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来源:本站 作者:admin 更新时间:2011-10-24 14:41:11 字体大小:

潍坊学院光学课程0612004课程介绍

适用专业:物理学、光信息科学与技术、电子科学与技术专业光电子技术科学

总学时:60学时    学分:3 学分

一、课程的历史沿革

《光学》课程从1971年昌潍师专物理教育专业设立开始就一直被列为专业基础课,经过40年的改革和发展,已经形成了比较完善的课程体系。纵观《光学》课程发展的历史,大致可以分为四个阶段:

   第一阶段(19711988:昌潍师专早期阶段

由于当时我校办学规模很小,一年只招收一个班,师资力量比较薄弱,只有一名教师来主讲这门课程,授课的方式是课堂教学,主要以讲授为主,光学实验室仪器设备匮乏,只能开始一些简单的光学实验。

   第二阶段(19882000:昌潍师专后期阶段

  《光学》课程教学全面走上正规,配备了2-3名主讲教师,开始采用投影仪、录像等辅助教学手段,已经建成较为正规的光学学实验室,特别是通过世界银行贷款,使光学实验室仪器设备得到极大的充实,教学质量和教学效果得到了极大的提高。

   第三阶段(20002008):潍坊学院本科阶段

2000年昌潍师专和潍坊高专合并升为普通本科,2001年物理系招收了首届物理学专业本科生,《光学》课程建设从师资队伍到实验条件都得到了长足的发展,信息技术手段在教学中得到了大量的应用。

   第四阶段(2008现在):省重点学科和重点实验室阶段

2008年开始,光学学科成为潍坊学院第一个省重点学科,并同时建立了多光子纠缠和操纵第一个省重点实验室,使光学及相关课程的发展进入一个快速发展期。原有的教学队伍更加壮大,原有的实验教学设备逐步得到更新,并先后建立光信息和光电子专业实验室,《光学》课程也进行了全面改革,在《光学》课程的建设上,积极推进教学内容和教学方法地改革,力争使大学生在理论基础,动手能力和创新能力等综合素质方面得到提高。

总之,该课程历史悠久,师资力量不断强大,经过多年的建设与发展,现在已形成以物理学为基础,光信息和光电子专业为支撑的专业体系。光学课程组目前的教师配备规范、学历层次较高、年龄梯队优化、职称结构合理、思想素质优秀、专业水平突出,学缘构成精良。一支科研背景强,教学效果好的青年教师队伍迅速成长,已经成为不断提高光学教学质量并保持长盛不衰的中坚力量。与该课程配套的实验室经过多年的建设,拥有先进的实验仪器设备,除完成教学实验任务外,还可安排课程设计等实践教学活动。

二、课程设置理念

《光学》作为普通物理课程的重要组成部分,不仅对物理学专业学生而且对光信息和光电子等专业的学生都是一门重要的基础理论课,因此在新一轮的教育教学改革中,我院物理学、光电子技术科学、光信息科学与技术、电子科学与技术四个专业采用了大平台建设模式,加大了这些专业的普通物理学时,以提高学生的综合素质,保证学生知识的广度和一定的深度。

三、《光学》在专业人才培养中的地位和作用

光学是物理学、光电子技术科学、光信息科学与技术、电子科学与技术四个专业开设的一门重要专业基础课。通过本课程的学习,学生能对光学的基本概念、基本原理和典型系统有较为深刻的认识,为学习光学设计、光信息理论和从事光学研究打下坚实的基础

四、课程体系 改革教学内容,优化课程体系:

光学课程的内容主要包括几何光学、波动光学,以及光的量子性初步。作为理工类本科生的重要课程,光学的作用和地位是不可或缺的。从整个物理课的结构上看,光学既是电磁学理论的延伸和应用,也是经典物理向近代物理过渡的桥梁。从应用上看,一方面,各个科技领域都离不开诸如光路设计、光学元件的选择等光学基本知识;另一方面,光电子技术和光信息处理技术的广泛应用和迅速发展,特别是近年来迅速兴起和蓬勃发展的诸如量子光学计算与通信、光子学、非线性光学等,为光学提供了广阔的舞台。使学生掌握光学的核心内容和主要研究手段,并及时了解光学领域的前沿课题和日新月异的成就,做到与时俱进,成了现实对光学课程教学的挑战和要求。

教学内容的改革是光学课程建设的核心问题,按照光学学科发展的要求和便于学习的原则组织课程体系,科学地精选、整合教学内容,在强调经典光学教学内容的基础上,同时加强现代光学基础知识的教学。注重讲解课程内容的重点、难点,给学生讲透思考问题的思路、处理问题的方法,围绕光学基本规律、基本研究方法,介绍光学研究的热点、重大发现和进展,以注意课程内容与实际应用的联系为原则,激发学生对光学课的学习兴趣 ,通过这些知识的传授提高学生的科学素质和能力。

着重解决“三个矛盾”,即:更新学科内容与现有知识结构的矛盾、增大课程容量与有限学时的矛盾、扩大知识覆盖面与加强光学课程整体系统性的矛盾。吸纳近代光学发展的最新研究成果,在强调光学基本知识的同时,加强现代光学基础知识方面的教学,建立由经典光学向现代光学的概念体系,并围绕光学基本规律、基本研究方法,介绍光学研究的热点、重大发现和进展,注意课程内容与实际应用的联系,承袭传统与开拓创新两者和谐统一,激发学生对光学课程的学习兴趣,注重提高学生分析问题、解决问题的能力,培养学生的科学素质和创新能力。

五、课程内容

容课 足学体系,实现以申促改,以改促建,大力推动教师队伍建设的各章讲授参考学时数

 

教学内容

参考学时

绪论

绪论

2

第一章

光的干涉

10

第二章

光的衍射

8

第三章

几何光学的基本原理

8

第四章

光学仪器的基本原理

8

第五章

光的偏振

10

第六章

光的吸收和散射和色散

2

第七章

光的量子特性

6

第八章

现代光学基础

4

复习

整个课本内容

2

   

60

 

课程的重点

简谐波的数学描述方法;菲涅耳公式;波的叠加原理、相干光;各种典型干涉装置的工作原理、干涉图样的特点、干涉场中的光强分布;基尔霍夫衍射积分公式、振幅矢量图解法、半波带法、巴俾涅原理解释几种典型装置的衍射现象和计算其光强分布;光栅和F-P干涉仪的分光性能,光谱仪的性能参数;双折射现象的解释、各种偏振光器件的工作原理和应用;偏振光干涉场中的光强分布问题;旋光现象的解释;光的波粒二象性。

课程的难点

光学课程的特点是:它既是一门基础课又是一门应用性很强的课程。在课程学习中,术语多、概念多、头绪多,学生在学习中往往会感到杂乱。

解决办法

1)需要在教学中,在讲清物理概念的同时培养学生注意对概念的理解,熟悉思维方法。

2)采用由浅入深,由具体到抽象,由特殊到一般的讲授方式。有些内容可先演示实验现象,然后再提出问题讨论问题,加深学生对基本概念的理解和掌握。

3)适时向学生提问,了解对讲授内容接受、理解的程度,根据学生反馈的信息随时调整授课的速度、内容及表达方式。

4)采用现代教学手段辅助教学。运用动画、视频录像等形式把难以理解的概念形象化,引起学生的兴趣,加深学生对概念的理解。

5)精选例题,认真上好习题课。通过例题加深学生对基本概念、基本原理的理解,对课程重点、难点的理解。

6)注重与学生在课下的交流,做好课下答疑和网络平台的辅助教学工作。

六、课程教学手段

《光学》课程教学目的既是传授光学知识,更重要的是培育同学们分析和解决问题的科学思维方法及技巧,培养严谨求实的治学态度和刻苦钻研精神,使同学们在以后的实际应用中能够独立地分析解决遇到的问题。因此光学教学手段和教学方式的改革要立足于重视基础、强调研究能力、创新能力和综合素质的培养。自觉地以辩证唯物主义的世界观和自然观统帅教学,寓哲理于知识之中。教学中要始终把培养和提高学生分析和解决问题的能力放在首位。

另一方面,一门课的成功与否也与能否成功地激发同学们的学习兴趣、调动起他们的主动学习的积极性密切相关,当同学们从自发地学习变为自觉地学习时,他们在学习上的能动性就能被充分地调动起来,学习效率和学习效果会得到明显提高。因此我们在教学过程中注意强化基础、活跃思维、激发兴趣,在传授教学大纲规定的基本内容的同时,适当介绍一些现代光学的技术和成就,例如在讲折射时介绍一点目前很热门的负折射或左手材料问题,在讲解光的电磁性质时介绍光学微操纵的来历,在讲衍射时穿插计算全息的原理,在讲干涉时简介激光产生的谐振腔原理等等,使学生在掌握基本知识的同时触摸到现代光学成就的脉搏,从而也了解到如何源于这些基本理论而诞生出现代光学技术,体会到理解掌握本门课程的基本内容可以为进一步的深造以及以后的技术创造打下基础。

     具体采取以下一些方法和手段:

1、 因材施教,采用灵活的教学方法和手段,以适应不同层次学生群体的要求。我们努力倡导启发式、讨论式及研究式的教学方式并积极实施。在课堂教学中能够做到深入浅出,生动形象,活跃课堂气氛,加强教师与学生的互动,激发学生的学习兴趣及学习热情,教学效果非常明显。

 2、实施了研究型教学方式。 鉴于本课程组成员绝大多数具有实际科研工作经验,为此我们大力提倡理论联系实际,鼓励教师将光学领域的最前沿的知识引入到课堂上来,扩展学生的知识层面,使学生也能够及时了解科学发展的最新动态。对于个别优秀的学生,甚至可以直接令他们参与实际科研工作,丰富他们的工作阅历并提高其工作能力和水平。近几年来,每年都有近10名左右的学生能够加入到实际科研工作中,如“3d-4f磁性金属配合物的合成和性质的研究”、“多光子纠缠及应用研究”、“海洋溢油荧光光谱浓度多维相关指纹鉴别技术研究”等课题都曾作为辅助教学性科研,为学生提供了实际动手设计实践的机会。

    3、充分利用现代教学手段,采用多媒体及网络等现代教育技术并结合传统教育方式,提高教学效果。我们建立了完善的课程学习网站,教学课件以及习题指导全部上网,注重指导学生在课外自学,阅读参考书和通过网络查阅教学参考资料和最近的一些与本课程有关的信息,增强学生的学习主动性和自觉性,培养学生独立思考的能力和水平,使较为枯燥的理论变的丰富多彩。

    4、 深化实验教学改革,提高综合性、设计性实验比例,增设实验内容。在教改实践中,我们对实验教学给予了充分的认识及肯定,并投入了大量的精力开展相应的工作,如:扩充实验室面积,增置新的仪器装置,开放实验室,开设综合性设计性实验等。

七、本课程的主要特色及创新点:

1、理论教学与实验教学相结合,实习场所范围广、实验设备精良。“多光子纠缠与操纵”省重点实验室已完成投资800余万元,为学生提供了更高层次的实验和实习条件。

2、注重课内外相结合,课内采用启发式教学和课堂讨论,课外开展丰富多彩的科技活动,调动学生的主动性、积极性、创新性,使教与学有机结合在一起。

3、注重教学与科研的紧密结合。加强学生科研意识并增加课程内容的先进性,及时将国内外及教师的最新科研成果融入教学过程中。

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