摘 要: 光学是物理学的一门重要分支学科,也是现代技术的主要源泉。如何在有限的时间内既讲授基础理论,又介绍现代光学学科技术前沿内容,使传统光学教学内容不断丰富,真正发挥这门课的作用,是教师面临的关键问题。本文分析了当前光学课程存在的主要问题,并针对这些问题提出课程改革的思路。
关键词: 光学课程 教学现状 教学改革
1.引言
光学课程是高校物理学专业的一门重要基础课,是普通物理学中一个必不可少的组成部分。自1960年激光出现以来,光学学科以前所未有的规模和速度迅速发展,出现了许多以激光为基础的现代光学,如非线性光学、信息光学、光纤光学、光电子学、量子光学等许多新的分支学科。这些学科都是以经典光学为基础发展而成,因此,光学课程是这些新技术的理论基础课。通过学习光学课程,学生可以奠定坚实的知识基础[1],同时学习其典型的科学思想方法。
鉴于光学课程的重要地位,我们应该不断地探索如何对该课程实施恰当的、适合学科发展的教学工作。因此,如何改革现有的光学理论课程和实验课程的传授式教学,使之适应科学技术和当今社会发展的需要,是一个值得深入探讨的课题。
2.光学课程教学现状
2.1教学内容
长期以来,光学课程在内容结构上,都是以基本概念、基本规律和基本计算方法为主线,对于基本研究方法和基本物理思想不够重视,叙述也无新意。教学内容一直主要是几何光学与波动光学。尽管在教学过程中加入现代光学的基本原理介绍,但由于学时限制,教学过程中这部分内容的讲授也一般只作简单的介绍,大部分内容让学生自己阅读,因而光学的教学内容一直局限在经典光学的主要原理部分,对其应用涉及较少[2]。而光学是现代前沿科学技术的基础和源泉,当今现代光学技术发展迅速,因而光学课程教学内容已跟不上时代的要求,不具有现代气息。所以大学生在毕业以后,对现代光学发展概况了解甚少,很难适应当今社会对光电子技术、光通信技术人才的应用要求。这就要求我们对教学内容进行改革,充分利用有限的学时,合理安排教学内容,使学生在掌握基础理论的同时,能很好地了解现代光学的发展动态。
2.2教学方法
纵观我国的教学现状,传授式教学方法根深蒂固。这种教学方法以教师为主体,学生的学习完全属于被动型。这虽然在知识的传授方面有一定的意义,但却严重地影响了学生能力的发展,降低了学生参与教学活动的积极性和主动性。只有教师让学生成为教学活动的主体,发挥学生的主动性,使学生成为知识的探索者和创造者,才能使学生有自觉和持久的学习兴趣,高校教学的目的才能得以实现。因此,光学课程的教学方法也成为亟待改革的内容之一。
2.3学生的学习积极性
教师要想收到较好的教学效果,就必须学会调动学生的学习积极性。而多数教师往往认为听课者已经是大学生了,应该有学习的自主性,所以常会注重知识的讲解,而忽略学生学习积极性的调动,与学生的互动甚少。现在一些学生进入大学后,生活方式与以往变化很大,觉得没有了压力,对未来又充满了迷茫,所以对学习也就不那么重视。加上物理学相较其他学科显得理论性很强,学习难度相对偏高,因此调动大学生的学习积极性是一个值得注意的问题。
3.光学课程改革的具体思路
3.1教学内容的调整
由于光学课程涉及的内容非常广泛,头绪繁多,自身又不像电磁学或者经典力学那样有一个贯穿始终的思路而形成比较完整的体系[3],因此在教学改革过程中教师既要注意讲授必要的传统内容,又要紧密结合现代光学前沿课题,找准基础理论与科技前沿课题的结合点,精选现代光学知识内容,把握几个现代光学的前沿课题,以线带面进行教学。教师在讲授基础光学的相关内容时,及时地引入现代光学相关知识,可以使学生既不感到光学基础理论枯燥乏味,又能体会到现代光学前沿课题是与基础理论紧密结合的。比如,讲解偏振现象时教师可以引入立体电影的原理,讲解几何光学全反射原理时可以介绍光纤光学系统及其应用,讲解双折射晶体原理时可以介绍晶体材料的进展和应用前景,讲解光的干涉内容时可以简要介绍“纳米技术”,等等。这样不仅可以增加教学容量,而且能大大激发学生的学习兴趣,使教学的内容充满活力。
3.2教学方法的改革
目前,光学课程的教学虽仍以课堂教学为主,但是讲解过程中应贯彻少讲、精讲的原则。课堂教学方法可灵活多样。
3.2.1由问题带动教学。
将实际问题与理论知识联系起来,在介绍一个知识点之前,着重介绍知识点的实际来源,是为了解决什么样的问题而提出的解决方法[4]。例如讲授光的干涉内容时提出如下问题:(1)吹出的肥皂泡在阳光的照射下呈现出彩色图案,这是为什么?(2)教室里有许多盏日光灯,却没有看到光的明暗分布条纹,这又是为什么?再例如讲述多光束干涉时,可以先把F-P干涉仪的用途讲清楚。这种思路可以让本身枯燥的理论知识变得生动,进而活跃课堂气氛,引导学生进行知识探索。
3.2.2着重方法讲解。
大学教学的关键是提高学生的素质,不仅使学生掌握更多的知识,而且掌握方法,掌握分析和解决的能力。在课堂教学中,教师可以用光学原理引导学生如何进行相关设计,进行启发式教学。教师的责任不仅仅是“教”,更重要的是引导学生去“观察”和“学”,放弃“满堂灌”、“拉着走”的教学方式。如果学生在老师的指导下完成具有一定研究性、探索性的小论文,就能锻炼其独立思考和探索问题的能力,有助于创新意识和创新精神的培养。
3.2.3分层次教学。
教学过程应分清主次,详略得当。对于重点的基础内容,可以详细讲解,重点强调,并伴有典型的例题,使学生牢固掌握。对于一般知识,如现代光学的前沿,可以由目前学生能认识的现象开始,简单介绍原理,留出足够的空间让学生通过互联网、图书馆等渠道进行深层次的了解。对于教材中的出现的相似内容,可以让学生自学,采用讨论式教学。这种教学方式既可活跃课堂气氛,又可加深学生对知识的理解、运用,且有利于学生素质的提高。
3.2.4开辟专题讲座,拓展教学内容。
为了利用采用讲座与授课相结合的教学方式,在课程教学过程中教师可以适当安排几次专题讲座,专门介绍与现代生活息息相关的现代光学前沿课题,开拓学生的视野,丰富学生的课堂教学。
3.3调动学生的积极性
3.3.1多联系实际应用。
学生往往不会对纯理论的知识产生直接的兴趣,如果只学习理论而不知理论的实际用途,学生会变得迷茫,学习也会变成一个流于表面形式的过程。在光学教学中,教师应结合教学内容,适时提出经过理想化了的实际技术问题,激发学生的兴趣,引导学生灵活运用所学知识去探索、解决问题。理工科课堂中存在的共性问题就是当教师一味讲解基本理论时,只有少数学生听讲,而当教师提出与之相关的实际应用,特别是生活中常见的应用时,多数同学会表现出很强的求知欲。光学与实际生活联系密切,如在讲授分振幅干涉这部分内容时可指出如何将照相机镜头做成看起来是蓝紫色的,为什么阳光下的肥皂泡看上去是五颜六色的,如何检验眼镜片的表面是否是光洁的,等等,结合了实际的应用,符合学生的认知规律。
3.3.2采用多媒体和传统的教学相结合。
多媒体的使用大大节约了板书时间,缓解了课堂内容多、课时不够的矛盾,课堂教学信息量增大。光学课程涉及到大量图像,把光学图像采用Flash、3D等绘图软件做成三维动态课件,在课堂教学中能产生生动活泼的效果,能提高学生的学习兴趣和记忆力。比如讲解夫琅禾费衍射时,教师可先让学生观看矩形衍射和圆孔衍射的Flash动画来加强感性认识;讲解F-P干涉仪时,仿真多光束干涉图样随着干涉仪内表面反射率的变化而变化的图样,形象说明F-P干涉仪的工作原理。
3.3.3发挥情感的积极作用。
有调查表明,多数高校教师与学生之间的关系和高中教师与学生之间的关系不同,关键在于高校师生之间缺乏沟通。多数教师与学生见面时间仅限于课堂,且无更多交流,导致教师不认识多数的学生,甚至学生不记得某课程任课老师是谁。这也会降低学生学习的兴趣。如果教师能够与学生多交流多沟通,亲近学生,就能够在学生心中树立起更好的形象,从而进一步激起学生对学习的兴趣,使学生真正成为教学中的主体。
4.结语
本文主要就光学课程的教学内容、教学方法和调动学生积极性方面提出教学改革的方向。我们应该在教学过程中,通过各种实践,不断开展教学改革,努力提高课程教学质量,提高学生学习的积极性,培养学生的创新意识、创新精神和创新能力。
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]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.
[3]赵秀琴.关于《光学》课程的教学改革[J].太原师范学院学报(社会科学版).2007,6,(6):165-166.
[4]李玉红.“光学”课程教学改革实践与成果[J].高等理科教育,2006,12,(2):98.
