《光學》課程教學中的創新教學

摘 要：新形勢下，傳統教學方法的改革勢在必行。光學課程內容多、系統性強，傳統教學方法在教學實踐中遇到了巨大的挑戰。使用前沿知識導引，合理安排多媒體的容量，改革作業形式等創新教學方法可以在實踐中起到較好的效果。

關鍵詞：創新教學；光學；新生代大學生

一、 當代大學生的現狀

當今高校所面對的本科生全部出生于1990年以后，作為獨生子女的他們在性格和價值取向和大學大規模擴招以前的大學生有很大的不同，因此被稱為新生代大學生。新生代大學生的顯著特點是自我意識強、興趣廣泛、對西方文化的認同感強、抗壓能力弱、自律性差。隨著網絡的飛速發展，人們獲取知識的渠道更加多元化，新生代大學更易于找到教科書以外的興趣點。

我國的教育長期受前蘇聯模式的影響，從中學階段實行文理分科，過分強調專業知識的獲取。導致學生知識面過窄，缺乏創新能力，如果缺乏興趣很難進行調整。同時，我國大學的錄取側重于學生文化課的考試成績，致使中學生花費大量的時間和精力應付考試，一定程度上引起了學生的厭學情緒。因此，新生代大學生在大學校園寬松的氛圍下，容易喪失學習專業知識的熱情，以敷衍的態度對待大學生活。

作為普通高等院校的物理學相關專業學生，在厭學方面的表現尤為明顯。一方面物理學專業學科發展成熟，理論體系嚴謹，相對枯燥。另一方面在就業市場處于劣勢。主要表現是學習主動積極性不高，到課率低，課堂氣氛沉悶，作業抄襲，以無所謂的態度應對成績評定。

幸運的是，新生代大學生在高校的表現已經引起了普遍重視，改革教學方法勢在必行。本文在分析光學課程目前教學中所遇到的困境的基礎上，結合教學實踐中摸索到的經驗，嘗試為本科光學教學做出有益探索，以期為同行借鑒。

二、 光學課程的教學大綱和教材

光學是物理學的重要分支學科，是理論物理、物理教育、應用物理、光信息、光學工程等相關專業的專業基礎課之一，在課程設置中具有重要意義。光學主要研究幾何光學與波動光學，并為激光物理學、光信息處理、光纖光學等課程的學習打下基礎。隨著科技的發展，光學知識已滲透到通信等領域，并在許多領域的作用日益加強，光學課程的重要性不言而喻。

各高校由于受學時和具體專業方向的影響，所采用的教材也不盡相同。姚啟鈞先生編寫的教材《光學教程》由于體系的獨到之處受到了理工科高校相關專業的青睞。該教材目前已出第五版，內容包含干涉、衍射、幾何光學原理、光學儀器的基本原理、光的偏振、光的吸收等。其主要特色是體系嚴謹、深入淺出、內容豐富，在教學實踐中得到了廣大師生的好評。

光學教材的成熟并不能引起學生的興趣，在多年的教學實踐中遇到了各種挑戰，歸納起來主要有以下幾個方面。

三、 光學教學中存在的問題

（一） 主觀能動性不足

經歷了中學時代題海戰術的洗禮之后，新生代大學生對理論課程的學習積極性普遍偏低。大學剛開始時到課率高，課前預習，課后復習的學生也多，而在完全適應大學生活后，常去圖書館或自習室的學生數量明顯下降，到課率開始降低，出現考前突擊現象。捷克教育家夸美紐斯說：“興趣是創造一個歡樂和光明的教育環境的主要途徑之一。”如果沒有產生濃厚的興趣，主觀能動性不足，為了學分而上課其效果是可想而知的。

光學由于理論性和系統性較強，且和高中內容聯系不甚緊密，在大學階段如果對高等數學、電磁學等課程的理解不透徹，在光學課程的學習中就顯得力不從心，容易自暴自棄。

（二） 內容龐雜

光學的發展歷史可以追溯到2000年以前，在那時古人已開始描述光學現象，總結光學規律，發展光學理論。發展到今天，光學就體系而言，物理光學和幾何光學已經形成嚴謹的理論體系。 干涉、衍射、偏振等波動光學知識、量子光學、幾何光學和光學儀器在現實生活中具有廣泛的應用，也是本科生進入研究生階段學習的必要基礎。為了體系的完整，也考慮到激光等光源在現實生活中的諸多應用，現代光學的內容不能完全省略。

因此，光學課程的內容龐雜，在本科教學中存在教學內容和學時的沖突，導致學生掌握課堂內容的難度增大。

（三） 作業抄襲

目前，各大學為了提高教學質量，在教材的選用上慎之又慎。選用的教材基本都是經過無數遍實際教學檢驗的成熟教材，其習題也在各高校課程建設中完成了參考答案。在互聯網高度發達的今天，學生想要得到參考答案輕而易舉，毫不費力，也就不會下工夫去融會貫通。

顯然一套全新的課后習題就可以解決上述問題。但課后習題要完全適合教學內容，其科學性的要求使編寫一套完整的課后習題不可能輕而易舉。于是作業抄襲在學生心目中心照不宣，任課教師想改變，卻發現心有余而力不足。

（四） 評價機制呆板

各高校對于理論必修課學習成果的評價機制大同小異，大都包含平時成績和考試成績兩個部分，只是權重不盡相同。考試成績著重考察學生對理論的掌握程度，不能反映學生的創新能力。部分學生為了應付考試，死記公式對付習題，使學習過程顯得枯燥毫無樂趣。平時成績中的作業環節并不一定反映學生的真實水平，而課堂提問具有突然性。因此，這種評價機制對新生代大學生來說顯得較為僵硬。

在光學的教學實踐中，光學理論的系統性和專業性對部分基礎欠缺的大學生顯得較為吃力，教學內容龐雜且缺乏興趣是學生最大的挑戰。在課堂上常常出現趴到一大片的現象，浪費時間、精力。對于上述光學實際教學中出現的問題，需要在實際中不斷探索并加以解決。

四、 創新教學

（一） 直觀形象的演示

光學課程中的許多光學現象可以在實驗室重復，也可以利用圖片的形式加以展示。直觀形象的演示效果比枯燥的說教更具吸引力，尤其是演示教具在課堂的使用。

在許多老師的概念里，教具只在小學、中學階段的課堂上使用，進入大學階段的教育不再需要教具作為輔助手段。然而可見光的干涉、衍射等現象只要對光學儀器稍加改造就可以實現清晰的畫面。伴隨著半導體激光器的出現，體積小、重量輕、相干性好的光源已不再是難事。在課堂運用教具演示光學現象，給學生以直觀感受、提高學習興趣是一種值得嘗試的手段。endprint

（二） 多媒體的合理使用

多媒體教學在各高校教學的應用中已非常普遍，借助計算機，綜合運用聲音、圖像、文字、動畫等信息，在學生大腦里形成直觀的形象。多媒體教學是一把雙刃劍，其優點是課堂容量大、直觀、形象。但由于較快的進度和較大的容量對于學生的理解提出了巨大的挑戰。往往是學生在思考消化前面內容時，后續內容接踵而至，令學生目不暇接。

就光學教學而言，波動光學部分的干涉和衍射花樣如果用多媒體演示顯得形象、逼真、具有立體感，有助于學生理解復雜的光學現象。但過多的使用多媒體反倒使學生形成審美疲勞，因此光學教學應限制多媒體的濫用。

（三） 數學軟件的使用

光學教學中許多內容可以利用數值模擬方法調動學生主動參與，例如在波動光學中，利用惠更斯菲涅爾原理解釋光學衍射現象時可以借助教學軟件來分析光學現象。不需要花大氣力，利用大學C語言就可以完成諸如光柵衍射現象的物理解釋。當然，利用人機友好的軟件，例如Matlab和Mathematics可以更容易地實現光學現象的解釋。學生主動參與教學進程效果優于滿堂灌的教學方式。

（四） 作業的合理布置

課后作業對于掌握課堂內容非常重要，大多情況下以所選教材課后習題為作業可以節約教師時間。但相同的作業無疑可以抄襲，且沒有考慮學生之間的差異，沒有做到因材施教。

因此可以考慮布置小論文訓練學生獲取信息的能力、綜合能力以及文字表達能力，且可以做到因材施教。在平時成績的評定中予以肯定不但可以激發學生的興趣，而且對創新能力的培養大有裨益。

（五） 光學前沿的導向作用

隨著量子信息的飛速發展，其在通訊領域的優勢顯而易見。引導學生進行光學前沿知識的探索，可以增強學生興趣，提高學習主動性。促使學生變被動學習為主動學習。

本文就光學教學中的實際困難進行了分析，并結合多年的教學實踐提出了可行的方案，其核心是利用前沿知識激勵學生，用靈活的考核手段因材施教、用直觀形象的教學代替枯燥的說教，創新教學的方法是對光學教學中的有益探索。

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作者簡介：王利強，陜西省西安郵電大學理學院。endprint