如今廣電信息科學(xué)與工程專業(yè)成為了熱門專業(yè)，在發(fā)展中逐漸受到了重視，在這個(gè)專業(yè)中就要求學(xué)生掌握扎實(shí)的理論基礎(chǔ)，具備良好的實(shí)踐和創(chuàng)新能力，為此下面文章就主要以江南大學(xué)理學(xué)院光電信息科學(xué)與工程為研究對(duì)象，講解科研儀器在創(chuàng)新教育與實(shí)驗(yàn)教學(xué)中的應(yīng)用。結(jié)合科研儀器的先進(jìn)實(shí)驗(yàn)教學(xué)將全面提高大學(xué)生的綜合素質(zhì)，為社會(huì)培養(yǎng)更多創(chuàng)新型的人才。

　　關(guān)鍵詞：科研儀器,專業(yè)實(shí)驗(yàn),光電信息科學(xué)與工程

　　隨著光電信息領(lǐng)域近十幾年來在平板顯示、機(jī)器視覺、生物探測(cè)、量子通信和量子計(jì)算等方面的高速發(fā)展，光學(xué)相關(guān)產(chǎn)業(yè)正在占據(jù)越來越大的市場(chǎng)分額，光電信息科學(xué)與工程專業(yè)迎來了更多的機(jī)遇。目前，國(guó)內(nèi)有100多所高校開設(shè)了這個(gè)專業(yè)，其中江蘇省就有十幾所，如南京大學(xué)、南京理工大學(xué)、蘇州大學(xué)和江南大學(xué)等。該專業(yè)主要學(xué)習(xí)光學(xué)、機(jī)械學(xué)、電子學(xué)及計(jì)算機(jī)科學(xué)基礎(chǔ)理論及專業(yè)知識(shí)。

　　要求學(xué)生了解光電信息技術(shù)的前沿理論，把握當(dāng)代光電信息技術(shù)的發(fā)展動(dòng)態(tài)，具有研究開發(fā)新系統(tǒng)、新技術(shù)的能力，接受現(xiàn)代光電信息技術(shù)的應(yīng)用訓(xùn)練，掌握光電信息領(lǐng)域中光電儀器的設(shè)計(jì)及制造方法，具有在光電信息工程及相關(guān)領(lǐng)域從事科研、教學(xué)、開發(fā)的基本能力。為了達(dá)到這樣的培養(yǎng)要求，本專業(yè)不僅要開設(shè)高質(zhì)量的理論課程，還需要開設(shè)較多的實(shí)驗(yàn)課程，以增強(qiáng)學(xué)生的實(shí)踐能力和創(chuàng)新能力。

　　但總的來說，目前各高校在實(shí)驗(yàn)教學(xué)中使用的一般是教學(xué)示范類的實(shí)驗(yàn)儀器，這些儀器存在測(cè)量精度低、功能單一、落后于現(xiàn)代科技的缺點(diǎn)。使用這些儀器只能開展驗(yàn)證性和綜合性的實(shí)驗(yàn)，極大的限制了學(xué)生創(chuàng)新能力和實(shí)踐能力的培養(yǎng)。

　　1科研儀器在實(shí)驗(yàn)中應(yīng)用的現(xiàn)狀

　　科研儀器是“雙一流”高校優(yōu)質(zhì)的教學(xué)資源，是進(jìn)行高水平實(shí)驗(yàn)教學(xué)和科學(xué)研究的重要工具，也是高等學(xué)校辦學(xué)實(shí)力和科研水平的重要標(biāo)志。目前很多高校已經(jīng)開展了科研儀器在教學(xué)中應(yīng)用的探索研究工作[1-3]。北京工業(yè)大學(xué)和上海交通大學(xué)針對(duì)本科教學(xué)，開展了多種與大型儀器相關(guān)的必修課、選修課、創(chuàng)新實(shí)踐課、相關(guān)應(yīng)用及競(jìng)賽等[4]。

　　浙江大學(xué)國(guó)家力學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)示范中心從科研儀器設(shè)備資源共享、實(shí)驗(yàn)室開放式管理、提高實(shí)驗(yàn)技術(shù)人員綜合素質(zhì)以及結(jié)合科研模式等方面闡述加強(qiáng)科研儀器設(shè)備在創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)教學(xué)中的應(yīng)用[5]。江南大學(xué)所處的無錫為長(zhǎng)三角經(jīng)濟(jì)圈的中心地帶，聚集了大量的激光技術(shù)、光電通信技術(shù)、光伏太陽能、LED照明與能源、光電子材料與光電元器件等方面的企業(yè)，這給本專業(yè)的發(fā)展帶來了極大的機(jī)遇，也給本專業(yè)學(xué)生的就業(yè)與創(chuàng)業(yè)提供了廣闊的平臺(tái)。

　　據(jù)學(xué)工老師反饋，光電專業(yè)學(xué)生每年有近80%在長(zhǎng)三角地區(qū)的相關(guān)企業(yè)就業(yè)。然而，目前光電領(lǐng)域從業(yè)的高學(xué)歷人員人數(shù)遠(yuǎn)達(dá)不到行業(yè)的需求，長(zhǎng)三角地區(qū)的光電企業(yè)急需高校培養(yǎng)專業(yè)基礎(chǔ)扎實(shí)、能快速適應(yīng)行業(yè)要求、具有創(chuàng)新精神的高級(jí)技術(shù)人才。

　　2科研儀器在光電系實(shí)驗(yàn)教學(xué)中應(yīng)用的實(shí)踐

　　本文將以江南大學(xué)理學(xué)院光電信息科學(xué)與工程系為例，介紹科研儀器在創(chuàng)新教育與實(shí)驗(yàn)教學(xué)中的應(yīng)用�？蒲袃x器價(jià)格昂貴、操作較為復(fù)雜，需要開設(shè)專門的實(shí)驗(yàn)課程讓學(xué)生掌握正確的操作方法和使用注意事項(xiàng)。在能夠熟練使用儀器的基礎(chǔ)上進(jìn)行探索性的實(shí)驗(yàn)。科研儀器具有極高的測(cè)量精度，這些高水平的實(shí)驗(yàn)可以提高學(xué)生的精密操作能力和對(duì)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象的深入理解，為以后的工作和學(xué)習(xí)鋪平道路。近年來，本專業(yè)特別重視學(xué)生實(shí)踐和創(chuàng)新能力的培養(yǎng)，為此開設(shè)了專業(yè)實(shí)訓(xùn)課程，在這些實(shí)訓(xùn)課程中已經(jīng)將部分科研儀器應(yīng)用到了教學(xué)中并取得了很好的效果。

　　2.1真空鍍膜實(shí)驗(yàn)

　　真空鍍鋁始于1933年，是真空鍍膜研究最早的領(lǐng)域。真空鍍鋁從實(shí)驗(yàn)室逐步達(dá)到工業(yè)生產(chǎn)規(guī)模，從制鏡工業(yè)發(fā)展到光學(xué)制品、電子部件、鋼板鍍鋁以及塑料制品鍍鋁等工業(yè)，發(fā)展?jié)摿�極大。近年來，塑料薄膜鍍鋁技術(shù)在各種領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用，包括輕紡、電子部件、包裝、印刷、裝飾與建筑材料等等，深受國(guó)內(nèi)外的普遍重視。我國(guó)有些單位也開始開展相關(guān)研究工作，但遇到了許多諸如設(shè)備、工藝、材料等問題，尤其是涉及真空鍍鋁基礎(chǔ)性問題的技術(shù)難關(guān)，影響真空鍍鋁工業(yè)的發(fā)展。本實(shí)驗(yàn)通過使用真空鍍膜設(shè)備，讓學(xué)生掌握真空鍍鋁的基本技術(shù)。

　　2.2半導(dǎo)體光電器件制備工藝實(shí)驗(yàn)

　　利用磁控濺射開展氧化物和氮化物半導(dǎo)體材料的物理生長(zhǎng)，研究材料的濺射生長(zhǎng)原理和生長(zhǎng)參數(shù)對(duì)于材料的影響。通過基本的表征手段了解半導(dǎo)體材料的晶體結(jié)構(gòu)，缺陷態(tài)種類和材料的電學(xué)性質(zhì)。開展半導(dǎo)體薄膜材料上的光電器件制備，在不同工藝過程中分析器件制造的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。利用磁控濺射進(jìn)行半導(dǎo)體光電器件的歐姆接觸和肖特基接觸的電極制備，探索不同金屬在半導(dǎo)體上形成的接觸特性，以及形成的光電器件結(jié)構(gòu)的基本光電性能的測(cè)試。

　　2.3納秒激光損傷閾值測(cè)試實(shí)驗(yàn)

　　當(dāng)激光對(duì)透明的材料發(fā)生消融作用時(shí)，到達(dá)樣品表面的能量被吸收，傳導(dǎo)以及反射都取決于材料的特性，而這部分被吸收的光將會(huì)導(dǎo)致這種透明材料的線性或者非線性的消融。一般公認(rèn)的無缺陷電介質(zhì)的體損傷是由激光光束經(jīng)由電子以及原子的振動(dòng)激發(fā)來對(duì)樣品產(chǎn)生消融作用。如果電場(chǎng)超過了一個(gè)關(guān)鍵值，將會(huì)引起快速電離以及等離子體的形成。當(dāng)自由電子的密度超過了建立等離子體的閾值，那么材料將會(huì)發(fā)生不可逆的損傷消融。材料損傷閾值的測(cè)定對(duì)于利用激光消融來對(duì)材料進(jìn)行精細(xì)加工有著重要作用。

　　2.4表面等離子體傳感器實(shí)驗(yàn)

　　金屬表面等離子體共振現(xiàn)象對(duì)金屬表面物質(zhì)的折射率具有極高的靈敏度。最早提出的等離子體折射率測(cè)量裝置是利用棱鏡耦合的，這種方法測(cè)量精度極高，但是由于結(jié)構(gòu)中使用了棱鏡，體積較大。另一種方法是用光柵把入射光耦合到金屬中產(chǎn)生表面等離子體共振，從而測(cè)量折射率，這種方法具有可高度集成的優(yōu)點(diǎn)，與當(dāng)今器件的微型化趨勢(shì)吻合。

　　本實(shí)驗(yàn)使用金屬光柵為主要器件搭建一套折射率測(cè)量裝置。測(cè)量時(shí)采用兩種不同的方法，一種是以白光作為光源，光纖光譜儀作為探測(cè)器，通過光譜漂移量確定液體折射率;另一種是以激光二極管作為光源，光電二極管作為探測(cè)器，通過測(cè)量光強(qiáng)變化確定液體折射率。

　　3科研儀器在大學(xué)生創(chuàng)新項(xiàng)目、光電競(jìng)賽和畢業(yè)設(shè)計(jì)中的應(yīng)用

　　僅在課堂實(shí)驗(yàn)教學(xué)中教會(huì)學(xué)生使用科研儀器的使用方法仍然不能激發(fā)學(xué)生主動(dòng)思考和獨(dú)立完成課題的能力。課堂的時(shí)間是有限的，即使是專業(yè)實(shí)訓(xùn)課程最多也不超過8小時(shí)，而一個(gè)完整的科學(xué)實(shí)驗(yàn)需要長(zhǎng)時(shí)間的積累。這里可以借助大學(xué)生創(chuàng)新項(xiàng)目、全國(guó)大學(xué)生光電競(jìng)賽和本科畢業(yè)設(shè)計(jì)等讓學(xué)生們自由組隊(duì)參與一項(xiàng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)型、研究型實(shí)驗(yàn)，讓學(xué)生自由設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案，培養(yǎng)他們的設(shè)計(jì)能力和創(chuàng)新精神。

　　4結(jié)束語

　　光電系的學(xué)生畢業(yè)后大多在企業(yè)從事研發(fā)和設(shè)備維護(hù)工作，或者進(jìn)入高校和研究所進(jìn)一步深造。在這些工作和學(xué)習(xí)中，需要使用和研發(fā)現(xiàn)代化儀器。學(xué)生通過接觸先進(jìn)的科研儀器，可以掌握學(xué)科研究和應(yīng)用的前沿動(dòng)態(tài)。新穎的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容可以激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和熱情，提高教學(xué)效果�？b密的科研實(shí)驗(yàn)過程可以培養(yǎng)學(xué)生一絲不茍的工作態(tài)度和邏輯思維能力。開放式的實(shí)驗(yàn)結(jié)果可以激發(fā)學(xué)生勇于探索的精神和創(chuàng)新能力。結(jié)合科研儀器的先進(jìn)實(shí)驗(yàn)教學(xué)將全面提高大學(xué)生的綜合素質(zhì)，為社會(huì)培養(yǎng)更多創(chuàng)新型人才。

　　參考文獻(xiàn)：

　　[1]樊廣華，霍學(xué)慧，郭風(fēng)法，張永祥，宋憲亮.大型儀器在本科實(shí)驗(yàn)教學(xué)中的應(yīng)用與管理探討[J].中國(guó)現(xiàn)代教育裝備，2010(9)：18-20.

　　[2]朱平川，岑衛(wèi)健，李楠.大型儀器平臺(tái)應(yīng)用于本科教學(xué)實(shí)驗(yàn)的探索[J].實(shí)驗(yàn)科學(xué)與技術(shù)，2012，10(1)：119-121.

　　[3]章軍軍，崔秀紅.加強(qiáng)科研儀器設(shè)備在創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)教學(xué)中的應(yīng)用[J].實(shí)驗(yàn)技術(shù)與管理，2008，25(2)：174-176.

　　[4]湯云暉，劉麗月，陳南春，張亞非.推廣大型儀器實(shí)驗(yàn)教學(xué)培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新能力[J].實(shí)驗(yàn)室研究與探索，2015，34(12)：164-167.

　　[5]湯劍飛，嚴(yán)剛.科研儀器設(shè)備在力學(xué)課程實(shí)驗(yàn)教學(xué)中的應(yīng)用[J].實(shí)驗(yàn)室科學(xué)，2014，17(1)：162-164.

　　推薦期刊：《實(shí)驗(yàn)技術(shù)與管理》是面向全國(guó)各級(jí)各類高等學(xué)校實(shí)驗(yàn)室的學(xué)術(shù)技術(shù)性期刊，1963年創(chuàng)刊，教育部主管，清華大學(xué)主辦，是中國(guó)科技核心期刊、《CAJ-CD規(guī)范》執(zhí)行優(yōu)秀期刊、國(guó)內(nèi)外公開發(fā)行、是高校實(shí)驗(yàn)室工作研究會(huì)會(huì)刊。