大學與高中兩個階段物理教學中光學內容的銜接

大學物理是理工科學生的一門必修課。由于大學物理與中學物理在教學內容、教學方法和教學模式方面有很大差異，學生進入大學后學習物理時常常感到不適應，從而學習積極性下降，影響了教學質量的提高。因此，探討大學物理與中學物理的銜接問題顯得尤為重要^[1～2]，對于學生順利地從高中物理過渡到大學物理的學習和提高大學物理的教學質量起到一定的促進作用。本文旨在探討大學與高中兩個階段物理教學中光學內容的銜接，以供同仁們一起提高。

1 大學物理與高中物理光學內容的對比分析

大學物理課程作為高等學校非物理專業(yè)學生的一門必修基礎課程，可以使學生通過該門課程的學習對物理學的基本概念、基本定律和基本內容有比較系統(tǒng)的了解和認識，更好地在生產、生活和社會實踐中加以運用。大學物理的教學，更重要的是培養(yǎng)學生利用所學知識分析和解決實際中遇到的問題，為后續(xù)的進一步學習打下良好的基礎。因此，大學物理教學應注重學生探索精神和創(chuàng)新意識的培養(yǎng)，努力實現(xiàn)學生知識、能力、素質的協(xié)調發(fā)展。大學物理光學部分基本內容包括^[3]:幾何光學基本定律;光在平面上的反射和折射;光在球面上的反射和折射;薄透鏡;顯微鏡、望遠鏡、照相機;光源、光的相干性;光程、光程差的概念;分波陣面干涉;分振幅干涉;邁克耳孫干涉儀;光的空間相干性和時間相干性;惠更斯—— 菲涅耳原理;夫瑯禾費單縫衍射;光柵衍射;光學儀器的分辨本領;晶體的X射線衍射;全息照相;光的偏振性、馬呂斯定律;布儒斯特定律;光的雙折射現(xiàn)象;偏振光干涉和人工雙折射;旋光現(xiàn)象;光與物質的相互作用;吸收、散射和色散。大學物理光學教學過程中應該把握好標準，比如:應注重介紹幾何光學的基本定律和近軸光學成像的分析方法;重點講述光的干涉和衍射，使學生掌握判斷波的基本特征;通過干涉和衍射的教學，以及一些光學器件在現(xiàn)代工程技術中的應用。通過干涉和衍射的教學，以及一些光學器件在現(xiàn)代工程技術中的應用，使學生理解光柵光譜的特征以及光譜分析的意義，了解光學精密測量的基本方法;光學也是演示手段較為豐富的一部分，可充分運用多媒體手段展示干涉和衍射現(xiàn)象的規(guī)律及其變化、單縫衍射對光柵衍射的調制作用幾缺級現(xiàn)象、偏振光的獲得等內容，幫助學生加深對光學基本理論的理解。

高中物理注重必修與選修相結合，體現(xiàn)了課程的選擇性。例如，大學物理1和物理2同屬必修模塊，在這一模塊教學中學生可以親身經歷一些科學探究活動，對物理學的基本內容、特點和研究方法有初步了解，還可以使他們了解物理學在生產、生活和社會實踐中是如何被應用的。選修1側重物理學與社會的聯(lián)系和相互作用。選修2則側重從技術應用的角度展示物理學，強調物理學與技術的結合，著重體現(xiàn)物理學的應用性、實踐性。選修3則較全面地、綜合地展示物理學的基本內容，強調物理學的基本思想和方法，較為深入地體現(xiàn)物理學在社會發(fā)展和科學技術中的應用。普通高中課程標準實驗教科書物理(選修3～4)中光學基本內容包括^[4]:光的反射和折射;全反射;光的干涉;用雙縫干涉測量光的波長(實驗);光的衍射;光的偏振;光的顏色，色散;激光。具體講授的內容為:反射定律和折射定律以及折射率的概念;全反射、光疏介質、光密介質、臨界角、全反射棱鏡、光導纖維;楊氏干涉實驗要求學生用雙縫干涉測量光的波長;單縫衍射和衍射光柵;光的偏振現(xiàn)象以及如何得到偏振光;薄膜干涉中的色散、衍射時的色散、折射時的色散;激光的特點及其應用;全息照相。

教育部普通高中物理課程標準(實驗)光學內容標準為^[5]:(1)通過實驗，理解光的折射定律。會測定材料的折射率。(2)認識光的全反射現(xiàn)象。初步了解光導纖維的工作原理和光纖在生產、生活中的應用。認識光纖技術對經濟社會生活的重大影響。(3)探究并理解透鏡成像的規(guī)律。會測定凸透鏡的焦距。(4)了解照相機的主要技術參數(shù)的含義。知道顯微鏡、望遠鏡的原理。(5)通過實驗認識光的干涉、衍射、偏振現(xiàn)象以及在生活、生產中的應用。(6)了解激光的特性和應用。了解常見固體和氣體激光器的原理。舉例說明激光技術在生活、生產中的應用。(7)知道新型電光源的特點以及應用。

2 光學內容的銜接

根據(jù)大學物理與中學物理光學知識點聯(lián)系與區(qū)別，可以看出:高中物理旨在幾何光學，對于波動光學只要求學生對現(xiàn)象有認識和了解，而大學物理側重于波動光學。幾何光學中光的直線傳播、光的反射和折射定律和全反射等內容在兩個階段基本上是重復的。對于透鏡成像，高中主要先從實驗出發(fā)，根據(jù)作圖法得到透鏡成像規(guī)律。而在大學對應的內容是薄透鏡成像，它是在球面折射近軸情況下成像規(guī)律的基礎上得到的。高中物理中的結論在很多情況下是大學物理對應規(guī)律的特例。光的干涉和衍射是光具有波動性的重要判據(jù)。楊氏雙縫干涉在高中介紹得非常詳細，但主要是定性分析，而在大學中，對楊氏雙縫干涉的分析是在實驗的基礎上側重于定量，深度也大得多。高中有關激光和全息照相內容，主要是想讓中學生了解一些現(xiàn)代光學知識，而在大學里相對應的知識屬于量子物理和近代物理的內容。因此，大學物理教學中對中學已學過的幾何光學更主要的是進行總結和提升，而對光的干涉、衍射和偏振等需作更深入地研究。

參考文獻

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