基于应用光学课程的案例式、启发式、探究式教学方法思索与探讨

陈潇

[摘 要] 应用光学课程是光电信息专业实用性较强的光学类课程之一，为了在教学中将理论性与实践相结合，提出了案例式、启发式、探究式教学方法，以具体的案例，结合课程内容，取得了良好的教学成果。

[关 键 词] 案例式；启发式；探究式；教学方法

[中图分类号] G642 [文献标志码] A [文章编号] 2096-0603（2018）28-0099-01

一、引言

应用光学是光电信息专业重要的光学类专业基础课，该课程的学习有利于学生对光学仪器设计与制造的基础知识建立清晰的概念体系，以便于在今后学习中学以致用。而应用光学主要是以光线概念为基础研究光的传播和成像规律的，其中不乏大量的公式计算，且知识点繁多，教学任务重，学生在学习过程中普遍存在以下问题：（1）学生对知识点的应用了解得比较模糊，学习了知识点，不知道如何在实际应用中解决工程问题；（2）教学过程仍偏重于传统的课本知识点讲解，与实际光学问题联系不深入，而随着教学内容的深入，学生的思维和逻辑跟不上教学过程，导致学习效果不佳。

近些年来，随着教学模式的多样化，应用光学课程大多采用多媒体教学、实验教学相结合的模式。在教学过程中，教师仍然起主导作用，只不过比传统教学而言稍微减少，这是由教师所处的地位和所掌握的知识技能决定的。通过实际光学仪器应用案例，启发学生自我思考、研究，进而在师生共同协作中完成教学过程，同时也使得学生在教学过程中逐渐成为学习进程的“主导者”，这种案例式、启发式、探究式教学方法既能培养学生学以致用、独立解决问题的能力，还能提升学生的学习兴趣，通过自身教学实践表明，该方法具有良好的教学效果。

二、案例式、启发式、探究式教学方法介绍

案例式教学[1]是哈佛大学首创的教学方法，是一种以案例为基础的教学法，案例本质上是提出一种教育的两难情境，没有特定的解决之道，而教师于教学中扮演着设计者和激励者的角色，鼓励学生积极参与讨论，不像传统的教学方法，教师是一位很有学问的人，扮演着传授知识的角色。

启发式教学[2]是指教师在教学工作中依据学习过程的客观规律，引导学生主动、积极、自觉地掌握知识的教学方法。

探究式教学[3]，又称“做中学”、发现法、研究法，是指学生在学习概念和原理时，教师在上课前给学生一些事例和问题，让学生自己在课前通过阅读、观察、实验、思考、讨论、听讲等途径去主动探究，自行发现并掌握相应的原理和结论的一种方法。它的指导思想是在教师的指导下，以学生为主体，让学生自觉地、主动地探索，掌握认识和解决问题的方法和步骤，研究客观事物的属性，发现事物发展的起因和事物内部的联系，从中找出规律，形成概念，建立自己的认知模型和学习方法架构。可见，在探究式教学的过程中，学生的主体地位、主动能力都得到了加强。

文中应用的教学方法是这三种方法的结合，引入应用光学课程的教学过程中，通过实际光学仪器案例引入，引导学生去想、去思考；如何根据光学仪器的设计要求，确定光学设计指标要求；根据光学指标选择合适的结构，优化分析。在这一过程中不断运用三种方法相互结合，发现问题，解决问题，从而提升知识水平。

三、教学方法的应用

讲解共轴球面系统的知识点，以最简单的单片式物镜成像为例，引入关于透镜形状的分类如正透镜、负透镜、平凸透镜、弯月透镜等；关于透镜的参数如曲率半径、厚度、玻璃材料、折射率等以及一些光学参量如焦距、视场角、光谱波段、探测器尺寸等。首先组织引导学生去思考：（1）透镜的形状分类与哪些单透镜参量相关联？（2）这些参量的概念？如何定义？定义中会出现什么问题？（3）其中的透镜参量和光学参量之间有哪些关系？关系式是什么？同时还可以进一步设置问题让学生去探究或思考：（1）如何实现物镜的设计？采用什么软件可以实现？（2）在物镜设计中，以上提到的参量如何设置？（3）在优化设计中如何设置变量？步骤是什么？如何判定设计完成？（4）设计完成后的工艺性考虑，通过什么来分析？有何标准？这些问题可以让学生课前去思考，查阅相关的书籍或资料，为学好本节内容打下坚实的基础。接下来在讲述中，以单透镜为例，讲述共轴球面系统的概念及参量。另外，可以通过zemax光学设计软件在课堂中模拟单透镜的参数设置，使得教学更加直观化。在后期的实验课中，让学生自己实现一个双胶合的物镜设计，进一步提升知识，做到理论与实际相结合。

通过教学总结发现，在教学方法应用中要注意以下几个问题：（1）所引入的案例一定要简单易懂，过于复杂，不利于学生消化理解；（2）启发的过程要一步步从浅到深，利用最简单通俗的语言描述问题，启发学生自我思考的能力，使得学习难度降低，提高学习成果；（3）注重实际应用，将理论知识与实验相结合，提高学生解决问题的能力和动手能力。

四、教学成果与结论

通過对应用光学课程的教学方法改良，并配合实际光学设计软件操作实验，使得学生对光学仪器设计的学习兴趣明显提高。而文中基于应用光学的案例式、启发式、探究式教学方法目前还处于初级阶段，有待于进一步深入地思索和探究。

参考文献：

[1]王少菲.案例法的历史及其对教学案例开发的启示[J].教育发展研究，2000（10）.

[2]王成营.现代启发式教学应用于研究[J].科技信息，2009（31）.

[3]史朝.“探究教学”的理论和模式[J].辽宁师范大学学报（社科版），1992（1）.