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大學光學知識點總結(jié)范文第1篇

【關(guān)鍵詞】《光學設(shè)計》 教學改革 探索與實踐

【中圖分類號】G642 【文獻標識碼】A 【文章編號】1006－9682（2011）01－0015－02

《光學設(shè)計》是許多工科院校的“光信息科學與技術(shù)”、“光學工程”等專業(yè)的主修課程，北京信息科技大學光信息科學與技術(shù)專業(yè)在應(yīng)用光學、物理光學等必修課基礎(chǔ)上也開設(shè)了這門重要的專業(yè)選修課?！豆鈱W設(shè)計》是一門將幾何光學與物理光學知識與實踐相結(jié)合的學科，通過該課程的學習，學生可以系統(tǒng)的了解光學設(shè)計方面的知識，了解一些最常用的光學系統(tǒng)的設(shè)計方法，以及了解光學設(shè)計的發(fā)展方向。該課程的特點是應(yīng)用性較強，涉及的內(nèi)容較多，如何在有限的學時內(nèi)，通過該課程的學習，培養(yǎng)學生熟練設(shè)計各種光學系統(tǒng)的能力，提高學生的分析能力和實踐能力，這對授課教師提出了嚴峻挑戰(zhàn)。該課程一般通過理論教學和實踐教學兩個環(huán)節(jié)完成教學內(nèi)容，本文將幾年來的課堂教學工作所積累下來的心得與體會加以總結(jié)，主要涉及到教學內(nèi)容的組織，教學方法的改進與考核方式的變革等。

一、精心組織授課內(nèi)容，理清主線，突出重點。

光學設(shè)計課程囊括的知識點比較多，面向不同的教學對象，因為其本身知識積累就不同，而不同的教材組織方式，調(diào)強的知識重點也不盡相同，因此需要教師因人而異、不斷調(diào)整授課內(nèi)容的組織方式。北京信息科技大學光信息科學與技術(shù)專業(yè)將該課程核定為32學時，在這么短的課時內(nèi)，如何選擇講授的知識點來保證教學活動的完成，根據(jù)本專業(yè)的特點，我們精心組織了教學內(nèi)容，主要為了理清思路，并突出重點。光學設(shè)計涉及到的內(nèi)容可分為：高斯光學、像差理論、典型光學系統(tǒng)、計算機自動優(yōu)化方法、光學系統(tǒng)公差分析及光學元件制圖等。高斯光學是光學系統(tǒng)分析的基礎(chǔ)，光學系統(tǒng)初始結(jié)構(gòu)計算就是基于高斯光學理論的；像差理論是光學設(shè)計的重中之重，只有深刻了解了像差理論，才能夠自主、靈活的設(shè)計光學系統(tǒng)；典型光學系統(tǒng)包括放大鏡、顯微鏡、望遠鏡等系統(tǒng)，是了解實際光學系統(tǒng)的鑰匙，也是光學系統(tǒng)初始結(jié)構(gòu)計算的理論基礎(chǔ)；而計算機自動優(yōu)化方法、光學系統(tǒng)公差分析及光學元件制圖等是實踐性很強的內(nèi)容，也是把上述理論知識與實際設(shè)計過程聯(lián)系的紐帶。只有理清了這些內(nèi)容的知識體系，才能有的放矢，條理清楚的講授。我們經(jīng)過探索，發(fā)現(xiàn)在授課時選擇一個實際的光學系統(tǒng)（如開普勒望遠鏡系統(tǒng)），從它的基本結(jié)構(gòu)講起，引出物鏡和目鏡的各自特點，用高斯光學知識分析其放大率、視場角等參數(shù)，再引申到實際系統(tǒng)像差對像質(zhì)的影響，最后講授怎樣設(shè)計這樣一個系統(tǒng)以及設(shè)計中應(yīng)該注意的問題。這樣就能把所有要講授的內(nèi)容串聯(lián)起來，學生就能更好地理清思路，知道哪部分內(nèi)容的作用以及怎樣學習效率更高。另外，講解時不能一概而論，必須突出重點，每個知識模塊的學時要分配得當。比如像差理論是本課程的重點，需要占用較多的學時講解；而且像差理論這一部分應(yīng)該把重點放在各種系統(tǒng)參數(shù)（比如，光闌大小、位置，材料折射率、相對色散等）對初級像差的影響上，因為這是一個優(yōu)秀光學設(shè)計工程師必須練好的最重要的基本功。最后，處理好知識點與實際光學系統(tǒng)之間的關(guān)系。比如要提醒學生每一部分知識點都要結(jié)合與實際光學系統(tǒng)設(shè)計（包括加工、檢測）的關(guān)系來學習，做到有的放矢、思路清晰。

二、教學方法的改進

1．課堂教學與課外科技創(chuàng)新實踐相結(jié)合

學習基本原理知識的目的是為了更好地應(yīng)用到實際生活中。我們積極鼓勵學生參加各種科技創(chuàng)新活動，堅持課堂教學與課外創(chuàng)新實踐活動相結(jié)合，強化實踐能力培養(yǎng)，提高學生的設(shè)計與綜合分析能力。比如，在學習了照相系統(tǒng)基本知識以后，我們鼓勵學生調(diào)研如今市場上的各種照相機（包括數(shù)碼相機、傳統(tǒng)相機、攝像機等），讓學生考察照相機的基本結(jié)構(gòu)以及重要技術(shù)參數(shù)，并讓學生嘗試自己設(shè)計一臺照相機系統(tǒng)。這樣，學生的學習積極性得到大大提高，他們在設(shè)計過程中遇到很多問題，再重新回過頭在課堂找答案，被動接收變?yōu)橹鲃訉W習，學習效率大大提高。

2．現(xiàn)代多媒體教學技術(shù)的使用

多媒體教學是以計算機為核心的教學手段，能交互的綜合處理文本、圖形、圖像、動畫、音頻及視頻等多種媒體信息，更豐富、更復雜的信息多媒體教學對全面提高教學質(zhì)量，增進教學效果起著不可替代的推進作用?；诙嗝襟w的光學設(shè)計課程教學優(yōu)勢包括：第一，圖文并茂，簡潔直觀，激發(fā)學生學習興趣，提高學生學習的主動性。比如在講授望遠系統(tǒng)時，我們把目前世界上的各種望遠系統(tǒng)圖片投影到黑板上，并列舉各系統(tǒng)的優(yōu)缺點，使學生頓時產(chǎn)生了濃厚的學習興趣。第二，把教師從繁重的板書中解放出來，更有利于教師語言、人格魅力的發(fā)揮，學生可以在相同的時間內(nèi)獲取更多的知識，提高課堂教學效率和教學質(zhì)量。比如，在講授各種目鏡結(jié)構(gòu)時，由于目鏡的種類很多，有惠更斯目鏡、冉斯登目鏡、凱涅爾目鏡、對稱式目鏡以及廣角目鏡等，一一板書這些目鏡結(jié)構(gòu)和特點非?；〞r間，而且作用不大。使用多媒體就可以很快的展示各種目鏡結(jié)構(gòu)以及特點，從而把更多時間放到講授目鏡選型以及設(shè)計中去。第三，教師為主導，學生為主體，二者相互有機結(jié)合，實現(xiàn)教與學的良性互動。比如，在學習球差與系統(tǒng)相對孔徑以及光闌的關(guān)系這部分內(nèi)容時，我們讓學生自己提出各種參數(shù)，然后現(xiàn)場用多媒體計算光線軌跡并畫出光路圖、像差圖等，學生再根據(jù)像差圖提出新的修正結(jié)構(gòu)，直到得出滿意的球差。在這個過程中，教師與學生不再是填鴨式的灌輸與接受知識，而是很好的互動，并激發(fā)了學生學習興趣。

3．光學設(shè)計軟件的應(yīng)用

在光學設(shè)計課程教學中，為了演示光線追跡結(jié)果及光學系統(tǒng)在各種不同情況下、不同輸入光場時的輸出光場情況等，需要編制相應(yīng)的模塊軟件。但由于編制這樣的模塊軟件工作量大、難度較高，往住使任課老師放棄在教學過程中演示復雜的光學現(xiàn)象，即使有人花大量時間和精力編制出一些，也因為功能不強、效果不佳而影響教學效果。我們將諸如ZEMAX、OSLO、CODE－V等功能強大的商業(yè)光學設(shè)計軟件引入光學設(shè)計課程的教學過程，可以減小設(shè)計工作量，并且使課程課件的深度得到加強，從而擴大學生的感性認知和視野，增強教學效果。

現(xiàn)有的成像光學分析與設(shè)計軟件主要有三種，分別為：美國Optical Research Association 公司的CODE－V軟件；Lambda Research Corporation公司的OSLO軟件；Focus Software Inc開發(fā)的ZEMAX軟件。其中ZEMAX軟件由于界面友好，容易上手，目前占據(jù)市場最大份額；我們在課堂教學中采用的也是ZEMAX軟件。該軟件可做光學組件設(shè)計與照明系統(tǒng)的照度分析，也可建立反射、折射、繞射等光學模型，并結(jié)合優(yōu)化、公差等分析功能，是將實際光學系統(tǒng)的設(shè)計概念、優(yōu)化、分析、公差以及報表集成在一起的一套綜合性的光學設(shè)計仿真軟件。課堂利用ZEMAX的計算與模擬功能，鼓勵學生通過自主探索，在掌握理論知識的前提下，讓學生建立相應(yīng)的物理模型和數(shù)學模型，通過自己輸入?yún)?shù)去完成對光學系統(tǒng)的形象化和具體化，并對光學系統(tǒng)像差進行詳細了解，為進一步設(shè)計提供參考依據(jù)。例如，如果要給學生講授cook三片式透鏡組（入瞳10mm，全視場角40°）的結(jié)構(gòu)以及性能，通過ZEMAX可以很形象地顯示。圖1所示，cook透鏡組的二維和三維結(jié)構(gòu)圖都可以畫出，而且所選三個視場（0視場、10°視場、20°視場）的光線軌跡也可以準確畫出，這樣就使得學生有更形象、直觀的認識。如果要了解該透鏡組性能，就可以利用ZEMAX光線追跡程序快速計算出每一條光線的軌跡，并算出各種像差值。該cook透鏡組的幾種像差圖見圖2所示，這里只顯示了四種像差圖：點列圖、波像差圖、調(diào)制傳遞函數(shù)圖和場曲、像散及畸變圖。根據(jù)這些像差圖，學生可以對該系統(tǒng)的像差有個全面的認識，可以更進一步改進并優(yōu)化結(jié)構(gòu)參數(shù)。而計算實際像差利用傳統(tǒng)的手工計算花費時間是巨大的。

總之，利用光學設(shè)計軟件，可以使光學設(shè)計課程授課效率更高，學生學習興趣更濃，學習效果更好。

三、課程考核方法的改革

考試已成為課程改革的一部分，與課程的實施方法相輔相成，從而更客觀地反映教與學的效果，達到拓展學生的個性，激發(fā)其學習能力和興趣的目的。傳統(tǒng)理工科課程通常以閉卷筆試加平時成績相結(jié)合的方式進行考核。針對《光學設(shè)計》的課程特點，我們采用了以考核綜合知識和能力為主導的考試方法。具體包括：①建立小課題，指導學生撰寫小論文。比如讓學生們調(diào)研目前流行的單反相機的原理并進行初步設(shè)計，學生通過查資料，深入調(diào)研，強化學生自己思考的過程，同時也能考察一個學生的綜合素質(zhì)。②開展課堂討論，給予總結(jié)評價。這部分的考核主要是通過討論來考察學生對知識點的應(yīng)用和具體解決問題的能力。③試卷考核。該部分主要考概念題和思考題，加深學生對理論基本知識的理解和掌握。

通過這三種方式來全面綜合地考察、評定學生對該門課程的學習掌握和理解程度，從而更好地反饋和指導教學。這樣的考核方法覆蓋指標更全面，考核的結(jié)果就會更客觀合理，能夠真實全面反映學生的學習情況與能力水平，有利于對學生的知識和能力進行綜合評價。

四、教師自身能力提高

教師是課程改革最直接、最關(guān)鍵的群體，因此教師的自身成長與課程的建設(shè)發(fā)展密切相關(guān)。教師的專業(yè)成長不僅僅是教學經(jīng)歷和教學經(jīng)驗的累積與豐富，更是教師由被動到主動參與課程決策、課程運作和課程評價，促進課程、教師和學生共同發(fā)展的過程。在不斷變革的社會大環(huán)境下，教師應(yīng)樹立終身教育和終身學習的觀念，即“教育既是為了促進個人的終身全面發(fā)展，又是為了促進社會的持續(xù)發(fā)展和全面進步?！敝挥芯邆溥@樣的觀念，才能不斷解決教育中出現(xiàn)的各種問題，才能建構(gòu)新課程條件下的目標、教學、評價體系。另外，很多人對于光學設(shè)計存在錯誤的認識，認為只要學好幾種光學設(shè)計軟件就可以進行光學設(shè)計。其實，光學設(shè)計是一種創(chuàng)造性的工作，它需要經(jīng)驗也需要設(shè)計人員有正確的設(shè)計思想和設(shè)計理念，而軟件只是工具而已。光學設(shè)計總要從像差補償開始，如果沒有對基礎(chǔ)像差理論的深入、正確理解，只是按照已有參數(shù)按步就班地操作，光學設(shè)計則成了完全的技術(shù)工作，毫無思想性可言。對于這部分理論內(nèi)容要有“板凳要坐十年冷”的準備，從復雜、枯燥的公式中理解設(shè)計的基礎(chǔ)，打好光學設(shè)計的基礎(chǔ)。光學設(shè)計是一門需要慢慢磨的手藝，作為教師的我們就更要負起責任，不斷提高自身水平，不浮躁、不圖快，踏踏實實的不斷學習，積極地參與科研，積累更多的光學設(shè)計經(jīng)驗，這樣才能更好地講授好這門課。

五、結(jié)束語

隨著科學技術(shù)的發(fā)展，光學系統(tǒng)的作用越來越被重視，迫切需要光學設(shè)計的專業(yè)人才，為此高校肩負著培養(yǎng)具有良好光學設(shè)計人才的重任。本文對光學設(shè)計教學內(nèi)容與課程設(shè)置的安排、教學方式的優(yōu)化改革以及考核方式多樣化等問題進行了研究與討論，為學生更好地掌握光學設(shè)計知識、將來更好地服務(wù)于社會打下良好的基礎(chǔ)。

參考文獻

1 王之江.光學設(shè)計理論基礎(chǔ)［M］.北京：科學出版社，1985

2 李 林.計算機輔助光學設(shè)計的理論與應(yīng)用［M］.北京：國防工業(yè)出版社，2002

3 黃一帆、李 林.光學設(shè)計教程［M］.北京：北京理工大學出版社，2009

4 張衛(wèi)純、王開圣.淺談《光電檢測技術(shù)》課程的課堂教學［J］.甘肅科技，2009（18）：170～171

大學光學知識點總結(jié)范文第2篇

（天津職業(yè)技術(shù)師范大學電子工程學院 天津 300222）

摘要：現(xiàn)代教育思想認為，學生是學習的主體，在教學活動中要充分調(diào)動學生學習的積極性，培養(yǎng)學生自主學習的能力，從而提高教育教學效果。在《基礎(chǔ)光學》課程第五章“光的偏振”的課堂教學設(shè)計中，采用啟發(fā)式教學方法及類比思維方法，可以充分調(diào)動學生學習的積極性，激發(fā)學生自主學習的能動性。

關(guān)鍵詞 ：自主學習；教學設(shè)計；啟發(fā)式教學法；類比思維法

中圖分類號：G712 文獻標識碼：A 文章編號：1672-5727（2014）01-0086-03

《基礎(chǔ)光學》課程是我校電子工程學院電氣信息大類（高本）專業(yè)的一門專業(yè)基礎(chǔ)必修課，主要講述幾何光學和物理光學知識。本課程的學習，可使學生掌握成像和光的波動的基本理論和計算方法，為進一步學習諸如光電子器件與技術(shù)、光信息處理技術(shù)、光纖通信和集成光學等課程奠定理論基礎(chǔ)，同時也為學生從事光學儀器的開發(fā)、光路的設(shè)計和從事光學教學等打下基礎(chǔ)。由于生源水平參差不齊，對于理論強、公式多、理解難、知識點繁的光學課程的學習有一定的難度。筆者針對《基礎(chǔ)光學》第五章“光的偏振”的課堂教學設(shè)計，從分析處理教材、選擇教學方法、設(shè)計教學過程等方面進行了積極探索，旨在使課堂授課能夠激發(fā)學生學習的興趣，引導學生自主學習，獨立完成分析、探索、實踐、質(zhì)疑、創(chuàng)造等學習階段，實現(xiàn)學習目標。

工科專業(yè)光學教學存在的問題

光學課程的特點使工科學生學習起來有一定難度 《基礎(chǔ)光學》課程知識體系獨立，理論性強，加之工科專業(yè)學生物理、數(shù)學基礎(chǔ)知識相對薄弱，對光學的學習有一定的難度。例如，在“偏振”一章中，利用菲涅爾公式推導反射光與透射光的偏振態(tài)，學生不僅要熟練運用三角公式進行推導，還要對物理概念如振動分量、傳播方向等有明確認識，并要建立數(shù)學結(jié)果與物理結(jié)論之間的聯(lián)系。由于光學本身有一定難度，再加上學時減少、學生基礎(chǔ)薄弱等因素的存在，工科專業(yè)光學課程的教學模式往往會導致教師滿堂灌輸、學生死記硬背被動學習局面，直接影響教學效果。

與專業(yè)聯(lián)系不緊密，學生學習積極性不高 《基礎(chǔ)光學》課程本身與電氣類專業(yè)方向聯(lián)系不夠緊密，特別是電氣信息大類二年級的學生對光電子學科了解不足，往往導致“重電輕光”的局面。對學生的調(diào)查顯示，超過60%的學生認為模擬電路、微機原理等與電類緊密關(guān)聯(lián)的課程較光學課程更重要；大約30%的學生認為光學與電學有一定聯(lián)系，同等重要；僅有約10%的學生認為光電子技術(shù)是科技發(fā)展的前沿，而其基礎(chǔ)光學需要牢固掌握。學生不重視，學習積極性不高，就會出現(xiàn)曠課、消極學習等現(xiàn)象。

只注重理論知識的積累，不注重分析應(yīng)用能力的培養(yǎng) “授之以魚，不如授之以漁?！苯逃哪康牟粌H僅是教會學生知識，更重要的是學以致用，學會運用知識分析解決實際問題。比如，學生在掌握基本理論、基本概念的基礎(chǔ)上，創(chuàng)造性地提出偏振光的產(chǎn)生方法、偏振態(tài)的檢驗方法以及偏振的應(yīng)用，教師引導學生將書本知識轉(zhuǎn)化為學生分析解決實際問題的能力等等。但實際上由于學時有限、學生無法與教師進行有效互動等因素，導致教師采用“填鴨式”教學方式，使教學過程變成單純教師教的過程，束縛了對學生創(chuàng)新能力的培養(yǎng)。

引導啟發(fā)，培養(yǎng)學生的自主學習能力

《基礎(chǔ)光學》教學大綱對“光的偏振”一章的教學內(nèi)容和要求如表1所示。

“光的偏振”是在掌握光的干涉和衍射等基本波動理論基礎(chǔ)上講述的內(nèi)容，要求學生對光的波動本性、橫波性、振動態(tài)等有清晰的認識。同時，“偏振”一章講述的內(nèi)容多且雜，包括偏振與橫波性關(guān)系、五種常見偏振態(tài)、反射光和透射光的偏振態(tài)、雙折射現(xiàn)象、光在晶體中的波面與波線、偏振態(tài)的實驗檢驗、偏振光的干涉等。教師要理清教學思路、設(shè)計教學過程、合理使用教學方法，安排講、學、練的時間，做到教師“講”得思路清晰、激發(fā)興趣，學生“學”得清楚明白、認真投入。在授課過程中應(yīng)引導學生獨立思考、自主學習，更有效地學會知識，掌握分析解決實際問題的能力。

（一）分析教材、梳理思路、整合知識

教材中“光的偏振”一章分為9個小節(jié)，涉及知識點較多，但綜合起來可總結(jié)為以下4個問題：（1）光的偏振現(xiàn)象與橫波性的關(guān)系；（2）五種常見偏振態(tài)；（3）如何將自然光改造成偏振光；（4）偏振光的實驗檢驗。

對本章的整體知識結(jié)構(gòu)可作如下分解。

第一，明確偏振現(xiàn)象與橫波性的關(guān)系；理解為什么偏振現(xiàn)象可以作為區(qū)分橫波和縱波的標志；分析為什么橫波有偏振現(xiàn)象而縱波沒有，進而總結(jié)偏振的基本概念（教材第一節(jié)）。

第二，了解橫波振動量振動狀態(tài)的多樣性，介紹五種常見偏振態(tài)，包括自然光、線偏振光、部分偏振光、橢圓偏振光和圓偏振光；詳細介紹自然光、線偏振光、部分偏振光，重點學習如何將自然光改造成線偏振光和部分偏振光，其中包括反射光和透射光的偏振態(tài)（教材第一節(jié)、第二節(jié)）。

第三，理解光在各向異性晶體中的雙折射現(xiàn)象、波面和波線，理解由各向異性晶體制作的偏振器件的基本光學特性。在此基礎(chǔ)上，進一步學習圓偏振光與橢圓偏振光的獲取方法（教材第三節(jié)到第七節(jié)）。

第四，偏振光的實驗檢驗和偏振光的干涉（教材第八節(jié)、第九節(jié)）。

其中，第一、第二部分用2學時，第三部分用5學時，第四部分用3學時，實驗用2學時。筆者僅就講解“偏振”的第一次課分析課堂教學程序設(shè)計。

本章知識框架如圖1所示。

（二）以教為輔、以學為主、教學相長

1.溫故引新、聯(lián)系實際、激發(fā)興趣。興趣是學生主動學習的前提。新課的引入要起到激感的作用，使學生受到感染，產(chǎn)生求知欲，產(chǎn)生主動學習的能動性。新課的引入分為兩個部分，即溫故引新和聯(lián)系實際。

首先，以三個關(guān)聯(lián)問題溫故引新，引發(fā)思考，使學生帶著問題開啟新課的學習，對新課的意義有清晰的認識。（1）以復習回顧的形式，向?qū)W生提出“光的波動性如何得到證實”，學生在既有知識的基礎(chǔ)上回答“光的干涉和衍射都無可辯駁地證明光的波動本性”。（2）提出“光波是橫波還是縱波”的問題，引導學生思考振動與波動之間的聯(lián)系，即光的振動分量與光波的傳播方向之間是垂直的還是平行的關(guān)系。以學生的既有知識或經(jīng)驗知識會得到“光波是橫波，其振動量的振動方向垂直于光的傳播方向”。（3）“如何證實光的橫波性”，偏振現(xiàn)象可以證明光的橫波性，它是如何證明光的橫波性的？它與橫波間有何聯(lián)系？采用舊知引新知的方法，可以使學生了解知識間的連貫性，以問題的形式引入新課內(nèi)容，使學生帶著思考學習，學習目的明確。

其次，引用實例，激發(fā)學生學習的興趣和熱情。引用圖片等媒體資源向?qū)W生展示液晶屏、偏振片、3D立體電影等基于光的偏振的新技術(shù)，理論聯(lián)系實際地激發(fā)學生學習的熱情和興趣。

2.設(shè)疑置問、引導思維、以學為本。本節(jié)新課程的內(nèi)容包括偏振與橫波性的關(guān)系，自然光、線偏振光和部分偏振光的基本特性，偏振光的獲取方法及實驗檢驗，其中偏振與橫波性的關(guān)系是本節(jié)的重點，更是關(guān)鍵點，只有概念明確，才能對偏振現(xiàn)象進行深入研究，而難點落在反射和透射光的偏振態(tài)上。關(guān)鍵點知識的講解采用啟發(fā)式的教學方法。啟發(fā)式教學法是教師在教學過程中扮演引導者的角色，通過設(shè)置幾個層層嵌套的問題，引發(fā)學生思考，在逐一解決問題的過程中使學生完成新課學習。為了學習偏振與橫波性的關(guān)系，可設(shè)計如下三個問題，層層深入，引發(fā)思考：（1）創(chuàng)造并分析機械橫波與縱波的偏振現(xiàn)象。學生很容易會設(shè)計出手握繩子上下抖動形成機械橫波；手推彈簧，沿彈簧往復振動形成機械縱波的例子。教師演示兩個實例的偏振實驗，由學生觀察與分析得到“只有橫波才有偏振現(xiàn)象”的結(jié)論。（2）為什么橫波有偏振現(xiàn)象而縱波沒有呢？學生經(jīng)分析得出橫波的振動方向相對于傳播方向具有不對稱性，而縱波的振動相對于波的傳播永遠呈對稱分布的結(jié)論，即“振動方向相對于傳播方向的不對稱性”是造成偏振的直接原因，就是偏振的概念。（3）光波是否具有偏振現(xiàn)象呢？在了解偏振片工作原理的基礎(chǔ)上，教師實驗演示自然光通過兩塊偏振片后出射光強隨第二塊偏振片轉(zhuǎn)動而發(fā)生周期性變化，學生得出“光波具有偏振現(xiàn)象，光波是橫波”的結(jié)論。

對于關(guān)鍵點知識的講解采用類比機械波的思維方法，形象生動，易于理解。同時，通過學生的分析探究，可加深學生對知識的理解。

自然光、線偏振光、部分偏振光的偏振態(tài)、通過偏振片后的現(xiàn)象及合成與分解等內(nèi)容雖是重點，但理解起來較簡單，主要采取繪制振動圖像，使學生建立感性認知，對知識融會貫通。

課程知識的應(yīng)用與提高擬解決兩個問題：（1）如何將自然光改造成線偏振光和部分偏振光。這里主要采取教師引導、學生分組討論、教師適當補充、學生綜合總結(jié)的方式，解決本節(jié)的重點同時也是難點的問題。將自然光改造為線偏振光，最簡單的方法是利用偏振片即可實現(xiàn)；也可以利用平面界面的反射和玻堆片的透射來實現(xiàn)。部分偏振光的獲得可利用平面界面的反射和透射來實現(xiàn)。反射光、透射光偏振態(tài)的確定需要借助菲涅爾公式進行三角運算和分析得到，理論性較強，運算過程較繁瑣，所以可適當做詳略處理：對于反射光的偏振態(tài)，教師可引導學生進行詳細的推導，掌握方法；而對透射光的偏振態(tài)則可布置為小組作業(yè)，由學生仿照教師引導的方法獨立學習、分析完成。（2）如何用實驗的方法區(qū)分自然光、線偏振光和部分偏振光？可采用分組討論的方式提出解決方案，方案可以在后續(xù)的實驗課上通過動手操作得到驗證。

本節(jié)的課程結(jié)構(gòu)和課時安排，引入部分8分鐘，重點知識的講解30分鐘，難點知識20分鐘，例題及應(yīng)用練習27分鐘，課后總結(jié)5分鐘。

“學生為主體，教師為主導”，這是現(xiàn)代教學的指導思想。教師在教學過程中要充分調(diào)動學生的學習積極性，使他們變被動學習為主動學習，變厭學為樂學。筆者通過“光的偏振”課堂教學環(huán)節(jié)設(shè)計，引發(fā)學生思考，激發(fā)學習興趣，使學生積極參與到教學活動中，引導學生自主學習。

參考文獻：

[1]林丹丹.淺談物理教學中學生自主學習能力的培養(yǎng)[J].學術(shù)研究，2013（3）：57.

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[3]姚啟鈞.光學教程[M].北京：高等教育出版社，2002.

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[6]朱湘萍.光學教學中培養(yǎng)學生科研能力模式的探析[J].湖南科技學院學報，2012（4）：52.

大學光學知識點總結(jié)范文第3篇

關(guān)鍵詞：形象化教學；光學；多媒體；教學改革

作者簡介：孫婷婷（1981-），女，山東淄博人，南京信息工程大學物理與光電工程學院應(yīng)用物理系，講師。（江蘇 南京 210044）

基金項目：本文系南京信息工程大學八期教改項目（項目編號：11JY053）的研究成果。

中圖分類號：G642.0     文獻標識碼：A     文章編號：1007-0079（2012）04-0078-02

光學是一門古老的學科，與人類文明的發(fā)展息息相關(guān)。隨著20世紀激光器的誕生，光學學科煥發(fā)了新的生命力，出現(xiàn)了許多以激光為基礎(chǔ)的現(xiàn)代光學分支和交叉學科，其內(nèi)容和方法已經(jīng)滲透到現(xiàn)代科技的各個領(lǐng)域。作為光信息科學與技術(shù)專業(yè)、應(yīng)用物理學專業(yè)的核心基礎(chǔ)專業(yè)課程，“光學”課程定位于幫助學生奠定堅實的專業(yè)基礎(chǔ)知識，學習并建立科學的思想方法。鑒于光學課程的重要地位，教育工作者應(yīng)當不斷探索符合學科發(fā)展、適合人才培養(yǎng)需求的教學方式。為了提高學生的學習效果，激發(fā)學生學習的主動性，筆者結(jié)合科研工作中的體會和教學過程中的實踐，對光學課程的形象化教學方法進行了討論。

所謂形象化教學法，指用日常熟悉的、簡單的、容易理解的現(xiàn)象解釋陌生的、復雜的、抽象的、不易理解的概念，或應(yīng)用視頻形象化地將復雜的工作過程和抽象的概念展示出來。形象化教學是直觀性教學原則的具體體現(xiàn)，是各級學校各門課程都適用的一種重要教學手段。[1]對于“光學”課程而言，其本質(zhì)上是一門實驗科學。無論是從幾何光學成像系統(tǒng)到光的干涉、衍射現(xiàn)象，還是從經(jīng)典光學發(fā)展到現(xiàn)代光學，其中都包含了大量的理論和實驗內(nèi)容。而且，這些理論和實驗聯(lián)系緊密，絕大多數(shù)理論直接來自于實驗又應(yīng)用于科學實踐。[2]因此，從“光學”課程的實驗性特點出發(fā)，改革現(xiàn)有光學課程傳授式教學為主的現(xiàn)狀，在課程教學中加大形象化教學的比重，是各高校光學教學方法改革的重點之一。

如何在“光學”課程中貫徹形象化教學方法，使學生在進行抽象的邏輯思維同時建立形象化思維，增加學生對課程的理解和認識？筆者從以下幾個方面對此進行了總結(jié)。

一、積累教學片段，用生活化語言將抽象問題形象化

教學片斷是教師在長期的教學實踐中總結(jié)出的富有代表性的教學材料，它可以是一個類比，一個生活事件，一個故事等。[3]在教學活動中，對于一些比較抽象的概念和規(guī)律，采用常規(guī)教學方法難以使學生理解和掌握。如果教師能夠恰當?shù)乩蒙顚嵺`中貼切的比喻和類比，使得抽象的概念具體化、形象化，則可以達到化繁為簡、事半功倍的效果，同時還可以啟發(fā)學生積極思考，鍛煉學生的形象思維能力，從而提高課堂教學效果。例如，在講述光的橫波特性時涉及到“橫波”和“縱波”的定義，如果教師只按照課本上“縱波振動與傳播方向一致，橫波振動方向與傳播方向垂直”的解釋一帶而過，并不能給學生留下很深的印象。筆者在教學過程也有所體會，很多學生只記住光是橫波的結(jié)論，至于什么是橫波卻解釋不清楚。在此，可以引入“取一根軟繩，一端固定在墻上，手持另一端上下抖動，就在軟繩上形成一列橫波”的例子說明什么是橫波，再引入“取一條軟彈簧，沿彈簧長度方向前后推動，則在彈簧上形成一列縱波”的例子，形象化總結(jié)縱波的特點。

通過形象化的說明，可以使學生更直觀地理解兩個概念的特點，加強記憶。但是，應(yīng)用生活化的比喻和類比，并不是以淺顯的道理代替較深的理論，而是要求教師緊密結(jié)合教材內(nèi)容，根據(jù)具體情況，做到言之有理，言之有據(jù)。還是針對上面的例子，雖然形象化的類比可以使學生快速領(lǐng)悟“橫波”和“縱波”的特點，但是從科學嚴謹性出發(fā)，光波是電磁波，與類比中的機械波既有相同又有區(qū)別。因此，在學生領(lǐng)悟到所傳遞的信息之后，還應(yīng)當對電磁波和機械波的異同加以比較，既保證了知識的科學性、完整性，又鞏固了之前力學課程的知識點。

二、帶實驗進課堂，利用演示教具實現(xiàn)教學形象化

實驗是科學研究的一個重要方法和手段，也是理工科教學的重要內(nèi)容。雖然大多數(shù)院校都開設(shè)了基礎(chǔ)光學實驗課，但是在時間安排上往往與理論課程不同步，造成了實驗和理論的脫節(jié)。學生不僅對基于實驗的理論難以理解，而且所學理論也不能很好地應(yīng)用于實際。因此，在“光學”課程教學過程中，在學時條件允許下適當增加隨堂演示實驗，既可以提高學生的學習興趣、啟發(fā)學生積極思維，又可以增強學生對概念和規(guī)律的理解。得益于網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展，筆者觀看了美國麻省理工學院理工科部分開放課程，印象極深的一點就是實驗進課堂教學。教授在講完物理定律和概念之后，會配合課堂演示實驗證明理論的正確，并且在每次課結(jié)束之前，還會安排一個與當堂知識相關(guān)的趣味實驗，讓學生思考觀察到的現(xiàn)象，鞏固所學的知識。值得一提的是，大多數(shù)演示實驗都是教授自行設(shè)計，所用道具和演示并不復雜，無需占用太多時間，卻收到非常好的教學效果。麻省理工學院的課堂教學安排值得我們在“光學”教學中學習和借鑒，當然，這也對教師的綜合素質(zhì)提出了更高要求。

三、發(fā)揮多媒體優(yōu)越性，動態(tài)演示實驗現(xiàn)象

由于計算機和網(wǎng)絡(luò)的敏捷發(fā)展，多媒體技術(shù)在教育領(lǐng)域得到了普遍的使用。多媒體集文字、圖形、動畫于一身，可以直觀、動態(tài)地演示物理實驗現(xiàn)象，充分調(diào)動了學生的積極性，為學生的學習和發(fā)展提供形勢多樣的學習環(huán)境。對于“光學”課程中儀器復雜或不易觀察現(xiàn)象的實驗，采用多媒體教學展示可以節(jié)約教師板書時間，清晰再現(xiàn)物理圖像，提高教學效率。例如，在光的波動性教學中，對于單縫衍射實驗，本身對實驗條件的要求就較高，因此在課堂上直接進行演示不切實際。教師可以用視頻為學生播放實驗錄像，并用課件繪制實驗裝置，結(jié)合板書進行理論分析。從推導的公式可知，單縫衍射的圖樣受波長、縫寬等因素的影響，觀察屏上的衍射圖樣會隨著實驗條件的變化而不斷改變，這與觀察到的實驗現(xiàn)象是一致的。利用多媒體課件進行動態(tài)演示，可以用實驗結(jié)果幫助學生理解相關(guān)的理論推導，彌補了傳統(tǒng)板書教學的不足，增大課堂的信息量。

四、利用仿真軟件構(gòu)建虛擬實驗室，將抽象理論直觀化

培養(yǎng)具有科技創(chuàng)新能力的人才是教育改革關(guān)注的重點，加強專業(yè)基礎(chǔ)課程和適時引入科學前沿對創(chuàng)新人才的培養(yǎng)具有重要意義。對于“光學”課程的建設(shè)，各級各類院校積極推進教學內(nèi)容的改革，在強調(diào)經(jīng)典光學的基礎(chǔ)上，加大現(xiàn)代光學和光學前沿科技的比重，如激光技術(shù)、光纖通信技術(shù)、光電子技術(shù)等。由于現(xiàn)代光學內(nèi)容涵蓋廣泛且涉及到學科交叉，對于背景知識不足的學生來講，很多抽象的概念和原理難以理解。受經(jīng)費等條件的限制，大部分高校并沒有能力開設(shè)與前沿技術(shù)配套的實驗課程。

針對上述問題，有高校提出利用軟件仿真構(gòu)建光學虛擬實驗室的方案。[4]通過虛擬實驗，既可以使學生了解和掌握復雜光學器件工作原理，又節(jié)省了設(shè)備運行經(jīng)費。很多功能強大的工程軟件已經(jīng)被應(yīng)用到光學教學中，如MATLAB、Mathematic、光學設(shè)計軟件Zemax、光學仿真軟件Tracepro、BeamPROP等，不僅能夠通過直觀、形象的界面激發(fā)學生的興趣，還能夠拓展學生的技能和知識面。

參考同行經(jīng)驗，筆者所在學校在推行光學課程改革建設(shè)的過程中，增設(shè)上機實踐課程，讓學生在虛擬實驗環(huán)境中了解光學器件在光纖通信、傳感和信息處理等領(lǐng)域的應(yīng)用。例如，利用有限元分析軟件COMSOL的射頻模塊，可以模擬階躍光纖截面的模場分布，形象地展示光纖參數(shù)的改變對模場分布的影響（見圖1）。再如，用BeamPROP軟件繪制兩根平行直波導構(gòu)成的耦合器，當光從一根波導入射時，利用軟件模擬光在兩波導之間的耦合過程，得到出射端兩波導的透射功率。然后改變?nèi)肷洳ㄩL、波導間距等參數(shù)，讓學生觀察總結(jié)出射端光功率的變化規(guī)律（見圖2）。結(jié)合模擬結(jié)果，教師進而闡述光纖耦合器、波分復用器等器件的工作原理，這樣學生理解起來要容易得多。調(diào)查顯示，自該課程開設(shè)以來，學生對光學課程的興趣和學習積極性都有所提高。

五、開展現(xiàn)代光學知識講座，增加學生感性認識

雖然在推行“光學”課程教學改革中，已經(jīng)加大現(xiàn)代光學內(nèi)容的比重，但是受課程學時的限制，系統(tǒng)詳細地講解現(xiàn)代光學內(nèi)容是不現(xiàn)實的，因此只能對很多概念和原理做簡單口授，無法利用形象化教學手段展開闡述。對此，筆者認為可以通過在課余時間開展現(xiàn)代光學知識講座、建立討論小組等形式作為有益補充。例如，傳統(tǒng)光學課程里對于光柵的講解，一般都安排在光的衍射部分，并局限于對強度調(diào)制的二維平面透射光柵進行討論。學完這一部分后，很多學生對光柵的認識僅停留在這個階段。但是在實際中，其他類型的光柵表現(xiàn)出了更高的應(yīng)用價值。比如光柵光纖傳感技術(shù)，由于其良好的檢測精度和線形響應(yīng)，在多領(lǐng)域得到了廣泛的實際應(yīng)用，是當前的研究熱點之一。在完成課堂教學任務(wù)之后，可以在課繞光纖光柵的主題開設(shè)講座介紹光柵光纖的成柵機制、制作工藝，光纖光柵傳感的原理和技術(shù)、傳感網(wǎng)絡(luò)的實現(xiàn)與解調(diào)等。在講座中，可以采用圖像、影音等直觀方式向?qū)W生傳遞信息，增強學生的感性認識，使得其知識體系更為完整。將抽象的理論和生活實踐聯(lián)系起來，有助于開闊學生的視野，也幫助學生未來更好地面對就業(yè)挑戰(zhàn)。

六、總結(jié)

綜上所述，在光學課程中應(yīng)用形象化教學方法，可以幫助學生更牢固、更直觀地理解并記憶理論知識，也可以幫助學生將理論和實踐有機地結(jié)合起來，建立一種形象和邏輯相結(jié)合的思維方式。從實際教學效果來看，學生對光學課程的學習興趣明顯提高，對知識的理解也更為深入。

參考文獻：

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大學光學知識點總結(jié)范文第4篇

關(guān)鍵詞：物理實驗 電學實驗 教學探究

中圖分類號：G642 文獻標識碼：A 文章編號：1674-098X（2013）02（c）-0-01

大學物理實驗課程作為一門重要的基礎(chǔ)實驗課，是大學生進入大學后系統(tǒng)學習實驗方法和進行實驗技能訓練的開端，在培養(yǎng)大學生嚴謹科學的思維方式、分析和解決問題的能力等方面具有重要作用。大學物理實驗課程教學應(yīng)以學生為本，充分調(diào)動學生的主觀能動性。這方面研究已有一些報道，如，利用演示實驗[1]，采用開放性實驗教學等[2]。除了教學方法改進外，對實驗課程的設(shè)置還需合理安排。大學物理實驗項目眾多，涉及光學、電學、磁性、熱學等各學科，合理安排實驗課程，找出實驗項目之間的聯(lián)系，對學生理解和掌握實驗至關(guān)重要。根據(jù)實驗不同的性質(zhì)可以將實驗課程分成不同模塊，比如，光學模塊、電學模塊、磁學模塊等，在完成一個模塊后再進行下一個模塊實驗。這樣分模塊系統(tǒng)講解及演示實驗將使學生更好地掌握相關(guān)知識，形成一個連貫的知識脈絡(luò)。

1 電學實驗特點

大學物理實驗中，電學實驗眾多，幾乎占用實驗總學時1/3以上。目前大多數(shù)高校大學物理實驗中對于電學實驗的課程安排很多，主要有：電表改裝與校正、電橋測電阻、RLC串聯(lián)電路的暫態(tài)過程研究、數(shù)字電表實驗等。合理安排電學實驗順序，對電學實驗的共性及各個電學實驗的特點進行對比講授，并指導學生去完成相應(yīng)實驗，對學生加深理解和掌握相關(guān)知識至關(guān)重要。電學實驗具有自身特點，相較其他類型實驗，電學實驗特點如下。

1.1 電學實驗連貫性好，可以由簡單實驗逐漸過渡到復雜實驗

學生在高中時已經(jīng)接觸過簡單的電學實驗，如伏安法測電阻實驗，對電流表，電壓表都有一定了解，大學時接觸的電流（壓）表改裝校準實驗，就是對電流表、電壓表進行改裝并校準；惠斯通電橋測量電阻實驗，也是通過檢流計讀數(shù)是否為零來判斷電橋是否平衡，進而得出待測電阻的實驗。這些基礎(chǔ)性實驗的學習及對實驗數(shù)據(jù)的分析處理，對之后進行的難度稍大的開放性實驗，如數(shù)字電表實驗是一個很好的訓練。

1.2 電學實驗原理簡單，相較其他較為復雜類型的實驗，學生更容易理解和掌握

如光學實驗中，很多概念學生以前沒有接觸過，對光的基本理論、光源發(fā)光的宏觀特性，光波的相干性和偏振態(tài)等不熟悉理解，則光學實驗很難做好，甚至不能進行。而電學實驗中利用的基本公式就是歐姆定律，不同的電學實驗都是在歐姆定律的基礎(chǔ)上簡單變形得到的，學生對電學原理掌握基本沒有問題，只要做了預習一般都可以完成實驗項目。

1.3 電學實驗中儀器簡單并且使用較普遍

電學實驗中常見的儀器主要有電流表、電壓表，檢流計、滑線變阻器、電阻、萬用表等，這些儀器操作簡單，原理易懂，而且很多電學實驗都是利用這些儀器來完成。而其他類型實驗，儀器復雜，如光學實驗中分光計、干涉儀和攝譜儀等，光學儀器本身原理很復雜，學生要調(diào)節(jié)到儀器正常使用狀態(tài)需要具有較好的操作技能，這對學生正常完成實驗提出了更高的要求。

1.4 電學實驗涉及知識點相對較少

其中電表等級的概念是電學中一個非常重要的概念，需要學生很好地掌握。電表的等級是用來表示電表的精確度的，我國規(guī)定電表分為七個等級，等級數(shù)值越小，電表的精確度越高。實驗之前，應(yīng)向?qū)W生清楚介紹實驗所用電流表、電壓表、檢流計等電學儀器的等級，使學生對實驗測量結(jié)果的準確程度有一直觀了解。

2 電學實驗教學側(cè)重點

針對電學實驗上述特點，在電學實驗教學中應(yīng)側(cè)重以下幾點。

2.1 提出預習問題，抓好預習關(guān)

盡管電學實驗原理簡單，但還是要抓好學生預習關(guān)。學生只有預習好，才能在實驗中很好地完成操作。常規(guī)預習方法學生只是一個從書本摘抄的過程，缺少自己獨立的思考。在實驗教學中，應(yīng)在學生做實驗之前布置一些相關(guān)思考問題，讓學生帶著問題去預習，只有學生在預習中進行了思考，預習才有效果。比如，開放性實驗的數(shù)字電表實驗，可以在預習前給學生提出幾個思考問題：如，簡述模數(shù)轉(zhuǎn)換器的基本原理；如何通過電路設(shè)計來實現(xiàn)多量程直流電流（壓）表改

裝等。

2.2 對實驗所涉及的背景知識講解清楚

在電學實驗教學中，遇到的一個比較多的問題是學生對所做實驗的目的不清楚，不知道為什么要做這個實驗，以及這個實驗在實際中如何應(yīng)用等。實驗相關(guān)背景知識一般在教材上內(nèi)容很少，學生盡管做了預習，但一般不十分清楚。為此，教師在課堂教學時應(yīng)對背景知識重點講述。

如電表改裝實驗，教師應(yīng)該使學生認識到電表改裝實驗等同于儀表廠電表的設(shè)計與制作，充分調(diào)動學生的課堂積極性；惠斯通電橋測量電阻實驗，應(yīng)向?qū)W生強調(diào)通過實驗來學習一種新的實驗方法（比較法），通過比較法的學習來實現(xiàn)對電阻的準確測量。

2.3 課堂實行分段式教學，鼓勵學生大膽嘗試，勇于創(chuàng)新

一個好的實驗課程安排應(yīng)該使學生感到適度的緊張，過分寬松的課堂環(huán)境會使學生走神，不能把精力全部集中在實驗上。為此，課堂教學可以采用分段式教學，結(jié)合適當?shù)奶釂?，讓學生始終保持一種精神集中的狀態(tài)。

可以將實驗分成兩個部分，每一部分做完后，及時對學生的實驗結(jié)果進行總結(jié)，并對實驗中學生存在的問題給予解答，這樣會加深學生對實驗的理解，當然這需要教師對實驗內(nèi)容進行充分合理的設(shè)計。課堂教學中同時應(yīng)利用學生接觸新實驗時的好奇心理，引導學生對實驗進行創(chuàng)新。

“興趣是最好的老師”，如果能通過課堂實驗教學激發(fā)出學生學習知識及科學研究的興趣，就實現(xiàn)了大學物理實驗教學的

初衷。

3 結(jié)語

以上是作者根據(jù)大學物理電學實驗課程教學的特點，結(jié)合自身教學中遇到的問題，對大學物理實驗教學提出的幾點具體措施，希望能對高校學生知識、能力和素質(zhì)培養(yǎng)方面起到一定積極作用。

參考文獻

大學光學知識點總結(jié)范文第5篇

關(guān)鍵詞：光學軟件；仿真；教學改革

作者簡介：陳明陽（1976-），男，浙江衢州人，江蘇大學機械工程學院，副教授。（江蘇 鎮(zhèn)江 212013）

基金項目：本文系江蘇大學工業(yè)中心2012年國家級實驗教學示范中心實踐（工程訓練）教學改革研究項目（項目編號：ZXJG201201）的研究成果。

中圖分類號：G642.0 文獻標識碼：A 文章編號：1007-0079（2013）22-0102-01

光信息科學與技術(shù)是光學和信息科學與技術(shù)相結(jié)合而形成的交叉學科，它主要研究光信息的產(chǎn)生、獲取、轉(zhuǎn)換、傳播、存儲等過程中的普遍規(guī)律及其應(yīng)用。[1-2]近年來，以軟件設(shè)計和分析為特色的光學系統(tǒng)與器件設(shè)計在實際中應(yīng)用日益廣泛。例如，基于光學系統(tǒng)設(shè)計的成像光學設(shè)計和非成像光學設(shè)計、基于光纖和光波導技術(shù)的波導設(shè)計和光纖技術(shù)、基于光纖通信網(wǎng)絡(luò)的通信系統(tǒng)設(shè)計、基于激光器的激光器設(shè)計等，這些都需要以軟件設(shè)計和分析為基礎(chǔ)。

近年來，本專業(yè)開設(shè)了為數(shù)不少的光信息專業(yè)軟件課程，如光學系統(tǒng)設(shè)計、CODEV軟件及應(yīng)用、光通信器件設(shè)計、光通信系統(tǒng)設(shè)計、虛擬實驗室技術(shù)、Matlab在光信息處理中的應(yīng)用等課程。這些設(shè)計類的課程已經(jīng)成為光信息科學與技術(shù)專業(yè)的重要專業(yè)課程，它有效地連接了本專業(yè)的基礎(chǔ)專業(yè)知識和工程實踐應(yīng)用。例如，光學系統(tǒng)設(shè)計是光學工程基礎(chǔ)理論知識的主要應(yīng)用之一。[3]光學系統(tǒng)設(shè)計廣泛應(yīng)用于以經(jīng)典光學和現(xiàn)代光學為基本原理的各種儀器或儀器部件中，如LED照明燈的燈具的設(shè)計，相機鏡頭、手機鏡頭以及顯微鏡等鏡頭設(shè)計等等。光學系統(tǒng)設(shè)計應(yīng)用幾何光學和波動光學的理論分析和處理工程中遇到的與光學系統(tǒng)相關(guān)的實際問題。光學系統(tǒng)設(shè)計課程強調(diào)邏輯分析的理論方法和編程處理的工程方法的訓練，強調(diào)算符方法、數(shù)值模擬和系統(tǒng)設(shè)計的訓練，目的在于提高學生分析問題、解決問題的能力。光學系統(tǒng)設(shè)計技術(shù)與軟件的應(yīng)用已經(jīng)成為光信息科學與技術(shù)專業(yè)學生需具備的重要的能力之一。

科學技術(shù)的發(fā)展促進了企業(yè)和社會對這方面人才需求的增加，相比于大型實驗設(shè)備，軟件設(shè)計起點低，使學生能夠更快地與實際課題接軌。因此，也成為本專業(yè)近年來發(fā)展的重點之一。本專業(yè)教師在專業(yè)軟件教學中不斷摸索，總結(jié)出了一些經(jīng)驗，也形成了一定的特色。下面從教學體系、課程教學方法、學生學習要求、考核方面幾個方面對光學專業(yè)軟件的教學進行探討。

一、課程教學體系改革

傳統(tǒng)的專業(yè)課程教學前后課程之間往往缺乏有機聯(lián)系和有效的交叉。這樣的結(jié)果是學生對理論課程缺少興趣，而當學習設(shè)計類課程需要用到這些理論知識時，學生又感覺迷茫，無法將以前的課程聯(lián)系起來，在一定程度上也導致課程學習質(zhì)量的下降。因此，學生學習積極性和效率較低。為此，本專業(yè)教師有意識地將先修的理論課程中加入部分軟件實例，即在理論教學過程中引入一些專業(yè)軟件分析得到的結(jié)果。一方面可以使課程教學更為直觀、形象，教學內(nèi)容更多樣，豐富了教學素材，有利于學生理解課程內(nèi)容；另一方面，無形中也激發(fā)了學生學習專業(yè)軟件的興趣。而在軟件設(shè)計課程教學中，結(jié)合實例，運用專業(yè)知識來分析問題和解決問題，使得學生能夠?qū)I(yè)知識和軟件運用聯(lián)系起來，加深了學生對選修課程和知識的認識，也促進了他們對軟件的認識。

同時，在設(shè)計類課程教學結(jié)束后，增加了后續(xù)課程，即專門的課程設(shè)計。在課程設(shè)計中，要求學生完成指導教師提供的設(shè)計任務(wù)，在教師指導下，獨立完成設(shè)計工作，通過課程設(shè)計，使學生能夠真正全面地應(yīng)用專業(yè)軟件的設(shè)計和分析功能，并將專業(yè)知識融合到具體的設(shè)計和分析中。既使學生能夠獲得全面的鍛煉，也鞏固了選修的專業(yè)知識。

在最后一學期，除了常規(guī)的畢業(yè)設(shè)計任務(wù)外，教師們通過前期與企業(yè)的溝通與聯(lián)絡(luò)，積極為學生落實有關(guān)實習企業(yè)。學生在畢業(yè)設(shè)計期間可以到企業(yè)實習，并直接參與具體產(chǎn)品的設(shè)計任務(wù)，通過與企業(yè)導師和本專業(yè)指導教師的聯(lián)合指導，完成從機械結(jié)構(gòu)設(shè)計、光學系統(tǒng)設(shè)計與性能分析、優(yōu)化，到產(chǎn)品樣品制作一個系列的設(shè)計與制作過程。實踐表明，這個過程大大增強了學生綜合運用專業(yè)知識和專業(yè)軟件的能力，也增強了學生走向社會的自信心。經(jīng)過這個環(huán)節(jié)鍛煉的學生畢業(yè)后都能夠很快融入企業(yè)，并在企業(yè)科研一線發(fā)揮積極作用。

二、課程教學內(nèi)容改革

課程教學方面，傳統(tǒng)軟件教學方法是首先介紹菜單、工具欄、命令等操作內(nèi)容，再介紹詳細的軟件原理、操作步驟等。教學中發(fā)現(xiàn)，這種介紹方式內(nèi)容單一、枯燥，教學內(nèi)容前后往往沒有直接的聯(lián)系，事實上，軟件也普遍存在不少不常用的命令。這樣，一方面學生對教學內(nèi)容不感興趣，另一方面教師教學也缺少激情。同時，由于軟件教學的特點，一般是以多媒體教學為主的教學方式，這種方式由于與實際的軟件操作有差別，缺少連貫性和直觀性。這些都容易導致學生思想不集中和對課程失去興趣。為此，探討逐步減少命令、操作等軟件細節(jié)方面的單一教學，改為以實例為目的的目標教學。在課堂上只進行少量的基本操作教學，開始以實例為主進行教學。對于個別容易自學的軟件，要求學生課前自學，而不在課堂上對軟件基本操作做系統(tǒng)介紹。在課堂上以某一具體研究對象或任務(wù)為目標，通過結(jié)合專業(yè)知識對問題進行分析，明確需要設(shè)計和分析的內(nèi)容，再通過軟件操作實例進行示范，直接在課堂上通過軟件進行演示。這樣，一方面，學生在聽課過程中需要調(diào)動思維，對問題進行分析和設(shè)計，調(diào)動了學生的積極性，增加了學生在課堂上的參與度。由于需要用專業(yè)知識去分析和設(shè)計，這樣也促進學生對已有專業(yè)知識的理解和運用；另一方面，由于有具體的分析對象和目標，學生也能夠更容易理解軟件的操作原理和原則。同時，通過直接的軟件演示教學，學生也更容易理解有關(guān)操作要求。當然，由于要求現(xiàn)場操作，對任課教師的要求也提高，要求任課教師對軟件的使用要非常熟悉并能夠靈活運用。

三、學生學習方式改革

學生學習方式從最初的被動式課堂聽課、上機練習，逐漸改變?yōu)橐灾鲃有缘恼n堂學習討論，課后自主設(shè)計與分析，以及綜合性設(shè)計為主的主動式學習。值得注意的是，這種主動式學習的前提是需要充分地調(diào)動學生的積極性和學習興趣，使學生對課程學習的重要性和意義有足夠的認識。近幾年來，由于在就業(yè)方面已經(jīng)形成一定的良性循環(huán)，低年級學生也較早地意識到有關(guān)專業(yè)軟件學習的重要性和優(yōu)勢。總體上，學生對這類課程的興趣在逐年增加。

四、考核方式改革

課程考核方式不僅是對學生學習本課程情況的一種重要評價方式，客觀上也是激發(fā)學生學習積極性的一項重要因素。目前，比較常用的考核方式包括筆試、上機考試和大作業(yè)。幾種方法更有利弊，下面針對專業(yè)軟件課程考試對這幾種方法的優(yōu)劣進行分析。采用筆試的方式進行考核，是最傳統(tǒng)也最簡單的考核形式。但實踐表明，這種側(cè)重軟件操作和實踐的課程，以筆試的方式更多的只是測試學生對知識點的掌握程度，而無法有效了解學生對軟件使用的熟練程度以及專業(yè)知識綜合運用與分析的能力。顯然，相比較而言，采用上機考試是更為合理的方式。比較常見的上機考試方法是出一些具體的設(shè)計任務(wù)，限定學生在規(guī)定時間完成整個設(shè)計任務(wù)。但這種方式也存在一些缺點，比如，由于針對具體實例的設(shè)計與分析往往需要的時間長，操作的關(guān)聯(lián)性強，很容易出現(xiàn)學生因為個別難點未掌握而后續(xù)分析完全錯誤的情況。同時，由于在常規(guī)的兩個小時左右的考核時間內(nèi)，一般只能完成為數(shù)不多的幾個任務(wù)，考核的結(jié)果存在較大的隨機性。另一種比較合理的考核方式是采用任務(wù)式的大作業(yè)，即布置相關(guān)任務(wù)，由學生在課后規(guī)定時間內(nèi)完成，并提交相關(guān)程序和報告。這種方式更接近于實際應(yīng)用，還可以使學生在任務(wù)完成過程中得到鍛煉，是一種較為可行的方法。當然，這種方法也有一定的缺點，由于缺少有效的監(jiān)管，部分主動性差的學生，容易出現(xiàn)偷懶和抄襲現(xiàn)象。綜合可見，上機和大作業(yè)相結(jié)合的方法是較合理的考核方式。

五、總結(jié)

實踐表明，通過以上措施，明顯地調(diào)動了學生學習的興趣與積極性，有效地提高了學生的設(shè)計與專業(yè)思維能力，也有效地促進了學生的就業(yè)和升學。近年來，隨著從事設(shè)計類工作學生在就業(yè)和發(fā)展上優(yōu)勢日益明顯，學生在設(shè)計類課程學習中的主動性明顯增強，形成了良性循環(huán)的良好機制。

參考文獻：

[1]胡章芳，潘武.光信息科學與技術(shù)專業(yè)建設(shè)中創(chuàng)新人才培養(yǎng)的探索[J].科學咨詢（科技·管理），2012，（8）：160-161.