光學課程教改方法的探討與研究

侯宇

摘要：文章分析了光學課程教學過程中存在的一些問題，并針對性地提出了解決方法。其中著重分析了光學課堂與實驗綜合教學模式，該模式包括準備、演示、討論、反轉(zhuǎn)和總結五個部分，能有效改善課堂氛圍，加強教師與學生之間的溝通交流。通過兩個班級光學課程的對比教學分析，無論是教學效果、期末成績，還是上課質(zhì)量、新教學模式與傳統(tǒng)教學模式相比，均有大幅提高。

關鍵詞：光學教改；綜合教學模式；對比研究

中圖分類號：G642.0 文獻標志碼：A 文章編號：1674-9324（2018）26-0125-03

一、光學課堂教學中的問題

1.知識枯燥難以引起學生興趣。光學是以光波作為主要研究對象的一門學科，主要涉及光的干涉、衍射、透鏡成像、偏振等知識內(nèi)容。而這些東西，實際生活中學生們接觸很少，有的學生甚至（這一比例大約在30%—40%）從未見過光的干涉、衍射現(xiàn)象，更別說不易觀察到的光的偏振。因此，學生們認為光學知識很枯燥，沒有學習興趣。從上課表現(xiàn)上也可以看出，一個50人左右的班級，真正聽課的學生也就一半，而其中還包括一些濫竽充數(shù)的，表面看上去認真聽講，實則不知所思。再加上手機網(wǎng)絡的普及，面對各種各樣的游戲誘惑，可想而知，教學效果很不理想。

2.教學模式固化。教師上課大部分還采用老式的“填鴨式”教學，以板書為主，列舉知識點，然后講例題、習題，照本宣科，缺少和學生之間的溝通交流，致使學生越學越?jīng)]有動力。部分老師也采用板書和PPT相結合的教學模式，雖然PPT相對板書更能吸引學生的注意力，但內(nèi)容老化，缺少與前沿科學的聯(lián)系，甚至有的PPT內(nèi)容已用了5、6年，亟待更新優(yōu)化。此外，老式的教學大綱和教案也缺乏更新和補充。不同專業(yè)采用同一種教學大綱的現(xiàn)象十分普遍，沒有專業(yè)特色。例如應用物理的光學課程應當突出“應用”，提高實驗課的份額，培養(yǎng)學生的動手能力；而師范類物理學的光學課程則應詳細講解知識體系，夯實基礎，拓展學生思維。

3.考評方式單一。以唐山師范學院為例，光學課程的考評分為理論課成績和實驗課成績兩部分，相對獨立，各自賦分。理論課成績以期末考試為主（占80%），兼顧平時出勤情況（占20%）。這就造成一種不公平現(xiàn)象的出現(xiàn)。一些平時不好好上課，做業(yè)也不按時完成的學生，只需要考試之前將老師勾的復習題目背會，往往也能通過考試。有的成績還能達到優(yōu)秀，超過了許多上課認真聽講、不靠死記硬背的學生。這種功利式的學習破壞了整個集體的學習環(huán)境。有些學生就此事多次反應，這樣的評價機制對于是否認真上課毫無激勵作用，反而鼓勵學生們偷奸取巧。理論課成績與實驗課成績分開賦分，也頗為不妥。光學作為物理學的一個分支，本身就是理論與實驗相結合的產(chǎn)物。就像光的“波粒二象性”一樣，牛頓說光具有粒子性，惠更斯說光具有波動性，相持很久，終沒有定論。直到光的干涉、衍射和光電效應等實驗現(xiàn)象被觀察到，才有了結論性的說法：光波既有粒子性，也有波動性。對光學課程的考察也是，一個學生理論課程的成績只體現(xiàn)了光學學習中的一個方面，只有實驗和理論一起考察，才能真正檢驗一個學生光學知識的掌握情況。

二、改革方法的探討與研究

1.激發(fā)學生興趣，將實驗引入課堂?，F(xiàn)在的大學生對枯燥的知識毫無興趣，強調(diào)多次的重點難點，在復習時還是不會。而課上舉的一些小例子或是講的一些實驗現(xiàn)象，提問時同學們卻記憶猶新。因此，將實驗和課堂教學結合起來，將形象生動的實驗現(xiàn)象展現(xiàn)在學生面前，然后再進行知識講解，是必事半功倍。有些人可能有不同觀點，認為PPT中的實驗動畫也比較立體有趣，將實驗設備移到教室中存在很多問題，且有些大型的光學設備不方便移動。其實我們提出的課堂與實驗綜合教學模式是將兩者結合起來一起教學，并不是單純地將某些設備搬到教室中去。至于大型不方便移動的儀器，完全可以將學生引入實驗室進行同步教學，而不是僅僅將教學限制在課堂中。PPT中的實驗動畫雖對教學有一定的幫助，但對學生的沖擊和影響仍然比不上更加直觀的實驗現(xiàn)象。況且，我們進行實驗和課堂綜合教學時，還可以讓同學們親自動手操作儀器設備，讓他們自己完成相關實驗。這既能提高他們的動手能力，又能活躍課堂氣氛，避免教師只知道授課，而和同學們毫無交流的現(xiàn)象發(fā)生。

2.改進教學模式。教師上光學課時模式單一，往往采用傳統(tǒng)的“填鴨式”教學，這與社會發(fā)展和當代大學生的實際情況已然不太符合。我們提出的光學課程課堂與實驗綜合教學模式正是為了改善教學效果，發(fā)揮學生在學習中的主體地位，讓他們學會學習。其主要內(nèi)容包括五個步驟，如圖1所示：

第一個步驟是準備：這一過程既包括學生的準備，做好課前預習工作；還包括教師的準備，要求教師不僅要備好課堂上的授課內(nèi)容，還要熟悉實驗講義，能夠準確完整地展示整個實驗過程。第二個步驟是演示：教師在講授關鍵知識點前，如干涉、衍射現(xiàn)象，可先通過實驗將現(xiàn)象展示給學生觀察，讓學生對其有初步的認識。然后根據(jù)實驗現(xiàn)象，進行理論教學，從理論層面對現(xiàn)象的產(chǎn)生、變化、結論給出解釋。讓同學們邊看邊學，邊聽邊學。第三個步驟是討論：讓學生討論實驗過程和實驗現(xiàn)象中出現(xiàn)的問題或關鍵步驟，調(diào)動學生學習的積極性和自主性。也可以讓同學們發(fā)揮想象，對實驗過程進行改進，一些好的建議也可作為學生畢業(yè)設計的素材。第四個步驟是反轉(zhuǎn)：教師作為指導，找學生再次重復實驗過程，這樣不僅可以加深學生對所學知識的印象，還能提高他們的動手能力，以達到事半功倍的效果。最后一個步驟是總結：課堂教學完成后，教師對整個教學過程進行總結，查找問題，積累經(jīng)驗，為今后的教學工作打好基礎。

3.考評方式多樣化。以唐山師范學院為例，通常的光學課程考核以期末成績?yōu)橹?，?0%。平時成績占20%，光學實驗單獨賦分。大多數(shù)同學以期末的突擊復習來應付考試，使考評失去了原有的目的和作用，也使得一些不公平現(xiàn)象出現(xiàn)。某些同學平時表現(xiàn)不好，經(jīng)常曠課，實驗動手能力也較差，但就是期末書背得好，就能順利通過考試，這使得原來認真學習的學生也逐漸失去了學習的動力。這種考核方式已經(jīng)不適應當今教育的要求和發(fā)展，不能全面、公平、科學地考核學生的學習表現(xiàn)。教師應在傳統(tǒng)考評方法的基礎上，創(chuàng)新評價方式，也可將多種評價方式合在一起進行綜合評定。因此，可以將理論課、實驗課和平時表現(xiàn)進行綜合賦分，各項均為100分，期末取三項平均值作為最終成績。這樣不僅能增強學生的學習積極性、公平性，還能促進學生理論課學習和實驗動手能力的均衡發(fā)展。

三、光學課程教學方法的改革實證

針對唐山師范學院2016級物理學和應用物理學兩個班級的光學課程，我們進行了不同教學模式的對比研究。2016級物理學專業(yè)96人，采用傳統(tǒng)板書加PPT的教學模式；2016級應用物理學專業(yè)共26人，人數(shù)較少，作為試點進行教學改革，采用理論與實驗綜合的教學模式教學。教學工作均由我負責，采用相同的教學大綱和教案，統(tǒng)計結果如下表所示：

針對兩個班學生的聽課和期末考試情況，我們也做了對比分析，其結果如圖2、3所示：

從圖2中可以看出，2016級物理學的學生聽課情況在幾個月的時間內(nèi)都沒有太大變化，聽課人數(shù)始終維持在70%左右。這與課堂上座位分布基本上是相對應的，喜歡聽課的學生基本坐在教室的前5排，這里面女生大約占了80%。聽課質(zhì)量從前向后依次遞減，最后幾排的學生有睡覺和說話的現(xiàn)象，更有甚者在玩手機游戲。2016級應用物理的聽課情況與之截然不同，開始的幾周聽課情況不是太好，圖形中的曲線單調(diào)下降，聽課人數(shù)最低出現(xiàn)在68%左右。分析其原因，這與學生對新事物的接受情況有關。對于一種新的教學模式，學生們剛開始還不太適應，把大部分注意力都放在了討論實驗和溝通交流上，其中也不乏某些同學借此做些與課堂教學無關的事情，影響了聽課質(zhì)量。隨著適應階段的結束，和對課堂紀律的強化，聽課質(zhì)量不斷上升，在學期末段達到最高點，基本維持在80%左右。

圖3給出了兩個班的期末考試成績。2016級物理學共96人，有82人通過考試，其中11人成績超過90分，14人不及格，不及格率和優(yōu)秀率分別為14.5%和11.5%。2016級應用物理學共26人，有25人通過考試，其中10人優(yōu)秀，1人不及格，不及格率和優(yōu)秀率分別為8%和35%。由此可見，光學課程課堂與實驗綜合教學模式在某些方面還是具有優(yōu)勢的，它能充分調(diào)動學生的學習積極性和自主性，加強教師與學生之間的溝通交流。

在對比教學過程中，我們也發(fā)現(xiàn)了很多問題。例如課堂紀律問題，讓學生們相互交流，大部分同學是在分析問題、溝通信息，而少部分人卻趁機說話。這就破壞了課堂正常的教學秩序，降低了授課效率。還有操作實驗的規(guī)范問題，由于實驗和理論課是同時進行的，學生準備時間較短，導致學生在重復實驗時出現(xiàn)各種各樣的錯誤操作，如此等等。這種新的教學模式的改革，是需要不斷積累經(jīng)驗、探索方法的。為此，我們會在今后的教學過程中不斷地去摸索，這也是我們下一步研究的重點。