在物理光學中，認為光是一種電磁波。在光的電磁場理論基礎上，研究光在介質中的傳播規(guī)律，如光的干涉、光的衍射、光的偏振等物理現象，進而研究這些規(guī)律和現象的應用。接下來小編簡單介紹一篇優(yōu)秀的物理光學論文。

　　【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

　　由于物理光學在光信息科學與工程專業(yè)課程體系中的重要性，在湖北工程學院物理光學還被列為該專業(yè)的四門學位課程之一，總開課學時為80學時，其中理論64學時，實驗16學時。雖然，開課學時充裕，學生對物理光學重要性的認識和重視程度也較好，但是在學習過程中大多仍感覺比較困難，不能很好把握其內涵和精髓，靈活運用物理光學理論去分析、處理問題，大多是機械地套用公式，學習效果不佳。對此我們物理光學教學組系統(tǒng)調研、分析了近4屆學生在物理光學學習過程中存在的主要問題，并探索與之相應的教學改革，獲得了較好的效果。

　　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(yǎng)。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(yè)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(tài)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(huán)節(jié)，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(fā)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(tǒng)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(yè)，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(yè)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。

　　2.4利用計算機輔助教學，引導學生主動求證和探索

　　物理光學的很多結論都是以數學公式的形式給出的。數學公式雖然表述簡練，但表述并不直觀，學生難以很快地建立直觀的物理圖像。有些教材中雖然給出了數學公式表述結論在特定條件下的圖像，但由于不是學生自己做出來的，大多數學生都是被動地看看就過去了，難以留下深刻印象。若可以讓學生自己根據結論作出他想看的直觀的物理圖像，則在其自身求知欲望的推動下，對結論的認識和理解程度就會顯著提高[4]。在教學過程，以Matlab軟件為平臺，將一些數學公式表示的結論，如菲涅爾公式、干涉和衍射的光強分布公式等，編寫成可以通過簡單修改參數作出不同條件下直觀物理圖像的小程序，給學生演示數學公式描述的具體物理圖像，并讓學生自己課后利用這些小程序分析、總結不同條件下異同。顯然，這種實時演示和自我驗證相結合的方法，效果很明顯，不僅促進了學生對結論的認識和理解，還激發(fā)了一些學生自己動手嘗試的現象。在每一屆的物理光學課程中，總有一些學生不滿足于借助計算機簡單地對數學公式所描述的直觀物理圖像進行驗證，還嘗試一些難度更大的驗證，甚至探索，例如借助計算機開展光學多層膜反射率和透射率的計算、基于基爾霍夫衍射公式的衍射光強的數值計算等。這不僅進一步促進了學生對物理光學相關知識的掌握和拓展，而且對他們思維和能力的鍛煉和培養(yǎng)有很大幫助。

　　2.5強化實驗對理論的補充和拓展針對實驗教學中存在問題與不足，對實驗教學過程進行了相關改革。首先，改變實驗教學和理論教學單獨開課的狀況，將它們納入一個整體，由同一名教師在同一學期承擔。這樣教師就可以根據理論教學的進度適時安排實驗教學，將二者有機融入一體，增強實驗對理論的補充和拓展。其次，強化實驗教學各個環(huán)節(jié)的管理，避免學生過分注重實驗操作，而忽視實驗中必須的思考。為此，進一步提高了對學生實驗規(guī)劃、實驗操作問詢、實驗數據處理與分析以及實驗總結方面的要求，讓學生帶著問題、想著問題、找著問題做實驗。這樣雖然顯著地增加了教師和學生的工作量，但實驗效果提高更明顯。一方面，由于實驗對學生的理論知識產生了很好的補充和拓展，使得教師和學生在后續(xù)的理論教學和學習中更輕松，可以花費相對較少時間和精力。另一方面，通過撰寫詳細的實驗規(guī)劃和實驗總結報告，不僅是對知識的一個分析、總結、凝練的過程，可以極大地促進學生知識的內化，而且也是鍛煉和培養(yǎng)嚴密邏輯思維和謹科學態(tài)度的有效途徑[5]。經過幾屆的嘗試，目前我們課題組在物理光學實驗的實驗規(guī)劃、實驗問詢問題以及實驗總結方面積累了越來豐富和完善的資料，對實驗教學的把握不斷增強，實驗教學效果和學生滿意度也不斷提高。

　　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(fā)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(yǎng)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(yè)大學學報(社會科學版),2011.28(4):110-111.

　　[3]黃元申,李柏承,徐邦聯,等.物理光學本科教學體會[J].上海理工大學學報(社會科學版),2014,(3):293-296.

　　[4]張晶,李建映,鄧婷,等.基于Matlab的物理光學實驗教學研究[J].廣西師范學院學報(自然科學版),2014,(1):122-127.

　　接下來小編簡單介紹一篇優(yōu)秀物理教學期刊：《現代物理知識》

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