淺談《工程光學》教學改革與探索

洪義+李正華+張敬

摘 要：本文通過激發學生的學習興趣、培養學生的學習主動性與解決實際問題的能力、提高學生的綜合素質作為目標，注重課堂教學與實踐教學相結合，對工程光學課程的教學內容和教學方法的改革進行了初步探索，并取得了明顯的教學效果。

關鍵詞：工程光學；教學內容；教學方法；教學改革

一、 引言

《工程光學》是我校光電信息科學與工程專業的一門專業基礎理論必修課程?！豆こ坦鈱W》是在光學、數學物理方法、高等數學、大學物理等課程的基礎上系統講授幾何光學的應用和基本理論，主要研究光的傳播規律和傳播現象。它在光電子科學與技術、光信息科學和技術、應用物理學和儀器科學與技術等許多近代科學和技術的分支中有著廣泛的應用，為進一步學習光電技術、光信息處理以及工程光學與光信息處理課程設計等課程奠定了基礎。

《工程光學》課程教學內容豐富，公式推導過程復雜、定義抽象難以理解，主要內容包括幾何光學基本原理、共軸球面系統的物像關系、眼睛和目視光學系統、平面鏡棱鏡系統、光學系統中成像光束的選擇、輻射度學和光度學基礎、光學系統成像質量評價、望遠鏡和顯微鏡、照相機和投影儀等。因此，導致學生對本課程的學習普遍感覺難度大，知識點理解起來非常困難，很多學生在完成本課程的學習之后效果不好。針對這些問題，我校物理與材料工程學院對《工程光學》課程進行了教學改革，提高了課堂教學效率、學生的實際應用能力以及創新能力。

二、 教學內容的改革

為了保證在有限的教學時間內使學生快速掌握重點知識，提高學生的綜合知識應用能力以及了解當下的前沿課題，教師不能僅僅局限于教材，應形成易于課堂教學講授的知識體系，因此做了如下調整：

（1） 根據我校光電信息科學與工程專業的培養方案對原有的工程光學教學大綱進行了修改和完善，刪去了交叉性重復內容，比如第11章“光纖光學系統”、第12章“激光光學系統”等，因為這部分內容學生已在《光纖通信》、《激光原理》等課程中已學到，并添加了一些現代光學和前沿知識，例如照相取景器的設計、激光擴束器的原理及應用等，從而讓學生更多的了解現代光學發展的最新科技成果。

（2） 《工程光學》中存在大量的公式推導，數學符號又多，導致學生學起來非常困難，因此教師應該重視基礎理論的應用，減少復雜公式的數學推導，強調基本概念的物理意義及應用，不可舍本逐末，這樣學生在學習過程中感到相對輕松，而且起到事半功倍的作用。

（3） 教學過程中根據具體教學內容，適當引入自然現象中的趣味性問題，科學研究中的前沿性問題、光學發展史中的人物故事等，引起學生的興趣，吸引學生的注意力，提高課堂效率。比如講授棱鏡的色散時利用彩虹的產生原理做問題，講授共軸理想光學系統中的高斯公式時向學生介紹高斯本人的事跡，講授目視光學系統時可以適當的介紹3D電影與立體視覺等。

（4） 改進成績的評定方法。不單純以期末考試的一張卷面成績作為最終的評定標準，而是通過課堂討論、提問、預習、布置作業，課堂小測試等方式對學生進行平時成績的評定，并把平時成績與期末卷面成績相結合，確定學生的最終成績。這樣才能更有效地發揮成績評定的激勵功能，使考試成績更好地為大學生素質教育服務。

三、 教學方法的改革

教師應重視提高學生的學習效果和學習質量，而不是把教學內容從頭到尾灌輸給學生，而且目前的學生學習主動性普遍較差，課后很少復習，過段時間所學內容基本忘得一干二凈，因此首先應引導學生學習，然后通過提高學習興趣培養主動學習意識，最終提高學習效果。

（1） 改革傳統的填鴨式授課為主的教學方法，加強師生之間的互動，共同完成教學內容。每次上課前針對上節課所學的內容提出幾個問題，通過隨機點名的方式讓學生完成回答，如果回答不出來讓學生坐到第一排以作懲戒，最后老師做總結進一步鞏固所學內容。上課過程中通過提問、小組討論問題等方法讓學生積極思考，即時理解消化所學的課堂內容，并且通過時不時地單元小測試，教師及時掌握學生的學習情況，根據測試反饋情況，教師及時調整和改進教學進度和教學方法提高教學效果。課后除了布置作業以外可以出幾道思考題，讓他們通過思考進一步掌握課堂所學內容，并且為了提高課堂學習效率，讓學生對下節課的內容進行預習，并上課前提交預習報告。

（2） 根據《工程光學》課程的特點綜合運用各種教學手段。對于緒論、一些理論概述、敘述性較多的內容、涉及復雜光路的內容、前沿知識的介紹等應利用多媒體課件進行講授，因為多媒體課件不僅能把教學內容形象地展示給學生，而且適合大量信息的傳遞，教師易于講授，學生易于理解。對于推導公式復雜的內容、重點知識的應用、課后習題的講解等應采用傳統的黑板講授，前后連貫性強，學生容易聽懂，也便于記筆記。

（3） 介紹ZEMAX給學生，它是目前國際上通用的一種功能強大的光學設計軟件。利用ZEMAX學生不僅能夠完成課堂幾何光學教學中各種典型光學系統的像差分析，使繁瑣的計算簡單形象化，而且通過自行設計照相物鏡、顯微鏡物鏡等領略光學設計軟件帶來的巨大便利，使學生有具體感，激發學習工程光學的興趣，進而提高學習效率。

四、 結束語

上述教學方法是本人通過近幾年擔任《工程光學》課程，從教學實踐中逐步摸索出來的，盡管教學質量和教學效果取得了明顯的提高，但是仍需繼續探索。通過進一步加大對教學內容與教學方法的改革，使學生真正學到具體知識的同時，利用所學知識能夠快速、有效地解決實際生活中的問題，提高學生的創新能力與科學素質，爭取對目前的高校教學改革貢獻自己的一份力量。

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作者簡介：

洪義，李正華，張敬，遼寧省大連市，大連民族大學物理與材料工程學院。endprint