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第1篇

關鍵詞光學；教學；改革

光學課程是物理學專業(yè)最重要的基礎課程之一，同時也是現(xiàn)代科學技術迅速發(fā)展、崛起的重要支柱。以激光為基礎的現(xiàn)代光學的知識，已經(jīng)滲透到日常生活中的眾多領域，在工業(yè)、農業(yè)、交通、能源、醫(yī)藥、信息等領域發(fā)揮著越來越重要的作用。光學作為基礎性學科具有很強的學術性，同時，光學課程的知識覆蓋面廣，應用性和可操作性也較強，它能夠較好地鍛煉學生的思維能力及理論與實際相結合的能力。而在傳統(tǒng)的光學課程教學中，存在著重理論輕實踐，理論與實際相脫離，缺乏創(chuàng)新，無法適應社會及專業(yè)領域的需求等問題。如何培養(yǎng)不僅具有扎實理論基礎，還具備較強工程應用能力的光學類技術人才，是我們教學改革研究的重點問題。

1光學課程教學現(xiàn)狀

光學課程教學大綱計劃68學時，教材內容分為干涉、衍射、幾何光學、光學儀器、偏振及現(xiàn)代光學部分[1-3]，內容繁多，教學任務較重。因此，光學一直是一門教師難教、學生難學的課程。在教學過程中，通常更加強調基礎知識的理論性，而對知識的應用性和工程性關注偏少，理論聯(lián)系實際顯得不足，教學中不自覺地存在“重理論和基礎，輕工程和應用”的傾向，淡化了光學類課程本身擁有的強烈應用和工程背景特性。另外，學生在大學階段參與實習實踐、接觸實際工程問題和公司企業(yè)的機會偏少，教學與光學元器件的工程設計及公司企業(yè)的要求聯(lián)系還不夠，存在明顯脫節(jié)現(xiàn)象。目前教學中教師的主導地位強，而學生的主體地位偏弱；第一課堂強，第二課堂弱；體現(xiàn)學生結合課本知識在“做中學”并培養(yǎng)自身實踐精神、工程意識和創(chuàng)新能力的活動空間不夠。

2光學課程改革的思考

光學課程有其自身的特點，與力學、熱學等學科之間的聯(lián)系不太緊密，自身的知識體系比較繁雜。在具體的教學改革與實踐中，主要從教學內容、教學方法、考核方式等幾個方面著手。

2.1教學內容

在教學內容上，首先要優(yōu)選教材，認真制訂教學計劃。教學中，既要注重講解光學課程中最基本的概念、理論，夯實學生的基礎知識，提高學生的理論水平，又要加強現(xiàn)代光學基礎的教學，增加一些現(xiàn)代光學的前沿知識，了解光學發(fā)展的最新動態(tài)，引導學生不斷拓寬視野，激發(fā)學生的創(chuàng)新意識和科學探索精神，培養(yǎng)學生的科學素養(yǎng)。例如，在講解幾何光學及光學儀器知識時，可以介紹海市蜃樓、掃描隧道顯微鏡。在講解光的干涉時，可以介紹相干探測技術、全息照相、光學薄膜等。在講解偏振現(xiàn)象時，可以介紹3D電影及偏振雷達探測技術等。讓學生體會光學知識在日常生活中應用、發(fā)展及科學前景。另外，針對相關科學前沿知識，開展一些專題講座，讓同學們更深入地理解光學科技的發(fā)展，同時強化了基礎知識的學習。或讓學生課外查閱相關文獻，提高學生學習興趣，激發(fā)學生探索欲望。積極搜集光學在日常生活中應用的實例，引導學生運用已學相關理論知識，解釋日常生活中的光學現(xiàn)象，真正實現(xiàn)從生活走向物理，從物理走向社會。

2.2教學方法

在教學方法上，要注重重點、難點的理解和掌握，注重分析思路和處理問題的方法。積極引導學生理論聯(lián)系實際，提高學生運用理論知識解決實際問題的能力。為了能夠在有限學時內，盡可能多地講解現(xiàn)代光學的內容，可以在課前布置相關的預習作業(yè)，既能節(jié)約課堂基礎教學的時間，又能鍛煉同學們的自學能力。在教學中，要求學生上課主動提問，培養(yǎng)學生自學及發(fā)現(xiàn)、解決問題的能力[4]。教學中針對相關課題讓學生參與討論，在討論的過程中更透徹理解相關理論，并了解其應用，變被動學習為主動探索。在傳統(tǒng)的理論教學基礎上，盡可能多地增加實踐教學的環(huán)節(jié)，改變教學觀念，以任務為驅動，明確從理論到實踐的具體操作過程，培養(yǎng)學生工程實踐的能力[5]。實踐教學中要求學生進行文獻調研、撰寫小論文及動手制作相關光學儀器，解決一定難度的實際問題、培養(yǎng)自身創(chuàng)新精神、科研意識和綜合能力與素質。例如，我們在教學中將學生分組，動手制作簡單光學器件，如望遠鏡、放大鏡等，有效地激發(fā)了學生的學習興趣、動手能力及團隊合作的精神。科學技術的不斷進步，使得教學方法的多樣性成為可能。在教學中，針對光學課程本身的廣泛應用性和工程背景，可以有針對性地介紹一兩種國內外優(yōu)秀光學設計軟件，如ZEMAX、OSLO等。其中ZEMAX可進行光學組件設計與照明系統(tǒng)的照度分析，也可建立反射、折射、繞射等光學模型。該軟件還具備對光學系統(tǒng)進行設計、優(yōu)化、分析的功能。在光學課程第三章幾何光學部分，學完基礎知識后，給出一些利用設計軟件進行相關光學課程中涉及的光學元器件和系統(tǒng)設計的典型實例，如望遠鏡系統(tǒng)設計、8倍觀察鏡系統(tǒng)設計等。同時試著讓同學們分組利用該軟件進行相關光學設計，從而既提高學生的學習興趣，又有效地培養(yǎng)學生的工程設計能力和綜合應用知識的實踐能力。由于在光學課程的教學過程中，有些光學現(xiàn)象在日常生活中比較難于觀察[6]，比如干涉、衍射的現(xiàn)象，很多感性材料只能從課本圖片中獲得，比如干涉條紋、衍射條紋等。為了能夠使得同學們獲得較多的感性材料，我們在教學過程中，利用一些計算軟件，例如Matlab，將干涉、衍射現(xiàn)象通過程序模擬展示出來，這樣既給同學們提供了清晰的感性材料、直觀的物理圖像，也通過程序中相關參數(shù)的調節(jié)，讓同學們更加深入地理解光學知識中的相關規(guī)律。圖1為利用Matlab軟件編寫的分振幅干涉中牛頓環(huán)的干涉圖像，圖2為氫原子光柵光譜圖。物理是以實驗為基礎的科學。在教學過程中，改變理論與實驗分開進行的現(xiàn)狀，從教師指導演示實驗，轉變?yōu)閷W生在實驗室自主實驗。設置相關開放性實驗課題，讓學生分成實驗小組，將學生自己的設計思想和實驗內容相結合，鼓勵學生自主創(chuàng)新，使課堂成為師生互動的場所。這樣，即有利于將枯燥、抽象的理論生動化、具體化，又有助于對基礎理論的深入理解及應用，充分調動學生學習的主動性和熱情，提高了教學效果。實驗室也在不斷完善，力爭提供更好的資源，取得更好的教學效果。

2.3考核方式

教學考核中，擯棄一次考試決定最終成績的做法，將平時課堂表現(xiàn)和論文及動手制作部分納入最后成績測評，關注學生學習過程而非單一的最后考試結果。充分利用學院網(wǎng)絡資源，建立網(wǎng)上習題庫，建立有特色的個人主頁，并通過此與學生進行定期的網(wǎng)上交流及作業(yè)的布置和批改。網(wǎng)上交流的方式可以更有效地與學生溝通，實時解決學生提出的相關問題，提高了學生學習的效率。

3結語

伴隨著科技的快速進步，物理教學的手段也正在不斷更新。如何培養(yǎng)適應新時展的光學專業(yè)人才，是我們教學改革的目標和方向。通過以上教學改革的探討和在實際教學過程中的運用，使得教學活動充滿了活力，極大地調動了學生學習的興趣和探索的欲望，培養(yǎng)了學生自己動手實踐的能力及團隊合作的精神，大大提高了教學效果。

參考文獻

[1]姚啟鈞.光學教程[M].北京:高等教育出版社,1993.

[2]趙凱華.新概念物理教程:光學[M].北京:高等教育出版社,2011.

[3]郭光燦,吳強.光學[M].合肥:中國科技大學出版社,2003.

[4]許曉賦,廖珊珊,高忠堅.《光學設計》課程教學模式的探索與實踐[J].福建教育學院學報,2014(4):69-71.

[5]陳傳盛,陳曙光,李富進.培養(yǎng)大學生科技創(chuàng)新能力的課堂教學改革實踐[J].教育教學論壇,2014(4):51-52.

第2篇

關鍵詞: 光學課程 教學現(xiàn)狀 教學改革

1.引言

光學課程是高校物理學專業(yè)的一門重要基礎課,是普通物理學中一個必不可少的組成部分。自1960年激光出現(xiàn)以來,光學學科以前所未有的規(guī)模和速度迅速發(fā)展,出現(xiàn)了許多以激光為基礎的現(xiàn)代光學,如非線性光學、信息光學、光纖光學、光電子學、量子光學等許多新的分支學科。這些學科都是以經(jīng)典光學為基礎發(fā)展而成,因此,光學課程是這些新技術的理論基礎課。通過學習光學課程,學生可以奠定堅實的知識基礎[1],同時學習其典型的科學思想方法。

鑒于光學課程的重要地位,我們應該不斷地探索如何對該課程實施恰當?shù)摹⑦m合學科發(fā)展的教學工作。因此,如何改革現(xiàn)有的光學理論課程和實驗課程的傳授式教學,使之適應科學技術和當今社會發(fā)展的需要,是一個值得深入探討的課題。

2.光學課程教學現(xiàn)狀

2.1教學內容

長期以來,光學課程在內容結構上,都是以基本概念、基本規(guī)律和基本計算方法為主線,對于基本研究方法和基本物理思想不夠重視,敘述也無新意。教學內容一直主要是幾何光學與波動光學。盡管在教學過程中加入現(xiàn)代光學的基本原理介紹,但由于學時限制,教學過程中這部分內容的講授也一般只作簡單的介紹,大部分內容讓學生自己閱讀,因而光學的教學內容一直局限在經(jīng)典光學的主要原理部分,對其應用涉及較少[2]。而光學是現(xiàn)代前沿科學技術的基礎和源泉,當今現(xiàn)代光學技術發(fā)展迅速,因而光學課程教學內容已跟不上時代的要求,不具有現(xiàn)代氣息。所以大學生在畢業(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容進行改革,充分利用有限的學時,合理安排教學內容,使學生在掌握基礎理論的同時,能很好地了解現(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。只有教師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,高校教學的目的才能得以實現(xiàn)。因此,光學課程的教學方法也成為亟待改革的內容之一。

2.3學生的學習積極性

教師要想收到較好的教學效果,就必須學會調動學生的學習積極性。而多數(shù)教師往往認為聽課者已經(jīng)是大學生了,應該有學習的自主性,所以常會注重知識的講解,而忽略學生學習積極性的調動,與學生的互動甚少。現(xiàn)在一些學生進入大學后,生活方式與以往變化很大,覺得沒有了壓力,對未來又充滿了迷茫,所以對學習也就不那么重視。加上物理學相較其他學科顯得理論性很強,學習難度相對偏高,因此調動大學生的學習積極性是一個值得注意的問題。

3.光學課程改革的具體思路

3.1教學內容的調整

由于光學課程涉及的內容非常廣泛,頭緒繁多,自身又不像電磁學或者經(jīng)典力學那樣有一個貫穿始終的思路而形成比較完整的體系[3],因此在教學改革過程中教師既要注意講授必要的傳統(tǒng)內容,又要緊密結合現(xiàn)代光學前沿課題,找準基礎理論與科技前沿課題的結合點,精選現(xiàn)代光學知識內容,把握幾個現(xiàn)代光學的前沿課題,以線帶面進行教學。教師在講授基礎光學的相關內容時,及時地引入現(xiàn)代光學相關知識,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。比如,講解偏振現(xiàn)象時教師可以引入立體電影的原理,講解幾何光學全反射原理時可以介紹光纖光學系統(tǒng)及其應用,講解雙折射晶體原理時可以介紹晶體材料的進展和應用前景,講解光的干涉內容時可以簡要介紹“納米技術”,等等。這樣不僅可以增加教學容量,而且能大大激發(fā)學生的學習興趣,使教學的內容充滿活力。

3.2教學方法的改革

目前,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由問題帶動教學。

將實際問題與理論知識聯(lián)系起來,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]。例如講授光的干涉內容時提出如下問題:(1)吹出的肥皂泡在陽光的照射下呈現(xiàn)出彩色圖案,這是為什么?(2)教室里有許多盞日光燈,卻沒有看到光的明暗分布條紋,這又是為什么?再例如講述多光束干涉時,可以先把F-P干涉儀的用途講清楚。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。

3.2.2著重方法講解。

大學教學的關鍵是提高學生的素質,不僅使學生掌握更多的知識,而且掌握方法,掌握分析和解決的能力。在課堂教學中,教師可以用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,有助于創(chuàng)新意識和創(chuàng)新精神的培養(yǎng)。

3.2.3分層次教學。

教學過程應分清主次,詳略得當。對于重點的基礎內容,可以詳細講解,重點強調,并伴有典型的例題,使學生牢固掌握。對于一般知識,如現(xiàn)代光學的前沿,可以由目前學生能認識的現(xiàn)象開始,簡單介紹原理,留出足夠的空間讓學生通過互聯(lián)網(wǎng)、圖書館等渠道進行深層次的了解。對于教材中的出現(xiàn)的相似內容,可以讓學生自學,采用討論式教學。這種教學方式既可活躍課堂氣氛,又可加深學生對知識的理解、運用,且有利于學生素質的提高。

3.2.4開辟專題講座,拓展教學內容。

為了利用采用講座與授課相結合的教學方式,在課程教學過程中教師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,開拓學生的視野,豐富學生的課堂教學。

3.3調動學生的積極性

3.3.1多聯(lián)系實際應用。

學生往往不會對純理論的知識產生直接的興趣,如果只學習理論而不知理論的實際用途,學生會變得迷茫,學習也會變成一個流于表面形式的過程。在光學教學中,教師應結合教學內容,適時提出經(jīng)過理想化了的實際技術問題,激發(fā)學生的興趣,引導學生靈活運用所學知識去探索、解決問題。理工科課堂中存在的共性問題就是當教師一味講解基本理論時,只有少數(shù)學生聽講,而當教師提出與之相關的實際應用,特別是生活中常見的應用時,多數(shù)同學會表現(xiàn)出很強的求知欲。光學與實際生活聯(lián)系密切,如在講授分振幅干涉這部分內容時可指出如何將照相機鏡頭做成看起來是藍紫色的,為什么陽光下的肥皂泡看上去是五顏六色的,如何檢驗眼鏡片的表面是否是光潔的,等等,結合了實際的應用,符合學生的認知規(guī)律。

3.3.2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,緩解了課堂內容多、課時不夠的矛盾,課堂教學信息量增大。光學課程涉及到大量圖像,把光學圖像采用Flash、3D等繪圖軟件做成三維動態(tài)課件,在課堂教學中能產生生動活潑的效果,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,教師可先讓學生觀看矩形衍射和圓孔衍射的Flas來加強感性認識;講解F-P干涉儀時,仿真多光束干涉圖樣隨著干涉儀內表面反射率的變化而變化的圖樣,形象說明F-P干涉儀的工作原理。

3.3.3發(fā)揮情感的積極作用。

有調查表明,多數(shù)高校教師與學生之間的關系和高中教師與學生之間的關系不同,關鍵在于高校師生之間缺乏溝通。多數(shù)教師與學生見面時間僅限于課堂,且無更多交流,導致教師不認識多數(shù)的學生,甚至學生不記得某課程任課老師是誰。這也會降低學生學習的興趣。如果教師能夠與學生多交流多溝通,親近學生,就能夠在學生心中樹立起更好的形象,從而進一步激起學生對學習的興趣,使學生真正成為教學中的主體。

4.結語

本文主要就光學課程的教學內容、教學方法和調動學生積極性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,努力提高課程教學質量,提高學生學習的積極性,培養(yǎng)學生的創(chuàng)新意識、創(chuàng)新精神和創(chuàng)新能力。

參考文獻:

[1]姚啟鈞.光學教程:第四版[M].北京:高等教育出版社.2008.

[2]鐘金鋼.21世紀普通物理光學教學改革思路研究[J].中山大學學報論叢.2002,22,(1):120.

第3篇

關鍵詞：課程建設 教學手段 多媒體輔助教學

Investigation analysis of "optics" course teaching reformation

ZHANG Ling-fen，WANG Lie-yan，TAO Wei-dong

Abstract: The article explores and practises the " optics"course teaching modernization, shows the reformation process of course teaching content and teaching approach, and discusses students' feedback opinions ,and puts forward futher reformation tentative plan.

Key words: Courses construction Teaching approach Multimedia assistant teaching

光學是物理學中最重要的基礎學科，也是現(xiàn)代科學技術迅速發(fā)展的重要支柱。自從20世紀60年代第一臺紅寶石激光器誕生以來，光學發(fā)生了劃時代的變革，成為當前發(fā)展最活躍的科學前沿之一。

根據(jù)光學課程的特點，教學方法和手段的單一以及實驗條件的限制，使得教學效果難以保證，隨著光學理論和技術的迅速發(fā)展，新的光學現(xiàn)象、光學儀器不斷涌現(xiàn)，面臨著光電技術革命的新挑戰(zhàn)，我們的基礎光學課程應如何調整教學內容、教學手段和教學方法，跟上現(xiàn)代科學技術發(fā)展和培養(yǎng)21世紀科技人才的需要，我們對物理專業(yè)的光學課程進行了教學內容和教學手段的改革嘗試，取得了初步效果。

一、教學內容的改革

我們選擇面向21世紀的課程教材，趙凱華主編的《新概念物理教程》（光學分冊）作為教材，該教材是高教出版社推薦的唯一一本五星級的教材[1]。它注重基本知識、基本概念、基本規(guī)律和方法的論述，重點放在波動光學，內容非常豐富而結構合理。這有助于我們加強基礎，擴大知識面，增加信息量。在教學過程中我們既重理論也重應用，使光學的基礎內容現(xiàn)代化，同時加強現(xiàn)代光學基礎，努力做到現(xiàn)代光學內容的基礎化。結合講授內容，我們經(jīng)常介紹一些光學研究的熱點、重大發(fā)現(xiàn)和進展，注意課程內容與實際應用相聯(lián)系，通過這些知識的傳授有助于提高學生的科學素質和能力。比如，在講到光的全反射時，會介紹光纖通訊的原理、技術和應用；在講到光學儀器成像的分辨本領時，會介紹哈勃天文望遠鏡等，以拓展學生的視野。

二、教學手段的改革

我們用Powerpoint軟件自制“光學”電子課件，又引進光學影視資料光盤、大量教學圖庫和教學實驗影片，使許多抽象、難以理解的內容變得生動、直觀，達到了黑板授課不可比擬的效果。比如在講到邁克耳孫干涉儀時，我們播放相應的演示錄像片，把實驗室里的真實的實驗展現(xiàn)出來，干涉儀的構造、實驗現(xiàn)象特別是動態(tài)的條紋移動看得非常真切，這不但加深了對概念的理解，還相當于進實驗室作了實驗。這樣的效果是以前只在黑板上畫畫光路圖完全不能比的。

借助于多媒體網(wǎng)絡技術，采用多種形式的教學。我們在課堂上采用啟發(fā)、討論的方法進行教學，在課下則采用學生自學加研究的方法，讓學生選擇自己感興趣的問題制作物理小課件。比如“相位差”是光學中的一個重要的概念，在習題和考試中很容易出錯，傳統(tǒng)的教學手段只能通過在黑板上畫許多圖來進行講解，教師的工作量也非常大，而教學效果卻得不到保證。我們就讓學生自己動手，用Visual Basic或Matlab編制程序[2]，制作了“簡諧振動的合成”動態(tài)演示課件，將做好的課件生成EXE可執(zhí)行文件，就可直接運行，將文件鏈接到別的文件如Powerpoint中可方便調用。這樣，學生不但弄懂了物理概念，而且提高了查閱資料的能力和計算機的應用能力。

三、對學生的調查

為了了解學生對光學課程教學情況的反映，檢查不足之處，進一步推進光學課程的教學改革。我們在學生中采用書面問答、平時與學生交談等多種形式進行了比較深入的調查，并結合實際情況做了分析。

首先，“光學”這門課在學生心目中還是很受歡迎的。光學課程具有獨特魅力，在現(xiàn)代科學技術中、在日常生活中有廣泛應用，具有舉足輕重的地位，這是學生對光學感興趣的原因之一。

大多數(shù)同學歡迎使用計算機多媒體教學，認為多媒體教學信息量大、圖文并茂、形象生動，能使有些較難的內容變得容易理解，能有效激發(fā)學生的學習興趣和學習積極性。

有部分學生提出教學進度太快，記筆記困難。這要求我們不能只追求增加課堂的信息量，要了解學生的具體情況，達到最佳的學習效果。最好是把現(xiàn)代化多媒體教學和傳統(tǒng)的教學有機地結合起來，多用筆在白板上進行演算，或者讓一些內容在屏幕上多保留一會，減少幻燈片的切換，使學生能跟上節(jié)奏。另一種直接的解決方法是，在課后把教學幻燈拷貝給學生，讓學生在自己的計算機上觀看、復習。

有部分學生反映在課堂上多講公式和規(guī)律的應用以及多講例題。這里我們應該引導學生注重自己自學能力、獨立思考和解決問題的能力的培養(yǎng)。把課堂上接受的信息，結合課后自己的閱讀、思考、作業(yè)等加以消化吸收，這樣才能真正地學到知識，提高自己的學習能力。

有不少學生在理解和接受現(xiàn)代光學方面存在著不同程度的困難。反映最難學的是傅里葉變換光學[1]。使用的高等數(shù)學中的傅里葉變換較多，較抽象。我們希望在“高等數(shù)學”課程教學中，加強有關傅里葉變換方面的內容。

四、結束語

光學課程的改革是多方面的，也是系統(tǒng)性的。有些做法是否合適是否最好有待于進一步的實踐去證明。經(jīng)過我們的努力，光學課程目前已通過寧波大學優(yōu)秀課程的驗收。我們將不斷改進教學手段和教學方法，以取得更好的效果。

參考文獻

[1] 趙凱華. 新概念物理教程――光學. 北京：高等教育出版社, 2004.