《光電信息實(shí)驗(yàn)1》課程教學(xué)大綱

《光電信息實(shí)驗(yàn)1》教學(xué)大綱課程名稱：光電信息實(shí)驗(yàn)（1） 課程編號(hào)：F098093752英文名稱：PhotoelectricInformationExperiment(1)學(xué)時(shí)：48學(xué)時(shí) 學(xué)分：1.5學(xué)分開(kāi)課學(xué)期：第6學(xué)期適用專業(yè)：光電信息科學(xué)與工程專業(yè)課程類別：實(shí)驗(yàn)課課程性質(zhì)：專業(yè)方向與拓展課先修課程：電磁場(chǎng)理論，物理光學(xué)、工程光學(xué)，數(shù)字電子技術(shù)基礎(chǔ)，模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)一、課程的性質(zhì)及任務(wù)光電信息實(shí)驗(yàn)是為光電信息科學(xué)與工程專業(yè)學(xué)生在第六學(xué)期開(kāi)設(shè)的一門(mén)專業(yè)方向與拓展課程，總課時(shí)48課時(shí)，1.5學(xué)分，該課程為考查課，考核方式為課堂成績(jī)加實(shí)驗(yàn)報(bào)告成績(jī)。本門(mén)課程借助于國(guó)家虛擬仿真實(shí)驗(yàn)平臺(tái)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(guò)本門(mén)課程的學(xué)習(xí)能夠加強(qiáng)學(xué)生對(duì)基礎(chǔ)知識(shí)的準(zhǔn)備，增強(qiáng)科學(xué)素養(yǎng)，提高實(shí)踐動(dòng)手能力。二、課程目標(biāo)與要求2.1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(wèn)題和解決問(wèn)題的的能力，激發(fā)學(xué)生科技報(bào)國(guó)的家國(guó)情懷和使命擔(dān)當(dāng)。知識(shí)目標(biāo)：掌握相關(guān)實(shí)驗(yàn)方法，了解光學(xué)的主要應(yīng)用領(lǐng)域及其原理；能力目標(biāo)：訓(xùn)練學(xué)生，分析問(wèn)題、歸納問(wèn)題的能力，動(dòng)手實(shí)踐能力，獨(dú)立思考能力。素質(zhì)目標(biāo)：培養(yǎng)學(xué)生的團(tuán)隊(duì)合作精神、語(yǔ)言表達(dá)能力、自學(xué)能力、競(jìng)爭(zhēng)意識(shí)、愛(ài)國(guó)情懷等綜合素質(zhì)。電磁場(chǎng)理論課程教學(xué)大綱數(shù)理科學(xué)與工程學(xué)院本科課程教學(xué)大綱.3課程目標(biāo)與培養(yǎng)環(huán)節(jié)對(duì)應(yīng)矩陣表2課程目標(biāo)與培養(yǎng)環(huán)節(jié)對(duì)應(yīng)矩陣序號(hào)課程目標(biāo)理論教學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)課后作業(yè)1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(wèn)題和解決問(wèn)題的的能力，激發(fā)學(xué)生科技報(bào)國(guó)的家國(guó)情懷和使命擔(dān)當(dāng)。HHL2掌握相關(guān)實(shí)驗(yàn)方法，了解光學(xué)的主要應(yīng)用領(lǐng)域及其原理HHL3訓(xùn)練學(xué)生，分析問(wèn)題、歸納問(wèn)題的能力，動(dòng)手實(shí)踐能力，獨(dú)立思考能力HHL4培養(yǎng)學(xué)生的團(tuán)隊(duì)合作精神、語(yǔ)言表達(dá)能力、自學(xué)能力、競(jìng)爭(zhēng)意識(shí)、愛(ài)國(guó)情懷等綜合素質(zhì)。HHL注：H表示該能力的在此環(huán)節(jié)重點(diǎn)培養(yǎng)；M表示該能力在此環(huán)節(jié)有應(yīng)用要求；L表示該能力在此環(huán)節(jié)有所涉及。2.4目標(biāo)達(dá)成度的評(píng)價(jià)課程目標(biāo)1通過(guò)理論教學(xué)和實(shí)驗(yàn)教學(xué)環(huán)節(jié)進(jìn)行培養(yǎng),在課后作業(yè)中有應(yīng)用要求。主要通過(guò)課堂授課，實(shí)例印證，課堂討論及實(shí)驗(yàn)，課后實(shí)驗(yàn)報(bào)告和資料查詢等方式進(jìn)行考核。目標(biāo)達(dá)成綜合以上內(nèi)容進(jìn)行評(píng)價(jià)。課程目標(biāo)2，3，4主要通過(guò)實(shí)驗(yàn)教學(xué)環(huán)節(jié)進(jìn)行培養(yǎng)，在理論教學(xué)和課后作業(yè)中有應(yīng)用要求。主要通過(guò)課堂實(shí)驗(yàn)進(jìn)行考核。目標(biāo)達(dá)成綜合以上內(nèi)容進(jìn)行評(píng)價(jià)。三、教學(xué)方法及手段理論教學(xué)以課堂講授為主，針對(duì)實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)、實(shí)驗(yàn)原理、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容以及實(shí)驗(yàn)步驟的講解；實(shí)驗(yàn)教學(xué)強(qiáng)調(diào)將各種光電實(shí)驗(yàn)的理論特性與工程實(shí)現(xiàn)的實(shí)際情況緊密聯(lián)系，面向知識(shí)的理論基礎(chǔ)和實(shí)踐應(yīng)用。四、課程的基本內(nèi)容與教學(xué)要求1.工業(yè)化單晶硅太陽(yáng)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(yáng)電池工作原理;熟悉現(xiàn)代工業(yè)化單晶硅太陽(yáng)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(yáng)電池制備基本流程;掌握影響單晶硅太陽(yáng)電池性能主要指標(biāo)與測(cè)試技術(shù)。教學(xué)內(nèi)容：工業(yè)化單晶硅太陽(yáng)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(yáng)電池制備工藝優(yōu)化實(shí)驗(yàn)原理思政元素：通過(guò)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(shì)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(xiě)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(xiě)光刻機(jī)的基本工作原理和直寫(xiě)操作方法；熟練掌握紫外高速激光直寫(xiě)光刻工藝的全過(guò)程；掌握無(wú)膜光刻實(shí)驗(yàn)過(guò)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(xiě)光刻機(jī)的基本工作原理和直寫(xiě)操作方流程和方法。重點(diǎn)難點(diǎn)：紫外高速激光直寫(xiě)光刻機(jī)的基本工作原理和直寫(xiě)操作方法。思政元素：由光刻機(jī)引入我國(guó)芯片行業(yè)發(fā)展，培養(yǎng)學(xué)生的愛(ài)國(guó)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(duì)微觀粒子的操作功能和方法;明確光鑷捕獲力的測(cè)定方法;了解光纖光鑷的構(gòu)建原理;培養(yǎng)知識(shí)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(duì)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(cè)試；光纖光鑷系統(tǒng)搭建與測(cè)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(shí)、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(chǎng)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(píng)價(jià)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(duì)相于合束遠(yuǎn)場(chǎng)光斑的影響效果，了解利用遠(yuǎn)場(chǎng)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(guó)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(shí)別與理解。6.X射線衍射及結(jié)構(gòu)相變?cè)槐碚魈摂M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(guò)程及其探測(cè)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(cè)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(guò)講解當(dāng)前我國(guó)科學(xué)儀器的發(fā)展與國(guó)際先進(jìn)實(shí)驗(yàn)儀器的差別，對(duì)學(xué)生進(jìn)行創(chuàng)新創(chuàng)造教育。五、課內(nèi)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容及要求5.1課內(nèi)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容及要求表3課內(nèi)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容及要求序號(hào)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(yáng)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(yáng)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(yáng)電池工作原理;理解現(xiàn)代工業(yè)化單晶硅太陽(yáng)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(yáng)電池制備基本流程;掌握影響單晶硅太陽(yáng)電池性能主要指標(biāo)與測(cè)試技術(shù)。2紫外高速激光直寫(xiě)光刻系統(tǒng)虛擬仿真實(shí)驗(yàn)紫外高速激光直寫(xiě)光刻機(jī)的基本工作原理和直寫(xiě)操作方流程和方法。了解紫外高速激光直寫(xiě)光刻機(jī)的基本工作原理和直寫(xiě)操作方法；理解紫外高速激光直寫(xiě)光刻工藝的全過(guò)程；掌握無(wú)膜光刻實(shí)驗(yàn)過(guò)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(cè)試；光纖光鑷系統(tǒng)搭建與測(cè)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(cè)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(duì)微觀粒子的操作功能和方法;培養(yǎng)知識(shí)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(duì)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(chǎng)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(duì)相于合束遠(yuǎn)場(chǎng)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(guó)防領(lǐng)域中的應(yīng)用分析方法；掌握光的遠(yuǎn)場(chǎng)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(píng)價(jià)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?cè)槐碚魈摂M仿真實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目X射線在晶體中的衍射原理；X射線衍射測(cè)試晶體結(jié)構(gòu)實(shí)驗(yàn)原理。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;理解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(guò)程及其探測(cè)晶體結(jié)構(gòu)的基本原理。5.2教學(xué)文件及教學(xué)形式教學(xué)文件：自編《實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書(shū)》。教學(xué)形式主要包括：預(yù)習(xí)、課堂指導(dǎo)與實(shí)驗(yàn)操作、撰寫(xiě)實(shí)驗(yàn)報(bào)告。實(shí)驗(yàn)報(bào)告學(xué)生自擬。實(shí)驗(yàn)報(bào)告包括：描述實(shí)驗(yàn)?zāi)康摹?shí)驗(yàn)用設(shè)備及工具，詳細(xì)敘述實(shí)驗(yàn)步驟，要有完整的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)或用圖表表示的實(shí)驗(yàn)結(jié)果，總結(jié)實(shí)驗(yàn)中出現(xiàn)的問(wèn)題及解決方法。六、課程學(xué)時(shí)分配表4課程教學(xué)安排表序號(hào)教學(xué)內(nèi)容思政元素課堂教學(xué)學(xué)時(shí)實(shí)驗(yàn)/實(shí)踐教學(xué)學(xué)時(shí)學(xué)時(shí)小計(jì)1工業(yè)化單晶硅太陽(yáng)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(xiě)光刻系統(tǒng)虛擬仿真實(shí)驗(yàn)培養(yǎng)學(xué)生愛(ài)國(guó)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(guó)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?cè)槐碚魈摂M仿真實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目創(chuàng)新教育268合計(jì)123648七、課程考核與成績(jī)?cè)u(píng)定考核環(huán)節(jié)包括實(shí)驗(yàn)表現(xiàn)和實(shí)驗(yàn)報(bào)告，其中實(shí)驗(yàn)表現(xiàn)占總成績(jī)的60%，實(shí)驗(yàn)報(bào)告占總成績(jī)的40%?？己思?xì)則如下。表5成績(jī)?cè)u(píng)定方式表考核環(huán)節(jié)分值考核/評(píng)價(jià)細(xì)則實(shí)驗(yàn)表現(xiàn)（60）60無(wú)遲到、早退現(xiàn)象，態(tài)度端正，與同組同學(xué)配合認(rèn)真完成實(shí)驗(yàn)電路硬件連接及調(diào)試，實(shí)驗(yàn)結(jié)束后，按要求整理工作臺(tái)。45有遲到、早退現(xiàn)象或?qū)嶒?yàn)過(guò)程不夠認(rèn)真。25有遲到、早退現(xiàn)象且實(shí)驗(yàn)過(guò)程不認(rèn)真。10有遲到、早退現(xiàn)象，實(shí)驗(yàn)過(guò)程不動(dòng)手，渾水摸魚(yú)。0曠課實(shí)驗(yàn)報(bào)告（40）40有完整正確的實(shí)驗(yàn)原理圖，實(shí)驗(yàn)過(guò)程敘述內(nèi)容完整，正確記錄實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，圖形繪制清晰合理，結(jié)論正確，書(shū)寫(xiě)認(rèn)真。30有實(shí)驗(yàn)原理圖，實(shí)驗(yàn)過(guò)程敘述內(nèi)容較完整，正確記錄實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，圖形繪制清晰較合理，結(jié)論正確，書(shū)寫(xiě)較認(rèn)真。20實(shí)驗(yàn)過(guò)程敘述內(nèi)容較完整，記錄實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的有錯(cuò)誤，圖形繪制不夠清晰，結(jié)論不準(zhǔn)確，書(shū)寫(xiě)不夠認(rèn)真。10實(shí)驗(yàn)過(guò)程敘述內(nèi)容較完整，記錄實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的有錯(cuò)誤，沒(méi)有繪制相關(guān)圖形曲線，無(wú)結(jié)論分析，書(shū)寫(xiě)不夠認(rèn)真。0沒(méi)有提交實(shí)驗(yàn)報(bào)告。八、課程評(píng)價(jià)與持續(xù)改進(jìn)8.1課程評(píng)價(jià)課程評(píng)價(jià)周期定為每1年評(píng)價(jià)一次。設(shè)置達(dá)成情況目標(biāo)值，采用成績(jī)分析法進(jìn)行評(píng)價(jià)。課程達(dá)成評(píng)價(jià)根據(jù)光電信息科學(xué)與工程專業(yè)課程達(dá)成評(píng)價(jià)方法進(jìn)行計(jì)算，評(píng)價(jià)結(jié)果用于持續(xù)改進(jìn)。光電系負(fù)責(zé)人組織教師實(shí)施課程評(píng)價(jià)，制定持續(xù)改進(jìn)措施