研究生教学中高等物理光学授课模式的探索与实践

耿 涛 孙伟民 张 涛 孟 霆

（哈尔滨工程大学理学院 黑龙江哈尔滨 150001）

研究生教学中高等物理光学授课模式的探索与实践

耿 涛 孙伟民 张 涛 孟 霆

（哈尔滨工程大学理学院 黑龙江哈尔滨 150001）

高等物理光学是一门非常重要的学科，是研究型大学光学和光学工程专业研究生必修课程和基础理论课程。本文针对高等学校物理光学教学现状及存在的问题，探讨了在研究生教学中高等物理光学教学内容、课程设计、教学方法等授课模式方面的改革思路。

物理光学；教学改革；授课模式

物理光学是当前科学研究中最活跃的学科之一，从二十世纪六十年代起，随着新技术的出现，新的理论也不断发展，已逐步形成了许多新的分支学科或边缘学科。例如人们把数学、信息论与光的衍射结合起来，发展起一门新的学科-傅里叶光学，并把它应用到信息处理、像质评价、光学计算等技术中去。另外物理光学在全息数据存储、目标快速识别、光通讯、光学传感等领域应用也十分广泛。在二十一世纪物理光学无论是在基础理论上还是在实际应用中，都将向更深、更广的方向迅猛发展。

高等物理光学是哈尔滨工程大学光学和光学工程专业研究生的必修课程和基础理论课程。哈尔滨工程大学理学院从2008年开始，对研究生学位课程“高等物理光学”从教学内容、课程设计和教学方法等几方面进行了一系列教学改革，探索高等物理光学课程的教育教学新思路，完善其课程教学体系。

一、教学内容的改革

教学内容的改革，不应是内容的简单扩充，应是教学内容的更新, 精简、删除陈旧过时的内容，并将教学内容的重点移到最基本的原理和目前社会上应用最广、最有前途的理论和技术上[1]。为了适应物理光学新进展、新应用的现实，我们对教学大纲作了较大幅度调整，在教学内容中加入了一些体现物理光学最新进展的内容，删掉了一些陈旧过时的内容。在教学上保证了阐述物理光学的基本概念、理论和方法的同时，增加了纤维集成光学、二元光学、近场光学、液晶光学、纳米光子学等现代光学的若干内容，使同学们对目前的光学进展及热点有所了解。在教学过程中加强了信息光学部分内容的讲授，改变了导波光学部分的授课次序与内容，结合专业优势与特色，引入了物理光学领域中较多的最新研究进展，这样做在增加课程信息量和提高课堂效果上起到了一定的作用。

教学内容和教学大纲的修改与完善，原则上都是在教学中注重基础理论和知识的应用性[2-4]，以期达到提高教学质量，提高学生科学素养与科研能力的目的。本次教学改革在教学内容上力求做到物理基础理论思路清晰，基本概念清楚，不冲淡物理思想。明确告知学生各部分需要掌握的重点内容，省略了公式推导的许多中间过程，选择了一些有意义的公式推导放在习题中，留给学生独立完成，我们认为这也是对学生提高独立分析思考能力的一种方法。对于学生在本科生阶段已经有所涉及的内容，则学时上有所缩减，这样做既节省了课堂时间，又使同学们学习循序渐进，有所承接，提高教学效果。

本课程在教学内容上修改与完善，有助于学生初步培养起应用基础理论结合实际条件，建立正确的理论模型，提高科学分析和理论计算的能力。使学生具有良好的物理光学理论基础，为今后从事的科研工作提供必要的理论支撑。

二、教学条件的改革

(1)选用高水平的教材。本课程选用了国内一流高校广泛采用的国防出版社出版的“高等光学”作为主要教材。同时为学生提供多种参考书，这些书籍都可以在学校图书馆、学院资料室或网上图书馆找到，便于学生课后自学，确保课程内容的丰富与完整，同时课程小组编写了与之配套的实验环节教材“近代光信息处理实验”。

(2)充分利用多媒体进行辅助教学。为了方便保证学生消化理解课程讲授内容，在每次课结束时将本次课程的内容进行归纳，同时将课件提供给同学们的时间放在课堂讲授之后，这样做是为了学生在课堂上集中精力跟住教师，尤其是在进行课堂习题练习时，可以独立尝试，避免课件的依赖性。

(3)我们制作了较为丰富多媒体课件，采用多媒体结合板书的模式授课。随着国际交流的深入，自2008年起，陆续有外国留学生在我院进一步深造，高等物理光学也成为其必修的学位课程。本课程团队在完善中文电子讲义的基础上，完成英文电子讲义的编写，开展了英语教学，教学效果良好，获得历届留学生高度评价及肯定。

(4)在课程建设过程中，我们注意引导学生参与进来。很多学生利用各种方法来演示物理光学的理论内容，或者利用软件编程的方法，制作动画、图片等内容，这些工作也进一步丰富了本课程的教学内容。

三、教学方法的改革

(1)高等物理光学课程的理论公式推导较多，大量使用了傅立叶变换、卷积、相关等内容，学生学习较为吃力。课程通过加大对光学基本现象物理含义的解释，使学生可以将理论内容与实验现象相对照，降低学习的难度。唤醒同学们对光学现象的好奇心，增强同学们的求知欲。注重学生对基本概念的理解和公式中各变量的分析解释。将教学与科研相结合，通过习题的指导，鼓励学生在课外时间开展科研工作，培养学生的独立思考能力和创新意识，促进了学生学习兴趣的提高和发展，提高了教学质量。

(2)将课程参与程度作为考核指标之一。在课堂上，为了学生可以真正学会物理光学涉及的各种理论、公式推导与使用，补充了大量的例题。部分例题要求学生在教师指点思路之后独立开始推导和计算，并请一位同学在黑板上推演。然后将该同学的解题方法和教案上的解题方法相对比，给予评价并进行讨论，给予该生不超过5分的平时分。另外，还鼓励学生利用学到的知识，利用软件编程的方法编制动画等内容，并给予一定的平时分。

(3)将课堂内容与课外资料相结合。本课程为学生提供了丰富的课外阅读资料，建议学生广泛阅读参考书、本领域前沿论文，比较不同参考书的知识体系和理论表述方式，拓宽知识面，培养文献检索、阅读、理解、使用的能力，使其具备初步的研究能力。

四、结束语

由于一系列有针对性的教学改革，激发了学生学习的主动性和积极性，起到了引导同学们在本领域继续深造的积极作用。本学院每届均有众多研究生报考本专业及与相关专业方向的博士研究生。因为教学内容中包含了大量科研实例，使课程的主要基本原理与生动的实例相结合，理论实际结合比较紧密，以致学生毕业走上了新的工作岗位后，可以感受到本课程对他们进一步的发展起到的承上启下的作用。

[1]钟金刚.21世纪普通物理光学教学改革思路研究[J].中山大学学报论丛, 2002, 22(1) :120-122.

[2]龙全喜. 论“物理光学”教学方法和考试方法的改革[J].广东科技, 2013,14: 209.

[3] 王伟.物理光学课程教学改革与实践[J]. 安徽工业大学学报(社会科学版), 2012, 28(4):110-111.

[4]任占梅,王德秋. 光学实验课程的教学改革与实践[J]. 赣南师范学院学报, 2005, 26(3):87-89.

The research and practice of teaching mode of advanced physical optics in graduate teaching

Geng Tao, Sun Wei-min, Zhang Tao, Meng Ting

（College of Science, Harbin Engineering University, Harbin Heilongjiang,150001, China）

Advanced physical optics is a very important subject，and a compulsory and basic theoretical course for optics and optical engineering graduates in research universities. This paper is aimed to analysis the physical optics college teaching situation and problems and discuss, the reform ideas of advanced physics optics course, course design, teaching methods and modes in graduate teaching.

technological university; innovational spirit; cultivation model

G643

A

1000-9795（2014）01-0147-01

［责任编辑：刘丽杰］

2013-12-02

耿 涛（1972-），男，黑龙江哈尔滨人，副教授，从事信息光学研究。孙伟民（1968-），男，黑龙江哈尔滨人，教授，从事光纤智能结构研究。张 涛（1975-），男，湖北天门人，副教授，从事光纤信息传感方向的研究。孟 霆（1973-），女，黑龙江哈尔滨人，副教授，从事教学研究工作。

本文得到了哈尔滨工程大学“高等物理光学”校级精品课的资助。