论文部分内容阅读
摘要：介绍了针对光学课程教学内容、教学方式和教学手段等方面进行的改革探索，提出了新的教学方式和教学手段，总结了教学改革所取得的成效，并阐述存在和需要解决的问题，提出进一步的设想。
关键词：光学；教学方式，教学手段，
光学是物理学专业的专业基础课，它是在学生已经学习掌握了普通物中光学课程的基础上，进一步研究解决实际的光学理论应用、仪器设计，检测应用等方面的具体问题，同时它又是其他后续专业课如光学设计，光学检测，激光原理等课程的基础。在教学过程中发现在教学内容的设计，教学方法的运用，学生创新意识和实用技能培养等诸多方面都有值得研究探讨的地方。
1 应用光学课程的内容
光学是光学工程重要的技术基础。它的传统概念是指经典光学仪器(如望远镜、显微镜、照相机、投影仪等)中光学系统的理论和设计，主要涉及到几何光学和波动光学等经典内容。随着现代光学的飞速发展，如激光技术的广泛应用，光纤通信和光电子成像技术的发展，光学与计算机技术的结合都使光学经历由传统到现代的巨大转变。作为光学工程基础的光学其内涵也在扩展，逐步涵盖了现代光学的部分基础内容。
为适应这种变化的需求，在教学内容设计上，光学课程除了介绍几何光学和波动光学基本原理和像差基本理论等传统内容外，还结合后续专业课如激光原理、光电技术、光纤技术的设置，介绍了偏振光学和色度学，及量子光学等有关现代光学的基础内容。
2 光学教学特点和存在的问题
在光学系列专业课里，包括《光学》、《应用光学》和《激光原理与技术》，每门课的教材都是自成体系，时常有内容上的重复交叉和概念上的混乱。如几何光学中的平面镜系统、成像公式和典型光学仪器等在普通物理光学中均已有介绍，有一些与其他专业课程相关的内容，如矩阵光学用于激光原理课程中谐振腔的分析，光能计算一节中涉及的光度学内容等，在深度和范围上不太容易把握。应用光学内容相互之间的联系并不紧密，学生感觉缺少系统性。光学中大量复杂的光路图、光学系统结构圈和实用的光学元器件图不同于一般的示意图，准确度要求高，而且部分涉及到空间光线，在黑板上无法通过手绘准确表达，增加了课堂讲授的难度，也影响了教学效果。
光学是一门应用实践性很强的课程，教学中理论和实际容易脱节。光学设计问题虽然有一些理论指导，但仍需要实际经验，比如光学实验部分，学生学过这些内容，但是对以器件的应用和选择仍然存在着困难，如选择玻璃材料和光学零件，所学的知识不能灵活运用于实际。
3 教学方式的改革研究
针对以上问题，我们在教学内容和教学方式上进行了探索，取得了一定的教学效果。
3.1课程内容的设置
在教学内容上，把《光学》和《应用光学》进行综合设置，因此可以做到总体规划，个个击破，避免了任课老师各自为阵的教学形式所带来的弊病。按照综合设置的光学主要内容，制定出课程基本目标和要求。与光学内容重复交叉的部分如几何光学部分采用串讲方式，不作公式的具体推导，按照基本概念，基本定律，基本公式三条线带领学生理清思路，由单个折射面出发到折射面的组合，从简单到复杂，可以提出一些概念上容易模糊的思考题，把内容进一步深化。
3.2利用现代化的教学手段
在教学中充分利用多媒体教学手段，让书本上复杂的光路图，光学系统结构图，实用的光学元器件生动形象地展现出来。例如在透镜组的节点部分，如果在黑板上手绘透镜组的节点图难度很大，而且无法体现光线空间的传播。现在改用多媒体课件演示，三维的透镜图直观形象，配以传播光线的动画设计，能准确展示每次透射后的透射光线以及物象坐标的变换。由于多媒体教学演示手段多样，而且直观准确，不仅强化认知和理解，培养学生的兴趣，使光学教学方法内容更加丰富，取得了良好的教学效果。
3.3理论与实际相結合
把物理概念和实际的光学系统结合起来，由过去的先讲解概念然后再举例说明的模式，改为由实际问题引出相关的概念，研究解决方法，总结出理论再用理论对实际问题加以指导。通过精心选择例题和习题。让学生熟悉解决问题的方法，真正掌握这部分内容。充分联系实际进一步激发了学生的学习热情，调动了学生的积极性和主动性。
4 总结
4.1演示实验
作为专业基础课，所学的理论如果不能灵活运用于实际，大学生的就业体现了不能将所学知识运用自如的弊端。我们计划在教学中引人演示实验，利用实验室现有的仪器设备进行演示。尤其是几何光学，波动光学和偏振光学部分，如光阑(孔径光阑，渐晕光阑和视场光阑)的特性研究，光阑对成像范围和像质的影响，衍射和干涉现象，偏振态对光透射强度的影响等。在进行实验演示之前，让学生根据所学内容，进一步查阅文献，拟定实验方案，确定最佳的2—3套方案，最后通过演示实验观察现象，总结实验中的经验和不足。使学生从被动的接受者变为主动的参与者，充分发挥教学中学生的主体作用。
4.2实验设计训练
在学期末进行实验设计训练，由老师拟定主题范围，具体题目由学生自定，设计一个实际的光学仪器，比如带双胶合透镜的望远镜或门镜等。综合性设计可以把所学的知识综合起来，包括理想光学系统设计，光学材料选择，结构尺寸的计算，单透镜，双胶合透镜的设计等，这对培养学生发现问题、思考问题、分析问题和解决问题的能力是十分有益的。实践表明，通过教学手段和方法的改革，避免理论与实际脱节，可以加深理解，增加感性认识，有利于培养学生的综合素质，为学生将来从事科学研究和服务社会打下了良好的基础。
关键词：光学；教学方式，教学手段，
光学是物理学专业的专业基础课，它是在学生已经学习掌握了普通物中光学课程的基础上，进一步研究解决实际的光学理论应用、仪器设计，检测应用等方面的具体问题，同时它又是其他后续专业课如光学设计，光学检测，激光原理等课程的基础。在教学过程中发现在教学内容的设计，教学方法的运用，学生创新意识和实用技能培养等诸多方面都有值得研究探讨的地方。
1 应用光学课程的内容
光学是光学工程重要的技术基础。它的传统概念是指经典光学仪器(如望远镜、显微镜、照相机、投影仪等)中光学系统的理论和设计，主要涉及到几何光学和波动光学等经典内容。随着现代光学的飞速发展，如激光技术的广泛应用，光纤通信和光电子成像技术的发展，光学与计算机技术的结合都使光学经历由传统到现代的巨大转变。作为光学工程基础的光学其内涵也在扩展，逐步涵盖了现代光学的部分基础内容。
为适应这种变化的需求，在教学内容设计上，光学课程除了介绍几何光学和波动光学基本原理和像差基本理论等传统内容外，还结合后续专业课如激光原理、光电技术、光纤技术的设置，介绍了偏振光学和色度学，及量子光学等有关现代光学的基础内容。
2 光学教学特点和存在的问题
在光学系列专业课里，包括《光学》、《应用光学》和《激光原理与技术》，每门课的教材都是自成体系，时常有内容上的重复交叉和概念上的混乱。如几何光学中的平面镜系统、成像公式和典型光学仪器等在普通物理光学中均已有介绍，有一些与其他专业课程相关的内容，如矩阵光学用于激光原理课程中谐振腔的分析，光能计算一节中涉及的光度学内容等，在深度和范围上不太容易把握。应用光学内容相互之间的联系并不紧密，学生感觉缺少系统性。光学中大量复杂的光路图、光学系统结构圈和实用的光学元器件图不同于一般的示意图，准确度要求高，而且部分涉及到空间光线，在黑板上无法通过手绘准确表达，增加了课堂讲授的难度，也影响了教学效果。
光学是一门应用实践性很强的课程，教学中理论和实际容易脱节。光学设计问题虽然有一些理论指导，但仍需要实际经验，比如光学实验部分，学生学过这些内容，但是对以器件的应用和选择仍然存在着困难，如选择玻璃材料和光学零件，所学的知识不能灵活运用于实际。
3 教学方式的改革研究
针对以上问题，我们在教学内容和教学方式上进行了探索，取得了一定的教学效果。
3.1课程内容的设置
在教学内容上，把《光学》和《应用光学》进行综合设置，因此可以做到总体规划，个个击破，避免了任课老师各自为阵的教学形式所带来的弊病。按照综合设置的光学主要内容，制定出课程基本目标和要求。与光学内容重复交叉的部分如几何光学部分采用串讲方式，不作公式的具体推导，按照基本概念，基本定律，基本公式三条线带领学生理清思路，由单个折射面出发到折射面的组合，从简单到复杂，可以提出一些概念上容易模糊的思考题，把内容进一步深化。
3.2利用现代化的教学手段
在教学中充分利用多媒体教学手段，让书本上复杂的光路图，光学系统结构图，实用的光学元器件生动形象地展现出来。例如在透镜组的节点部分，如果在黑板上手绘透镜组的节点图难度很大，而且无法体现光线空间的传播。现在改用多媒体课件演示，三维的透镜图直观形象，配以传播光线的动画设计，能准确展示每次透射后的透射光线以及物象坐标的变换。由于多媒体教学演示手段多样，而且直观准确，不仅强化认知和理解，培养学生的兴趣，使光学教学方法内容更加丰富，取得了良好的教学效果。
3.3理论与实际相結合
把物理概念和实际的光学系统结合起来，由过去的先讲解概念然后再举例说明的模式，改为由实际问题引出相关的概念，研究解决方法，总结出理论再用理论对实际问题加以指导。通过精心选择例题和习题。让学生熟悉解决问题的方法，真正掌握这部分内容。充分联系实际进一步激发了学生的学习热情，调动了学生的积极性和主动性。
4 总结
4.1演示实验
作为专业基础课，所学的理论如果不能灵活运用于实际，大学生的就业体现了不能将所学知识运用自如的弊端。我们计划在教学中引人演示实验，利用实验室现有的仪器设备进行演示。尤其是几何光学，波动光学和偏振光学部分，如光阑(孔径光阑，渐晕光阑和视场光阑)的特性研究，光阑对成像范围和像质的影响，衍射和干涉现象，偏振态对光透射强度的影响等。在进行实验演示之前，让学生根据所学内容，进一步查阅文献，拟定实验方案，确定最佳的2—3套方案，最后通过演示实验观察现象，总结实验中的经验和不足。使学生从被动的接受者变为主动的参与者，充分发挥教学中学生的主体作用。
4.2实验设计训练
在学期末进行实验设计训练，由老师拟定主题范围，具体题目由学生自定，设计一个实际的光学仪器，比如带双胶合透镜的望远镜或门镜等。综合性设计可以把所学的知识综合起来，包括理想光学系统设计，光学材料选择，结构尺寸的计算，单透镜，双胶合透镜的设计等，这对培养学生发现问题、思考问题、分析问题和解决问题的能力是十分有益的。实践表明，通过教学手段和方法的改革，避免理论与实际脱节，可以加深理解，增加感性认识，有利于培养学生的综合素质，为学生将来从事科学研究和服务社会打下了良好的基础。