現(xiàn)代光電信息技術(shù)及應(yīng)用課件

現(xiàn)代光電信息技術(shù)及應(yīng)用制作:周慧敏現(xiàn)代光電信息技術(shù)及應(yīng)用現(xiàn)代光電信息技術(shù)及應(yīng)用制作:周慧敏目錄激光背警技術(shù)及應(yīng)用2瞬態(tài)表面高溫光宅探測(cè)技術(shù)及應(yīng)用3甲烷濃度光測(cè)試技術(shù)及其應(yīng)用4棱鏡反射光技術(shù)及其在溶液濃度測(cè)量中的應(yīng)用5最視光學(xué)特性光電信息技術(shù)及應(yīng)用6激光光幕技術(shù)及應(yīng)用第一章激光告警技術(shù)和應(yīng)用本章的主要內(nèi)容有1.現(xiàn)代光電信息技術(shù)2激光告警技術(shù)定義、裝置、應(yīng)用方式和理想的激光告警裝置應(yīng)滿足的要求。3.光譜識(shí)別型激光告警技術(shù)A成像光譜型告警技術(shù)的陣列單元組成、多元相關(guān)告警原理、雜散光干擾的抑制B成像光譜識(shí)別型激光告警裝置的構(gòu)成,優(yōu)缺點(diǎn)及實(shí)例4相干識(shí)別型激光告警技術(shù)AbstractInordertoadapttothetrainingprogramofappliedunder-graduatetalents，analyzestheproblemsoftheanalyticalchemistrycourseandcurrentsituationofstudents’exists，withPBLteachingmethodonthecoursecontent，teachingmethodandexaminationmodereformofteachingmodedesign，hopetoachievethedesiredeffectofthereform.1前言根國(guó)家目前提出的要建立適應(yīng)現(xiàn)代發(fā)展的職業(yè)教育教學(xué)體系的要求，地方本科高校的轉(zhuǎn)型成為應(yīng)用型人才培養(yǎng)的必然。地方本科高校的轉(zhuǎn)型本質(zhì)是為祖國(guó)培養(yǎng)具有扎實(shí)的理論基礎(chǔ)和自主創(chuàng)新意識(shí)、能勝任各類一線技術(shù)開(kāi)發(fā)和應(yīng)用實(shí)踐工作的人才[1]。這就要求各個(gè)學(xué)科的任課教師尋找更為有效和適合的教學(xué)方式，給在校學(xué)生多方位、多元化的指導(dǎo)，培養(yǎng)其成為具有一定創(chuàng)新能力和創(chuàng)新意識(shí)的全方位應(yīng)用新型人才。2分析化學(xué)課程教學(xué)現(xiàn)狀分析化學(xué)是南陽(yáng)師范學(xué)院化學(xué)相關(guān)專業(yè)在校學(xué)生必修的一門專業(yè)基礎(chǔ)課，分析化學(xué)課程相關(guān)的基礎(chǔ)理論和學(xué)習(xí)方法的學(xué)習(xí)是其他相關(guān)專業(yè)課程學(xué)習(xí)的基礎(chǔ)。通過(guò)分析化學(xué)課程的學(xué)習(xí)，由于其嚴(yán)謹(jǐn)?shù)臄?shù)據(jù)分析理論，能使學(xué)生初步養(yǎng)成實(shí)事求是、嚴(yán)格要求自己的科學(xué)態(tài)度和科學(xué)作風(fēng)。通過(guò)分析化學(xué)學(xué)習(xí)過(guò)程中的問(wèn)題分析，可提高學(xué)生在以后的學(xué)習(xí)和實(shí)際工作中解決問(wèn)題的能力。所以可以看出，在學(xué)生最基本的科學(xué)素養(yǎng)培養(yǎng)上，分析化學(xué)課程的學(xué)習(xí)相對(duì)于其他學(xué)科起著難以替代的核心作用。但是在目前的分析化學(xué)課堂教學(xué)中仍然是以教師為中心的模式，其教學(xué)形式為以任課教師在課堂上的講授為主，學(xué)生和教師在整個(gè)課堂教學(xué)過(guò)程中不交流或很少交流，導(dǎo)致學(xué)生缺乏學(xué)習(xí)主動(dòng)性，教學(xué)效果不好。因此，在有限的課堂時(shí)間內(nèi)有效地學(xué)習(xí)分析化學(xué)的理論知識(shí)，調(diào)動(dòng)學(xué)生自主學(xué)習(xí)的能力，增強(qiáng)總體的教學(xué)效果，是目前分析化學(xué)教學(xué)改革的方向和重點(diǎn)。要想進(jìn)行有效的教學(xué)模式改革，必須對(duì)分析化學(xué)課堂教學(xué)現(xiàn)狀和學(xué)生人群進(jìn)行分析。目前，南陽(yáng)師范學(xué)院各專業(yè)分析化學(xué)教學(xué)過(guò)程中普遍存在下面一些問(wèn)題。1）課程知識(shí)點(diǎn)較多，總體安排課時(shí)較少。隨著新的分析手段的出現(xiàn)和實(shí)際領(lǐng)域中對(duì)分析化學(xué)應(yīng)用的增多，很多相關(guān)的分析化學(xué)內(nèi)容和檢測(cè)方法不斷出現(xiàn)，要求分析化學(xué)課程在課堂教學(xué)過(guò)程中增加相應(yīng)的內(nèi)容；但是相對(duì)安排的分析化學(xué)的課時(shí)量并沒(méi)有增加，目前現(xiàn)有的課時(shí)量已經(jīng)遠(yuǎn)遠(yuǎn)無(wú)法滿足教學(xué)內(nèi)容的需要。2）教學(xué)目標(biāo)變得越來(lái)越不清晰。來(lái)自各個(gè)應(yīng)用領(lǐng)域的呼聲是強(qiáng)調(diào)培養(yǎng)學(xué)生對(duì)實(shí)際問(wèn)題的解決能力，而學(xué)校教學(xué)在傳統(tǒng)教學(xué)的重壓之下，仍然需要進(jìn)行基礎(chǔ)理論的教學(xué)，這使得教學(xué)工作者不知道孰輕孰重。3）學(xué)生主體活動(dòng)缺乏。傳統(tǒng)分析化學(xué)教學(xué)中常見(jiàn)的一種教學(xué)模式是“灌輸式”，教師在課堂上不斷地講解分析，學(xué)生在整個(gè)課堂中處于被動(dòng)學(xué)習(xí)的狀態(tài)，對(duì)知識(shí)的理解只能是膚淺的、表面的。4）對(duì)學(xué)生學(xué)習(xí)結(jié)果的評(píng)價(jià)方式陳舊單一。分析化學(xué)課程在整個(gè)課堂教學(xué)過(guò)程中幾乎沒(méi)有考核項(xiàng)目，成績(jī)的評(píng)定通過(guò)期末考試以書面答卷的方式進(jìn)行。5）學(xué)生在學(xué)習(xí)過(guò)程中缺乏熱情。學(xué)生沒(méi)有實(shí)際應(yīng)用經(jīng)驗(yàn)，沒(méi)有主動(dòng)學(xué)習(xí)的欲望，不能透徹理解學(xué)習(xí)分析化學(xué)的實(shí)際意義是什么，學(xué)習(xí)沒(méi)有興趣和動(dòng)力[2]。另一方面，目前在校大學(xué)生人群也有自己的特點(diǎn)，對(duì)分析化學(xué)的教學(xué)改革要求因材施教。在校大學(xué)生的具體特點(diǎn)如下：1）學(xué)生的自主意識(shí)越來(lái)越強(qiáng)，有很多自己的想法和認(rèn)識(shí)，同時(shí)對(duì)自己的前途有一定的要求和規(guī)劃；2）學(xué)生表現(xiàn)的欲望增強(qiáng)了，而且更加自信，課上課下一有機(jī)會(huì)就想更好地表現(xiàn)自己，但是比較迷茫，不知道該如何做；3）學(xué)生對(duì)課程相關(guān)信息的獲得方式增多了，知識(shí)面也更廣了，只要肯用心，能輕松地通過(guò)圖書館、網(wǎng)絡(luò)等渠道獲得知識(shí)，不像前些年的學(xué)生，獲得課程知識(shí)的主要來(lái)源是通過(guò)任課教師的課堂傳授和講解；4）學(xué)生對(duì)基礎(chǔ)知識(shí)的掌握有下降趨勢(shì)，由于社會(huì)信息量的增加，通過(guò)普通高考招收的學(xué)生對(duì)知識(shí)的掌握程度沒(méi)有以往牢固；5）學(xué)生的自控力有所下降，隨著大學(xué)生活誘惑的增多，上課的時(shí)候講話和睡覺(jué)的不在少數(shù)，玩手機(jī)的也有，思想不集中，導(dǎo)致課堂教學(xué)效果不好；6）學(xué)生的思想和心理比較難以掌握，隨著其進(jìn)入大學(xué)生活后，周邊生活環(huán)境的變化和生理年齡的增大，對(duì)他們各個(gè)方面產(chǎn)生較大的影響[3-4]。為了適應(yīng)地方型本科高校向應(yīng)用型轉(zhuǎn)型的迫切要求，原有分析化學(xué)課堂教學(xué)模式已經(jīng)完全不能適應(yīng)目前在校大學(xué)生群體的特點(diǎn)，針對(duì)目前分析化學(xué)的發(fā)展形勢(shì)和教學(xué)對(duì)象的特點(diǎn)，對(duì)分析化學(xué)教學(xué)進(jìn)行有效改革勢(shì)在必行。3PBL教學(xué)法及模式設(shè)計(jì)課堂是由任課教師向?qū)W生教授知識(shí)的地方，也是進(jìn)行課程教學(xué)改革的場(chǎng)所。教師在整個(gè)課堂教學(xué)過(guò)程中組織得合理不合理、好與不好，都將直接影響到整個(gè)課程的教學(xué)效果。要想在教學(xué)過(guò)程中取得預(yù)期的成效，必須對(duì)教學(xué)方法進(jìn)行必要改革。所謂PBL教學(xué)法（ProblembasedLear-ning），是以問(wèn)題為導(dǎo)向的一種較流行的教學(xué)方法，最早由美國(guó)的神經(jīng)病學(xué)教授Barrows于1967年提出和創(chuàng)立，目前已經(jīng)成為全世界比較流行的教學(xué)方法[5-6]。初中化學(xué)作為自然科學(xué)課程之一，課堂教學(xué)包含理論與實(shí)驗(yàn)兩方面。教師在對(duì)學(xué)生進(jìn)行理論知識(shí)傳授的同時(shí)，又要配之以相應(yīng)的實(shí)驗(yàn)操作，讓學(xué)生在實(shí)驗(yàn)中消化理論知識(shí)，并通過(guò)自身的思維能力分析實(shí)驗(yàn)要點(diǎn)和操作原則，從中補(bǔ)充完善自己的化學(xué)知識(shí)體系。受農(nóng)村學(xué)習(xí)環(huán)境的影響，農(nóng)村學(xué)生實(shí)驗(yàn)?zāi)芰ζ毡檩^差，而中考對(duì)實(shí)驗(yàn)?zāi)芰Φ囊髤s逐年提高，且化學(xué)教師的教學(xué)目的主要是培養(yǎng)學(xué)生良好的實(shí)驗(yàn)動(dòng)手與創(chuàng)新能力。只有在日常學(xué)習(xí)中，盡可能有意識(shí)地培養(yǎng)學(xué)生的觀察、設(shè)計(jì)、自我監(jiān)控等綜合學(xué)習(xí)能力，才能提高學(xué)生成績(jī)，提高學(xué)生自我學(xué)習(xí)的能力，為今后的主動(dòng)學(xué)習(xí)打下良好基礎(chǔ)。一、農(nóng)村初中化學(xué)理論教學(xué)與實(shí)驗(yàn)教學(xué)存在的問(wèn)題在農(nóng)村初中化學(xué)教學(xué)課堂上，很多化學(xué)教師沒(méi)能正確處理理論知識(shí)與實(shí)驗(yàn)操作之間的關(guān)系，有人重理論輕實(shí)驗(yàn)，有人輕實(shí)驗(yàn)重理論，具體表現(xiàn)有以下幾點(diǎn)：1.基礎(chǔ)知識(shí)教學(xué)抓不牢，學(xué)生沒(méi)能很好地掌握入門技巧。初中化學(xué)課程主要的教學(xué)目標(biāo)是教會(huì)學(xué)生基礎(chǔ)的化學(xué)入門知識(shí)以及培養(yǎng)基本的自然科學(xué)思維，這要求化學(xué)教師要狠抓化學(xué)基礎(chǔ)知識(shí)教育，穩(wěn)扎穩(wěn)打鞏固初中生的根基。就目前農(nóng)村初中化學(xué)教學(xué)而言，教師只顧教學(xué)進(jìn)度的推進(jìn)，教學(xué)沒(méi)有能夠取得應(yīng)有的成效，學(xué)生化學(xué)基礎(chǔ)薄弱，直接影響到了化學(xué)課堂教學(xué)的效率。2.實(shí)驗(yàn)設(shè)備不足或過(guò)于陳舊，教師對(duì)實(shí)驗(yàn)教學(xué)不夠重視。農(nóng)村初中教學(xué)投入有限，進(jìn)而導(dǎo)致化學(xué)實(shí)驗(yàn)設(shè)備的不足，老舊的設(shè)備沒(méi)能及時(shí)更換。教學(xué)硬件上的弱點(diǎn)是導(dǎo)致初中化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)質(zhì)量不高的硬傷之一。此外，農(nóng)村初中教師對(duì)實(shí)驗(yàn)教學(xué)不夠重視，仍停留在傳統(tǒng)的課本說(shuō)教上，注重對(duì)理論知識(shí)的講授，而忽略實(shí)驗(yàn)操作的演示。3.理論知識(shí)和實(shí)驗(yàn)操作的關(guān)系處理不當(dāng)，教學(xué)效率不高?；瘜W(xué)作為自然科學(xué)的重要學(xué)科之一，理論和實(shí)驗(yàn)是相互促進(jìn)、相輔相成的。農(nóng)村初中化學(xué)教師仍停留在應(yīng)試教育的思維模式下，片面追求考試分?jǐn)?shù)的提高，忽略學(xué)生探討科學(xué)、走近科學(xué)的潛質(zhì)，注重課堂理論知識(shí)的教學(xué)，忽略化學(xué)實(shí)踐操作。理論知識(shí)和實(shí)驗(yàn)操作之間的關(guān)系長(zhǎng)期處理不當(dāng)，在很大程度上影響到了教學(xué)效率的提高。二、正確處理理論教學(xué)與實(shí)驗(yàn)教學(xué)的關(guān)系只有正確處理好化學(xué)課程理論和實(shí)驗(yàn)的教學(xué)關(guān)系，讓兩者相輔相成，學(xué)生才能在理論學(xué)習(xí)時(shí)對(duì)實(shí)驗(yàn)充滿好奇，在實(shí)驗(yàn)中深化對(duì)知識(shí)的理解，進(jìn)而提高化學(xué)知識(shí)水平。筆者結(jié)合自身多年農(nóng)村初中化學(xué)教學(xué)經(jīng)驗(yàn)，認(rèn)為應(yīng)從以下幾點(diǎn)來(lái)改進(jìn)初中化學(xué)理論知識(shí)與實(shí)驗(yàn)操作教學(xué)的關(guān)系：1.加強(qiáng)對(duì)學(xué)生開(kāi)展基礎(chǔ)知識(shí)教學(xué)，打好化學(xué)學(xué)習(xí)的根基。初中化學(xué)基礎(chǔ)知識(shí)的教學(xué)要立足于淺顯易懂的元素、公式以及化學(xué)現(xiàn)象，通過(guò)最基礎(chǔ)、最基本的教學(xué)來(lái)逐步引導(dǎo)學(xué)生接觸化學(xué)知識(shí)，形成初步的化學(xué)思維。化學(xué)教師要根據(jù)農(nóng)村初中生的具體情況，不要片面追求教學(xué)進(jìn)度，只有有步驟、有計(jì)劃地開(kāi)展化學(xué)課程教學(xué)，才能不斷打好農(nóng)村初中生化學(xué)學(xué)習(xí)的根基。2.充分發(fā)揮實(shí)驗(yàn)操作的教學(xué)作用，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)化學(xué)的興趣。化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)可以活躍教學(xué)氛圍，集中學(xué)生的學(xué)習(xí)精力，激發(fā)學(xué)生探究自然奧秘的興趣。化學(xué)實(shí)驗(yàn)的每一個(gè)細(xì)節(jié)的操作都蘊(yùn)含著豐富的科學(xué)道理，課本上的知識(shí)點(diǎn)也將會(huì)呈現(xiàn)在實(shí)驗(yàn)操作過(guò)程中。學(xué)生在有趣的化學(xué)實(shí)驗(yàn)中萌發(fā)學(xué)習(xí)化學(xué)的興趣，有助于學(xué)生主動(dòng)地接受化學(xué)課程。3.在理論知識(shí)教學(xué)中滲透實(shí)驗(yàn)操作思維，在實(shí)驗(yàn)操作中深化理論知識(shí)。自然科學(xué)的教學(xué)講究實(shí)驗(yàn)與理論的結(jié)合，在初中化學(xué)教學(xué)過(guò)程中，教師一定要善于將實(shí)驗(yàn)與理論二者有機(jī)結(jié)合起來(lái)。在理論教學(xué)中灌輸實(shí)驗(yàn)操作的思想，在實(shí)驗(yàn)操作過(guò)程中又要不斷引申到理論知識(shí)的講解，這樣由表及里、層層推進(jìn)的教學(xué)策略將不斷促進(jìn)化學(xué)教學(xué)效率的提高。例如，在給固體物質(zhì)加熱時(shí)，一定要注意：“試管固定鐵架臺(tái)，鐵夾離口三分一，受熱試管口下傾，免使回水管炸裂，固體平鋪近管底，移動(dòng)火焰勻均受熱，用畢待冷再拆卸，洗凈放穩(wěn)莫著急”；在給液體物質(zhì)加熱時(shí)，要注意：“盛液不過(guò)三分一，外壁拭干防燒裂，木夾持管手握柄，45度傾斜來(lái)加熱，液面液底勻受熱，管口對(duì)空不對(duì)人”。只有在實(shí)驗(yàn)操作中不斷注重對(duì)基礎(chǔ)知識(shí)的講解，學(xué)生才能及時(shí)吸收。總之，農(nóng)村初中化學(xué)教學(xué)的開(kāi)展需要教師細(xì)致、全面地考量教學(xué)的目標(biāo)，以學(xué)生為本，提出適應(yīng)于課堂教學(xué)的方法，只有這樣才能不斷將課堂教學(xué)效率提高。農(nóng)村初中學(xué)校綜合教學(xué)條件比較薄弱，在化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)上的投入也相對(duì)較少，這就要求農(nóng)村化學(xué)教師要發(fā)揮主觀能動(dòng)性，充分運(yùn)用有限的教學(xué)資源將最多的知識(shí)教授給學(xué)生，讓理論知識(shí)教學(xué)和實(shí)驗(yàn)操作高度融合，不斷促進(jìn)農(nóng)村初中化學(xué)教學(xué)效率的提高。[目錄激光背警技術(shù)及應(yīng)用2瞬態(tài)表面高溫光宅探測(cè)技術(shù)及應(yīng)用3甲烷濃度光測(cè)試技術(shù)及其應(yīng)用4棱鏡反射光技術(shù)及其在溶液濃度測(cè)量中的應(yīng)用5最視光學(xué)特性光電信息技術(shù)及應(yīng)用6激光光幕技術(shù)及應(yīng)用第一章激光告警技術(shù)和應(yīng)用本章的主要內(nèi)容有1.現(xiàn)代光電信息技術(shù)2激光告警技術(shù)定義、裝置、應(yīng)用方式和理想的激光告警裝置應(yīng)滿足的要求。3.光譜識(shí)別型激光告警技術(shù)A成像光譜型告警技術(shù)的陣列單元組成、多元相關(guān)告警原理、雜散光干擾的抑制B成像光譜識(shí)別型激光告警裝置的構(gòu)成,優(yōu)缺點(diǎn)及實(shí)例4相干識(shí)別型激光告警技術(shù)第一章激光告警技術(shù)和應(yīng)用AFP標(biāo)準(zhǔn)具的結(jié)構(gòu)及工作原理及典型FP型激光告警系統(tǒng)B邁克爾遜(Michelson)型干涉型激光告警技術(shù)原理及優(yōu)缺點(diǎn)。C.光柵衍射型激光告警的工作原理、系統(tǒng)設(shè)計(jì)及參數(shù)選擇D.傅里葉變換激光告警的基本理論、分辨力和光譜函數(shù)、干涉圖采樣、告警技術(shù)、等效斜楔干涉具設(shè)計(jì)、信號(hào)采集與處理系統(tǒng)設(shè)計(jì)等E.其他相干激光告警技術(shù)5激光告警技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)第一章激光告警技術(shù)和應(yīng)用1現(xiàn)代光電信息技術(shù)多學(xué)科綜合技術(shù):光學(xué)技術(shù)、光電子技術(shù)、微電子技術(shù)、信息技術(shù)、光信息技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)、圖像處理技術(shù)等。研究?jī)?nèi)容:光的輻射、傳輸、探測(cè)、光與物質(zhì)相互作用以及光電信息的轉(zhuǎn)換、存儲(chǔ)、處理與顯示等特點(diǎn):其一,有效延伸人眼的視覺(jué)功能,使其探測(cè)閾值達(dá)到光子探測(cè)的極限水平其二:以光為信息載體,結(jié)合計(jì)算機(jī)的研究成果,極大提高了光電系統(tǒng)的響應(yīng)速度、帶寬和信息容量。第一章激光告警技術(shù)和應(yīng)用2激光告警技術(shù):是光電對(duì)抗的組成部分,它是指在太陽(yáng)光、閃電、雷電等光干擾復(fù)雜背景下,實(shí)時(shí)、可靠地告警敵方激光威脅的存在,確定威脅源的方位、種類及工作特性,進(jìn)行光電報(bào)警的技術(shù)裝置:它是指用來(lái)探測(cè)和識(shí)別敵方來(lái)襲激光特征信息的光電被動(dòng)偵察設(shè)備。應(yīng)用方式:一種是自保護(hù)方式;另一種是電子偵察方式。裝置構(gòu)成:有輻射探測(cè)和信息處理兩部分裝置分類:主要分為光譜識(shí)別型和相干識(shí)別型第一章激光告警技術(shù)和應(yīng)用3光譜識(shí)別型激光告警技術(shù)非成像光譜識(shí)別型激光告警裝置:通常采用具有特定空間分布的光電二極管作為激光告警元件,來(lái)確定威脅源的方位,若在圓形陣列中均勻分布N個(gè)光電二極管,則水平方向的角度分辨力為180°2N。優(yōu)點(diǎn):結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、技術(shù)難度小、成本低、告警靈敏度高。缺點(diǎn):只能探測(cè)有限的幾個(gè)特定波長(zhǎng)、定位精度高,虛警率高陣列單元:激光告警頭、信號(hào)處理器及報(bào)警/顯示器多元相關(guān)告警原理:當(dāng)有來(lái)襲激光進(jìn)入該陣列單元時(shí),信號(hào)經(jīng)放大后由兩閾值比較器進(jìn)行比較,把低于閾值的噪聲濾出,此后送至相關(guān)處理雜散光干擾的抑制措施:光譜濾波、電子濾波和門限控制。第一章激光告警技術(shù)和應(yīng)用告警器自身的白噪身是產(chǎn)生虛警的主要因素之一。適當(dāng)增加陣列單元的數(shù)量可以提高角分辨力光纖天線激光告警機(jī)的原理圖和組成見(jiàn)圖1-1光纖耦合光纖