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以人为本的教学理念在物理光学教改中的实践
摘 要：“物理光学”是研究光的本性、光的传播和光与物质相互作用的一门科学,是理工大学光电信息科学与工程专业的专业基础课,通过本门课程的学习,使学生掌握光在介质中传播的基本规律,培养学生用相关知识分析问题解决问题的能力,同时为后续专业课程的学习奠定基础.根据物理光学课程内容的特点,结合“以人为本”的教学理念,对本门课程的教学内容、教学方法等进行了探讨,通过教学实践,证明有一定的成效.
关键词：物理光学；以人为本；教学实践
中图分类号：G642.0 文献标志码：A 文章编号：1674-9324（2016）46-0069-02
一、引言
物理光学是光电信息科学与工程专业一门重要的专业基础课程,它不但是后续课程,如“光纤光学”、“光信息处理”、“激光技术”、“光纤通讯技术”的基础,而且是今后从事科研中不可缺少的基础内容[1,2].早几年前,在物理光学教学中的基本思想是：多、深、全.多,强调课堂上以老师讲授为主,并尽可能传达多的信息量给学生,这势必导致学生在课堂上对知识的被动接受,不能发挥其主动思维的作用,从而失去对这门课程学习的兴趣；深,追求理论公式推导的逻辑性、严谨性,以达到课堂内容的完整性和系统性.物理光学是以光的电磁场理论为基础,研究光在不同介质中传播的规律,理论知识抽象枯燥,在公式的推导中需要学生有扎实的高等数学知识以及灵活运用知识的能力,这样增加了课程学习的难度,影响教学效果；全,要求课堂教学尽可能覆盖教材上的内容,这样,模糊了课程的重点内容的突出,也会有相当一部分学生跟不上课堂节奏.
鉴于以上存在的问题,在物理光学教学中,贯彻“以人为本”的教学理念,提出了从以下四点进行教学改革,在实践中取得一定的成效.
二、增加课堂内容的趣味性,提高学生学习的主动性和积极性
“以人为本”的教学理念就是“以教师为主导,以学生为主体,强调学生在教学过程中的参与作用,把开发智力,启迪思维,培养创造力放在首位”.为此增加课堂内容的趣味性,以调动学生学习的主动性和积极性.例如在课堂上,以讲故事的形式,向学生介绍光学发展史上里程碑的事件、相关科学家的生平、现代光学发展的前景等,吸引学生的注意力,活跃课堂气氛,增加学生学习的信心；另外采用以问题带动教学的方法,启发学生思维,引出要讲解的理论知识,再反过来用讲解的理论知识解释所提出的问题.例如在讲授光学薄膜时,让同学们互相观察对方的眼镜片,会问大家为什么眼镜片会呈现紫红色呢？在讲解多光束干涉时,会问大家,为什么干涉滤光片会从白光中滤出单色光呢？为什么F-P干涉仪的干涉条纹与双光束干涉条纹相比会那么锐而亮呢？等等.可以先把结论告诉大家,例如告诉大家眼镜片呈现紫红色,是因为在眼镜片上镀了增透膜,以提高眼镜片的成像质量,并可以防止有些波段的光（如紫外光,X射线）伤害眼睛；F-P干涉仪的干涉条纹锐而亮,是因为光在F-P腔中发生了多次反射和透射,发生了多光束干涉的原因.然后用讲解的理论知识去解释这些现象.为了加深和巩固知识,再次以典型的事例或例题形式讲解.
三、适当淡化抽象的理论推导过程
物理光学具有知识点繁、公式多、理论深等特点.对每个物理公式进行完整的推导,这对授课老师提出了更高的要求,老师讲得累,学生听着也很费劲,影响教学效果,为此,采取淡化理论公式推导过程的理念,但为了保证教学内容的连续性和系统性,知识点衔接上的逻辑性,不会使学生感到突兀,便于学生的理解和接受,应讲清公式和基本定理的来弄去脉,讲清公示的物理意义,经适当的训练,学生能灵活地运用它.例如,由光的电磁场理论推导出的晶体光学的基本方程,它描述了晶体中传播的单色平面光波的基本结构；菲涅耳方程是晶体基本方程的推导,它描述了在晶体中传播的光,波法线方向k与相应折射率n和晶体参数—介电当量ε之间的关系,将菲涅耳方程具体应用于单轴和双轴晶体,推导出波法线k方向上的折射率计算公式；另外从晶体的折射率椭球方程出发研究单轴晶体、双轴晶体光法方向k与折射率n以及电感应强度D之间的关系；光在晶体中传播的几何法描述中,应用到的折射率曲面方程和射线曲面方程也是由菲涅耳方程的推导.
这些公式是学生理解光在晶体中传播特性的基础,也是制作和应用光学器件的基础,这部分内容不可删减,但在课堂上要系统地推导出这些公式,没有5、6个学时是下不来的,所以对这部分内容采取只推演晶体光学的基本方程和折射率椭球方程,其他公式讲清公式和所用理论的来弄去脉,公式所描述的物理意义,突出教学重点,然后通过讲解例题或工程实例帮助学生理解公式的物理含义,从而也训练了学生灵活使用这些公式的能力.
四、调整教学内容,避免不同课程之间内容的重复我们选用的教材是全国高等学校工科电子信息类专业的部级重点规划教材.“物理光学”部分共6章.第1—3章介绍光在各向同性介质中传播的规律、光的干涉和光的衍射,第4—5章介绍光在各向异性介质中传播的规律,第6章介绍光的吸收、色散和散射.该教材内容完整,涉及面广,逻辑性强.依以往的教学理念,希望50学时的课堂教学,覆盖教材中涉及的内容,给学生传达尽可能多的信息,这势必会模糊了教学内容重点的突出,而本门课程应掌握的基本内容没有时间得到有效的巩固和加强,针对这种现象,对教学内容进行了调整,例如,在“光的衍射”这一章中删除了傅里叶光学和全息光学的内容,这部分内容在后续专业课“光信息处理”中会涉及到；将“光的吸收、色散和散射”这一章由必讲改为机动,以剩余课时情况而定；另外考虑到专业课“激光原理”,在典型光波类型的介绍中,对高斯光波讲解的内容压缩,因为在“激光原理”中,高斯光波结构应是其重点内容之一.另外对课堂例题进行了认真筛选,以巩固基础知识和实用性为指导思想,这样不但可以使学生有效地掌握物理光学的基本概念、基本原理和处理方法,为后续专业课程的学习奠定必要的知识,同时让学生了解到本门课程的实际应用价值,有助于调动学生学习的主动性和积极性.
五、实验教学内容的调整
培养能力强、富有创新精神的应用型人才,是“以人为本”的重要内容.物理光学实验是整个物理教学内容的一个重要环节,通过实验一方面加强学生对课堂理论知识的理解和掌握,另一方面启发学生的创新意识,训练学生的实验技能,培养学生分析问题、解决问题的能力.为此在实验中增加了设计型实验,例如,讲授了晶体光学器件后,有设计型实验供学生选做：在给定实验条件下,①设计检验不同类型波片的实验,②设计检验不同偏振态光源的实验等.以此培养学生分析问题、解决问题的实践动手能力和创新意识.
在“以人为本”的教学理念指导下,对光电信息科学与工程专业的物理光学教学实施了以上四点的改革,经过多年的实践,从本门课程考察情况来看,有一定的成效,这增加了授课老师在物理光学上改革的信心,在改革的道路上我们将不断探索,为培养综合素质强、创新能力强的人才做不懈的努力.
参考文献：
[1]黄元申,李柏承,徐邦联,张大伟,倪争技,等.物理光学本科教学体会[J].上海:上海理工大学学报,2014,36(3):293-296.
[2]石顺祥,张海兴,刘劲松.物理光学与应用光学[M].西安:西安电子科技大学出版社,2000.
A Brief Discussion on Teaching Practice of "People-Oriented" Concept in "Physical Optics"
YANG Xiu-fang,ZHANG Wen-ying
(Xi´an University of Technology,Faculty of Mechanical and Precision Instrument Engineering,Xi´an,Shaanxi710048,China)
Abstract:"Physical optics" is the science that study the nature of light,light tranission and light material interact.Itis a professional basic course of optoelectronic information science and engineering major in Xi´an University of Technology.The aim of the teaching is to make students master the basic law of light propagation in the medium,to cultivatestudents´ ability of analyzing and resolving problems with related knowledge.At the same time lay a foundation for thefollow-up professional courses learning.According to the characteristics of the physical optics course,combined with theteaching idea of "people-oriented".We he discussed the teaching contents,teaching methods of this course in this paper.Through teaching practice,we he obtained certain effect.
Key words:physical optics;people-oriented;teaching practice
物理光学论文范文结:
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