工程光學課程中實驗教學改革的研究

摘 要：“工程光學”是測控和光學專業的一門主干課程，本文就如何改進工程光學中的實驗內容和教學方法，提高學生科學素質、創新意識和實踐能力進行了有益的探討。

關鍵詞：實驗改革 工程光學實驗 創新能力

中圖分類號：G642 文獻標識碼：A 文章編號：1674-098X（2012）09（b）-0182-01

《工程光學》是光學和測控技術與儀器專業的主要技術基礎課程[1-2]。由于此門課程所用的儀器設備比較昂貴，限于條件以往只能讓學生做幾個驗證性實驗，如：菲涅耳與夫瑯和費衍射實驗，阿貝成像原理和空間濾波實驗，邁克爾遜干涉實驗馬赫—曾德干涉實驗，觀察透鏡成像規律、光的干涉、衍射等現象。對干涉、衍射的原理、阿貝成像原理和傅里葉光學中關于空間頻率、空間頻譜和空間濾波等概念的深入理解。學生在做這些實驗的過程中，思維空間較小，為了使工程光學實驗教學真正達到培養學生理論聯系實際、提高學生實踐能力和創新能力的目的，促進學生綜合素質的全面提升，將從實驗教學內容和教學方式等方面進行改革[3]。

1 優化實驗內容

以衍射實驗為例，過去是利用惠更斯原理，定性地從某時刻的已知波陣面位置求出后面另一時刻的波陣面位置。觀察和驗證單縫菲涅耳衍射現象，即用單縫衍射儀測量狹縫的寬度，學生觀察到衍射條紋后，對條紋進行測量，然后按公式計算出狹縫的寬度，再與實際寬度對比，這些實驗過程都是參照實驗教材進行，很少進行更深入的思考，為此，我們對實驗內容進行了充實，因為惠更斯原理的子波假設不涉及子波的強度和相位，無法解釋衍射圖樣中的光強分布。菲涅耳在惠更斯的子波假設基礎上，提出了子波相干疊加的思想，從而建立了反映光的衍射規律的惠更斯-菲涅耳原理即波陣面前方空間某點處的光振動取決于到達該點的所有子波的相干疊加。在此原理的基礎上，得到菲涅耳衍射積分公式，所以采用兩種不同的原理進行對比衍射實驗，并要求同學自己歸納出在兩類衍射現象的不同，改變衍射屏大小形狀和距離，觀察衍射變化的規律，用所學知識對現象進行解釋。通過對比，使學生對自己的實驗方案、操作步驟以及所學的原理都有充分的認識和比較，通過實驗后對實驗現象進行解釋，提高了學生對基礎知識和實驗原理的理解和掌握。

2 以科研帶動實驗教學

如果只是照著教材做實驗，而不知為何如此設計，實驗現象背后的原理，那么將來要解決新的問題，又將會一籌莫展，不知道如何展開實驗，對于觀察到的新現象和規律，他們也將不能給出一個合理的解釋并且設法開展進一步的實驗來證明。而這些獨立思考和解決問題的能力卻又是學生畢業之后工作中必須具備的，尤其是科研中不可缺少的。采用學生參與教師的科研項目來帶動實驗教學的方法來提高學生科學素質、創新能力、分析問題和解決問題的能力是非常有效的，鼓勵教師將項目中有關光學設計的內容單獨設題，由同學自選， 根據內容的難易、技術含量等因素，做為學生的實驗課的內容。這樣可以使同學從這種實際項目的開發中得到鍛煉。實踐證明學生參與了這類實驗后感覺學到了許多新知識，而且記憶深刻。

3 增加實踐機會

依托深圳經濟特區優勢，開拓工程光學實驗課程實習基地，使學生真正接觸企業進行光學工程實踐的機會，使學生能理論與實踐結合，不但增加調動學生的積極性，增加學習興趣還能更好的理解理論知識。

由此可見，通過工程光學實驗教學改革，充分調動學生的積極性，使學生的科學素質、創新意識、思維能力、創新能力、分析問題、解決問題的能力和實踐能力得到良好的訓練和培養，為今后畢業論文和從事光學有關的科研工作奠定堅實的基礎。

參考文獻

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