工程光學(xué)課程中實驗教學(xué)改革的研究

摘 要：“工程光學(xué)”是測控和光學(xué)專業(yè)的一門主干課程，本文就如何改進(jìn)工程光學(xué)中的實驗內(nèi)容和教學(xué)方法，提高學(xué)生科學(xué)素質(zhì)、創(chuàng)新意識和實踐能力進(jìn)行了有益的探討。

關(guān)鍵詞：實驗改革 工程光學(xué)實驗 創(chuàng)新能力

中圖分類號：G642 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1674-098X（2012）09（b）-0182-01

《工程光學(xué)》是光學(xué)和測控技術(shù)與儀器專業(yè)的主要技術(shù)基礎(chǔ)課程[1-2]。由于此門課程所用的儀器設(shè)備比較昂貴，限于條件以往只能讓學(xué)生做幾個驗證性實驗，如：菲涅耳與夫瑯和費衍射實驗，阿貝成像原理和空間濾波實驗，邁克爾遜干涉實驗馬赫—曾德干涉實驗，觀察透鏡成像規(guī)律、光的干涉、衍射等現(xiàn)象。對干涉、衍射的原理、阿貝成像原理和傅里葉光學(xué)中關(guān)于空間頻率、空間頻譜和空間濾波等概念的深入理解。學(xué)生在做這些實驗的過程中，思維空間較小，為了使工程光學(xué)實驗教學(xué)真正達(dá)到培養(yǎng)學(xué)生理論聯(lián)系實際、提高學(xué)生實踐能力和創(chuàng)新能力的目的，促進(jìn)學(xué)生綜合素質(zhì)的全面提升，將從實驗教學(xué)內(nèi)容和教學(xué)方式等方面進(jìn)行改革[3]。

1 優(yōu)化實驗內(nèi)容

以衍射實驗為例，過去是利用惠更斯原理，定性地從某時刻的已知波陣面位置求出后面另一時刻的波陣面位置。觀察和驗證單縫菲涅耳衍射現(xiàn)象，即用單縫衍射儀測量狹縫的寬度，學(xué)生觀察到衍射條紋后，對條紋進(jìn)行測量，然后按公式計算出狹縫的寬度，再與實際寬度對比，這些實驗過程都是參照實驗教材進(jìn)行，很少進(jìn)行更深入的思考，為此，我們對實驗內(nèi)容進(jìn)行了充實，因為惠更斯原理的子波假設(shè)不涉及子波的強度和相位，無法解釋衍射圖樣中的光強分布。菲涅耳在惠更斯的子波假設(shè)基礎(chǔ)上，提出了子波相干疊加的思想，從而建立了反映光的衍射規(guī)律的惠更斯-菲涅耳原理即波陣面前方空間某點處的光振動取決于到達(dá)該點的所有子波的相干疊加。在此原理的基礎(chǔ)上，得到菲涅耳衍射積分公式，所以采用兩種不同的原理進(jìn)行對比衍射實驗，并要求同學(xué)自己歸納出在兩類衍射現(xiàn)象的不同，改變衍射屏大小形狀和距離，觀察衍射變化的規(guī)律，用所學(xué)知識對現(xiàn)象進(jìn)行解釋。通過對比，使學(xué)生對自己的實驗方案、操作步驟以及所學(xué)的原理都有充分的認(rèn)識和比較，通過實驗后對實驗現(xiàn)象進(jìn)行解釋，提高了學(xué)生對基礎(chǔ)知識和實驗原理的理解和掌握。

2 以科研帶動實驗教學(xué)

如果只是照著教材做實驗，而不知為何如此設(shè)計，實驗現(xiàn)象背后的原理，那么將來要解決新的問題，又將會一籌莫展，不知道如何展開實驗，對于觀察到的新現(xiàn)象和規(guī)律，他們也將不能給出一個合理的解釋并且設(shè)法開展進(jìn)一步的實驗來證明。而這些獨立思考和解決問題的能力卻又是學(xué)生畢業(yè)之后工作中必須具備的，尤其是科研中不可缺少的。采用學(xué)生參與教師的科研項目來帶動實驗教學(xué)的方法來提高學(xué)生科學(xué)素質(zhì)、創(chuàng)新能力、分析問題和解決問題的能力是非常有效的，鼓勵教師將項目中有關(guān)光學(xué)設(shè)計的內(nèi)容單獨設(shè)題，由同學(xué)自選， 根據(jù)內(nèi)容的難易、技術(shù)含量等因素，做為學(xué)生的實驗課的內(nèi)容。這樣可以使同學(xué)從這種實際項目的開發(fā)中得到鍛煉。實踐證明學(xué)生參與了這類實驗后感覺學(xué)到了許多新知識，而且記憶深刻。

3 增加實踐機會

依托深圳經(jīng)濟特區(qū)優(yōu)勢，開拓工程光學(xué)實驗課程實習(xí)基地，使學(xué)生真正接觸企業(yè)進(jìn)行光學(xué)工程實踐的機會，使學(xué)生能理論與實踐結(jié)合，不但增加調(diào)動學(xué)生的積極性，增加學(xué)習(xí)興趣還能更好的理解理論知識。

由此可見，通過工程光學(xué)實驗教學(xué)改革，充分調(diào)動學(xué)生的積極性，使學(xué)生的科學(xué)素質(zhì)、創(chuàng)新意識、思維能力、創(chuàng)新能力、分析問題、解決問題的能力和實踐能力得到良好的訓(xùn)練和培養(yǎng)，為今后畢業(yè)論文和從事光學(xué)有關(guān)的科研工作奠定堅實的基礎(chǔ)。

參考文獻(xiàn)

[1] 巫建坤，趙雙琦，鄧文怡.工程光學(xué)基礎(chǔ)課程的實驗教學(xué)改革[J].實驗室研究與探索，2001，4（20）：29-30.

[2] 李麗，劉曉波，工程光學(xué)教學(xué)改革探索[J].實驗室研究與探索，2009，8（26）：129-131.

[3] 張建寰，顏黃蘋，黃元慶，突出“實踐”特色建設(shè)工程光學(xué)精品課程[J].高等理科教育，2009（2）：108-111.

[4]馬為民.中美（三所）大學(xué)學(xué)生體育意識形成的社會學(xué)分析：兼論大學(xué)生體育意識[J].北京體育大學(xué)，2003.

[5]馬約翰.論體育的遷移價值[M].中國文史出版社.

[6] 王艷云，左成.探析我國高校校園體育文化[J].北京體育大學(xué)學(xué)報，2006.

[7]姜志明，劉甄悅.中外大學(xué)校園體育文化比較研究[J].廣西高教研究，2001，12（6）.

[8]向家俊.中西文化差異與體育價值觀[J].體育文化導(dǎo)刊，2002（2）：34-35.

[9]黃莉，孫義良.從中西文化的深層結(jié)構(gòu)審視中國體育文化[J].體育科學(xué)，2008，28（2）.