浅谈《工程光学》教学改革与探索

摘 要：本文通过激发学生的学习兴趣、培养学生的学习主动性与解决实际问题的能力、提高学生的综合素质作为目标，注重课堂教学与实践教学相结合，对工程光学课程的教学内容和教学方法的改革进行了初步探索，并取得了明显的教学效果。

关键词：工程光学；教学内容；教学方法；教学改革

一、 引言

《工程光学》是我校光电信息科学与工程专业的一门专业基础理论必修课程。《工程光学》是在光学、数学物理方法、高等数学、大学物理等课程的基础上系统讲授几何光学的应用和基本理论，主要研究光的传播规律和传播现象。它在光电子科学与技术、光信息科学和技术、应用物理学和仪器科学与技术等许多近代科学和技术的分支中有着广泛的应用，为进一步学习光电技术、光信息处理以及工程光学与光信息处理课程设计等课程奠定了基础。

《工程光学》课程教学内容丰富，公式推导过程复杂、定义抽象难以理解，主要内容包括几何光学基本原理、共轴球面系统的物像关系、眼睛和目视光学系统、平面镜棱镜系统、光学系统中成像光束的选择、辐射度学和光度学基础、光学系统成像质量评价、望远镜和显微镜、照相机和投影仪等。因此，导致学生对本课程的学习普遍感觉难度大，知识点理解起来非常困难，很多学生在完成本课程的学习之后效果不好。针对这些问题，我校物理与材料工程学院对《工程光学》课程进行了教学改革，提高了课堂教学效率、学生的实际应用能力以及创新能力。

二、 教学内容的改革

为了保证在有限的教学时间内使学生快速掌握重点知识，提高学生的综合知识应用能力以及了解当下的前沿课题，教师不能仅仅局限于教材，应形成易于课堂教学讲授的知识体系，因此做了如下调整：

（1） 根据我校光电信息科学与工程专业的培养方案对原有的工程光学教学大纲进行了修改和完善，删去了交叉性重复内容，比如第11章“光纤光学系统”、第12章“激光光学系统”等，因为这部分内容学生已在《光纤通信》、《激光原理》等课程中已学到，并添加了一些现代光学和前沿知识，例如照相取景器的设计、激光扩束器的原理及应用等，从而让学生更多的了解现代光学发展的最新科技成果。

（2） 《工程光學》中存在大量的公式推导，数学符号又多，导致学生学起来非常困难，因此教师应该重视基础理论的应用，减少复杂公式的数学推导，强调基本概念的物理意义及应用，不可舍本逐末，这样学生在学习过程中感到相对轻松，而且起到事半功倍的作用。

（3） 教学过程中根据具体教学内容，适当引入自然现象中的趣味性问题，科学研究中的前沿性问题、光学发展史中的人物故事等，引起学生的兴趣，吸引学生的注意力，提高课堂效率。比如讲授棱镜的色散时利用彩虹的产生原理做问题，讲授共轴理想光学系统中的高斯公式时向学生介绍高斯本人的事迹，讲授目视光学系统时可以适当的介绍3D电影与立体视觉等。

（4） 改进成绩的评定方法。不单纯以期末考试的一张卷面成绩作为最终的评定标准，而是通过课堂讨论、提问、预习、布置作业，课堂小测试等方式对学生进行平时成绩的评定，并把平时成绩与期末卷面成绩相结合，确定学生的最终成绩。这样才能更有效地发挥成绩评定的激励功能，使考试成绩更好地为大学生素质教育服务。

三、 教学方法的改革

教师应重视提高学生的学习效果和学习质量，而不是把教学内容从头到尾灌输给学生，而且目前的学生学习主动性普遍较差，课后很少复习，过段时间所学内容基本忘得一干二净，因此首先应引导学生学习，然后通过提高学习兴趣培养主动学习意识，最终提高学习效果。

（1） 改革传统的填鸭式授课为主的教学方法，加强师生之间的互动，共同完成教学内容。每次上课前针对上节课所学的内容提出几个问题，通过随机点名的方式让学生完成回答，如果回答不出来让学生坐到第一排以作惩戒，最后老师做总结进一步巩固所学内容。上课过程中通过提问、小组讨论问题等方法让学生积极思考，即时理解消化所学的课堂内容，并且通过时不时地单元小测试，教师及时掌握学生的学习情况，根据测试反馈情况，教师及时调整和改进教学进度和教学方法提高教学效果。课后除了布置作业以外可以出几道思考题，让他们通过思考进一步掌握课堂所学内容，并且为了提高课堂学习效率，让学生对下节课的内容进行预习，并上课前提交预习报告。

（2） 根据《工程光学》课程的特点综合运用各种教学手段。对于绪论、一些理论概述、叙述性较多的内容、涉及复杂光路的内容、前沿知识的介绍等应利用多媒体课件进行讲授，因为多媒体课件不仅能把教学内容形象地展示给学生，而且适合大量信息的传递，教师易于讲授，学生易于理解。对于推导公式复杂的内容、重点知识的应用、课后习题的讲解等应采用传统的黑板讲授，前后连贯性强，学生容易听懂，也便于记笔记。

（3） 介绍ZEMAX给学生，它是目前国际上通用的一种功能强大的光学设计软件。利用ZEMAX学生不仅能够完成课堂几何光学教学中各种典型光学系统的像差分析，使繁琐的计算简单形象化，而且通过自行设计照相物镜、显微镜物镜等领略光学设计软件带来的巨大便利，使学生有具体感，激发学习工程光学的兴趣，进而提高学习效率。

四、 结束语

上述教学方法是本人通过近几年担任《工程光学》课程，从教学实践中逐步摸索出来的，尽管教学质量和教学效果取得了明显的提高，但是仍需继续探索。通过进一步加大对教学内容与教学方法的改革，使学生真正学到具体知识的同时，利用所学知识能够快速、有效地解决实际生活中的问题，提高学生的创新能力与科学素质，争取对目前的高校教学改革贡献自己的一份力量。

参考文献：

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[4]陆金男.我是怎样上好《工程光学》这门课的[J].中国西部科技，2015，14（3）：113-114.

作者简介：

洪义，李正华，张敬，辽宁省大连市，大连民族大学物理与材料工程学院。