“物理光学”教学方法和考试方法的改革

哈斯乌力吉，吕志伟，张爱红，董永康，何伟明

(哈尔滨工业大学航天学院，黑龙江哈尔滨 150080)

0 引言

“物理光学”是我校电子科学与技术和光学工程专业的一门专业必修课。该课程以光的电磁理论为理论基础，讲述光在各向同性介质和各向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。本课程是在学习“工科数学分析”、“大学物理”、“电动力学”或“电磁场与电磁波”等基础课之后，进一步学习波动光学的基本理论，为进一步学习电子科学与技术专业的其它专业课程如:“卫星光通信”、“光学信息处理”、“红外技术”、“光纤光学”和“光电子学原理与应用”等后续专业课打下基础。

为了达到最佳的教学效果，近几年我校“物理光学”课程组进行了以教学方法和考试方法为核心的综合性改革［1］，

1 教学方法的改革

1.1 把学科前沿新知识融入到教学内容中

我们不仅注重基本概念、基础知识和基本方法的传授，更注重学科前沿新知识和科研成果的融入，以丰富课程内容让学生更真实地感触知识。例如引入了介质中的慢光和快光传输，共焦干涉仪、双频激光干涉仪、受激拉曼散射和受激布里渊散射等。前沿新知识和科研成果的融入，可以使学生对独立化概念学习的兴趣更浓，对一些基础理论的理解更深，物理图像更清晰。

例如，我们在讲解晶体光学元件时，如果只讲到偏振片和四分之一波片各自的应用，学生的印象可能就不会很深。为此，我们增加了受激布里渊散射实验装置中如何利用偏振片和四分之一波片来分离相向传输的抽运光和Stokes光的原理，进而加深了对偏振片和四分之一波片的应用。

1.2 现代教学方法和传统教学方法的结合

多媒体教学在许多方面是传统教学模式所无法比拟的，但运用不当，也会适得其反。为了弥补多媒体教学和传统教学的不足，我们采用了多媒体教学与传统教学法相结合的教学方法。这种现代教学方法不仅给学生留下了深刻的印象，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。

1.3 以问题为基础的教学方法

为了将实际问题与理论知识联系起来，我们在介绍一个知识点之前，着重介绍知识点的实际来源，是解决什么样的问题而提出的解决方法［2］，使学生在头脑中有了清晰的物理图像。

例如，我们讲解光波在各向同性介质界面上的反射和折射时提出如下问题:中学时我们学习的反射定律和折射定律只给出了反射光和折射光的传播方向，并没有给出反射率、透射率及相位特性，那么如何求解这些问题呢?这种以问题为先导，提出问题、分析问题和解决问题，得到了良好的教学效果。

1.4 总结和归纳的教学方法

我们在讲完每一章节内容之后，都会对其进行总结和归纳，让学生整体理解章节的核心内容。通过总结和归纳，学生不仅掌握了核心内容，而且还明确了所学内容的目的和意义，进而为实际应用打下了良好的基础。

例如，我们在讲完双光束干涉之后，进行如下的总结和归纳:两束相干光的相位相同时产生亮条纹，相位相反时产生暗条纹，其相位差由光程差和附加的“半波损失”决定，两束光到达屏幕上不同点时其光程差不同。因此，它会在某些地方出现亮条纹，而某些地方出现暗条纹。这就是双光束干涉的核心内容，无论是杨氏干涉、等倾干涉和等厚干涉，还是牛顿环都遵循该原理。这种总结和归纳的教学方法可以改善学生的记忆，以便今后使用所学知识。

2 考试方法的改革

本门课程由如下七章内容组成［3］:①光波的特性(6学时);②光波的反射和折射(4学时);③光的干涉(10学时);④光的衍射(12学时);⑤光在各向异性介质中的传输特性(10学时);⑥晶体的感应双折射(4学时);⑦光的吸收、色散和散射(4学时)。

课程的第一至第五章是考核的重点部分。我们采用了如下的累加式考试方法，即讲完第一章和第二章之后进行第一次开卷课堂测验;在讲授第三章中布置一次大作业和小论文;讲完第三章后进行期中考试(两页开卷考试);讲完第四章之后进行第二次课堂测验(一页开卷考试);讲完第五章之后进行第三次课堂测验(一页开卷考试);最后进行期末考试(闭卷考试)。每次课堂测验占10%，期中考试占20%，期末考试占40%;大作业、小论文占5%;平时成绩占5%(包括出勤率和作业完成情况)。

在我们的每次课堂测试和考试中简答题的比例最高(约占50%)。以总结、归纳或实际问题为主的简答题不仅能够培养学生思考问题、分析问题、解决实际问题的能力，而且也给学生活跃科学思维提供了一定的空间。

这种累加式考试存在如下问题。频繁的考试占用了一部分时间，这可能会挤压讲课时间。为此我们采取了把习题课和课堂测试并行的方案:先对课程内容进行总结归纳，然后进行课堂测试，这样还可以提高习题课的质量。为了防止部分学生的抄袭现象，我们采取了A和B两种类型的测试题，学生无法抄袭同桌的试题。

3 结语

为了提高“物理光学”教学效果，我们进行了以教学方法和考试方法为核心的综合性改革。经过几年的实践，这些改革取得了明显的效果:学生评教成绩连续多年评A，专家评教成绩连续多年获得90分以上。本课程2007年被评为省级精品课程，2010年被评为国家精品课程。

累加式考试也得到了大部分学生们的好评，不及格率由过去的15%左右降至现在的5%左右。下一步，我们准备在教学方法上进一步增加与学生的互动，尝试双语教学等改革;在考试方法上进一步增大课堂测试的比重，采用口语测试等改革措施。

［1］ 哈斯乌力吉，吕志伟等.物理光学教学改革的探索［J］.南京:电气电子教学学报，2007，29:61-63

［2］ 哈斯乌力吉，吕志伟等.物理光学教学设计的研究［J］.南京:电气电子教学学报，2008，30(4):90-91

［3］ 李玉红.光学课程教学改革实践与成果［J］.兰州:高等理科教育，2006，66(2):97-99

［4］ 石顺祥，王学恩，刘劲松.物理光学与应用光学(第二版)［M］.西安:西安电子科技大学出版社，2008:1-316