《光電技術(shù)實(shí)驗(yàn)1》課程教學(xué)大綱

《光電技術(shù)實(shí)驗(yàn)1》教學(xué)大綱課程名稱：光電信息實(shí)驗(yàn)（1）英文名稱：PhotoelectricInformationExperiment(1)課程編號：F047093692學(xué)分：1.5總學(xué)時/課內(nèi)實(shí)踐學(xué)時：48課程性質(zhì)：選修課程開課單位：數(shù)理科學(xué)與工程學(xué)院物理系基層教學(xué)組織適應(yīng)對象：應(yīng)用物理學(xué)、光電信息科學(xué)與工程專業(yè)課程簡介光電信息實(shí)驗(yàn)是為應(yīng)用物理學(xué)專業(yè)學(xué)生在第六學(xué)期開設(shè)的一門選修課程，總課時48課時，1.5學(xué)分，該課程為考查課，考核方式為課堂成績加實(shí)驗(yàn)報告成績。本門課程借助于國家虛擬仿真實(shí)驗(yàn)平臺涵蓋了光鑷、光刻、光纖激光、光的偏振等多種光的應(yīng)用及原理學(xué)習(xí)。通過本門課程的學(xué)習(xí)能夠加強(qiáng)學(xué)生對基礎(chǔ)知識的準(zhǔn)備，增強(qiáng)科學(xué)素養(yǎng)，提高實(shí)踐動手能力。Photoelectricinformationexperimentisanelectivecourseforstudentsmajoringinphotoelectricinformationscienceandengineeringinthesixthsemester,withatotalclasstimeof48hoursand1.5credits.Thiscourseisanexaminationcourse,andtheassessmentmethodisclassroomresultsplusexperimentalreportresults.Withthehelpofthenationalvirtualsimulationexperimentplatform,thiscoursecoverstheapplicationandprinciplelearningofopticaltweezers,lithography,fiberlaser,polarizationoflight,etc.Throughthestudyofthiscourse,studentscanstrengthenthepreparationofbasicknowledge,enhancescientificliteracy,andimprovepracticalability.課程目標(biāo)思政目標(biāo)：強(qiáng)化科學(xué)倫理教育，注重科學(xué)思維方法訓(xùn)練和科學(xué)精神培養(yǎng)，提高學(xué)生分析問題和解決問題的的能力，激發(fā)學(xué)生科技報國的家國情懷和使命擔(dān)當(dāng)。Ideologicalandpoliticalgoals:Strengthentheeducationofscientificethics,payattentiontothetrainingofscientificthinkingmethodsandthecultivationofscientificspirit,improvestudents'abilitytoanalyzeandsolveproblems,andstimulatestudents'feelingsandmissionofservingthecountrythroughscienceandtechnology.知識目標(biāo)：掌握相關(guān)實(shí)驗(yàn)方法，了光學(xué)的主要應(yīng)用領(lǐng)域及其原理；Knowledgegoal:mastertherelevantexperimentalmethods,themainapplicationfieldsandprinciplesofoptics;能力目標(biāo)：訓(xùn)練學(xué)生，分析問題、歸納問題的能力，動手實(shí)踐能力，獨(dú)立思考能力；Abilitygoal:trainstudentstoanalyzeandsummarizeproblems,practiceandthinkindependently;素質(zhì)目標(biāo)：培養(yǎng)學(xué)生的團(tuán)隊(duì)合作精神、語言表達(dá)能力、自學(xué)能力、競爭意識、愛國情懷等綜合素質(zhì)。Qualitygoal:tocultivatestudents'teamworkspirit,languageexpressionability,self-learningability,competitiveconsciousness,patrioticfeelingsandothercomprehensivequalities.三、課程目標(biāo)與畢業(yè)要求對應(yīng)關(guān)系本課程的課程目標(biāo)對計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)專業(yè)畢業(yè)要求指標(biāo)點(diǎn)的支撐情況如表1所示：表1課程目標(biāo)與畢業(yè)要求對應(yīng)關(guān)系畢業(yè)要求指標(biāo)點(diǎn)課程目標(biāo)畢業(yè)要求1：①具有愛國主義情操，尊重生命，關(guān)愛他人，主張正義，具有人文知識、思辨能力、處世能力和科學(xué)精神。②了解國情，理解社會主義核心價值觀，維護(hù)國家利益，具有推動民族復(fù)興和社會進(jìn)步的責(zé)任感。1畢業(yè)要求2：①掌握電子電路、單片機(jī)原理及接口等工程基礎(chǔ)知識，能將其用于解決電子電路相關(guān)的工程問題，具備從事光信息處理、光電檢測和處理系統(tǒng)技術(shù)工作的能力。②掌握應(yīng)用物理學(xué)專業(yè)基礎(chǔ)知識，并能將其用于解決光信息處理、光電檢測和處理工程領(lǐng)域的綜合性工程實(shí)踐和復(fù)雜工程問題。2畢業(yè)要求3：①應(yīng)用應(yīng)用物理學(xué)專業(yè)所需的數(shù)學(xué)、自然科學(xué)知識，具備對系統(tǒng)進(jìn)行識別和分析的能力。②掌握應(yīng)用物理學(xué)專業(yè)領(lǐng)域所需的專業(yè)基礎(chǔ)知識和基本原理，具備選擇合適工程技術(shù)，分析具體問題的能力。3畢業(yè)要求4：①了解專業(yè)的國內(nèi)外技術(shù)現(xiàn)狀，具有就光電信息科學(xué)與工程復(fù)雜問題能與業(yè)界同行及社會公眾進(jìn)行有效溝通、交流與協(xié)作，能夠結(jié)合復(fù)雜工程問題撰寫報告、設(shè)計(jì)文稿，清晰陳述觀點(diǎn)和回答問題的能力。②具有自主學(xué)習(xí)和終身學(xué)習(xí)的意識，能夠持續(xù)跟蹤應(yīng)用物理學(xué)專業(yè)學(xué)科前沿的發(fā)展動態(tài)，具有自主學(xué)習(xí)和終身學(xué)習(xí)的能力。4課程教學(xué)安排課程共有6項(xiàng)教學(xué)內(nèi)容，具體安排如下。表2：課程教學(xué)安排表序號教學(xué)內(nèi)容思政元素課堂教學(xué)學(xué)時實(shí)驗(yàn)/實(shí)踐教學(xué)學(xué)時學(xué)時小計(jì)1工業(yè)化單晶硅太陽電池制備工藝優(yōu)化虛擬仿真實(shí)驗(yàn)科學(xué)精神培養(yǎng)、職業(yè)教育2682紫外高速激光直寫光刻系統(tǒng)虛擬仿真實(shí)驗(yàn)培養(yǎng)學(xué)生愛國主義精神1343光鑷原理及應(yīng)用虛擬仿真實(shí)驗(yàn)培養(yǎng)學(xué)生精益求精的大國工匠精神39124光纖激光相干合束虛擬仿真實(shí)驗(yàn)2685光的偏振及其應(yīng)用虛擬仿真實(shí)驗(yàn)2686X射線衍射及結(jié)構(gòu)相變原位表征虛擬仿真實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目創(chuàng)新教育268合計(jì)123648教學(xué)安排1.工業(yè)化單晶硅太陽電池制備工藝優(yōu)化虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)要求：熟悉半導(dǎo)體材料基本原理以及單晶硅太陽電池工作原理;熟悉現(xiàn)代工業(yè)化單晶硅太陽電池制備設(shè)備結(jié)構(gòu)以及基本操作;掌握制備工藝原理及優(yōu)化工藝參數(shù)的方法:掌握單晶硅太陽電池制備基本流程;掌握影響單晶硅太陽電池性能主要指標(biāo)與測試技術(shù)。教學(xué)內(nèi)容：工業(yè)化單晶硅太陽電池制備工藝優(yōu)化實(shí)驗(yàn)原理與操作重點(diǎn)難點(diǎn)：工業(yè)化單晶硅太陽電池制備工藝優(yōu)化實(shí)驗(yàn)原理思政元素：通過本虛擬仿真實(shí)驗(yàn)訓(xùn)練，發(fā)揮“產(chǎn)學(xué)研”相結(jié)合的人才培養(yǎng)優(yōu)勢學(xué)生可以直接進(jìn)入光伏產(chǎn)業(yè)行業(yè)工作。2.紫外高速激光直寫光刻系統(tǒng)虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)要求：掌握紫外高速激光直寫光刻機(jī)的基本工作原理和直寫操作方法；熟練掌握紫外高速激光直寫光刻工藝的全過程；掌握無膜光刻實(shí)驗(yàn)過程中的安全案項(xiàng)和關(guān)鍵參數(shù)設(shè)置，為真實(shí)的光刻實(shí)驗(yàn)提供優(yōu)化的參數(shù)，指導(dǎo)實(shí)際的實(shí)驗(yàn)操作，實(shí)現(xiàn)虛實(shí)結(jié)合。教學(xué)內(nèi)容：紫外高速激光直寫光刻機(jī)的基本工作原理和直寫操作方流程和方法。重點(diǎn)難點(diǎn)：紫外高速激光直寫光刻機(jī)的基本工作原理和直寫操作方法。思政元素：由光刻機(jī)引入我國芯片行業(yè)發(fā)展，培養(yǎng)學(xué)生的愛國主義精神。3.光鑷原理及應(yīng)用虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)要求：了解激光束的基本特性;掌握光鑷形成的基本原理;掌握構(gòu)成光鑷系統(tǒng)的多種光學(xué)儀器和器件的功能及特性;掌握光鑷對微觀粒子的操作功能和方法;明確光鑷捕獲力的測定方法;了解光纖光鑷的構(gòu)建原理;培養(yǎng)知識應(yīng)用能力、綜合實(shí)踐能力、思維判斷與分析能力、跨學(xué)科思維能力、對新技術(shù)的學(xué)習(xí)能力;教學(xué)內(nèi)容：傳統(tǒng)光鑷系統(tǒng)搭建與測試；光纖光鑷系統(tǒng)搭建與測試。重點(diǎn)難點(diǎn)：光鑷原理。思政元素：培養(yǎng)學(xué)生團(tuán)隊(duì)意識、創(chuàng)新精神、科學(xué)嚴(yán)謹(jǐn)?shù)墓ぷ鲬B(tài)度。4.光纖激光相干合束虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)要求：掌握光的遠(yuǎn)場衍射與相干疊加原理及應(yīng)用；了解光纖激光合束原理和合束裝置結(jié)構(gòu)；結(jié)合衍射理論，掌握相干合束效果的評價方法。理解多光束相干合束的相位控制原理，熟悉影響控制效果的因素；理解大氣傳輸對相于合束遠(yuǎn)場光斑的影響效果，了解利用遠(yuǎn)場光斑回波強(qiáng)度控制相位提升合束效果的方法；學(xué)習(xí)高能光纖激光相于合束在科學(xué)技術(shù)以及國防領(lǐng)域中的應(yīng)用分析方法。教學(xué)內(nèi)容：多路光纖激光相干合束原理實(shí)驗(yàn)；多路光纖激光排布與控制相干合束實(shí)驗(yàn)；多路光纖激光相干合束大氣傳輸實(shí)驗(yàn)。重點(diǎn)難點(diǎn)：多路光纖激光相干合束原理5.光的偏振及其應(yīng)用虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)要求：掌握自然光、部分偏振光、線偏振光、圓偏振光以及橢圓偏振光等概念，理解布儒斯特定律和馬呂斯定律，掌握偏振分光棱鏡、偏振片、四分之一波片、二分之一波片、索里爾-巴比涅相位補(bǔ)償器的設(shè)計(jì)原理、功能和作用，理解溶液旋光性以及偏振3D成像的原理。教學(xué)內(nèi)容：偏振光綜合實(shí)驗(yàn)；偏振光的應(yīng)用探究實(shí)驗(yàn)。重點(diǎn)難點(diǎn)：自然光、部分偏振光、線偏振光、圓偏振光以及橢圓偏振光等識別與理解。6.X射線衍射及結(jié)構(gòu)相變原位表征虛擬仿真實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目教學(xué)要求：了解X射線的發(fā)現(xiàn)及其在物理、材料科學(xué)、醫(yī)學(xué)等領(lǐng)域的重要應(yīng)用;了解X射線衍射儀(德拜照相、粉末衍射、旋轉(zhuǎn)單晶)的基本構(gòu)造及主要參數(shù)調(diào)節(jié);掌握X射線產(chǎn)生過程及其探測晶體結(jié)構(gòu)的基本原理。教學(xué)內(nèi)容：X射線在晶體中的衍射原理；X射線衍射測試晶體結(jié)構(gòu)實(shí)驗(yàn)原理。重點(diǎn)難點(diǎn)：X射線在晶體中的衍射原理。思政元素：通過講解當(dāng)前我國科學(xué)儀器的發(fā)展與國際先進(jìn)實(shí)驗(yàn)儀器的差別，對學(xué)生進(jìn)行創(chuàng)新創(chuàng)造教育。課內(nèi)實(shí)踐教學(xué)內(nèi)容及要求表3：課內(nèi)實(shí)踐教學(xué)內(nèi)容及要求序號教學(xué)類型教學(xué)內(nèi)容教學(xué)要求1工業(yè)化單晶硅太陽電池制備工藝優(yōu)化虛擬仿真實(shí)驗(yàn)工業(yè)化單晶硅太陽電池制備工藝優(yōu)化實(shí)驗(yàn)原理與操作了解半導(dǎo)體材料基本原理以及單晶硅太陽電池工作原理;理解現(xiàn)代工業(yè)化單晶硅太陽電池制備設(shè)備結(jié)構(gòu)以及基本操作;掌握制備工藝原理及優(yōu)化工藝參數(shù)的方法:掌握單晶硅太陽電池制備基本流程;掌握影響單晶硅太陽電池性能主要指標(biāo)與測試技術(shù)。2紫外高速激光直寫光刻系統(tǒng)虛擬仿真實(shí)驗(yàn)紫外高速激光直寫光刻機(jī)的基本工作原理和直寫操作方流程和方法。了解紫外高速激光直寫光刻機(jī)的基本工作原理和直寫操作方法；理解紫外高速激光直寫光刻工藝的全過程；掌握無膜光刻實(shí)驗(yàn)過程中的安全案項(xiàng)和關(guān)鍵參數(shù)設(shè)置，為真實(shí)的光刻實(shí)驗(yàn)提供優(yōu)化的參數(shù)，指導(dǎo)實(shí)際的實(shí)驗(yàn)操作，實(shí)現(xiàn)虛實(shí)結(jié)合。3光鑷原理及應(yīng)用虛擬仿真實(shí)驗(yàn)傳統(tǒng)光鑷系統(tǒng)搭建與測試；光纖光鑷系統(tǒng)搭建與測試。了解激光束的基本特性;了解光纖光鑷的構(gòu)建原理;理解光鑷捕獲力的測定方法;掌握光鑷形成的基本原理;掌握構(gòu)成光鑷系統(tǒng)的多種光學(xué)儀器和器件的功能及特性;掌握光鑷對微觀粒子的操作功能和方法;培養(yǎng)知識應(yīng)用能力、綜合實(shí)踐能力、思維判斷與分析能力、跨學(xué)科思維能力、對新技術(shù)的學(xué)習(xí)能力;4光纖激光相干合束虛擬仿真實(shí)驗(yàn)多路光纖激光相干合束原理實(shí)驗(yàn)；多路光纖激光排布與控制相干合束實(shí)驗(yàn)；多路光纖激光相干合束大氣傳輸實(shí)驗(yàn)。了解光纖激光合束原理和合束裝置結(jié)構(gòu)，了解利用遠(yuǎn)場光斑回波強(qiáng)度控制相位提升合束效果的方法；理解多光束相干合束的相位控制原理，熟悉影響控制效果的因素；理解大氣傳輸對相于合束遠(yuǎn)場光斑的影響效果；學(xué)習(xí)高能光纖激光相于合束在科學(xué)技術(shù)以及國防領(lǐng)域中的應(yīng)用分析方法；掌握光的遠(yuǎn)場衍射與相干疊加原理及應(yīng)用；結(jié)合衍射理論，掌握相干合束效果的評價方法。5光的偏振及其應(yīng)用虛擬仿真實(shí)驗(yàn)偏振光綜合實(shí)驗(yàn)；偏振光的應(yīng)用探究實(shí)驗(yàn)。了解布儒斯特定律和馬呂斯定律；理解溶液旋光性以及偏振3D成像的原理；掌握自然光、部分偏振光、線偏振光、圓偏振光以及橢圓偏振光等概念，掌握偏振分光棱鏡、偏振片、四分之一波片、二分之一波片、索里爾-巴比涅相位補(bǔ)償器的設(shè)計(jì)原理、功能和作用。6X射線衍射及結(jié)構(gòu)相變原位表征虛擬仿真實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目X射線在晶體中的衍射原理；X射線