“光电检测技术”教学方法探讨

吴莹

摘 要“光电检测技术”在日常生产、生活中应用极其广泛。为了充分调动学生学习的积极性、提高教学质量，在授课过程中，采用了呈现法、启发法、理论和实验相结合法及任务驱动法，取得较好的教学效果。

关键词 光电检测技术 教学方法 教学质量

中图分类号：G424 文献标识码：A DOI：10.16400/j.cnki.kjdkx.2015.09.049

Discussion on Teaching Methods of Photoelectric Detection Technology

WU Ying

（Jiangsu Normal University， Xuzhou， Jiangsu 221116）

Abstract Photoelectric detection technology is widely used in daily production and life. In order to mobilize students learning enthusiasm， improve the quality of teaching fully， the presentation method， heuristic method， method of theory combined with experiment， and task driven method in teaching process are adopted， a good teaching effect is obtained.

Key words photoelectric detection technology; teaching method; teaching quality

目前，“光电检测技术”课程的教学方法主要采用讲授法，结合多媒体课件及板书，把教学内容灌输给学生，由于这种方法忽视了学生的主动性和创造性，学生常会感觉教学内容过于抽象和杂乱，最终失去学习兴趣。①因“光电检测技术”应用性较强，在培养学生过程中应不仅要求学生掌握理论知识，还应培养学生的综合应用能力，使学生做到学以致用。为了提高教学质量、提升教学效果，笔者根据自身教学实践，对“光电检测技术”课程教学方法进行了探讨。

1 呈现法

在授课过程中，可通过多媒体课件，列举大量光电检测技术在生产、生活领域的应用实例，如工业生产过程中的光电自动检测，校园里路灯的自动控制，检测技术在汽车、家电、医疗卫生中的应用等，这将有利于学生了解光电检测技术的应用，激发学生对这门课的兴趣。

在讲解光电检测器件时，除了介绍器件的工作原理、特点，还可以通过多媒体课件展示器件的应用，如空调、冰箱、电饭煲等，可利用热敏电阻、热电偶等检测器件实现温度检测，电视机遥控器可利用光敏二极管、光敏三极管实现红外检测;办公用品中的扫描仪可利用线阵CCD实现文档扫描;医疗方面使用的电子血压计可利用压力传感器实现血压检测等。此外，还可以利用课件呈现部分检测电路，使学生了解怎样使用这些器件，以及使用过程中需要注意哪些问题，这样，学生才会对器件有更深刻的认识，而且学生也将明白根据自己所学的知识可以实现实际的检测目标。

2 启发法

采用启发式教学能充分调动学生的主观能动性。②在授课过程中要引导学生自主思考，如在讲解光生伏特器件比光电导器件有更快的响应速度时，可从半导体理论出发，引导学生理解光电导器件与光照有关的是多数载流子的行为，而光生伏特器件与光照相联系的是少数载流子的行为，且少数载流子的寿命通常很短。在分析光子检测器件与热电检测器件的响应时间时，可以引导学生从光与物质相互作用的过程出发，光热效应中物质吸收了光能导致自身温度变化，需要时间较长，因此导致热电检测器件的响应时间比光子检测器件的响应时间长。

在介绍检测器件的特性时，应从器件的工作原理出发，引导学生理解器件的特性。如在介绍光敏电阻时，其伏安特性表现为过原点的直线。这是因光敏电阻是基于光电导效应做成的器件，在一定的光照度条件下，光生载流子的数量一定，此时光敏电阻相当于一个纯电阻，因此符合欧姆定律。

在介绍检测器件的特性时，还可以引导学生对各种器件进行横向比较，以巩固以前的知识。因光敏二极管和光敏三极管同是基于光生伏特效应做成的器件，在介绍特性时可引导学生进行对比。如在介绍光敏三极管的特性时，可以引导学生回顾光敏二极管的特性。光敏二极管在正向电压条件下与普通二极管一样，只有单向导电性，仅在反向偏压条件下表现出光电效应。其伏安特性表现出一定的入射光功率条件下，在较低反向电压作用时光电流随反向偏压的变化较明显，当反向偏压进一步增加时，光生载流子的收集接近极限，光电流趋于饱和，此时可视作恒流源。光敏三极管因为有光电流放大的功能，所以光敏三极管的伏安特性曲线向上偏斜，间距增大。③与光敏二极管伏安特性的不同还表现在偏置电压很低时，无论光照有多强，光敏三极管的集电极因偏压太低，导致收集能力低，造成三极管饱和，伏安特性表现出此时电流都趋于零，而光敏二极管则因光照原因有反向电流流过。

3 理论和实验相结合法

“光电检测技术”所涉及到的检测器件比较多，且每个器件的特性不同，单靠课堂讲解，学生很容易混淆。因学院在开设理论课的同时还开设了“光电技术综合实验”课，因此，在进行理论教学的过程中结合实验平台，能使学生更好地理解光电检测器件的特性。我们采用的是CSY-10G型和CSY-10E型光电特性综合实验系统，涉及到光敏二极管、光敏三极管、光敏电阻、光电池、光纤传感器、PSD光电位置传感器、CCD电荷耦合图像传感器、热释电红外传感器、光栅传感器、光电耦合器、发光二极管、激光二极管、光电倍增管、雪崩光电二极管等器件的特性实验。在课堂讲授器件特性之前，可先进行检测器件特性测量的实验，授课过程中结合器件的工作原理，分析实验中器件所表现出的特性，有利于学生更好地理解并掌握器件的特性。

光电特性综合实验系统还提供了光电检测器件的应用系统，如光敏电阻的应用-暗灯控制，使发光二极管在实验时光照环境下不亮，改变光照条件，实现光照变暗到一定程度时发光管变亮。这些应用系统可以使学生了解检测器件的使用，使学生做到学以致用，从而激发学生学习这门课的兴趣。

在完成课堂教学的同时，还可以结合实验室条件，鼓励学生对现有实验进行改进，改被动接收为主动学习，强化学生对所学知识的理解。如在利用光电耦合器测电机转速的实验中，除了要求学生观察实验装置，了解实验原理，学会测量电机的转速，还可以鼓励学生改变发光器件与接光器件的夹角，从而实现不同距离的探测。在光敏电阻的应用实验时，学生可根据暗通电路原理，试设计一个亮通控制电路，这样可以提高学生学习的热情，激发他们对某些事物变革的思路。

4 任务驱动法

因为“光电检测技术”具有较强的实用性，而且课程一般安排在电学相关课程学完之后进行，因此，学生在学完本门课之后，应该能独立解决一些生活中的实际问题。在整个课程学习过程中，教师可下达两次任务：（1）经过光电检测器件的学习，在遇到实际问题时，学生应该能够选择合适的检测器件，此时，教师可对学生提出任务，即根据实际生活中的某一个问题，选择合适的检测器件，实现检测目标。目的是使学生了解检测器件在实际生活中的应用。（2）在完成光电检测电路及光电检测系统的学习后，学生应该可以根据所学知识解决一些简单的实际问题，此时，教师可对学生提出自己设计并实现实际检测的要求。在设计完成时，每组可由一名同学主讲，其他同学补充的方式，将设计成果展现给全班同学，所做成果可计分在最终的考察成绩里。

在学生学习的过程中，还应积极鼓励学生参加各种科技创新活动，④培养学生的创新意识、协作精神。因为“光电检测技术”在日常生产、生活中应用极其广泛，通过科技创新活动寻找生活中存在的问题，积极主动地解决，可提高学生的综合分析与设计能力。

以上是笔者在教学过程中采用的一些方法，综上所述，笔者认为在光电检测技术教学中，教师应充分发挥自己的才智，吸引学生的注意力，提高教学效果，培养学生的综合应用能力。

基金项目：江苏省高等教育教改研究课题（2013JSJG 155）;十二五重点专业支持项目;江苏高校优势学科建设工程资助项目

注释

① 李刚，曹浪舟.光电检测技术课程教学改革的探讨[J].高等函授学报（自然科学版），2010.23（4）：43-45.

② 陈元枝.“光电检测技术”课程的教学体会[J].桂林电子科技大学学，2007.27（5）：426-428.

③ 郭培源，付扬.光电检测技术与应用[M].北京：北京航空航天大学出版社，2006.

④ 张卫纯，王开圣.浅谈《光电检测技术》课程的课堂教学[J].甘肃科技，2009.25（18）：170-171.