物理光学课程教学改革的探索

程 菊，马春林

（淮阴师范学院 物理与电子电气工程学院，江苏 淮安 223001）

物理光学课程教学改革的探索

程 菊，马春林

（淮阴师范学院 物理与电子电气工程学院，江苏 淮安 223001）

物理光学课程是光信息科学与技术专业的基础课.通过对本课程的学习，学生可以进一步认识光的物理本质和基本规律，掌握基本的分析方法，提高分析和解决问题的能力.为了更好地提高教学效果，在物理光学的教学内容、教学方法以及考核方式领域进行探索改革.

物理光学；教学；改革

1 引言

物理光学课程是光信息科学与技术专业的专业基础课，课程涵盖着经典光学和现代光学的广泛内容（包括光的电磁属性、光的干涉、光的衍射、光的偏振、光的量子性和现代光学等）.该课程的开设也为学生学习后续光学类课程如光电子学、激光原理、光信息处理、光通信等铺设了基础理论.

鉴于物理光学课程的重要地位，我们应该不断地对该课程的教学内容和教学方法进行探索和研究，以期不断提高教学效果，提升教学质量，从而提高学生的独立思考、探索创新的能力.

2 物理光学课程教与学的现状

2.1 教学内容

物理光学主要从电磁波角度描述光的本性及其传播规律，通常该课程继普通物理课程后开设.现有的很多波动光学教程与之前的普通物理中波动光学部分以及后续课程如光信息处理以及光电子学有部分相关内容的重叠.因此一定要考虑这些相关课程内容的衔接以及各光学课程自身内容的有机融合和整合问题.另外，物理光学课程的教学内容一直是以基本概念、基本原理为主，由于学时限制，课堂上教师对现代光学部分的内容只作简单的介绍，大部分内容让学生自己阅读.例如F-P干涉仪、闪耀光栅和晶体光学，在现代光通信、光信息处理、光电传感、光电子器件等学科领域应用非常广泛，同时该部分内容也是本课程的教学难点，学生不易掌握[1].

当今现代光学技术发展迅速，而大学生在毕业以后，对现代光学发展概况了解甚少，很难适应当今社会对光电子技术、光通信技术人才的应用要求.这就要求我们对教学内容进行改革.充分利用有限的学时，合理安排教学内容，使学生在掌握基础理论的同时，能很好的了解现代光学的发展动态.

2.2 教学方法

纵观我国的教学现状，传授式教学方法根深蒂固.这种教学方法以教师为主体，学生的学习完全属于被动型.这虽然在知识的传授方面有一定的意义，但却严重地影响了学生能力的发展，降低了学生参与教学活动的积极性和主动性.只有让学生成为教学活动的主体，发挥学生的主动性，使学生成为知识的探索者和创造者，才能使学生有自觉和持久的学习兴趣，变“被动优秀型”为“主动优秀型人才”.因此，物理光学课程的教学方法也成为函待改革的内容之一.

2.3 考核方式

目前我校多数考试课程仍然延续使用传统的考核方式，即学生成绩注重期末的闭卷考试，考题主要侧重对书本知识的记忆和模仿，缺乏综合能力的测试.这种考核方式并不能够引导学生的探索式思维方式，反而容易造就很多“答案青年”，不利于培养学生正确的思维模式与自学能力.因此，完善课程考核方式成为必然.

3 物理光学课程改革的思考

3.1 教学内容的处理

首先，在教学内容分配上，要注意与普通物理中光学部分的衔接[2].普通物理的光学部分，注重基本的物理概念和现象的介绍与解释，注重对规律的表述.这样虽然直观容易理解，但学生对问题的深入了解与研究不足.物理光学课程的教学过程中，应以不同的方法，不同的探索角度更深层次的引导学生学习与普通物理中的重复内容，从而实现教学相长.例如，普通物理中学生已经直观认识了光的衍射现象，而在物理光学中，学生需要学会应用衍射标量场的理论具体分析各种衍射现象.虽然同一知识内容在两门课中都出现，但侧重点不同，应让学生体会到从现象到本质的探索过程.

其次，在教学内容体系上，充分考虑传统经典教学内容与现代光学前沿知识相结合，删掉一些陈旧过时的内容，增添一些现代光学的前沿知识.物理光学的主要内容分为：光的干涉、衍射、偏振等内容.物理光学的主要应用是光学精密测量.过去的课程中重点讲授各种干涉、衍射装置是和光学精密测量知识的实际需求是吻合的，但在目前光电信息时代，除光学精密测量外，光子信息技术已成为其最主要的应用.因此目前的教学也应与光子学知识的实际需求想吻合，增加讲授以光子学知识为主的现代光学内容的分量.教学过程中，采用局部融合式，即在经典和现代光学中找到结合点，把相应的物理前沿内容渗透进去，这样可以使学生既不感到光学基础理论枯燥乏味，又能体会到现代光学前沿课题是与基础理论紧密结合的.例如，讲解多光束干涉以及F-P干涉仪的应用时，往往会提及激光器谐振腔[3]，此时可以简要介绍激光器是如何产生激光的，这既可以做到与后续激光原理课程的衔接，又可以激发学生的兴趣.课堂实践表明，由于听说过“激光”，学生在学习该内容时表现出了浓厚的求知欲.而讲解光的干涉和衍射内容时，可以介绍全息照相术，从而让学生认识到基础理论并不只是抽象的概念与公式，而是与现代科技紧密相连的.

3.2 教学方法的探索

目前，物理光学课程的教学虽仍以课堂教学为主，但是讲解过程中应贯彻少讲、精讲的原则.课堂教学方法可灵活多样.

3.2.1 丰富课堂教学方法

在以教师讲授为主的课堂教学方法基础上，可以尽多地让学生参与成为教学活动的主体.例如，引导学生对所学的内容进行总结、归纳，要求学生每学完一章，都对本章所涉及的基本理论和方法进行总结，不仅能加深学生对课程内容的理解，而且更能培养学生独立思考和分析问题的能力，提高学生的综合能力和表达能力.

在课程教学过程中也可以适当安排几次专题讲座，专门介绍与现代生活息息相关的现代光学前沿课题，开拓学生视野，丰富学生的课堂教学.

为了提高教学效果，使所讲内容更加生动、形象，提高学生的兴趣和接受能力，我院建立了对学生随教学进度定时开放的演示物理实验室.在该实验室，学生可以参观或动手操作多个光学类演示仪器，启发了学生的好奇心.

3.2.2 由问题带动启发性教学

在介绍一个知识点之前，着重介绍知识点的实际来源，是为了解决什么样的问题而提出的解决方法[4].讲解过程应以启发学生自主思考为目的.例如讲授光的干涉内容时提出：教室里有许多盏日光灯，却没有看到光的明暗分布条纹，这是为什么？应用杨氏实验装置能否实现光的干涉？如果可以，我们用一个观察屏来观察，可能看到什么图样？而观察屏上的干涉图样正取决于两光波干涉的光强分布，因此想要获得屏上图样信息，关键就是推解出屏上不同位置各个点的光强分布规律.最终，学生可以由屏上不同位置点的光强分布推知哪些点具有相同的光强，即位于同一级干涉条纹上，从而明白整个杨氏干涉实验的物理过程及意义.再如讲授光的衍射内容时，可以先让学生了解衍射实验装置示意图，然后启发他们思考是否会产生光的衍射？如果有衍射，那么用一个屏去观察，衍射图样可能是什么样子？想要最终确定衍射图样的分布特征，那么就需要计算屏上各点的衍射光强分布，从而展开理论推导.这种思路可以让本身枯燥的理论知识变得生动，进而活跃课堂气氛，引导学生进行知识探索.

3.2.3 着重方法讲解

大学教学的关键是提高学生的素质，不仅在于使学生掌握更多的知识，更重要的是掌握方法，掌握分析和解决问题的能力.课堂教学中可以由光学原理引导学生如何进行相关设计，进行启发式教学.教师的责任不仅仅是“教”，更重要的是引导学生去“观察”和“学”，放弃“满堂灌”、“拉着走”的教学方式.如果学生在老师的指导下完成具有一定研究性、探索性的小论文，就能锻炼其独立思考和探索问题的能力，有助于学生创新意识和创新精神的培养.

3.2.4 采用多媒体和传统的教学相结合

多媒体的使用大大节约了板书时间，缓解了课堂内容多，课时不够的矛盾，课堂教学信息量增大.但单纯使用多媒体教学往往会导致教师教学进度较快，学生不易接受.因此课程教学中应采用多媒体和板书相结合的方式.在讲解较难理解的重要原理时，可以使用板书推导，这样学生容易跟上节奏；而讲解易于明白的内容时可以使用多媒体课件，节约课堂时间.

光学课程涉及到大量图像，把光学图像采用Flash、Matlab等软件做成三维动态课件，在课堂教学中能产生生动活泼的效果，能提高学生的学习兴趣和记忆力.比如讲解夫琅禾费衍射时，先让学生观看矩形衍射和圆孔衍射的Flash动画来加强感性认识；讲解光的干涉时，仿真两相干点光源发出的光波在空间的干涉图样，并形象示意出用观察屏从不同角度观察得到的不同特征的干涉图样.

运用光学设计软件可以加强教师的直观教学，同时也可以激发学生自主学习相关软件进行探索，从而也起到了引导学生提高自学能力的作用.

3.3 考核方法的改革

课程成绩评定可采用结构化分数.在原有期末闭卷考试形式的基础上，结合读书报告、课堂讨论及平时作业情况进行综合成绩评定.同学们经过自身的思考、分析、小结，可以培养和锻炼自己提出、分析和解决问题的能力.同时可以提高学生学习的积极性和主动性，培养学生的科学研究和创新能力.

4 结论

光信息科学与技术专业的毕业生大多将在企业、科研机构等部门从事工程技术工作.物理光学作为专业基础课能够在培养学生的工程能力和素质方面发挥相当的作用.文中针对专业特点，为了更好地提高教学水平与教学效果，就物理光学课程的教学内容、教学方法和考核方法等方面提出教学改革的方向.我们应该在教学过程中，通过各种实践，不断开展教学改革探索，努力提高课程教学质量，提高学生学习的积极性与主动性，为社会培养优秀人才.

〔1〕陈陶，徐宁，关建飞.《物理光学》教学改革研究[J].中国科技信息，2010（7）：194-197.

〔2〕张军，陈哲，钟金钢.光电信息工程专业基础课工程光学的教学方法研究[J].科技信息，2008（22）：90-91.

〔3〕梁铨廷.物理光学[M].北京：电子工业出版社，2008.

〔4〕李玉红.“光学”课程教学改革实践与成果[J].高等理科教育，2006，12（2）：98.

G642.0

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1673-260X（2011）11-0239-02