物理光学课程教学改革

物理光学课程教学改革（共10篇）

物理光学课程教学改革 篇1

摘要：《物理光学》课程是光电信息工程专业的重要基础课。为了培养基础扎实, 具有创新精神和能力的光电专业应用型人才, 对该门课程的教学内容、教学方法进行了研究与探索。实践证明该课程的改革措施对提高教学效果, 激发学生的求知欲与创新意识具有很大帮助。

关键词：光电信息工程专业,教学改革,物理光学,计算机仿真

随着信息技术与信息产业的蓬勃发展, 光电子产业已成为全球战略产业。加快建设我国的光电子产业和培养高层次光电子人才, 是现代社会信息技术发展的需要, 也是未来光电子产业的需要。为了适应光电子产业日益增长的人才需求, 国内越来越多的高校开设了光电信息工程专业 (简称光电专业) 。光电信息工程作为教育部本科专业目录中的重点学科, 涉及光学、光电子、微电子、通信等高新核心技术。光电专业与其他专业一样, 侧重于培养理论基础扎实, 实践能力较强, 具有人文精神和创新意识的应用型、复合型人才, 为我国经济建设和社会发展服务。

一、物理光学的课程特点与教学现状

物理光学是光电信息工程、电子科学与技术等本科专业的一门重要的专业必修课, 起着承上启下的衔接作用。其先修课程主要为高等数学、大学物理、应用光学、电磁理论等基础课程。后续的专业课程则包括激光原理与技术、激光加工、光电检测技术、光纤光学、信息光学、光纤通信等。该课程以光的电磁理论为理论基础, 讲述光在各向同性和异性介质中的传播规律, 光的干涉、衍射、偏振特性以及光的吸收、色散和散射等内容。专业的物理光学在大三第一学期开设, 总学时为96学时, 其中理论为72学时, 实验为24学时。该课程内容概念繁多, 物理规律较为抽象, 光学现象与规律讲授难以生动形象。物理光学内容包含大量的原理推导和数学公式, 学生往往容易记住公式却忘记了公式背后的物理意义和分析方法, 无法举一反三、学以致用。课堂中, 如果采用填鸭式的方法将传播条件与规律告诉学生, 显然没有明显的说服力。该教学方法既影响学生对课程内容的理解掌握, 也会影响学生的学习和探索兴趣, 阻碍学生创新能力和探究能力的培养。

二、课程建设改革的实践与探索

针对物理光学在光电专业课程体系中的特殊地位, 近几年我校光电系对该课程的课堂教学内容、教学方法和教学手段等方面进行了一系列的实践和探索, 取得了积极的效果。

1. 一条红线, 八大现象。

学生在经历了高中物理基础和大学物理课程学习之后, 对光的认识上升到了一个新的科学高度。对于光的波动现象等理论, 学生开始接受并有似懂非懂之感。物理光学的课程中, 则是采用数学的方法描述光波的传播特性。因此, 在授课过程中可删繁就简, 遇到重复的内容可一带而过。物理光学课程内容繁多, 在学习该课程时, 需谨记一条红线, 即光波的传播。光波在同性或异性介质, 自由或半自由空间传播时呈现的八大传播现象, 即反射、折射、干涉、衍射、偏振、吸收、色散与散射现象。在进行课堂讲述时, 先由光波的传播现象, 引出光波发生此现象的条件, 进而总结光波的传播规律。为了理论知识与实际问题密切联系, 着重介绍光波理论的理论和所涉及的行业领域, 通过丰富的课程内容让学生真实地感触知识的应用。

2. 问题导入式的教学方法。

物理光学作为一门专业基础课, 具有抽象性强、枯燥乏味等特点。同时, 物理光学也具有较强的专业性, 该学科的创建均来源于对实际光学问题的解释。在介绍一个知识点之前, 为了理论联系实际, 我们首先要有目的地设置问题。通过一步一步地启发学生, 让学生带着问题思考解决的方法与思路, 进而解决问题。例如, 我们讲授光波的衍射时, 首先从白光通过指缝的衍射现象出发, 提出产生衍射的条件。如果采用单色光源, 指缝转变为圆孔、矩形孔或不规则孔, 衍射条纹如何变化?引导学生思考如果采用多缝或透射光栅, 衍射条纹又将如何变化?从而引出影响衍射现象的因素和采用数学模型描述衍射现象的问题。实践证明, 这种以实际问题为先导的模式, 激发学生的思考和学习兴趣, 培养学生分析和解决问题的能力, 得到了良好的教学效果。

3. 充分利用多媒体教学。

多媒体教学在许多方面是传统教学模式所无法比拟的, 具有直观性强、图文声像并茂、信息量大、生动活泼等特点。但运用不当, 也会适得其反。为了弥补两方面的不足, 我们采用了多媒体课件与传统板书相结合的教学方法。在物理光学课程中, 采用PPT课件形式与FLASH动画结合, 生动描述光波的传播现象与规律。多媒体课件重点介绍物理概念及方法, 而大量的公式推导可在课后参考教材或其他课本。制作这种多媒体课件的教学方法不仅给学生留下深刻的印象, 而且还给教师留下充足的时间来强调重点、难点和核心内容。

4. 利用计算机虚拟仿真技术提高教学效果。

在课堂教学之余, 训练学生利用计算机仿真技术处理物理光学相关问题。利用现代计算机辅助手段, 加深学生对光学现象的理解, 发现学习中的盲区和误区, 提高教学的针对性。计算机虚拟仿真技术将抽象难懂的光学规律和概念形象直观展现给学生, 激发学生的求知欲。光学仿真设计软件有很多种, MATLAB、Trace Pro、Zemax、Fred、Opti System, 分别应用于不同的光学领域。MATLAB是Mathworks公司于1982年推出的一套高性能的数值计算和可视化软件, 具有数值分析、矩阵运算、信号处理和图形显示等功能, 是工程界最流行的软件工具, 在大学理工课程教学中的应用亦渐成热点。目前, 已有众多文献采用MATLAB软件模拟光波发生干涉、衍射现象后光强度的分布。MATLAB软件中的图形用户界面 (Graphical User Interfaces, GUI) , 可以实现交互式模拟。采用交互式滚动条动态地展现各物理量对衍射结果的影响, 有利于加深学生对物理规律的理解和认识。Trace Pro是一款基于蒙特卡罗法的非序列光线追迹软件, 为美国Lambda Research公司开发。Trace Pro以实体对象来构建光路系统, 通过计算反射、折射、散热、吸收和衍射等行为来模拟光线与实体表面的作用, 对真实场景进行计算和显示。Trace Pro图形使用界面简单, 且具有强大的仿真功能, 能对光学镜头、背光板、照明灯具、投影显示器、医疗仪器等进行光学模拟及分析。目前, 在校学生已采用Trace Pro仿真软件成功对偏振棱镜、衍射光栅进行了模拟仿真, 采用光线追迹方法形象直观地展现光波传播过程及特性的变化, 加深对光波传播规律的认识和理解。

当然, 计算机虚拟仿真技术只是物理光学教学的辅助, 不能代替理论教学。学生应该在认真掌握基本物理知识的基础上, 逐步学会运用计算机仿真软件, 才能达到促进学习的效果。计算机虚拟仿真的实际操作, 培养了学生将理论知识应用于分析实际问题的能力, 检验了学生专业知识的掌握程度, 也为下一阶段的课程教学提供了指导方向。

三、总结

在物理光学课程教学改革实践中, 针对课程内容理论性与专业较强, 数学公式与物理概念较多等特点, 我们对教学内容、教学方法和教学手段等进行了积极探索和实践。在学习过程中, 始终围绕光波的传播这条红线, 介绍光波的传播规律与现象。采用问题导入式的教学方法, 充分利用多媒体教学和计算机虚拟仿真技术的教学手段, 加深专业课程的抽象理论形象化。在教学中注重基础理论和知识的应用性, 培养学生的独立思考能力和创新意识, 促进了学生学习兴趣的提高和发展, 增强学习效果, 实现学以致用。

参考文献

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[2]王伟.物理光学课程教学改革与实践[J].安徽工业大学学根, 2011, (4) .

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[7]龙全喜.论“物理光学”教学方法和考试方法的改革[J].广东科技, 2013, (14) .

物理光学课程教学改革 篇2

目前，初三已经临近中考，针对学生平时作图题经常出现失分的情况，特作本专题进行光学的综合复习，本节课主要解决的问题是光学中两个定律，光的反射定律和光的折射定律，以及对应的应用，平面镜成像规律以及凸透镜成像规律。

作图题是中考常见的、基本的题型，所占分值为4分。作图题的考查难度不大，但是有相当多的学生会因为各种原因失分，主要失分原因有：①画非“所问”，②作图欠规范③基本概念掌握不牢固.本节课目的在于使学生养成规范的作图习惯，同时通过作图重点突破光学相应的重要知识点和难点。让学生经历归纳总结作图问题的过程，学会各种光学作图方法，提高知识的灵活运用能力。同时通过问题的合作交流与探究，激发学习热情，体会解决问题的喜悦和成就感。

本节课的教学过程主要采用“复习基础——导学探究——讨论归纳——中考解答——练习反馈——评价反思”的复习模式，在每个环节都特别注重学生的参与和主动性的发挥，力求实现“和谐高效”课堂教学效果。

本节课按照知识的内在结构，分为三部分——

第一部分重点训练“两律、三线、三角”通过三个光路图让学生既复习了基础知识，又学会了把基础知识灵活运用到综合类作图当中，通过学生的自我讨论，学生及时发现了问题并解决了问题，通过师生共同总结规律，落实了方法，达到了很好的效果。

第二部分是本节课的难点和易错点，学生存在不少不会做，没有思路，无处下手的情况，或者想当然，导致没有根据的错误，通过平面镜成像的特点归纳以及平面镜成像原理的记忆理解与应用，使学生明确了此类题的解决方法，并且及时记下来，及时掌握落实。通过生生讨论，师生归纳总结，突破了这一难点。

第三部分凸透镜的成像问题，通过三线含义，透镜对光线的作用，使学生明确掌握了此类题的步骤方法，总体来说这三部分即是复习基础知识，又是训练作图，达到了复习基础与基础灵活运用“一箭双雕”的目的。通过中考真题解答讨论练习，教师点拨指导，学生很容易的得到解决。然后通过练

习反馈使学生加强了认识，提高了应用能力。最后通过学生自我评价反思，使学生进一步归纳升华，取得了较好的复习效果。达到了预定的目标。

以上为本节课较为成功的地方，但是本节课自我感觉依然存在一些问题：

本节课如果能够更加充分的调动学生的积极参与度，效果将会更好，有部分学生思维跟不上，思路不清晰，导致这部分学生对此类问题认识没有达到应有的深刻程度。

另外如果能够在每一部分都能够采取更加及时有效地评价，给多数学生更多自我展示和思维深入的过程会效率更高。

自我语言精练的同时，也训练学生的语言更加精炼，更有逻辑性，使思路更加严谨，展示更加立体化。

物理光学课程教学改革 篇3

关键词：实验改革 工程光学实验 创新能力

中图分类号：G642 文献标识码：A 文章编号：1674-098X（2012）09（b）-0182-01

《工程光学》是光学和测控技术与仪器专业的主要技术基础课程[1-2]。由于此门课程所用的仪器设备比较昂贵，限于条件以往只能让学生做几个验证性实验，如：菲涅耳与夫琅和费衍射实验，阿贝成像原理和空间滤波实验，迈克尔逊干涉实验马赫—曾德干涉实验，观察透镜成像规律、光的干涉、衍射等现象。对干涉、衍射的原理、阿贝成像原理和傅里叶光学中关于空间频率、空间频谱和空间滤波等概念的深入理解。学生在做这些实验的过程中，思维空间较小，为了使工程光学实验教学真正达到培养学生理论联系实际、提高学生实践能力和创新能力的目的，促进学生综合素质的全面提升，将从实验教学内容和教学方式等方面进行改革[3]。

1 优化实验内容

以衍射实验为例，过去是利用惠更斯原理，定性地从某时刻的已知波阵面位置求出后面另一时刻的波阵面位置。观察和验证单缝菲涅耳衍射现象，即用单缝衍射仪测量狭缝的宽度，学生观察到衍射条纹后，对条纹进行测量，然后按公式计算出狭缝的宽度，再与实际宽度对比，这些实验过程都是参照实验教材进行，很少进行更深入的思考，为此，我们对实验内容进行了充实，因为惠更斯原理的子波假设不涉及子波的强度和相位，无法解释衍射图样中的光强分布。菲涅耳在惠更斯的子波假设基础上，提出了子波相干叠加的思想，从而建立了反映光的衍射规律的惠更斯-菲涅耳原理即波阵面前方空间某点处的光振动取决于到达该点的所有子波的相干叠加。在此原理的基础上，得到菲涅耳衍射积分公式，所以采用两种不同的原理进行对比衍射实验，并要求同学自己归纳出在两类衍射现象的不同，改变衍射屏大小形状和距离，观察衍射变化的规律，用所学知识对现象进行解释。通过对比，使学生对自己的实验方案、操作步骤以及所学的原理都有充分的认识和比较，通过实验后对实验现象进行解释，提高了学生对基础知识和实验原理的理解和掌握。

2 以科研带动实验教学

如果只是照着教材做实验，而不知为何如此设计，实验现象背后的原理，那么将来要解决新的问题，又将会一筹莫展，不知道如何展开实验，对于观察到的新现象和规律，他们也将不能给出一个合理的解释并且设法开展进一步的实验来证明。而这些独立思考和解决问题的能力却又是学生毕业之后工作中必须具备的，尤其是科研中不可缺少的。采用学生参与教师的科研项目来带动实验教学的方法来提高学生科学素质、创新能力、分析问题和解决问题的能力是非常有效的，鼓励教师将项目中有关光学设计的内容单独设题，由同学自选， 根据内容的难易、技术含量等因素，做为学生的实验课的内容。这样可以使同学从这种实际项目的开发中得到锻炼。实践证明学生参与了这类实验后感觉学到了许多新知识，而且记忆深刻。

3 增加实践机会

依托深圳经济特区优势，开拓工程光学实验课程实习基地，使学生真正接触企业进行光学工程实践的机会，使学生能理论与实践结合，不但增加调动学生的积极性，增加学习兴趣还能更好的理解理论知识。

由此可见，通过工程光学实验教学改革，充分调动学生的积极性，使学生的科学素质、创新意识、思维能力、创新能力、分析问题、解决问题的能力和实践能力得到良好的训练和培养，为今后毕业论文和从事光学有关的科研工作奠定坚实的基础。

参考文献

[1] 巫建坤，赵双琦，邓文怡.工程光学基础课程的实验教学改革[J].实验室研究与探索，2001，4（20）：29-30.

[2] 李丽，刘晓波，工程光学教学改革探索[J].实验室研究与探索，2009，8（26）：129-131.

[3] 张建寰，颜黄苹，黄元庆，突出“实践”特色建设工程光学精品课程[J].高等理科教育，2009（2）：108-111.

[4]马为民.中美（三所）大学学生体育意识形成的社会学分析：兼论大学生体育意识[J].北京体育大学，2003.

[5]马约翰.论体育的迁移价值[M].中国文史出版社.

[6] 王艳云，左成.探析我国高校校园体育文化[J].北京体育大学学报，2006.

[7]姜志明，刘甄悦.中外大学校园体育文化比较研究[J].广西高教研究，2001，12（6）.

[8]向家俊.中西文化差異与体育价值观[J].体育文化导刊，2002（2）：34-35.

物理光学双语教学的实践与思考 篇4

1 物理光学双语教学目标定位

双语教学的主要目的是使学生借助英语学习专业知识, 培养既懂专业又会英语, 具有国际视野的复合型人才[1]。我国当前的双语教学模式主要属于保持型双语教学, 即学生刚进入学校时使用母语, 然后逐渐使用第二语言进行部分学科的教学, 其他学科仍使用母语教学[2]。物理光学即是我们电子专业进行双语教学改革的示范课程, 是第一批开设的双语教学重点建设课程。

物理光学主要讨论现代光学理论及方法, 包括光的电磁理论及频谱分析理论, 光波传播过程中发生的各种光学现象分析及处理。其知识结构为进一步学习、深造、技术研发以及相关领域的科学研究打下坚实的理论基础。当前相关的理论技术及参考资料大多为外文制品, 只有具有双语能力才能真正把握该学科的前沿方向。另外, 物理光学课程涵盖的知识体系较庞大, 涉及大量的数理基础知识和抽象概念。需要在双语教学的过程中, 对所涉及的理论知识、概念进行重点教学。最终实现师生均能运用汉语和英语两种思维方式进行物理光学课程的学习、思考与交流。

2 物理光学双语教学实践

2.1 教学策略

2.1.1 教材选择。

双语教学课程的教学内容必须有利于学生的学习和对新知识的掌握, 必须能使学生适应经济技术飞速发展的信息时代的要求[3]。因此, 教材的正确选择是实现双语教学目标的重要环节之一。根据要求, 高校双语教学要使用英文原版教材。英文原版教材的使用有利于实现与国际接轨, 其英文表述方法能简单易懂地阐述深奥的学科原理, 使学生接触到“原汁原味”的专业英语, 以避免教学上的随意性和语言表达上的差异。但如果单独使用原版教材还存在以下几个问题:一是结构及内容上, 原版教材思维跳跃, 不同于国内教材条理清晰, 不太符合中国人的阅读习惯。二是物理光学课程理论性较强, 如果单纯使用英文原版教材, 大量陌生的英文单词及深奥概念, 学生理解上存在一定难度, 从而影响学习双语课程的积极性。因此, 我们采用英文原版教材与中文教材相结合的方式, 更有效地实施物理光学的双语教学。通过实践表明, 实施中外教材结合的教学效果非常好, 不单丰富了学生的专业知识, 培养了学生理解英文文献的能力, 还很大程度上提高了学生阅读专业英文文献的兴趣。很多同学通过本门课程的学习, 能够习惯性地利用网络资源查找英文资料, 拓宽自己的知识面, 这也使我们深感欣慰。

2.1.2 教学模式。

目前, 高校双语教学主要有三种模式:沉浸式、保持式和过渡式[4]。在实际教学中, 考虑到师生的英语口语表达能力和理解能力有限, 通常使用保持式或过渡式双语教学[5]。在物理光学双语教学实施过程中, 我们在第一阶段根据教学内容的难易程度, 对部分章节采用中英文交替教学的方式, 并使用原版教科书中准确精练的英文, 使学生学习和掌握正确的英文表达方法。在逐步完善和成熟的基础上, 目前处于物理光学双语教学发展的第二阶段, 即努力实现完全用英语教学, 仅用汉语作辅助说明。目的在于培养学生同时用中文和英文来思考问题, 解答问题。第二阶段的实施目前正处于循序渐进的过程, 要使师生完全达到双语思维层次, 还需要一定的过程。

2.1.3 考核方式。

双语教学由于其教学模式的特殊性, 在考核方式上应采取更全面、更灵活的方式。避免只重视期末考试试卷中对特定题型的解答情况, 而不能很好反映学生平时阅读英文文献的能力;避免只重视翻译写作水平的高低, 而缺乏对学生英语听说读写综合能力的评估。因此, 我们采用多种考核方式来对学生进行较全面的综合评定。考核成绩包括平时课堂上英语表达的活跃程度及准确程度, 课外阅读文献的难度和精度, 以及最终的期末考试试卷成绩。我们采用的期末考试试卷全部为英文试题, 试题类型包括翻译、写作、专业知识问答等多种形式, 要求学生用英文答题。实践证明, 我们采取的物理光学双语考核方式较正确地反映了教学成绩。调查问卷也表明, 学生对这种考核方式很满意, 他们认为这种综合考核方式较合理地对他们自身的英语应用能力及学习态度进行了评估。因此, 我们还要继续巩固和完善这种综合考核方式, 以取得更满意的教学效果。

2.2 教学手段

2.2.1 多媒体教学。

物理光学双语课程采用多媒体教学, 充分利用多媒体的丰富表现形式, 以生动的实例向学生讲述物理光学知识。避免了学生只看书本和黑板所产生的视觉疲劳, 更减少了不必要的板书内容, 节省了大量时间。另外, 多媒体教学更便于学生视听、理解和掌握课程本身的内容, 而不是把精力放在记笔记、跟进度上, 很大程度上提高了教学效率。

2.2.2 互动式教学。

为了保证物理光学双语课程教学目标的顺利实现, 课堂教学是最重要的环节。如何有效地组织课堂教学, 达到既定教学目标, 是双语教学成功与否的主要标志。学生在学习过程中, 面对大量枯燥的物理光学专业英语知识, 加上本身英语水平的限制, 很容易产生抵触情绪, 严重影响学习的积极性。因此, 如何采用多种手段营造热情饱满的教学氛围, 使师生共同进入一种真实的汉语和英语语境是我们逐渐探索的方向之一。其中, 形成互动教学课堂是实现提高学生积极性和确保双语课程进度的重要教学手段。互动式教学能充分发掘学生的理解力和接受力, 使师生能够熟练地运用汉语和英语进行学科知识上的教学与交流。我们在互动式教学的实践过程中, 鼓励学生在课堂上大胆用英语提出问题, 用英语表达自己的思想和见解。并组织讨论、独立说课等活动, 比如给学生布置下一次课的主题报告, 让学生结合物理光学的某一知识点, 完全用英语讲述给其他同学。通过这些活动, 不但提高了学生的英语应用能力, 并且促使学生自觉参与到课堂教学, 体会在应用知识过程中的成就感, 从而更加激励了他们的学习动力。在互动式教学中, 教师的课堂控制能力和教学方法都具有至关重要的作用。教师在授课过程中能够展现出自身对课堂教学的饱满激情, 并始终与学生保持平等互爱的和谐气氛, 将更有利于教学过程师生之间的沟通契合, 从而使互动教学取得满意效果。

2.2.3 综合能力的培养。

物理光学双语教学的目的并不止局限于让学生掌握本门课程相关知识, 更重要的是通过双语教学模式培养, 提高学生的综合能力。我们通过网络平台提高学生上网获取信息的意识, 开设了科技英语博客并建立了公共信箱, 更方便地为学生提供与学科相关的外文资料以及科技英语的学习方法等相关信息, 使学生在学习之余, 有意识地去了解国外科技发展的最新动态, 丰富知识, 开拓视野。另外, 在网络上我们还能够与学生进行在线交流, 随时随地与学生进行沟通。为了引导学生深入了解学科前沿, 明确专业方向, 我们还开设了专题系列讲座, 讲座中采取全部或部分英语表达形式, 不但使学生认识到了双语教学的重要性, 同时还增强了学生对专业知识的综合应用能力, 为培养更高层次人才打下坚实的基础。

3 物理光学双语教学思考

3.1 加强师资队伍建设

师资队伍的素质是保证双语教学顺利进行的关键[6]。双语教学能否顺利开展, 关键在于师资。要构建物理光学双语教学质量的长效机制, 加强现有的教师队伍建设是当务之急。对英语水平高但物理光学知识薄弱的教师, 可有计划地对其进行物理光学专业知识的指导和培训, 提高其专业素质和能力;对物理光学专业知识深厚并具有多年主讲经验的教师, 可通过出国培训或在国内专门培训机构强化训练的方式, 提高其英语水平, 特别是加强英语听说能力, 以逐步实现全部用英语给学生授课。另外, 在条件允许的情况下, 积极吸引具有国外留学经历, 充满教学热情的教师加入到队伍中来。通过不断加强建设, 逐步形成一支高素质双语教师队伍, 更有效地提高物理光学双语教学质量。

3.2 发挥学生的主观能动性

实施双语教学的前提条件之一是学生具有相应的英语水平[7]。长期以来, 由于传统英语教学方法及考试制度的影响, 学生普遍是为了考试而学习, 没有把英语作为一种交流思想的工具, 使其难以成为传播专业知识的桥梁[8]。另外, 高校学生英语水平参差不齐, 听说能力整体相对较弱。在双语教学的实践过程中, 由于学生本身对物理光学许多专业知识理解不足, 再加上大量陌生的专业词汇和英语释义, 无疑加重了学生的学习负担, 给双语教学的实施增加了难度。因此, 应鼓励学生多参加课外活动, 以多种形式提高对英语的学习兴趣, 加强英语应用能力。并且在物理光学双语授课过程中, 需不断开展新的教学方法, 探索新的教学模式, 从而充分调动学生学习的主动性和积极性。

3.3 完善教材建设

物理光学双语教材的建设也是我们目前正在进行的工作。结合国外原版教材中纯正的专业英语表达方法, 参照相应中文教材的结构和内容, 归纳几年教学过程中总结的重点和难点, 针对学生掌握的先验知识, 汇编成符合我们自身教学要求的教材。这样, 汇编后的教材在内容上完全符合我们学生自身的知识体系结构, 且每篇课文篇幅适中, 结构清晰, 便于提高教师授课和学生学习的效率。另外, 我们还通过网上查找资料等方式逐步完善教学课件等教学参考资料, 以增强学生的学习兴趣, 充分提高物理光学双语教学效果。

4 结论

总之, 在物理光学实施双语教学的过程中, 需要我们努力克服各种困难与阻力, 不断总结成功的经验和失败的教训。坚持从实际出发, 扎实稳步地进行尝试、摸索, 循序渐进地推进双语教学。经过几年的不懈努力, 笔者已经在物理光学双语教学工作方面取得了一定的成绩, 为学校的教学开辟了一条特色发展之路。在以后的不断努力和完善过程中, 相信我们一定能成功建立一个相对较完备的双语教学体系, 实现与国际教育接轨的目标, 为国家培养出更多高素质的具有国际竞争力的优秀人才。

参考文献

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物理光学英文总结 篇5

Brewster’ law, in his own words, states that “when a ray of light is polarized（偏振）by reflection, the reflected（反射）ray forms a right angle with the refracted（折射）ray.On the laws which regulate the polarization of light 偏振光by reflection from transparent bodies.” 8.光波的叠加, Superposition of waves 9.驻波(Standing Wave)10.拍频（Beat frequency）11.相速度（Phase velocity）12.群速度(Group velocity)13.合成波resultant wave 14.振幅amplitude 15.干涉现象（Interference）：在两个（或多个）光波叠加的区域形成强弱稳定的光强分布的现象，称为光的干涉现象。

The term Interference refers to the phenomenon that waves, under certain conditions, intensify or weaken each other.16.相干光波（Coherent wave）相干光源，Coherent light source 17.杨氏干涉实验（Young’s interference experiment）18.干涉条纹（Interference fringes）19.Path difference（路径差）20.Phase difference（位相差）

21.The order of interference（干涉级）22.The light distribution（光分布）23.A maximum amount of light(maxima)24.A minimum amount of light(minima)25.干涉条纹的可见度

The visibility(contrast)of interference fringes 26.对比度（Contrast）： It can be defined as the ratio of the difference between maximum areance（面积比）Emax, and mimimum areance, Emin, to the sum of such areances:

K=(Emax-Emin)/(Emax+Emin)The amount of power incident per unit area is called areance(illuminance).Visibility：K=(Imax-Imin)/(Imax+Imin)

27.相干性与干涉（Coherence & interference）

28.空间相干性（spatial coherence)和时间相干性（temporal coherence）29.等厚干涉（Interference of equal thickness）30.平行平板(Plane-Parallel Plates)

31.等倾干涉（Interference of equal inclination）

32.法布里－泊罗干涉仪（Fabry-Perot interferometer）

33.分辨极限和分辨本领（Resolvance of the interferometer）34.光学系统的分辨本领（Resolving power of an optical system）35.光的衍射（Diffraction）

36.衍射实验(Diffraction experiment)

37.衍射现象的分类(Classification of light diffraction)

（1）夫琅和费衍射(Fraunhofer diffraction)（2）菲涅耳衍射（Fresnel diffraction）38.矩孔衍射(Diffraction by a rectangular aperture)39.强度分布计算（Intensity distribution calculation）40.单缝衍射(Diffraction by a single slit)

41.夫琅和费圆孔衍射(Fraunhofer diffraction by a circular aperture)42.椭圆的衍射图样(Diffraction pattern)43.光学成像系统的衍射和分辨本领Diffraction and resolving power of an optical system 44.光学系统的分辨本领（Resolving power of an optical system）45.瑞利判据（Rayleigh’s criterion）46.双缝衍射（Double-slit diffraction）47.多缝衍射（Multiple-slit diffraction）48.衍射光栅

(Diffraction gratings)49.光栅方程（The grating equation）50.光栅分辨本领(Resolvance of a grating)51.光的偏振（Polarization of light）

52.偏振光与自然光，Polarized light and Natural light 53.线偏振光（Linearly polarized light）54.圆偏振光（Circularly polarized light）55.椭圆偏振光（Elliptically polarized light）56.部分偏振光(Partially polarized light)

57.偏振光的产生（Production of polarized light）

反射和折射、二向色性、散射、双折射 Polarization by reflection Polarization by transmission Polarization by dichroism Polarization by scattering Polarization by birefringence 58.马吕斯定律(Malus’ law)和消光比(Extinction ratio）59.起偏器（Polarizer）：用来产生偏振光的偏振器件。60.检偏器（Analyser）：用来检验偏振光的偏振器件。

61.寻常光（Ordinary light, o光）和 非寻常光

Extraordinary light , e光）62.光轴(Optical axis)

63.主截面(Principal section)64.表面法线

物理光学课程教学改革 篇6

1 设计原则

随着数字化校园建设的不断发展, 网络课程建设得到了各个教育管理部门、学校以及广大教师的一致重视。在大量研究和实际应用的基础上, 取得了一些研究成果, 建设了很多内容丰富、特色鲜明、功能多样的网络教学平台[1]。通过对各个高校网络教学平台的调研, 也发现了一些问题, 主要表现在:教学内容丰富但缺乏具有互动性和吸引力的教学设计;具有引导性、启发性的自主学习资源匮乏。针对发现的问题和物理光学的课程特点, 我们确定了四项原则, 用以建立结构合理、资源丰富、互动性强、易于后期管理的《物理光学》网络教学平台。

1.1 结构合理化原则

课程内容结构设计方面, 以《物理光学》教材的各个章节为主线设计导航栏, 同时嵌入站内搜索引擎, 让学生直达想要学习的内容模块;教学平台整体结构以网站地图的形式表现, 建立树状图结构展示教学平台的各个功能模块之间的关联。

1.2 资源丰富原则

网络教学平台的建设也是课程资源库网络化、数字化的重新构建, 由于物理光学的课程特点, 教学中需要大量直观的图形和图像等资料[2], 利用Flash技术、计算机仿真技术可得到高清晰的干涉和衍射图样[3]。同时搜集物理光学相关的著作、优秀论文、最新研究成果和研究进展等文献资料, 使学生和教师巩固所学知识, 拓展知识面, 了解学科前沿动态, 有助于启发学生思维, 为以后的工作和科研打下基础。

1.3 互动性原则

网络教学区别于传统课堂教学, 师生之间、学生之间、教师之间不能直接面对面交流, 如果没有良好的互动性强的学习模块, 是无法调动学生的学习积极性和完全发挥网络教学平台的作用的。为此, 在平台中加入学习论坛模块, 师生能够利用该模块即时发布问题, 解答问题和参与问题讨论, 使平台不仅是交流学习经验的论坛, 还是缓解学习压力、沟通娱乐的空间。教师也可以通过论坛了解学生的学习情况和生活情况, 有目的地引导学生的学习与生活。

1.4 易于管理维护原则

平台建设要求普通教师无需专业的网站建设知识, 也能够在自己的权限内随时管理更新教学平台内容及学习论坛内容。

2 相关技术

2.1 B/S结构 (Browser/Server结构)

即浏览器和服务器结构。在B/S结构中, 因特网中各种形式的数据, 如文本、声音、图像和视频等, 都存储在数据库服务器中。通过数据库服务器与Web服务器的连接, 由Web服务器将各种数据反馈给用户端, 用户端只需要通过网页浏览器就能够得到所需要的信息。

2.2 BB (BlackBoard) 技术

Blackboard是Blackboard Academic Suite TM教育软件的简称, 它是美国Blackboard公司开发的一种网络教学平台。应用BB技术, 交互式网站的开发不再需要繁复的编程, 只需要将简单的脚本代码嵌入到网页文件中, 就可以让静态网页动起来, 可以让网站开发者将更多的精力应用在网站的内容建设上。使用BB技术制作的网络教学系统便于系统信息的管理, 普通教师就可以对教学系统信息进行简单的添加和删除操作。

2.3 SQL Server网络数据库技术

SQL Server 2000是微软公司2000年推出的SQLServer数据库管理系统的版本。它具有客户机/服务器体系结构、图形化用户界面和丰富的编程接口工具, 是一个杰出的数据库平台, 可用于大型联机事务处理、数据仓库以及电子商务等。

2.4 流媒体技术

流媒体技术也称为流式媒体技术, 作为一种时下流行的网络传输技术, 不再需要等整个压缩文件下载后才能观看, 而是预先在用户端创建缓冲区, 在播放前先将一段数据下载到缓冲区, 如在播放过程中, 网络传输速率小于视频播放速率, 就先播放已下载到缓冲区的数据, 从而有效避免播放中断, 保证收看质量。

由于网络教学基本上都在校园内网中进行, 带宽可以保证, 出于成本和管理方面的考虑, 视频点播系统采用顺序流式传播方式。在前期视频处理时, 将收集到的DV带、VCD、DVD等视频文件压缩为asf (advanced stream ing format) 流式文件格式, 并把时间较长的视频 (如整堂课、讲座等) 压缩为多个短视频段落, 以保证播放的流畅性。

2.5 JavaScript脚本语言

这是一种广泛用于客户端Web开发的脚本语言, 常用来给HTML网页添加动态功能。在图片库中应用该语言编写了图片查看器, 可以实现图片的放大、缩小、拖动、还原操作。

2.6 多媒体软件技术

网络教学平台制作过程中还使用Dreamweaver、Photoshop、Flash、Powerpo int以及绘声绘影等多媒体软件, 用于电子资源的处理和平台的搭建。

3 网络教学平台总体设计

3.1 平台功能模块设计

遵循网络教学平台的设计原则, 设计了6个功能模块, 每个模块又有其子模块, 如图1所示。

3.2 平台首页与教师介绍

平台首页的用户登录, 包括学生登录、教师登录和管理员登录, 赋予不同的平台使用权限;最新公告发布最新的平台信息与注意事项;投票调查栏目设置调查问卷, 用以了解学生对平台的使用情况和学习情况。教师介绍是将物理光学课程的负责人、主讲教师以及实验带教教师的个人简介发布到平台上, 使学生更好地了解该学科的教师。

3.3 网络课堂与教学资源

这两个模块都以所用教材的章节为主线设计其子模块, 以导航清晰、资源丰富为设计思路, 学生可以根据需要, 选择相应模块进行学习, 使其在传统课堂学习的同时, 提高自学能力, 巩固完善所学知识, 拓展知识面。

3.4 在线测试

含有章节测试与期末测试两个栏目, 都由选择题、判断题和简答题组成, 将物理光学课程的所有重点、难点涵盖其中。学生进入模块后, 系统随机抽取题目, 答题结束后提交试卷, 简答题给出标准答案供参考, 选择题和判断题自动打分并标示错题题号和正确答案。可以使学生及时了解自己对所学课程的掌握情况, 既能考察对于特定章节的掌握程度, 也能检测自己对于整个课程的学习情况。

3.5 学习论坛

设计答疑解惑、学习心得和心情驿站等模块开辟学习和生活过程中学生之间、师生之间的交流通道。

3.6 平台管理模块

网络教学平台的管理与维护是保证平台良好运行的关键。因此, 我们对于平台的各个功能模块都相应地设计了管理模块。管理员登录平台后, 可以进入管理界面对最新公告、教师介绍、网络课堂、教学资源等模块的信息进行添加、修改和删除操作;对于在线考试模块, 管理员可以查看各个学生的测试成绩;在学习论坛中, 具有发布、回复、修改和删除信息的权限。

对于平台用户的使用权限, 设置为三级权限模式, 从高到低依次为平台管理员、普通教师、普通学生, 根据各自权限实现不同操作。

4 网络教学平台的效果

《物理光学》网络教学平台引入教学后, 在使用中也发现了一些不足之处, 如日常利用率不高, 教学资源库内容还有待进一步补充等, 都是今后需要完善和解决的。但这种崭新的教学模式比传统的课堂模式更注重学生自学能力的提高和学习兴趣的培养, 提高了学生的学习积极性。通过首页的问卷调查, 网络教学平台的好评率达到83%, 2009级学生在使用了网络教学平台后, 期末考试成绩比2008级未使用网络教学平台的同专业学生的优秀率 (80分以上) 提高了6.5%, 说明网络教学模式已初见成效, 对于相关课程的网络教学平台建设有着积极地借鉴意义。最后, 感谢南通大学教改基金 (No:13050487) 对本文的支持。

摘要：提出了《物理光学》网络教学平台设计中应遵循的原则、使用技术及其总体结构, 同时对网络教学模式的效果进行了统计。

关键词：BlackBoard,物理光学,网络教学平台

参考文献

[1]顾正位, 王晓燕, 金秀梅.基于BlackBoard的网络教学研究[J].中国教育信息化, 2007 (7) .

[2]封余军, 王文华, 熊正烨, 师文庆.电科专业“物理光学”课程建设改革的探索与实践[J].中国电力教育, 2011 (8) .

物理光学课程教学改革 篇7

一、利用诗词激发学生的求知欲

在教学中，学生对学习对象是否感兴趣，在很大程度上影响了教学效果的强弱。兴趣是学生力求接触某种事物的意识倾向，它对学生的学习活动起着关键的作用。对于科学严谨的物理学科而言，在课堂教学中，插入一些学生熟知、喜欢的诗词，无疑给教学勾画了一幅美丽的图画，让人看了难以忘却。如果将诗词引入课堂教学，则既能营造良好的环境，活跃气氛，又能让学生获得知识、感受乐趣，使学生对学习对象产生浓厚的兴趣，将学习作为一种愉快的享受，从而产生积极主动的学习动机，产生极大的学习热情，学习效率将大大提高，进而达到良好的教学效果。如在讲初二物理第四章“多彩的光”时，就可以用宋代诗人辛弃疾的诗句“蓦然回首，那人却在灯火阑珊处”，清朝诗人牛应之《雨窗消意图》中的诗句“夕阳返照桃花渡，柳絮飞来片片红”和韩愈《晚春》中的“草木知春不久归，百般红紫斗芳菲”来引入，让学生结合现实生活中的一些景物，从物理学的角度赏析诗词。由于学生很少从物理学的角度理解诗句，心理上受到较强的刺激，同时产生了较强的好奇心，从而有了求知欲，为下面的新课教学营造了一个良好的氛围。如果学生对大自然的光现象有初步的了解，对“多彩的光”产生一个美好的印象，对我们将要讲授的光学知识产生浓厚的兴趣，就会自主地带有目的性地探索与学习，揭开大自然的神秘面纱，我们的教学任务自然就会在一个轻松活跃的环境中完成。

二、利用诗词展示物理科学之美

“爱美之心，人皆有之”。教学不仅是一门科学，更是一门艺术，它是一门不断地向人们展示科学之美的艺术。罗丹有一句名言：“生活中并不缺少美，而是缺少美的发现。”物理教学也是如此，物理本身不是美学，要想使枯燥的物理知识从铅字变成闪烁美丽光彩的科学诗篇，关键在于物理教师在平常的教学中发掘物理科学美，展示美的特征，创设美的意境。在物理教学中引用诗词，就会把一堂只有计算和概念的物理课变得生机勃勃，利用诗词展示物理学的科学美，让学生潜移默化地受到物理科学美的陶冶，激发爱美的天性。如唐代诗人孟浩然在《彭蠡湖中望庐山》诗中写道：“香炉初上日，瀑水喷成虹。”描写了庐山的香炉峰早晨的一景：瀑布溅起的小水珠使照射到它上面的太阳光折射成彩色的光带———虹，这样的描写向学生展示了一幅绚丽多彩的图画，同时也揭示了产生彩虹的两个因素：光和小水珠。

三、分析诗词中的物理现象，加深学生对物理知识的理解

在练习中，以诗词作为题目背景，不仅会给人一种深层次的美学享受，而且通过赏析诗词，从中寻求物理规律，有助于加深学生对物理规律的理解，从而深厚学生的文学功底，更多地体现教学改革的理念，加强学科间的渗透。如唐代诗人王之涣写的《登鹳雀楼》：“白日依山尽，黄河入海流。欲穷千里目，更上一层楼。”特别是后两句，成了千古佳句，它不仅显示出了诗人向上进取的精神及高瞻远瞩的胸襟，而且带有很深的哲理性。它告诉人们站得高才能看得远。在此提出问题：站得高为什么能看得远呢?人能够看到物体或者物体的像，是因为有光线进入人眼的缘故，而光的波长很短，很容易被障碍物挡住，所以在同种均匀介质中光是沿直线传播的。由于人所处的位置很高，物体发出、反射或者折射的光线可以不受阻碍直接进入人的眼睛，人当然就能够看到远处的物体而“穷千里目”了。类似的诗句还有孟浩然的《宿建德江》：“野旷天低树，江清月近人。”“青山遮不住，毕竟东流去”等。这些都说明了光是沿直线传播的。在讲“光的传播速度”时，可以引用诗歌“傍晚农村小河旁，姑娘独自洗衣裳。湿衣暂放石板面，棒打衣物响四方。”它说明了光的传播速度比声音的传播速度快。如在讲“光的反射”时，可以引用赵彦端所作的《谒金门》中的“波底夕阳红湿”，它真切地写出了夕阳倒映湖中给予人的主观感受。倒影是因为光的反射形成的，这也是平面镜成像的原理。光的反射现象在很多诗人的作品中都出现过。

诗情画意的物理教学，就是把培养学生物理知识和技能与我国的传统文化相结合，既可以达到传授物理知识的目的，又可以传承优秀的传统文化和培养学生丰富的情感，还可以提高物理教学语言艺术水平。

参考文献

[1]刘方华.诗词与物理教学[J].湖北教育, 2007 (2) .

物理光学课程教学改革 篇8

本文中, 以理工科类所采用的大学物理教材、普通高中理科生所采用的人教版物理教材和初中生采用的人教版物理教材 (主要是前两者) 为参考, 对大学物理的几何光学部分 (大学物理下册第17章几何光学[1]) 如何与中学物理中相应知识 (选修2—3的第1章光的折射和第2章光学仪器[2]) 衔接的问题进行了分析和探讨, 理清这些问题将有助于促进大学物理课程改革健康有序地发展, 同时也希望为中学物理课程改革提供一定的借鉴。

1. 大学物理课程和中学物理课程基本要求的对比

对照《大学物理基本要求》[3]与《全日制普通高中物理课程标准》 (简称为《新课标》) , 从教学目标看, 《中学物理课程标准》把基础物理知识与技能学习、自主探究的过程训练和方法体验、情感与价值观的培养有机地结合起来。而《要求》则强调在系统掌握物理知识和方法的同时, 还要注重培养学生分析问题和解决问题的能力, 培养学生的探索精神和创新意识, 努力实现学生的知识、能力、素质三方面的协调发展。显然, 大学物理教学要求是在高中物理要求的基础上加以提高。

所以, 将《要求》和《新课标》中对几何光学部分的基本要求做比较, 分析大学物理中几何光学部分知识点的分布特点, 结果见下表。

通过对比可以发现, 大学物理几何光学部分中有60%以上的知识点在中学物理中出现过。然而, 大学物理的内容既不能是对中学物理知识的重复讲解, 又不能完全抛开中学物理的内容, 直接引入新的知识, 否则就会出现知识连接脱轨的现象, 那么大学物理应该如何衔接中学物理知识, 并顺利引入新的知识呢?下面我将针对部分典型问题进行具体分析。

2. 共同涉及知识点的相关要求及教材衔接处理

通过对比, 大学物理中几何光学部分的知识点在中学物理中已涉及的主要有以下几个:几何光学基本定律、折射率、光在平面上的反射和折射、全反射、薄透镜及其成像公式和作图法、光学仪器。

1) 几何光学基本定律包括:光的直线传播定律, 光的反射定律 (镜面反射和漫反射) , 光路可逆性, 光的折射定律。前三个定律一带而过, 做衔接的铺垫。

2) 折射率:在折射定律中将中学的折射率细分为: (1) 相对折射率 (第二种介质相对于第一种介质的折射率) ; (2) 绝对折射率 (相对于真空的折射率) 。然后斯涅耳定律是折射定律的另一种常用形式, 由相对折射率和绝对折射率两个公式推导而来:n1sini=n2sinr。

3) 光在平面上的反射和折射:大学物理教材上点了一下实像和虚像, 由同心光束在折射时被破坏导出一种现象叫像散, 从而接入新知识“视深度”, 视深度是入射光线交主光轴的点离界面距离P与折射光线反向延长线交主光轴的点离界面距离p′, 得。

4) 全反射、薄透镜, 薄透镜的作图法和光学仪器部分:除了基本的定义和条件外, 还介绍了一些全反射的用途和薄透镜的一些内容, 其他只做了解用。

3. 新增知识点的相关要求及教材衔接处理

大学物理几何光学部分知识点中新引入的知识点主要有以下几个:斯涅耳定律、视深度、光在球面上的反射和折射、薄透镜的横向放大率、薄透镜的光焦度与焦距。下面以一个典型例子分析大学物理教材对该部分知识的设计。

如图, 从光源S发出光线SA到半径r、曲率中心为C、顶点为O的球面反光镜AOB上, 反射光线交主轴于S′。则光线SAS′的光程为△SAS′=nl+nl′;其中 (余弦定理) :

光程△SAS′是角度φ的函数, 根据费马定理, 物象间的光程应取极值或常量。故对其求导并令其倒数为零。

当入射光是平行光时即p=-∞, 得, 此时p′即是焦点, 焦距可得近轴区域的球面反射成像公式:, 是一个普遍适用的物像公式。

就像这样的推导方法一样, 先由中学的知识开端, 加进大学物理的内容, 使定律从理想状态的使用条件推广到普遍适用的公式。

4. 结语

大学物理中几何光学部分的内容除一些知识外, 绝大多数概念学生在中学阶段已有接触, 故教材设计中的展开应适度, 避免重复。

对于大学物理中的新增知识点, 由于大学生都已初步具备了独立思考、分析和应用知识的能力, 就不能像对待中学生一样, 应用图画或大量例子使其理解的设计方法, 大学教材对新知识的设计, 应注重知识点之间的联系, 注重综合分析能力和知识应用能力的锻炼, 还应突出设计手法上的灵活多变。总之, 大学物理教材的设计在知识的衔接上既不能繁琐地重复讲解, 又不能出现知识的断点, 这样才能真正做到大学物理教材设计的最优化。

摘要：本文首先比较了教育部高等学校物理学与天文学教学指导委员会物理基础课程教学指导分委员会编制的理工科类大学物理课程教学基本要求 (2008年版) (以下简称“要求”) 和《全日制普通高中物理课程标准》 (以下简称“新课标”) 中关于几何光学部分内容的基本要求, 对大学物理教材和高中物理课程标准实验教材的恒定磁场部分进行了对比, 然后通过分析总结了几何光学部分在要求和教材内容方面的衔接及深入, 希望在几何光学内容的有效衔接方面为大学物理教材的编写提供一些有益的参考。

关键词：大学物理,中学物理,几何光学,衔接

参考文献

[1]尹国盛, 彭成晓.大学物理 (下册) [M].北京:机械工业出版社, 2010.

[2]张大昌, 彭前程等.普通高中课程标准实验教科书物理选修3—1.人民教育出版社, 2007.

几何光学课程教学改革与实践 篇9

1 几何光学课程教学内容的改革与实践

课程的内容体系, 是提高课程教学质量和实现教学目标的核心和基础。因而我们首先对几何光学课程内容从以下几个方面进行了改革与实践。

(1) 在保证几何光学基础内容和自身体系基本完整的前提下, 删除与初、高中重复的内容和对后续课程关联不紧密的内容以及与培养目标相去甚远的内容[1,2], 例如:在几何光学的基本原理一章中删除光的直线传播定律、光的反射定律、平面反射成像、理想光具组中共轴球面系统的组合、厚透镜、薄透镜组合和近轴光学中的矩阵方法等;在光学仪器的基本原理一章中删除人眼的结构、幻灯机和投影机的原理、像差等内容;压缩和简化了平面折射成像、全反射、三棱镜、薄透镜作图求像 (利用主光轴和过焦点的光线) 、光学仪器的分辨本领等内容。以上做法为增加几何光学研究新成果和热点内容的介绍赢得了时间, 创造了有利条件。

(2) 用有关几何光学的应用研究成果, 充实几何光学部分应用内容, 同时重视内容的科学组织, 增强几何光学自身的逻辑性和系统性, 侧重理论联系实际。如讲授光学纤维时介绍其历史和典型的应用;讲到棱镜时, 对棱镜光谱仪分光的定量测量的成果做适当介绍;讲授薄透镜时, 介绍薄透镜在光学仪器中的应用, 尤其是进行最新研究成果的介绍;在理想光具组的基点基面中讲授节点时, 增加照相机中转机的介绍, 增强学生对节点概念的认识和对理想光具组理论的理解;讲授显微镜时, 结合实际介绍电子扫描显微镜;介绍近视眼矫正时, 理论联系实际应用, 简要说明如何配眼镜。使学生感受到课程与日常生活实际的联系, 提高学生的学习兴趣。

(3) 教学过程中结合教学内容, 适时介绍几何光学研究的热点、重大发现和进展, 激发学生对几何光学的学习兴趣。如讲授光导纤维时, 特意说明:现有传输总容量达到17.32 Tb/s, 相当于2.1亿对人在一根光纤上同时通话。如讲授望远镜时, 讲明最先进的望远镜早已经不是哈勃望远镜了, 夏威夷的凯克天文台是目前最好的望远镜 (拥有两座世界上口径第二大的光学近红外线望远镜—凯克望远镜, 口径10米, 仅次于西班牙口径10.4米的加那利大型望远镜) 。讲到显微镜时, 介绍目前最好的显微镜的放大倍数和最高的分辨本领, 即最先进的扫描隧道显微镜放大倍数为3亿倍, 分辨率可达0.1埃。同时介绍我国1979年研制成分辨本领为0.3纳米的大型电子显微镜, 中科院北京电镜实验室和大连理工大学研制的中国第一台光子扫描隧道显微镜, 增加学生的民族自豪感, 激发学生的学习积极性和主动性。

2 恰当处理教材中数学推导繁和难的问题

数学对于物理专业的学生来讲, 是不可或缺的工具, 但由于一些学生数学基础较差, 部分学生对数学推导兴趣不高, 因此, 如何在有限的学时内, 使学生较好地掌握用数学处理几何光学问题的方法, 是教师在几何光学教学中面临的重要问题, 这直接关系到光学课程的教学质量。对此我们将几何光学中的不同内容, 从物理教学实用的角度出发, 加以深刻研究, 开展数学与几何光学教学内容的优化整合。

如讲授由费马原理导出几何光学的实验定律 (反射定律和折射定律) 时, 我们用简单明了的取极小值定性说明而非用严格数学推导, 抛开相对烦琐的数学推导, 用理性的理解取极值的含义, 通过实例来证明费马原理取极大值、极小值和常数3种情形下的正确性而非严密推导。在导出单球面反射和折射成像公式中, 只需用费马原理光程取极值再加近轴条件导出其单球面反射物像公式即可, 而单球面折射成像公式也不必进行数学推导。在讲授光源在较近或较远时的聚光本领时, 不进行数学推导过程, 而只对结论进行必要的阐明和理性分析。棱镜光谱仪和光栅光谱仪的角色散率和色分辨本领也不做严格的数学推导, 仅简述导出过程且对结论进行基本的探讨和说明。这样处理使大多数学生能正确理解光学知识, 从而避免枯燥的数学推导, 提高了学生的学习兴趣。

3 注重培养学生的科学素质

在光学课程教学改革中, 我们把以知识学习为主转变为以科学素质教育为主, 着眼于培养敢于创新、善于思索的21世纪未来中学物理教师, 着重培养学生的创新精神和自主学习的能力, 从强调依靠教师“教会”, 转变为注意引导学生“学会”, 并使学生“会学”[3]。为此, 在改革中还要注意吸收利用近年来教学研究新成果, 反映光学研究最新动态, 通过这些知识的传授提高学生的科学素质和能力, 为学生知识、能力、素质协调发展创造条件。

如在几何光学作图求像中, 学生对薄透镜作图求像中熟悉的一条特殊光线是过透镜中心的光线不改变传播方向这一规律, 而在单球面反射和折射作图求像中引导学生找到过哪点的光线符合类似的规律, 进一步在薄透镜利用副光轴和焦平面作图求像中, 如何用过透镜中心光线 (副光轴而非主轴) 实现作图求像。又如通过单球面反射的横向放大率, 分析成像的性质, 包括像的大小、正倒立和虚实。分析中强调根据横向放大率的基本定义式β=—y'/y[4]可方便判定像的大小、正倒立, 根据单球面反射的横向放大率公式β=—s'/s可方便判定像的大小、虚实, 而在单球面折射成像中利用根据横向放大率的基本定义式和单球面折射的横向放大率具体公式, 再考虑到折射的实际光线是区别于反射, 不难根据横向放大率表达式确定成像的性质, 进一步根据薄透镜横向放大率表达式也能判断其成像性质。在几何光学中若要近似成像, 必然要用到近轴光线条件, 即光线与主轴的夹角很小, 满足u≈sinu≈tgu, 在单球面反射成像中要用到, 同样单球面折射中也要用到, 并且在导出助视仪器的放大本领、分辨本领时用到, 应该引导学生注意到这一条件的变化情况, 在直角三角形中直角边长近似等于斜边长, 且在有关的公式推导中会自己使用。

4 发挥多媒体教学的优势

应用多媒体教学可使课堂教学内容更加形象化, 增强生动性[5]。由于几何光学中光路图特别多, 尤其是在讲授光学元件的多次成像、目镜原理、显微镜工作原理时光路图较为繁杂, 若教师采用板书画图或者挂图进行讲解, 必然会消耗时间太多, 教学效率低且形式单一缺乏生动性。因此, 我们注重使用多媒体教学, 将需要讲解的光路图以动态 (声音、图形、动画等) 形式展示给学生, 让学生看到类似于真实光线的行进, 将较为抽象的理论概念, 以直观形象的形式展现给学生, 激发学生的学习兴趣, 提高学生学习的主动性, 使学生理解并掌握光的传播规律。同时在使用多媒体教学中, 教师还要多关注学生的学习表情, 随时根据学生对知识的接受情况, 调整授课速度, 尤其是调整多媒体课件的播放速度。当部分学生有不理解的情况时, 应适当放慢多媒体播放的速度并配合板书以求学生听得懂看得清能理解。另外, 我们将多媒体教学与适当的板书讲解有机结合, 如针对讲授的重点或者难点内容, 辅以板书, 特别是光学有关公式的推导演绎。板书的形式能让学生看得更直观明了。

5 结束语

在几何光学的教学中, 我们进行了一些改革探索, 取得了一定成绩, 但几何光学课程的教学改革和实践还处于初级阶段, 有待进一步深入研究和实践。

参考文献

[1]吴现成.光学课程教学改革初探[J].高等理科教育, 2001 (4) :35-38.

[2]钟金钢.21世纪普通物理光学教学改革思路研究[J].中山大学学报论丛, 2002, 22 (1) :120-122.

[3]王秀琳.光学教学改革的探索与实践[J].集美大学学报:教育科学版, 2006, 7 (2) :75-77.

[4]姚启均.光学教程[M].北京:高等教育出版社, 2009.

大学光学课程教学方法的改革探讨 篇10

调查研究显示在中国大学教育中, 80%以上光学授课教师在教学过程中采用板书或PPT讲授的形式直白的将理论结果呈现给学生, 究其原因一方面受中国传统教育束缚, 另一方面受课时限制[2]。学生要求在有限的学时内完成抽象的光学内容, 致使大部分光学的教学过程只是文字和公式的“预览”, 使得学生脑中缺乏直观的光学模型, 不利于光学教学效果的提高。随着现代光学的发展, 教学手段的应用在光学教学中的地位和作用已经不可忽视。在光学教学中适当灵活的选择和运用教学手段可以使光学内容直观易懂, 在提高教学质量和教学效率的同时又降低了教学难度。笔者通过在光学课程教学中发现的问题提出以下几种教学方法, 在一定程度上有助于提高学生学习光学的兴趣和积极性。

1 光学史渗透教学

国外已于20世纪50年代就开始将物理学史引入课堂, 这种尝试取得了较大的成功。随后我国学者也开始效仿, 在清华大学向义和先生编著的《大学物理导论下册》一书中详细叙述了光学概念的由来和发展过程, 包括研究者的研究过程以及在此过程中发生的奇闻轶事, 揭示光学研究者探索过程和创新精神。

光学史上重要的概念、定律、理论结果的得出和实验成果的产生都伴随着研究方法的不断创新, 在课堂上适当的内容中介绍光学史的推导方法和思维过程, 有利于让学生感受光学理论的推理过程的严谨性, 更能体会研究者巧妙的思维过程, 从而激发学生学习光学理论的兴趣。

2 实验室课堂教学

物理学家朱正元曾提到“物理, 物理, 必须就物论理…, 对物理概念和物理规律的理解往往千言万语说不清, 一看实验便分明”。光学理论是光学实验的结果, 光学实验是光学理论的基础。目前, 大学光学教学的主要形式是将课堂教学跟实验分开进行, 这与我们提出的实验室课堂教学不同。实验室课堂教学指的是以实验室作为授课教室, 结合实验引入相关授课内容的一种教学模式[3]。实验室课堂教学可以实现现场教学, 通过实验现象引出某个光学概念、原理和规律, 可以使教学内容更有说服力, 既达到“传道授业解惑”的目的, 又帮助学生迅速建立正确的思维模型。通过实验室课堂教学可以使枯燥的光学内容生动化, 抽象的内容具体化, 理论基础概念简单化, 可以给学生创造边学理论边做实验的机会, 充分调动学生的主动性和积极性, 有助于光学课程教学效果的提高。早在上世纪末美国等西方国家就开始尝试这种实验室-教室一体化的教学模式, 纷纷取得了良好的教学效果。我国研究者目前也在尝试实验室课堂教学运用于光学课堂教学中, 但由于资源条件限制以及时间空间的消耗各方面的因素影响, 实现实验室教室一体化还任重而道远。

3 计算机仿真教学

计算机仿真教学指的是利用计算机软件模拟或描绘某个物理阶段或系统的行为特点的模拟教学方式。光学课程在传统的课堂讲解时, 需要绘制大量的几何图形, 如果系统参数变化了还需要重新绘制光路图, 这样的二维光路图既不直观, 又无立体感, 学生理解起来有一定的难度, 从而达不到预期的效果。光学实验是光学教学的一个很好的辅助手段, 但有些光学实验操作起来较为复杂, 实验精度要求较高, 在很大程度上受到一定的限制, 使得教师没有条件在实验室课堂上演示, 这样就可以通过计算机仿真教学模拟出结果, 使现象更直观、可视、易理解。在光学教学中应用这种计算机仿真技术克服了上述的实验教学演示时间过长、消费昂贵和教学不直观的弊端, 从而提高了教学效率。

4 基础理论与实际应用相结合

随着现代光学的发展, 新编订的《光学》教材在保留经典光学内容的基础上, 现代光学部分的内容由原来的一章增加到四章, 出现了逐步增大的课程容量和有限学时的矛盾。教师在教学过程中, 在注重基础知识的讲授的同时结合基础内容多介绍光学研究的热点和发展动态, 更要注重课程内容和实际应用相结合。充分利用光学课程的最新教学研究成果, 不断改变教学方法, 既节省了学时, 又较大幅度的充实了现代光学的内容。例如莫斯科大学是拥有世界先进教学水平及完善的教学设备的高校之一, 它的光学教学目标主要是让学生熟悉并了解如何运用数学和物理领域的基础理论来研究现代光学的技术问题, 其次是让学生能够将物理思想和数学物理建模联系起来, 为学生踏入社会奠定了基础并为光学发展培养了优秀的人才。

我国大学本科的光学教学主要是基础知识讲授, 对于前沿的研究性问题主要是研究生阶段完成。本科光学课程学时设置的很少, 在有限的时间内要做到对基础知识的讲授就难以兼顾到前沿知识的扩展及教学内容的更新, 不利于教师教学方法的改进。大学光学教学改革目前已经取得了一定的成果, 但寻找适合光学教学的一套教学方法仍需努力探索。

摘要：简要概括了光学教学目前存在的一些问题, 提出了适合光学教学的四种教学方法, 并详细论述了各教学方法的利弊。

关键词：光学,教学方法,教学效果

参考文献

[1]姚启钧.光学教程 (第四版) [M].北京:高等教育出版社, 2008.

[2]迟立鑫.大学光学教学中激发学生学习兴趣的探究[D].大连:大连理工大学, 2011.