光學(xué)教程范文
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第1篇
關(guān)鍵詞光學(xué)；教學(xué)；改革
光學(xué)課程是物理學(xué)專業(yè)最重要的基礎(chǔ)課程之一，同時也是現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)迅速發(fā)展、崛起的重要支柱。以激光為基礎(chǔ)的現(xiàn)代光學(xué)的知識，已經(jīng)滲透到日常生活中的眾多領(lǐng)域，在工業(yè)、農(nóng)業(yè)、交通、能源、醫(yī)藥、信息等領(lǐng)域發(fā)揮著越來越重要的作用。光學(xué)作為基礎(chǔ)性學(xué)科具有很強的學(xué)術(shù)性，同時，光學(xué)課程的知識覆蓋面廣，應(yīng)用性和可操作性也較強，它能夠較好地鍛煉學(xué)生的思維能力及理論與實際相結(jié)合的能力。而在傳統(tǒng)的光學(xué)課程教學(xué)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(yīng)社會及專業(yè)領(lǐng)域的需求等問題。如何培養(yǎng)不僅具有扎實理論基礎(chǔ)，還具備較強工程應(yīng)用能力的光學(xué)類技術(shù)人才，是我們教學(xué)改革研究的重點問題。
1光學(xué)課程教學(xué)現(xiàn)狀
光學(xué)課程教學(xué)大綱計劃68學(xué)時，教材內(nèi)容分為干涉、衍射、幾何光學(xué)、光學(xué)儀器、偏振及現(xiàn)代光學(xué)部分[1-3]，內(nèi)容繁多，教學(xué)任務(wù)較重。因此，光學(xué)一直是一門教師難教、學(xué)生難學(xué)的課程。在教學(xué)過程中，通常更加強調(diào)基礎(chǔ)知識的理論性，而對知識的應(yīng)用性和工程性關(guān)注偏少，理論聯(lián)系實際顯得不足，教學(xué)中不自覺地存在“重理論和基礎(chǔ)，輕工程和應(yīng)用”的傾向，淡化了光學(xué)類課程本身擁有的強烈應(yīng)用和工程背景特性。另外，學(xué)生在大學(xué)階段參與實習(xí)實踐、接觸實際工程問題和公司企業(yè)的機會偏少，教學(xué)與光學(xué)元器件的工程設(shè)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(xué)中教師的主導(dǎo)地位強，而學(xué)生的主體地位偏弱；第一課堂強，第二課堂弱；體現(xiàn)學(xué)生結(jié)合課本知識在“做中學(xué)”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(xué)課程改革的思考
光學(xué)課程有其自身的特點，與力學(xué)、熱學(xué)等學(xué)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(xué)改革與實踐中，主要從教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方法、考核方式等幾個方面著手。
2.1教學(xué)內(nèi)容
在教學(xué)內(nèi)容上，首先要優(yōu)選教材，認真制訂教學(xué)計劃。教學(xué)中，既要注重講解光學(xué)課程中最基本的概念、理論，夯實學(xué)生的基礎(chǔ)知識，提高學(xué)生的理論水平，又要加強現(xiàn)代光學(xué)基礎(chǔ)的教學(xué)，增加一些現(xiàn)代光學(xué)的前沿知識，了解光學(xué)發(fā)展的最新動態(tài)，引導(dǎo)學(xué)生不斷拓寬視野，激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)新意識和科學(xué)探索精神，培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)。例如，在講解幾何光學(xué)及光學(xué)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(shù)、全息照相、光學(xué)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(shù)等。讓學(xué)生體會光學(xué)知識在日常生活中應(yīng)用、發(fā)展及科學(xué)前景。另外，針對相關(guān)科學(xué)前沿知識，開展一些專題講座，讓同學(xué)們更深入地理解光學(xué)科技的發(fā)展，同時強化了基礎(chǔ)知識的學(xué)習(xí)。或讓學(xué)生課外查閱相關(guān)文獻，提高學(xué)生學(xué)習(xí)興趣，激發(fā)學(xué)生探索欲望。積極搜集光學(xué)在日常生活中應(yīng)用的實例，引導(dǎo)學(xué)生運用已學(xué)相關(guān)理論知識，解釋日常生活中的光學(xué)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(xué)方法
在教學(xué)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(dǎo)學(xué)生理論聯(lián)系實際，提高學(xué)生運用理論知識解決實際問題的能力。為了能夠在有限學(xué)時內(nèi)，盡可能多地講解現(xiàn)代光學(xué)的內(nèi)容，可以在課前布置相關(guān)的預(yù)習(xí)作業(yè)，既能節(jié)約課堂基礎(chǔ)教學(xué)的時間，又能鍛煉同學(xué)們的自學(xué)能力。在教學(xué)中，要求學(xué)生上課主動提問，培養(yǎng)學(xué)生自學(xué)及發(fā)現(xiàn)、解決問題的能力[4]。教學(xué)中針對相關(guān)課題讓學(xué)生參與討論，在討論的過程中更透徹理解相關(guān)理論，并了解其應(yīng)用，變被動學(xué)習(xí)為主動探索。在傳統(tǒng)的理論教學(xué)基礎(chǔ)上，盡可能多地增加實踐教學(xué)的環(huán)節(jié)，改變教學(xué)觀念，以任務(wù)為驅(qū)動，明確從理論到實踐的具體操作過程，培養(yǎng)學(xué)生工程實踐的能力[5]。實踐教學(xué)中要求學(xué)生進行文獻調(diào)研、撰寫小論文及動手制作相關(guān)光學(xué)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(zhì)。例如，我們在教學(xué)中將學(xué)生分組，動手制作簡單光學(xué)器件，如望遠鏡、放大鏡等，有效地激發(fā)了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣、動手能力及團隊合作的精神。科學(xué)技術(shù)的不斷進步，使得教學(xué)方法的多樣性成為可能。在教學(xué)中，針對光學(xué)課程本身的廣泛應(yīng)用性和工程背景，可以有針對性地介紹一兩種國內(nèi)外優(yōu)秀光學(xué)設(shè)計軟件，如ZEMAX、OSLO等。其中ZEMAX可進行光學(xué)組件設(shè)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(xué)模型。該軟件還具備對光學(xué)系統(tǒng)進行設(shè)計、優(yōu)化、分析的功能。在光學(xué)課程第三章幾何光學(xué)部分，學(xué)完基礎(chǔ)知識后，給出一些利用設(shè)計軟件進行相關(guān)光學(xué)課程中涉及的光學(xué)元器件和系統(tǒng)設(shè)計的典型實例，如望遠鏡系統(tǒng)設(shè)計、8倍觀察鏡系統(tǒng)設(shè)計等。同時試著讓同學(xué)們分組利用該軟件進行相關(guān)光學(xué)設(shè)計，從而既提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，又有效地培養(yǎng)學(xué)生的工程設(shè)計能力和綜合應(yīng)用知識的實踐能力。由于在光學(xué)課程的教學(xué)過程中，有些光學(xué)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(xué)們獲得較多的感性材料，我們在教學(xué)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(xué)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(guān)參數(shù)的調(diào)節(jié)，讓同學(xué)們更加深入地理解光學(xué)知識中的相關(guān)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(chǔ)的科學(xué)。在教學(xué)過程中，改變理論與實驗分開進行的現(xiàn)狀，從教師指導(dǎo)演示實驗，轉(zhuǎn)變?yōu)閷W(xué)生在實驗室自主實驗。設(shè)置相關(guān)開放性實驗課題，讓學(xué)生分成實驗小組，將學(xué)生自己的設(shè)計思想和實驗內(nèi)容相結(jié)合，鼓勵學(xué)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(chǔ)理論的深入理解及應(yīng)用，充分調(diào)動學(xué)生學(xué)習(xí)的主動性和熱情，提高了教學(xué)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(xué)效果。
2.3考核方式
教學(xué)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(guān)注學(xué)生學(xué)習(xí)過程而非單一的最后考試結(jié)果。充分利用學(xué)院網(wǎng)絡(luò)資源，建立網(wǎng)上習(xí)題庫，建立有特色的個人主頁，并通過此與學(xué)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(xué)生溝通，實時解決學(xué)生提出的相關(guān)問題，提高了學(xué)生學(xué)習(xí)的效率。
3結(jié)語
伴隨著科技的快速進步，物理教學(xué)的手段也正在不斷更新。如何培養(yǎng)適應(yīng)新時展的光學(xué)專業(yè)人才，是我們教學(xué)改革的目標和方向。通過以上教學(xué)改革的探討和在實際教學(xué)過程中的運用，使得教學(xué)活動充滿了活力，極大地調(diào)動了學(xué)生學(xué)習(xí)的興趣和探索的欲望，培養(yǎng)了學(xué)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(xué)效果。
參考文獻
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第2篇
關(guān)鍵詞: 光學(xué)課程 教學(xué)現(xiàn)狀 教學(xué)改革
1.引言
光學(xué)課程是高校物理學(xué)專業(yè)的一門重要基礎(chǔ)課,是普通物理學(xué)中一個必不可少的組成部分。自1960年激光出現(xiàn)以來,光學(xué)學(xué)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(chǔ)的現(xiàn)代光學(xué),如非線性光學(xué)、信息光學(xué)、光纖光學(xué)、光電子學(xué)、量子光學(xué)等許多新的分支學(xué)科。這些學(xué)科都是以經(jīng)典光學(xué)為基礎(chǔ)發(fā)展而成,因此,光學(xué)課程是這些新技術(shù)的理論基礎(chǔ)課。通過學(xué)習(xí)光學(xué)課程,學(xué)生可以奠定堅實的知識基礎(chǔ)[1],同時學(xué)習(xí)其典型的科學(xué)思想方法。
鑒于光學(xué)課程的重要地位,我們應(yīng)該不斷地探索如何對該課程實施恰當(dāng)?shù)摹⑦m合學(xué)科發(fā)展的教學(xué)工作。因此,如何改革現(xiàn)有的光學(xué)理論課程和實驗課程的傳授式教學(xué),使之適應(yīng)科學(xué)技術(shù)和當(dāng)今社會發(fā)展的需要,是一個值得深入探討的課題。
2.光學(xué)課程教學(xué)現(xiàn)狀
2.1教學(xué)內(nèi)容
長期以來,光學(xué)課程在內(nèi)容結(jié)構(gòu)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(xué)內(nèi)容一直主要是幾何光學(xué)與波動光學(xué)。盡管在教學(xué)過程中加入現(xiàn)代光學(xué)的基本原理介紹,但由于學(xué)時限制,教學(xué)過程中這部分內(nèi)容的講授也一般只作簡單的介紹,大部分內(nèi)容讓學(xué)生自己閱讀,因而光學(xué)的教學(xué)內(nèi)容一直局限在經(jīng)典光學(xué)的主要原理部分,對其應(yīng)用涉及較少[2]。而光學(xué)是現(xiàn)代前沿科學(xué)技術(shù)的基礎(chǔ)和源泉,當(dāng)今現(xiàn)代光學(xué)技術(shù)發(fā)展迅速,因而光學(xué)課程教學(xué)內(nèi)容已跟不上時代的要求,不具有現(xiàn)代氣息。所以大學(xué)生在畢業(yè)以后,對現(xiàn)代光學(xué)發(fā)展概況了解甚少,很難適應(yīng)當(dāng)今社會對光電子技術(shù)、光通信技術(shù)人才的應(yīng)用要求。這就要求我們對教學(xué)內(nèi)容進行改革,充分利用有限的學(xué)時,合理安排教學(xué)內(nèi)容,使學(xué)生在掌握基礎(chǔ)理論的同時,能很好地了解現(xiàn)代光學(xué)的發(fā)展動態(tài)。
2.2教學(xué)方法
縱觀我國的教學(xué)現(xiàn)狀,傳授式教學(xué)方法根深蒂固。這種教學(xué)方法以教師為主體,學(xué)生的學(xué)習(xí)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(xué)生能力的發(fā)展,降低了學(xué)生參與教學(xué)活動的積極性和主動性。只有教師讓學(xué)生成為教學(xué)活動的主體,發(fā)揮學(xué)生的主動性,使學(xué)生成為知識的探索者和創(chuàng)造者,才能使學(xué)生有自覺和持久的學(xué)習(xí)興趣,高校教學(xué)的目的才能得以實現(xiàn)。因此,光學(xué)課程的教學(xué)方法也成為亟待改革的內(nèi)容之一。
2.3學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性
教師要想收到較好的教學(xué)效果,就必須學(xué)會調(diào)動學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性。而多數(shù)教師往往認為聽課者已經(jīng)是大學(xué)生了,應(yīng)該有學(xué)習(xí)的自主性,所以常會注重知識的講解,而忽略學(xué)生學(xué)習(xí)積極性的調(diào)動,與學(xué)生的互動甚少。現(xiàn)在一些學(xué)生進入大學(xué)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(xué)習(xí)也就不那么重視。加上物理學(xué)相較其他學(xué)科顯得理論性很強,學(xué)習(xí)難度相對偏高,因此調(diào)動大學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性是一個值得注意的問題。
3.光學(xué)課程改革的具體思路
3.1教學(xué)內(nèi)容的調(diào)整
由于光學(xué)課程涉及的內(nèi)容非常廣泛,頭緒繁多,自身又不像電磁學(xué)或者經(jīng)典力學(xué)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(xué)改革過程中教師既要注意講授必要的傳統(tǒng)內(nèi)容,又要緊密結(jié)合現(xiàn)代光學(xué)前沿課題,找準基礎(chǔ)理論與科技前沿課題的結(jié)合點,精選現(xiàn)代光學(xué)知識內(nèi)容,把握幾個現(xiàn)代光學(xué)的前沿課題,以線帶面進行教學(xué)。教師在講授基礎(chǔ)光學(xué)的相關(guān)內(nèi)容時,及時地引入現(xiàn)代光學(xué)相關(guān)知識,可以使學(xué)生既不感到光學(xué)基礎(chǔ)理論枯燥乏味,又能體會到現(xiàn)代光學(xué)前沿課題是與基礎(chǔ)理論緊密結(jié)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(xué)全反射原理時可以介紹光纖光學(xué)系統(tǒng)及其應(yīng)用,講解雙折射晶體原理時可以介紹晶體材料的進展和應(yīng)用前景,講解光的干涉內(nèi)容時可以簡要介紹“納米技術(shù)”,等等。這樣不僅可以增加教學(xué)容量,而且能大大激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣,使教學(xué)的內(nèi)容充滿活力。
3.2教學(xué)方法的改革
目前,光學(xué)課程的教學(xué)雖仍以課堂教學(xué)為主,但是講解過程中應(yīng)貫徹少講、精講的原則。課堂教學(xué)方法可靈活多樣。
3.2.1由問題帶動教學(xué)。
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(nèi)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(dǎo)學(xué)生進行知識探索。
3.2.2著重方法講解。
大學(xué)教學(xué)的關(guān)鍵是提高學(xué)生的素質(zhì),不僅使學(xué)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(xué)中,教師可以用光學(xué)原理引導(dǎo)學(xué)生如何進行相關(guān)設(shè)計,進行啟發(fā)式教學(xué)。教師的責(zé)任不僅僅是“教”,更重要的是引導(dǎo)學(xué)生去“觀察”和“學(xué)”,放棄“滿堂灌”、“拉著走”的教學(xué)方式。如果學(xué)生在老師的指導(dǎo)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(xué)。
教學(xué)過程應(yīng)分清主次,詳略得當(dāng)。對于重點的基礎(chǔ)內(nèi)容,可以詳細講解,重點強調(diào),并伴有典型的例題,使學(xué)生牢固掌握。對于一般知識,如現(xiàn)代光學(xué)的前沿,可以由目前學(xué)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(xué)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(nèi)容,可以讓學(xué)生自學(xué),采用討論式教學(xué)。這種教學(xué)方式既可活躍課堂氣氛,又可加深學(xué)生對知識的理解、運用,且有利于學(xué)生素質(zhì)的提高。
3.2.4開辟專題講座,拓展教學(xué)內(nèi)容。
為了利用采用講座與授課相結(jié)合的教學(xué)方式,在課程教學(xué)過程中教師可以適當(dāng)安排幾次專題講座,專門介紹與現(xiàn)代生活息息相關(guān)的現(xiàn)代光學(xué)前沿課題,開拓學(xué)生的視野,豐富學(xué)生的課堂教學(xué)。
3.3調(diào)動學(xué)生的積極性
3.3.1多聯(lián)系實際應(yīng)用。
學(xué)生往往不會對純理論的知識產(chǎn)生直接的興趣,如果只學(xué)習(xí)理論而不知理論的實際用途,學(xué)生會變得迷茫,學(xué)習(xí)也會變成一個流于表面形式的過程。在光學(xué)教學(xué)中,教師應(yīng)結(jié)合教學(xué)內(nèi)容,適時提出經(jīng)過理想化了的實際技術(shù)問題,激發(fā)學(xué)生的興趣,引導(dǎo)學(xué)生靈活運用所學(xué)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(dāng)教師一味講解基本理論時,只有少數(shù)學(xué)生聽講,而當(dāng)教師提出與之相關(guān)的實際應(yīng)用,特別是生活中常見的應(yīng)用時,多數(shù)同學(xué)會表現(xiàn)出很強的求知欲。光學(xué)與實際生活聯(lián)系密切,如在講授分振幅干涉這部分內(nèi)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(jié)合了實際的應(yīng)用,符合學(xué)生的認知規(guī)律。
3.3.2采用多媒體和傳統(tǒng)的教學(xué)相結(jié)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(xué)信息量增大。光學(xué)課程涉及到大量圖像,把光學(xué)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(xué)中能產(chǎn)生生動活潑的效果,能提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和記憶力。比如講解夫瑯禾費衍射時,教師可先讓學(xué)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(nèi)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(diào)查表明,多數(shù)高校教師與學(xué)生之間的關(guān)系和高中教師與學(xué)生之間的關(guān)系不同,關(guān)鍵在于高校師生之間缺乏溝通。多數(shù)教師與學(xué)生見面時間僅限于課堂,且無更多交流,導(dǎo)致教師不認識多數(shù)的學(xué)生,甚至學(xué)生不記得某課程任課老師是誰。這也會降低學(xué)生學(xué)習(xí)的興趣。如果教師能夠與學(xué)生多交流多溝通,親近學(xué)生,就能夠在學(xué)生心中樹立起更好的形象,從而進一步激起學(xué)生對學(xué)習(xí)的興趣,使學(xué)生真正成為教學(xué)中的主體。
4.結(jié)語
本文主要就光學(xué)課程的教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方法和調(diào)動學(xué)生積極性方面提出教學(xué)改革的方向。我們應(yīng)該在教學(xué)過程中,通過各種實踐,不斷開展教學(xué)改革,努力提高課程教學(xué)質(zhì)量,提高學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性,培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新意識、創(chuàng)新精神和創(chuàng)新能力。
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第3篇
關(guān)鍵詞：課程建設(shè) 教學(xué)手段 多媒體輔助教學(xué)
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(xué)是物理學(xué)中最重要的基礎(chǔ)學(xué)科，也是現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)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(xué)發(fā)生了劃時代的變革，成為當(dāng)前發(fā)展最活躍的科學(xué)前沿之一。
根據(jù)光學(xué)課程的特點，教學(xué)方法和手段的單一以及實驗條件的限制，使得教學(xué)效果難以保證，隨著光學(xué)理論和技術(shù)的迅速發(fā)展，新的光學(xué)現(xiàn)象、光學(xué)儀器不斷涌現(xiàn)，面臨著光電技術(shù)革命的新挑戰(zhàn)，我們的基礎(chǔ)光學(xué)課程應(yīng)如何調(diào)整教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)手段和教學(xué)方法，跟上現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)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(xué)課程進行了教學(xué)內(nèi)容和教學(xué)手段的改革嘗試，取得了初步效果。
一、教學(xué)內(nèi)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(xué)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(xué)，內(nèi)容非常豐富而結(jié)構(gòu)合理。這有助于我們加強基礎(chǔ)，擴大知識面，增加信息量。在教學(xué)過程中我們既重理論也重應(yīng)用，使光學(xué)的基礎(chǔ)內(nèi)容現(xiàn)代化，同時加強現(xiàn)代光學(xué)基礎(chǔ)，努力做到現(xiàn)代光學(xué)內(nèi)容的基礎(chǔ)化。結(jié)合講授內(nèi)容，我們經(jīng)常介紹一些光學(xué)研究的熱點、重大發(fā)現(xiàn)和進展，注意課程內(nèi)容與實際應(yīng)用相聯(lián)系，通過這些知識的傳授有助于提高學(xué)生的科學(xué)素質(zhì)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(shù)和應(yīng)用；在講到光學(xué)儀器成像的分辨本領(lǐng)時，會介紹哈勃天文望遠鏡等，以拓展學(xué)生的視野。
二、教學(xué)手段的改革
我們用Powerpoint軟件自制“光學(xué)”電子課件，又引進光學(xué)影視資料光盤、大量教學(xué)圖庫和教學(xué)實驗影片，使許多抽象、難以理解的內(nèi)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(yīng)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(gòu)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(dāng)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(luò)技術(shù)，采用多種形式的教學(xué)。我們在課堂上采用啟發(fā)、討論的方法進行教學(xué)，在課下則采用學(xué)生自學(xué)加研究的方法，讓學(xué)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(xué)中的一個重要的概念，在習(xí)題和考試中很容易出錯，傳統(tǒng)的教學(xué)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(xué)效果卻得不到保證。我們就讓學(xué)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(diào)用。這樣，學(xué)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(yīng)用能力。
三、對學(xué)生的調(diào)查
為了了解學(xué)生對光學(xué)課程教學(xué)情況的反映，檢查不足之處，進一步推進光學(xué)課程的教學(xué)改革。我們在學(xué)生中采用書面問答、平時與學(xué)生交談等多種形式進行了比較深入的調(diào)查，并結(jié)合實際情況做了分析。
首先，“光學(xué)”這門課在學(xué)生心目中還是很受歡迎的。光學(xué)課程具有獨特魅力，在現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)中、在日常生活中有廣泛應(yīng)用，具有舉足輕重的地位，這是學(xué)生對光學(xué)感興趣的原因之一。
大多數(shù)同學(xué)歡迎使用計算機多媒體教學(xué)，認為多媒體教學(xué)信息量大、圖文并茂、形象生動，能使有些較難的內(nèi)容變得容易理解，能有效激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和學(xué)習(xí)積極性。
有部分學(xué)生提出教學(xué)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(xué)生的具體情況，達到最佳的學(xué)習(xí)效果。最好是把現(xiàn)代化多媒體教學(xué)和傳統(tǒng)的教學(xué)有機地結(jié)合起來，多用筆在白板上進行演算，或者讓一些內(nèi)容在屏幕上多保留一會，減少幻燈片的切換，使學(xué)生能跟上節(jié)奏。另一種直接的解決方法是，在課后把教學(xué)幻燈拷貝給學(xué)生，讓學(xué)生在自己的計算機上觀看、復(fù)習(xí)。
有部分學(xué)生反映在課堂上多講公式和規(guī)律的應(yīng)用以及多講例題。這里我們應(yīng)該引導(dǎo)學(xué)生注重自己自學(xué)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(jié)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(xué)到知識，提高自己的學(xué)習(xí)能力。
有不少學(xué)生在理解和接受現(xiàn)代光學(xué)方面存在著不同程度的困難。反映最難學(xué)的是傅里葉變換光學(xué)[1]。使用的高等數(shù)學(xué)中的傅里葉變換較多，較抽象。我們希望在“高等數(shù)學(xué)”課程教學(xué)中，加強有關(guān)傅里葉變換方面的內(nèi)容。
四、結(jié)束語
光學(xué)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(xué)課程目前已通過寧波大學(xué)優(yōu)秀課程的驗收。我們將不斷改進教學(xué)手段和教學(xué)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(xué). 北京：高等教育出版社, 2004.
