物理教育专业光学教学改革浅析

宋秀玲

(山西省晋城职业技术学院机 械与电子工程系，山西 晋城 048026)

光学是一门历史悠久的学科，从“微粒说”发展至今已经具有了三百多年的历史。如今，光学的发展已进入到光子学时代，已经成为现代科学技术最活跃的热点之一，在科技发展中起着至关重要的作用。

考虑到光学内容的实用性和前沿性，本文通过对晋城地区几所中学学生调查得知:中学物理教学中，教师几乎不讲授现代光学知识，也不介绍现代光学知识在实际生产和生活中的应用，更不介绍最前沿的光学动态，而中学生对这一部分知识又比较渴求。通过对中学物理教师调查得知:上大学时，大学光学内容既抽象又枯燥，学习起来比较费劲，相比物理专业中的“力学”“电磁学”等课程，“光学”知识掌握最不过硬;“光学”教学内容中也没有过多的现代光学知识讲解，所以自己对这一部分知识并不了解;再加上现在工作任务大，也没有时间自学这部分内容。针对上述情况，从物理教育专业光学教学现状出发，对光学教学提出一些看法和建议，旨在为物理教育专业光学教学提供一点启发。

1 物理教育专业光学教学存在的问题

通过观察、访谈和问卷调查，分析得出物理教育专业光学教学存在以下几方面问题:

1．1 与高中教学内容脱节

在高中阶段的物理课程中，既包括了几何光学知识，也讲解了波动光学知识，但所占篇幅不大，光的干涉、衍射和偏振只是某一章的几小节内容，教材只是对其进行了定性的讲解。而在大学光学中，包括了几何光学、波动光学、光波场的描述、光在各向异性介质中的传播等内容，其中波动光学部分不仅详细地讲解了光的干涉、衍射和偏振的种种类型，而且还涉及到复杂的数学计算和推导。再加上受高考因素的影响，为了片面追求升学率，许多高中学校只对高考考点知识进行重点讲解，而对光学这种处于次要地位的内容只是一笔带过［1］。所以许多大学学生对于较抽象高深的大学光学内容，感到难以接受和适应。

1．2 教学内容抽象

根据走访调查得知:光学教学的第一节课，教师主要介绍光学所要研究的内容和意义，对此内容，学生们普遍表现出较浓厚的学习兴趣。随着课程理论学习的深入，出现了一些公式的推导和纯数字式的运算，如费马原理、杨氏双缝干涉原理以及衍射的计算等。学生在接受知识的过程中，渐渐出现了对某些概念不能彻底理解、对光学的分析方法不能顺利掌握等现象，再加上波动光学本身的抽象性，学生们便对学习不感兴趣，上课说话、睡觉，不主动思考回答问题，甚至有无故缺课等一系列现象出现，导致光学教学效果欠佳。

1．3 教材内容滞后

随着光学的发展，光学知识已经渗透到生物、通信等许多学科，在许多科技领域占有不可缺少的地位。但物理教育专业光学教材的内容编排仍然沿用传统的思路和方法，选取的内容仍然是那些传统经典的知识，一直局限于以传统的波动光学为主的教学模式，远远落后于现代光学的发展和现代生产、生活对光学知识的需求。由于物理教育专业毕业的学生毕业后主要从事中学的物理教育，中学实行课程改革，也在提倡素质教育，作为中学的物理教师应该了解现代光学的最新发展动态，光学的最新应用前景。还有的学生有继续学习深造的打算，计划读研究生，如果他们在学习过程中，了解到光学在各个领域的最近发展动态，也许会影响他今后深造的方向，从而改变他人生的轨迹。针对以上种种情况，原来的物理教育专业“光学”应该增加光学的新概念、新成就和新技术等内容。

1．4 教学手段呆板

在物理专业“光学”课程教学中，由于传统课堂讲授法的经济性，长期以来讲授法一直是教师首选的教学方法［2］。

在大学光学中研究较多的是光的波动性。光的波动性知识相对比较抽象，学生难以理解，最有效、直观的方法就是在教学中适当加入光学实验内容。由于光波波长很小，导致许多物理现象在正常条件下难以观察得到，本来应该清晰呈现在眼前的实验现象，只能凭教师借助黑板板书来教授，学生只能靠想象去理解，这样对于那部分高中物理基础比较薄弱的学生来说，很难根据教师的描述在头脑中形成清晰的物理图象，更谈不上对实验结果的理解和理论知识的接受，这直接影响到学生学习物理的热情，对光学教学非常不利。

2 物理教育专业光学教学改革建议

2．1 适当整合教学内容

在光学教学中要融入相关领域的最新研究动态和最新光学应用技术等学科前沿内容［2］，将理论与实践紧密结合起来。由于学校教学安排课时有限，在原有教学内容的基础上，增加现代光学知识讲解，会导致课时不够的现象。所以在讲解过程中，需要教师对传统波动光学部分进行适当精简，在保证基本内容的前提下，删除过于复杂的推导，加入现代光学内容。当然，为了体现现代光学部分的系统性和完整性而将所有现代光学的部分全部纳入光学课程的教学中来也是不现实的，所以加入现代光学的内容要有所选择。笔者认为，一是加入的现代光学内容不宜过旧，要能引领时代潮流，如光纤通信和光孤子、纳米激光器等方面知识。二是加入的光学内容不宜过难，应该在学生能理解的范围内，有些加入的内容不要求学生们掌握，只需要他们认识和了解，开阔视野。三是加入的内容要有实用价值，传统波动光学的干涉、衍射实验装置基本属于普通光源，在这部分教学中，教师可以补充现在应用于光学精密测量的激光光源装置。

2．2 合理使用现代化教学手段

由于光学教学内容比较抽象，以传统的板书、讲授为主要方式教授的知识，很难使学生充分理解。随着科技的发展，形象、直观、高效的信息化教学手段早已走进我们的课堂。在大学光学教学过程中，使用现代化教学手段，可以节约书写和画图时间，提高课堂教学效率，还可以使抽象的东西变得感性化、实践化，便于学生理解和记忆。如，有些基本定律推导过程是不可缺的，但又不需要学生完全掌握，教师如果按思路在黑板上完成要占用很多时间。在教学过程中，如果把这些公式的推导过程按照思路直接展现在屏幕上，教师只做适当讲解即可，这样就可以省下不少时间来介绍本节相关知识的新技术。对于如全息像、偏振光的形成等抽象内容，如果利用多媒体课件展示给学生，使原本抽象的问题直观形象化，可以提高学习的兴趣，从而激发学生的学习热情，起到事半功倍的作用。在一些实验设备不太充足的学校，光的干涉和衍射实验无法顺利完成，学生体会不到波长、缝宽等因素对实验图案的影响，只是死记硬背。如果利用Matlab就可以对这些实验现象进行模拟，可以形象显示波长、狭缝间距等参数变化对干涉或衍射条纹的影响［3］，帮助学生理解与记忆，进而有效地提高课堂教学效果。

2．3 灵活运用教学方法

讲授法是最传统的教学方法，也是大学光学教学中最常用的教学方法。讲授法的特点是可以大量地向学生单向传授信息，这种传统的填鸭灌输式教学方式不利于学生的独立思考，也不利于培养学生的分析问题、解决问题的能力。真正的素质教育应该以培养学生的综合能力为出发点，教学中充分体现学生的主体地位。所以在教学中，应该采用引导式、启发式、讨论式等多种教学方式，由问题带动教学，让学生带着问题去思考、去倾听。如，教师在讲解新知识点之前，最好将实际问题与本节所要讲授的理论知识紧密联系起来，并提出一些需要解决的实际问题，让学生感觉到该知识点的实用性，激发学生自主学习的兴趣。新知识学习过程中，教师还可以根据教学内容特点，结合实际提出问题，让学生在课堂上互动、讨论，从而开拓学生的思维能力和创新能力。另外，对于教材中的一些例题，教师不要一味地进行讲解，应该通过学生讨论、研究，让学生自己得出正确的解决方法，教师只需要进行启发、点评及总结即可。采取以上教学方法，可以使学生充分发挥他们的主观能动性，并培养其解决问题的能力。

2．4 合理布置课外作业

有限的学时和过大的知识量是课堂教学中存在的一对矛盾，在授课课时不可能增加的情况下，我们可以根据实际教学情况，从学生的现实需求出发，灵活布置课后作业。物理教育专业“光学”教材课后习题主要是应用所学公式和定理进行繁杂的计算，并且题量较大，完成这种千篇一律的课后作业，既不利于学生个性思维的发展，也不利于学生积极性的提高，其实是一种时间和精力的浪费，与现阶段提倡的素质教育大相径庭。我们应该从学生的实际出发，根据学生的知识水平和接受能力给学生布置不同深度和广度的课后作业，如，对于基础知识比较差的学生可以布置一些概念的判定和比较简单的计算题，还可以让他们查找一些本节内容所涉及到的科学家的资料，通过资料收集和阅读，培养学生的认真实干精神和一丝不苟的态度;对于那些基础知识比较好的学生除了布置一些较复杂的计算题外，还可以增加一些前沿性资料的收集。这样既解决了基础差的学生的厌学情绪，也为愿意持续学习的学生提供了拓展空间。

3 结语

总之，光学作为物理中最实用、最有活力的部分，我们要不断探索、研究其高效的教学改革方法，在有限的课时内，把最基础、最实用、最前沿的光学知识用最有效的手段传授给学生，提高光学的教学质量，为中学培养更多的高素质物理教师，更好地推进中学生素质教育的发展。

［1］高海燕，李若平，王志刚，尹国盛．大学物理与高中物理课程光学部分的衔接研究［J］．科技创新导报，2012，(3) :57～60．

［2］郭继胜．论物理光学教学中的实践与改革［J］．科技教育，2009，(13) :221．

［3］毛少娟，李刚．光电类专业“物理光学”课程教学改革初探［J］．高等教育与学术研究，2009，(4) :21～23．