信息光學在應用物理專業教學中分析

摘 要：信息光學是高端光學，走在教學前沿，信息光學與計算機光學相結合，同時離不開信息科學，新興光學是現代光學的代表。有著自己獨特的課程特點，需要結合現代化教學現狀來開展技術分析，結合信息理論，將其貫穿于教學過程中，改善大公式難度較大并且繁瑣的特點，提高物理專業性，教學設計要符合素質教育的要求，建設校內平臺，提高計算機的應用次數，合理利用校外資源，加強教學實踐訓練。本文通過探討了信息光學在物理專業中的應用，希望能對教育教學有所幫助。

關鍵詞：信息光學 應用物理 探索 思考

一、教學內容設置

學生在上《信息光學》這門課時，他們已經掌握了一定的基礎知識，主要是和光學相關的基礎知識，其中包括了光的干涉、光的吸收以及幾何光學等，這些基礎知識都是學習這一門學科的重要內容。這門課程可以幫助學生了解并掌握基礎的光學知識，但是對標量衍射、傳遞函數等部分知識仍然不是很了解，對莫爾條紋傅里葉變換、阿達瑪變換、光學小波變換、光計算和三維面形測量甚至都沒有聽說過。所以教師在本門課教育教學的內容中，應該帶領學生主動學習相關理論知識，掌握好相關基礎技術，做到理論與實踐經驗相結合，提高學生研究光電信息的能力，讓學生學會主動研究，提高對相關理論實踐的興趣。教師在講授信息光學開始階段，應該從急促開始抓起，二維線性系統的一些基本知識需要重點進行講解，矩形函數、sine 函數、三角形函數以及符號函數等內容，課堂講授中都應該涉及。在課程中引導學生深入了解毫無熟悉感的運算定律，例如傅里葉變換以及積卷等相關的物理運算定律。在講解授標量衍射理論光學系統的傳遞理論時，應該對這一知識點作出全面且詳細的分析，這樣的話就能為學生的進一步學習打好基礎。充分吸取科研工作者的相關經驗，使得學生吸收的知識可以應用在現代科技中，并且可以掌握光學全息計算全息以及空間濾波等運算。幫助學生形成對光電信息的初步認識，了解基本的物理概念及應用，鍛煉學生建立數學模型，編寫計算機等技能。^[1]

二、校內實驗平臺的建設

信息光學這一門學科的教學內容大多都比較抽象，如果想要學生掌握好這一學科的知識點，首先要提高學生的邏輯思維能力，為此，教師在日常的教學中，需要注意講授的方式，通過理論與實踐相結合開展教學活動，這樣的話學生才能掌握好物理專業的相關必備知識，這樣才能獲得較好的教學效果，所以通過實踐練習，增加實驗環節在應用物理課堂教學中是必備的，提高課堂興趣。這樣才能產生較好的教學效果，所以教師在教育教學中，不斷增加學生的實驗環節是十分必要的，根據實驗內容選擇相關的器材，教學中，在學校的實驗室中存在一個問題，那就是實驗器材不夠全面，實驗的效率以及內容固然重要，但是如果無法具有與光學信息相關的實驗器材，那么就無法支持該實驗的順利開展，因此教師在教學中選擇合適的物理實驗是非常重要的一個環節，應該盡量選擇出對設備要求不高并且較為經典的實驗。有一些實驗在物理光學教學中起到了非常重要的作用，例如阿貝成像原理、空間濾波以及光電探測原理等實驗，學生通過這些實驗的操作，可以為他們將來的光學的學習打好堅實的基礎，激發學生積極性。^[2]

三、加強計算機輔助實驗

信息光學方面的實驗受到實驗器材的限制，基礎設施也沒有特別完善，所以不能做到盡善盡美，達不到實驗要求，所以這時候我們就要利用計算機來實現實驗，彌補實驗器材不足帶來的缺點，完成學生對信息光學的理解和掌握。這樣的話信息光學實驗就變得更加直觀，能吸引到學生眼球，解決學生對信息光學的疑惑，使難以描述的物理這門學科變得真實可感，削弱物理現象的抽象化，鍛煉學生的形象思維能力，進一步掌握理論方法，把抽象的物理應用到生活和實踐中來，增添起其使用價值。

學生在學習相干光學傳遞函數和非相干光學傳遞函數的時候，應該對工程光學的像質評價的相干內容通過Zemax來計算模擬的MTF曲線解釋有一定的了解，這樣的話抽象的知識就變得真實可感，更加直觀的學習知識，使用Matlab工具，使復雜的數學公式變成具有物理意義的直觀圖像，原本無聊的理論知識就會變得鮮活起來，物理本質的顯示也變得漸漸清晰，學生創作能力進一步得到激發。^[3]

四、加強實踐教學

信息光學的實用性較強，加強實驗與計算機的應用具有必要性，因此要求了學生要充分理解并掌握實驗教學內容，提高自身的動手能力、實踐能力、科研能力以及創新能力等，這些能力得以提升有助于學生深入理解理論知識，這些自身能力的培養對學生的終身發展有著極其重要的意義。這些能力課堂教學和實驗室不能夠完全掌握，我們學生需要通過大三或大四的實習來開展這些學習能力的培養，例如：學生在開展實習的過程中，可以根據電視機的內部進行理論知識的學習，深入研究電視機內部實物，學習測量元器件參數的測量。經過實習，學生能夠自主意識到信息光學中的光承載著信號傳遞的作用，使信號發生改變，調適調解光波，在實習里有條件會讓學生進一步了解，渡前編碼、傅里葉變換、空間濾適、計算全息等知識點。

結語

我們從以上幾個方面進一步學習和掌握信息光學在應用物理中的研究方法，利用親身實踐和計算機應用輔導等方面學習了解系統的知識，進一步激發相關專業學生的思考和探索。應用物理在光電類的教學改革要求該相關專業的學生要進一步探索相關知識，尤其是面對考研和就業，課程實驗遠遠達不到，相關企業對光電專業人才素質的需求越來越高，所以校內實驗遠遠達不到相關要求，培養學生的應用能力應該從更深的層次進一步培養，相關教師應該從自身出發，不斷提高個人業務水平，探索提升科研能力，在教育教學中向學生普及專業素質的知識，加強學生終身發展能力，學校要盡力為學生營造必備條件，不斷完善學校的相關物理實驗設備，未學生提供一個良好的實踐場所，并且可以支持光電學信息實驗教學，不斷提高相關專業人才素質。隨著經濟社會的發展，社會對應用物理教學的要求也就越來越高，為此物理教師應該注重提高學生的物理應用能力，充分挖掘出學生物理光學的潛能，并且加以培訓，使得他們成為物理全能型的人才。

參考文獻

[1]史順平.信息光學在應用物理專業教學中的探索與思考.[J]，價值工程，2017，（1）.

[2]劉紅梅.信息光學教學改革的探索與思考.[J]，中國電力教育，2013，（31）.

[3]王仕璠.《信息光學》課程教學改革探索與實踐.[J]，實驗科學與技術，2012（6）.

作者簡介

張翠梅（1984.10—）女，漢族，安徽宿州市泗縣人，物理化學博士 大連科技學院專任教師，研究方向：光學模擬計算