1/7工程光學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的研究與探討工程光學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的研究與探討一、引言工程光學(xué)是光電信息專(zhuān)業(yè)本科生的必修課。作為物理學(xué)中的一門(mén)經(jīng)典學(xué)科，工程光學(xué)在注重論述光學(xué)基本原理的同時(shí)，結(jié)合工程實(shí)際，使學(xué)生在學(xué)習(xí)過(guò)程中較全面掌握光學(xué)基本理論和實(shí)際應(yīng)用技術(shù)。1，2學(xué)生通過(guò)學(xué)習(xí)工程光學(xué)，可在掌握經(jīng)典光學(xué)理論的基礎(chǔ)上，對(duì)光學(xué)設(shè)計(jì)的理論與專(zhuān)業(yè)知識(shí)本文由論文聯(lián)盟HTTP/收集整理有更進(jìn)一步的認(rèn)識(shí)，了解光學(xué)零件的制造方法與基本工藝，將傳統(tǒng)光學(xué)理論與工程實(shí)踐相結(jié)合，為進(jìn)一步研究開(kāi)發(fā)光學(xué)儀器打下基礎(chǔ)。工程光學(xué)實(shí)驗(yàn)與工程光學(xué)理論課相配合，著重于培養(yǎng)學(xué)生研究型的學(xué)習(xí)能力和創(chuàng)新能力，使學(xué)生具備科學(xué)實(shí)驗(yàn)的素質(zhì)和實(shí)驗(yàn)技能，促進(jìn)學(xué)生綜合素質(zhì)的全面提升，使之成為理論與實(shí)踐創(chuàng)新相結(jié)合的復(fù)合型人才。本文結(jié)合教學(xué)實(shí)踐，對(duì)工程光學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)作了一定的探討，以期可以通過(guò)實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容和教學(xué)方式的研究進(jìn)一步提高光學(xué)實(shí)驗(yàn)的教學(xué)質(zhì)量。3，4二、實(shí)驗(yàn)課程教學(xué)模式及與理論課程的銜接作為應(yīng)用光學(xué)專(zhuān)業(yè)課的配套實(shí)驗(yàn)課，工程光學(xué)實(shí)驗(yàn)2/7依賴于應(yīng)用光學(xué)課程的教學(xué)，主要包括七個(gè)實(shí)驗(yàn)平行光管調(diào)校、放大率法測(cè)量透鏡焦距、望遠(yuǎn)系統(tǒng)參數(shù)的測(cè)定、單透鏡的球差和色差、近視遠(yuǎn)視及其校正、畸變及其校正、照相機(jī)的景深。授課學(xué)時(shí)為16學(xué)時(shí)。通過(guò)這些實(shí)驗(yàn)，可以讓學(xué)生進(jìn)一步鞏固應(yīng)用光學(xué)的理論知識(shí)。通過(guò)實(shí)驗(yàn)的準(zhǔn)備和光學(xué)系統(tǒng)的搭建，可以培養(yǎng)學(xué)生的動(dòng)手能力。實(shí)驗(yàn)規(guī)定學(xué)生必須在課堂時(shí)間內(nèi)完成相應(yīng)的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，并熟悉相應(yīng)的儀器如平行光管、經(jīng)緯儀等設(shè)備的使用方法，掌握實(shí)驗(yàn)的基本思想和設(shè)計(jì)方法，進(jìn)一步加深對(duì)理論知識(shí)的掌握。5，6掌握理論知識(shí)是成功進(jìn)行實(shí)驗(yàn)研究的基礎(chǔ)。傳統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書(shū)基本按照實(shí)驗(yàn)?zāi)康摹?shí)驗(yàn)內(nèi)容、實(shí)驗(yàn)步驟的順序排列，很多學(xué)生容易在不理解實(shí)驗(yàn)原理的基礎(chǔ)上，僅僅照指導(dǎo)書(shū)按部就班地操作，這樣雖然也有可能得出正確的結(jié)論，但是對(duì)提高學(xué)生的知識(shí)水平并沒(méi)有作用。引導(dǎo)學(xué)生理解相關(guān)的專(zhuān)業(yè)理論是做好實(shí)驗(yàn)的首要條件，需要老師和學(xué)生的共同努力。除了需要老師增強(qiáng)專(zhuān)業(yè)知識(shí)，提高教學(xué)質(zhì)量以外，還需要學(xué)生端正實(shí)驗(yàn)態(tài)度，掌握光學(xué)類(lèi)知識(shí)的學(xué)習(xí)方法，認(rèn)真學(xué)習(xí)理論知識(shí)，將課堂中所學(xué)的知識(shí)有效地與實(shí)驗(yàn)相結(jié)合。這就需要在專(zhuān)業(yè)課和實(shí)驗(yàn)課的教學(xué)中，克服理論教學(xué)和實(shí)驗(yàn)教學(xué)不同步的情況。理論課的老師需要了解實(shí)驗(yàn)課指導(dǎo)書(shū)的具體內(nèi)容，熟悉實(shí)驗(yàn)設(shè)備，而實(shí)驗(yàn)3/7課的老師則需要了解理論課的進(jìn)度及課本內(nèi)容，以及在理論課堂教學(xué)時(shí)，學(xué)生是否有一些不能掌握的難點(diǎn)會(huì)對(duì)實(shí)驗(yàn)教學(xué)造成影響，要經(jīng)過(guò)教學(xué)實(shí)踐不斷完善實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書(shū)。這樣理論教學(xué)與實(shí)驗(yàn)教學(xué)才能相輔相成，達(dá)到事半功倍的教學(xué)效果。三、實(shí)驗(yàn)報(bào)告的撰寫(xiě)要想成功地完成實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書(shū)上的實(shí)驗(yàn)，預(yù)習(xí)是至關(guān)重要的。很多學(xué)生在完成實(shí)驗(yàn)報(bào)告時(shí)往往是把實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書(shū)照抄一遍，不求甚解。其實(shí)，實(shí)驗(yàn)報(bào)告的完成首先應(yīng)該先預(yù)習(xí)相關(guān)原理，進(jìn)行闡述和理解，如有疑問(wèn)可以帶到實(shí)驗(yàn)課上討論，并通過(guò)實(shí)驗(yàn)過(guò)程中觀察到的現(xiàn)象解答自己在實(shí)驗(yàn)預(yù)習(xí)時(shí)遇到的相關(guān)問(wèn)題。在預(yù)習(xí)過(guò)程中，可以針對(duì)實(shí)驗(yàn)所圍繞的知識(shí)點(diǎn)查閱教材和各種有關(guān)的資料，思考除實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書(shū)中所述步驟之外，有沒(méi)有其他方法可以驗(yàn)證相關(guān)原理。撰寫(xiě)實(shí)驗(yàn)報(bào)告的原理及實(shí)驗(yàn)步驟部分，可以將實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書(shū)中的相關(guān)文字采用較精練的語(yǔ)言來(lái)闡述，而不是按部就班地照抄。老師要鼓勵(lì)學(xué)生將自己思考設(shè)計(jì)的與書(shū)中不同的實(shí)驗(yàn)方法撰寫(xiě)下來(lái)，與現(xiàn)有方法做對(duì)比。如果實(shí)驗(yàn)條件允許，可以安排相關(guān)實(shí)驗(yàn)，以激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)新能力。光學(xué)實(shí)驗(yàn)的主要內(nèi)容主要是首先進(jìn)行儀器的調(diào)節(jié)，然后觀察并分析實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，學(xué)生通過(guò)數(shù)據(jù)記錄和表格處理4/7分析實(shí)驗(yàn)結(jié)果。整個(gè)過(guò)程環(huán)環(huán)相扣，密不可分。如望遠(yuǎn)系統(tǒng)參數(shù)的測(cè)定實(shí)驗(yàn)，采用經(jīng)緯儀作為實(shí)驗(yàn)主要儀器，掌握望遠(yuǎn)系統(tǒng)出射瞳孔的形狀和位置、視場(chǎng)角、放大倍數(shù)、目鏡視度和系統(tǒng)視差等基本參數(shù)的測(cè)量方法。在這個(gè)實(shí)驗(yàn)中，首先需要學(xué)生掌握經(jīng)緯儀的使用方法。經(jīng)緯儀是測(cè)量任務(wù)中用于測(cè)量角度的精密測(cè)量?jī)x器，可測(cè)量水平角，根據(jù)測(cè)角原理設(shè)計(jì)，可以用于測(cè)量角度以及粗略的距離測(cè)取。整套儀器由儀器、腳架部?jī)刹糠纸M成。經(jīng)緯儀根據(jù)度盤(pán)刻度和讀數(shù)方式的不同，分為電子經(jīng)緯儀和光學(xué)經(jīng)緯儀，目前工程光學(xué)實(shí)驗(yàn)中主要使用光學(xué)經(jīng)緯儀。作為一種測(cè)量?jī)x器，經(jīng)緯儀的使用在應(yīng)用光學(xué)的理論課程上并不會(huì)做重點(diǎn)的介紹，因此在做實(shí)驗(yàn)的時(shí)候，學(xué)生對(duì)該種儀器還是比較陌生。這就需要學(xué)生在課前對(duì)該種測(cè)量?jī)x器做一個(gè)初步的了解，教師在實(shí)驗(yàn)課堂上也應(yīng)著重講述經(jīng)緯儀各部件的功能以及調(diào)節(jié)使用方法，在學(xué)生對(duì)該儀器有了一個(gè)初步的了解和接觸之后再進(jìn)行正式的實(shí)驗(yàn)。值得一提的是，實(shí)驗(yàn)器具有時(shí)候型號(hào)并不完全相同，操作部件的位置也有區(qū)別，這就需要教師在課前檢查并熟悉所有的實(shí)驗(yàn)裝置，有針對(duì)性地向?qū)W生講解各臺(tái)儀器有可能存在的區(qū)別。經(jīng)過(guò)初步的儀器接觸后，學(xué)生可以進(jìn)入到正式的實(shí)驗(yàn)過(guò)程，該實(shí)驗(yàn)以遠(yuǎn)處的標(biāo)尺作為觀察對(duì)象，這就需要學(xué)生可以互相配合，及時(shí)反饋測(cè)量位置做出正確的標(biāo)記。該5/7實(shí)驗(yàn)不僅可以鍛煉學(xué)生的實(shí)際操作能力，也可以培養(yǎng)學(xué)生的團(tuán)隊(duì)合作精神，對(duì)于學(xué)生來(lái)說(shuō)是一個(gè)很好的鍛煉。在實(shí)驗(yàn)報(bào)告的撰寫(xiě)中，學(xué)生不僅需要記錄實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，也需要闡述實(shí)驗(yàn)中曾經(jīng)遇到的問(wèn)題和解決方法，并且思考放大率和物體位置無(wú)關(guān)的原因，及如何檢驗(yàn)用角度表示的視差值等問(wèn)題，進(jìn)一步提高對(duì)該實(shí)驗(yàn)的認(rèn)識(shí)。四、實(shí)驗(yàn)課程的考核實(shí)驗(yàn)課程的主要教學(xué)目標(biāo)是使學(xué)生在掌握理論知識(shí)的基礎(chǔ)上，學(xué)習(xí)基本的實(shí)驗(yàn)方法和專(zhuān)業(yè)實(shí)驗(yàn)技能，因此在該門(mén)課程的考核上需要與理論課程有所區(qū)別，可采取平時(shí)成績(jī)占70，期末成績(jī)占30的做法。平時(shí)成績(jī)的考核主要包括對(duì)學(xué)生預(yù)習(xí)情況的掌握，對(duì)學(xué)生實(shí)驗(yàn)過(guò)程的觀察兩方面。前文中提到，學(xué)生對(duì)即將要做的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目預(yù)習(xí)的深入程度會(huì)直接影響到實(shí)驗(yàn)的進(jìn)展情況。把實(shí)驗(yàn)預(yù)習(xí)情況作為一項(xiàng)評(píng)估內(nèi)容，可以督促學(xué)生做好實(shí)驗(yàn)預(yù)習(xí)，以便他們更好地完成實(shí)驗(yàn)，鼓勵(lì)學(xué)生通過(guò)其他渠道查閱相關(guān)的實(shí)驗(yàn)資料，擴(kuò)展對(duì)實(shí)驗(yàn)的認(rèn)識(shí)。實(shí)驗(yàn)過(guò)程的考核主要是針對(duì)學(xué)生的實(shí)驗(yàn)習(xí)慣和操作方法等方面。從實(shí)驗(yàn)習(xí)慣方面來(lái)說(shuō)，由于工程光學(xué)的實(shí)驗(yàn)設(shè)備一般比較貴重，且對(duì)于精度的保持要求很高，因此除了對(duì)實(shí)驗(yàn)設(shè)備的存放環(huán)境有要求之外，還需要叮囑學(xué)生愛(ài)護(hù)實(shí)驗(yàn)設(shè)備，不能將與實(shí)驗(yàn)無(wú)關(guān)的物品，特別是水杯等，6/7隨意放置在實(shí)驗(yàn)平臺(tái)上。光學(xué)實(shí)驗(yàn)最重要的就是培養(yǎng)學(xué)生細(xì)心和認(rèn)真的實(shí)驗(yàn)態(tài)度，養(yǎng)成嚴(yán)謹(jǐn)?shù)膶?shí)驗(yàn)習(xí)慣，這不僅有助于部分學(xué)生在研究生深造時(shí)更快地進(jìn)入專(zhuān)業(yè)實(shí)驗(yàn)操作的狀態(tài)，也有助于培養(yǎng)學(xué)生對(duì)工作謹(jǐn)慎認(rèn)真的態(tài)度。學(xué)生按批次教學(xué)，每一批次不超過(guò)20人，可以確保大家都有動(dòng)手的機(jī)會(huì)。在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中，教師必須仔細(xì)觀察學(xué)生的操作情況，及時(shí)糾正不規(guī)范的實(shí)驗(yàn)習(xí)慣。特別是在碰到儀器故障時(shí)，教師應(yīng)該教導(dǎo)學(xué)生如何排查故障情況，沉著冷靜地解決問(wèn)題。在記錄實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)時(shí)，有的小組可能和其他小組相比誤差較大，此時(shí)應(yīng)仔細(xì)分析排查誤差產(chǎn)生的原因是由于客觀誤差還是主觀誤差引起?？梢宰寣W(xué)生重復(fù)幾次實(shí)驗(yàn)步驟，或者同一小組的學(xué)生輪流讀數(shù)，再觀察實(shí)驗(yàn)結(jié)果。期末成績(jī)的考核主要包括對(duì)學(xué)生實(shí)驗(yàn)報(bào)告的評(píng)定，考查學(xué)生對(duì)已做實(shí)驗(yàn)的掌握度兩方面。實(shí)驗(yàn)報(bào)告的評(píng)定除了看版面是否整潔，實(shí)驗(yàn)原理、目的、步驟是否清楚等，主要考察學(xué)生對(duì)數(shù)據(jù)的表達(dá)方式和處理方法，思考題的回答等。同時(shí)，要排查實(shí)驗(yàn)報(bào)告的數(shù)據(jù)是否有雷同的現(xiàn)象。此外，鼓勵(lì)學(xué)生撰寫(xiě)實(shí)驗(yàn)體會(huì)和實(shí)驗(yàn)過(guò)程中問(wèn)題排查的經(jīng)驗(yàn)等，有助于學(xué)生實(shí)驗(yàn)知識(shí)的積累。在考查學(xué)生對(duì)已做實(shí)驗(yàn)的掌握度方面，可逐組考察，采用搶答的形式，每組考核時(shí)間約為1015分鐘，可將部分實(shí)驗(yàn)裝置帶到現(xiàn)場(chǎng)，針對(duì)實(shí)驗(yàn)中的操作和原理等方面提7/7出有針對(duì)性的問(wèn)題，并可以適當(dāng)?shù)靥岢鲆恍┚哂性O(shè)計(jì)性的問(wèn)題，考察學(xué)生是否在完成書(shū)本上的實(shí)驗(yàn)同時(shí)，能夠提出自己的實(shí)驗(yàn)方案，考慮實(shí)驗(yàn)方案在細(xì)節(jié)上是否可行等。這樣有助于培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新精神，培養(yǎng)良好的科研思維習(xí)慣。五、總結(jié)作為光電信息專(zhuān)業(yè)本科生必修的專(zhuān)業(yè)基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)課，工程光學(xué)實(shí)驗(yàn)的教學(xué)在整個(gè)光學(xué)專(zhuān)業(yè)課的教學(xué)中起著至關(guān)重要的作用。本文針對(duì)光學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式及考核方