關(guān)于光學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革的探索

王雁冰

摘 要：“實(shí)驗(yàn)”是物理學(xué)實(shí)驗(yàn)的一門重要組成部分，是物理學(xué)的基礎(chǔ)，光學(xué)是物理學(xué)一個重要的分支，對于光學(xué)教學(xué)來說“光學(xué)實(shí)驗(yàn)”則是光學(xué)不可或缺的部分，在學(xué)生學(xué)習(xí)光學(xué)概念和導(dǎo)出正確的物理規(guī)律的學(xué)習(xí)中，“光學(xué)實(shí)驗(yàn)”是最活躍、最具生命力的部分，尤其是現(xiàn)代光學(xué)飛速發(fā)展，如，光電子學(xué)、非線性光學(xué)、量子光學(xué)等等，傳統(tǒng)的光學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式不再適合現(xiàn)代教學(xué)模式，改革陳舊的教學(xué)模式，實(shí)行多元化、現(xiàn)代化的教學(xué)模式迫在眉睫。

關(guān)鍵詞：光學(xué)實(shí)驗(yàn) 教改 多元化教學(xué)

中圖分類號：G642.423 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1672-3791（2016）10（b）-0027-02

物理學(xué)是一門以實(shí)驗(yàn)為基礎(chǔ)的科學(xué)，特別是近代物理學(xué)中每一個重大的進(jìn)展都是和實(shí)驗(yàn)研究工作分不開的，同樣光學(xué)實(shí)驗(yàn)是光學(xué)這門學(xué)科的重要組成部分，對于大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)來說，怎么把現(xiàn)代化注入教學(xué)理念中，怎么在實(shí)驗(yàn)教學(xué)理念中注重教學(xué)方法的改革，同時能提高學(xué)生的理論素質(zhì)和動手能力是一個重要的研究課題。

1 包頭師范學(xué)院物理與技術(shù)科學(xué)學(xué)院光學(xué)課程開設(shè)現(xiàn)狀

現(xiàn)階段包頭師范學(xué)院物理與技術(shù)科學(xué)學(xué)院下設(shè)4個專業(yè)，分別是物理學(xué)專業(yè)、應(yīng)用物理學(xué)專業(yè)、微電子專業(yè)、物理學(xué)國際班。這4個專業(yè)都需要開設(shè)光學(xué)實(shí)驗(yàn)，而光學(xué)實(shí)驗(yàn)大致分為三大部分：幾何光學(xué)實(shí)驗(yàn)部分、物理光學(xué)部分、量子光學(xué)實(shí)驗(yàn)部分。從近幾年光學(xué)實(shí)驗(yàn)的現(xiàn)狀來看，各方面的短缺并不能使光學(xué)實(shí)驗(yàn)發(fā)揮它最大的作用。從筆者所在學(xué)校的狀況來看，光學(xué)實(shí)驗(yàn)開設(shè)過程中出現(xiàn)的問題有如下幾點(diǎn)。

（1）從學(xué)生現(xiàn)狀來看，由于應(yīng)試教育的原因，高中物理光學(xué)部分放到了選修課程中，好多學(xué)校不開光學(xué)部分，即便有個別學(xué)校開設(shè)光學(xué)部分的課程，對光學(xué)實(shí)驗(yàn)也是不開設(shè)的，造成現(xiàn)在的學(xué)生進(jìn)入我們物理系后對光學(xué)儀器及光學(xué)元器件非常陌生，對于很簡單的光學(xué)實(shí)驗(yàn)原理也一竅不通，給實(shí)驗(yàn)教學(xué)帶來諸多不便，有時會占用很多教學(xué)課時講授基礎(chǔ)知識，從而擠占了學(xué)生動手操作時間，實(shí)驗(yàn)效果非常不好。

（2）從實(shí)驗(yàn)器材來說，雖然今年學(xué)校對筆者所在系進(jìn)行了很大的投入，光學(xué)實(shí)驗(yàn)室也投入了百萬之多，但我們現(xiàn)在是4個專業(yè)同時共享一個光學(xué)實(shí)驗(yàn)室，各種類型儀器由于臺套數(shù)的限制，一旦損壞無法維修就將影響實(shí)驗(yàn)教學(xué)。

（3）各個專業(yè)研究方向不同，實(shí)驗(yàn)的開設(shè)內(nèi)容必須不一樣，針對不同專業(yè)制定不同的光學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)大綱，雖然前期我們進(jìn)行教學(xué)大綱的調(diào)整，但由于硬件條件的限制，還需要進(jìn)一步加強(qiáng)實(shí)驗(yàn)儀器的投入購置，對不同專業(yè)開設(shè)不同的光學(xué)實(shí)驗(yàn)題目，從而能從開設(shè)的實(shí)驗(yàn)題目中體現(xiàn)其專業(yè)特點(diǎn)。

（4）加強(qiáng)網(wǎng)絡(luò)和虛擬實(shí)驗(yàn)室的建設(shè)和投入，建立學(xué)生預(yù)習(xí)制度，不只是提前看課本預(yù)習(xí)，也可以在虛擬實(shí)驗(yàn)室中提前預(yù)習(xí)光學(xué)實(shí)驗(yàn)過程，熟悉實(shí)驗(yàn)步驟，在虛擬實(shí)驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)問題，這樣在正式實(shí)驗(yàn)中就可以避免同樣問題的發(fā)生，從而給學(xué)生創(chuàng)造一個良好的預(yù)習(xí)和學(xué)習(xí)光學(xué)實(shí)驗(yàn)平臺；另外把不同類型的專業(yè)軟件引入光學(xué)實(shí)驗(yàn)，讓這些專業(yè)軟件在圖形描繪和數(shù)據(jù)處理方面發(fā)揮作用，從而對提高學(xué)生對光學(xué)實(shí)驗(yàn)的學(xué)習(xí)能力和認(rèn)知能力有很大幫助。

（5）授課方式單一，目前我國光學(xué)實(shí)驗(yàn)的授課以教師教授為主，學(xué)生通過教師的板書以及親身示范來學(xué)習(xí)知識，盡管這樣的方法可以讓同學(xué)們在很大程度上增加得出正確實(shí)驗(yàn)結(jié)果的幾率，可是教師為主體的授課方法突出了教師在實(shí)驗(yàn)課程的作用，弱化了學(xué)生的角色。同學(xué)們?nèi)狈Α胺稿e”與自我探討的過程，無法深層次地了解實(shí)驗(yàn)的本質(zhì)，只能狹隘地把實(shí)驗(yàn)內(nèi)容禁錮于書本上與老師教授的知識。課后老師檢驗(yàn)學(xué)生學(xué)習(xí)程度的標(biāo)準(zhǔn)只是憑借實(shí)驗(yàn)報告得出的結(jié)果，因?yàn)槭谡n模式的單一，實(shí)驗(yàn)成為了簡單的重復(fù)，學(xué)生的實(shí)驗(yàn)報告出現(xiàn)雷同，教師很難真正地了解學(xué)生真實(shí)的學(xué)習(xí)情況。

（6）實(shí)驗(yàn)方法授課內(nèi)容老套，從實(shí)驗(yàn)方法與授課內(nèi)容來看，光學(xué)教材在近幾年的更新不具有足夠的創(chuàng)新性以及實(shí)用性，光學(xué)實(shí)驗(yàn)大多數(shù)都是測量數(shù)據(jù)以及驗(yàn)證前人結(jié)果是否成立，創(chuàng)新性與設(shè)計性實(shí)驗(yàn)尚未成為光學(xué)實(shí)驗(yàn)的主流，這種單一重復(fù)的實(shí)驗(yàn)并不能真正地滿足學(xué)生未來的就業(yè)需求并且教材的改動程度并不能滿足快速發(fā)展的科學(xué)技術(shù)需求，實(shí)驗(yàn)方法的落后也不能使得學(xué)生接觸到最新的光學(xué)技術(shù)。

2 探索多元化的光學(xué)實(shí)驗(yàn)改革模式

（1）針對不同專業(yè)設(shè)置符合其專業(yè)的光學(xué)實(shí)驗(yàn)題目，修訂教學(xué)大綱，完善教學(xué)大綱；突破舊的模式，把選修實(shí)驗(yàn)和必修實(shí)驗(yàn)同等對待，完成部分基礎(chǔ)性光學(xué)實(shí)驗(yàn)、部分綜合性實(shí)驗(yàn)及設(shè)計性實(shí)驗(yàn)，修夠必修的學(xué)分即視為完成光學(xué)實(shí)驗(yàn)課程，后邊設(shè)置一部分研究性、創(chuàng)新性光學(xué)實(shí)驗(yàn)題目，不做硬性要求，為考研和有興趣研究光學(xué)實(shí)驗(yàn)的同學(xué)提供便利條件，讓同學(xué)們在做光學(xué)實(shí)驗(yàn)的過程中夯實(shí)基礎(chǔ)，逐步加深對光學(xué)知識的認(rèn)知，建立循序漸進(jìn)的光學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式。

（2）加大光學(xué)實(shí)驗(yàn)室的投入，淘汰老舊儀器，增加臺套數(shù)，引進(jìn)貼近本專業(yè)的現(xiàn)代光學(xué)實(shí)驗(yàn)儀器，比如，多購買關(guān)于激光光學(xué)和通訊光學(xué)方面的儀器，拓寬教學(xué)視野，讓光學(xué)實(shí)驗(yàn)課程跟上時代的節(jié)奏。

（3）在該系實(shí)驗(yàn)室中心建立光學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)網(wǎng)絡(luò)課程體系，將各專業(yè)的“教學(xué)大綱”以及課程介紹發(fā)布在網(wǎng)上，把每個實(shí)驗(yàn)的難點(diǎn)、重點(diǎn)和操作步驟中容易出錯的詳細(xì)標(biāo)明在光學(xué)實(shí)驗(yàn)預(yù)習(xí)題目中，布置同學(xué)們提前預(yù)習(xí)，寫出預(yù)習(xí)報告，記錄難點(diǎn)和不懂的部分，這樣老師在講授過程中有針對性地講解，減少實(shí)驗(yàn)課的講解時間，增加同學(xué)們的操作時間，在實(shí)驗(yàn)題目完成后，教師和同學(xué)們可以在網(wǎng)絡(luò)平臺上互動，答疑解惑，而且老師可以把實(shí)驗(yàn)相關(guān)的拓展性問題發(fā)布在網(wǎng)上，讓有興趣兒的同學(xué)進(jìn)一步探究學(xué)習(xí)。

（4）建立仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)平臺，將仿真虛擬實(shí)驗(yàn)與真實(shí)操作的光學(xué)實(shí)驗(yàn)相結(jié)合，彼此相輔相成，建立仿真虛擬實(shí)驗(yàn)室一方面學(xué)生可以通過仿真實(shí)驗(yàn)室提前預(yù)習(xí)實(shí)驗(yàn)題目，提前熟悉實(shí)驗(yàn)步驟和解決實(shí)驗(yàn)中可能碰見的難點(diǎn)，另外仿真虛擬實(shí)驗(yàn)室也可以把光學(xué)實(shí)驗(yàn)室做不了的某些設(shè)計性和綜合性實(shí)驗(yàn)題目開設(shè)出來，為那些考研和對光學(xué)實(shí)驗(yàn)有興趣的同學(xué)提供一個良好的學(xué)習(xí)平臺，建立仿真虛擬實(shí)驗(yàn)室可以先從幾何光學(xué)實(shí)驗(yàn)開始，循序漸進(jìn)、由簡而繁地逐步建立起來。

（5）數(shù)據(jù)處理軟件和圖形繪制軟件在光學(xué)實(shí)驗(yàn)題目中的引入，如，我們現(xiàn)在引入的“Oringin”“Matlab”“Excel”軟件，各軟件應(yīng)用方向雖然不同，但對于光學(xué)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處理和圖形描繪有著非常大的幫助，軟件的應(yīng)用不只是對數(shù)據(jù)的處理更加準(zhǔn)確和便利，另一方面通過對數(shù)據(jù)點(diǎn)的描繪形成圖形后，能讓學(xué)生更加直觀地理解光學(xué)實(shí)驗(yàn)中的理論知識和實(shí)驗(yàn)?zāi)康摹?/p>

（6）優(yōu)化光學(xué)實(shí)驗(yàn)的教學(xué)內(nèi)容，目前的光學(xué)實(shí)驗(yàn)存在著實(shí)驗(yàn)單一、不具備創(chuàng)新性、不滿足科學(xué)技術(shù)發(fā)展等問題，光學(xué)實(shí)驗(yàn)的改革在物理學(xué)發(fā)展中顯得尤為重要。實(shí)驗(yàn)的目的最終是要讓每一個同學(xué)可以了解物理現(xiàn)象的原理并可以進(jìn)行進(jìn)一步創(chuàng)新以滿足社會科學(xué)發(fā)展的需求。為了解決這個問題，教材改革是最需要改變的部分，要使得教材做到更加適應(yīng)當(dāng)下社會的需求。

（7）建立開放的光學(xué)實(shí)驗(yàn)室平臺，因?yàn)閷?shí)驗(yàn)課時間的短暫，很多同學(xué)不能在實(shí)驗(yàn)課徹底了解光學(xué)實(shí)驗(yàn)的步驟及物理現(xiàn)象，光學(xué)物理實(shí)驗(yàn)室可以定時開放，同學(xué)們提前預(yù)約，來進(jìn)行上周做過的實(shí)驗(yàn)，讓同學(xué)們可以在二次鞏固中對實(shí)驗(yàn)知識有更多的了解，也可以讓同學(xué)們提出創(chuàng)新型實(shí)驗(yàn)，在實(shí)驗(yàn)器材允許的情況下，讓同學(xué)自己設(shè)計光學(xué)實(shí)驗(yàn)題目，自己組裝光學(xué)實(shí)驗(yàn)儀器，提高同學(xué)們的動手能力和創(chuàng)新能力。

3 結(jié)語

“ 物理光學(xué)實(shí)驗(yàn)”課程改革是一個多層次、多元化、系統(tǒng)化的改革，不是一蹴而就的，需要從事“光學(xué)實(shí)驗(yàn)”的教師經(jīng)年的積累經(jīng)驗(yàn)努力創(chuàng)新而來，怎么突破舊的教學(xué)模式，建立新的“光學(xué)實(shí)驗(yàn)”教學(xué)體系，最大地調(diào)動學(xué)生學(xué)習(xí)“光學(xué)實(shí)驗(yàn)”課程的主動性、積極性、創(chuàng)新性，是教學(xué)改革者長期探索、不斷完善的一個過程。

參考文獻(xiàn)

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