【摘要】《光電信息物理基礎(chǔ)》課程是光電信息科學與工程類專業(yè)核心的專業(yè)基礎(chǔ)課程，涵蓋電磁理論、量子力學、固體物理、半導體物理和固體光學等主干內(nèi)容。具有內(nèi)容廣，理論性強，教學難度大、模式單一等特點。針對這些特點，本文結(jié)合光電信息科學與工程專業(yè)課程建設(shè)、教學要求和學生學習特點，初步探討提高《光電信息物理基礎(chǔ)》課程教學質(zhì)量的方式方法。

【關(guān)鍵詞】光電信息物理 課程探索 教學

【中圖分類號】TN20-4 【文獻標識碼】A 【文章編號】2095-3089（2016）34-0182-02

1 引言

光電信息科學與工程專業(yè)旨在培養(yǎng)符合光電行業(yè)發(fā)展和企業(yè)需求的光電信息技術(shù)方面的高級專業(yè)人才[1]，雖然光電信息技術(shù)的應(yīng)用和發(fā)展日新月異，但其與物理學和光學基礎(chǔ)的深刻聯(lián)系卻始終密不可分?！豆怆娦畔⑽锢砘A(chǔ)》作為光電信息科學與工程類專業(yè)最為核心的專業(yè)基礎(chǔ)課，其主體內(nèi)容包括電磁理論、量子力學、固體物理、半導體物理和固體光學。這些內(nèi)容剛好是光電信息技術(shù)發(fā)展的重要理論基礎(chǔ)[2]，所以對于該專業(yè)的學生來講，全面掌握好這門課是非常必要的。教學效果，作為最直接影響知識掌握程度的因素，在這個過程中就顯得尤為重要。為此，本文針對專業(yè)課程設(shè)置特點及整個教學過程存在的問題，對光電信息物理基礎(chǔ)的課堂教學、課后交流及考核模式進行初步的分析與探討。

2 明確課堂教學難點，有的放矢地優(yōu)化教學內(nèi)容和調(diào)整教學方法

對于面向光電信息科學與工程專業(yè)的這門《光電信息物理基礎(chǔ)》課程來講，其課堂教學面臨較多的特定困難，下面分別闡述課堂教學的難點所在，并對應(yīng)給出課堂教學解決方案，做到有的放矢。

（1）學生數(shù)學物理基礎(chǔ)薄弱，課堂教學應(yīng)融合講解前置學科知識點

南京郵電大學采用的教材為電子工業(yè)出版社沈為民等主編的《光電信息物理基礎(chǔ)》（第2版），屬于普通高等教育“十二五”規(guī)劃教材。該教材共分為三篇，依次是電磁理論、量子理論和固體光電基礎(chǔ)，涉及的內(nèi)容廣，知識多，公式復雜，學科交叉性強，需要學生具有扎實的高等數(shù)學、大學物理及數(shù)學物理方法等前置學科的基礎(chǔ)知識。該門課程的授課對象為光電信息科學與工程專業(yè)本科二年級學生，雖然在大一，學生系統(tǒng)學習過高等數(shù)學和大學物理等基礎(chǔ)課程，但普遍反映這兩門課程基礎(chǔ)較差。這就導致課程教學難度大大增加，特別是在需要大量的微積分背景知識的量子理論部分。如果不考慮這些特殊問題，而按照原有教學模式純粹地講授該教材內(nèi)容，授課效果及學生理解程度必定不盡人意。學生在聽課過程中，也會感到頭緒繁多，理解困難，容易產(chǎn)生畏學厭學情緒。因此在實際的教學過程中，在一些重要的公式推導及物理意義的講解過程中，需以回顧的形式將微積分、三角變換、大學物理的相關(guān)知識融合貫穿進去，避免學生理解發(fā)生斷片，認識產(chǎn)生跳躍，以及解題時只停留在公式的書寫記憶上。

（2）教材提供內(nèi)容多范圍廣，課堂授課內(nèi)容應(yīng)作明確調(diào)整與優(yōu)化

從內(nèi)容來看，這門課程涵蓋了電磁場理論、量子力學、固體物理、半導體物理和固體光學這五個部分的內(nèi)容，實際上，每個部分均可作為一門獨立的主干課程來設(shè)立，其授課量可想而知。要在有限的授課時間內(nèi)（56學時）使學生較好地掌握這幾大部分的基本概念和基礎(chǔ)理論，培養(yǎng)學生的物理思維和實際應(yīng)用能力，必須根據(jù)這幾部分內(nèi)容的內(nèi)在聯(lián)系及學生的接受能力，精選合適的教學內(nèi)容及授課順序。該教材整體的編排及內(nèi)容的設(shè)置都是合理的，前面的章節(jié)均為后面章節(jié)的前置“學科”。如量子力學是固體物理、半導體物理及固體光學的前置學科，固體物理又是半導體物理和固體光學的前置學科。但是在授課過程中，我們會對部分小節(jié)內(nèi)容作相應(yīng)調(diào)整，列舉其中一個小例子，量子理論中的“簡并”，教材是在第4節(jié)“氫原子的量子力學描述”中才第一次解釋“簡并”概念及相關(guān)知識點，其實在講第2節(jié)“力學量算符”，特別是厄米算符的正交歸一本征函數(shù)組的時候，“簡并”就應(yīng)該是一個核心的前置知識點。

除了授課順序的調(diào)整，基于專業(yè)特點及學生實際情況，我們對內(nèi)容也作了一些刪減和補充處理。由于該專業(yè)同期還開設(shè)了《電磁場與光波導理論》課程，為避免重復，教材的第一部分電磁理論不作要求。另外也補充了一些該教材中沒有的內(nèi)容，主要包括：“定態(tài)微擾理論”中增加變分法；在“電子自旋”章節(jié)增加簡單塞曼效應(yīng)；在“半導體電子運動”中補充回旋共振實驗、半導體能帶結(jié)構(gòu)等相關(guān)內(nèi)容；在“PN結(jié)”中融合補充異質(zhì)結(jié)的內(nèi)容。這些補充主要是方便學生作類同比較，利于學生更好地理解和掌握教材知識點，同時也會拓寬學生的知識面，具有“1+1>2”的效果。

（3）課程各篇內(nèi)容均抽象枯燥，教學方式應(yīng)以激發(fā)學生興趣為導向加強知識的理解、滲透與遷移

無論是量子理論，還是固體物理，這門課程中各個部分都存在著“有理無物”的嚴重問題[3][4]。學生也普遍反映該門課程概念抽象、公式繁雜、理論性強，學習起來無比枯燥，同時有學生認為這種偏重理論的抽象課程與日后的學習工作毫無聯(lián)系，運用性淺，這就更加降低了學生的學習興趣。這些問題的存在都會影響《光電子學》、《激光原理》等后續(xù)課程的學習，同時對學生專業(yè)素養(yǎng)的培養(yǎng)和光電技術(shù)的發(fā)展也極其不利。針對這樣的問題，從本源上來改觀并不是很難，也就是要想方設(shè)法地提高學生的學習興趣。借助現(xiàn)代發(fā)達的信息技術(shù)，并且將其優(yōu)勢在教學過程中最大限度的發(fā)揮出來，問題基本可解決一大半。比如在講晶體結(jié)構(gòu)的時候，動態(tài)三維晶體結(jié)構(gòu)的多媒體課件展示可以讓學生很直觀的了解晶體的基本結(jié)構(gòu)、晶面及對稱操作等知識點。在講解量子力學的過程，可以放映量子相關(guān)的科普短片，因為短片中會有很多制作好的演示動畫，這樣不僅可以提高學生的興趣，還可以使抽象的物理現(xiàn)象直觀地展現(xiàn)在學生眼前，起到事半功倍的效果。

除了通過圖形化、視頻化的方式來提高學生的學習興趣之外，還應(yīng)適當穿插相關(guān)物理學家事跡及相關(guān)物理學史。針對學生提出的該課程與日后的學習工作似乎建立不起聯(lián)系，運用性淺的問題，我們得對癥下藥，以實際應(yīng)用案例來升華學生對枯燥理論知識的理解程度。不僅激發(fā)學習動力，同時加深學生對理論知識的滲透理解，并提高他們的實驗技能和實際問題的分析處理能力。

3 重視課后教學補充，立體化教學模式和多樣化考核方式

在保證課堂教學良好質(zhì)量的同時，課后的師生互動交流、答疑以及考核，作為該門課程知識的鞏固及收尾階段，同樣不容忽視?！豆怆娦畔⑽锢砘A(chǔ)》兼具基礎(chǔ)性和專業(yè)前沿性，因此在課后交流的知識鞏固過程中，要適當結(jié)合實際技術(shù)。較好的實踐教學體系可以很好的培養(yǎng)學生的實踐創(chuàng)新能力。但由于學時以及條件的限制，學院并未針對該門課程并開設(shè)實驗操作課程，也沒有實驗學時。這在一定程度上增加了理論教學的難度，但可以通過課后的立體化交流來彌補這種缺憾?？梢詭ьI(lǐng)學生參觀學?，F(xiàn)有的相關(guān)科研實驗室，接觸相關(guān)光電材料與器件，實地了解課堂上講解的理論知識的實際用處。也可以鼓勵學生積極參與相關(guān)的大學生科技創(chuàng)新項目，讓學生能夠有機會親自參與實驗研究，運用理論知識解決實際問題。還可以組織學生參觀相關(guān)光電行業(yè)的公司，參與企業(yè)實踐活動等。

考核作為檢驗學生對該門課程的掌握程度，在一定意義上是會影響學生的學習積極性，特別是這種理論性非常強的學科。傳統(tǒng)的考核成績包括平時成績和期末考試成績兩個部分。這種考核方式存在一定的弊端，第一，后期單次的理論考試無法有效的激發(fā)學生一整個學期的長期學習熱情，考試成績也可以通過考試前的突擊復習得到提高；第二，雖然平時成績（考勤和作業(yè)）對學生的學習有一定的推動作用，但實際上是不治本的。目前南郵針對重點課程的“三階段考試計劃”是比較可行的，分階段考試可以克服學生平時長期的倦怠松懈狀態(tài)，同時能讓學生注意這一階段的學習總結(jié)。除增加考試次數(shù)之外，卷面試題內(nèi)容也要做相應(yīng)改變，應(yīng)減少公式計算類試題，增加主觀論述類型的題目，激發(fā)和培養(yǎng)學生主動思考的能力。另外，在作業(yè)布置方面，可以嘗試一些類似小型論文性質(zhì)的作業(yè)，讓學生單獨或者分組討論完成，最后以科技論文形式或者PPT匯報的形式提交。這樣不僅可以加深學生在資料搜集過程對理論知識的理解，還可以提高學生獨立思考或協(xié)作討論的素養(yǎng)，激發(fā)探索精神，避免作業(yè)的互相抄襲現(xiàn)象。

4 總結(jié)

國家高等教育的要求就是高等院校培養(yǎng)的專業(yè)人才必須是基礎(chǔ)扎實、專業(yè)能力強、綜合素質(zhì)高，并且富有創(chuàng)新精神和國際視野的復合型人才。教學質(zhì)量作為復合型人才培養(yǎng)過程中的核心環(huán)節(jié)就顯得尤為重要。作為應(yīng)用技術(shù)型人才培養(yǎng)的理工科特色院校，光電信息物理教學的責任重大。本文基于平時的教學實際，針對整個教學過程存在的問題，對課堂理論教學、課后實踐及考核模式改革進行了初步嘗試，以適應(yīng)當代復合型人才培養(yǎng)的要求。為進一步提高教學效果，將繼續(xù)不斷地探索更加行之有效的教學改革方法，探索具有光電信息科學與工程專業(yè)特色的復合型人才培養(yǎng)之路。

參考文獻：

[1]董軍，劉繼紅，嚴學文，等.光電信息工程專業(yè)創(chuàng)新實踐教學體系的探索與研究[J].寧夏師范學院學報，2012，（33）：89-91.

[2]郎婷婷，周盛華，沈為民.《光電信息物理基礎(chǔ)》課程建設(shè)的探索與實踐[J].光學技術(shù)，2010，（36）：130-135.

[3]游善紅，王明湘.工科專業(yè)的量子力學教學方法探索[J].大學物理，2012，（31）：60-61.

[4]周本胡，曾愛華，劉英.固體物理課程教學改革與建設(shè)措施探討[J].時代教育，2015，（21）：250-251.

作者簡介：

張偉（1986—），男，博士，講師，主要從事鐵電/介電/壓電氧化物功能薄膜和半導體光電器件等方面的研究工作。