淺談“以人為本”的教學理念在“物理光學”教改中的實踐

楊秀芳+張文英

摘要：“物理光學”是研究光的本性、光的傳播和光與物質相互作用的一門科學，是理工大學光電信息科學與工程專業的專業基礎課，通過本門課程的學習，使學生掌握光在介質中傳播的基本規律，培養學生用相關知識分析問題解決問題的能力，同時為后續專業課程的學習奠定基礎。根據物理光學課程內容的特點，結合“以人為本”的教學理念，對本門課程的教學內容、教學方法等進行了探討，通過教學實踐，證明有一定的成效。

關鍵詞：物理光學；以人為本；教學實踐

中圖分類號：G642.0 文獻標志碼：A 文章編號：1674-9324（2016）46-0069-02

一、引言

物理光學是光電信息科學與工程專業一門重要的專業基礎課程，它不但是后續課程，如“光纖光學”、“光信息處理”、“激光技術”、“光纖通訊技術”的基礎，而且是今后從事科研中不可缺少的基礎內容[1，2]。早幾年前，在物理光學教學中的基本思想是：多、深、全。多，強調課堂上以老師講授為主，并盡可能傳達多的信息量給學生，這勢必導致學生在課堂上對知識的被動接受，不能發揮其主動思維的作用，從而失去對這門課程學習的興趣；深，追求理論公式推導的邏輯性、嚴謹性，以達到課堂內容的完整性和系統性。物理光學是以光的電磁場理論為基礎，研究光在不同介質中傳播的規律，理論知識抽象枯燥，在公式的推導中需要學生有扎實的高等數學知識以及靈活運用知識的能力，這樣增加了課程學習的難度，影響教學效果；全，要求課堂教學盡可能覆蓋教材上的內容，這樣，模糊了課程的重點內容的突出，也會有相當一部分學生跟不上課堂節奏。

鑒于以上存在的問題，在物理光學教學中，貫徹“以人為本”的教學理念，提出了從以下四點進行教學改革，在實踐中取得一定的成效。

二、增加課堂內容的趣味性，提高學生學習的主動性和積極性

“以人為本”的教學理念就是“以教師為主導，以學生為主體，強調學生在教學過程中的參與作用，把開發智力，啟迪思維，培養創造力放在首位”。為此增加課堂內容的趣味性，以調動學生學習的主動性和積極性。例如在課堂上，以講故事的形式，向學生介紹光學發展史上里程碑的事件、相關科學家的生平、現代光學發展的前景等，吸引學生的注意力，活躍課堂氣氛，增加學生學習的信心；另外采用以問題帶動教學的方法，啟發學生思維，引出要講解的理論知識，再反過來用講解的理論知識解釋所提出的問題。例如在講授光學薄膜時，讓同學們互相觀察對方的眼鏡片，會問大家為什么眼鏡片會呈現紫紅色呢？在講解多光束干涉時，會問大家，為什么干涉濾光片會從白光中濾出單色光呢？為什么F-P干涉儀的干涉條紋與雙光束干涉條紋相比會那么銳而亮呢？等等。可以先把結論告訴大家，例如告訴大家眼鏡片呈現紫紅色，是因為在眼鏡片上鍍了增透膜，以提高眼鏡片的成像質量，并可以防止有些波段的光（如紫外光，X射線）傷害眼睛；F-P干涉儀的干涉條紋銳而亮，是因為光在F-P腔中發生了多次反射和透射，發生了多光束干涉的原因。然后用講解的理論知識去解釋這些現象。為了加深和鞏固知識，再次以典型的事例或例題形式講解。

三、適當淡化抽象的理論推導過程

物理光學具有知識點繁、公式多、理論深等特點。對每個物理公式進行完整的推導，這對授課老師提出了更高的要求，老師講得累，學生聽著也很費勁，影響教學效果，為此，采取淡化理論公式推導過程的理念，但為了保證教學內容的連續性和系統性，知識點銜接上的邏輯性，不會使學生感到突兀，便于學生的理解和接受，應講清公式和基本定理的來弄去脈，講清公示的物理意義，經適當的訓練，學生能靈活地運用它。例如，由光的電磁場理論推導出的晶體光學的基本方程，它描述了晶體中傳播的單色平面光波的基本結構；菲涅耳方程是晶體基本方程的推導，它描述了在晶體中傳播的光，波法線方向k與相應折射率n和晶體參數—介電當量ε之間的關系，將菲涅耳方程具體應用于單軸和雙軸晶體，推導出波法線k方向上的折射率計算公式；另外從晶體的折射率橢球方程出發研究單軸晶體、雙軸晶體光波波法方向k與折射率n以及電感應強度D之間的關系；光在晶體中傳播的幾何法描述中，應用到的折射率曲面方程和射線曲面方程也是由菲涅耳方程的推導。

這些公式是學生理解光在晶體中傳播特性的基礎，也是制作和應用光學器件的基礎，這部分內容不可刪減，但在課堂上要系統地推導出這些公式，沒有5、6個學時是下不來的，所以對這部分內容采取只推演晶體光學的基本方程和折射率橢球方程，其他公式講清公式和所用理論的來弄去脈，公式所描述的物理意義，突出教學重點，然后通過講解例題或工程實例幫助學生理解公式的物理含義，從而也訓練了學生靈活使用這些公式的能力。

四、調整教學內容，避免不同課程之間內容的重復

我們選用的教材是全國高等學校工科電子信息類專業的部級重點規劃教材。“物理光學”部分共6章。第1—3章介紹光在各向同性介質中傳播的規律、光的干涉和光的衍射，第4—5章介紹光在各向異性介質中傳播的規律，第6章介紹光的吸收、色散和散射。該教材內容完整，涉及面廣，邏輯性強。依以往的教學理念，希望50學時的課堂教學，覆蓋教材中涉及的內容，給學生傳達盡可能多的信息，這勢必會模糊了教學內容重點的突出，而本門課程應掌握的基本內容沒有時間得到有效的鞏固和加強，針對這種現象，對教學內容進行了調整，例如，在“光的衍射”這一章中刪除了傅里葉光學和全息光學的內容，這部分內容在后續專業課“光信息處理”中會涉及到；將“光的吸收、色散和散射”這一章由必講改為機動，以剩余課時情況而定；另外考慮到專業課“激光原理”，在典型光波類型的介紹中，對高斯光波講解的內容壓縮，因為在“激光原理”中，高斯光波結構應是其重點內容之一。另外對課堂例題進行了認真篩選，以鞏固基礎知識和實用性為指導思想，這樣不但可以使學生有效地掌握物理光學的基本概念、基本原理和處理方法，為后續專業課程的學習奠定必要的知識，同時讓學生了解到本門課程的實際應用價值，有助于調動學生學習的主動性和積極性。

五、實驗教學內容的調整

培養能力強、富有創新精神的應用型人才，是“以人為本”的重要內容。物理光學實驗是整個物理教學內容的一個重要環節，通過實驗一方面加強學生對課堂理論知識的理解和掌握，另一方面啟發學生的創新意識，訓練學生的實驗技能，培養學生分析問題、解決問題的能力。為此在實驗中增加了設計型實驗，例如，講授了晶體光學器件后，有設計型實驗供學生選做：在給定實驗條件下，①設計檢驗不同類型波片的實驗，②設計檢驗不同偏振態光源的實驗等。以此培養學生分析問題、解決問題的實踐動手能力和創新意識。

在“以人為本”的教學理念指導下，對光電信息科學與工程專業的物理光學教學實施了以上四點的改革，經過多年的實踐，從本門課程考察情況來看，有一定的成效，這增加了授課老師在物理光學上改革的信心，在改革的道路上我們將不斷探索，為培養綜合素質強、創新能力強的人才做不懈的努力。

參考文獻：

[1]黃元申，李柏承，徐邦聯，張大偉，倪爭技，等.物理光學本科教學體會[J].上海：上海理工大學學報，2014，36（3）：293-296.

[2]石順祥，張海興，劉勁松.物理光學與應用光學[M].西安：西安電子科技大學出版社，2000.