许周速 严金华 张航

浙江工业大学理学院应用物理系

一、概述

“物理光学”课程作为物理类和光电信息类专业的专业基础课，起得承上启下的衔接作用。[1-3]该课程主要讲授基本光学现象、原理及工程应用等内容，具有理论性较强、物理规律较抽象、光学现象与规律讲授难以生动形象等特点，导致学生感觉学习比较困难，很多知识不容易理解。因此，对于任课教师来说，需要探索新型教学方式，提升教学内容的趣味性，提高学生的学习乐趣。

理工科院校提出了要培养拥有扎实专业知识、突出实践技能、良好综合素质的毕业生。专业知识来源于课堂理论教学，实践技能来源于实验教学环节。[4]目前，高校主要教学方法是理论知识的讲授，但仅通过理论知识的学习，学生严重缺乏了实验的动手能力和科研的探索精神。这对学生未来进入社会工作和进一步深造都是非常致命的。因此，迫切需要在“物理光学”课程教学中引入演示性实验和设计性实验的教学方法，它是理论与实践、抽象概念与具体现象相结合的教学方法。它既是理论学习的补充和深化，也是传授实践技能与经验的教学方法。

二、坚持演示性实验教学方法

光学源于人们对自然现象的感官认识，物理光学的很多理论都可以通过实验重现。因此，在教学过程中，如何将物理公式和所描述的现象联系起来，把抽象的公式转化为清晰的实验图像，这是非常有必要的。“物理光学”课程主要涉及干涉、衍射和偏振等理论知识，相关内容都可以通过简单的光学器件将抽象公式所描述的光学现象直接展示在教室中，引导学生积极观察和思考，加深对相关知识点的理解。例如，双缝干涉实验中，通过设计不同实验条件（不同波长、不同双缝间距等），来理解双缝干涉的理论公式以及影响条纹间距的因素。在衍射知识点中，通过演示爱里斑实验来验证波长和圆孔直径对爱里斑的影响。同时，还可以引出图像分辨本领的概念。在偏振光知识点中，可以通过偏振片检测手机或者电脑显示屏的偏振特性，学生都可以检验自己手机是不是线偏振光，同时可以思考为什么液晶显示是线偏振光。

三、探索设计性实验教学方法

“物理光学”课程是应用性较强的课程。利用干涉原理可以进行精密测量和检验。利用衍射原理可以进行物质微结构研究。偏振原理可以用于光通讯。目前，光学技术在各个领域有着广泛的应用：基于衍射的傅里叶光学、基于全反射的光纤光学等等。因此，为了实现创新性人才培养，在“物理光学”课程教学中，需要引入设计性实验的教学模式。设计性实验主要是基于“物理光学”的基本知识，设计相应的实验方案进行相关测量，引导学生将“物理光学”知识应用于实际应用。在这样实验教学体系下，学生学习从被动变为主动，学习积极性得到了很大提高。比如，光的衍射内容，可以利用光学衍射的知识设计光纤光栅温度传感器，实验原理可从光纤光栅方程出发，将光纤光栅反射中心波长与光纤纤芯有效折射率和光纤光栅常数联系起来，通过温度变化来改变光纤折射率和光栅常数，从而影响光栅反射波长，实现温度传感。光的偏振内容，利用偏振光的布儒斯特定律设计玻璃折射率的测量实验，利用光的旋光效应设计糖浓度的测量实验。

四、结语

传统的课程教学一般将课堂理论教学和实验教学分隔开。但是，很多内容应该是理论知识和实践内容相统一。在“物理光学”教学过程中，基于光学器件体积小、光学现象的实验呈现可见度高等特点，将演示性实验环节引入课程教学环节中，使得课堂和实验演示有机结合起来，学生在学习理论知识的同时，进行实验观测，使得物理现象和规律实现可视性，从而提高学习效率。另外，在课程教学中，引入设计性实验，引导学生利用“物理光学”课程知识，设计具有实际应用的实验系统，提高学生学习积极性和创新性。