《光学》课程教学中的创新教学

摘 要：新形势下，传统教学方法的改革势在必行。光学课程内容多、系统性强，传统教学方法在教学实践中遇到了巨大的挑战。使用前沿知识导引，合理安排多媒体的容量，改革作业形式等创新教学方法可以在实践中起到较好的效果。

关键词：创新教学；光学；新生代大学生

一、 当代大学生的现状

当今高校所面对的本科生全部出生于1990年以后，作为独生子女的他们在性格和价值取向和大学大规模扩招以前的大学生有很大的不同，因此被称为新生代大学生。新生代大学生的显著特点是自我意识强、兴趣广泛、对西方文化的认同感强、抗压能力弱、自律性差。随着网络的飞速发展，人们获取知识的渠道更加多元化，新生代大学更易于找到教科书以外的兴趣点。

我国的教育长期受前苏联模式的影响，从中学阶段实行文理分科，过分强调专业知识的获取。导致学生知识面过窄，缺乏创新能力，如果缺乏兴趣很难进行调整。同时，我国大学的录取侧重于学生文化课的考试成绩，致使中学生花费大量的时间和精力应付考试，一定程度上引起了学生的厌学情绪。因此，新生代大学生在大学校园宽松的氛围下，容易丧失学习专业知识的热情，以敷衍的态度对待大学生活。

作为普通高等院校的物理学相关专业学生，在厌学方面的表现尤为明显。一方面物理学专业学科发展成熟，理论体系严谨，相对枯燥。另一方面在就业市场处于劣势。主要表现是学习主动积极性不高，到课率低，课堂气氛沉闷，作业抄袭，以无所谓的态度应对成绩评定。

幸运的是，新生代大学生在高校的表现已经引起了普遍重视，改革教学方法势在必行。本文在分析光学课程目前教学中所遇到的困境的基础上，结合教学实践中摸索到的经验，尝试为本科光学教学做出有益探索，以期为同行借鉴。

二、 光学课程的教学大纲和教材

光学是物理学的重要分支学科，是理论物理、物理教育、应用物理、光信息、光学工程等相关专业的专业基础课之一，在课程设置中具有重要意义。光学主要研究几何光学与波动光学，并为激光物理学、光信息处理、光纤光学等课程的学习打下基础。随着科技的发展，光学知识已渗透到通信等领域，并在许多领域的作用日益加强，光学课程的重要性不言而喻。

各高校由于受学时和具体专业方向的影响，所采用的教材也不尽相同。姚启钧先生编写的教材《光学教程》由于体系的独到之处受到了理工科高校相关专业的青睐。该教材目前已出第五版，内容包含干涉、衍射、几何光学原理、光学仪器的基本原理、光的偏振、光的吸收等。其主要特色是体系严谨、深入浅出、内容丰富，在教学实践中得到了广大师生的好评。

光学教材的成熟并不能引起学生的兴趣，在多年的教学实践中遇到了各种挑战，归纳起来主要有以下几个方面。

三、 光学教学中存在的问题

（一） 主观能动性不足

经历了中学时代题海战术的洗礼之后，新生代大学生对理论课程的学习积极性普遍偏低。大学刚开始时到课率高，课前預习，课后复习的学生也多，而在完全适应大学生活后，常去图书馆或自习室的学生数量明显下降，到课率开始降低，出现考前突击现象。捷克教育家夸美纽斯说：“兴趣是创造一个欢乐和光明的教育环境的主要途径之一。”如果没有产生浓厚的兴趣，主观能动性不足，为了学分而上课其效果是可想而知的。

光学由于理论性和系统性较强，且和高中内容联系不甚紧密，在大学阶段如果对高等数学、电磁学等课程的理解不透彻，在光学课程的学习中就显得力不从心，容易自暴自弃。

（二） 内容庞杂

光学的发展历史可以追溯到2000年以前，在那时古人已开始描述光学现象，总结光学规律，发展光学理论。发展到今天，光学就体系而言，物理光学和几何光学已经形成严谨的理论体系。 干涉、衍射、偏振等波动光学知识、量子光学、几何光学和光学仪器在现实生活中具有广泛的应用，也是本科生进入研究生阶段学习的必要基础。为了体系的完整，也考虑到激光等光源在现实生活中的诸多应用，现代光学的内容不能完全省略。

因此，光学课程的内容庞杂，在本科教学中存在教学内容和学时的冲突，导致学生掌握课堂内容的难度增大。

（三） 作业抄袭

目前，各大学为了提高教学质量，在教材的选用上慎之又慎。选用的教材基本都是经过无数遍实际教学检验的成熟教材，其习题也在各高校课程建设中完成了参考答案。在互联网高度发达的今天，学生想要得到参考答案轻而易举，毫不费力，也就不会下工夫去融会贯通。

显然一套全新的课后习题就可以解决上述问题。但课后习题要完全适合教学内容，其科学性的要求使编写一套完整的课后习题不可能轻而易举。于是作业抄袭在学生心目中心照不宣，任课教师想改变，却发现心有余而力不足。

（四） 评价机制呆板

各高校对于理论必修课学习成果的评价机制大同小异，大都包含平时成绩和考试成绩两个部分，只是权重不尽相同。考试成绩着重考察学生对理论的掌握程度，不能反映学生的创新能力。部分学生为了应付考试，死记公式对付习题，使学习过程显得枯燥毫无乐趣。平时成绩中的作业环节并不一定反映学生的真实水平，而课堂提问具有突然性。因此，这种评价机制对新生代大学生来说显得较为僵硬。

在光学的教学实践中，光学理论的系统性和专业性对部分基础欠缺的大学生显得较为吃力，教学内容庞杂且缺乏兴趣是学生最大的挑战。在课堂上常常出现趴到一大片的现象，浪费时间、精力。对于上述光学实际教学中出现的问题，需要在实际中不断探索并加以解决。

四、 创新教学

（一） 直观形象的演示

光学课程中的许多光学现象可以在实验室重复，也可以利用图片的形式加以展示。直观形象的演示效果比枯燥的说教更具吸引力，尤其是演示教具在课堂的使用。

在许多老师的概念里，教具只在小学、中学阶段的课堂上使用，进入大学阶段的教育不再需要教具作为辅助手段。然而可见光的干涉、衍射等现象只要对光学仪器稍加改造就可以实现清晰的画面。伴随着半导体激光器的出现，体积小、重量轻、相干性好的光源已不再是难事。在课堂运用教具演示光学现象，给学生以直观感受、提高学习兴趣是一种值得尝试的手段。endprint

（二） 多媒体的合理使用

多媒体教学在各高校教学的应用中已非常普遍，借助计算机，综合运用声音、图像、文字、动画等信息，在学生大脑里形成直观的形象。多媒体教学是一把双刃剑，其优点是课堂容量大、直观、形象。但由于较快的进度和较大的容量对于学生的理解提出了巨大的挑战。往往是学生在思考消化前面内容时，后续内容接踵而至，令学生目不暇接。

就光学教学而言，波动光学部分的干涉和衍射花样如果用多媒体演示显得形象、逼真、具有立体感，有助于学生理解复杂的光学现象。但过多的使用多媒体反倒使学生形成审美疲劳，因此光学教学应限制多媒体的滥用。

（三） 数学软件的使用

光学教学中许多内容可以利用数值模拟方法调动学生主动参与，例如在波动光学中，利用惠更斯菲涅尔原理解释光学衍射现象时可以借助教学软件来分析光学现象。不需要花大气力，利用大学C语言就可以完成诸如光栅衍射现象的物理解释。当然，利用人机友好的软件，例如Matlab和Mathematics可以更容易地实现光学现象的解释。学生主动参与教学进程效果优于满堂灌的教学方式。

（四） 作业的合理布置

课后作业对于掌握课堂内容非常重要，大多情况下以所选教材课后习题为作业可以节约教师时间。但相同的作业无疑可以抄袭，且没有考虑学生之间的差异，没有做到因材施教。

因此可以考虑布置小论文训练学生获取信息的能力、綜合能力以及文字表达能力，且可以做到因材施教。在平时成绩的评定中予以肯定不但可以激发学生的兴趣，而且对创新能力的培养大有裨益。

（五） 光学前沿的导向作用

随着量子信息的飞速发展，其在通讯领域的优势显而易见。引导学生进行光学前沿知识的探索，可以增强学生兴趣，提高学习主动性。促使学生变被动学习为主动学习。

本文就光学教学中的实际困难进行了分析，并结合多年的教学实践提出了可行的方案，其核心是利用前沿知识激励学生，用灵活的考核手段因材施教、用直观形象的教学代替枯燥的说教，创新教学的方法是对光学教学中的有益探索。

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作者简介：王利强，陕西省西安邮电大学理学院。endprint