現(xiàn)代光電信息技術及應用課件

現(xiàn)代光電信息技術及應用制作:周慧敏現(xiàn)代光電信息技術及應用現(xiàn)代光電信息技術及應用制作:周慧敏目錄激光背警技術及應用2瞬態(tài)表面高溫光宅探測技術及應用3甲烷濃度光測試技術及其應用4棱鏡反射光技術及其在溶液濃度測量中的應用5最視光學特性光電信息技術及應用6激光光幕技術及應用第一章激光告警技術和應用本章的主要內(nèi)容有1.現(xiàn)代光電信息技術2激光告警技術定義、裝置、應用方式和理想的激光告警裝置應滿足的要求。3.光譜識別型激光告警技術A成像光譜型告警技術的陣列單元組成、多元相關告警原理、雜散光干擾的抑制B成像光譜識別型激光告警裝置的構成,優(yōu)缺點及實例4相干識別型激光告警技術AbstractInordertoadapttothetrainingprogramofappliedunder-graduatetalents，analyzestheproblemsoftheanalyticalchemistrycourseandcurrentsituationofstudents’exists，withPBLteachingmethodonthecoursecontent，teachingmethodandexaminationmodereformofteachingmodedesign，hopetoachievethedesiredeffectofthereform.1前言根國家目前提出的要建立適應現(xiàn)代發(fā)展的職業(yè)教育教學體系的要求，地方本科高校的轉(zhuǎn)型成為應用型人才培養(yǎng)的必然。地方本科高校的轉(zhuǎn)型本質(zhì)是為祖國培養(yǎng)具有扎實的理論基礎和自主創(chuàng)新意識、能勝任各類一線技術開發(fā)和應用實踐工作的人才[1]。這就要求各個學科的任課教師尋找更為有效和適合的教學方式，給在校學生多方位、多元化的指導，培養(yǎng)其成為具有一定創(chuàng)新能力和創(chuàng)新意識的全方位應用新型人才。2分析化學課程教學現(xiàn)狀分析化學是南陽師范學院化學相關專業(yè)在校學生必修的一門專業(yè)基礎課，分析化學課程相關的基礎理論和學習方法的學習是其他相關專業(yè)課程學習的基礎。通過分析化學課程的學習，由于其嚴謹?shù)臄?shù)據(jù)分析理論，能使學生初步養(yǎng)成實事求是、嚴格要求自己的科學態(tài)度和科學作風。通過分析化學學習過程中的問題分析，可提高學生在以后的學習和實際工作中解決問題的能力。所以可以看出，在學生最基本的科學素養(yǎng)培養(yǎng)上，分析化學課程的學習相對于其他學科起著難以替代的核心作用。但是在目前的分析化學課堂教學中仍然是以教師為中心的模式，其教學形式為以任課教師在課堂上的講授為主，學生和教師在整個課堂教學過程中不交流或很少交流，導致學生缺乏學習主動性，教學效果不好。因此，在有限的課堂時間內(nèi)有效地學習分析化學的理論知識，調(diào)動學生自主學習的能力，增強總體的教學效果，是目前分析化學教學改革的方向和重點。要想進行有效的教學模式改革，必須對分析化學課堂教學現(xiàn)狀和學生人群進行分析。目前，南陽師范學院各專業(yè)分析化學教學過程中普遍存在下面一些問題。1）課程知識點較多，總體安排課時較少。隨著新的分析手段的出現(xiàn)和實際領域中對分析化學應用的增多，很多相關的分析化學內(nèi)容和檢測方法不斷出現(xiàn)，要求分析化學課程在課堂教學過程中增加相應的內(nèi)容；但是相對安排的分析化學的課時量并沒有增加，目前現(xiàn)有的課時量已經(jīng)遠遠無法滿足教學內(nèi)容的需要。2）教學目標變得越來越不清晰。來自各個應用領域的呼聲是強調(diào)培養(yǎng)學生對實際問題的解決能力，而學校教學在傳統(tǒng)教學的重壓之下，仍然需要進行基礎理論的教學，這使得教學工作者不知道孰輕孰重。3）學生主體活動缺乏。傳統(tǒng)分析化學教學中常見的一種教學模式是“灌輸式”，教師在課堂上不斷地講解分析，學生在整個課堂中處于被動學習的狀態(tài)，對知識的理解只能是膚淺的、表面的。4）對學生學習結果的評價方式陳舊單一。分析化學課程在整個課堂教學過程中幾乎沒有考核項目，成績的評定通過期末考試以書面答卷的方式進行。5）學生在學習過程中缺乏熱情。學生沒有實際應用經(jīng)驗，沒有主動學習的欲望，不能透徹理解學習分析化學的實際意義是什么，學習沒有興趣和動力[2]。另一方面，目前在校大學生人群也有自己的特點，對分析化學的教學改革要求因材施教。在校大學生的具體特點如下：1）學生的自主意識越來越強，有很多自己的想法和認識，同時對自己的前途有一定的要求和規(guī)劃；2）學生表現(xiàn)的欲望增強了，而且更加自信，課上課下一有機會就想更好地表現(xiàn)自己，但是比較迷茫，不知道該如何做；3）學生對課程相關信息的獲得方式增多了，知識面也更廣了，只要肯用心，能輕松地通過圖書館、網(wǎng)絡等渠道獲得知識，不像前些年的學生，獲得課程知識的主要來源是通過任課教師的課堂傳授和講解；4）學生對基礎知識的掌握有下降趨勢，由于社會信息量的增加，通過普通高考招收的學生對知識的掌握程度沒有以往牢固；5）學生的自控力有所下降，隨著大學生活誘惑的增多，上課的時候講話和睡覺的不在少數(shù)，玩手機的也有，思想不集中，導致課堂教學效果不好；6）學生的思想和心理比較難以掌握，隨著其進入大學生活后，周邊生活環(huán)境的變化和生理年齡的增大，對他們各個方面產(chǎn)生較大的影響[3-4]。為了適應地方型本科高校向應用型轉(zhuǎn)型的迫切要求，原有分析化學課堂教學模式已經(jīng)完全不能適應目前在校大學生群體的特點，針對目前分析化學的發(fā)展形勢和教學對象的特點，對分析化學教學進行有效改革勢在必行。3PBL教學法及模式設計課堂是由任課教師向?qū)W生教授知識的地方，也是進行課程教學改革的場所。教師在整個課堂教學過程中組織得合理不合理、好與不好，都將直接影響到整個課程的教學效果。要想在教學過程中取得預期的成效，必須對教學方法進行必要改革。所謂PBL教學法（ProblembasedLear-ning），是以問題為導向的一種較流行的教學方法，最早由美國的神經(jīng)病學教授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方法[5-6]。初中化學作為自然科學課程之一，課堂教學包含理論與實驗兩方面。教師在對學生進行理論知識傳授的同時，又要配之以相應的實驗操作，讓學生在實驗中消化理論知識，并通過自身的思維能力分析實驗要點和操作原則，從中補充完善自己的化學知識體系。受農(nóng)村學習環(huán)境的影響，農(nóng)村學生實驗能力普遍較差，而中考對實驗能力的要求卻逐年提高，且化學教師的教學目的主要是培養(yǎng)學生良好的實驗動手與創(chuàng)新能力。只有在日常學習中，盡可能有意識地培養(yǎng)學生的觀察、設計、自我監(jiān)控等綜合學習能力，才能提高學生成績，提高學生自我學習的能力，為今后的主動學習打下良好基礎。一、農(nóng)村初中化學理論教學與實驗教學存在的問題在農(nóng)村初中化學教學課堂上，很多化學教師沒能正確處理理論知識與實驗操作之間的關系，有人重理論輕實驗，有人輕實驗重理論，具體表現(xiàn)有以下幾點：1.基礎知識教學抓不牢，學生沒能很好地掌握入門技巧。初中化學課程主要的教學目標是教會學生基礎的化學入門知識以及培養(yǎng)基本的自然科學思維，這要求化學教師要狠抓化學基礎知識教育，穩(wěn)扎穩(wěn)打鞏固初中生的根基。就目前農(nóng)村初中化學教學而言，教師只顧教學進度的推進，教學沒有能夠取得應有的成效，學生化學基礎薄弱，直接影響到了化學課堂教學的效率。2.實驗設備不足或過于陳舊，教師對實驗教學不夠重視。農(nóng)村初中教學投入有限，進而導致化學實驗設備的不足，老舊的設備沒能及時更換。教學硬件上的弱點是導致初中化學實驗教學質(zhì)量不高的硬傷之一。此外，農(nóng)村初中教師對實驗教學不夠重視，仍停留在傳統(tǒng)的課本說教上，注重對理論知識的講授，而忽略實驗操作的演示。3.理論知識和實驗操作的關系處理不當，教學效率不高?；瘜W作為自然科學的重要學科之一，理論和實驗是相互促進、相輔相成的。農(nóng)村初中化學教師仍停留在應試教育的思維模式下，片面追求考試分數(shù)的提高，忽略學生探討科學、走近科學的潛質(zhì)，注重課堂理論知識的教學，忽略化學實踐操作。理論知識和實驗操作之間的關系長期處理不當，在很大程度上影響到了教學效率的提高。二、正確處理理論教學與實驗教學的關系只有正確處理好化學課程理論和實驗的教學關系，讓兩者相輔相成，學生才能在理論學習時對實驗充滿好奇，在實驗中深化對知識的理解，進而提高化學知識水平。筆者結合自身多年農(nóng)村初中化學教學經(jīng)驗，認為應從以下幾點來改進初中化學理論知識與實驗操作教學的關系：1.加強對學生開展基礎知識教學，打好化學學習的根基。初中化學基礎知識的教學要立足于淺顯易懂的元素、公式以及化學現(xiàn)象，通過最基礎、最基本的教學來逐步引導學生接觸化學知識，形成初步的化學思維。化學教師要根據(jù)農(nóng)村初中生的具體情況，不要片面追求教學進度，只有有步驟、有計劃地開展化學課程教學，才能不斷打好農(nóng)村初中生化學學習的根基。2.充分發(fā)揮實驗操作的教學作用，激發(fā)學生學習化學的興趣。化學實驗教學可以活躍教學氛圍，集中學生的學習精力，激發(fā)學生探究自然奧秘的興趣。化學實驗的每一個細節(jié)的操作都蘊含著豐富的科學道理，課本上的知識點也將會呈現(xiàn)在實驗操作過程中。學生在有趣的化學實驗中萌發(fā)學習化學的興趣，有助于學生主動地接受化學課程。3.在理論知識教學中滲透實驗操作思維，在實驗操作中深化理論知識。自然科學的教學講究實驗與理論的結合，在初中化學教學過程中，教師一定要善于將實驗與理論二者有機結合起來。在理論教學中灌輸實驗操作的思想，在實驗操作過程中又要不斷引申到理論知識的講解，這樣由表及里、層層推進的教學策略將不斷促進化學教學效率的提高。例如，在給固體物質(zhì)加熱時，一定要注意：“試管固定鐵架臺，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，要注意：“盛液不過三分一，外壁拭干防燒裂，木夾持管手握柄，45度傾斜來加熱，液面液底勻受熱，管口對空不對人”。只有在實驗操作中不斷注重對基礎知識的講解，學生才能及時吸收。總之，農(nóng)村初中化學教學的開展需要教師細致、全面地考量教學的目標，以學生為本，提出適應于課堂教學的方法，只有這樣才能不斷將課堂教學效率提高。農(nóng)村初中學校綜合教學條件比較薄弱，在化學實驗教學上的投入也相對較少，這就要求農(nóng)村化學教師要發(fā)揮主觀能動性，充分運用有限的教學資源將最多的知識教授給學生，讓理論知識教學和實驗操作高度融合，不斷促進農(nóng)村初中化學教學效率的提高。[目錄激光背警技術及應用2瞬態(tài)表面高溫光宅探測技術及應用3甲烷濃度光測試技術及其應用4棱鏡反射光技術及其在溶液濃度測量中的應用5最視光學特性光電信息技術及應用6激光光幕技術及應用第一章激光告警技術和應用本章的主要內(nèi)容有1.現(xiàn)代光電信息技術2激光告警技術定義、裝置、應用方式和理想的激光告警裝置應滿足的要求。3.光譜識別型激光告警技術A成像光譜型告警技術的陣列單元組成、多元相關告警原理、雜散光干擾的抑制B成像光譜識別型激光告警裝置的構成,優(yōu)缺點及實例4相干識別型激光告警技術第一章激光告警技術和應用AFP標準具的結構及工作原理及典型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原理及優(yōu)缺點。C.光柵衍射型激光告警的工作原理、系統(tǒng)設計及參數(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、等效斜楔干涉具設計、信號采集與處理系統(tǒng)設計等E.其他相干激光告警技術5激光告警技術的發(fā)展趨勢第一章激光告警技術和應用1現(xiàn)代光電信息技術多學科綜合技術:光學技術、光電子技術、微電子技術、信息技術、光信息技術、計算機技術、圖像處理技術等。研究內(nèi)容:光的輻射、傳輸、探測、光與物質(zhì)相互作用以及光電信息的轉(zhuǎn)換、存儲、處理與顯示等特點:其一,有效延伸人眼的視覺功能,使其探測閾值達到光子探測的極限水平其二:以光為信息載體,結合計算機的研究成果,極大提高了光電系統(tǒng)的響應速度、帶寬和信息容量。第一章激光告警技術和應用2激光告警技術:是光電對抗的組成部分,它是指在太陽光、閃電、雷電等光干擾復雜背景下,實時、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,進行光電報警的技術裝置:它是指用來探測和識別敵方來襲激光特征信息的光電被動偵察設備。應用方式:一種是自保護方式;另一種是電子偵察方式。裝置構成:有輻射探測和信息處理兩部分裝置分類:主要分為光譜識別型和相干識別型第一章激光告警技術和應用3光譜識別型激光告警技術非成像光譜識別型激光告警裝置: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,來確定威脅源的方位,若在圓形陣列中均勻分布N個光電二極管,則水平方向的角度分辨力為180°2N。優(yōu)點:結構簡單、技術難度小、成本低、告警靈敏度高。缺點:只能探測有限的幾個特定波長、定位精度高,虛警率高陣列單元:激光告警頭、信號處理器及報警/顯示器多元相關告警原理:當有來襲激光進入該陣列單元時,信號經(jīng)放大后由兩閾值比較器進行比較,把低于閾值的噪聲濾出,此后送至相關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和應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的原理圖和組成見圖1-1光纖耦合光纖