电子信息科学与技术专业光电子与光通信方向课程群的建设与教学改革.pdf

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1、电子信息科学与技术专业光电子与光通信方向课程群的建设与教学改革 关荣锋;董兴法;肖金球【摘 要】夯实专业基础、加强实验技能、强化工程意识、拓宽专业口径、突出光电子应用特色是苏州科技学院电子与信息工程学院教学改革的重点,改革使学生的理论基础得到了加强,知识结构更加合理完备,动手与运用能力明显提高,在光电子及相关行业的就业机会显著增多.【期刊名称】高等理科教育【年(卷),期】2010(000)005【总页数】4 页(P110-113)【关键词】光电子技术;专业;方向;课程群;教学改革【作 者】关荣锋;董兴法;肖金球【作者单位】苏州科技学院,电子与信息工程学院,江苏,苏州,215011;苏州科技学院

2、,电子与信息工程学院,江苏,苏州,215011;苏州科技学院,电子与信息工程学院,江苏,苏州,215011【正文语种】中 文【中图分类】G642.3 21 世纪将是电子技术与光电子共同发挥作用的时代,如何在电子信息科学与技术专业中进行光电子技术的教学,以适应信息技术发展的要求是高校电子类相关专业必须研究的问题。一些学校对此进行了改革和实践1-3。本文就这一问题进行了初步的探索与实践。电子技术和光子技术分别是电子学和光子学的应用学科,它们分别对应于无线电射频段(109Hz)和光频段(10131016Hz)。自从 1947 年发明晶体管、1958 年第一块半导体集成电路诞生,电子技术经过近半个世纪

3、的高速发展,已成为国民经济和人类不可短缺的“粮食”。电子技术涉及的范围和应用领域很广,基本技术包括放大振荡、调制解调、变换处理以及传输技术等,这些基本技术在各个领域的不同组合应用构成了整个电子应用技术。光电子技术是继微电子技术之后近 30 年来迅猛发展的综合性高新技术。光子技术与电子技术的结合形成了具有强大生命力的信息光电子技术和产业。通常有关无线电频率的几乎所有的传统电子学理论和技术,如放大、振荡、倍频、分频、调制、信息处理、通信、雷达、计算机等,原则上都可延伸到光波段。光电子技术与电子技术一样是一个比较庞大的体系,可分为能量光电子技术和信息光电子技术。能量光电子技术主要研究激光能量的产生和

4、应用。信息光电子技术包括信息传输、信息处理、信息获取、信息存储、信息显示等。信息光电子技术是光电子学领域中最为活跃的分支。光电子技术的发展与应用,依赖于光-电和电-光转换、光学传输、加工处理和存储等技术的发展,其关键是光电子器件,如半导体发光二极管、半导体激光器、辐射探测器、控制与处理用的元器件及光纤和各种显示显像器件等。将各类元器件按可能方式组合起来可构成具有重大应用价值的光电子学系统,如光通信系统、电视系统、微光夜视系统等。苏州科技学院电子与信息工程学院 1999 年开始招收电子信息工程专业本科生和应用电子专业高职生,2000 年开始招收电子信息科学与技术、计算机科学与技术专业的本科生。学

5、院现设三个本科专业:电子信息工程、电子信息科学与技术、计算机科学与技术,在校学生总数 1 300 人。电子信息工程与电子信息科学与技术在校学生 800 多人。学院为了切实制定好电子类专业的培养方案,进行了广泛深入的调查、分析和研究,明确了市场对 IC 人才的需求情况,特别是对电子、通信、计算机类复合型应用人才的要求,了解了江苏省各高校特点和专业设置现状,以此为基础确定了我院电子类专业的发展目标和方向。结合我院特点与师资优势,逐渐探索出一条适合我院电子类特色专业建设的路子,逐步形成了以电路与系统、信号与信息处理系统和光电子与光通信为专业发展方向,以数学类、电子技术类、信息类、计算机类和通信类为主

6、要课程体系,以电路与系统实验室、微电子技术实验室、光电子与光通信实验室及嵌入式系统实验室的建设为支撑,以校外实习和创新基地为补充的电子类专业人才培养体系4。图 1 是我院“电子信息科学与技术”专业的课程设置模块。光电子与光通信专业方向课程群由微电子电路基础、光电技术、光电子器件、光通信技术、光显示与驱动技术等五门课程组成。该方向培养的总目标是夯实专业基础,加强实验技能,强化工程意识,拓宽专业口径,突出光电子应用特色。(一)理论教学环节 微电子技术课程:包括系统电路设计、器件物理、工艺技术、材料制备、自动测试以及封装、组装等一系列专门的技术,其教学内容非常丰富,并要求学生有良好的数学、物理、材料

7、等学科基础。在设计微电子技术课程时,将讲述内容重点放在基础知识的传授上,主要讲授半导体材料的基本性能、基本工艺及器件的基本工作原理和应用技术,并将光电子器件和量子电子器件所要求的基础知识也纳入教学内容。教学目的是给学生打好基础,为后续课程提供基本知识。本课程改革的主要做法是:(1)突出基本概念、注重器件原理和模型。简化复杂的数学推导和理论分析,强调对基本原理和规律的理解和掌握。(2)以应用能力培养为导向,强调实用性和简明性。在讲清模型的简化条件和物理意义的基础上,重点介绍模型的应用方法和技巧。光电子技术课程:根据我校学生的特点和培养目标,所确定的主要讲述内容包括激光基本原理、光信息的传输、光信

8、息的调制变换、光信息的探测和光电基本应用系统等。重点讲述激光传输、变换的基本规律和光电子探测器件的基本原理。我校学生关于光学方面的知识掌握得不多,仅有大学物理课程中光学部分的内容,学生光学基础相对薄弱。针对这一特点,讲授本课程的主要做法是:(1)加强激光原理基础内容的讲述,简要介绍典型的激光器件的工作原理。加强光波传输原理的讲述,突出基本概念和对一些重要结论的理解和应用,对理论推导不作太高的要求。(2)光调制技术和光探测技术是本课程的讲授重点,讲授中强调器件的设计原理、设计方法和使用方法,以培养应用能力为主要目标。光通信技术课程:主要讲述光纤通信的基本概念、理论和技术。包括光纤、光缆和光器件的

9、基本概念、数字光端机和数字光纤通信系统、模拟光纤传输系统及光纤通信的新技术等。课程讲授的具体做法:(1)注重光纤技术的基本概念、基本原理与基本应用方法的阐释、分析和介绍。(2)重点介绍模拟光纤通信系统和数字光纤通信系统,特别强调两类光纤传输系统的设计方法和设计要点。(3)简要介绍光纤通信的新技术。光电子器件为新增课程:光电子器件是光电技术应用的基础和前提。该课程定位为该专业方向的一门重点专业课程,课程的设置紧扣当前和未来几年光电子行业的发展趋势,主要考虑就业领域对学生专业知识的要求。课程讲授的主要内容是光电子应用领域的关键器件和新型器件,包括新型的半导体激光器、高功率半导体发光器件、太阳能电池

10、、红外器件及光纤器件、光波导器件及硅基光电子集成器件等。讲授的具体做法是:(1)激光器、发光器件以高亮度和大功率器件为重点,在讲授器件工作原理的同时也比较系统的介绍芯片制造工艺和封装工艺,使学生真正能完整系统地理解一个器件从设计到变成一个产品所经历的全部工艺过程。(2)器件的设计思想和设计方法是讲授的关键点,强调知识的灵活应用,强调器件的创新点和新颖性。(3)简介硅基光电子器件的基本原理,让学生了解当前光电子器件的发展动态和发展趋势,注重所教内容的学术性、前沿性和探究性,注重学生的学术兴趣和科学创新精神的培养。“光电显示与驱动技术”也是新增课程:主要介绍液晶显示(LCD)与驱动,CCD 显示与

11、驱动,等离子显示(PDP)与驱动,LED 显示与驱动,电致发光显示(ELD)与驱动以及有机电致发光显示(OLED)与驱动等。该课程还开设了 3 个相关课程实验。目前,光显示技术已成为光电子技术的一个重要分支,显示行业发展非常迅猛,急需大量相关专业人才。开设该教学课程,对扩大学生的专业知识面,提高学生的就业能力具有重要作用。(二)实验教学环节 表 1 中给出了该专业方向所开设的实验情况,并设置了几个设计性实验,用于培养学生的动手能力和创新能力。这些实验属于课程实验,在课程讲授过程中或课程结束时开设。设计性实验在课程开课时将要求告诉学生,并逐步完成。光电子器件实验教学内容正在建设中,初步计划开设出

12、几个与器件制作和封装工艺相关的专业实验。此外还建设了创新实验中心,创新实验以设计性、综合性和研究性实验为主,鼓励学生自己设计、自己动手制作和开发研究,同时还鼓励学生积极参与导师的科研工作和科技创新大赛,指导学生撰写和发表研究论文。(一)优化了课程体系,提高了教学质量 规定专业方向课程群后,学院组成了课程建设小组,加强了对专业方向课程群的建设与改革,提高了课程群的教学质量。同时学生对培养目标、就业方向更明确,有效的提高了学习的积极性和主动性,教学质量得到明显提高。(二)加强了学生的专业基础,优化了学生的知识结构 规定专业方向课程群后,学生对所学专业课程之间的关系比较清楚,学习时目标明确,能很好的

13、处理各门课程学习的关系,能注重基础、抓住重点,学深学透。同时对其它相关基础课程如电路原理、电子技术能下功夫学好。在专业课程的学习中,学生能有的放矢地加强自己专业基础的学习和工程技术能力的训练,学生的知识结构得到了优化,工程应用能力得到了提高。(三)培养了学生的创新意识和创新能力 在教学中特别强调基本知识的灵活运用和工程技术创新案例的讲解,有效的培养了学生对知识的理解能力和应用能力,大大提高了学生的创新意识和创新能力,近两年本专业每年都有多个科技作品在大赛中获奖。(四)提高了毕业生就业率和考研率 由于加强了基础,明确了培养目标,注重了学生知识的应用能力和创新能力的训练,增强了毕业生就业的适应性和

14、竞争力,近两年来本专业毕业生受到了用人单位的普遍欢迎。参加考研的学生增多,考取的比例也有所提高。光电子技术是一门前沿尖端技术,其发展速度非常迅猛,同时又与电子技术密不可分。这首先要求教师在进行光电技术人才培养和在开展教学改革的过程中,密切注意学科发展的前沿与动态,始终将科研作为专业建设的重点内容,不但将最新科研成果和新型技术引入本科教学体系中,还要以全新的观念指导专业建设,以科研工作促进教学工作。其次,在科研工作中,要积极吸纳本科生加入到教师的科研活动中,这是培养本科生科研能力、创新意识的一个非常重要而有效的方式。再次,要加强学院与企业之间的交流与合作,掌握企业对人才需求的动向,根据社会需求调整培养模式和课程内容。【相关文献】1刘伟平,郑力明,陈舜儿,等.电子信息类专业光子技术课程的教学改革J.高等理科教育,2003,51(5):24-27.2狄红卫,张永林.光电子技术人才培养的教学改革与实践J.高等理科教育,2003,52(6):36-39.3周萍,刘锦高.构建新的电子信息科学与技术本科专业培养计划与课程体系J.高等理科教育,2004,53(1):81-85.4董兴法,仲嘉霖,付保川,等.电子类专业培养模式的探讨与实现J.电气电子教学学报,2004,26(1):20-22.