光學(xué)課程教學(xué)改革探索

摘要：介紹了針對光學(xué)課程教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方式和教學(xué)手段等方面進行的改革探索，提出了新的教學(xué)方式和教學(xué)手段，總結(jié)了教學(xué)改革所取得的成效，并闡述存在和需要解決的問題，提出進一步的設(shè)想。

關(guān)鍵詞：光學(xué)；教學(xué)方式，教學(xué)手段，

光學(xué)是物理學(xué)專業(yè)的專業(yè)基礎(chǔ)課，它是在學(xué)生已經(jīng)學(xué)習(xí)掌握了普通物中光學(xué)課程的基礎(chǔ)上，進一步研究解決實際的光學(xué)理論應(yīng)用、儀器設(shè)計，檢測應(yīng)用等方面的具體問題，同時它又是其他后續(xù)專業(yè)課如光學(xué)設(shè)計，光學(xué)檢測，激光原理等課程的基礎(chǔ)。在教學(xué)過程中發(fā)現(xiàn)在教學(xué)內(nèi)容的設(shè)計，教學(xué)方法的運用，學(xué)生創(chuàng)新意識和實用技能培養(yǎng)等諸多方面都有值得研究探討的地方。

1 應(yīng)用光學(xué)課程的內(nèi)容

光學(xué)是光學(xué)工程重要的技術(shù)基礎(chǔ)。它的傳統(tǒng)概念是指經(jīng)典光學(xué)儀器(如望遠鏡、顯微鏡、照相機、投影儀等)中光學(xué)系統(tǒng)的理論和設(shè)計，主要涉及到幾何光學(xué)和波動光學(xué)等經(jīng)典內(nèi)容。隨著現(xiàn)代光學(xué)的飛速發(fā)展，如激光技術(shù)的廣泛應(yīng)用，光纖通信和光電子成像技術(shù)的發(fā)展，光學(xué)與計算機技術(shù)的結(jié)合都使光學(xué)經(jīng)歷由傳統(tǒng)到現(xiàn)代的巨大轉(zhuǎn)變。作為光學(xué)工程基礎(chǔ)的光學(xué)其內(nèi)涵也在擴展，逐步涵蓋了現(xiàn)代光學(xué)的部分基礎(chǔ)內(nèi)容。

為適應(yīng)這種變化的需求，在教學(xué)內(nèi)容設(shè)計上，光學(xué)課程除了介紹幾何光學(xué)和波動光學(xué)基本原理和像差基本理論等傳統(tǒng)內(nèi)容外，還結(jié)合后續(xù)專業(yè)課如激光原理、光電技術(shù)、光纖技術(shù)的設(shè)置，介紹了偏振光學(xué)和色度學(xué)，及量子光學(xué)等有關(guān)現(xiàn)代光學(xué)的基礎(chǔ)內(nèi)容。

2 光學(xué)教學(xué)特點和存在的問題

在光學(xué)系列專業(yè)課里，包括《光學(xué)》、《應(yīng)用光學(xué)》和《激光原理與技術(shù)》，每門課的教材都是自成體系，時常有內(nèi)容上的重復(fù)交叉和概念上的混亂。如幾何光學(xué)中的平面鏡系統(tǒng)、成像公式和典型光學(xué)儀器等在普通物理光學(xué)中均已有介紹，有一些與其他專業(yè)課程相關(guān)的內(nèi)容，如矩陣光學(xué)用于激光原理課程中諧振腔的分析，光能計算一節(jié)中涉及的光度學(xué)內(nèi)容等，在深度和范圍上不太容易把握。應(yīng)用光學(xué)內(nèi)容相互之間的聯(lián)系并不緊密，學(xué)生感覺缺少系統(tǒng)性。光學(xué)中大量復(fù)雜的光路圖、光學(xué)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圈和實用的光學(xué)元器件圖不同于一般的示意圖，準確度要求高，而且部分涉及到空間光線，在黑板上無法通過手繪準確表達，增加了課堂講授的難度，也影響了教學(xué)效果。

光學(xué)是一門應(yīng)用實踐性很強的課程，教學(xué)中理論和實際容易脫節(jié)。光學(xué)設(shè)計問題雖然有一些理論指導(dǎo)，但仍需要實際經(jīng)驗，比如光學(xué)實驗部分，學(xué)生學(xué)過這些內(nèi)容，但是對以器件的應(yīng)用和選擇仍然存在著困難，如選擇玻璃材料和光學(xué)零件，所學(xué)的知識不能靈活運用于實際。

3 教學(xué)方式的改革研究

針對以上問題，我們在教學(xué)內(nèi)容和教學(xué)方式上進行了探索，取得了一定的教學(xué)效果。

3.1課程內(nèi)容的設(shè)置

在教學(xué)內(nèi)容上，把《光學(xué)》和《應(yīng)用光學(xué)》進行綜合設(shè)置，因此可以做到總體規(guī)劃，個個擊破，避免了任課老師各自為陣的教學(xué)形式所帶來的弊病。按照綜合設(shè)置的光學(xué)主要內(nèi)容，制定出課程基本目標和要求。與光學(xué)內(nèi)容重復(fù)交叉的部分如幾何光學(xué)部分采用串講方式，不作公式的具體推導(dǎo)，按照基本概念，基本定律，基本公式三條線帶領(lǐng)學(xué)生理清思路，由單個折射面出發(fā)到折射面的組合，從簡單到復(fù)雜，可以提出一些概念上容易模糊的思考題，把內(nèi)容進一步深化。

3.2利用現(xiàn)代化的教學(xué)手段

在教學(xué)中充分利用多媒體教學(xué)手段，讓書本上復(fù)雜的光路圖，光學(xué)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖，實用的光學(xué)元器件生動形象地展現(xiàn)出來。例如在透鏡組的節(jié)點部分，如果在黑板上手繪透鏡組的節(jié)點圖難度很大，而且無法體現(xiàn)光線空間的傳播。現(xiàn)在改用多媒體課件演示，三維的透鏡圖直觀形象，配以傳播光線的動畫設(shè)計，能準確展示每次透射后的透射光線以及物象坐標的變換。由于多媒體教學(xué)演示手段多樣，而且直觀準確，不僅強化認知和理解，培養(yǎng)學(xué)生的興趣，使光學(xué)教學(xué)方法內(nèi)容更加豐富，取得了良好的教學(xué)效果。

3.3理論與實際相結(jié)合

把物理概念和實際的光學(xué)系統(tǒng)結(jié)合起來，由過去的先講解概念然后再舉例說明的模式，改為由實際問題引出相關(guān)的概念，研究解決方法，總結(jié)出理論再用理論對實際問題加以指導(dǎo)。通過精心選擇例題和習(xí)題。讓學(xué)生熟悉解決問題的方法，真正掌握這部分內(nèi)容。充分聯(lián)系實際進一步激發(fā)了學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情，調(diào)動了學(xué)生的積極性和主動性。

4 總結(jié)

4.1演示實驗

作為專業(yè)基礎(chǔ)課，所學(xué)的理論如果不能靈活運用于實際，大學(xué)生的就業(yè)體現(xiàn)了不能將所學(xué)知識運用自如的弊端。我們計劃在教學(xué)中引人演示實驗，利用實驗室現(xiàn)有的儀器設(shè)備進行演示。尤其是幾何光學(xué)，波動光學(xué)和偏振光學(xué)部分，如光闌(孔徑光闌，漸暈光闌和視場光闌)的特性研究，光闌對成像范圍和像質(zhì)的影響，衍射和干涉現(xiàn)象，偏振態(tài)對光透射強度的影響等。在進行實驗演示之前，讓學(xué)生根據(jù)所學(xué)內(nèi)容，進一步查閱文獻，擬定實驗方案，確定最佳的2—3套方案，最后通過演示實驗觀察現(xiàn)象，總結(jié)實驗中的經(jīng)驗和不足。使學(xué)生從被動的接受者變?yōu)橹鲃拥膮⑴c者，充分發(fā)揮教學(xué)中學(xué)生的主體作用。

4.2實驗設(shè)計訓(xùn)練

在學(xué)期末進行實驗設(shè)計訓(xùn)練，由老師擬定主題范圍，具體題目由學(xué)生自定，設(shè)計一個實際的光學(xué)儀器，比如帶雙膠合透鏡的望遠鏡或門鏡等。綜合性設(shè)計可以把所學(xué)的知識綜合起來，包括理想光學(xué)系統(tǒng)設(shè)計，光學(xué)材料選擇，結(jié)構(gòu)尺寸的計算，單透鏡，雙膠合透鏡的設(shè)計等，這對培養(yǎng)學(xué)生發(fā)現(xiàn)問題、思考問題、分析問題和解決問題的能力是十分有益的。實踐表明，通過教學(xué)手段和方法的改革，避免理論與實際脫節(jié)，可以加深理解，增加感性認識，有利于培養(yǎng)學(xué)生的綜合素質(zhì)，為學(xué)生將來從事科學(xué)研究和服務(wù)社會打下了良好的基礎(chǔ)。