研究生教學(xué)中高等物理光學(xué)授課模式的探索與實(shí)踐

耿 濤 孫偉民 張 濤 孟 霆

（哈爾濱工程大學(xué)理學(xué)院 黑龍江哈爾濱 150001）

研究生教學(xué)中高等物理光學(xué)授課模式的探索與實(shí)踐

耿 濤 孫偉民 張 濤 孟 霆

（哈爾濱工程大學(xué)理學(xué)院 黑龍江哈爾濱 150001）

高等物理光學(xué)是一門非常重要的學(xué)科，是研究型大學(xué)光學(xué)和光學(xué)工程專業(yè)研究生必修課程和基礎(chǔ)理論課程。本文針對(duì)高等學(xué)校物理光學(xué)教學(xué)現(xiàn)狀及存在的問題，探討了在研究生教學(xué)中高等物理光學(xué)教學(xué)內(nèi)容、課程設(shè)計(jì)、教學(xué)方法等授課模式方面的改革思路。

物理光學(xué)；教學(xué)改革；授課模式

物理光學(xué)是當(dāng)前科學(xué)研究中最活躍的學(xué)科之一，從二十世紀(jì)六十年代起，隨著新技術(shù)的出現(xiàn)，新的理論也不斷發(fā)展，已逐步形成了許多新的分支學(xué)科或邊緣學(xué)科。例如人們把數(shù)學(xué)、信息論與光的衍射結(jié)合起來(lái)，發(fā)展起一門新的學(xué)科-傅里葉光學(xué)，并把它應(yīng)用到信息處理、像質(zhì)評(píng)價(jià)、光學(xué)計(jì)算等技術(shù)中去。另外物理光學(xué)在全息數(shù)據(jù)存儲(chǔ)、目標(biāo)快速識(shí)別、光通訊、光學(xué)傳感等領(lǐng)域應(yīng)用也十分廣泛。在二十一世紀(jì)物理光學(xué)無(wú)論是在基礎(chǔ)理論上還是在實(shí)際應(yīng)用中，都將向更深、更廣的方向迅猛發(fā)展。

高等物理光學(xué)是哈爾濱工程大學(xué)光學(xué)和光學(xué)工程專業(yè)研究生的必修課程和基礎(chǔ)理論課程。哈爾濱工程大學(xué)理學(xué)院從2008年開始，對(duì)研究生學(xué)位課程“高等物理光學(xué)”從教學(xué)內(nèi)容、課程設(shè)計(jì)和教學(xué)方法等幾方面進(jìn)行了一系列教學(xué)改革，探索高等物理光學(xué)課程的教育教學(xué)新思路，完善其課程教學(xué)體系。

一、教學(xué)內(nèi)容的改革

教學(xué)內(nèi)容的改革，不應(yīng)是內(nèi)容的簡(jiǎn)單擴(kuò)充，應(yīng)是教學(xué)內(nèi)容的更新, 精簡(jiǎn)、刪除陳舊過時(shí)的內(nèi)容，并將教學(xué)內(nèi)容的重點(diǎn)移到最基本的原理和目前社會(huì)上應(yīng)用最廣、最有前途的理論和技術(shù)上[1]。為了適應(yīng)物理光學(xué)新進(jìn)展、新應(yīng)用的現(xiàn)實(shí)，我們對(duì)教學(xué)大綱作了較大幅度調(diào)整，在教學(xué)內(nèi)容中加入了一些體現(xiàn)物理光學(xué)最新進(jìn)展的內(nèi)容，刪掉了一些陳舊過時(shí)的內(nèi)容。在教學(xué)上保證了闡述物理光學(xué)的基本概念、理論和方法的同時(shí)，增加了纖維集成光學(xué)、二元光學(xué)、近場(chǎng)光學(xué)、液晶光學(xué)、納米光子學(xué)等現(xiàn)代光學(xué)的若干內(nèi)容，使同學(xué)們對(duì)目前的光學(xué)進(jìn)展及熱點(diǎn)有所了解。在教學(xué)過程中加強(qiáng)了信息光學(xué)部分內(nèi)容的講授，改變了導(dǎo)波光學(xué)部分的授課次序與內(nèi)容，結(jié)合專業(yè)優(yōu)勢(shì)與特色，引入了物理光學(xué)領(lǐng)域中較多的最新研究進(jìn)展，這樣做在增加課程信息量和提高課堂效果上起到了一定的作用。

教學(xué)內(nèi)容和教學(xué)大綱的修改與完善，原則上都是在教學(xué)中注重基礎(chǔ)理論和知識(shí)的應(yīng)用性[2-4]，以期達(dá)到提高教學(xué)質(zhì)量，提高學(xué)生科學(xué)素養(yǎng)與科研能力的目的。本次教學(xué)改革在教學(xué)內(nèi)容上力求做到物理基礎(chǔ)理論思路清晰，基本概念清楚，不沖淡物理思想。明確告知學(xué)生各部分需要掌握的重點(diǎn)內(nèi)容，省略了公式推導(dǎo)的許多中間過程，選擇了一些有意義的公式推導(dǎo)放在習(xí)題中，留給學(xué)生獨(dú)立完成，我們認(rèn)為這也是對(duì)學(xué)生提高獨(dú)立分析思考能力的一種方法。對(duì)于學(xué)生在本科生階段已經(jīng)有所涉及的內(nèi)容，則學(xué)時(shí)上有所縮減，這樣做既節(jié)省了課堂時(shí)間，又使同學(xué)們學(xué)習(xí)循序漸進(jìn)，有所承接，提高教學(xué)效果。

本課程在教學(xué)內(nèi)容上修改與完善，有助于學(xué)生初步培養(yǎng)起應(yīng)用基礎(chǔ)理論結(jié)合實(shí)際條件，建立正確的理論模型，提高科學(xué)分析和理論計(jì)算的能力。使學(xué)生具有良好的物理光學(xué)理論基礎(chǔ)，為今后從事的科研工作提供必要的理論支撐。

二、教學(xué)條件的改革

(1)選用高水平的教材。本課程選用了國(guó)內(nèi)一流高校廣泛采用的國(guó)防出版社出版的“高等光學(xué)”作為主要教材。同時(shí)為學(xué)生提供多種參考書，這些書籍都可以在學(xué)校圖書館、學(xué)院資料室或網(wǎng)上圖書館找到，便于學(xué)生課后自學(xué)，確保課程內(nèi)容的豐富與完整，同時(shí)課程小組編寫了與之配套的實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)教材“近代光信息處理實(shí)驗(yàn)”。

(2)充分利用多媒體進(jìn)行輔助教學(xué)。為了方便保證學(xué)生消化理解課程講授內(nèi)容，在每次課結(jié)束時(shí)將本次課程的內(nèi)容進(jìn)行歸納，同時(shí)將課件提供給同學(xué)們的時(shí)間放在課堂講授之后，這樣做是為了學(xué)生在課堂上集中精力跟住教師，尤其是在進(jìn)行課堂習(xí)題練習(xí)時(shí)，可以獨(dú)立嘗試，避免課件的依賴性。

(3)我們制作了較為豐富多媒體課件，采用多媒體結(jié)合板書的模式授課。隨著國(guó)際交流的深入，自2008年起，陸續(xù)有外國(guó)留學(xué)生在我院進(jìn)一步深造，高等物理光學(xué)也成為其必修的學(xué)位課程。本課程團(tuán)隊(duì)在完善中文電子講義的基礎(chǔ)上，完成英文電子講義的編寫，開展了英語(yǔ)教學(xué)，教學(xué)效果良好，獲得歷屆留學(xué)生高度評(píng)價(jià)及肯定。

(4)在課程建設(shè)過程中，我們注意引導(dǎo)學(xué)生參與進(jìn)來(lái)。很多學(xué)生利用各種方法來(lái)演示物理光學(xué)的理論內(nèi)容，或者利用軟件編程的方法，制作動(dòng)畫、圖片等內(nèi)容，這些工作也進(jìn)一步豐富了本課程的教學(xué)內(nèi)容。

三、教學(xué)方法的改革

(1)高等物理光學(xué)課程的理論公式推導(dǎo)較多，大量使用了傅立葉變換、卷積、相關(guān)等內(nèi)容，學(xué)生學(xué)習(xí)較為吃力。課程通過加大對(duì)光學(xué)基本現(xiàn)象物理含義的解釋，使學(xué)生可以將理論內(nèi)容與實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象相對(duì)照，降低學(xué)習(xí)的難度。喚醒同學(xué)們對(duì)光學(xué)現(xiàn)象的好奇心，增強(qiáng)同學(xué)們的求知欲。注重學(xué)生對(duì)基本概念的理解和公式中各變量的分析解釋。將教學(xué)與科研相結(jié)合，通過習(xí)題的指導(dǎo)，鼓勵(lì)學(xué)生在課外時(shí)間開展科研工作，培養(yǎng)學(xué)生的獨(dú)立思考能力和創(chuàng)新意識(shí)，促進(jìn)了學(xué)生學(xué)習(xí)興趣的提高和發(fā)展，提高了教學(xué)質(zhì)量。

(2)將課程參與程度作為考核指標(biāo)之一。在課堂上，為了學(xué)生可以真正學(xué)會(huì)物理光學(xué)涉及的各種理論、公式推導(dǎo)與使用，補(bǔ)充了大量的例題。部分例題要求學(xué)生在教師指點(diǎn)思路之后獨(dú)立開始推導(dǎo)和計(jì)算，并請(qǐng)一位同學(xué)在黑板上推演。然后將該同學(xué)的解題方法和教案上的解題方法相對(duì)比，給予評(píng)價(jià)并進(jìn)行討論，給予該生不超過5分的平時(shí)分。另外，還鼓勵(lì)學(xué)生利用學(xué)到的知識(shí)，利用軟件編程的方法編制動(dòng)畫等內(nèi)容，并給予一定的平時(shí)分。

(3)將課堂內(nèi)容與課外資料相結(jié)合。本課程為學(xué)生提供了豐富的課外閱讀資料，建議學(xué)生廣泛閱讀參考書、本領(lǐng)域前沿論文，比較不同參考書的知識(shí)體系和理論表述方式，拓寬知識(shí)面，培養(yǎng)文獻(xiàn)檢索、閱讀、理解、使用的能力，使其具備初步的研究能力。

四、結(jié)束語(yǔ)

由于一系列有針對(duì)性的教學(xué)改革，激發(fā)了學(xué)生學(xué)習(xí)的主動(dòng)性和積極性，起到了引導(dǎo)同學(xué)們?cè)诒绢I(lǐng)域繼續(xù)深造的積極作用。本學(xué)院每屆均有眾多研究生報(bào)考本專業(yè)及與相關(guān)專業(yè)方向的博士研究生。因?yàn)榻虒W(xué)內(nèi)容中包含了大量科研實(shí)例，使課程的主要基本原理與生動(dòng)的實(shí)例相結(jié)合，理論實(shí)際結(jié)合比較緊密，以致學(xué)生畢業(yè)走上了新的工作崗位后，可以感受到本課程對(duì)他們進(jìn)一步的發(fā)展起到的承上啟下的作用。

[1]鐘金剛.21世紀(jì)普通物理光學(xué)教學(xué)改革思路研究[J].中山大學(xué)學(xué)報(bào)論叢, 2002, 22(1) :120-122.

[2]龍全喜. 論“物理光學(xué)”教學(xué)方法和考試方法的改革[J].廣東科技, 2013,14: 209.

[3] 王偉.物理光學(xué)課程教學(xué)改革與實(shí)踐[J]. 安徽工業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)(社會(huì)科學(xué)版), 2012, 28(4):110-111.

[4]任占梅,王德秋. 光學(xué)實(shí)驗(yàn)課程的教學(xué)改革與實(shí)踐[J]. 贛南師范學(xué)院學(xué)報(bào), 2005, 26(3):87-89.

The research and practice of teaching mode of advanced physical optics in graduate teaching

Geng Tao, Sun Wei-min, Zhang Tao, Meng Ting

（College of Science, Harbin Engineering University, Harbin Heilongjiang,150001, China）

Advanced physical optics is a very important subject，and a compulsory and basic theoretical course for optics and optical engineering graduates in research universities. This paper is aimed to analysis the physical optics college teaching situation and problems and discuss, the reform ideas of advanced physics optics course, course design, teaching methods and modes in graduate teaching.

technological university; innovational spirit; cultivation model

G643

A

1000-9795（2014）01-0147-01

［責(zé)任編輯：劉麗杰］

2013-12-02

耿 濤（1972-），男，黑龍江哈爾濱人，副教授，從事信息光學(xué)研究。孫偉民（1968-），男，黑龍江哈爾濱人，教授，從事光纖智能結(jié)構(gòu)研究。張 濤（1975-），男，湖北天門人，副教授，從事光纖信息傳感方向的研究。孟 霆（1973-），女，黑龍江哈爾濱人，副教授，從事教學(xué)研究工作。

本文得到了哈爾濱工程大學(xué)“高等物理光學(xué)”校級(jí)精品課的資助。