光学课程教改方法的探讨与研究

侯宇

摘要：文章分析了光学课程教学过程中存在的一些问题，并针对性地提出了解决方法。其中着重分析了光学课堂与实验综合教学模式，该模式包括准备、演示、讨论、反转和总结五个部分，能有效改善课堂氛围，加强教师与学生之间的沟通交流。通过两个班级光学课程的对比教学分析，无论是教学效果、期末成绩，还是上课质量、新教学模式与传统教学模式相比，均有大幅提高。

关键词：光学教改；综合教学模式；对比研究

中图分类号：G642.0 文献标志码：A 文章编号：1674-9324（2018）26-0125-03

一、光學课堂教学中的问题

1.知识枯燥难以引起学生兴趣。光学是以光波作为主要研究对象的一门学科，主要涉及光的干涉、衍射、透镜成像、偏振等知识内容。而这些东西，实际生活中学生们接触很少，有的学生甚至（这一比例大约在30%—40%）从未见过光的干涉、衍射现象，更别说不易观察到的光的偏振。因此，学生们认为光学知识很枯燥，没有学习兴趣。从上课表现上也可以看出，一个50人左右的班级，真正听课的学生也就一半，而其中还包括一些滥竽充数的，表面看上去认真听讲，实则不知所思。再加上手机网络的普及，面对各种各样的游戏诱惑，可想而知，教学效果很不理想。

2.教学模式固化。教师上课大部分还采用老式的“填鸭式”教学，以板书为主，列举知识点，然后讲例题、习题，照本宣科，缺少和学生之间的沟通交流，致使学生越学越没有动力。部分老师也采用板书和PPT相结合的教学模式，虽然PPT相对板书更能吸引学生的注意力，但内容老化，缺少与前沿科学的联系，甚至有的PPT内容已用了5、6年，亟待更新优化。此外，老式的教学大纲和教案也缺乏更新和补充。不同专业采用同一种教学大纲的现象十分普遍，没有专业特色。例如应用物理的光学课程应当突出“应用”，提高实验课的份额，培养学生的动手能力；而师范类物理学的光学课程则应详细讲解知识体系，夯实基础，拓展学生思维。

3.考评方式单一。以唐山师范学院为例，光学课程的考评分为理论课成绩和实验课成绩两部分，相对独立，各自赋分。理论课成绩以期末考试为主（占80%），兼顾平时出勤情况（占20%）。这就造成一种不公平现象的出现。一些平时不好好上课，做业也不按时完成的学生，只需要考试之前将老师勾的复习题目背会，往往也能通过考试。有的成绩还能达到优秀，超过了许多上课认真听讲、不靠死记硬背的学生。这种功利式的学习破坏了整个集体的学习环境。有些学生就此事多次反应，这样的评价机制对于是否认真上课毫无激励作用，反而鼓励学生们偷奸取巧。理论课成绩与实验课成绩分开赋分，也颇为不妥。光学作为物理学的一个分支，本身就是理论与实验相结合的产物。就像光的“波粒二象性”一样，牛顿说光具有粒子性，惠更斯说光具有波动性，相持很久，终没有定论。直到光的干涉、衍射和光电效应等实验现象被观察到，才有了结论性的说法：光波既有粒子性，也有波动性。对光学课程的考察也是，一个学生理论课程的成绩只体现了光学学习中的一个方面，只有实验和理论一起考察，才能真正检验一个学生光学知识的掌握情况。

二、改革方法的探讨与研究

1.激发学生兴趣，将实验引入课堂。现在的大学生对枯燥的知识毫无兴趣，强调多次的重点难点，在复习时还是不会。而课上举的一些小例子或是讲的一些实验现象，提问时同学们却记忆犹新。因此，将实验和课堂教学结合起来，将形象生动的实验现象展现在学生面前，然后再进行知识讲解，是必事半功倍。有些人可能有不同观点，认为PPT中的实验动画也比较立体有趣，将实验设备移到教室中存在很多问题，且有些大型的光学设备不方便移动。其实我们提出的课堂与实验综合教学模式是将两者结合起来一起教学，并不是单纯地将某些设备搬到教室中去。至于大型不方便移动的仪器，完全可以将学生引入实验室进行同步教学，而不是仅仅将教学限制在课堂中。PPT中的实验动画虽对教学有一定的帮助，但对学生的冲击和影响仍然比不上更加直观的实验现象。况且，我们进行实验和课堂综合教学时，还可以让同学们亲自动手操作仪器设备，让他们自己完成相关实验。这既能提高他们的动手能力，又能活跃课堂气氛，避免教师只知道授课，而和同学们毫无交流的现象发生。

2.改进教学模式。教师上光学课时模式单一，往往采用传统的“填鸭式”教学，这与社会发展和当代大学生的实际情况已然不太符合。我们提出的光学课程课堂与实验综合教学模式正是为了改善教学效果，发挥学生在学习中的主体地位，让他们学会学习。其主要内容包括五个步骤，如图1所示：

第一个步骤是准备：这一过程既包括学生的准备，做好课前预习工作；还包括教师的准备，要求教师不仅要备好课堂上的授课内容，还要熟悉实验讲义，能够准确完整地展示整个实验过程。第二个步骤是演示：教师在讲授关键知识点前，如干涉、衍射现象，可先通过实验将现象展示给学生观察，让学生对其有初步的认识。然后根据实验现象，进行理论教学，从理论层面对现象的产生、变化、结论给出解释。让同学们边看边学，边听边学。第三个步骤是讨论：让学生讨论实验过程和实验现象中出现的问题或关键步骤，调动学生学习的积极性和自主性。也可以让同学们发挥想象，对实验过程进行改进，一些好的建议也可作为学生毕业设计的素材。第四个步骤是反转：教师作为指导，找学生再次重复实验过程，这样不仅可以加深学生对所学知识的印象，还能提高他们的动手能力，以达到事半功倍的效果。最后一个步骤是总结：课堂教学完成后，教师对整个教学过程进行总结，查找问题，积累经验，为今后的教学工作打好基础。

3.考评方式多样化。以唐山师范学院为例，通常的光学课程考核以期末成绩为主，占80%。平时成绩占20%，光学实验单独赋分。大多数同学以期末的突击复习来应付考试，使考评失去了原有的目的和作用，也使得一些不公平现象出现。某些同学平时表现不好，经常旷课，实验动手能力也较差，但就是期末书背得好，就能顺利通过考试，这使得原来认真学习的学生也逐渐失去了学习的动力。这种考核方式已经不适应当今教育的要求和发展，不能全面、公平、科学地考核学生的学习表现。教师应在传统考评方法的基础上，创新评价方式，也可将多种评价方式合在一起进行综合评定。因此，可以将理论课、实验课和平时表现进行综合赋分，各项均为100分，期末取三项平均值作为最终成绩。这样不仅能增强学生的学习积极性、公平性，还能促进学生理论课学习和实验动手能力的均衡发展。

三、光学课程教学方法的改革实证

针对唐山师范学院2016级物理学和应用物理学两个班级的光学课程，我们进行了不同教学模式的对比研究。2016级物理学专业96人，采用传统板书加PPT的教学模式；2016级应用物理学专业共26人，人数较少，作为试点进行教学改革，采用理论与实验综合的教学模式教学。教学工作均由我负责，采用相同的教学大纲和教案，统计结果如下表所示：

针对两个班学生的听课和期末考试情况，我们也做了对比分析，其结果如图2、3所示：

从图2中可以看出，2016级物理学的学生听课情况在几个月的时间内都没有太大变化，听课人数始终维持在70%左右。这与课堂上座位分布基本上是相对应的，喜欢听课的学生基本坐在教室的前5排，这里面女生大约占了80%。听课质量从前向后依次递减，最后几排的学生有睡觉和说话的现象，更有甚者在玩手机游戏。2016级应用物理的听课情况与之截然不同，开始的几周听课情况不是太好，图形中的曲线单调下降，听课人数最低出现在68%左右。分析其原因，这与学生对新事物的接受情况有关。对于一种新的教学模式，学生们刚开始还不太适应，把大部分注意力都放在了讨论实验和沟通交流上，其中也不乏某些同学借此做些与课堂教学无关的事情，影响了听课质量。随着适应阶段的结束，和对课堂纪律的强化，听课质量不断上升，在学期末段达到最高点，基本维持在80%左右。

图3给出了两个班的期末考试成绩。2016级物理学共96人，有82人通过考试，其中11人成绩超过90分，14人不及格，不及格率和优秀率分别为14.5%和11.5%。2016级应用物理学共26人，有25人通过考试，其中10人优秀，1人不及格，不及格率和优秀率分别为8%和35%。由此可见，光学课程课堂与实验综合教学模式在某些方面还是具有优势的，它能充分调动学生的学习积极性和自主性，加强教师与学生之间的沟通交流。

在对比教学过程中，我们也发现了很多问题。例如课堂纪律问题，让学生们相互交流，大部分同学是在分析问题、沟通信息，而少部分人却趁机說话。这就破坏了课堂正常的教学秩序，降低了授课效率。还有操作实验的规范问题，由于实验和理论课是同时进行的，学生准备时间较短，导致学生在重复实验时出现各种各样的错误操作，如此等等。这种新的教学模式的改革，是需要不断积累经验、探索方法的。为此，我们会在今后的教学过程中不断地去摸索，这也是我们下一步研究的重点。