物理教育專業(yè)光學(xué)教學(xué)改革淺析

宋秀玲

(山西省晉城職業(yè)技術(shù)學(xué)院機(jī) 械與電子工程系，山西 晉城 048026)

光學(xué)是一門歷史悠久的學(xué)科，從“微粒說”發(fā)展至今已經(jīng)具有了三百多年的歷史。如今，光學(xué)的發(fā)展已進(jìn)入到光子學(xué)時(shí)代，已經(jīng)成為現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)最活躍的熱點(diǎn)之一，在科技發(fā)展中起著至關(guān)重要的作用。

考慮到光學(xué)內(nèi)容的實(shí)用性和前沿性，本文通過對晉城地區(qū)幾所中學(xué)學(xué)生調(diào)查得知:中學(xué)物理教學(xué)中，教師幾乎不講授現(xiàn)代光學(xué)知識，也不介紹現(xiàn)代光學(xué)知識在實(shí)際生產(chǎn)和生活中的應(yīng)用，更不介紹最前沿的光學(xué)動態(tài)，而中學(xué)生對這一部分知識又比較渴求。通過對中學(xué)物理教師調(diào)查得知:上大學(xué)時(shí)，大學(xué)光學(xué)內(nèi)容既抽象又枯燥，學(xué)習(xí)起來比較費(fèi)勁，相比物理專業(yè)中的“力學(xué)”“電磁學(xué)”等課程，“光學(xué)”知識掌握最不過硬;“光學(xué)”教學(xué)內(nèi)容中也沒有過多的現(xiàn)代光學(xué)知識講解，所以自己對這一部分知識并不了解;再加上現(xiàn)在工作任務(wù)大，也沒有時(shí)間自學(xué)這部分內(nèi)容。針對上述情況，從物理教育專業(yè)光學(xué)教學(xué)現(xiàn)狀出發(fā)，對光學(xué)教學(xué)提出一些看法和建議，旨在為物理教育專業(yè)光學(xué)教學(xué)提供一點(diǎn)啟發(fā)。

1 物理教育專業(yè)光學(xué)教學(xué)存在的問題

通過觀察、訪談和問卷調(diào)查，分析得出物理教育專業(yè)光學(xué)教學(xué)存在以下幾方面問題:

1．1 與高中教學(xué)內(nèi)容脫節(jié)

在高中階段的物理課程中，既包括了幾何光學(xué)知識，也講解了波動光學(xué)知識，但所占篇幅不大，光的干涉、衍射和偏振只是某一章的幾小節(jié)內(nèi)容，教材只是對其進(jìn)行了定性的講解。而在大學(xué)光學(xué)中，包括了幾何光學(xué)、波動光學(xué)、光波場的描述、光在各向異性介質(zhì)中的傳播等內(nèi)容，其中波動光學(xué)部分不僅詳細(xì)地講解了光的干涉、衍射和偏振的種種類型，而且還涉及到復(fù)雜的數(shù)學(xué)計(jì)算和推導(dǎo)。再加上受高考因素的影響，為了片面追求升學(xué)率，許多高中學(xué)校只對高考考點(diǎn)知識進(jìn)行重點(diǎn)講解，而對光學(xué)這種處于次要地位的內(nèi)容只是一筆帶過［1］。所以許多大學(xué)學(xué)生對于較抽象高深的大學(xué)光學(xué)內(nèi)容，感到難以接受和適應(yīng)。

1．2 教學(xué)內(nèi)容抽象

根據(jù)走訪調(diào)查得知:光學(xué)教學(xué)的第一節(jié)課，教師主要介紹光學(xué)所要研究的內(nèi)容和意義，對此內(nèi)容，學(xué)生們普遍表現(xiàn)出較濃厚的學(xué)習(xí)興趣。隨著課程理論學(xué)習(xí)的深入，出現(xiàn)了一些公式的推導(dǎo)和純數(shù)字式的運(yùn)算，如費(fèi)馬原理、楊氏雙縫干涉原理以及衍射的計(jì)算等。學(xué)生在接受知識的過程中，漸漸出現(xiàn)了對某些概念不能徹底理解、對光學(xué)的分析方法不能順利掌握等現(xiàn)象，再加上波動光學(xué)本身的抽象性，學(xué)生們便對學(xué)習(xí)不感興趣，上課說話、睡覺，不主動思考回答問題，甚至有無故缺課等一系列現(xiàn)象出現(xiàn)，導(dǎo)致光學(xué)教學(xué)效果欠佳。

1．3 教材內(nèi)容滯后

隨著光學(xué)的發(fā)展，光學(xué)知識已經(jīng)滲透到生物、通信等許多學(xué)科，在許多科技領(lǐng)域占有不可缺少的地位。但物理教育專業(yè)光學(xué)教材的內(nèi)容編排仍然沿用傳統(tǒng)的思路和方法，選取的內(nèi)容仍然是那些傳統(tǒng)經(jīng)典的知識，一直局限于以傳統(tǒng)的波動光學(xué)為主的教學(xué)模式，遠(yuǎn)遠(yuǎn)落后于現(xiàn)代光學(xué)的發(fā)展和現(xiàn)代生產(chǎn)、生活對光學(xué)知識的需求。由于物理教育專業(yè)畢業(yè)的學(xué)生畢業(yè)后主要從事中學(xué)的物理教育，中學(xué)實(shí)行課程改革，也在提倡素質(zhì)教育，作為中學(xué)的物理教師應(yīng)該了解現(xiàn)代光學(xué)的最新發(fā)展動態(tài)，光學(xué)的最新應(yīng)用前景。還有的學(xué)生有繼續(xù)學(xué)習(xí)深造的打算，計(jì)劃讀研究生，如果他們在學(xué)習(xí)過程中，了解到光學(xué)在各個(gè)領(lǐng)域的最近發(fā)展動態(tài)，也許會影響他今后深造的方向，從而改變他人生的軌跡。針對以上種種情況，原來的物理教育專業(yè)“光學(xué)”應(yīng)該增加光學(xué)的新概念、新成就和新技術(shù)等內(nèi)容。

1．4 教學(xué)手段呆板

在物理專業(yè)“光學(xué)”課程教學(xué)中，由于傳統(tǒng)課堂講授法的經(jīng)濟(jì)性，長期以來講授法一直是教師首選的教學(xué)方法［2］。

在大學(xué)光學(xué)中研究較多的是光的波動性。光的波動性知識相對比較抽象，學(xué)生難以理解，最有效、直觀的方法就是在教學(xué)中適當(dāng)加入光學(xué)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容。由于光波波長很小，導(dǎo)致許多物理現(xiàn)象在正常條件下難以觀察得到，本來應(yīng)該清晰呈現(xiàn)在眼前的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，只能憑教師借助黑板板書來教授，學(xué)生只能靠想象去理解，這樣對于那部分高中物理基礎(chǔ)比較薄弱的學(xué)生來說，很難根據(jù)教師的描述在頭腦中形成清晰的物理圖象，更談不上對實(shí)驗(yàn)結(jié)果的理解和理論知識的接受，這直接影響到學(xué)生學(xué)習(xí)物理的熱情，對光學(xué)教學(xué)非常不利。

2 物理教育專業(yè)光學(xué)教學(xué)改革建議

2．1 適當(dāng)整合教學(xué)內(nèi)容

在光學(xué)教學(xué)中要融入相關(guān)領(lǐng)域的最新研究動態(tài)和最新光學(xué)應(yīng)用技術(shù)等學(xué)科前沿內(nèi)容［2］，將理論與實(shí)踐緊密結(jié)合起來。由于學(xué)校教學(xué)安排課時(shí)有限，在原有教學(xué)內(nèi)容的基礎(chǔ)上，增加現(xiàn)代光學(xué)知識講解，會導(dǎo)致課時(shí)不夠的現(xiàn)象。所以在講解過程中，需要教師對傳統(tǒng)波動光學(xué)部分進(jìn)行適當(dāng)精簡，在保證基本內(nèi)容的前提下，刪除過于復(fù)雜的推導(dǎo)，加入現(xiàn)代光學(xué)內(nèi)容。當(dāng)然，為了體現(xiàn)現(xiàn)代光學(xué)部分的系統(tǒng)性和完整性而將所有現(xiàn)代光學(xué)的部分全部納入光學(xué)課程的教學(xué)中來也是不現(xiàn)實(shí)的，所以加入現(xiàn)代光學(xué)的內(nèi)容要有所選擇。筆者認(rèn)為，一是加入的現(xiàn)代光學(xué)內(nèi)容不宜過舊，要能引領(lǐng)時(shí)代潮流，如光纖通信和光孤子、納米激光器等方面知識。二是加入的光學(xué)內(nèi)容不宜過難，應(yīng)該在學(xué)生能理解的范圍內(nèi)，有些加入的內(nèi)容不要求學(xué)生們掌握，只需要他們認(rèn)識和了解，開闊視野。三是加入的內(nèi)容要有實(shí)用價(jià)值，傳統(tǒng)波動光學(xué)的干涉、衍射實(shí)驗(yàn)裝置基本屬于普通光源，在這部分教學(xué)中，教師可以補(bǔ)充現(xiàn)在應(yīng)用于光學(xué)精密測量的激光光源裝置。

2．2 合理使用現(xiàn)代化教學(xué)手段

由于光學(xué)教學(xué)內(nèi)容比較抽象，以傳統(tǒng)的板書、講授為主要方式教授的知識，很難使學(xué)生充分理解。隨著科技的發(fā)展，形象、直觀、高效的信息化教學(xué)手段早已走進(jìn)我們的課堂。在大學(xué)光學(xué)教學(xué)過程中，使用現(xiàn)代化教學(xué)手段，可以節(jié)約書寫和畫圖時(shí)間，提高課堂教學(xué)效率，還可以使抽象的東西變得感性化、實(shí)踐化，便于學(xué)生理解和記憶。如，有些基本定律推導(dǎo)過程是不可缺的，但又不需要學(xué)生完全掌握，教師如果按思路在黑板上完成要占用很多時(shí)間。在教學(xué)過程中，如果把這些公式的推導(dǎo)過程按照思路直接展現(xiàn)在屏幕上，教師只做適當(dāng)講解即可，這樣就可以省下不少時(shí)間來介紹本節(jié)相關(guān)知識的新技術(shù)。對于如全息像、偏振光的形成等抽象內(nèi)容，如果利用多媒體課件展示給學(xué)生，使原本抽象的問題直觀形象化，可以提高學(xué)習(xí)的興趣，從而激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情，起到事半功倍的作用。在一些實(shí)驗(yàn)設(shè)備不太充足的學(xué)校，光的干涉和衍射實(shí)驗(yàn)無法順利完成，學(xué)生體會不到波長、縫寬等因素對實(shí)驗(yàn)圖案的影響，只是死記硬背。如果利用Matlab就可以對這些實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象進(jìn)行模擬，可以形象顯示波長、狹縫間距等參數(shù)變化對干涉或衍射條紋的影響［3］，幫助學(xué)生理解與記憶，進(jìn)而有效地提高課堂教學(xué)效果。

2．3 靈活運(yùn)用教學(xué)方法

講授法是最傳統(tǒng)的教學(xué)方法，也是大學(xué)光學(xué)教學(xué)中最常用的教學(xué)方法。講授法的特點(diǎn)是可以大量地向?qū)W生單向傳授信息，這種傳統(tǒng)的填鴨灌輸式教學(xué)方式不利于學(xué)生的獨(dú)立思考，也不利于培養(yǎng)學(xué)生的分析問題、解決問題的能力。真正的素質(zhì)教育應(yīng)該以培養(yǎng)學(xué)生的綜合能力為出發(fā)點(diǎn)，教學(xué)中充分體現(xiàn)學(xué)生的主體地位。所以在教學(xué)中，應(yīng)該采用引導(dǎo)式、啟發(fā)式、討論式等多種教學(xué)方式，由問題帶動教學(xué)，讓學(xué)生帶著問題去思考、去傾聽。如，教師在講解新知識點(diǎn)之前，最好將實(shí)際問題與本節(jié)所要講授的理論知識緊密聯(lián)系起來，并提出一些需要解決的實(shí)際問題，讓學(xué)生感覺到該知識點(diǎn)的實(shí)用性，激發(fā)學(xué)生自主學(xué)習(xí)的興趣。新知識學(xué)習(xí)過程中，教師還可以根據(jù)教學(xué)內(nèi)容特點(diǎn)，結(jié)合實(shí)際提出問題，讓學(xué)生在課堂上互動、討論，從而開拓學(xué)生的思維能力和創(chuàng)新能力。另外，對于教材中的一些例題，教師不要一味地進(jìn)行講解，應(yīng)該通過學(xué)生討論、研究，讓學(xué)生自己得出正確的解決方法，教師只需要進(jìn)行啟發(fā)、點(diǎn)評及總結(jié)即可。采取以上教學(xué)方法，可以使學(xué)生充分發(fā)揮他們的主觀能動性，并培養(yǎng)其解決問題的能力。

2．4 合理布置課外作業(yè)

有限的學(xué)時(shí)和過大的知識量是課堂教學(xué)中存在的一對矛盾，在授課課時(shí)不可能增加的情況下，我們可以根據(jù)實(shí)際教學(xué)情況，從學(xué)生的現(xiàn)實(shí)需求出發(fā)，靈活布置課后作業(yè)。物理教育專業(yè)“光學(xué)”教材課后習(xí)題主要是應(yīng)用所學(xué)公式和定理進(jìn)行繁雜的計(jì)算，并且題量較大，完成這種千篇一律的課后作業(yè)，既不利于學(xué)生個(gè)性思維的發(fā)展，也不利于學(xué)生積極性的提高，其實(shí)是一種時(shí)間和精力的浪費(fèi)，與現(xiàn)階段提倡的素質(zhì)教育大相徑庭。我們應(yīng)該從學(xué)生的實(shí)際出發(fā)，根據(jù)學(xué)生的知識水平和接受能力給學(xué)生布置不同深度和廣度的課后作業(yè)，如，對于基礎(chǔ)知識比較差的學(xué)生可以布置一些概念的判定和比較簡單的計(jì)算題，還可以讓他們查找一些本節(jié)內(nèi)容所涉及到的科學(xué)家的資料，通過資料收集和閱讀，培養(yǎng)學(xué)生的認(rèn)真實(shí)干精神和一絲不茍的態(tài)度;對于那些基礎(chǔ)知識比較好的學(xué)生除了布置一些較復(fù)雜的計(jì)算題外，還可以增加一些前沿性資料的收集。這樣既解決了基礎(chǔ)差的學(xué)生的厭學(xué)情緒，也為愿意持續(xù)學(xué)習(xí)的學(xué)生提供了拓展空間。

3 結(jié)語

總之，光學(xué)作為物理中最實(shí)用、最有活力的部分，我們要不斷探索、研究其高效的教學(xué)改革方法，在有限的課時(shí)內(nèi)，把最基礎(chǔ)、最實(shí)用、最前沿的光學(xué)知識用最有效的手段傳授給學(xué)生，提高光學(xué)的教學(xué)質(zhì)量，為中學(xué)培養(yǎng)更多的高素質(zhì)物理教師，更好地推進(jìn)中學(xué)生素質(zhì)教育的發(fā)展。

［1］高海燕，李若平，王志剛，尹國盛．大學(xué)物理與高中物理課程光學(xué)部分的銜接研究［J］．科技創(chuàng)新導(dǎo)報(bào)，2012，(3) :57～60．

［2］郭繼勝．論物理光學(xué)教學(xué)中的實(shí)踐與改革［J］．科技教育，2009，(13) :221．

［3］毛少娟，李剛．光電類專業(yè)“物理光學(xué)”課程教學(xué)改革初探［J］．高等教育與學(xué)術(shù)研究，2009，(4) :21～23．