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摘要：围绕光学课程从升华光学教学理念、强化光学课堂教学和延拓光学课堂教学三个方面对光学教学改革进行了探讨。具体阐述了在教学观念、教学内容、教学方法和教学手段等方面开展的全方位教学改革和实践，提高了光学课程教学的效益和光学课程教学的质量。
关键词：光学；教学改革；教学质量
作者简介：史向华（1963-），女，湖南长沙人，长沙理工大学物理与电子科学学院，教授；李君求（1965-），女，湖南长沙人，长沙理工大学物理与电子科学学院，讲师。（湖南 长沙 410004）
基金项目：本文系湖南省教育厅教改项目（项目编号：sj1005）、长沙理工大学教改项目（项目编号：JG1011s）的研究成果。
中图分类号：G642.0 文献标识码：A 文章编号：1007-0079（2013）34-0120-02
深化教学改革的最根本和最终目的就是要提高课程教学的质量。推动精品课程建设为高校提高教学质量指明了方向，起到了引导和示范的作用。[1，2]就其更深层次的涵义就是要求要保持课程的可持续性，要不断进取，不断追求，不断创新，成为持久的精品。[3]2006年，长沙理工大学（以下简称“我校”）光学课程被评为校级重点建设课程，2008年，光学课程被评为校精品课程。以精品课程建设为契机，坚持光学精品课程改革注重实效，对光学课程的教学内容、教学方法及教学手段等方面进行了一系列的探索、实践和改革，在教学实践中显示出良好效果。
一、升华光学教学理念
课堂教学是教育的主阵地和实现培养目标的根本途径，光学教学理念直接指导着光学课堂教学。传统的光学教学过程中，关注度主要放在对已有知识的收集、整理以及传授上，这种传统的灌输式教学忽视了对学生独立思考和分析问题的培养，也制约了创造能力的培养，与现代教育新的热点“培养创新人才”相悖。在当今社会，各学科之间广泛的交融结合及知识更新周期的缩短，都要求教师转变教学思想，更新教学观念。[4]在改革的实践中，我校形成了光学教学的基本理念。
1.提炼教学特色，突出创新能力教育观
通过教学使学生在掌握知识的过程中得到人格上的培养、精神上的滋养、价值观的提炼和创新意识的提升。
2.延伸教学课堂，全方位关注学生成长观
使学生由原来单纯听讲的地位转化为主动参与和积极探索的主体地位。重视学生个体差异，让学生能根据自己学习的光学知识和能力层次较自由地去探索，积极提出自己的新思想、新观点、新设计、新意图、新途径、新方法等等，学生的各种潜力通过合适课堂和课堂延拓的教育得以开发。
3.发展动态教学模式，努力提高教学质量观
以师生互动的探究式教育思想，变传统的教学模式为动态教学模式，推进光学课堂教学的“质”与“量”的改革。教师通过不断提高教学的学术品位，培养学生严谨治学、独立思考、不畏艰险的探索精神，更好地激发学生的创新思维，有效地提高教学质量。
二、强化光学课堂教学
提高光学教学质量，关键在于改变原来的“教师讲学生听”，“课内不足课外补”的现象，必须改革课堂教学，向45分钟要质量，要效益。
1.活化光学教学内容
传统光学内容主要包括波动光学、几何光学和现代光学三大部分。波动光学中光的干涉和衍射这部分内容主要是讲授在各种条件下的光波叠加和各种干涉、衍射装置，并且大部分是基于普通光源的，对普通光源相干性的讨论也占了相当多的篇幅。而针对现在常见的应用于光学精密测量的激光光源的简化装置却很少提及，理论和实际结合不紧。几何光学内容分为：光线传播的基本规律、单球面及其组合系统的成像理论、几何光学仪器、光栏与像差、光度学等。这些内容虽然所占篇幅较大，但相对光学工程理论来讲，又显得非常浅显，实际意义不突出。现代光学主要对激光的基本原理和非线性光学简单介绍，而现代光学包含的内容如信息光学、非线性光学、光纤光学、自适应光学、光电子学等等，已经形成了自成体系的学科分支，导致在光学中详细讲解这些内容是不现实的。如何合理拓展一些基本概念、知识和原理等，如傅立叶变换的基本原理、光与物质相互作用的基础知识、光子学器件的基本原理等，以使学生对现代光学有进一步了解。
在保持光学教学内容的系统性的前提下，从光学课程的教学思想上抓住光学中本质的内容，活化光学教学内容，逐步形成了相应的光学教学内容的模式：
（1）在光学课中体现几何光学、波动光学、光的量子性三位一体的知识架构为理论基础，用费马原理、波的叠加原理和爱因斯坦光量子模型组织基本理论体系。
（2）关注现代光学技术发展和光学学科发展前沿。在光学课中融入相关领域的最新研究动态，光学应用技术、光信息技术等国家建设和学科前沿内容，将传授知识与学习使命感相结合。
（3）坚持教学、科研和实践三结合，在光学课中增加网路资源调研内容，将学术研究的最新进展与教学结合，培养学生发现问题、理论思考和方法运用的能力。
2.多元光学教学方法
由于光学课程理论性比较强，严密的过程推导繁杂，耗费不少的课堂教学时间，但光学课程涉及实例丰富，各种光学现象生动有趣，对学生有吸引力。在课堂表现方式和教学方法上进一步摸索实践，通过对不同的内容采取不同的教学方法，提高课堂教学质量和学习效率。
（1）注重光学的科学思想和方法的教学。物理模型的思想和方法在光学研究和教学中表现得尤其充分。光学是经典物理学向量子物理学发展的桥梁，这一点正是通过新的物理模型的建立而实现的。在教学中突出不同的发展阶段和不同的研究领域“光线”、“光波”、“光量子”等物理模型在光学中的作用，抓住光学中本质的内容，使学生理解模型和方法的应用，有助于学生对光学乃至整个物理学的科学思想和研究方法有较为深刻的认识和理解。 （2）注重启发式、互动式教学。课堂上教师通过互动式教学，不时地提出一些即结合实际应用又有一定深度的问题，开拓学生思维，让学生思考、讨论。例如：在偏振器件的教学中，让学生去思考如何使驾驶员在夜间行车时可以避免迎面来车的强光刺激？在光学薄膜的教学中，让学生思考如何制作反射率高达99.999%，甚至99.9999%或99.99999%的高反膜。实践中，学生对这类问题有浓厚的兴趣，有的学生给出的答案还相当完美，使学生对相关理论有更深刻的认识，同时在分析问题、解决问题的能力方面受到训练，得到提高。
（3）注重探究式教学。课堂上充分展现围绕光学“专题学习”开展的研究性教学模式。在教师授课环节，研究教师如何通过授课创造一种环境，使学生身临其境地介入科学的发现或创造过程，鼓励并且指导学生去解决一些理论问题和实际问题。在习题课教学环节，改变传统的习题课讲授方法，通过学生课上的讲解与讨论和课下的研究，再由教师启发、点评及总结的方法，使学生自主解决各种类型及各种难度的习题，这样不仅使学生发挥了主观能动性，潜在能力得以挖掘，系统巩固了所学的知识，也逐渐形成研究的素质。
（4）注重基础理论与前沿进展相结合的教学。基础理论的学习是相对比较枯燥的，但在讲授基础理论时，适时适当融入相关领域的最新研究动态和课题组相关的研究方向，使学生的学习兴趣更浓，对一些物理图像更清晰，基础理论的理解更深刻。如在光的散射的教学中，结合拉曼散射介绍其在大气污染远距离实时遥测、拉曼光纤放大等现代科技中的应用。在光的吸收的教学中，给学生介绍双光子吸收、多光子吸收的相关理论在光电对抗等方面的最新应用及科研动态。通过增加相关领域的研究动态的学习，学生在知识的深度和广度都有极大的提高。
（5）注重基础理论与教师相关课题相结合的教学。教师讲授光学基础理论的同时适时适当介绍自己的科研与教学内容的关联性。如讲授衍射光栅时，向学生展示项目研究使用的闪耀光栅和激光全息光栅，演示光栅的衍射、分光功能，使学生对光栅的结构、衍射功能、衍射级次、色散等有一个很直观清晰的物理图像。通过科研应用的仪器和成果介入，将相关基础理论具体化、形象化，加深学生对基础概念的理解。
3.精炼光学教学手段
（1）精选多媒体辅助教学内容优化光学教学内容。多媒体辅助教学内容是整个光学教学中的一个必要的补充。教师充分做好课前准备，设计好教学过程，使得多媒体辅助教学内容的选用合理，做到有用和优用，保障教学内容和学生接受相适应；运用恰当，达到集中学生的注意力，画龙点睛，增强理解，提高教学效果的作用；介入适宜，有利深入课堂引导和讲解、加深学生的感知过程，保证课堂教学的整体性。
（2）坚持黑板与多媒体结合优化光学教学过程，坚持根据不同教学内容选择不同的教学手段。在光学课程备课时期，就对教学内容进行筛选。坚定选用传统黑板板书方式来教学的内容有：引入概念、计算公式推演过程；分析解题思路时，板书主要的思考路径；解答计算题时，板书解题的过程；讲解光路时，板书光路图等等。而对丰富光学现象、繁多光学仪器结构的内容，用多媒体辅助教学的形象画面、细微图像充分展示知识的形成过程，提升教学的实效。
采用多媒体教学与传统教学法有机结合的教学组织方法，在光学教学中的主导地位的教师可以最直接地感受到学生对于内容的兴趣和对内容的理解程度。根据课堂反应，教师可以迅速对教学效果做出实时判断，动态改变教学手段和方法。多媒体技术的辅助应用使教师的作用得到加强。
三、延拓光学课堂教学
为提升学生的综合素质，使学生通过研究性学习，掌握科学的学习方法，养成善于思考的思维习惯，培养主动探究、勇于创新的精神，我校开展了几个方面的活动：
第一，围绕光学专题，课外积极开展研究性学习活动。开展以下几个工作：设计开放题，活跃学生思维；结合课程引导学生进行“课题方式”的研究；利用网络资源进行专题研究性学习。
第二，增设光学课程论文环节。由教师确定一些研究内容的框架，指导学生开展小课题研究。在此基础上，每位同学都能写出一篇课程小论文，并适当把小论文的成绩加权计入课程期终成绩，使得课程成绩能够更加客观地反映学习知识和运用知识的综合能力。已有五届学生撰写学习小论文，实践表明，此环节明显调动了学生的学习主动性，对学生拓展知识面、加深和提高对课堂教学是大有裨益的，其中也有精彩之作。
第三，创建学生演讲报告的平台。我校已经连续五年开展学生光学研究性学习的环节。学生围绕几个光学“专题学习”开展学生课外研究性学习活动，学生自主拓宽了视野，主动去接触学科前沿。同时引入课堂报告，每学期有约20位学生可以走上讲台，用10分钟的报告，展示和阐述自己所掌握某一专题的分析或疑惑。在课堂报告中，学生将所学计算机知识与光学课程有机结合，报告非常生动，不再认为课程的学习是孤立的。同时也很好地培养了学生合作研究与表达能力。学生有选择地进行课程研究内容已经涉及实际应用性较强的现代光学领域，创新意识得到极大的激发。
第四，编印《学生习作》，增强学生成就意识。加强学生课内外学习活动的指导，通过撰写研究性学习论文，翻译有关文献，编印《学生习作》，让学生的能力得到充分展现，从而获得成就感。
第五，光学课程组教师积极探索学生毕业论文的改革，从选题到确定参与课题的学生名单等环节，做到双向、优化和互补，结合自己的科研项目，平均每人每年指导学生约4人，尤其注重在光学、光谱学、全息光学等领域学生作的毕业论文（设计），每年均有选入学校优秀毕业论文选，同时教师也获得优秀论文指导奖。
四、结论
我校为全方位深化光学教学改革进行了系列有意义的探索，大力推进了光学课堂教学的“质”与“量”的改革，为培养出适应社会需要的高素质人才做出了有益的尝试，对加强专业建设和教师自身的发展也起到促进作用。
参考文献：
[1]黄祝明，胡亚联.加强精品课程建设促进教学质量提高[J].理工高教研究，2004，（6）：75-76.
[2]俞允海.精品课程建设的几点思考[J].辽宁教育研究，2005，（8）：60-61.
[3]张晓京.凝神静气出精品——关于精品课程建设的几点思考[J].中国大学教学，2004，（3）：17.
[4]宋烈侠，杨承运.精品课程建设与评估漫谈[J].黑龙江教育（高教研究与评估版），2005，（l-2）：13-15.
（责任编辑：王意琴）
关键词：光学；教学改革；教学质量
作者简介：史向华（1963-），女，湖南长沙人，长沙理工大学物理与电子科学学院，教授；李君求（1965-），女，湖南长沙人，长沙理工大学物理与电子科学学院，讲师。（湖南 长沙 410004）
基金项目：本文系湖南省教育厅教改项目（项目编号：sj1005）、长沙理工大学教改项目（项目编号：JG1011s）的研究成果。
中图分类号：G642.0 文献标识码：A 文章编号：1007-0079（2013）34-0120-02
深化教学改革的最根本和最终目的就是要提高课程教学的质量。推动精品课程建设为高校提高教学质量指明了方向，起到了引导和示范的作用。[1，2]就其更深层次的涵义就是要求要保持课程的可持续性，要不断进取，不断追求，不断创新，成为持久的精品。[3]2006年，长沙理工大学（以下简称“我校”）光学课程被评为校级重点建设课程，2008年，光学课程被评为校精品课程。以精品课程建设为契机，坚持光学精品课程改革注重实效，对光学课程的教学内容、教学方法及教学手段等方面进行了一系列的探索、实践和改革，在教学实践中显示出良好效果。
一、升华光学教学理念
课堂教学是教育的主阵地和实现培养目标的根本途径，光学教学理念直接指导着光学课堂教学。传统的光学教学过程中，关注度主要放在对已有知识的收集、整理以及传授上，这种传统的灌输式教学忽视了对学生独立思考和分析问题的培养，也制约了创造能力的培养，与现代教育新的热点“培养创新人才”相悖。在当今社会，各学科之间广泛的交融结合及知识更新周期的缩短，都要求教师转变教学思想，更新教学观念。[4]在改革的实践中，我校形成了光学教学的基本理念。
1.提炼教学特色，突出创新能力教育观
通过教学使学生在掌握知识的过程中得到人格上的培养、精神上的滋养、价值观的提炼和创新意识的提升。
2.延伸教学课堂，全方位关注学生成长观
使学生由原来单纯听讲的地位转化为主动参与和积极探索的主体地位。重视学生个体差异，让学生能根据自己学习的光学知识和能力层次较自由地去探索，积极提出自己的新思想、新观点、新设计、新意图、新途径、新方法等等，学生的各种潜力通过合适课堂和课堂延拓的教育得以开发。
3.发展动态教学模式，努力提高教学质量观
以师生互动的探究式教育思想，变传统的教学模式为动态教学模式，推进光学课堂教学的“质”与“量”的改革。教师通过不断提高教学的学术品位，培养学生严谨治学、独立思考、不畏艰险的探索精神，更好地激发学生的创新思维，有效地提高教学质量。
二、强化光学课堂教学
提高光学教学质量，关键在于改变原来的“教师讲学生听”，“课内不足课外补”的现象，必须改革课堂教学，向45分钟要质量，要效益。
1.活化光学教学内容
传统光学内容主要包括波动光学、几何光学和现代光学三大部分。波动光学中光的干涉和衍射这部分内容主要是讲授在各种条件下的光波叠加和各种干涉、衍射装置，并且大部分是基于普通光源的，对普通光源相干性的讨论也占了相当多的篇幅。而针对现在常见的应用于光学精密测量的激光光源的简化装置却很少提及，理论和实际结合不紧。几何光学内容分为：光线传播的基本规律、单球面及其组合系统的成像理论、几何光学仪器、光栏与像差、光度学等。这些内容虽然所占篇幅较大，但相对光学工程理论来讲，又显得非常浅显，实际意义不突出。现代光学主要对激光的基本原理和非线性光学简单介绍，而现代光学包含的内容如信息光学、非线性光学、光纤光学、自适应光学、光电子学等等，已经形成了自成体系的学科分支，导致在光学中详细讲解这些内容是不现实的。如何合理拓展一些基本概念、知识和原理等，如傅立叶变换的基本原理、光与物质相互作用的基础知识、光子学器件的基本原理等，以使学生对现代光学有进一步了解。
在保持光学教学内容的系统性的前提下，从光学课程的教学思想上抓住光学中本质的内容，活化光学教学内容，逐步形成了相应的光学教学内容的模式：
（1）在光学课中体现几何光学、波动光学、光的量子性三位一体的知识架构为理论基础，用费马原理、波的叠加原理和爱因斯坦光量子模型组织基本理论体系。
（2）关注现代光学技术发展和光学学科发展前沿。在光学课中融入相关领域的最新研究动态，光学应用技术、光信息技术等国家建设和学科前沿内容，将传授知识与学习使命感相结合。
（3）坚持教学、科研和实践三结合，在光学课中增加网路资源调研内容，将学术研究的最新进展与教学结合，培养学生发现问题、理论思考和方法运用的能力。
2.多元光学教学方法
由于光学课程理论性比较强，严密的过程推导繁杂，耗费不少的课堂教学时间，但光学课程涉及实例丰富，各种光学现象生动有趣，对学生有吸引力。在课堂表现方式和教学方法上进一步摸索实践，通过对不同的内容采取不同的教学方法，提高课堂教学质量和学习效率。
（1）注重光学的科学思想和方法的教学。物理模型的思想和方法在光学研究和教学中表现得尤其充分。光学是经典物理学向量子物理学发展的桥梁，这一点正是通过新的物理模型的建立而实现的。在教学中突出不同的发展阶段和不同的研究领域“光线”、“光波”、“光量子”等物理模型在光学中的作用，抓住光学中本质的内容，使学生理解模型和方法的应用，有助于学生对光学乃至整个物理学的科学思想和研究方法有较为深刻的认识和理解。 （2）注重启发式、互动式教学。课堂上教师通过互动式教学，不时地提出一些即结合实际应用又有一定深度的问题，开拓学生思维，让学生思考、讨论。例如：在偏振器件的教学中，让学生去思考如何使驾驶员在夜间行车时可以避免迎面来车的强光刺激？在光学薄膜的教学中，让学生思考如何制作反射率高达99.999%，甚至99.9999%或99.99999%的高反膜。实践中，学生对这类问题有浓厚的兴趣，有的学生给出的答案还相当完美，使学生对相关理论有更深刻的认识，同时在分析问题、解决问题的能力方面受到训练，得到提高。
（3）注重探究式教学。课堂上充分展现围绕光学“专题学习”开展的研究性教学模式。在教师授课环节，研究教师如何通过授课创造一种环境，使学生身临其境地介入科学的发现或创造过程，鼓励并且指导学生去解决一些理论问题和实际问题。在习题课教学环节，改变传统的习题课讲授方法，通过学生课上的讲解与讨论和课下的研究，再由教师启发、点评及总结的方法，使学生自主解决各种类型及各种难度的习题，这样不仅使学生发挥了主观能动性，潜在能力得以挖掘，系统巩固了所学的知识，也逐渐形成研究的素质。
（4）注重基础理论与前沿进展相结合的教学。基础理论的学习是相对比较枯燥的，但在讲授基础理论时，适时适当融入相关领域的最新研究动态和课题组相关的研究方向，使学生的学习兴趣更浓，对一些物理图像更清晰，基础理论的理解更深刻。如在光的散射的教学中，结合拉曼散射介绍其在大气污染远距离实时遥测、拉曼光纤放大等现代科技中的应用。在光的吸收的教学中，给学生介绍双光子吸收、多光子吸收的相关理论在光电对抗等方面的最新应用及科研动态。通过增加相关领域的研究动态的学习，学生在知识的深度和广度都有极大的提高。
（5）注重基础理论与教师相关课题相结合的教学。教师讲授光学基础理论的同时适时适当介绍自己的科研与教学内容的关联性。如讲授衍射光栅时，向学生展示项目研究使用的闪耀光栅和激光全息光栅，演示光栅的衍射、分光功能，使学生对光栅的结构、衍射功能、衍射级次、色散等有一个很直观清晰的物理图像。通过科研应用的仪器和成果介入，将相关基础理论具体化、形象化，加深学生对基础概念的理解。
3.精炼光学教学手段
（1）精选多媒体辅助教学内容优化光学教学内容。多媒体辅助教学内容是整个光学教学中的一个必要的补充。教师充分做好课前准备，设计好教学过程，使得多媒体辅助教学内容的选用合理，做到有用和优用，保障教学内容和学生接受相适应；运用恰当，达到集中学生的注意力，画龙点睛，增强理解，提高教学效果的作用；介入适宜，有利深入课堂引导和讲解、加深学生的感知过程，保证课堂教学的整体性。
（2）坚持黑板与多媒体结合优化光学教学过程，坚持根据不同教学内容选择不同的教学手段。在光学课程备课时期，就对教学内容进行筛选。坚定选用传统黑板板书方式来教学的内容有：引入概念、计算公式推演过程；分析解题思路时，板书主要的思考路径；解答计算题时，板书解题的过程；讲解光路时，板书光路图等等。而对丰富光学现象、繁多光学仪器结构的内容，用多媒体辅助教学的形象画面、细微图像充分展示知识的形成过程，提升教学的实效。
采用多媒体教学与传统教学法有机结合的教学组织方法，在光学教学中的主导地位的教师可以最直接地感受到学生对于内容的兴趣和对内容的理解程度。根据课堂反应，教师可以迅速对教学效果做出实时判断，动态改变教学手段和方法。多媒体技术的辅助应用使教师的作用得到加强。
三、延拓光学课堂教学
为提升学生的综合素质，使学生通过研究性学习，掌握科学的学习方法，养成善于思考的思维习惯，培养主动探究、勇于创新的精神，我校开展了几个方面的活动：
第一，围绕光学专题，课外积极开展研究性学习活动。开展以下几个工作：设计开放题，活跃学生思维；结合课程引导学生进行“课题方式”的研究；利用网络资源进行专题研究性学习。
第二，增设光学课程论文环节。由教师确定一些研究内容的框架，指导学生开展小课题研究。在此基础上，每位同学都能写出一篇课程小论文，并适当把小论文的成绩加权计入课程期终成绩，使得课程成绩能够更加客观地反映学习知识和运用知识的综合能力。已有五届学生撰写学习小论文，实践表明，此环节明显调动了学生的学习主动性，对学生拓展知识面、加深和提高对课堂教学是大有裨益的，其中也有精彩之作。
第三，创建学生演讲报告的平台。我校已经连续五年开展学生光学研究性学习的环节。学生围绕几个光学“专题学习”开展学生课外研究性学习活动，学生自主拓宽了视野，主动去接触学科前沿。同时引入课堂报告，每学期有约20位学生可以走上讲台，用10分钟的报告，展示和阐述自己所掌握某一专题的分析或疑惑。在课堂报告中，学生将所学计算机知识与光学课程有机结合，报告非常生动，不再认为课程的学习是孤立的。同时也很好地培养了学生合作研究与表达能力。学生有选择地进行课程研究内容已经涉及实际应用性较强的现代光学领域，创新意识得到极大的激发。
第四，编印《学生习作》，增强学生成就意识。加强学生课内外学习活动的指导，通过撰写研究性学习论文，翻译有关文献，编印《学生习作》，让学生的能力得到充分展现，从而获得成就感。
第五，光学课程组教师积极探索学生毕业论文的改革，从选题到确定参与课题的学生名单等环节，做到双向、优化和互补，结合自己的科研项目，平均每人每年指导学生约4人，尤其注重在光学、光谱学、全息光学等领域学生作的毕业论文（设计），每年均有选入学校优秀毕业论文选，同时教师也获得优秀论文指导奖。
四、结论
我校为全方位深化光学教学改革进行了系列有意义的探索，大力推进了光学课堂教学的“质”与“量”的改革，为培养出适应社会需要的高素质人才做出了有益的尝试，对加强专业建设和教师自身的发展也起到促进作用。
参考文献：
[1]黄祝明，胡亚联.加强精品课程建设促进教学质量提高[J].理工高教研究，2004，（6）：75-76.
[2]俞允海.精品课程建设的几点思考[J].辽宁教育研究，2005，（8）：60-61.
[3]张晓京.凝神静气出精品——关于精品课程建设的几点思考[J].中国大学教学，2004，（3）：17.
[4]宋烈侠，杨承运.精品课程建设与评估漫谈[J].黑龙江教育（高教研究与评估版），2005，（l-2）：13-15.
（责任编辑：王意琴）