物理光学课程信息化教学诌议|信息化课程建设

物理光学课程信息化教学诌议

实践表明，以往课程教学中存在的问题得到有效解决，课程 教学水平得到明显提升。

关键词：物理光学；
信息化；
教学改革 中图分类号：G642.0文献标识码：B文章编号：
1671-489X(2015)20-0102-02 1前言 2012年，中央军委颁发《2020年前军队院校教育改革和 发展规划纲要》，纲要指出形成现代军队院校教育体制、构 建军事创新教育机制、基本实现院校教育信息化，为官兵成 长成才提供优质教育，为新质战斗力建设提供人才保证的总 体目标[1]。为了适应新形势下对人才培养的目标、人才的 知识结构和能力、素质，特别是创新能力的新的要求，军械 工程学院开展了信息化教学改革研讨活动，物理光学课程的 改革也势在必行。物理光学课程是军械工程学院直通车军用 光电工程专业开设的一门重要的专业基础必修课，它是研究 光的基本属性、光的传播规律、光与物质相互作用以及相关 应用的科学，是一门重要的基础学科，也是一门应用性很强 的学科。该课程的学习与后继课程如光电技术、激光技术、 光纤通信等有密切关系，也是学员今后从事科研工作不可或缺的基础内容。信息化条件下，如何提高该课程的教学质量， 使学员更好地适应将来的岗位任职需要，一直是任课教员思 考的问题。

2当前物理光学课程教学中存在的问题 课程内容陈旧，学员学习兴趣不高物理光学课程主要研 究光的波动性，包括干涉、衍射、偏振现象、光在各向同性 及各向异性介质中的传播规律等，内容体系比较经典、固定， 不同的教材在内容组织、编排、讲述上变化不大，对基本理 论的阐述也都很详细、完善。但是讲解完之后学员总觉得这 门课程内容陈旧、脱离实际，无法将课上知识与现代先进光 学技术及科研应用联系起来。究其原因，一方面在于物理光 学课程本身的特点，它不像应用光学、几何光学那样，研究 的是光线的传播行为及成像特点，比较直观可见。物理光学 课程主要涉及的是光的波动理论，内容比较抽象，不便于理 解。另一方面，物理光学课程的理论体系虽然固定不变，但 是教员可以思考如何让枯燥的理论变得鲜活、生动起来，激 起学员对物理光学知识的兴趣。课程理论性强，学员理解难 度大军械工程学院培养的学员工科背景强，学员对课程的实 际应用有特殊的兴趣。而传统课程的内容从光的电磁理论到 干涉、衍射理论，再进一步学习傅立叶光学基础理论，对于 数理基础相对薄弱的工科学生而言，随着理论教学的深入， 很多知识和概念都理解得不够透彻，从而逐渐丧失学习兴趣。

此外，传统课程中公式繁多而抽象，尤其是进入衍射和傅立叶光学部分内容后，经常出现又长又复杂的公式，学员表示 见到这些公式就发怵，很难理解公式的物理含义，这将直接 影响课程的学习效果。课程与装备联系不够紧密，学员感觉 用处不大军械工程学院军用光电工程专业学员毕业后大多 在各级修理分队或后方仓库从事与装备相关的工作。在院校 学习过程中，学员普遍对与岗位任职相关的装备知识感兴趣。

在军用光电工程专业的课程体系中，应用光学、军用光学仪 器构造、军用光学检校，激光技术、激光测距机、激光制导 等课程各自形成由浅入深的课程体系，而物理光学课程作为 一门专业基础课，鉴于其研究内容主要针对波动光学，所以 它不像应用光学、激光技术课程与装备联系得那么显而易见， 而主要是体现在装备设计、研发中所应用的光学技术或理论。

课程缺乏实践性教学内容物理光学课程一般开设在教学的 第五学期，而与之相关联的、实践性教学课程现代光学实验 和光学测试技术，分别在第六和第七学期开设，这样就出现 实验课与理论课脱节、截然分开的现象，违背了光学本身是 一门实验科学的规律，实验课程很难发挥其应有的作用。一 方面，实验课与理论课相隔时间太长，学员在上实验课时理 论知识忘得所剩无几，削弱了实验课本应起到的提高理论认 识的作用；
另一方面，实验课滞后理论课程，容易使理论课 教员陷入对实验过程、实验现象的平铺直叙，忽视了本应由 学员自己动手完成实验操作、分析实验结果的过程。教学方 法单一，不够灵活多样物理光学课程具有较强的独立性、系统性、专用性，偏重于严谨的知识体系，讲究严密的逻辑推 理等特点，目前课程的教学方式还是以教员讲授为主[2]。

教学过程常常遇到教学方法古板、讲授平铺直叙等难题，尤 其是遇到较多的公式推导时，采用这种教学方法，教员讲得 大汗淋漓，学员却感觉枯燥乏味，教学效果大打折扣。

3课程信息化教学改革内容 针对上述课程教学中存在的问题，任课教员对物理光学 课程在教学内容、教学方法、教学手段等方面进行了改革。

教学内容的改革1）科学整合、修订教学内容。军械工程学 院学员在上物理光学课程之前，已经较为系统地学习了大学 物理课（约2个学期，130学时），其中光学部分的内容占据 了相当的份量。结合学院修订人才培养方案的契机，课程组 参考军内外名牌高校的教学经验，经课程组教员充分讨论， 精简、删除了陈旧过时的、与大学物理课程重合的内容，修 改完善了新的课程标准，重新明确了教学内容和掌握程度。

2）加强教学内容与装备知识的联系。军校学员将来的任职 岗位在部队，对知识的军事应用兴致颇高。鉴于此，任课教 员在课堂教学中注重讲清基本概念、原理，弱化数学推导， 平时注重收集与课程内容相关的军事知识，并对其进行提炼 加工总结，使其与教学知识点对应起来，尽可能多地增加理 论基础课和军事、装备的结合点，提高学员的学习兴趣，如 已经梳理出激光告警、光学加密、相干激光器阵列、相控阵 射电望远镜、相控阵雷达、莫尔条纹等应用知识点。此外，信息光学在现代光学技术和军事技术中应用广泛，任课教员 适当将教学内容加以延伸，使学员对光学前沿有所了解。教 学方法的改革1）采用问题引领式教学法[3]。物理光学课程 虽然理论性强，但实质上它是一门与实际问题联系紧密的学 科，其内容构架均来源于对实际光学现象的解释。因此，在 课程讲授中，任课教员注重将理论知识与实际问题联系起来， 从现实生活中生动的光学现象入手来讲授难懂的理论知识。

在讲授某个知识点前，先介绍该知识点是为解决什么样的问 题而提出的，在解决方法中注重问题的环环相扣，在解决完 一个问题后，接着提出新问题，引导学员思考，形成提出问 题、分析问题、解决问题这样一个逐次递进的过程。2）采 用小组合作教学法。物理光学课程采用模块化设计，研究光 的干涉、衍射和偏振三种波动光学现象。对于每部分内容， 布置干涉应用、衍射应用、偏振应用三个专题作业。学员自 行分组，每组3～5人，利用课下时间查阅资料、制作课件， 每个专题选取两组学员走上讲台进行讲解。这些综合性的专 题作业，不仅需要学员掌握基础知识，而且通过学员自己的 工作加深了对理论知识的理解。事后，学员普遍反映，这种 方式对知识的掌握程度甚至比最终考试的效果还要好。教学 手段的改革1）合理组织安排理论课与实验课教学。针对物 理光学课程理论课与实验课脱节的现象，任课教员在理论课 授课过程中，合理安排设计多次实验操作课。同时，光学实 验室实行开放式管理，学员在课余时间可以走进实验室，亲自体验光学现象的奥秘。通过实践，学员对课堂教学中抽象 难懂的知识理解得更加深刻，能够很好地将光学实验与理论 原理对应起来，尤其是将实验过程中参数变化对结果的影响 与课上讲的理论分析联系起来。这种做法，一方面强化了学 员对刚刚学过的理论知识的理解、加深了记忆；
另一方面对 后续的实验教学也大有裨益，学员能在完成基础性实验的基 础上，再进一步向综合设计性实验深化。2）采用计算机数 值模拟与仿真等信息化教学方式。由于物理光学具有一定的 抽象性，以传统的教学方式，很难使学员充分理解知识。利 用计算机硬件平台和可编程软件，如Origin、MATLAB和ANSYS 等软件，将计算机数值模拟和仿真引入教学，对重要的教学 内容进行仿真和数值分析，构建光学实验仿真平台，可应用 于教学中对物理图像进行形象的、清晰的描述，使学员在感 性充分认识的基础上，水到渠成地上升到理性认识，加深对 关键结论的认识，有效增强教学效果。

4结束语 借军械工程学院信息化教学改革研讨活动之势，物理光 学课程组在教学内容、教学方法及手段上进行了改革。经过 近两年的教学实践，课程整体水平得到明显提升，课堂教学 容量有了很大提高，学员对专业基础课的学习兴趣有了显著 改善。虽然取得一定的成绩，但课程改革之路仍需前行。比 如近年很多高校开展的MOOC教学模式及课程建设活动，使得 学员可以时时、处处进行学习，学习的时间和空间变得更加自由。

参考文献 [1]李爱华,李建增,刘兵,等.论军校信息化教学改革的 必要性[J].中国电力教育,2014(6):31-32. [2]张尚剑,刘爽,刘永.基于问题学习的物理光学研究 性教学模式构建[J].理工,2012(5):115-122. [3]王伟.物理光学课程教学改革与实践[J].安徽工业 大学学报,2011,28(4):110-111.