信息光學(xué)在應(yīng)用物理專業(yè)教學(xué)中分析

摘 要：信息光學(xué)是高端光學(xué)，走在教學(xué)前沿，信息光學(xué)與計算機光學(xué)相結(jié)合，同時離不開信息科學(xué)，新興光學(xué)是現(xiàn)代光學(xué)的代表。有著自己獨特的課程特點，需要結(jié)合現(xiàn)代化教學(xué)現(xiàn)狀來開展技術(shù)分析，結(jié)合信息理論，將其貫穿于教學(xué)過程中，改善大公式難度較大并且繁瑣的特點，提高物理專業(yè)性，教學(xué)設(shè)計要符合素質(zhì)教育的要求，建設(shè)校內(nèi)平臺，提高計算機的應(yīng)用次數(shù)，合理利用校外資源，加強教學(xué)實踐訓(xùn)練。本文通過探討了信息光學(xué)在物理專業(yè)中的應(yīng)用，希望能對教育教學(xué)有所幫助。

關(guān)鍵詞：信息光學(xué) 應(yīng)用物理 探索 思考

一、教學(xué)內(nèi)容設(shè)置

學(xué)生在上《信息光學(xué)》這門課時，他們已經(jīng)掌握了一定的基礎(chǔ)知識，主要是和光學(xué)相關(guān)的基礎(chǔ)知識，其中包括了光的干涉、光的吸收以及幾何光學(xué)等，這些基礎(chǔ)知識都是學(xué)習(xí)這一門學(xué)科的重要內(nèi)容。這門課程可以幫助學(xué)生了解并掌握基礎(chǔ)的光學(xué)知識，但是對標量衍射、傳遞函數(shù)等部分知識仍然不是很了解，對莫爾條紋傅里葉變換、阿達瑪變換、光學(xué)小波變換、光計算和三維面形測量甚至都沒有聽說過。所以教師在本門課教育教學(xué)的內(nèi)容中，應(yīng)該帶領(lǐng)學(xué)生主動學(xué)習(xí)相關(guān)理論知識，掌握好相關(guān)基礎(chǔ)技術(shù)，做到理論與實踐經(jīng)驗相結(jié)合，提高學(xué)生研究光電信息的能力，讓學(xué)生學(xué)會主動研究，提高對相關(guān)理論實踐的興趣。教師在講授信息光學(xué)開始階段，應(yīng)該從急促開始抓起，二維線性系統(tǒng)的一些基本知識需要重點進行講解，矩形函數(shù)、sine 函數(shù)、三角形函數(shù)以及符號函數(shù)等內(nèi)容，課堂講授中都應(yīng)該涉及。在課程中引導(dǎo)學(xué)生深入了解毫無熟悉感的運算定律，例如傅里葉變換以及積卷等相關(guān)的物理運算定律。在講解授標量衍射理論光學(xué)系統(tǒng)的傳遞理論時，應(yīng)該對這一知識點作出全面且詳細的分析，這樣的話就能為學(xué)生的進一步學(xué)習(xí)打好基礎(chǔ)。充分吸取科研工作者的相關(guān)經(jīng)驗，使得學(xué)生吸收的知識可以應(yīng)用在現(xiàn)代科技中，并且可以掌握光學(xué)全息計算全息以及空間濾波等運算。幫助學(xué)生形成對光電信息的初步認識，了解基本的物理概念及應(yīng)用，鍛煉學(xué)生建立數(shù)學(xué)模型，編寫計算機等技能。^[1]

二、校內(nèi)實驗平臺的建設(shè)

信息光學(xué)這一門學(xué)科的教學(xué)內(nèi)容大多都比較抽象，如果想要學(xué)生掌握好這一學(xué)科的知識點，首先要提高學(xué)生的邏輯思維能力，為此，教師在日常的教學(xué)中，需要注意講授的方式，通過理論與實踐相結(jié)合開展教學(xué)活動，這樣的話學(xué)生才能掌握好物理專業(yè)的相關(guān)必備知識，這樣才能獲得較好的教學(xué)效果，所以通過實踐練習(xí)，增加實驗環(huán)節(jié)在應(yīng)用物理課堂教學(xué)中是必備的，提高課堂興趣。這樣才能產(chǎn)生較好的教學(xué)效果，所以教師在教育教學(xué)中，不斷增加學(xué)生的實驗環(huán)節(jié)是十分必要的，根據(jù)實驗內(nèi)容選擇相關(guān)的器材，教學(xué)中，在學(xué)校的實驗室中存在一個問題，那就是實驗器材不夠全面，實驗的效率以及內(nèi)容固然重要，但是如果無法具有與光學(xué)信息相關(guān)的實驗器材，那么就無法支持該實驗的順利開展，因此教師在教學(xué)中選擇合適的物理實驗是非常重要的一個環(huán)節(jié)，應(yīng)該盡量選擇出對設(shè)備要求不高并且較為經(jīng)典的實驗。有一些實驗在物理光學(xué)教學(xué)中起到了非常重要的作用，例如阿貝成像原理、空間濾波以及光電探測原理等實驗，學(xué)生通過這些實驗的操作，可以為他們將來的光學(xué)的學(xué)習(xí)打好堅實的基礎(chǔ)，激發(fā)學(xué)生積極性。^[2]

三、加強計算機輔助實驗

信息光學(xué)方面的實驗受到實驗器材的限制，基礎(chǔ)設(shè)施也沒有特別完善，所以不能做到盡善盡美，達不到實驗要求，所以這時候我們就要利用計算機來實現(xiàn)實驗，彌補實驗器材不足帶來的缺點，完成學(xué)生對信息光學(xué)的理解和掌握。這樣的話信息光學(xué)實驗就變得更加直觀，能吸引到學(xué)生眼球，解決學(xué)生對信息光學(xué)的疑惑，使難以描述的物理這門學(xué)科變得真實可感，削弱物理現(xiàn)象的抽象化，鍛煉學(xué)生的形象思維能力，進一步掌握理論方法，把抽象的物理應(yīng)用到生活和實踐中來，增添起其使用價值。

學(xué)生在學(xué)習(xí)相干光學(xué)傳遞函數(shù)和非相干光學(xué)傳遞函數(shù)的時候，應(yīng)該對工程光學(xué)的像質(zhì)評價的相干內(nèi)容通過Zemax來計算模擬的MTF曲線解釋有一定的了解，這樣的話抽象的知識就變得真實可感，更加直觀的學(xué)習(xí)知識，使用Matlab工具，使復(fù)雜的數(shù)學(xué)公式變成具有物理意義的直觀圖像，原本無聊的理論知識就會變得鮮活起來，物理本質(zhì)的顯示也變得漸漸清晰，學(xué)生創(chuàng)作能力進一步得到激發(fā)。^[3]

四、加強實踐教學(xué)

信息光學(xué)的實用性較強，加強實驗與計算機的應(yīng)用具有必要性，因此要求了學(xué)生要充分理解并掌握實驗教學(xué)內(nèi)容，提高自身的動手能力、實踐能力、科研能力以及創(chuàng)新能力等，這些能力得以提升有助于學(xué)生深入理解理論知識，這些自身能力的培養(yǎng)對學(xué)生的終身發(fā)展有著極其重要的意義。這些能力課堂教學(xué)和實驗室不能夠完全掌握，我們學(xué)生需要通過大三或大四的實習(xí)來開展這些學(xué)習(xí)能力的培養(yǎng)，例如：學(xué)生在開展實習(xí)的過程中，可以根據(jù)電視機的內(nèi)部進行理論知識的學(xué)習(xí)，深入研究電視機內(nèi)部實物，學(xué)習(xí)測量元器件參數(shù)的測量。經(jīng)過實習(xí)，學(xué)生能夠自主意識到信息光學(xué)中的光承載著信號傳遞的作用，使信號發(fā)生改變，調(diào)適調(diào)解光波，在實習(xí)里有條件會讓學(xué)生進一步了解，渡前編碼、傅里葉變換、空間濾適、計算全息等知識點。

結(jié)語

我們從以上幾個方面進一步學(xué)習(xí)和掌握信息光學(xué)在應(yīng)用物理中的研究方法，利用親身實踐和計算機應(yīng)用輔導(dǎo)等方面學(xué)習(xí)了解系統(tǒng)的知識，進一步激發(fā)相關(guān)專業(yè)學(xué)生的思考和探索。應(yīng)用物理在光電類的教學(xué)改革要求該相關(guān)專業(yè)的學(xué)生要進一步探索相關(guān)知識，尤其是面對考研和就業(yè)，課程實驗遠遠達不到，相關(guān)企業(yè)對光電專業(yè)人才素質(zhì)的需求越來越高，所以校內(nèi)實驗遠遠達不到相關(guān)要求，培養(yǎng)學(xué)生的應(yīng)用能力應(yīng)該從更深的層次進一步培養(yǎng)，相關(guān)教師應(yīng)該從自身出發(fā)，不斷提高個人業(yè)務(wù)水平，探索提升科研能力，在教育教學(xué)中向?qū)W生普及專業(yè)素質(zhì)的知識，加強學(xué)生終身發(fā)展能力，學(xué)校要盡力為學(xué)生營造必備條件，不斷完善學(xué)校的相關(guān)物理實驗設(shè)備，未學(xué)生提供一個良好的實踐場所，并且可以支持光電學(xué)信息實驗教學(xué)，不斷提高相關(guān)專業(yè)人才素質(zhì)。隨著經(jīng)濟社會的發(fā)展，社會對應(yīng)用物理教學(xué)的要求也就越來越高，為此物理教師應(yīng)該注重提高學(xué)生的物理應(yīng)用能力，充分挖掘出學(xué)生物理光學(xué)的潛能，并且加以培訓(xùn)，使得他們成為物理全能型的人才。

參考文獻

[1]史順平.信息光學(xué)在應(yīng)用物理專業(yè)教學(xué)中的探索與思考.[J]，價值工程，2017，（1）.

[2]劉紅梅.信息光學(xué)教學(xué)改革的探索與思考.[J]，中國電力教育，2013，（31）.

[3]王仕璠.《信息光學(xué)》課程教學(xué)改革探索與實踐.[J]，實驗科學(xué)與技術(shù)，2012（6）.

作者簡介

張翠梅（1984.10—）女，漢族，安徽宿州市泗縣人，物理化學(xué)博士 大連科技學(xué)院專任教師，研究方向：光學(xué)模擬計算