淺談《工程光學(xué)》教學(xué)改革與探索

洪義+李正華+張敬

摘 要：本文通過激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣、培養(yǎng)學(xué)生的學(xué)習(xí)主動(dòng)性與解決實(shí)際問題的能力、提高學(xué)生的綜合素質(zhì)作為目標(biāo)，注重課堂教學(xué)與實(shí)踐教學(xué)相結(jié)合，對(duì)工程光學(xué)課程的教學(xué)內(nèi)容和教學(xué)方法的改革進(jìn)行了初步探索，并取得了明顯的教學(xué)效果。

關(guān)鍵詞：工程光學(xué)；教學(xué)內(nèi)容；教學(xué)方法；教學(xué)改革

一、 引言

《工程光學(xué)》是我校光電信息科學(xué)與工程專業(yè)的一門專業(yè)基礎(chǔ)理論必修課程。《工程光學(xué)》是在光學(xué)、數(shù)學(xué)物理方法、高等數(shù)學(xué)、大學(xué)物理等課程的基礎(chǔ)上系統(tǒng)講授幾何光學(xué)的應(yīng)用和基本理論，主要研究光的傳播規(guī)律和傳播現(xiàn)象。它在光電子科學(xué)與技術(shù)、光信息科學(xué)和技術(shù)、應(yīng)用物理學(xué)和儀器科學(xué)與技術(shù)等許多近代科學(xué)和技術(shù)的分支中有著廣泛的應(yīng)用，為進(jìn)一步學(xué)習(xí)光電技術(shù)、光信息處理以及工程光學(xué)與光信息處理課程設(shè)計(jì)等課程奠定了基礎(chǔ)。

《工程光學(xué)》課程教學(xué)內(nèi)容豐富，公式推導(dǎo)過程復(fù)雜、定義抽象難以理解，主要內(nèi)容包括幾何光學(xué)基本原理、共軸球面系統(tǒng)的物像關(guān)系、眼睛和目視光學(xué)系統(tǒng)、平面鏡棱鏡系統(tǒng)、光學(xué)系統(tǒng)中成像光束的選擇、輻射度學(xué)和光度學(xué)基礎(chǔ)、光學(xué)系統(tǒng)成像質(zhì)量評(píng)價(jià)、望遠(yuǎn)鏡和顯微鏡、照相機(jī)和投影儀等。因此，導(dǎo)致學(xué)生對(duì)本課程的學(xué)習(xí)普遍感覺難度大，知識(shí)點(diǎn)理解起來非常困難，很多學(xué)生在完成本課程的學(xué)習(xí)之后效果不好。針對(duì)這些問題，我校物理與材料工程學(xué)院對(duì)《工程光學(xué)》課程進(jìn)行了教學(xué)改革，提高了課堂教學(xué)效率、學(xué)生的實(shí)際應(yīng)用能力以及創(chuàng)新能力。

二、 教學(xué)內(nèi)容的改革

為了保證在有限的教學(xué)時(shí)間內(nèi)使學(xué)生快速掌握重點(diǎn)知識(shí)，提高學(xué)生的綜合知識(shí)應(yīng)用能力以及了解當(dāng)下的前沿課題，教師不能僅僅局限于教材，應(yīng)形成易于課堂教學(xué)講授的知識(shí)體系，因此做了如下調(diào)整：

（1） 根據(jù)我校光電信息科學(xué)與工程專業(yè)的培養(yǎng)方案對(duì)原有的工程光學(xué)教學(xué)大綱進(jìn)行了修改和完善，刪去了交叉性重復(fù)內(nèi)容，比如第11章“光纖光學(xué)系統(tǒng)”、第12章“激光光學(xué)系統(tǒng)”等，因?yàn)檫@部分內(nèi)容學(xué)生已在《光纖通信》、《激光原理》等課程中已學(xué)到，并添加了一些現(xiàn)代光學(xué)和前沿知識(shí)，例如照相取景器的設(shè)計(jì)、激光擴(kuò)束器的原理及應(yīng)用等，從而讓學(xué)生更多的了解現(xiàn)代光學(xué)發(fā)展的最新科技成果。

（2） 《工程光學(xué)》中存在大量的公式推導(dǎo)，數(shù)學(xué)符號(hào)又多，導(dǎo)致學(xué)生學(xué)起來非常困難，因此教師應(yīng)該重視基礎(chǔ)理論的應(yīng)用，減少復(fù)雜公式的數(shù)學(xué)推導(dǎo)，強(qiáng)調(diào)基本概念的物理意義及應(yīng)用，不可舍本逐末，這樣學(xué)生在學(xué)習(xí)過程中感到相對(duì)輕松，而且起到事半功倍的作用。

（3） 教學(xué)過程中根據(jù)具體教學(xué)內(nèi)容，適當(dāng)引入自然現(xiàn)象中的趣味性問題，科學(xué)研究中的前沿性問題、光學(xué)發(fā)展史中的人物故事等，引起學(xué)生的興趣，吸引學(xué)生的注意力，提高課堂效率。比如講授棱鏡的色散時(shí)利用彩虹的產(chǎn)生原理做問題，講授共軸理想光學(xué)系統(tǒng)中的高斯公式時(shí)向?qū)W生介紹高斯本人的事跡，講授目視光學(xué)系統(tǒng)時(shí)可以適當(dāng)?shù)慕榻B3D電影與立體視覺等。

（4） 改進(jìn)成績的評(píng)定方法。不單純以期末考試的一張卷面成績作為最終的評(píng)定標(biāo)準(zhǔn)，而是通過課堂討論、提問、預(yù)習(xí)、布置作業(yè)，課堂小測(cè)試等方式對(duì)學(xué)生進(jìn)行平時(shí)成績的評(píng)定，并把平時(shí)成績與期末卷面成績相結(jié)合，確定學(xué)生的最終成績。這樣才能更有效地發(fā)揮成績?cè)u(píng)定的激勵(lì)功能，使考試成績更好地為大學(xué)生素質(zhì)教育服務(wù)。

三、 教學(xué)方法的改革

教師應(yīng)重視提高學(xué)生的學(xué)習(xí)效果和學(xué)習(xí)質(zhì)量，而不是把教學(xué)內(nèi)容從頭到尾灌輸給學(xué)生，而且目前的學(xué)生學(xué)習(xí)主動(dòng)性普遍較差，課后很少復(fù)習(xí)，過段時(shí)間所學(xué)內(nèi)容基本忘得一干二凈，因此首先應(yīng)引導(dǎo)學(xué)生學(xué)習(xí)，然后通過提高學(xué)習(xí)興趣培養(yǎng)主動(dòng)學(xué)習(xí)意識(shí)，最終提高學(xué)習(xí)效果。

（1） 改革傳統(tǒng)的填鴨式授課為主的教學(xué)方法，加強(qiáng)師生之間的互動(dòng)，共同完成教學(xué)內(nèi)容。每次上課前針對(duì)上節(jié)課所學(xué)的內(nèi)容提出幾個(gè)問題，通過隨機(jī)點(diǎn)名的方式讓學(xué)生完成回答，如果回答不出來讓學(xué)生坐到第一排以作懲戒，最后老師做總結(jié)進(jìn)一步鞏固所學(xué)內(nèi)容。上課過程中通過提問、小組討論問題等方法讓學(xué)生積極思考，即時(shí)理解消化所學(xué)的課堂內(nèi)容，并且通過時(shí)不時(shí)地單元小測(cè)試，教師及時(shí)掌握學(xué)生的學(xué)習(xí)情況，根據(jù)測(cè)試反饋情況，教師及時(shí)調(diào)整和改進(jìn)教學(xué)進(jìn)度和教學(xué)方法提高教學(xué)效果。課后除了布置作業(yè)以外可以出幾道思考題，讓他們通過思考進(jìn)一步掌握課堂所學(xué)內(nèi)容，并且為了提高課堂學(xué)習(xí)效率，讓學(xué)生對(duì)下節(jié)課的內(nèi)容進(jìn)行預(yù)習(xí)，并上課前提交預(yù)習(xí)報(bào)告。

（2） 根據(jù)《工程光學(xué)》課程的特點(diǎn)綜合運(yùn)用各種教學(xué)手段。對(duì)于緒論、一些理論概述、敘述性較多的內(nèi)容、涉及復(fù)雜光路的內(nèi)容、前沿知識(shí)的介紹等應(yīng)利用多媒體課件進(jìn)行講授，因?yàn)槎嗝襟w課件不僅能把教學(xué)內(nèi)容形象地展示給學(xué)生，而且適合大量信息的傳遞，教師易于講授，學(xué)生易于理解。對(duì)于推導(dǎo)公式復(fù)雜的內(nèi)容、重點(diǎn)知識(shí)的應(yīng)用、課后習(xí)題的講解等應(yīng)采用傳統(tǒng)的黑板講授，前后連貫性強(qiáng)，學(xué)生容易聽懂，也便于記筆記。

（3） 介紹ZEMAX給學(xué)生，它是目前國際上通用的一種功能強(qiáng)大的光學(xué)設(shè)計(jì)軟件。利用ZEMAX學(xué)生不僅能夠完成課堂幾何光學(xué)教學(xué)中各種典型光學(xué)系統(tǒng)的像差分析，使繁瑣的計(jì)算簡單形象化，而且通過自行設(shè)計(jì)照相物鏡、顯微鏡物鏡等領(lǐng)略光學(xué)設(shè)計(jì)軟件帶來的巨大便利，使學(xué)生有具體感，激發(fā)學(xué)習(xí)工程光學(xué)的興趣，進(jìn)而提高學(xué)習(xí)效率。

四、 結(jié)束語

上述教學(xué)方法是本人通過近幾年擔(dān)任《工程光學(xué)》課程，從教學(xué)實(shí)踐中逐步摸索出來的，盡管教學(xué)質(zhì)量和教學(xué)效果取得了明顯的提高，但是仍需繼續(xù)探索。通過進(jìn)一步加大對(duì)教學(xué)內(nèi)容與教學(xué)方法的改革，使學(xué)生真正學(xué)到具體知識(shí)的同時(shí)，利用所學(xué)知識(shí)能夠快速、有效地解決實(shí)際生活中的問題，提高學(xué)生的創(chuàng)新能力與科學(xué)素質(zhì)，爭取對(duì)目前的高校教學(xué)改革貢獻(xiàn)自己的一份力量。

參考文獻(xiàn)：

[1]李林.應(yīng)用光學(xué)（第四版）[M].北京理工大學(xué)出版社，2010，3.

[2]周木春，趙琦，陳延如.工程光學(xué)教學(xué)改革探索與實(shí)踐[J].中國現(xiàn)代教育裝備，2013（19）：59-60.

[3]高興宇，寧黎華，蕭澤新.工程光學(xué)設(shè)計(jì)課程教學(xué)改革與創(chuàng)新初探[J].大眾科技，2011（7）：225-226.

[4]陸金男.我是怎樣上好《工程光學(xué)》這門課的[J].中國西部科技，2015，14（3）：113-114.

作者簡介：

洪義，李正華，張敬，遼寧省大連市，大連民族大學(xué)物理與材料工程學(xué)院。endprint