关于光学实验教学改革的探索

王雁冰

摘 要：“实验”是物理学实验的一门重要组成部分，是物理学的基础，光学是物理学一个重要的分支，对于光学教学来说“光学实验”则是光学不可或缺的部分，在学生学习光学概念和导出正确的物理规律的学习中，“光学实验”是最活跃、最具生命力的部分，尤其是现代光学飞速发展，如，光电子学、非线性光学、量子光学等等，传统的光学实验教学模式不再适合现代教学模式，改革陈旧的教学模式，实行多元化、现代化的教学模式迫在眉睫。

关键词：光学实验 教改 多元化教学

中图分类号：G642.423 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2016）10（b）-0027-02

物理学是一门以实验为基础的科学，特别是近代物理学中每一个重大的进展都是和实验研究工作分不开的，同样光学实验是光学这门学科的重要组成部分，对于大学物理实验教学来说，怎么把现代化注入教学理念中，怎么在实验教学理念中注重教学方法的改革，同时能提高学生的理论素质和动手能力是一个重要的研究课题。

1 包头师范学院物理与技术科学学院光学课程开设现状

现阶段包头师范学院物理与技术科学学院下设4个专业，分别是物理学专业、应用物理学专业、微电子专业、物理学国际班。这4个专业都需要开设光学实验，而光学实验大致分为三大部分：几何光学实验部分、物理光学部分、量子光学实验部分。从近几年光学实验的现状来看，各方面的短缺并不能使光学实验发挥它最大的作用。从笔者所在学校的状况来看，光学实验开设过程中出现的问题有如下几点。

（1）从学生现状来看，由于应试教育的原因，高中物理光学部分放到了选修课程中，好多学校不开光学部分，即便有个别学校开设光学部分的课程，对光学实验也是不开设的，造成现在的学生进入我们物理系后对光学仪器及光学元器件非常陌生，对于很简单的光学实验原理也一窍不通，给实验教学带来诸多不便，有时会占用很多教学课时讲授基础知识，从而挤占了学生动手操作时间，实验效果非常不好。

（2）从实验器材来说，虽然今年学校对笔者所在系进行了很大的投入，光学实验室也投入了百万之多，但我们现在是4个专业同时共享一个光学实验室，各种类型仪器由于台套数的限制，一旦损坏无法维修就将影响实验教学。

（3）各个专业研究方向不同，实验的开设内容必须不一样，针对不同专业制定不同的光学实验教学大纲，虽然前期我们进行教学大纲的调整，但由于硬件条件的限制，还需要进一步加强实验仪器的投入购置，对不同专业开设不同的光学实验题目，从而能从开设的实验题目中体现其专业特点。

（4）加强网络和虚拟实验室的建设和投入，建立学生预习制度，不只是提前看课本预习，也可以在虚拟实验室中提前预习光学实验过程，熟悉实验步骤，在虚拟实验中发现问题，这样在正式实验中就可以避免同样问题的发生，从而给学生创造一个良好的预习和学习光学实验平台；另外把不同类型的专业软件引入光学实验，让这些专业软件在图形描绘和数据处理方面发挥作用，从而对提高学生对光学实验的学习能力和认知能力有很大帮助。

（5）授课方式单一，目前我国光学实验的授课以教师教授为主，学生通过教师的板书以及亲身示范来学习知识，尽管这样的方法可以让同学们在很大程度上增加得出正确实验结果的几率，可是教师为主体的授课方法突出了教师在实验课程的作用，弱化了学生的角色。同学们缺乏“犯错”与自我探讨的过程，无法深层次地了解实验的本质，只能狭隘地把实验内容禁锢于书本上与老师教授的知识。课后老师检验学生学习程度的标准只是凭借实验报告得出的结果，因为授课模式的单一，实验成为了简单的重复，学生的实验报告出现雷同，教师很难真正地了解学生真实的学习情况。

（6）实验方法授课内容老套，从实验方法与授课内容来看，光学教材在近几年的更新不具有足够的创新性以及实用性，光学实验大多数都是测量数据以及验证前人结果是否成立，创新性与设计性实验尚未成为光学实验的主流，这种单一重复的实验并不能真正地满足学生未来的就业需求并且教材的改动程度并不能满足快速发展的科学技术需求，实验方法的落后也不能使得学生接触到最新的光学技术。

2 探索多元化的光学实验改革模式

（1）针对不同专业设置符合其专业的光学实验题目，修订教学大纲，完善教学大纲；突破旧的模式，把选修实验和必修实验同等对待，完成部分基础性光学实验、部分综合性实验及设计性实验，修够必修的学分即视为完成光学实验课程，后边设置一部分研究性、创新性光学实验题目，不做硬性要求，为考研和有兴趣研究光学实验的同学提供便利条件，让同学们在做光学实验的过程中夯实基础，逐步加深对光学知识的认知，建立循序渐进的光学实验教学模式。

（2）加大光学实验室的投入，淘汰老旧仪器，增加台套数，引进贴近本专业的现代光学实验仪器，比如，多购买关于激光光学和通讯光学方面的仪器，拓宽教学视野，让光学实验课程跟上时代的节奏。

（3）在该系实验室中心建立光学实验教学网络课程体系，将各专业的“教学大纲”以及课程介绍发布在网上，把每个实验的难点、重点和操作步骤中容易出错的详细标明在光学实验预习题目中，布置同学们提前预习，写出预习报告，记录难点和不懂的部分，这样老师在讲授过程中有针对性地讲解，减少实验课的讲解时间，增加同学们的操作时间，在实验题目完成后，教师和同学们可以在网络平台上互动，答疑解惑，而且老师可以把实验相关的拓展性问题发布在网上，让有兴趣儿的同学进一步探究学习。

（4）建立仿真实验教学平台，将仿真虚拟实验与真实操作的光学实验相结合，彼此相辅相成，建立仿真虚拟实验室一方面学生可以通过仿真实验室提前预习实验题目，提前熟悉实验步骤和解决实验中可能碰见的难点，另外仿真虚拟实验室也可以把光学实验室做不了的某些设计性和综合性实验题目开设出来，为那些考研和对光学实验有兴趣的同学提供一个良好的学习平台，建立仿真虚拟实验室可以先从几何光学实验开始，循序渐进、由简而繁地逐步建立起来。

（5）数据处理软件和图形绘制软件在光学实验题目中的引入，如，我们现在引入的“Oringin”“Matlab”“Excel”软件，各软件应用方向虽然不同，但对于光学实验数据处理和图形描绘有着非常大的帮助，软件的应用不只是对数据的处理更加准确和便利，另一方面通过对数据点的描绘形成图形后，能让学生更加直观地理解光学实验中的理论知识和实验目的。

（6）优化光学实验的教学内容，目前的光学实验存在着实验单一、不具备创新性、不满足科学技术发展等问题，光学实验的改革在物理学发展中显得尤为重要。实验的目的最终是要让每一个同学可以了解物理现象的原理并可以进行进一步创新以满足社会科学发展的需求。为了解决这个问题，教材改革是最需要改变的部分，要使得教材做到更加适应当下社会的需求。

（7）建立开放的光学实验室平台，因为实验课时间的短暂，很多同学不能在实验课彻底了解光学实验的步骤及物理现象，光学物理实验室可以定时开放，同学们提前预约，来进行上周做过的实验，让同学们可以在二次巩固中对实验知识有更多的了解，也可以让同学们提出创新型实验，在实验器材允许的情况下，让同学自己设计光学实验题目，自己组装光学实验仪器，提高同学们的动手能力和创新能力。

3 结语

“ 物理光学实验”课程改革是一个多层次、多元化、系统化的改革，不是一蹴而就的，需要从事“光学实验”的教师经年的积累经验努力创新而来，怎么突破旧的教学模式，建立新的“光学实验”教学体系，最大地调动学生学习“光学实验”课程的主动性、积极性、创新性，是教学改革者长期探索、不断完善的一个过程。

参考文献

[1] 宋克威.对设计性物理实验教学意义的研究和探讨[J].大学物理实验，2004（2）：77-78.

[2] 张明霞.高等院校光学实验教学模式改革與时间研究[J].天水师范学院学报，2008（5）：72-74.