光學教學的現代化改革探索與實踐

夏曉霜 劉凌虹 李建波

摘 要：光學教學的現代化改革應該從課程內容和教學模式出發，壓縮經典知識內容，加大尖端知識普及的力度。改革的意義在于擴大學生的知識面，培養學生的物理思維，使學生成為適應社會要求的人才。

關鍵詞：物理光學 教學模式 課程內容 現代化改革

光學老又新，前程端似錦。光學與人類歷史的進步脈脈相通，隨著幾代人的不懈努力，21世紀已邁入光子時代。光學學科生氣蓬勃，內涵豐富，其內容和方法與當今社會科學和經濟的多個領域相互關聯，越來越重要地影響著人類的工業生產和社會生活。光學作為本科物理專業的必修課，教學模式以及課程內容都需要跟緊時代的步伐，做出相應的改革。

一、課程內容改革

1.課程內容概覽

在大學階段，光學非常重要，是物理專業知識體系的重要組成部分。縱觀如今高校，大部分教材更側重傳統的光學原理，而其他的光學內容，因為數學要求較高、需要學生未接觸過的新知識等，篇幅較少。這方面的欠缺，導致了學生對光學知識和物理方法的掌握有限，難以達到社會對物理人才的期望。因此，光學課程內容的改革勢在必行[1]。

傳統光學內容主要包括波動光學、幾何光學和現代光學三大部分：

（1）波動光學分為干涉和衍射兩個內容，各自獨立且相互連貫。該部分主要講解著名的實驗案例和光學儀器，側重于理論。

（2）幾何光學內容分為成像、共軸球面組傍軸成像、薄透鏡、光學儀器、光闌與像差、光度學等。

（3）現代光學主要對傅里葉光學和非線性光學作科普性介紹，事實上，現代光學中許多分支已自成一門學科。教材的講解并不深入，許多被略去的內容技術性很強，在后續學習中發揮著重要作用[2]。

所以如何拓寬課程內容，將一些教材忽略的知識著重講解，就顯得十分有必要了，如附錄中出現的傅里葉變換、波包的速度，以及被列為選學的激光器共振腔應用、光與物質相互作用基礎知識、光子學器件基本原理等。

2.課程內容改革

在保證學生夯實好基礎知識的前提下，對經典光學的內容進行適當地精簡與整合，增加現代光學的內容，關注現代光學的現狀及前景。在實際課程中融入光學相關領域的最新研究成果，在講授知識的同時，使光學學習不拘泥于課本。

同時堅持教學、科研和實驗共同發展，增大實驗內容的比例，即使有些實驗沒有條件進行，也嘗試在網上找尋資料向學生普及。從基礎知識展開，向高新技術靠攏，更深層次的激發學生對光學的興趣，培養學生的科研素養和物理思維[3]。

二、教學模式改革

1.教學的系統性

增強教學的系統性，集幾何光學、波動光學和現代光學的知識為基礎，用費馬原理、波的疊加原理、惠更斯-菲涅爾原理等為橋梁，構建一個完整的光學體系。在光學課中將較難的現代光學細分為傅里葉光學、非線性光學和量子光學，讓學生在有限的學時中對其有更深層次的了解。系統性地將實驗、日常生活與光學知識結合起來，讓學生對光學的了解不再是書本上抽象的概念和例子，使得學生能在日常生活中運用學到的知識，知行并舉[4]。

在教學備課階段用發展的眼光審視光學，對已有的教學體系進行適當的完善。結合學生在高中學習中掌握的內容，由淺入深、循序漸進，完善學生的知識體系。在教學過程中應明確光學課程的重點，注意學生對于基本概念的掌握，以此來拓展學生的理性思維、保證學生擁有基本的專業技能。

2.教學的連貫性

素質培養與知識教育同等重要，教師可以對教學模式進行合理化的設計，保證課程的連貫性。在開授新課時，可以由先前學過的知識導出新知識，使得知識的傳播有一個過渡。這樣一來，學生可以溫故知新，對于知識的吸納也更有條理性。還可以在原有知識點的基礎上進行拓展與延伸，如舉一些例子，引導學生回答，拓寬學生思維。

3.注重啟發探究式的教學

課堂上的互動是一個值得鼓勵的現象。通過這種教學方式，選擇一些既與生活相關又有一定探索價值的問題，讓學生分組討論。正是問題，激發了學生去學習和探索。就實際情況而言，學生對這類問題往往有獨特的見解，有的學生給出的方案還非常值得教師深思。

傳統的習題講授方式往往是將電子版答案發給學生，再根據學生提問針對性地講解錯率高的題目，這樣不利于了解學生對新知識的掌握情況，因此，教師可以考慮增加習題課環節。習題課時，對題目涵蓋的知識進行篩選，在黑板上標明，同時板書主要的公式推演過程和題解步驟，使得學生掌握某種題型的解題思路。讓學生上臺講解習題，了解其解題思路，再啟發提醒，使學生自主解決問題，這樣可以使學生擁有學習的自主性，鞏固所學的知識，同時增強思考意識。

結語

光學的發展過程漫長且精彩，是人類對于各種物理現象和客觀規律的探索過程。光學教學的現代化改革，學生不僅可以深層次的認識到光學學科的歷久彌新，還能從這門學科蘊涵的科研思想和方法中學到更多的知識。

參考文獻

[1]張慶國，尤景漢，陳慶東，湯正新，鞏曉陽，李立本.大學物理實驗教學改革的實踐與探索[J].物理與工程.2008 （04）.

[2]曲芳，于意仲，倪曉昌，徐麗娟，孫鴻波，蘆宇，孔維敬.淺談啟發式教學法在物理光學課堂教學中的應用[J].科教文匯（中旬刊）.2015，（02）： 51-52.

[3R Botet，E Trizac.Teaching Physics with Computers[J].European Journal of Physics.2005，26 （5）.

[4]于斌，曹博，于杰，陳丹妮.工程光學課程中實驗教學改革的研究[J].科技創新導報.2012，（26）.

[5]鄭曉東，劉向東.光電信息工程實驗教學的思考與改革[J].光學技術.2007（S1）.

[6]黃漢華，陳勇，李璋，徐玲芳，王文峰.電子科學與技術戰略性新興產業人才培養計劃研究[J].科技創新導報.2013（30）.

通訊作者簡介

李建波（1983.07--），男，漢族，籍貫：湖南省婁底市，中共黨員，副教授，博士，主要從事納米光子學方面科學研究和物理方面的教學研究工作。