測控專業(yè)工程光學課程改革芻議

陳國凡

摘要：當前工程光學教學存在與測控專業(yè)的應用相脫節(jié)的問題，在課程改革中我們堅持提高學生專業(yè)素質和綜合應用能力，吸收利用最新教學研究成果，同時介紹光學在測控領域最新研究動態(tài),合理調整教學內容，充分運用現代教學手段。從而提高了課程的專業(yè)應用性, 增強了學生的工程設計能力和創(chuàng)新能力。

關鍵詞：測控專業(yè)；工程光學；課程改革

中圖分類號： G642文獻標識碼： A

引言

工程光學是測控專業(yè)一門重要的專業(yè)技術基礎課。通過該課程的學習，學生應具備分析和解決工程技術上常見的光學問題的能力?？紤]到工程光學課程的重要性, 根據該課程理論性較強、概念較抽象的特點, 我們從教學內容的調整、現代教學手段的運用以及實踐環(huán)節(jié)的加強等方面, 對工程光學進行了教學改革[1]。實踐證明, 這些措施的綜合采用有助于提高教學質量和提升學生獨立思考和解決實際問題的能力, 提高了學生學習工程光學的積極性。

1教材的選擇和教學內容的調整

教材的選擇應具有測控專業(yè)特色，較高精度的測控儀器設備都具有光學系統(tǒng)，后續(xù)專業(yè)課程如“傳感器”、“檢測技術”等要求學生具備堅實的光學基礎。經過考慮，我們將原教材更換為“十五”國家級規(guī)劃教材機械工業(yè)出版社出版郁道銀主編的“工程光學”（第二版）。

根據教學大綱的要求并考慮學時少的限制，我們對該教材的內容做了如下調整：保證基礎內容的前提下，壓縮了經典光學的內容[2]，刪除了與普通物理學課程重復的內容（如光的干涉與衍射），為增加現代光學內容（如激光測量）贏得了時間，創(chuàng)造了條件。

結合測控專業(yè)特點，突出知識體系的重點和難點，對與測控精度聯(lián)系緊密的光學放大和干涉技術等內容重點介紹。

重視教學和科研的結合并拓展學生的知識面，比如介紹典型光學系統(tǒng)內容時，提出“基于人眼虹膜的身份識別系統(tǒng)研制”科研課題。講授廣角物鏡時介紹電影拍攝中氣勢恢宏的戰(zhàn)爭場面的攝制。

2充分運用現代教學手段合理使用教具

工程光學課程的特點是公式多，光路圖多，以往的光學教學中，教師在黑板畫光路圖，圖形缺乏立體感[3]，無法動態(tài)反映光路的成像過程，繁瑣的公式推導常使教學過程枯燥，學生提不起興趣。

圖一：多媒體動畫演示

我們在教學時穿插一些演示實驗，使平面的圖形立體化、動態(tài)化。比如用氦氖激光器將光的干涉圖樣打在墻上，讓學生對干涉條紋的形狀看的很清楚。對概念的引入、公式的推導采用多媒體教學課件教學。多媒體課件的引入使枯燥的內容生動起來，能夠充分激發(fā)學生的學習興趣，活躍課堂氣氛。對一些成像過程，采用動畫進行演示（見圖1），讓學生對復雜的過程有一個直觀的把握。

介紹一些光學零件特性時，作為教具及時展示，使書本上的圖形符號和實物對應起來，增強教學的直觀性并提高學生的學習效果。必要時可用一些光學零件搭建典型的光學系統(tǒng)，進一步提高教學效果，比如用一片透鏡做放大鏡，解釋其視覺放大率；用兩片透鏡搭建顯微鏡和望遠鏡，解釋兩者的成像原理及其放大率公式的推導。

3開發(fā)新實驗項目，加強實踐教學

為促進學生對課堂知識的消化吸收，加強學生的動手能力、創(chuàng)新意識并拓展知識面，設置實驗環(huán)節(jié)。

我們在課堂教學中引入一些生動的演示實驗，比如講授平面系統(tǒng)時演示“隔鏡吹燈”的魔術，實驗器材由一塊透明平板玻璃和兩支蠟燭組成。玻璃平板垂直桌面布置，兩支蠟燭直立于平板兩側并關于玻璃平板對稱，演示者兩手同時打火并點燃兩支蠟燭，然后，不可思議的事情發(fā)生了，演示者竟能從玻璃一側同時吹滅兩支蠟燭。原來，玻璃后面的蠟燭并沒點燃，只是前面蠟燭的火焰通過平面鏡（玻璃）成像于后面蠟燭上，造成了后面蠟燭也被點燃的假象，如此“隔鏡吹燈”也就理所當然了。

通過實驗室中學生自己動手接觸光學儀器并搭建實驗系統(tǒng)，增強學生的測試技能、動手能力及實際問題的分析能力。比如利用光具座搭建變焦攝影系統(tǒng)[4]，能夠將深奧的變焦理論變得生動起來，避免枯燥的公式推導，提高教學效果。

4加強師生溝通，及時反饋改革效果

我們采用口頭交流，書面不記名問卷調查，網上測評的方式，加強與學生的溝通和互動，及時發(fā)現問題及時改進。教和學兩方面的互動能激發(fā)學生和教師的積極性，顯著提高教學效果。調查結果顯示，我們的初步改革是比較成功的，得到了學生的認可。

5結束語

通過測控專業(yè)工程光學課程的改革，我們總結了教學過程中的經驗和教訓，在充分調動學生學習積極性的基礎上，把這項改革不斷推向深入，最終取得比較圓滿的結果，為培養(yǎng)測控專業(yè)新世紀的高級專門人才作出貢獻。

參考文獻：

[1]蔡懷宇等.“工程光學”國家精品課程的建設與改革[J].高等理科教育,2006(2):35-40.

[2]吳現成.光學課程教學初探[J].高等理科教育,2001(4):35-38.

[3]鄭志華等.應用光學課程建設與教學改革探討[J].機械管理開發(fā),2007(12):137-138.

[4]郁道銀.工程光學[M].北京：機械工業(yè)出版社，2006.