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摘要:工程光学有其自身的课程特点:概念很多,抽象难记,数学公式推导繁杂,理论多而实验少。本文针对工程光学的课程特点,结合教学经验,对工程光学的教学提出了一些改进意见,以期提高工程光学的教学质量
关键词:工程光学;教学方法;多媒体;提问
工程光学是测控技术与仪器专业的必修课,是学习专业理论课和进行教学实习必不可少的基础课。学习这门课时,大部分学生都感到很吃力。通过调查,其主要原因如下:
(1)由于学生中学的光学知识少而简单,还有少数学生是文科生,与大学的工程光学知识跨度很大;
(2)概念很多,并且抽象难记;
(3)数学公式推导繁杂,望而生畏,难以提起兴趣;
(4)理论多而实验少,大多停留在传统的教师讲、学生听、满堂灌、填鸭式的封闭教学模式;
(5)教材和课堂教学与实际应用、与当今光学领域的前沿技术脱节,学生对光学的工程运用和前景感到迷茫。
因此,加强对工程光学基础课的教学研究、适应教学要求和学生学习要求,对充分调动学生的学习积极性,提高教学质量十分必要,也是我们任课教师义不容辞的责任。为此,我们针对教学对象的特点和该课程的特点进行教学改革和探索,其目的是找到解决问题的方法。
一、加强学习目的的教育,使学生明确学习这门课的必要性
只有需要的事物才能引起人们的兴趣,这是一般人的心理特点。教学也是一样,只有学生感到是有用的教学内容,才能引起学生的求知欲,学生才会积极主动地去学习它,掌握它。因此,要取得良好的教学效果,首先要使学生充分认识到学习这门课的必要性。在讲序言时应明确指出工程光学课的教学目标和内容结构:它是测控技术与仪器专业的一门重要专业基础课,是学习专业理论课和进行教学实习的必不可少的基础知识,很多光电技术、仪器仪表技术、精密计量和检测技术少不了工程光学基础。光电子器件的更新也是工程光学基础知识和其它知识的新应用。因此,作为未来的光电子产业的“高级蓝领”,只有学好工程光学基础才能为学好专业课打下基础,才能掌握现代化的光电子先进技术。只有学生对此有了深入了解,才能知道学习什么、为什么学习,从而产生学习的欲望和动力。为使学生对此有更深刻的认识,上绪论课时应联系实际进一步说明工程光学知识的重要性及学好这门课的必要性。
二、尝试多种教学方法,提高课堂教学质量
1.由忘而入门
在工程光学概念学习中,学生往往对一些未经教授的物理概念有一套自己的想法和观点,并用这些想法和观点来解释或理解一些新的科学概念和实际问题,并且这种现象非常顽固,学生对同一概念出现类似的错误想法,经老师指正后,过一段时间,还是原来的错误想法占主导地位。如学生总把凸透镜看作是会聚透镜而把凹透镜看作是发散透镜、人离平面镜越远像越小、在圆屏衍射现象中,学生总是以光的直线传播来看问题,认为圆屏几何影子的中心是一个暗点、由于自然光的振动电矢量是关于轴对称的,没有哪个方向特殊,所以它不具有偏振性。因此,学生要真正地理解光学概念,就必须学会忘却以前所认知的错误知识,重新接受科学的光学概念。
2.由问而提高
课堂提问是课堂教学的重要手段,也是课堂教学的有机组成部分。要做到科学合理地提问。充分发挥课堂提问的作用,达到课堂教学的目的并非一件容易的事情。设计课堂提问是教师备课的一项重要内容,设计环节应有机地融入上课前的备课过程之中。讲求课堂提问的科学性、计划性、合理性,避免随意性、盲目性。提什么问题,以什么形式提问,对谁提问,什么时候提问,都要根据教学内容、教学目的与要求,教学中的重点、难点、疑点,教学对象的特点进行精心设计,以提高课堂提问的效果,达到课堂提问的目的。
在共轴球面系统的物象关系这一章中,物象的共轭关系作为这一章的重点和难点,学生对于非焦点处的物象关系一般来说理解问题不大,但是焦点的共轭点在什么位置,学生还是有一些迷惑。通过上课反复强调,物方焦点的共轭点位于像方无限远,而像方焦点的共轭点位于物方无穷远。学生从概念上理解了这样一个共轭的概念,但是学生缺少感性的认识,所以我通过课前给学生布置如下问题。
例:作图并用文字说明AB的共轭线段(见图1)。
课前的预习加上课上的反复强调,要求学生上黑板作答,通过教学实践,多数学生都能够通过作图法找到A、B两点的共轭点,但是这个时候问题出现了,究竟线段AB的共轭线段是哪一段呢(见图2)?
学生的回答为A’B’。得到这样的回答时先不讲解,而是要求学生画出过F点的焦平面,焦平面交AB于C点。当看到辅助点C点时,学习成绩比较好的学生至少已经意识到线段AB的共轭线段肯定不是A’B’,因为它上面存在一个点C,其共轭点是在无限远处。课堂提问到了这个时候,由教师点出正确答案:AB的共轭线段为A’到无穷远和B’到无穷远。学生对于共轭的概念有了比较深刻的理解。
3.由思而掌握
对于学生而言,光学不是一门依靠上课听讲就能完全掌握的学科,它有自己学科特点:概念很多,并且抽象难记;数学公式推导繁杂;理论多而实验少,提倡学生有自由的思考时间,进行大量的课外阅读和课外习题的练习。这是提高学生自发、主动学习的重要形式。阅读内容包括光学领域的书刊,最新成果的介绍资料,光学科普读物等。在课外阅读和练习活动中,要求学生多动脑,多问为什么,除了将课上的内容掌握外,还要记好读书笔记,并定期检查,在评定学习成绩时占有一定的比例。
三、运用现代教学手段,巩固教学成果,展望光学前沿
1. 多媒体教学
计算机辅助的多媒体教学具有能够综合文字、图像、声音、动画和视频,实现立体教学的能力,非常适合人的思维习惯和记忆规律。通过声音、图像多维教学,使得课堂上教与学的交流更为流畅、学生思维更为敏捷、学生的学习效率和自主学习的积极性更为提高。在工程光学课程教学中引进多媒体教学,与传统教学方法相比,具有以下优点:
(1)极大激发学生学习兴趣。例如我们要得到圆孔的夫朗和费衍射光强分布公式,其数学推导过程是非常繁杂的,如果用计算机的数值运算结果代替光强分布公式,运算结果用直观的曲线图表示出来,这会使得本来枯燥乏味的数学推导变得简单有趣,极大地激发学生学习兴趣。
(2)课堂信息量大。比如在讲解光学成像及典型光学系统时,若利用传统的板书,则讲解效率低,学生直观性不强,对光路的理解和计算一知半解;若借助多媒体教学,将光学成像过程用动画或者视频直观的讲解.则大大提高了教学效率,课堂信息量也大大增强。
(3)容易实现教学互动。在强调“以人为本”教学的今天,教学过程中学生的积极参与是不可缺的,传统的教学往往是重教师主导,轻学生参与,不容易实现教学互动。而多媒体教学的交互性是多媒体技术最具特色和优势的根本特性,也是多媒体教学的核心。
(4)复杂问题简单化。多媒体教学可以在一定程度上突破时间和空间的限制,充实直观内容、强化直观效果、丰富感知材料、抽象问题直观化。如可以将课堂演示实验中有危险性或操作性不强的实验通过播放录像的形式演示出来。
2.光学前沿知识讲座
拟由任课老师或聘请有关专家讲授光学前沿知识,这样比传统教材更具活力和现代气息,跟上时代发展的步伐。让学生了解学科前沿的概况及其发展动态,开阔视野,启迪思维,进一步拓宽学生的知识面,使他们的知识结构更趋合理。
3.开放光学实验室
光学实验室对学生开放,提供基本的光源,光学元器件、材料、仪器等物品,给学生提供一个动手的机会,对光学现象建立鲜明的感性知识,培养学生独立思考问题的能力,提高对光学学科的兴趣。
四、结束语
以上是我们从近几年的教学经验和调查研究中得到的一些关于工程光学教材和课堂教学的看法和改进途径。其中,有些想法还在初步实验,不是很成熟,有待在以后的教学中继续改进,争取对现在的教学改革贡献一份力量。
参考文献
[1]石智伟.工程光学教材及其课堂教学改革探讨[J].广东工业大学学报(社会科学版),2004,4
[2]沈常宇.光学原理课程多媒体教学的优点及误区[J].辽宁行政学院学报,2007,5:148～149
[3]何秀贤.掌握课堂提问技巧提高课堂教学效果[J].中国职业技术教育,2007,5:52～53
Improve engineering optics teaching with modern teaching methods
Guo Jing
Nanjing institute of technology, Nanjing, 211167,China
Abstract: Engineering Optics has its own features: Many concepts are abstractive and difficult to remember; The derivation of mathematical formula are complex; Class time are spent in theories more than in experiments. The paper proposed a few improvements for the engineering optics teaching based on the course features and the teaching experiences. Improving the teaching quality is the main purpose of the paper.
Key words: engineering optics;teaching methods;multimedia;questions
关键词:工程光学;教学方法;多媒体;提问
工程光学是测控技术与仪器专业的必修课,是学习专业理论课和进行教学实习必不可少的基础课。学习这门课时,大部分学生都感到很吃力。通过调查,其主要原因如下:
(1)由于学生中学的光学知识少而简单,还有少数学生是文科生,与大学的工程光学知识跨度很大;
(2)概念很多,并且抽象难记;
(3)数学公式推导繁杂,望而生畏,难以提起兴趣;
(4)理论多而实验少,大多停留在传统的教师讲、学生听、满堂灌、填鸭式的封闭教学模式;
(5)教材和课堂教学与实际应用、与当今光学领域的前沿技术脱节,学生对光学的工程运用和前景感到迷茫。
因此,加强对工程光学基础课的教学研究、适应教学要求和学生学习要求,对充分调动学生的学习积极性,提高教学质量十分必要,也是我们任课教师义不容辞的责任。为此,我们针对教学对象的特点和该课程的特点进行教学改革和探索,其目的是找到解决问题的方法。
一、加强学习目的的教育,使学生明确学习这门课的必要性
只有需要的事物才能引起人们的兴趣,这是一般人的心理特点。教学也是一样,只有学生感到是有用的教学内容,才能引起学生的求知欲,学生才会积极主动地去学习它,掌握它。因此,要取得良好的教学效果,首先要使学生充分认识到学习这门课的必要性。在讲序言时应明确指出工程光学课的教学目标和内容结构:它是测控技术与仪器专业的一门重要专业基础课,是学习专业理论课和进行教学实习的必不可少的基础知识,很多光电技术、仪器仪表技术、精密计量和检测技术少不了工程光学基础。光电子器件的更新也是工程光学基础知识和其它知识的新应用。因此,作为未来的光电子产业的“高级蓝领”,只有学好工程光学基础才能为学好专业课打下基础,才能掌握现代化的光电子先进技术。只有学生对此有了深入了解,才能知道学习什么、为什么学习,从而产生学习的欲望和动力。为使学生对此有更深刻的认识,上绪论课时应联系实际进一步说明工程光学知识的重要性及学好这门课的必要性。
二、尝试多种教学方法,提高课堂教学质量
1.由忘而入门
在工程光学概念学习中,学生往往对一些未经教授的物理概念有一套自己的想法和观点,并用这些想法和观点来解释或理解一些新的科学概念和实际问题,并且这种现象非常顽固,学生对同一概念出现类似的错误想法,经老师指正后,过一段时间,还是原来的错误想法占主导地位。如学生总把凸透镜看作是会聚透镜而把凹透镜看作是发散透镜、人离平面镜越远像越小、在圆屏衍射现象中,学生总是以光的直线传播来看问题,认为圆屏几何影子的中心是一个暗点、由于自然光的振动电矢量是关于轴对称的,没有哪个方向特殊,所以它不具有偏振性。因此,学生要真正地理解光学概念,就必须学会忘却以前所认知的错误知识,重新接受科学的光学概念。
2.由问而提高
课堂提问是课堂教学的重要手段,也是课堂教学的有机组成部分。要做到科学合理地提问。充分发挥课堂提问的作用,达到课堂教学的目的并非一件容易的事情。设计课堂提问是教师备课的一项重要内容,设计环节应有机地融入上课前的备课过程之中。讲求课堂提问的科学性、计划性、合理性,避免随意性、盲目性。提什么问题,以什么形式提问,对谁提问,什么时候提问,都要根据教学内容、教学目的与要求,教学中的重点、难点、疑点,教学对象的特点进行精心设计,以提高课堂提问的效果,达到课堂提问的目的。
在共轴球面系统的物象关系这一章中,物象的共轭关系作为这一章的重点和难点,学生对于非焦点处的物象关系一般来说理解问题不大,但是焦点的共轭点在什么位置,学生还是有一些迷惑。通过上课反复强调,物方焦点的共轭点位于像方无限远,而像方焦点的共轭点位于物方无穷远。学生从概念上理解了这样一个共轭的概念,但是学生缺少感性的认识,所以我通过课前给学生布置如下问题。
例:作图并用文字说明AB的共轭线段(见图1)。
课前的预习加上课上的反复强调,要求学生上黑板作答,通过教学实践,多数学生都能够通过作图法找到A、B两点的共轭点,但是这个时候问题出现了,究竟线段AB的共轭线段是哪一段呢(见图2)?
学生的回答为A’B’。得到这样的回答时先不讲解,而是要求学生画出过F点的焦平面,焦平面交AB于C点。当看到辅助点C点时,学习成绩比较好的学生至少已经意识到线段AB的共轭线段肯定不是A’B’,因为它上面存在一个点C,其共轭点是在无限远处。课堂提问到了这个时候,由教师点出正确答案:AB的共轭线段为A’到无穷远和B’到无穷远。学生对于共轭的概念有了比较深刻的理解。
3.由思而掌握
对于学生而言,光学不是一门依靠上课听讲就能完全掌握的学科,它有自己学科特点:概念很多,并且抽象难记;数学公式推导繁杂;理论多而实验少,提倡学生有自由的思考时间,进行大量的课外阅读和课外习题的练习。这是提高学生自发、主动学习的重要形式。阅读内容包括光学领域的书刊,最新成果的介绍资料,光学科普读物等。在课外阅读和练习活动中,要求学生多动脑,多问为什么,除了将课上的内容掌握外,还要记好读书笔记,并定期检查,在评定学习成绩时占有一定的比例。
三、运用现代教学手段,巩固教学成果,展望光学前沿
1. 多媒体教学
计算机辅助的多媒体教学具有能够综合文字、图像、声音、动画和视频,实现立体教学的能力,非常适合人的思维习惯和记忆规律。通过声音、图像多维教学,使得课堂上教与学的交流更为流畅、学生思维更为敏捷、学生的学习效率和自主学习的积极性更为提高。在工程光学课程教学中引进多媒体教学,与传统教学方法相比,具有以下优点:
(1)极大激发学生学习兴趣。例如我们要得到圆孔的夫朗和费衍射光强分布公式,其数学推导过程是非常繁杂的,如果用计算机的数值运算结果代替光强分布公式,运算结果用直观的曲线图表示出来,这会使得本来枯燥乏味的数学推导变得简单有趣,极大地激发学生学习兴趣。
(2)课堂信息量大。比如在讲解光学成像及典型光学系统时,若利用传统的板书,则讲解效率低,学生直观性不强,对光路的理解和计算一知半解;若借助多媒体教学,将光学成像过程用动画或者视频直观的讲解.则大大提高了教学效率,课堂信息量也大大增强。
(3)容易实现教学互动。在强调“以人为本”教学的今天,教学过程中学生的积极参与是不可缺的,传统的教学往往是重教师主导,轻学生参与,不容易实现教学互动。而多媒体教学的交互性是多媒体技术最具特色和优势的根本特性,也是多媒体教学的核心。
(4)复杂问题简单化。多媒体教学可以在一定程度上突破时间和空间的限制,充实直观内容、强化直观效果、丰富感知材料、抽象问题直观化。如可以将课堂演示实验中有危险性或操作性不强的实验通过播放录像的形式演示出来。
2.光学前沿知识讲座
拟由任课老师或聘请有关专家讲授光学前沿知识,这样比传统教材更具活力和现代气息,跟上时代发展的步伐。让学生了解学科前沿的概况及其发展动态,开阔视野,启迪思维,进一步拓宽学生的知识面,使他们的知识结构更趋合理。
3.开放光学实验室
光学实验室对学生开放,提供基本的光源,光学元器件、材料、仪器等物品,给学生提供一个动手的机会,对光学现象建立鲜明的感性知识,培养学生独立思考问题的能力,提高对光学学科的兴趣。
四、结束语
以上是我们从近几年的教学经验和调查研究中得到的一些关于工程光学教材和课堂教学的看法和改进途径。其中,有些想法还在初步实验,不是很成熟,有待在以后的教学中继续改进,争取对现在的教学改革贡献一份力量。
参考文献
[1]石智伟.工程光学教材及其课堂教学改革探讨[J].广东工业大学学报(社会科学版),2004,4
[2]沈常宇.光学原理课程多媒体教学的优点及误区[J].辽宁行政学院学报,2007,5:148～149
[3]何秀贤.掌握课堂提问技巧提高课堂教学效果[J].中国职业技术教育,2007,5:52～53
Improve engineering optics teaching with modern teaching methods
Guo Jing
Nanjing institute of technology, Nanjing, 211167,China
Abstract: Engineering Optics has its own features: Many concepts are abstractive and difficult to remember; The derivation of mathematical formula are complex; Class time are spent in theories more than in experiments. The paper proposed a few improvements for the engineering optics teaching based on the course features and the teaching experiences. Improving the teaching quality is the main purpose of the paper.
Key words: engineering optics;teaching methods;multimedia;questions