光纤传感技术课程教学改革初探

李敏

摘要：针对光纤传感技术课程的研究现状和特点，结合应用型本科院校的人才培养目标，对本课程的教学内容、教学方法和考核方式进行了初步的改革探索.通过把实践和科研融入课堂教学，做到产学研相结合的培养模式.同时，设计实践环节，锻炼学生运用所学专业知识解决实际问题的能力.此外，建立课程的多元化考核方式，将传统的理论考核与实践考核相结合，从多角度考查学生对课程知识的掌握，使得这门课程更符合应用型本科高校的培养目标.

关键词：光纤传感技术;教学改革;多元化考核;应用型本科院校

中图分类号：G642  文献标识码：A  文章编号：1673-260X（2019）06-0158-02

传感技术是21世纪信息产业的三大支柱之一，是衡量一个国家信息化程度的重要标志.传感器通过将感受到的信息按一定规律变换成为电信号或其他所需形式的信息输出，通过信号解调实现环境参数的高灵敏传感探测.传感器主要包含电子传感器和光纤传感器两大类，其中，光纤传感器因体积小、重量轻、抗电磁干扰和可以实现远程传输等特点备受人们的关注[1-3].目前光纤传感器件已经在生物医疗、航空航天、海洋探测、环境工程、农业及工业等领域被广泛应用[4-6].我国每年都需要大量的光纤传感技术人才，因此，多所应用型本科院校针对该需求设计培养方案，开设光纤传感技术课程，培养光纤传感技术方向的专业性人才.光纤传感技术课程将学生前期所掌握的基础理论知识进一步深化的同时，又将相关理论知识加以应用，因此，该课程是理论和应用并重的一门承上启下的核心课程.通过该课程的学习，使得学生具备该技术领域相关理论知识的同时，也具备对相关技术的应用与创新实践能力.

对于应用型本科院校的学生来讲普遍存在的一个现象就是知识的储备量相对薄弱，这使得学生对于课程中老师所讲授的理论知识不能得以充分理解和掌握，对老师讲授的专业知识接受程度比较.因此，对光纤传感技术这门课程进行调整和改革是非常必要的，通过改革使得该课程的教学更适应于应用型本科院校的培养目标.

1 教学内容改革

光纤传感技术课程的课堂教学内容主要根据应用型本科高校的人才培养目标和具体教学对象而设定.应用型本科院校更侧重于应用型技术人才的培养，适于为地方区域经济的发展服务.因此，教学内容主要围绕应用型、创新创业型及复合型的人才培养目标进行设定.考虑到应用型本科院校学生自身的知识储备量以及我院的人才培养目标，我们将光纤传感器件的应用作为主要讲授内容，并适当讲授一些理论知识，加深学生对器件应用的理解.调整后的光纤传感技术课程主要包括：光纤传感技术的原理，光纤传感器件的制备、测试、封装及应用.目前，光纤传感技术作为科学技术领域研究的热点，其研究内容不断更新，因此，教学过程中需要及时去除陈旧的内容，增加最新的、具有一定前沿性的知识和应用前景更好的光纤传感器件作为学习的主要内容，使学生们更好地了解该方向的研究动态和发展水平，掌握最先进的光纤传感技术.

2 教学方法改革

2.1 理论讲授

光纤传感技术课程的基础主要是光学、光波导等专业基础课程，是该类课程的延伸.因此，该课程除了介绍光学和光波导的理论知识外，重点对光纤传感器件的基本原理、主要功能参数、制备过程、性能测试和封装工艺进行详细介绍.光纤传感器件具有体积小、重量轻、灵敏度高和抗电磁干扰等特点，目前已被广泛应用于建筑、军事和能源等领域[7-9]，备受人们的关注.这里提出，在讲授光纤传感技术理论知识的同时，将授课教师本人在该方向所做的工作融入课堂教学中，从而让学生更好地了解科学前沿动态.比如，在干涉型光纤传感器件章节，讲解完干涉理论后，重点介绍我们实验室目前正在制备的干涉型光纤传感器件，将已取得的研究成果展示给学生.学生通过老师目前的研究工作更好的了解到所学课程的一些科研进展.该方法在提高学生学习兴趣的同时，也拓宽了学生的视野.这种教学模式更符合应用型院校的办学宗旨.另外，在理论讲授过程中，利用少量的时间为学生讲解如何检索科技论文，以及如何提炼论文的创新点，为学生后续的学习做好充足准备.

2.2 小组讨论

将光纤传感器件的设计、制备、传感特性研究及封装等内容作为小组讨论的主要内容.把学生分成若干个小组，让学生自己收集并整理相关素材，并根据实验室现有条件提出自己的观点和实验方案等.老師对学生制定的实验方案进行评价和修改，学生根据老师的意见对实验方案进行修改，从而制定出更加合理的实验方案.通过小组讨论的方式，既加深了学生对光纤传感技术相关内容的了解，也培养了学生的创新实践能力.同时，小组讨论过程是通过大家共同参与和协作完成的，这也培养了学生的沟通能力和团队合作意识，进一步提高了学生自主学习的能力，这些能力的提升都是应用型高校教学目标的具体体现.

2.3 实践教学

实践教学在应用型高校的教学中占有很高的地位，是实现应用型高校培养目标的主要手段.该环节通过将学生在学校所学习的理论知识与社会企业实践紧密连接，使得学生将所学到的抽象理论知识加以运用，从而进一步加深对理论知识的理解和巩固.同时，光纤传感技术课程将实验教学作为主要的实践教学内容，该内容主要包含各类光纤传感结构的设计、制备、封装、特性研究及作品展示等环节.这些具体操作环节不仅可以将学生学到的理论知识加以运用，还可以培养学生的实践动手能力.另外，该环节为学生提供了一些设计性实验和综合型实验，来提高学生对光纤传感技术课程的理解和领悟，进而提高学生发现问题和解决问题的能力.

3 考核方式改革

目前，我院大多数课程的考核方式均由三部分成绩构成，包括平时成绩、期中成绩和期末成绩，并按照平时成绩20%，期中期末成绩各40%的比例来计算课程的综合成绩，这种考核方式更适用于理论性较强的课程.这里，我们提出光纤传感技术课程更加注重过程化考核，把考核贯穿于整个教学活动之中.通过每章节考核一次的方式给出成绩，具体考核方式由章节的实验设计、实验操作、数据处理、实验作品展示和期末考试构成.其中，章节的实验设计占20%，实验操作和数据处理占30%，实验作品展示占10%，期末考试占总成绩的40%.通过这种考核方式来提高学生在整个学习过程中的积极性，同时提高学生们的自学能力、发现问题解决问题的能力、动手能力以及实践创新能力.

4 结语

从光纤传感技术课程的特点以及我院物理学专业学生的实际情况出发，我们对光纤传感技术课程从三方面进行了调整和改革探索，包含教学内容、教学方法和考核方式.教学内容的调整使得本课程更适用于应用型本科高校的人才培养目标，培养出的学生可以熟练掌握本课程的基本理论知识，同时，教学内容的及时更新也使得学生更好的学习该方向最先进的技术和最新成果.教学方法的改革使学生将学习的理论知识与实际更好的结合，提高了学生的创新实践能力.考核方式的改革提高了学生实践创新能力的同时，也提高了学生在学习过程中的积极性和主动性.在教学过程中，作为教师我们还需要不断的探索和学习，进而来提高教学质量.

参考文献：

〔1〕C. Gouveia， G. Chesini， C. Cordeiro， J. Baptista， and P. Jorge， “Simultaneous measurement of refractive index and temperature using multimode interference inside a high birefringence fiber loop mirror，” Sens. Actuators B： Chem. 177， 717-723（2013）.

〔2〕Q. Yao， H. Meng， W. Wang， H. Xue， R. Xiong， B. Huang， C. Tan， and X. Huang， “Simultaneous measurement of refractive index and temperature based on a core-offset Mach–Zehnder interferometer combined with a fiber Bragg grating，” Sens. Actuators A： Phys. 209， 73–77 （2014）.

〔3〕S. Gao， W. Zhang， H. Zhang， P. Geng， W. Lin， B. Liu， Z. Bai， and X. Xue， “Fiber modal interferometer with embedded fiber Bragg grating for simultaneous measurements of refractive index and temperature，” Sens. Actuators B： Chem. 188， 931-936 （2013）.

〔4〕王惠文.光纖传感技术与应用[M].北京：国防工业出版社，2001.

〔5〕张国顺.光纤传感技术[M].北京：水利电力出版社，1988.

〔6〕朱涛，等.光纤传感核心技术与前沿研究——专题导读[J].光电工程，2018，45（09）：1.

〔7〕陈阳，等.面向海洋传感与探测的光纤传感器研究进展[J].海洋技术学报，2017，36（05）：1-10.

〔8〕刘昕.基于光纤传感检测的矿井人员定位方法[J].传感技术学报，2018，31（09）：1236-1336.

〔9〕王闵，等.基于光纤微结构加工和敏感材料物理融合的光纤传感技术[J].物理学报，2017，66（07）.