研究生教學中高等物理光學授課模式的探索與實踐

耿 濤 孫偉民 張 濤 孟 霆

（哈爾濱工程大學理學院 黑龍江哈爾濱 150001）

研究生教學中高等物理光學授課模式的探索與實踐

耿 濤 孫偉民 張 濤 孟 霆

（哈爾濱工程大學理學院 黑龍江哈爾濱 150001）

高等物理光學是一門非常重要的學科，是研究型大學光學和光學工程專業研究生必修課程和基礎理論課程。本文針對高等學校物理光學教學現狀及存在的問題，探討了在研究生教學中高等物理光學教學內容、課程設計、教學方法等授課模式方面的改革思路。

物理光學；教學改革；授課模式

物理光學是當前科學研究中最活躍的學科之一，從二十世紀六十年代起，隨著新技術的出現，新的理論也不斷發展，已逐步形成了許多新的分支學科或邊緣學科。例如人們把數學、信息論與光的衍射結合起來，發展起一門新的學科-傅里葉光學，并把它應用到信息處理、像質評價、光學計算等技術中去。另外物理光學在全息數據存儲、目標快速識別、光通訊、光學傳感等領域應用也十分廣泛。在二十一世紀物理光學無論是在基礎理論上還是在實際應用中，都將向更深、更廣的方向迅猛發展。

高等物理光學是哈爾濱工程大學光學和光學工程專業研究生的必修課程和基礎理論課程。哈爾濱工程大學理學院從2008年開始，對研究生學位課程“高等物理光學”從教學內容、課程設計和教學方法等幾方面進行了一系列教學改革，探索高等物理光學課程的教育教學新思路，完善其課程教學體系。

一、教學內容的改革

教學內容的改革，不應是內容的簡單擴充，應是教學內容的更新, 精簡、刪除陳舊過時的內容，并將教學內容的重點移到最基本的原理和目前社會上應用最廣、最有前途的理論和技術上[1]。為了適應物理光學新進展、新應用的現實，我們對教學大綱作了較大幅度調整，在教學內容中加入了一些體現物理光學最新進展的內容，刪掉了一些陳舊過時的內容。在教學上保證了闡述物理光學的基本概念、理論和方法的同時，增加了纖維集成光學、二元光學、近場光學、液晶光學、納米光子學等現代光學的若干內容，使同學們對目前的光學進展及熱點有所了解。在教學過程中加強了信息光學部分內容的講授，改變了導波光學部分的授課次序與內容，結合專業優勢與特色，引入了物理光學領域中較多的最新研究進展，這樣做在增加課程信息量和提高課堂效果上起到了一定的作用。

教學內容和教學大綱的修改與完善，原則上都是在教學中注重基礎理論和知識的應用性[2-4]，以期達到提高教學質量，提高學生科學素養與科研能力的目的。本次教學改革在教學內容上力求做到物理基礎理論思路清晰，基本概念清楚，不沖淡物理思想。明確告知學生各部分需要掌握的重點內容，省略了公式推導的許多中間過程，選擇了一些有意義的公式推導放在習題中，留給學生獨立完成，我們認為這也是對學生提高獨立分析思考能力的一種方法。對于學生在本科生階段已經有所涉及的內容，則學時上有所縮減，這樣做既節省了課堂時間，又使同學們學習循序漸進，有所承接，提高教學效果。

本課程在教學內容上修改與完善，有助于學生初步培養起應用基礎理論結合實際條件，建立正確的理論模型，提高科學分析和理論計算的能力。使學生具有良好的物理光學理論基礎，為今后從事的科研工作提供必要的理論支撐。

二、教學條件的改革

(1)選用高水平的教材。本課程選用了國內一流高校廣泛采用的國防出版社出版的“高等光學”作為主要教材。同時為學生提供多種參考書，這些書籍都可以在學校圖書館、學院資料室或網上圖書館找到，便于學生課后自學，確保課程內容的豐富與完整，同時課程小組編寫了與之配套的實驗環節教材“近代光信息處理實驗”。

(2)充分利用多媒體進行輔助教學。為了方便保證學生消化理解課程講授內容，在每次課結束時將本次課程的內容進行歸納，同時將課件提供給同學們的時間放在課堂講授之后，這樣做是為了學生在課堂上集中精力跟住教師，尤其是在進行課堂習題練習時，可以獨立嘗試，避免課件的依賴性。

(3)我們制作了較為豐富多媒體課件，采用多媒體結合板書的模式授課。隨著國際交流的深入，自2008年起，陸續有外國留學生在我院進一步深造，高等物理光學也成為其必修的學位課程。本課程團隊在完善中文電子講義的基礎上，完成英文電子講義的編寫，開展了英語教學，教學效果良好，獲得歷屆留學生高度評價及肯定。

(4)在課程建設過程中，我們注意引導學生參與進來。很多學生利用各種方法來演示物理光學的理論內容，或者利用軟件編程的方法，制作動畫、圖片等內容，這些工作也進一步豐富了本課程的教學內容。

三、教學方法的改革

(1)高等物理光學課程的理論公式推導較多，大量使用了傅立葉變換、卷積、相關等內容，學生學習較為吃力。課程通過加大對光學基本現象物理含義的解釋，使學生可以將理論內容與實驗現象相對照，降低學習的難度。喚醒同學們對光學現象的好奇心，增強同學們的求知欲。注重學生對基本概念的理解和公式中各變量的分析解釋。將教學與科研相結合，通過習題的指導，鼓勵學生在課外時間開展科研工作，培養學生的獨立思考能力和創新意識，促進了學生學習興趣的提高和發展，提高了教學質量。

(2)將課程參與程度作為考核指標之一。在課堂上，為了學生可以真正學會物理光學涉及的各種理論、公式推導與使用，補充了大量的例題。部分例題要求學生在教師指點思路之后獨立開始推導和計算，并請一位同學在黑板上推演。然后將該同學的解題方法和教案上的解題方法相對比，給予評價并進行討論，給予該生不超過5分的平時分。另外，還鼓勵學生利用學到的知識，利用軟件編程的方法編制動畫等內容，并給予一定的平時分。

(3)將課堂內容與課外資料相結合。本課程為學生提供了豐富的課外閱讀資料，建議學生廣泛閱讀參考書、本領域前沿論文，比較不同參考書的知識體系和理論表述方式，拓寬知識面，培養文獻檢索、閱讀、理解、使用的能力，使其具備初步的研究能力。

四、結束語

由于一系列有針對性的教學改革，激發了學生學習的主動性和積極性，起到了引導同學們在本領域繼續深造的積極作用。本學院每屆均有眾多研究生報考本專業及與相關專業方向的博士研究生。因為教學內容中包含了大量科研實例，使課程的主要基本原理與生動的實例相結合，理論實際結合比較緊密，以致學生畢業走上了新的工作崗位后，可以感受到本課程對他們進一步的發展起到的承上啟下的作用。

[1]鐘金剛.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) :120-122.

[2]龍全喜. 論“物理光學”教學方法和考試方法的改革[J].廣東科技, 2013,14: 209.

[3] 王偉.物理光學課程教學改革與實踐[J]. 安徽工業大學學報(社會科學版), 2012, 28(4):110-111.

[4]任占梅,王德秋. 光學實驗課程的教學改革與實踐[J]. 贛南師范學院學報, 2005, 26(3):87-89.

The research and practice of teaching mode of advanced physical optics in graduate teaching

Geng Tao, Sun Wei-min, Zhang Tao, Meng Ting

（College of Science, Harbin Engineering University, Harbin Heilongjiang,150001, China）

Advanced physical optics is a very important subject，and a compulsory and basic theoretical course for optics and optical engineering graduates in research universities. This paper is aimed to analysis the physical optics college teaching situation and problems and discuss, the reform ideas of advanced physics optics course, course design, teaching methods and modes in graduate teaching.

technological university; innovational spirit; cultivation model

G643

A

1000-9795（2014）01-0147-01

［責任編輯：劉麗杰］

2013-12-02

耿 濤（1972-），男，黑龍江哈爾濱人，副教授，從事信息光學研究。孫偉民（1968-），男，黑龍江哈爾濱人，教授，從事光纖智能結構研究。張 濤（1975-），男，湖北天門人，副教授，從事光纖信息傳感方向的研究。孟 霆（1973-），女，黑龍江哈爾濱人，副教授，從事教學研究工作。

本文得到了哈爾濱工程大學“高等物理光學”校級精品課的資助。