關于光學實驗教學改革的探索

王雁冰

摘 要：“實驗”是物理學實驗的一門重要組成部分，是物理學的基礎，光學是物理學一個重要的分支，對于光學教學來說“光學實驗”則是光學不可或缺的部分，在學生學習光學概念和導出正確的物理規律的學習中，“光學實驗”是最活躍、最具生命力的部分，尤其是現代光學飛速發展，如，光電子學、非線性光學、量子光學等等，傳統的光學實驗教學模式不再適合現代教學模式，改革陳舊的教學模式，實行多元化、現代化的教學模式迫在眉睫。

關鍵詞：光學實驗 教改 多元化教學

中圖分類號：G642.423 文獻標識碼：A 文章編號：1672-3791（2016）10（b）-0027-02

物理學是一門以實驗為基礎的科學，特別是近代物理學中每一個重大的進展都是和實驗研究工作分不開的，同樣光學實驗是光學這門學科的重要組成部分，對于大學物理實驗教學來說，怎么把現代化注入教學理念中，怎么在實驗教學理念中注重教學方法的改革，同時能提高學生的理論素質和動手能力是一個重要的研究課題。

1 包頭師范學院物理與技術科學學院光學課程開設現狀

現階段包頭師范學院物理與技術科學學院下設4個專業，分別是物理學專業、應用物理學專業、微電子專業、物理學國際班。這4個專業都需要開設光學實驗，而光學實驗大致分為三大部分：幾何光學實驗部分、物理光學部分、量子光學實驗部分。從近幾年光學實驗的現狀來看，各方面的短缺并不能使光學實驗發揮它最大的作用。從筆者所在學校的狀況來看，光學實驗開設過程中出現的問題有如下幾點。

（1）從學生現狀來看，由于應試教育的原因，高中物理光學部分放到了選修課程中，好多學校不開光學部分，即便有個別學校開設光學部分的課程，對光學實驗也是不開設的，造成現在的學生進入我們物理系后對光學儀器及光學元器件非常陌生，對于很簡單的光學實驗原理也一竅不通，給實驗教學帶來諸多不便，有時會占用很多教學課時講授基礎知識，從而擠占了學生動手操作時間，實驗效果非常不好。

（2）從實驗器材來說，雖然今年學校對筆者所在系進行了很大的投入，光學實驗室也投入了百萬之多，但我們現在是4個專業同時共享一個光學實驗室，各種類型儀器由于臺套數的限制，一旦損壞無法維修就將影響實驗教學。

（3）各個專業研究方向不同，實驗的開設內容必須不一樣，針對不同專業制定不同的光學實驗教學大綱，雖然前期我們進行教學大綱的調整，但由于硬件條件的限制，還需要進一步加強實驗儀器的投入購置，對不同專業開設不同的光學實驗題目，從而能從開設的實驗題目中體現其專業特點。

（4）加強網絡和虛擬實驗室的建設和投入，建立學生預習制度，不只是提前看課本預習，也可以在虛擬實驗室中提前預習光學實驗過程，熟悉實驗步驟，在虛擬實驗中發現問題，這樣在正式實驗中就可以避免同樣問題的發生，從而給學生創造一個良好的預習和學習光學實驗平臺；另外把不同類型的專業軟件引入光學實驗，讓這些專業軟件在圖形描繪和數據處理方面發揮作用，從而對提高學生對光學實驗的學習能力和認知能力有很大幫助。

（5）授課方式單一，目前我國光學實驗的授課以教師教授為主，學生通過教師的板書以及親身示范來學習知識，盡管這樣的方法可以讓同學們在很大程度上增加得出正確實驗結果的幾率，可是教師為主體的授課方法突出了教師在實驗課程的作用，弱化了學生的角色。同學們缺乏“犯錯”與自我探討的過程，無法深層次地了解實驗的本質，只能狹隘地把實驗內容禁錮于書本上與老師教授的知識。課后老師檢驗學生學習程度的標準只是憑借實驗報告得出的結果，因為授課模式的單一，實驗成為了簡單的重復，學生的實驗報告出現雷同，教師很難真正地了解學生真實的學習情況。

（6）實驗方法授課內容老套，從實驗方法與授課內容來看，光學教材在近幾年的更新不具有足夠的創新性以及實用性，光學實驗大多數都是測量數據以及驗證前人結果是否成立，創新性與設計性實驗尚未成為光學實驗的主流，這種單一重復的實驗并不能真正地滿足學生未來的就業需求并且教材的改動程度并不能滿足快速發展的科學技術需求，實驗方法的落后也不能使得學生接觸到最新的光學技術。

2 探索多元化的光學實驗改革模式

（1）針對不同專業設置符合其專業的光學實驗題目，修訂教學大綱，完善教學大綱；突破舊的模式，把選修實驗和必修實驗同等對待，完成部分基礎性光學實驗、部分綜合性實驗及設計性實驗，修夠必修的學分即視為完成光學實驗課程，后邊設置一部分研究性、創新性光學實驗題目，不做硬性要求，為考研和有興趣研究光學實驗的同學提供便利條件，讓同學們在做光學實驗的過程中夯實基礎，逐步加深對光學知識的認知，建立循序漸進的光學實驗教學模式。

（2）加大光學實驗室的投入，淘汰老舊儀器，增加臺套數，引進貼近本專業的現代光學實驗儀器，比如，多購買關于激光光學和通訊光學方面的儀器，拓寬教學視野，讓光學實驗課程跟上時代的節奏。

（3）在該系實驗室中心建立光學實驗教學網絡課程體系，將各專業的“教學大綱”以及課程介紹發布在網上，把每個實驗的難點、重點和操作步驟中容易出錯的詳細標明在光學實驗預習題目中，布置同學們提前預習，寫出預習報告，記錄難點和不懂的部分，這樣老師在講授過程中有針對性地講解，減少實驗課的講解時間，增加同學們的操作時間，在實驗題目完成后，教師和同學們可以在網絡平臺上互動，答疑解惑，而且老師可以把實驗相關的拓展性問題發布在網上，讓有興趣兒的同學進一步探究學習。

（4）建立仿真實驗教學平臺，將仿真虛擬實驗與真實操作的光學實驗相結合，彼此相輔相成，建立仿真虛擬實驗室一方面學生可以通過仿真實驗室提前預習實驗題目，提前熟悉實驗步驟和解決實驗中可能碰見的難點，另外仿真虛擬實驗室也可以把光學實驗室做不了的某些設計性和綜合性實驗題目開設出來，為那些考研和對光學實驗有興趣的同學提供一個良好的學習平臺，建立仿真虛擬實驗室可以先從幾何光學實驗開始，循序漸進、由簡而繁地逐步建立起來。

（5）數據處理軟件和圖形繪制軟件在光學實驗題目中的引入，如，我們現在引入的“Oringin”“Matlab”“Excel”軟件，各軟件應用方向雖然不同，但對于光學實驗數據處理和圖形描繪有著非常大的幫助，軟件的應用不只是對數據的處理更加準確和便利，另一方面通過對數據點的描繪形成圖形后，能讓學生更加直觀地理解光學實驗中的理論知識和實驗目的。

（6）優化光學實驗的教學內容，目前的光學實驗存在著實驗單一、不具備創新性、不滿足科學技術發展等問題，光學實驗的改革在物理學發展中顯得尤為重要。實驗的目的最終是要讓每一個同學可以了解物理現象的原理并可以進行進一步創新以滿足社會科學發展的需求。為了解決這個問題，教材改革是最需要改變的部分，要使得教材做到更加適應當下社會的需求。

（7）建立開放的光學實驗室平臺，因為實驗課時間的短暫，很多同學不能在實驗課徹底了解光學實驗的步驟及物理現象，光學物理實驗室可以定時開放，同學們提前預約，來進行上周做過的實驗，讓同學們可以在二次鞏固中對實驗知識有更多的了解，也可以讓同學們提出創新型實驗，在實驗器材允許的情況下，讓同學自己設計光學實驗題目，自己組裝光學實驗儀器，提高同學們的動手能力和創新能力。

3 結語

“ 物理光學實驗”課程改革是一個多層次、多元化、系統化的改革，不是一蹴而就的，需要從事“光學實驗”的教師經年的積累經驗努力創新而來，怎么突破舊的教學模式，建立新的“光學實驗”教學體系，最大地調動學生學習“光學實驗”課程的主動性、積極性、創新性，是教學改革者長期探索、不斷完善的一個過程。

參考文獻

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[2] 張明霞.高等院校光學實驗教學模式改革與時間研究[J].天水師范學院學報，2008（5）：72-74.