光学教学的现代化改革探索与实践

夏晓霜 刘凌虹 李建波

摘 要：光学教学的现代化改革应该从课程内容和教学模式出发，压缩经典知识内容，加大尖端知识普及的力度。改革的意义在于扩大学生的知识面，培养学生的物理思维，使学生成为适应社会要求的人才。

关键词：物理光学 教学模式 课程内容 现代化改革

光学老又新，前程端似锦。光学与人类历史的进步脉脉相通，随着几代人的不懈努力，21世纪已迈入光子时代。光学学科生气蓬勃，内涵丰富，其内容和方法与当今社会科学和经济的多个领域相互关联，越来越重要地影响着人类的工业生产和社会生活。光学作为本科物理专业的必修课，教学模式以及课程内容都需要跟紧时代的步伐，做出相应的改革。

一、课程内容改革

1.课程内容概览

在大学阶段，光学非常重要，是物理专业知识体系的重要组成部分。纵观如今高校，大部分教材更侧重传统的光学原理，而其他的光学内容，因为数学要求较高、需要学生未接触过的新知识等，篇幅较少。这方面的欠缺，导致了学生对光学知识和物理方法的掌握有限，难以达到社会对物理人才的期望。因此，光学课程内容的改革势在必行[1]。

传统光学内容主要包括波动光学、几何光学和现代光学三大部分：

（1）波动光学分为干涉和衍射两个内容，各自独立且相互连贯。该部分主要讲解著名的实验案例和光学仪器，侧重于理论。

（2）几何光学内容分为成像、共轴球面组傍轴成像、薄透镜、光学仪器、光阑与像差、光度学等。

（3）现代光学主要对傅里叶光学和非线性光学作科普性介绍，事实上，现代光学中许多分支已自成一门学科。教材的讲解并不深入，许多被略去的内容技术性很强，在后续学习中发挥着重要作用[2]。

所以如何拓宽课程内容，将一些教材忽略的知识着重讲解，就显得十分有必要了，如附录中出现的傅里叶变换、波包的速度，以及被列为选学的激光器共振腔应用、光与物质相互作用基础知识、光子学器件基本原理等。

2.课程内容改革

在保证学生夯实好基础知识的前提下，对经典光学的内容进行适当地精简与整合，增加现代光学的内容，关注现代光学的现状及前景。在实际课程中融入光学相关领域的最新研究成果，在讲授知识的同时，使光学学习不拘泥于课本。

同时坚持教学、科研和实验共同发展，增大实验内容的比例，即使有些实驗没有条件进行，也尝试在网上找寻资料向学生普及。从基础知识展开，向高新技术靠拢，更深层次的激发学生对光学的兴趣，培养学生的科研素养和物理思维[3]。

二、教学模式改革

1.教学的系统性

增强教学的系统性，集几何光学、波动光学和现代光学的知识为基础，用费马原理、波的叠加原理、惠更斯-菲涅尔原理等为桥梁，构建一个完整的光学体系。在光学课中将较难的现代光学细分为傅里叶光学、非线性光学和量子光学，让学生在有限的学时中对其有更深层次的了解。系统性地将实验、日常生活与光学知识结合起来，让学生对光学的了解不再是书本上抽象的概念和例子，使得学生能在日常生活中运用学到的知识，知行并举[4]。

在教学备课阶段用发展的眼光审视光学，对已有的教学体系进行适当的完善。结合学生在高中学习中掌握的内容，由浅入深、循序渐进，完善学生的知识体系。在教学过程中应明确光学课程的重点，注意学生对于基本概念的掌握，以此来拓展学生的理性思维、保证学生拥有基本的专业技能。

2.教学的连贯性

素质培养与知识教育同等重要，教师可以对教学模式进行合理化的设计，保证课程的连贯性。在开授新课时，可以由先前学过的知识导出新知识，使得知识的传播有一个过渡。这样一来，学生可以温故知新，对于知识的吸纳也更有条理性。还可以在原有知识点的基础上进行拓展与延伸，如举一些例子，引导学生回答，拓宽学生思维。

3.注重启发探究式的教学

课堂上的互动是一个值得鼓励的现象。通过这种教学方式，选择一些既与生活相关又有一定探索价值的问题，让学生分组讨论。正是问题，激发了学生去学习和探索。就实际情况而言，学生对这类问题往往有独特的见解，有的学生给出的方案还非常值得教师深思。

传统的习题讲授方式往往是将电子版答案发给学生，再根据学生提问针对性地讲解错率高的题目，这样不利于了解学生对新知识的掌握情况，因此，教师可以考虑增加习题课环节。习题课时，对题目涵盖的知识进行筛选，在黑板上标明，同时板书主要的公式推演过程和题解步骤，使得学生掌握某种题型的解题思路。让学生上台讲解习题，了解其解题思路，再启发提醒，使学生自主解决问题，这样可以使学生拥有学习的自主性，巩固所学的知识，同时增强思考意识。

结语

光学的发展过程漫长且精彩，是人类对于各种物理现象和客观规律的探索过程。光学教学的现代化改革，学生不仅可以深层次的认识到光学学科的历久弥新，还能从这门学科蕴涵的科研思想和方法中学到更多的知识。

参考文献

[1]张庆国，尤景汉，陈庆东，汤正新，巩晓阳，李立本.大学物理实验教学改革的实践与探索[J].物理与工程.2008 （04）.

[2]曲芳，于意仲，倪晓昌，徐丽娟，孙鸿波，芦宇，孔维敬.浅谈启发式教学法在物理光学课堂教学中的应用[J].科教文汇（中旬刊）.2015，（02）： 51-52.

[3R Botet，E Trizac.Teaching Physics with Computers[J].European Journal of Physics.2005，26 （5）.

[4]于斌，曹博，于杰，陈丹妮.工程光学课程中实验教学改革的研究[J].科技创新导报.2012，（26）.

[5]郑晓东，刘向东.光电信息工程实验教学的思考与改革[J].光学技术.2007（S1）.

[6]黄汉华，陈勇，李璋，徐玲芳，王文峰.电子科学与技术战略性新兴产业人才培养计划研究[J].科技创新导报.2013（30）.

通讯作者简介

李建波（1983.07--），男，汉族，籍贯：湖南省娄底市，中共党员，副教授，博士，主要从事纳米光子学方面科学研究和物理方面的教学研究工作。