“光电探测与信号处理”课程实践教学设计

左绪忠 郭明磊 刘念 何恩节 杨秋云

摘 要：LED封装作为“光电探测与信号处理”课程中一个重要的实践内容，通过对其教学内容、教学环节、教学反哺和教学评价环节进行设计，优化了教学内容，更新了教学理念，丰富了教学环节，增强了教学效果，提升了课堂效率。这一实践教学设计的执行实现了理论与生产实践的深度融合，加深了学生对理论知识的认知，有效地提升了学生的学习积极性，培养了严谨的作风和科学的态度，为以后毕业设计打下一定的基础。

关键词：光电探测与信号处理；LED封装；生产实践；教学反哺

Practical Teaching Design for the Course

of Optoelectronic Detection and Signal Processing

—Taking LED Packaging as an Example

Zuo Xuzhong Guo Minglei Liu Nian He Enjie Yang Qiuyun

Department of Electrical and Electronic Engineering，Anhui Science and Technology University AnhuiBengbu 233030

Abstract：LED packaging is an important practical content in the course of Optoelectronic Detection and Signal Processing.By designing its teaching content，teaching process，teaching feedback，and teaching evaluation，the teaching content has been optimized，the teaching philosophy has been updated，the teaching process has been enriched，the teaching effect has been enhanced，and the classroom efficiency has been improved.The implementation of this practical teaching design has achieved a deep integration of theory and production practice，deepened students' understanding of theoretical knowledge，effectively improved their learning enthusiasm，cultivated a rigorous style and scientific attitude，and laid a certain foundation for future graduation projects.

Keywords：Photoelectric Detection and Signal Processing；LED packaging；Production practice；Teaching feedback

从本科人才培养角度看，“光电探测与信号处理”是我校光电信息科学与工程专业基础课程群和专业方向课程群的核心衔接课程之一。该课程不仅具备较强的理论性，可为学生的专业方向学习夯实理论基础，同时它还是一门应用型学科，具有很强的实践性和操作性。因此光电探与信号处理实践教学环节在应用型人才培养方面就显和尤为重要，课程体系中蕴含以高频光信号作为信息载体的信号过滤、探测、传输与处理的关键技术手段。通过光电探测与信号处理理论与实践课程的有序安排和开展，使光电信息科学与工程及其相关专业学生充分认识到光电探测及信号处理的重要性，为未来从事相关领域的技术开发与科学研究工作打下基础，最终使学生能够胜任光电探测、复杂信号处理、信息顯示、电子技术及其相近领域内的研究、设计、制造、开发及管理等工作。

“光电探测与信号处理”理论教学内容主要包含光电探测基础、点探测器、直接探测与间接探测、光电成像以及信号检测理论。教学内容相对较多，知识点的难度相对较大，理论深度相对较高，学生对该课程理论知识的把握如果只停留在课本上，则在很大程度上限制了学生对该课程的理解能力。因此，探究合适的课程实践内容并对其进行科学合理的教学设计，将在很大程度上有助于提升理论联系实际能力［1］。LED封装作为“光电探测与信号处理”课程中的一个重要实践内容，课程组成员在教学实践环节上不断对其进行教学设计，在很大程度上培养了学生对课程理论知识的理解，同时锻炼了实践能力。

1 课程实践教学现状

1.1 教学内容相对单一

该课程的实践教学主要体现在课程实验和课程设计上，其中课程实验占据了90%的课程实践内容，而且在一个完整的教学周期下，需要在18个学时内完成20个实验，而且部分实验内容有相互重叠的地方。按照一次实验课有3个学时来计算，就意味着一次实验课需要完成3～4个实验，换而言之，就是在45分钟内完成一个实验项目，而这种实验项目通常情况下只需要在教师的讲解和演示下，学生就可以按照步骤执行。同时，短时间内完成一个实验项目，在一定程度上很难拓宽实践内容，从而导致了一个实验所对应的实践内容相对单一的现状。同时，一个实验项目可能只含有一到两个理论原理，而且在现有的实验学时安排下，通常一周只集中开展一次实验课，因此这种断档式实践教学环节加剧了内容单一的实践教学在整个课程教学过程的理论和实践之间的割裂。我们知道，在“三全育人”背景下，新工科就是要培养学生发现问题、分析问题与解决问题的能力，所以针对这种内容相对单一的实践教学进行改革，是体现培养应用型人才落到实处的重要一步［2］。

1.2 教学反哺作用效果微弱

“光电探测与信号处理”课程主要是结合探测器性能和信噪比的概念，系统地介绍了光电探测系统和信息处理的基本内容和基本技术，因此该门课程具有系统性强、理论性强、逻辑性强和应用性强的特点，因此开展实践教学必须考虑到这门课程理论教学的实际，确保理论教学和实践教学形成反哺效应。在前期的实践教学中，授课教师發现开展按部就班式的实验项目，学生虽然能在规定的时间里较好地完成各类实验项目，但是学生在实验项目开展前的前期调研、交流研讨等前期准备工作不足，因此在开展实验时完全是为了观察实验现象和得到实验结果，缺乏对实验现象中蕴含的理论原理的认识，无法从实验结果反向推导出实验原理，完全停留在为了做实验而做实验。另外，由于理论教学和实践教学存在一定的时间差，而且实验项目相对较多，从而导致部分实验开展时理论课可能还没有及时开展，从而导致理论和实践的脱节问题。因此，基于目前的实践教学环节，就存在理论和实践教学两者反哺效果微弱的现状。

1.3 教学评价不够全面

教学评价作为教学环节中非常重要的一项内容，如果能充分利用好教学评价这一手段不仅能提高教学质量，而且能跟随时代发展培养出更符合社会需求的应用型人才，因此在教学过程中找到合适学生学情的评价方式和方法就显得尤为重要。在前期实践教学中，授课教师通常以课堂签到、课堂参与度、平时作业、实践报告等方式进行考核评价，这种评价方式导致了学生在实践环节中只注重实践结果，学生只会按照教材按部就班执行实践内容，同时过度依赖教师对实践内容的讲解，从而忽略了学生在实践过程中自主学习能力、实践能力、创新能力和设计能力等综合素质的培养和考查［3］。

2 LED封装实践教学设计

2.1 教学内容设计

针对实验实践教学项目过多、学时过少等情况，我们一方面对实践项目的数量进行压缩，另一方面对实践项目的教学内容进行了扩充，同时加大了实践项目的学时量。现在以LED封装为例，阐述课程组成员在教学内容上做出的一些变化和设计。首先，前期的实践教学项目主要包括20个实验项目和2个课程设计，为了在新工科背景下探索新工科建设模式，主动适应当代教学改革的发展，开设了LED封装课程实践，只保留部分与课程内容和课程进步相吻合的5个实验项目。在教学内容上，我们根据人才培养方案主要做了以下优化，主要体现在LED封装方案介绍，以掌握封装流程和关键步骤；取胶、排支架，以掌握银胶、绝缘胶的区别；翻晶、扩晶，以掌握翻晶技术；刺晶，以掌握单电极刺晶技术；烘烤、焊金线，以掌握焊金线技术；配A∶B胶、配荧光粉，以掌握手动点胶技术；烘烤、脱模，以掌握成品LED测试；分组答辩；以反思总结实践效果；撰写设计报告，以提高撰写报告和论文的能力。在LED封装课程实践中，课程组安排一周的时间要求学生全程对LED封装的原理、制备流程、成品检测等环节进行前期调研、视频观看、互动交流、现场实践、分组答辩、撰写报告，这种集中式的教学不仅可以让学生能沉下心来认真对待课程实践，而且通过系统学习对课程理论知识以及生产实践有更好的认识。

2.2 教学环节设计

在过往的实验开展过程中，通常按照分班教学的形式开展，光电信息与科学工程专业的每个自然班级大概有30位同学，授课教授需要在3个学时内讲解3～4个实验，教师在演示实验的时候很多同学没有足够的空间和时间去领悟实验操作流程和实验原理，因此导致很多同学在自行开展实践时缺乏真正的实践，只是在旁边观看小组中某一位同学操作，然后分享实验数据和实验结论，因此这种教学环节的设计在很大程度上只利于少部分同学的动手能力培养，因此我们在LED封装实践教学中对教学环节进行了优化设计。我们利用一周的时间对教学和实践进行设计，首先通过学生自主观看LED封装视频，前期调研和学习，完成较为简单的取胶、翻晶、扩晶和点胶等操作流程。其次，在视频的启发下，让学生自行查阅文献资料并通过授课教师发放部分相关的文献资料，让学生对LED封装有一个更深的认识，随后完成刺晶、烘烤操作。然后，完成实践报告的设计、撰写、答辩等环节。表1是LED封装课程实践教学环节的安排表。这种循序渐进式的教学环节设计，让学生一方面有充分的准备了解实践项目内容，另一方面给学生留下了较大的容错空间，让学生在实践中充分发挥主动性。

2.3 教学反哺设计

前期的实验项目和课程设计项目中，授课教师在短时间内要求学生完成实验项目，因此教学反哺作用微弱。针对这一现状，我们在LED封装实践中增加了教学反哺设计。首先，授课教师在实践教学过程中期增设整理资料环节，通过资料的整理和实践报告的设计，反哺前期的实践操作，从而弥补理论知识在实践操作中不足的现状。其次，在LED封装完成后，通过检查点亮率，反哺在前期操作中哪些细节或者环节执行不规范甚至错误，针对出现点亮率极差的小组，可以再提供一次封装全过程。再者，通过撰写实践报告，全流程回顾理论知识在生产实践中的运用，实现理论与实践之间的无缝衔接。另外，在通过答辩环节，通过授课教师提问、旁听小组提问等方式，再次增强对理论知识的理解，同时找到小组与小组之间的差距点所在。上述教学反哺的设计增强了学生理论联系实际的能力，同时提高了学生对课程理论知识点的理解和领悟。

2.4 教学评价设计

针对前期在实践教学环节中教学评价不够合理的情况，课程组成员在LED实践课程对教学评价进行了更加科学合理的设计。主要体现在：教师对学生的实践动手能力、实际制作完成情况、课程设计与总结报告等方面进行综合评分，具体比例见表2。考核的总评分转换为优秀、良好、中等、及格和不及格五等，分数在90～100分之间为优秀；80～89分之间为良好；70～79分之间为中等；60～69分之间为及格；60分以下为不及格。平时成绩：主要考核学生在课程设计期间的表现，包括考勤、课堂纪律、学习态度、工作作风等方面。封装过程：包括总体方案的掌握、实际操作和成品检测结果等，考核时要查看原始资料和相关记录，分段进行考核。设计报告：设计报告和总结的完成质量，设计报告必须独立完成，格式符合要求，文字（不含程序）不少于3000字，图形绘制规范，不得到网上下载。项目答辩情况：主要考核学生操作完成情况和成品质量检验情况。有下列情形之一者，课程设计按不及格处理：（1）没有认真完成每一个流程；（2）成品检验没有达到要求；（3）设计报告雷同率超过20%；学生按要求完成设计、上交实物和课程设计总结报告。教师对学生的实践动手能力、实际制作完成情况、课程设计与总结报告等方面进行综合评分。这一教学评价的设计，不仅提高了学生的学习积极性，而且培养学生了独立思考问题和动手实践能力，同时对后期毕业设计的撰写打下了坚实的基础。

结语

本文深度探讨了“光电探测与信号处理”课程中LED封装实践教学设计，在教学内容上，压缩普通实验项目，增设学时量大、实践内容丰富的实践课程；在教学环节上，增添了循序渐进式教学环节；在教学反哺上，增设了环环相扣的教学情境；在教學评价上，科学优化了综合评价体系。通过上述教学设计的执行，不仅提高了学生学习的主动性和对专业发展的认知，而且能使理论与生产实现无缝衔接，有利于提升实践教学质量和培养应用型人才，同时为毕业设计的撰写打下了坚实的基础。

参考文献：

［1］刘纯红，余龙宝，熊丹枫.光电探测与信号处理课程的教学探索［J］.合肥师范学院学报，2019，37（6）：101103.

［2］曲梦露.“三全育人”视域下应用型本科土建类专业实践教学改革研究［J］.林业科技情报，2023，55（4）：207209.

［3］吴倩，王闻道，黄昭.基于DRP理念工业设计实践课程教学评价体系构建［J］.北华航天工业学院学报，2022，32（3）：6062.

基金项目：安徽省教育厅质量工程重点教研项目（2021jyxm0318）；安徽省教育厅质量工程一般教研项目（2021jyxm0327）

作者简介：左绪忠（1989— ），男，安徽六安人，博士研究生，副教授，主要从事光电探测与信号处理等课程的教育研究。