【摘 要】 分析、總結當前物理光學課程教學中存在的主要問題，即理論枯燥、概念抽象、學生學習主動性不強以及輔助教學效果不明顯等。圍繞這些問題，從基本理論、典型物理模型、知識之間關聯性以及計算機和實驗輔助五個方面對物理光學課程教學進行改革及實踐，獲得了較好的效果。

　　【關鍵詞】 物理光學;課程教學;教學改革

　　1 物理光學教學中存在的問題

　　1.1 數學和電磁理論基礎薄弱，重結論輕過程，不能領會結論的物理內涵及思想物理光學中很多重要結論都涉及到以電磁場理論為基礎的比較復雜數學推導，如基爾霍夫衍射公式、晶體光學的菲涅爾方程以及光與介質相互作用的經典理論等[2] 。很多學生面對復雜、枯燥的推理過程往往沒有耐心，不能積極主動學習，采取只死記硬背公式和結論的消極學習方法，沒有領會公式和結論所蘊含的物理意義，更沒有從這些推理過程中獲得物理思維的鍛煉和培養。而且，過多的理論推導和復雜數學公式還使得一些數學基礎較差的學生一開始產生畏難情緒，學習信心不足。

　　1.2 注重知識的積累，忽視了知識的消化和內化在物理光學教學過程中，學生往往只注重結論的簡單記憶，忽視了結論的由來、物理內涵以及與其它結論之間關聯性的分析和總結，從而將其消化和內化。例如，對光波的時間域頻譜特性與空間域頻譜特性而言，學生普遍能夠很快很好地掌握前者，而對后者，由于以前接觸較少，相對比較抽象，只有少數學生可以較快較好地掌握。由于知識只是在大腦中的簡單堆積，并沒有被消化和內化到自身知識體系和思維中，不僅自身分析、處理問題的方法和能力得不到鍛煉，而且隨著課程進度的不斷推進，知識點越來越多而雜，學習困難越來大，甚至出現學習興趣銳減和作業抄襲的現象。

　　1.3 實驗教學對理論教學促進作用不明顯物理光學課程中包括16學時的實驗教學，目的是通過一些驗證性實驗進一步加深學生對物理光學重點知識的理解和掌握。但是，由于存在實驗教學和理論教學進度不匹配，學生并沒有帶著疑問和懷疑的態度去做實驗，實驗興趣不高。再加上物理光學實驗一般實驗操作比較復雜，學生往往疲于應付基本的實驗操作和數據的測量，實驗過程中對相應問題的思考不夠，從而導致實驗對理論的補充和拓展效果并不明顯。

　　2 物理光學教學改革的探索

　　2.1 凝練基本理論的導出，鍛煉學生思維對較復雜的理論導出進行凝練，挖掘其內在的邏輯關系和導出過程中的關鍵環節，構建直觀、清晰的物理圖像，將學生先從繁雜的數學運算中解放出來，對理論的導出有一個直觀、整體的認識。再針對其中的一些關鍵數學推導進行重點講解，一方面使學生進一步認識其物理內涵，另一方還可以增進學生對數學之美的體會，增強學生對復雜理論導出學習的興趣。例如在基爾霍夫衍射公式導出過程中，我們首先給學生明確這次課的主要目的，即獲得夫瑯和費衍射和菲涅爾衍射的基爾霍夫衍射積分公式，為后面學習做準備，以及基爾霍夫衍射公式導出的基本流程和各部分關鍵問題，讓學生從整體上把握本次課的脈絡、框架和物理圖像。其次，針對理論導出中各個關鍵問題，例如由場論中的格林定理導出基爾霍夫積分定理、小孔衍射特點及其在基爾霍夫積分定理中的具體體現以及基爾霍夫衍射公式的幾個關鍵近似處理進行詳細地講解和演算，使學生逐個掌握，并在此基礎上感受嚴密的理論推演的內在美，激發學生的學習興趣。最后再次結合理論導出的基本流程和關鍵問題對整個課程進行總結，進一步固化學生對物理圖像和物理內涵的理解。經過幾年的不斷嘗試，現在在講授這些較復雜的理論導出時，學生積極性和接受程度都有了顯著地提高。

　　2.2 以典型物理模型為基礎，引導學生主動拓展歸納、總結能夠反映物理光學各部分內容的典型物理模型，并以它們作為課堂教學切入點，進行重點講解，不僅使學生能夠掌握模型的物理內涵，而且還要使學生深刻領會模型所蘊含的分析問題、處理問題的思想和方法。引導學生利用模型的結論和分析方法去分析、探討新的相關知識。例如，在光的干涉這部分內容中，只需要重點講解雙縫干涉、平行平板的干涉以及楔形平板的干涉三個基本物理模型的干涉情況及其中蘊含的物理思想和分析方法。對于其它干涉系統產生的干涉現象，如菲涅爾雙棱鏡、菲涅爾雙面鏡、渃埃鏡、劈尖、薄膜、邁克爾孫干涉儀、馬赫-澤德干涉儀以及法布里-珀羅干涉儀等產生的干涉，可以通過引導學生首先將其歸納到上面三個基本物理模型所代表的類型中，然后利用在典型模型中獲得的物理思想和分析方法進行研究和學習。這樣學生就可以以基本干涉模型為基礎，積極主動地學習其它相關的光的干涉知識，不斷地拓展和深化自己對光的干涉的認識和理解。采用這中嘗試后，由于學生自己可以以基本物理模型為基礎對新的知識進行分析和研判，在教學過程中師生之間互動比以前暢通多了，還有一些學生課堂上提出了一些非常好的問題和觀點，說明學生學習主動性有了顯著地改善。

　　2.3 強化知識之間的關聯性，促進知識的二次消化物理光學中很多知識點之間都存在很強的關聯性[3] 。這既包括同一部分不同知識點之間，例如光波場的時間頻率域和空間頻率域表示，晶體各項異性的折射率橢球、折射率曲面、波失曲面和菲涅爾橢球表示法，自然雙折射和感應雙折射等;也包括不同部分知識點之間，例如光的干涉和衍射、各向同性介質界面的折反射與晶體界面的折反射等。挖掘并理清這些知識點之間的關聯，一方面將極大地促進學生對各知識點物理內涵、外延及其相關應用的理解和把握，實現知識的二次消化，使其得到進一步升華，內化到學生知識體系之內及自身能力之中。另一方面，通過知識之間的內在關聯可以通過類比等方式，從簡單易懂的知識入手，逐步加學生深對相對復雜難懂的知識的理解和認識。例如，對各向同性介質界面的折反射，學生一般都很容易掌握，但對晶體界面的折反射就感覺難度較大。但是，若將二者對比起來，除了晶體界面折反射涉及到不同方向有不同折射率外，其它兩者完全一樣，這樣有利于學生更好理解光波在晶體界面折射和反射。除了課堂上適當利用知識之間關聯性促進、加深學生對知識的理解外，我們還嘗試將一些知識之間的關聯性作為課后練習，讓學生自己挖掘、總結。例如，學術一般知道干涉和衍射實際上都是光波相干疊加引起的光強的重新分布，但對它們的具體差異感覺比較模糊。為此，我們以討論雙縫干涉和雙縫衍射的異同作為一次課后討論作業，讓學生進行課后探討。結果不僅進一步促進了學生對干涉衍射物理本質的認識和理解，而且很多同學由于在本次作業中表現突出，獲得了一定的成就感，大大地增強了其學習的積極性。

　　3 結束語

　　針對物理光學涉及到較多復雜數學公式，理論性較強，概率較抽象，識點多而雜，容易混淆的特點，為了提高物理光學教學效果，我們物理光學教學組針對物理光學中的基本理論、典型物理模型、知識之間的關聯等進行總結、歸納和凝練，并在教學過程中進行相關的教學嘗試和改革。此外，我們還探討了借助計算機輔助教學、改革實驗教學以實現對理論教學的補充、拓展及深化的途徑和方法。這些探討和實踐將學生從枯燥的理論中解脫出來，激發了學習的主動性和積極性，不僅促進了學生對知識物理內涵的理解和掌握，還鍛煉和培養了學生分析問題、處理問題的思維和能力。

　　參考文獻

　　[1]哈斯烏力吉,呂志偉,張愛紅,等.物理光學教學改革的探索[J].電氣電子教學學報,2007,(S1).

　　[2]王偉.物理光學課程教學改革與實踐[J].安徽工業大學學報(社會科學版),2011.28(4):110-111.

　　《物理光學課程教學改革的探索》來源：《輕工科技》，作者：李 錢 光 ， 易 旭 農 ， 陳 歡 ， 張 秀。