐng)、競爭實(shí)力和創(chuàng)新能力。
參考文獻(xiàn)
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摘要:高職院校應(yīng)基于人才需求調(diào)研和人才培養(yǎng)質(zhì)量評價情況,準(zhǔn)確定位高職電子信息工程技術(shù)專業(yè)的人才培養(yǎng)目標(biāo),探索與實(shí)施“訂單引領(lǐng)、交替頂崗”的人才培養(yǎng)模式,構(gòu)建“能力核心、崗證課賽融合”課程體系,創(chuàng)新“崗證課賽”教學(xué)模式。據(jù)此不斷提高高職人才培養(yǎng)質(zhì)量,提升專業(yè)服務(wù)產(chǎn)業(yè)能力,使其符合電子信息產(chǎn)業(yè)發(fā)展、升級的需要。
關(guān)鍵詞 :高職;電子信息技術(shù);人才培養(yǎng)模式;課程體系
中圖分類號:G718 文獻(xiàn)標(biāo)識碼:A 文章編號:1672-5727(2015)04-0025-04
作者簡介:齊攀(1982—),男,博士,廣東交通職業(yè)技術(shù)學(xué)院電子與通信工程學(xué)院副院長,研究方向?yàn)楣怆姍z測技術(shù)、高職教育與管理。
基金項目:廣東省高等職業(yè)教育教學(xué)改革項目“電子信息類專業(yè)校企共育人才培養(yǎng)模式研究與實(shí)踐”(項目編號:20120201018);廣東省高等職業(yè)教育教學(xué)改革項目“基于終身教育理念的電子信息工程技術(shù)專業(yè)中高職銜接的專業(yè)教學(xué)標(biāo)準(zhǔn)與課程標(biāo)準(zhǔn)研究與探索”(項目編號:20120202021);廣東省信息技術(shù)教指委教學(xué)改革項目“移動互聯(lián)時代下的電子信息工程技術(shù)專業(yè)課程開發(fā)研究與實(shí)踐”(項目編號:XXJS-2013—1014)
高職教育承擔(dān)著向社會輸送一線人才的重任,而高職人才培養(yǎng)模式尚不能與經(jīng)濟(jì)社會發(fā)展的需要相適應(yīng),不能很好地滿足產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整對人才的需求,特別是在電子信息產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型升級的大背景下,電子信息類高職人才培養(yǎng)模式還面臨著許多困難。具體體現(xiàn)在:人才培養(yǎng)定位與產(chǎn)業(yè)升級要求不適應(yīng);課程體系、教學(xué)設(shè)計與企業(yè)生產(chǎn)過程脫節(jié);課程標(biāo)準(zhǔn)與職業(yè)標(biāo)準(zhǔn)不銜接;專業(yè)培養(yǎng)與人文精神培養(yǎng)不協(xié)調(diào)等。
針對上述問題,廣東交通職業(yè)技術(shù)學(xué)院電子信息工程技術(shù)專業(yè)積極進(jìn)行了校企深度融合的人才培養(yǎng)模式改革與實(shí)踐,旨在提高人才培養(yǎng)質(zhì)量,使高職培養(yǎng)的人才符合電子信息產(chǎn)業(yè)發(fā)展、升級的需要。
一、專業(yè)培養(yǎng)目標(biāo)定位
順應(yīng)區(qū)域電子信息產(chǎn)品制造業(yè)改造升級方向,依托廣東省電子行業(yè)協(xié)會和國光電器股份有限公司等22家廣東省電子信息知名企業(yè),積極開展人才需求調(diào)研和培養(yǎng)質(zhì)量評價工作,形成了《電子信息工程技術(shù)專業(yè)人才需求報告》和《電子信息工程技術(shù)專業(yè)改革調(diào)研報告》。基于兩個報告,將本專業(yè)畢業(yè)生職業(yè)崗位主要定位于產(chǎn)業(yè)鏈中“產(chǎn)品生產(chǎn)”和“工程應(yīng)用”兩個環(huán)節(jié),每一個環(huán)節(jié)與相應(yīng)的職業(yè)領(lǐng)域?qū)?yīng),如圖1所示。
本專業(yè)緊緊圍繞珠三角地區(qū)重點(diǎn)發(fā)展的“電子產(chǎn)品生產(chǎn)制造”、“通信工程施工與項目管理”和“電子信息系統(tǒng)運(yùn)行維護(hù)”等電子信息產(chǎn)業(yè)職業(yè)領(lǐng)域,培養(yǎng)具備電子信息職業(yè)素質(zhì),掌握電子信息崗位綜合技能,具有電子產(chǎn)品檢測與維修員、生產(chǎn)制造與設(shè)計技術(shù)員、電子信息系統(tǒng)維護(hù)工程師、通信工程項目管理工程師等崗位從業(yè)能力和創(chuàng)新精神的復(fù)合型技術(shù)技能人才,使人才培養(yǎng)定位與產(chǎn)業(yè)升級要求相適應(yīng)。
二、“訂單引領(lǐng)、交替頂崗”人才培養(yǎng)模式改革與實(shí)踐
(一)人才培養(yǎng)模式改革
為了實(shí)現(xiàn)專業(yè)教學(xué)與崗位技能深度對接,學(xué)院依托專業(yè)校企合作理事分會平臺,通過與企業(yè)合作開展調(diào)研,校企共同制定專業(yè)人才培養(yǎng)方案,探索和實(shí)施“訂單引領(lǐng)、交替頂崗”的人才培養(yǎng)模式。
“訂單引領(lǐng)”是指依托專業(yè)校企合作平臺,以工學(xué)結(jié)合為基本育人方式,以學(xué)校、企業(yè)、學(xué)生多方共贏為基點(diǎn),學(xué)校與企業(yè)簽訂訂單培養(yǎng)協(xié)議,成立校企合作領(lǐng)導(dǎo)小組(設(shè)辦公室、電子技術(shù)課題組),校企共同制定訂單班人才培養(yǎng)方案,明確第三學(xué)年教學(xué)(實(shí)習(xí))安排、訂單班必修課程、授課教師資質(zhì)及酬金發(fā)放標(biāo)準(zhǔn)、畢業(yè)設(shè)計(論文)選題要求、教學(xué)組織形式等;校企共同管理和考核訂單班學(xué)生。充分利用校企雙方的優(yōu)質(zhì)資源,推進(jìn)校企深度對接,提升人才培養(yǎng)質(zhì)量和就業(yè)質(zhì)量,使所培養(yǎng)的人才適用、能干。
“交替頂崗”是指根據(jù)電子信息企業(yè)生產(chǎn)規(guī)律和復(fù)合型技術(shù)技能人才的特點(diǎn),在人才培養(yǎng)過程中主動適應(yīng)企業(yè)生產(chǎn)需要,實(shí)施“交替頂崗”分段式教學(xué)組織形式,如圖2所示,將校內(nèi)學(xué)習(xí)與企業(yè)生產(chǎn)實(shí)習(xí)、頂崗實(shí)習(xí)交替進(jìn)行,實(shí)現(xiàn)教學(xué)過程與生產(chǎn)過程對接,崗位職業(yè)能力進(jìn)階提升。“交替頂崗”培養(yǎng)的崗位職業(yè)能力與職業(yè)素質(zhì)提升對照如圖3所示。
校內(nèi)課程學(xué)習(xí)期間,實(shí)踐性強(qiáng)的部分課程結(jié)合企業(yè)生產(chǎn)情況,充分利用企業(yè)資源,安排在校內(nèi)實(shí)訓(xùn)基地(廠中校)進(jìn)行。企業(yè)現(xiàn)場教學(xué)由校內(nèi)教師和企業(yè)技術(shù)人員或管理人員共同授課,依托工作現(xiàn)場的環(huán)境和設(shè)備,結(jié)合實(shí)際生產(chǎn)開展教、學(xué)、做一體化教學(xué),實(shí)現(xiàn)校企共育。校內(nèi)教學(xué)重在培養(yǎng)學(xué)生的基礎(chǔ)知識和專業(yè)基本技能、基本職業(yè)素質(zhì),主要包括校內(nèi)課程學(xué)習(xí)(含企業(yè)現(xiàn)場教學(xué))、校內(nèi)實(shí)踐與考證、校內(nèi)生產(chǎn)性實(shí)訓(xùn)、職業(yè)資格證書考證等。校外教學(xué)側(cè)重崗位應(yīng)用技能訓(xùn)練和崗位職業(yè)素質(zhì)的提高,主要包括生產(chǎn)實(shí)習(xí)和頂崗實(shí)習(xí),結(jié)合實(shí)習(xí)工作任務(wù)完成畢業(yè)論文與答辯。
通過“交替頂崗”分段式教學(xué)組織安排,校內(nèi)與校外教學(xué)相結(jié)合,實(shí)現(xiàn)校企雙方協(xié)同管理、聯(lián)合教學(xué)、共同育人;融入優(yōu)秀電子企業(yè)作風(fēng),培養(yǎng)學(xué)生職業(yè)道德和職業(yè)精神。
(二)課程體系構(gòu)建與教學(xué)模式
在專業(yè)教學(xué)指導(dǎo)委員會指導(dǎo)下,本專業(yè)緊跟電子信息產(chǎn)業(yè)發(fā)展對人才的需求,對接企業(yè)崗位,融入電子設(shè)計工程師等職業(yè)資格標(biāo)準(zhǔn),嵌入全國大學(xué)生電子設(shè)計競賽項目,構(gòu)建了“能力核心、崗證課賽融合”課程體系,由公共基礎(chǔ)、職業(yè)基礎(chǔ)、職業(yè)能力、職業(yè)拓展、職業(yè)技能訓(xùn)練、考證、訂單特色等7個課程平臺組成,如下頁圖4所示。
1.將國賽項目融入課程教學(xué),創(chuàng)新“崗證課賽”教學(xué)模式
將全國大學(xué)生電子設(shè)計大賽的競賽項目嵌入課程教學(xué),以競賽項目為導(dǎo)向,設(shè)計教學(xué)內(nèi)容及訓(xùn)練環(huán)節(jié),最后以作品競賽形式進(jìn)行課程考核,創(chuàng)新“崗證課賽”教學(xué)模式。如“智能電子產(chǎn)品設(shè)計”課程選取全國電子設(shè)計大賽的常規(guī)比賽題目“電動玩具車”為主要教學(xué)項目,課程教學(xué)全過程模擬產(chǎn)品開發(fā)運(yùn)作模式進(jìn)行(如下頁圖5所示),最后通過競賽形式進(jìn)行總結(jié)和考核,實(shí)現(xiàn)學(xué)生競賽覆蓋面100%,培養(yǎng)了學(xué)生的團(tuán)隊協(xié)作能力和創(chuàng)新精神。我院學(xué)生在全國大學(xué)生電子設(shè)計競賽等省級以上比賽中取得了優(yōu)異成績。
課程以虛擬企業(yè)的模式開設(shè),先成立虛擬企業(yè)部門,企業(yè)的主要機(jī)構(gòu)設(shè)置如下:
行政部門——主講教師任總經(jīng)理,企業(yè)兼職教師任副總經(jīng)理;采購部門——設(shè)部門經(jīng)理1名(學(xué)生),成員1名(學(xué)生);后勤部門——設(shè)部門經(jīng)理1名(學(xué)生),成員1名(學(xué)生);質(zhì)檢部門——設(shè)部門經(jīng)理1名(學(xué)生),成員1名(學(xué)生);監(jiān)管部門——設(shè)部門經(jīng)理1名(學(xué)生),成員1名(學(xué)生);產(chǎn)品開發(fā)生產(chǎn)部門——每個產(chǎn)品開發(fā)生產(chǎn)部門由四五名學(xué)生組成,共有七八個產(chǎn)品開發(fā)生產(chǎn)部門,涉及的職位分別為軟件工程師、硬件工程師、產(chǎn)品造型設(shè)計師、部門經(jīng)理。
各部門職責(zé)如下:行政部門——主持企業(yè)的生產(chǎn)經(jīng)營管理工作,擬定公司的基本管理制度,擬定公司內(nèi)部管理機(jī)構(gòu)設(shè)置方案,制定公司的具體規(guī)章;采購部門——按照上級批準(zhǔn)的采購方式組織采購活動,并向上級報告;后勤部門——聯(lián)系產(chǎn)品設(shè)計生產(chǎn)工作場地,安排工具等資源的分配;質(zhì)檢部門——檢驗(yàn)產(chǎn)品的安全性及質(zhì)量,對檢驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)的問題及時向產(chǎn)品設(shè)計部門反映,并跟蹤改正過程;監(jiān)管部門——負(fù)責(zé)每次工作的考勤情況,向總經(jīng)理匯報,監(jiān)督和管理資源的合理利用,監(jiān)督和管理工作場地的安全情況;產(chǎn)品開發(fā)部門——負(fù)責(zé)產(chǎn)品技術(shù)開發(fā),設(shè)計與生產(chǎn)。
課程的教學(xué)實(shí)施模擬企業(yè)運(yùn)作方式,行政部門與開發(fā)部門協(xié)同合作,最后借鑒競賽的評分標(biāo)準(zhǔn)評價學(xué)生的作品作為本課程的成績。整個過程中兩位教師擔(dān)任總經(jīng)理和副總經(jīng)理的職位,對其他行政部門和開發(fā)部門起到引導(dǎo)、技術(shù)指導(dǎo)和部分監(jiān)管的作用,教師的地位弱化,而學(xué)生則逐漸處于課程的主導(dǎo)地位,采購、后勤、監(jiān)管、質(zhì)檢和產(chǎn)品開發(fā)都由學(xué)生完成。整個教學(xué)過程是開放式的,具體體現(xiàn)在:第一,學(xué)習(xí)時間開放,學(xué)生上課時間不再局限于課內(nèi),課余時間也在進(jìn)行產(chǎn)品的設(shè)計、制作與調(diào)試,教師可根據(jù)學(xué)生的情況即時安排輔導(dǎo)時間;第二,學(xué)習(xí)地點(diǎn)開放,學(xué)生上課地點(diǎn)不再局限于課室,學(xué)習(xí)制作活動可以在圖書館、機(jī)房、創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)室甚至宿舍開展;第三,學(xué)習(xí)內(nèi)容開放,學(xué)生上課內(nèi)容以自編教材《玩具電動避障車設(shè)計指南》為參考,但不局限于教材內(nèi)容,除了規(guī)定的三個基本功能外,學(xué)生可以在教師的指導(dǎo)下,在基本功能上添加拓展功能;第四,教學(xué)資源開放,學(xué)生在產(chǎn)品設(shè)計、制作與調(diào)試過程中遇到問題或需要使用設(shè)備時,可以通過教師統(tǒng)籌解決。該課程開放式的改革實(shí)施受到了學(xué)生的一致好評,獲得了較好的教學(xué)評價。
2.“任務(wù)驅(qū)動、項目導(dǎo)向”,實(shí)施“教學(xué)做”一體化
根據(jù)課程特點(diǎn)及高職學(xué)生學(xué)習(xí)認(rèn)知規(guī)律,本專業(yè)核心課程全部進(jìn)行項目化設(shè)計,以學(xué)生為中心,“教學(xué)做”一體,提高了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和教學(xué)效果。如“單片機(jī)技術(shù)”課程的“單片機(jī)最小系統(tǒng)的制作”項目教學(xué)(如下頁圖6所示),整個教學(xué)過程分為“教中學(xué)”、“學(xué)中做”、“做中學(xué)”三個階段。在“教中學(xué)”階段,教師主要講授理論知識,學(xué)生學(xué)習(xí);在“學(xué)中做”階段,教師指導(dǎo)學(xué)生開展實(shí)訓(xùn)項目,學(xué)生掌握實(shí)踐技能;在“做中學(xué)”階段,學(xué)生通過查閱資料、小組討論、實(shí)際測量完成學(xué)習(xí)任務(wù),同時鍛煉自學(xué)能力和協(xié)作能力。
三、人才培養(yǎng)模式改革與實(shí)踐的效果
近三年來,我院本專業(yè)畢業(yè)生職業(yè)資格證書獲取率達(dá)到100%;學(xué)生在全國大學(xué)生電子設(shè)計競賽等省級以上比賽中取得了優(yōu)異成績,有37人次獲省級以上獎項14項,其中,6人獲國家級二等獎3項、9人獲省級一等獎3項;畢業(yè)生就業(yè)率均為100%,就業(yè)對口率近90%;畢業(yè)生月收入高于全國高職院校平均水平,畢業(yè)生三年內(nèi)六成以上得到職位晉升;用人單位對本專業(yè)畢業(yè)生總體評價優(yōu)良率達(dá)90%,合格率為100%;訂單班學(xué)生比例達(dá)70%。本專業(yè)的綜合實(shí)力和水平躍上新臺階,媒體紛紛報道本專業(yè)人才培養(yǎng)的做法與成果,社會關(guān)注度不斷上升。《中國青年報》、《廣州日報》、高職高專教育網(wǎng)站、廣東省教育廳網(wǎng)站、《今日花都報》、花都電視臺等媒體公開報道了我院校企合作、人才培養(yǎng)模式改革、學(xué)生技能競賽和學(xué)生綜合能力培養(yǎng)的成效。
在國家“高等職業(yè)學(xué)校提升專業(yè)服務(wù)產(chǎn)業(yè)發(fā)展能力項目”驗(yàn)收中,《廣東省高等學(xué)校提升專業(yè)服務(wù)產(chǎn)業(yè)發(fā)展能力項目驗(yàn)收報告》提到:“廣東交通職業(yè)技術(shù)學(xué)院電子信息工程技術(shù)專業(yè)與國光電器股份有限公司緊密合作,校企聯(lián)姻,共筑平臺,共育人才,共同發(fā)展。”同時,我院電子信息工程技術(shù)專業(yè)校企共育人才培養(yǎng)案例入選了“廣東省高等學(xué)校提升專業(yè)服務(wù)產(chǎn)業(yè)發(fā)展能力項目”驗(yàn)收十大最佳案例,這是對我院人才培養(yǎng)模式改革的充分肯定。
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