程 菊，馬春林

（淮陰師范學院 物理與電子電氣工程學院，江蘇 淮安 223001）

物理光學課程教學改革的探索

程 菊，馬春林

（淮陰師范學院 物理與電子電氣工程學院，江蘇 淮安 223001）

物理光學課程是光信息科學與技術專業(yè)的基礎課.通過對本課程的學習，學生可以進一步認識光的物理本質(zhì)和基本規(guī)律，掌握基本的分析方法，提高分析和解決問題的能力.為了更好地提高教學效果，在物理光學的教學內(nèi)容、教學方法以及考核方式領域進行探索改革.

物理光學；教學；改革

1 引言

物理光學課程是光信息科學與技術專業(yè)的專業(yè)基礎課，課程涵蓋著經(jīng)典光學和現(xiàn)代光學的廣泛內(nèi)容（包括光的電磁屬性、光的干涉、光的衍射、光的偏振、光的量子性和現(xiàn)代光學等）.該課程的開設也為學生學習后續(xù)光學類課程如光電子學、激光原理、光信息處理、光通信等鋪設了基礎理論.

鑒于物理光學課程的重要地位，我們應該不斷地對該課程的教學內(nèi)容和教學方法進行探索和研究，以期不斷提高教學效果，提升教學質(zhì)量，從而提高學生的獨立思考、探索創(chuàng)新的能力.

2 物理光學課程教與學的現(xiàn)狀

2.1 教學內(nèi)容

物理光學主要從電磁波角度描述光的本性及其傳播規(guī)律，通常該課程繼普通物理課程后開設.現(xiàn)有的很多波動光學教程與之前的普通物理中波動光學部分以及后續(xù)課程如光信息處理以及光電子學有部分相關內(nèi)容的重疊.因此一定要考慮這些相關課程內(nèi)容的銜接以及各光學課程自身內(nèi)容的有機融合和整合問題.另外，物理光學課程的教學內(nèi)容一直是以基本概念、基本原理為主，由于學時限制，課堂上教師對現(xiàn)代光學部分的內(nèi)容只作簡單的介紹，大部分內(nèi)容讓學生自己閱讀.例如F-P干涉儀、閃耀光柵和晶體光學，在現(xiàn)代光通信、光信息處理、光電傳感、光電子器件等學科領域應用非常廣泛，同時該部分內(nèi)容也是本課程的教學難點，學生不易掌握[1].

當今現(xiàn)代光學技術發(fā)展迅速，而大學生在畢業(yè)以后，對現(xiàn)代光學發(fā)展概況了解甚少，很難適應當今社會對光電子技術、光通信技術人才的應用要求.這就要求我們對教學內(nèi)容進行改革.充分利用有限的學時，合理安排教學內(nèi)容，使學生在掌握基礎理論的同時，能很好的了解現(xiàn)代光學的發(fā)展動態(tài).

2.2 教學方法

縱觀我國的教學現(xiàn)狀，傳授式教學方法根深蒂固.這種教學方法以教師為主體，學生的學習完全屬于被動型.這雖然在知識的傳授方面有一定的意義，但卻嚴重地影響了學生能力的發(fā)展，降低了學生參與教學活動的積極性和主動性.只有讓學生成為教學活動的主體，發(fā)揮學生的主動性，使學生成為知識的探索者和創(chuàng)造者，才能使學生有自覺和持久的學習興趣，變“被動優(yōu)秀型”為“主動優(yōu)秀型人才”.因此，物理光學課程的教學方法也成為函待改革的內(nèi)容之一.

2.3 考核方式

目前我校多數(shù)考試課程仍然延續(xù)使用傳統(tǒng)的考核方式，即學生成績注重期末的閉卷考試，考題主要側重對書本知識的記憶和模仿，缺乏綜合能力的測試.這種考核方式并不能夠引導學生的探索式思維方式，反而容易造就很多“答案青年”，不利于培養(yǎng)學生正確的思維模式與自學能力.因此，完善課程考核方式成為必然.

3 物理光學課程改革的思考

3.1 教學內(nèi)容的處理

首先，在教學內(nèi)容分配上，要注意與普通物理中光學部分的銜接[2].普通物理的光學部分，注重基本的物理概念和現(xiàn)象的介紹與解釋，注重對規(guī)律的表述.這樣雖然直觀容易理解，但學生對問題的深入了解與研究不足.物理光學課程的教學過程中，應以不同的方法，不同的探索角度更深層次的引導學生學習與普通物理中的重復內(nèi)容，從而實現(xiàn)教學相長.例如，普通物理中學生已經(jīng)直觀認識了光的衍射現(xiàn)象，而在物理光學中，學生需要學會應用衍射標量場的理論具體分析各種衍射現(xiàn)象.雖然同一知識內(nèi)容在兩門課中都出現(xiàn)，但側重點不同，應讓學生體會到從現(xiàn)象到本質(zhì)的探索過程.

其次，在教學內(nèi)容體系上，充分考慮傳統(tǒng)經(jīng)典教學內(nèi)容與現(xiàn)代光學前沿知識相結合，刪掉一些陳舊過時的內(nèi)容，增添一些現(xiàn)代光學的前沿知識.物理光學的主要內(nèi)容分為：光的干涉、衍射、偏振等內(nèi)容.物理光學的主要應用是光學精密測量.過去的課程中重點講授各種干涉、衍射裝置是和光學精密測量知識的實際需求是吻合的，但在目前光電信息時代，除光學精密測量外，光子信息技術已成為其最主要的應用.因此目前的教學也應與光子學知識的實際需求想吻合，增加講授以光子學知識為主的現(xiàn)代光學內(nèi)容的分量.教學過程中，采用局部融合式，即在經(jīng)典和現(xiàn)代光學中找到結合點，把相應的物理前沿內(nèi)容滲透進去，這樣可以使學生既不感到光學基礎理論枯燥乏味，又能體會到現(xiàn)代光學前沿課題是與基礎理論緊密結合的.例如，講解多光束干涉以及F-P干涉儀的應用時，往往會提及激光器諧振腔[3]，此時可以簡要介紹激光器是如何產(chǎn)生激光的，這既可以做到與后續(xù)激光原理課程的銜接，又可以激發(fā)學生的興趣.課堂實踐表明，由于聽說過“激光”，學生在學習該內(nèi)容時表現(xiàn)出了濃厚的求知欲.而講解光的干涉和衍射內(nèi)容時，可以介紹全息照相術，從而讓學生認識到基礎理論并不只是抽象的概念與公式，而是與現(xiàn)代科技緊密相連的.

3.2 教學方法的探索

目前，物理光學課程的教學雖仍以課堂教學為主，但是講解過程中應貫徹少講、精講的原則.課堂教學方法可靈活多樣.

3.2.1 豐富課堂教學方法

在以教師講授為主的課堂教學方法基礎上，可以盡多地讓學生參與成為教學活動的主體.例如，引導學生對所學的內(nèi)容進行總結、歸納，要求學生每學完一章，都對本章所涉及的基本理論和方法進行總結，不僅能加深學生對課程內(nèi)容的理解，而且更能培養(yǎng)學生獨立思考和分析問題的能力，提高學生的綜合能力和表達能力.

在課程教學過程中也可以適當安排幾次專題講座，專門介紹與現(xiàn)代生活息息相關的現(xiàn)代光學前沿課題，開拓學生視野，豐富學生的課堂教學.

為了提高教學效果，使所講內(nèi)容更加生動、形象，提高學生的興趣和接受能力，我院建立了對學生隨教學進度定時開放的演示物理實驗室.在該實驗室，學生可以參觀或動手操作多個光學類演示儀器，啟發(fā)了學生的好奇心.

3.2.2 由問題帶動啟發(fā)性教學

在介紹一個知識點之前，著重介紹知識點的實際來源，是為了解決什么樣的問題而提出的解決方法[4].講解過程應以啟發(fā)學生自主思考為目的.例如講授光的干涉內(nèi)容時提出：教室里有許多盞日光燈，卻沒有看到光的明暗分布條紋，這是為什么？應用楊氏實驗裝置能否實現(xiàn)光的干涉？如果可以，我們用一個觀察屏來觀察，可能看到什么圖樣？而觀察屏上的干涉圖樣正取決于兩光波干涉的光強分布，因此想要獲得屏上圖樣信息，關鍵就是推解出屏上不同位置各個點的光強分布規(guī)律.最終，學生可以由屏上不同位置點的光強分布推知哪些點具有相同的光強，即位于同一級干涉條紋上，從而明白整個楊氏干涉實驗的物理過程及意義.再如講授光的衍射內(nèi)容時，可以先讓學生了解衍射實驗裝置示意圖，然后啟發(fā)他們思考是否會產(chǎn)生光的衍射？如果有衍射，那么用一個屏去觀察，衍射圖樣可能是什么樣子？想要最終確定衍射圖樣的分布特征，那么就需要計算屏上各點的衍射光強分布，從而展開理論推導.這種思路可以讓本身枯燥的理論知識變得生動，進而活躍課堂氣氛，引導學生進行知識探索.

3.2.3 著重方法講解

大學教學的關鍵是提高學生的素質(zhì)，不僅在于使學生掌握更多的知識，更重要的是掌握方法，掌握分析和解決問題的能力.課堂教學中可以由光學原理引導學生如何進行相關設計，進行啟發(fā)式教學.教師的責任不僅僅是“教”，更重要的是引導學生去“觀察”和“學”，放棄“滿堂灌”、“拉著走”的教學方式.如果學生在老師的指導下完成具有一定研究性、探索性的小論文，就能鍛煉其獨立思考和探索問題的能力，有助于學生創(chuàng)新意識和創(chuàng)新精神的培養(yǎng).

3.2.4 采用多媒體和傳統(tǒng)的教學相結合

多媒體的使用大大節(jié)約了板書時間，緩解了課堂內(nèi)容多，課時不夠的矛盾，課堂教學信息量增大.但單純使用多媒體教學往往會導致教師教學進度較快，學生不易接受.因此課程教學中應采用多媒體和板書相結合的方式.在講解較難理解的重要原理時，可以使用板書推導，這樣學生容易跟上節(jié)奏；而講解易于明白的內(nèi)容時可以使用多媒體課件，節(jié)約課堂時間.

光學課程涉及到大量圖像，把光學圖像采用Flash、Matlab等軟件做成三維動態(tài)課件，在課堂教學中能產(chǎn)生生動活潑的效果，能提高學生的學習興趣和記憶力.比如講解夫瑯禾費衍射時，先讓學生觀看矩形衍射和圓孔衍射的Flash動畫來加強感性認識；講解光的干涉時，仿真兩相干點光源發(fā)出的光波在空間的干涉圖樣，并形象示意出用觀察屏從不同角度觀察得到的不同特征的干涉圖樣.

運用光學設計軟件可以加強教師的直觀教學，同時也可以激發(fā)學生自主學習相關軟件進行探索，從而也起到了引導學生提高自學能力的作用.

3.3 考核方法的改革

課程成績評定可采用結構化分數(shù).在原有期末閉卷考試形式的基礎上，結合讀書報告、課堂討論及平時作業(yè)情況進行綜合成績評定.同學們經(jīng)過自身的思考、分析、小結，可以培養(yǎng)和鍛煉自己提出、分析和解決問題的能力.同時可以提高學生學習的積極性和主動性，培養(yǎng)學生的科學研究和創(chuàng)新能力.

4 結論

光信息科學與技術專業(yè)的畢業(yè)生大多將在企業(yè)、科研機構等部門從事工程技術工作.物理光學作為專業(yè)基礎課能夠在培養(yǎng)學生的工程能力和素質(zhì)方面發(fā)揮相當?shù)淖饔?文中針對專業(yè)特點，為了更好地提高教學水平與教學效果，就物理光學課程的教學內(nèi)容、教學方法和考核方法等方面提出教學改革的方向.我們應該在教學過程中，通過各種實踐，不斷開展教學改革探索，努力提高課程教學質(zhì)量，提高學生學習的積極性與主動性，為社會培養(yǎng)優(yōu)秀人才.

〔1〕陳陶，徐寧，關建飛.《物理光學》教學改革研究[J].中國科技信息，2010（7）：194-197.

〔2〕張軍，陳哲，鐘金鋼.光電信息工程專業(yè)基礎課工程光學的教學方法研究[J].科技信息，2008（22）：90-91.

〔3〕梁銓廷.物理光學[M].北京：電子工業(yè)出版社，2008.

〔4〕李玉紅.“光學”課程教學改革實踐與成果[J].高等理科教育，2006，12（2）：98.

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