光学课程论文模板(10篇)

导言：作为写作爱好者，不可错过为您精心挑选的10篇光学课程论文，它们将为您的写作提供全新的视角，我们衷心期待您的阅读，并希望这些内容能为您提供灵感和参考。

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二、教学方法的改革探索

按照课程大纲的要求，在讲授过程中，分别介绍了应变式、电容式、电感式、压电式、霍尔式、光纤、CCD、温度传感器等一些经典传感器的基本原理、特性、测量电路及其应用。各种传感器章节相对独立，可以适当地调整讲授的顺序。传感器的讲授基本遵循从组成结构、工作原理、分类、等效电路、特性参数到应用这一思路。另外结合较常见的被测量，教师适当地总结归纳常用的传感器的使用要点及其选择依据，如都是测量位移的传感器，应变式传感器、电容式传感器或电感式传感器在使用的时候区别在哪；又比如都是做开关，电容式传感器和电感式传感器在原理上是否有区别，等等。以前我校的教学模式是以课堂讲授为主，根据教学内容开设少量的验证性试验。这种教学模式过于注重原理的分析，学生只是机械化地记住了传感器的一些基本概念和工作原理，但是当要解决实际问题时却感觉无从下手，缺乏对传感器的直观认识，甚至有学生体会不到传感器的实际应用价值。鉴于此，我们有必要对传统的教学模式进行探讨，通过教学方法、教学模式的改革让学生切身感受到将“传感与检测技术”的知识学以致用的快乐，实现传统教学方法所未能达到的效果。

1.调动学生的积极性，激发学生学习的兴趣。

教学方法改革的一个关键问题就是如何吸引学生的注意力，培养学生对课程的学习兴趣。在《传感器与检测原理》课程的教学过程中，我们通过平时生活中比较常见的现象来引出相应的教学内容，如通过对吊扇和空调的对比，举出温度传感器的作用；又如教室里的自动感应灯、审讯室的监听设备、家用的电磁炉都是怎样工作的；又如医学上的进步：X照影技术、内窥镜手术等如何实施；机器人如何识别周围环境；最新研制的无人驾驶汽车怎么实现在高速路上的行驶；等等。通过分析吊扇和空调工作原理的区别，引出传感器的重要性。这些实例大大激发了学生的学习兴趣，使学生认识到了学习该课程的重要性，为学生学习该课程后续内容作了准备。

2.充分运用现代教学手段合理使用教具。

传感与检测技术课程的特点是原理多，公式复杂，推理较多。在传统以往的教学中，教师在黑板画原理图或组成图时，一方面图形较为复杂占用很多时间，另一方面图形缺乏立体感，无法形象地描述检测过程，无法激发学生的学习热情。因此在教学过程中，我们通过运用多媒体，让传感器参与的控制/检测系统的过程和结果比较形象化、立体化，让学生对其工作原理有了感性的认识；通过PPT，学生了解了各种不同类型传感器的形状，对传感器有了比较直观的印象。多媒体课件的引入充分激发了学生的学习兴趣，活跃了课堂气氛，使学生对检测系统有了比较全面的认识。

3.教学与实验相结合。

为加强学生的动手能力、创新意识并促进学生对课堂知识的消化吸收，我们设置了相应的实验环节。通过实验学生自己动手接触各种不同类型传感器并搭建其相应的检测系统，一方面通过实验来验证原理，加强对基本定义的理解，另一方面增强了学生的测试技能、动手能力及实际问题的分析能力。

4.教学与科研相结合。

重视教学和科研的结合提高了学生的学习兴趣并拓展了学生的知识面，比如在讲霍尔传感器时，结合实际科研，采用霍尔传感器来定位，通过实际检测系统，对霍尔传感器的应用，包括霍尔元件的电路处理等进行介绍说明，加深学生对霍尔效应和对霍尔传感器工作原理的理解。又比方说，要设计一个测温系统，我们根据不同的测量温度和精度要求会选用不同的温度传感器。又比方结合我校光学工程的特色，在他们比较熟悉的光学类的科研项目中，通过具体的项目介绍各种不同光电类传感器的选取依据，包括不同类型的光源的选取。通过传感与检测原理知识在实际科研中的应用，学生可以更了解传感与检测原理课程学习的重要性。这种模式使学生认识到了传感与检测技术在科研中的重要性，并激发了学生学习的热情。

5.教学与生活、社会需求相结合。

目前，部分同学缺乏对课程学习的兴趣，不了解对本课程学习的意思，光学工程专业部分同学甚至认为跟他们以后的工作、研究方向没有关系，缺乏上课的积极性，不能很好地集中注意力。再加上枯燥理论的学习让他们很难集中精神听课，因此，在课程的讲授中最为重要的就是如何培养学生的学习兴趣，激发他们对本课程的学习热情。在知识点的讲授过程中，根据专业方向的不同，要有侧重点，通过一些热门的话题或他们比较感兴趣的话题引出知识点，如在介绍一种传感器的时候，通过列举一些现实生活中较常见的现象或者仪器，比如在介绍应变式传感器的时候，首先向学生介绍他们较为熟悉的电子秤重计的工作原理等，在介绍电感式传感器时可以先给大家介绍窃听器、拾音器等他们比较感兴趣的设备和比较感兴趣的话题。让学生比较直观地了解不同传感器的工作原理以及它的应用，让学生认识到，传感器在我们平时生活中随处可见，提高其学习的积极性。

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（一）缺乏与社会的交流和沟通

广告学本身就是理论与实践相结合的专业，而摄影类课程更是一门理论与实践并重的学科。但教师在教授这部分内容时，往往理论仍然大于实践，即便有实践环节，也是照本宣科，很难发现有创造力和想象力的摄影作品。长此以往，学生学习兴趣下降。此外，在教学过程中也很少有机会让学生参与社会活动，把学生放入市场环境下去锤炼，以至于学生难以直接适应社会，难以理解摄影对广告行业的重要性。

（二）学生重记录轻理论

一些学生把摄影等同于拍照（记录），在学习中，热衷于记录各类场景，不重视课堂理论的学习。由于专业理论相对于摄影操作来说,要枯燥得多，因而也是学生不愿学的原因之一。如何加强理论课教学，提高学生的学习积极性与自主性成了提高摄影理论课教学效果的重点问题。学生也习惯以自我为中心，很少能站在受众的立场，把摄影作品放在传播领域或消费市场的大背景中思考和感悟，而这一观念的转变需要靠理论进行引导。

（三）教师缺乏实战的经验和能力

由于社会发展日新月异，人们生产生活方式不断改变，所以从客观上来说，无论是教师还是课程、教材在一定程度上都与实际有所脱节。教师对广告行业的理解缺乏全方位的把握，从而对学生缺乏强烈的说服力。更有甚者，有的教师本人没有学过广告学理论，对行业和消费者的研究也不到位，却教授着广告学专业的学生，这就进一步导致学生和行业的脱节。

二、对摄影类课程在广告学专业教学改革中的建议

艺术创作能力是广告学专业学生的必备能力，但摄影类课程的教学不能仅仅以此为教学目标，应紧密联系市场，以消费者为核心，以能创造出打动消费者的摄影作品为目标。为此，因在教学体系和学生提升两方面做文章。

（一）教学体系方面

作为教师，那么在教学中，就需要有明确的教学目标、教学大纲、教学计划和教学内容的设计，这样才不会缺失方向性的指导。摄影类课程作为广告学专业学生的必修科目，不仅承担着广告基本理论的学习，还具有培养学生的宏观广告意识和微观广告操作实践能力，树立品牌意识和消费者意识的任务。所以笔者认为这是摄影类课程总的教学目标。因此，摄影类课程应该在阐述摄影理论的基础上，让学生清楚地了解摄影与广告的关系。首先，从课程内部要根据教学目标科学合理地设置教学。比如，摄影类课程中有关创意的内容，而创意理论从另外的课程之中会详细阐述，所以就没有必要再投入很多时间。其次，教学内容要向纵向延伸。可采用网络课程（开放式的、资源共享），制定相关考核制度延伸课堂学习等等，同时一定要加强学生的实训环节。这样可以调动学生的学习积极性，推动学生知识结构不断完善。再有，教师本身也要对广告学专业的整体课程加强了解，这样在教学过程中才能心中有数。同时，教师也要经常下企业、进社会进行学习和总结，要站在广告行业的前沿，为学生指明方向。

（二）学生提升方面

首先，在教学过程中，教师要帮助学生不断提高，利用案例教学法，根据所讲授的知识，找出恰当的案例，可根据案例进行针对性提问。比如，此案例是采用的何种摄影手法？摄影的突破点在哪里？摄影创意是否新颖？你觉得这样的作品能够打动消费者，为什么？科学合理的提问，往往会给学生带来很多启发。其次，要加强学生的参与观念。有了恰当的案例和内容，若没有学生的积极参与，效果不会很理想。此时，可以借助部分软件工具，如Photoshop、lightroom、premiere等在原有的基础上做出改进，而且可以将一些好的作品向外部进行推介，及时给予肯定，长此以往，学生的学习热情和参与程度大大提高。第三，在形成良好的学习习惯后，教师可以进一步给予学生学习自，把下次上课的内容先告知学生，让学生课后找资料、作分析、写总结，然后在课堂上由学生进行讲解，逐步实现课堂的翻转，达到民主、自由、和谐的课堂氛围，这样会更有利于学生对知识的掌握和理解。

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1.1大多数学生对理论课认知错误，使课堂效果大打折扣

为数不少的大学生认为现在是市场经济，市场经济讲求务实，而理论是务虚的，市场经济需要的是专门人才，能掌握过硬技术就行了，理论枯燥死板，没什么用处。广播电视专业的学生更是认为，会拍会剪，懂技术就行了，不需要什么理论基础。所以上课时很多学生都热衷于扛着机器到处去抢新闻、去拍新闻。事实上，广播电视专业及广播电视新闻学是研究广播、电视及互联网等大众传播媒介新闻信息传播的基本理论与基本方法的新闻学应用专业，广播电视专业的培养要求中就提到“学生主要学习基本原理和新闻学、广播电视学、以及与广播电视有关学科的基本理论和基础知识，受到广播电视新闻采访、写作、编导、播音、节目主持等方面的基本训练，具有广播电视节目策划、编辑、采访、管理等方面的基本能力。”可见广播电视专业对学生的要求是理论与实践并行，用广电、新闻学的基本理论打基础，树立专业意识和素养，是掌握实践能力的重要环节，否则就是“根基不牢，地动山摇”。大多数的学生都意识到了广电实用技能的重要性，但是对理论却不重视。上课不听，认为理论毫无用处，与实践无关，割断理论与实践的关系，从而使课堂效果大打折扣。

1.2学习的性质与传统的教学方式使学生丧失了学习的兴趣与热情

学习是一种紧张调动身心的活动，在这过程中，学生会感觉到累、紧张及不适，这是学习的固有属性，这就使得学生更倾向于休闲娱乐，而很少主动学习，而课堂学习又进一步加剧了一些被动性，使学生更难进入学习状态。这时候，就应该发挥教师以及教学方式的优势，但是，现今还有许多教师坚持传统教学方法，比如上广播电视新闻概论时，他们还是以书本和自己的教案为基础，死扣书本、教案，案例枯燥老旧，形式沉闷，感染不了学生，在广电这个与媒体有关的专业，很少或甚至不用新媒体呈现，有些教师最多只安排了ppt，这样的教学方式打破不了学习的消极性质，无法令学生提起兴趣，更别提提高课堂效果，这时候，就难免会有学生会开小差了。

1.3学生缺少课堂学习自，主体地位被忽视

许多课堂和教师都忽视了学生在课堂上的自。学生应该是课堂的主人，而不是被灌输者，有些教师在上广电新闻概论的时候，总是自己“独霸”课堂，无论是理论还是案例，都使学生像是一个旁观者和被迫接受者，这样学生当然找不到在课堂上的存在感，从而对课堂失去兴趣，消极对待。理论课与实践课最大的区别在于，实践中，学生可以自己动手，他们可以发挥自己的优势和潜质，能激发自己的兴趣，而理论课则不然，全是概念和硬知识，使学生很难找到学习的，这时，教师如果不注重学生的学习自，不提高学生的主体地位，课堂效果将会越来越消沉，最后甚至发展到学生对老师产生看法的地步。

2影响广电专业学生课堂积极性的因素

从上面存在的几个问题，我们可以大致了解到若干影响广电专业学生课堂学习积极性的因素，其中主要有以下三点。

2.1广电理论课本身的性质

上文也提到过理论课的特殊性。但广电专业相对偏于实践，所以很多学生的兴奋点在于实践，加之广电理论课自身的相关知识都能在实践中或多或少进行学习，这些因素使得广电理论课更加形同“鸡肋”。

2.2教师的自身因素及课堂影响力

这一因素是最重要的。常言道“没有笨学生，只有笨老师”，老师对学习、尤其对课堂的影响至关重要。老师对课堂的态度，老师的性格及课堂策略都至关重要。广电专业理论课作为人文社科类课程，要更加凸显人情味，老师在强调新闻的人情味和社会责任时，如果能用自身独特的方式和形式，就会极大提高课堂影响力，从而提升课堂效果。

2.3社会学环境的影响

当然，课堂效果出问题，不只是课业本身、老师甚至是学生的问题，更主要的是社会大环境的熏陶。在当前的社会环境下，整体忽视理论，有些人只有在实践中碰壁后，才意识到理论的重要性。当前社会以经济建设为中心，人们越来越现实，越来越不注重学习理论，甚至轻视理论，这大大地影响了理论课堂的学习效果，因为，毒已入心。

3提高广电专业理论课课堂学生积极性的方法

3.1利用多种手段构建丰富有趣的高效课堂

要提高学生的课堂学习积极性，首先要在课堂教学方法上下功夫，避免传统理论课教学的枯燥、沉闷，改变传统课堂教学方法的固定模式，创建丰富有趣的高效课堂。对于广电专业来说，更需要利用多种手段，多种媒体形式，使课堂内容更丰富的同时，提高学生的兴趣。“高效课堂”这个词，在中学阶段就已经提出来，意在提高课堂教学中学生的积极性，提高学生的学习效率，从而取得更好的课堂效果。在大学广电专业理论课中，甚至是所有大学课业中，“高效课堂”也弥足重要，它能够很好地调动各方面课堂资源，尽可能大地影响和调动学生积极性，感染学生，这在传统课堂中是没有的。学生在丰富有趣的高效课堂上，能够接触到理论的另一面，同时教师利用自己的功力和人格魅力，使得理论焕发新生。构建丰富有趣的高效课堂，关键是利用多种手段，用多种手段来表现理论课的魅力，吸引学生，这不仅仅限于用个多媒体，用个ppt就行了，这只是表面的教学工作，最主要的是广电专业老师，要会利用新闻、电影视频，音乐等多种艺术形式来表现。如在上广播电视新闻概论的时候，授课老师可以播放与内容相关的影片和音乐，当讲到各种电视类型及发展史的时候，教师可以播放CCTV、BBC等著名媒体所制作的相关纪录片，在讲到中国电视的发展史的时候，教师可以播放在历史上很重要的作品片段，在讲广电制作的理论课时，可以利用对比影片的方法来解释画幅、镜头等相关知识，讲到电台相关知识的时候也是一样，可以用几个典型的国内外电台节目，如《美国之音》和《央广之声》来说明电台节目相关的理论知识，在讲到新闻理论及新闻关的时候，可以利用一些名家讲座和专题报道来提高学生注意力，可以利用主旋律音乐来烘托气氛。教师在上课前和上课间隙，也可以播放一些时下流行的歌曲和娱乐视频来调节气氛，提高学生积极性。在上到一些与广电历史和时代性有关的理论课时，教师甚至可以找出自己以前收藏或保存的相关物品，比如磁带、老式收音机等，展示给学生观看，让学生对这段知识和历史更感兴趣。广电专业理论课虽然是理论，但与实践有极大关系，教师可利用相关案例，关注和表现时下热点问题，并结合语言的组织，幽默感的把控，讲课形式的设计，来使课堂更加丰富有趣，这样，才能使学生感到新鲜有趣而不厌倦，从而提高学生学习的积极性。

3.2积极与学生互动，提高课堂的自主性

前文提到学生的自以及学生的课堂地位对学生课堂积极性的影响。每一个人都渴望被重视，都希望在一个特定的场合中体现自己的存在感，如果在有可能或应该产生存在感的时候，没有被重视和发现，整个人就会陷入到一种消极、无生机的状态中，从而对当时环境里的任何事都不感兴趣。所以，我们要在课堂上提高学生的自主性和地位，让他们做“课堂的主人”。要提高学生的自主性，关键就是积极与学生互动，我们在上广播电视专业理论课的时候，要会就概念和案例跟学生交流互动，走下讲台，倾听学生的话，倾听学生对这个媒体和与这个媒体相关问题的看法，让学生都重视课堂这一段时间所讨论的问题知识，让学生对这个知识发表见解。课堂讨论也是一个很重要的方式，它能让自完全抓在学生的手里。通过知识和案例的小组讨论，学生能融入课堂，找到存在感，激发学习的兴趣。广电教师还可以进行随堂小训练，提高学生们的注意力和参与度。比如讲到广电编辑时，可以让大家随堂写东西；讲广电的特点时，可以让同学谈谈自己与广电的小故事等。互动和课堂讨论，是提高学生积极性的重要手段之一。

3.3引导学生对理论产生重视和理解

理论是枯燥的、无味的，但这只是它表面性质的表现之一，实际上，理论在人类发展史上起着重要作用。理论推动实践，有多少大事都是在优秀理论的指导下才能成功的，就以广电专业理论来说，从事广电事业，只懂技术，不懂得广电的发展脉络、基本原理、理论体系以及现状，是很难在实践中取得成就的，只懂技术不懂理论，在广电体系里难以生存，因为广电的基本工作，比如摄影、剪辑都有一套严密的理论嵌套。所以，教师要引导学生认清现实，注重理论的重要性，引导他们多看一些专业类书籍，同时引导他们关注时事，关注与广电专业相关的现实事件，让他们将事实与理论相结合，更好地理解理论，体会理论的现实意义和重要性，让他们理解理论，不讨厌理论，从而提高他们在理论课堂上的积极性。

4总结

课堂是教学的主阵地，良好的课堂效果是教学成功的一半，课堂效果提升的关键在于提升学生的积极性。在现代这个教育环境、社会环境复杂因素日益增多的情况下，更要注重调动广电专业学生课堂积极性，实现这一目标的关键在于以学生为主，让学生自己在课堂这个教学的主阵地上乐于、勇于打好属于自己的硬仗。

作者:李杰锋 单位:广西大学新闻传播学院

参考文献：

[1]刘进华，广播电视编导专业理论课的教学思考[J].电影评介，2014（18）.

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1．学生思想重视不够由于市场营销是专业基础课，因此开课学期一般为大一第二学期或大二第一学期，而这两个学期的闭卷考试都很多，学生要花费许多时间去应付许多门课程的考核，所以在课程练习环节上投入精力较少。

2．学习存在应付现象江西理工大学对学生考试及练习要求都很严格，这也是对学生端正学习态度和踏实工作作风的培养。然而，部分学生学习态度不认真，学习应付了事，对于教师布置的课程练习不认真对待，甚至在别的同学作业中挂名以蒙混过关。

3．学习缺乏主观能动性学习兴趣和热情是提升学习效果的关键所在，由于学生普遍缺乏市场营销实际工作经验，加上能够有效提供给学生进行课程实践的平台较少，这些都会引起学生学习兴趣及热情不足，从而导致学生学习缺乏主观能动性。

(二)教师方面的影响因素

1．教师实践经验不足由于江西理工大学广告专业建立时间较短，教师普遍缺乏市场实际操作的丰富经验，难以充分把握市场营销学的实践应用技巧和方法，因此，应进一步丰富教师的实际操作经验，以促进教学效果的提升。

2．教师对学生课程练习要求不足教师应强化对学生的课程练习要求，针对课程中的核心问题，教师应安排学生围绕这些核心问题予以强化练习，为了提高课程练习效果，教师与学生之间应安排定期课外练习辅导，帮助学生解决课程练习中遇到的问题。然而教师受教学工作、科研任务等许多情况的影响，加上学生本身缺乏主观能动性导致学生不愿意主动找教师交流，这些因素都导致该方面的工作尚不到位，应予以加强。

二、相关教学改革措施和建议

(一)针对学生的改革方法和措施

1．加强学生学习观念意识教育

在开始做课程练习时，应正确引导学生对课程练习重要性的认识。引导学生正确处理理论学习、课程练习的关系，加强学生学习态度和学习意识的修养，加强学生观念意识教育，使学生引起足够的重视。

2．引导学生认真完成课程练习

教师应教育学生认真对待课程练习，尤其是引导他们认识到通过课程练习能有效提升自身的就业技能。教师还应通过耐心指导，帮助学生理解课程练习设计原理和提升技能的关键所在，引导学生提升主观能动性。

3．提升学生学习的主观能动性

学生除了完成教师安排的课程练习外，还可结合自己实践中遇到的实际问题作为课程练习课题予以分析研究，学生应主动与教师沟通，认真听取教师的建议。通过这些做法，可以进一步有效保证市场营销课程练习的教学质量，从而提升学生的课程实际学习效果。开展市场营销课程练习的一种理想做法就是有效利用实习单位提供的实践平台，让学生真正参与到企业中按照企业要求完成相关工作，并充分实行校企联合指导。这样可充分培养学生实践运用能力、团队合作精神，使学生真正意义上理解把握实际工作要求和过程;同时也利于企业单位和学生较早互相了解，使学生就业后尽早地进入工作角色。江西理工大学部分专业如数媒艺术设计专业已对这种新的指导方式进行了较为深入的探索，从企业、学校、学生各方面反映的情况看，已起到了较好的效果，深受学生和用人单位欢迎。

(二)针对教师的改革方法和措施

1．进一步有效提升教师的专业实践水平

市场营销课程是对实践要求较高的课程，教师应在教学任务之余，利用诸如暑期等较长假期，主动到企业去实践锻炼，虚心向企业学习并协助企业解决工作中的实际问题，从而有效提升教师的专业实践水平。

2．加强课程练习教学环节中的监督管理

教师在布置学生课程练习要求后，应增强对学生课程练习教学环节的监督机制。其一，要增强教师教学工作使命感;其二，引入现在企业常用的管理做法，要求学生以书面形式将自己的课程练习工作予以汇报，并将自己课程练习的体会包括遇到的困难及取得的进步及时记录下来。

(三)改革成绩考核评定方式，提升教学水平

检验标准学生课程练习的成绩考核评定方式可从两个方面予以衡量:一是课程练习的学习效果展示，可让学生根据自己的学习认识并结合相关案例制作演示PPT予以分析讲解;二是学生完成课程练习的质量情况，教师可按学生课程练习成果情况进行成绩考核。评审评分标准可采用比例方式进行综合评定，如可设定学生课程练习案例环节占50%，课程练习个人小结环节占30%，平时学习表现和学习态度综合等占20%。

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2荧光探针

荧光探针在荧光成像技术中占据举足轻重的地位。一般荧光探针需具备优良的光物理性质，以便于激发和检测，且不与生物基质同时被激发，还要有较高的荧光量子产率和摩尔消光系数。荧光探针的溶解度要大，便于溶于缓冲液或细胞培养液中，且热、光性质比较稳定，有特异性标记位点。荧光探针需要具有良好的生物相容性，易于进入细胞内。荧光探针大致分为两类，包括化学类和生物类。化学类包括有机染料、纳米材料（金纳米粒子、半导体量子点等）及金属配合物等。生物类包括藻胆蛋白、分子灯标及基因编码荧光蛋白等。荧光探针在化学、光学、生物学等领域应用广泛，但是，目前仍缺少有效的分子探针识别疾病分子水平上的独特位点，故从分子水平上进行病理研究比较困难。

3荧光成像技术的应用

3.1蛋白质、金属离子的检测

生物体的生理状态可以通过蛋白质表现出来，生命活动离不开各种酶的作用，而酶大多是由蛋白质构成的，故研究蛋白质的结构和功能在认识生命活动过程中至关重要。刘亭延等采用荧光成像技术构建了一种检测人血清蛋白质的新方法。该方法以碳量子点为标记染料，以聚丙烯酰胺凝胶电泳分离出人血清蛋白，优化实验条件，最终得到清晰的电泳图。段相国等建立了一种HCVNS3／4A蛋白酶在小鼠体内瞬间表达的模型。金属离子在生物学中起重要作用，金属离子与荧光探针结合，在荧光显微镜下可观察细胞内金属离子的变化。Michael等选用Indo－1为模板，合成了一系列检测Ca2＋的荧光探针，可用于确定活细胞定位置的Ca2＋浓度。Sare等合成了Zn2＋的荧光探针，并应用到细胞中Zn2＋的检测识别中。人们还建立了Mg、Cu、Hg、Cd等离子的检测模型。荧光成像技术应用于蛋白质及细胞内金属离子检测还存在一些问题，如有的荧光探针不能通过细胞膜、成像过程对细胞造成损害、检测方法不统一等，因此，建立统一、低损害的荧光成像检测技术仍是极具挑战性的研究课题。

3.2肿瘤疾病的检测和诊断

目前，肿瘤的临床诊断主要依赖于显微形态学观察，从而在细胞层面上了解肿瘤细胞的类型与个体差异，这就要求检测手段不断进步。荧光成像技术以其操作方便、标记靶点多、灵敏度高等优点，广泛应用于肿瘤跟踪成像研究中，具有广阔的临床应用价值。高苒等建立了一种小鼠肿瘤模型，利用荧光显微镜和活体荧光成像仪可直接从整体和细胞水平上观察肿瘤，了解宿主与肿瘤间的作用。至今为止，人们对此进行了深入的探讨和研究，但该技术应用于体内时需要考虑复杂的体内环境，动物组织会产生背景噪音，影响该技术的发展应用。

3.3药物新剂型研究

为了提高药物疗效，降低毒副作用，发展药物新剂型尤为重要。荧光探针的不断发展使荧光成像技术在这一领域的应用范围不断扩大，可用于对药物运输过程、细胞屏障跨越方式、药物释放过程等的观测研究，它的迅速发展也大大促进了药物新剂型研究的迅速发展。陈刚等研究了荧光探针经内耳给药后的转运通路，在荧光成像系统下追踪了整个运输过程。钟华等构建了一种装载抗癌药物阿霉素的新型纳米胶囊，采用激光共聚焦显微镜实时跟踪观察药物投递释放过程，为新剂型的研究提供了理论平台。目前，类似的研究虽然较多，但仍处于理论研究阶段，诸如荧光探针毒性、生物体内相容性等问题还没有解决，没有合理的规范，难以规模化生产。

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二、创意模仿的训练

在教学中针对优秀广告创意的分析，往往使我们走向对这种创意的学习，或者说对这种创意核心思想的学习，再把这种思维方式运用到其他创意表现中，我把这称之为创意的复制模仿。在赏析广告作品的同时，根据原创意的核心思想，变换广告的产品，模拟原作品风格进行的创作训练。例举李欣频杯店广告文案的创意表现，作者从杯子的“有形产品”层面入手，阐述杯子的“附加意义”，以水为桥梁，借助杯子对水外形的“建造”功能，来阐述杯子在都市情感关系中发挥的作用。杯子是独处时表达忠贞的象征，杯子是情人间远近亲疏的征兆；杯子甚至是社会地位与权力的代表。这则文案，通过巧妙的创意，娴熟的文字，改变了人们对杯子的既有概念和认知，聚拢了人们对于杯子的价值想象，为杯子赋予了情感的内涵，改变了目标消费者对于杯子的消费态度和观念。总结文案从形式到内容的亮点：如双关语、语言的诗意与含蓄、语言的精炼与内涵。把以上优点作为要点，要求学生创作高跟鞋或手机的文案。在学生为其他产品寻找新的定义与内涵时可以例举法国哲学家德罗亚对概念的重新定义：碗：不是为了在餐桌上炫耀主人的品味，而是为了终止水无止境的流动；回形针：不只是办公室里分类文件的工具，而是温和的抗拒散乱，坚定的抓住秩序，本身就是一种伦理；遥控器：可以隔空展现思绪万能，心想事成的巫术道具等等。让学生不断填写“**不是**而是**”。这项训练的要求是前半句揭示物件的普遍符号意义，后半句要求学生以独特的思维与视角揭示物件未被发觉的含义，甚至可以是另一种哲学意义上的定义。

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中图分类号：G424 文献标识码：A DOI：10.16400/ki.kjdks.2015.10.049

Innovation and Practice of Introducing Combination of Production，

Study and Research Model in Applied Optics Teaching

GAO Hongyun， LI Min， CHEN Qingming

（Physics Department， School of Science， Wuhan University of Technology， Wuhan， Hubei 430070）

Abstract For the "Applied Optics" Teaching resources can not be achieved between the teachers， students and businesses of the three effective sharing of issues， this paper will research this innovative model into teaching session. Through flexible classroom teaching， classroom into the after-school learning network， as well as colleges， enterprises and practices throughout the three important teaching tool， designed to improve teaching effectiveness and achieve win three universities， businesses and students， and to provide a University Professional Courses effective teaching reference method.

Key words production， study and research; applied optics course; course teaching; innovation and practice

“产学研”这一创新模式在2011年就从国家高度被提出，它为高校的办学理念指出了一个重要的发展方向。①关于产学研的研究和应用受到众多相关研究人员的重视。②③然而，目前关于产学研的研究主要集中在内涵、办学、特征等方面进行分析，而关于产学研这一创新模式用于某个具体的专业课程却鲜有提到。众所周知，高校开设专业课和学生毕业以后的工作学习密切相关，扎实的理论基础和丰富的实践经验使学生具有更强的工作能力和竞争力。具有光学专业的著名高校，如浙江大学、南开大学、天津大学等都把应用光学列为重要的专业基础课程。尽管相关教育工作者在应用光学课程教研方面做了大量的工作，但是一些问题和矛盾也一直存在。④⑤其主要原因是科研经验丰富的授课老师、对专业知识茫然而又向往的学生以及一直提倡产学研的企业之间并没有有效实现资源共享和互动。

因此，本论文提出引入新型产学研模式这一理念，通过应用光学课程内容方法的创新与实践，为学校专业课程找寻一个有效的教学方法，为培养具有较强综合知识能力、较高竞争力和创新能力的复合型人才奠定扎实的专业基础。本论文研究主要包括灵活课堂教学、网络课堂融入课后学习以及实践和校企联合贯穿始终三个重要教学手段。

1 灵活课题教学

应用光学课程作为公共基础课程和专业课程的桥梁，它的成功开展不仅关乎本科生从公共基础课程到专业课程的顺利转换，更是学生后续专业课程的必要基础。灵活的课题教学不仅能提高学生的学习兴趣，而且有助于课堂知识的掌握，本论文首要的工作就是如何有效地灵活课堂教学。多媒体教学一直是高校推崇的有效教学手段，本论文主要是在多媒体教学的基础上采用以下两个方面灵活课堂教学：

（1）科研经验、实际应用和书本知识有效融合到课堂教学中。在课程开设期间，有效利用课题组成员的丰富科研经验，结合目前国家的热点发展和研究方向，尤其是航空航天、环境监测、新能源开发等方向中的应用。如讲授透镜成像这部分内容时，可让学生了解在我国目前最振奋人心的探月工程项目中，从月球上传回的每幅图片都有成像光学系统的功劳;在讲授望远系统这部分内容时，可列举最著名的哈勃天文望远镜以及其拍摄的部分经典图片;在讲授全反射原理这部分知识时，可以和当前环境监测中PM2.5的检测联系起来，光学表面等离子体共振生物传感器也利用的是光学全反射原理;在讲授光学不变量这部分知识时，可列举激光雷达中的光束扩束系统等等。如果每个教学内容部分都能和目前实际应用结合起来，就会使学生对所学习的知识有很深的理解，并能明确学习的目的和方向，自然而然地使学生的学习由被动变成了主动，大大提高了学生的学习兴趣，同时也会让授课教师更有激情和自信。

（2）光学计算机仿真融入课堂理论教学。在课堂教学中可充分利用光学软件辅助讲授光路追迹和光学像差等晦涩难懂的理论知识。如在讲授光路追迹公式这部分内容时，可利用光学设计软件Zemax仿真光线在光路系统中的传播过程;在讲授平面镜旋转这部分内容时，可利用PPT自带的动画功能仿真出旋转和光线传播的关系;在讲授光阑这部分内容时，可利用Matlab仿真出不同光阑对光路的影响;在讲授几何像差这部分内容时，可利用Zemax仿真不同像差的图样等等。应用光学不同于其他课程，课程内容里几乎所有知识都能用计算机形象地仿真和实现，如果课程内容的讲授和计算机仿真演示能有效结合起来，可使枯燥、晦涩的课程内容变得生动、形象。因此，三维图形和动画的合理使用会使学生有效地掌握专业知识，并能在以后的光学系统设计和实际应用中凸现较强的能力和潜力。

此外，可根据每个成员的优势，协作完成应用光学课程教学，如科研经验丰富的老师讲授应用方面的知识内容，计算机技能熟练的老师讲授晦涩难懂的理论知识，这样会更好地引起学生的学习兴趣，在有限的教学时间内让学生掌握更扎实的应用光学知识。

2 网络课堂融入课后学习

在教学过程中老师一般会留一些思考题或课后习题，然而这类学习缺少很大的互动性，学生自主学习的动力明显不足，致使不少同学都采用抄袭方式完成，给后续的教学带来不利的影响。网络教学是一种非常重要的辅助教学手段。本论文主要从以下两个方面使网络教学融入课后学习进而促进课堂教学。

2.1 建立一个专业课程学习网站供学生下载相关学习资料和视频

建立一个应用光学专业课程学习网站，学生可利用空闲时间下载并学习相关资料和视频，避免在课堂上记录大量的学习笔记，一定程度上减轻了学生的学习负担，学生只需在课堂上认真听讲，必要时做一下问题记录即可，大大提高了学生的学习效果。网络教学也是教师和学生的一个互动平台。教师把上课的教案、习题、测试题、思考题和一些相关的科研应用等放到网上，让学生自主学习消化，如果学生有任何问题或疑问可以在网上和老师交流讨论，实现网上在线答疑，可以把有限的40个学时的课堂教学发挥最大的教学效果。尤其是课堂上展示的三维动画视频，学生不一定能及时消化，如果学生能及时从网站上下载相关视频，就可以随时查看和学习，不受有限的课堂学习时间的限制，可以让学生的学习时间更灵活。此外，课程学习网站上可以上传一些相关的课外资料，如阿贝折光仪最早是谁发明的，现在已经发展到什么程度，望远镜最早是谁发明的，望远镜的种类和最新发展，尤其是同学们比较感兴趣的天文望远镜其原理和结构，照相机的发明者、种类、最新发展等等，大量的文字、图片、视频等资料都是同学们感兴趣而课堂上无法给他们详细展示的内容，这样一来专业课程网站的使用很大程度上拓宽了学生的知识面，开阔了学生的视野。

2.2 建立一个QQ交流群可以让学生和老师之间进行及时互动交流

目前武汉的无线网络已经普及，利用这一网络优势，可以建立一个供课程学习交流的QQ群。这样一来，无论是老师还是学生都可以很方便地互动，一定程度上弥补了专业网站必须登录才能交流的问题。利用所有同学都在使用手机QQ的现状，建立的QQ群可以实现问题和信息的及时互动，让老师能够第一时间掌握学生的学习动态，信息的及时反馈可以让老师更好地给学生授业解惑，一定程度上促进了教学效果的提高。此外，免费的信息交流方式让学生在学习更有主动性和积极性。

3 校企联合实践贯穿始终

我们不仅要培养学生的创新思维，更重要的是培养学生的实践能力和实际科研能力。主要通过课外实验、专业课程设计、实践实习考察和邀请企业技术高管人员来校开设公开讲座等方式，具体实践过程主要分为如下两个方面。

（1）产学研培养模式可以大大提高学生的综合能力和竞争力。应用光学课程不同于其他课程，课程内容的每部分理论知识都能和实际应用结合起来，在教学过程中可以充分利用这一优势，在每个独立章节之后都安排1～2个相应的应用光学实验，这样可以充分调动学生的学习积极性，而且通过实验可以让学生很容易理解和掌握所学的知识。学习期间也可让学生分成若干学习兴趣小组，如果有好的创新理论可以结合光电实验室实行具体实验和实践应用，这样可以大大提高学生的学习兴趣和创新能力。此外，通过课程设计可以让学生的学习能力得到进一步提高。这种理论和实践相结合的教学模式是基于学分制和大类培养背景下提出的新的教学方法，也是针对其他就业创业类人才提前开设的准备课程环节。这就使得产学研模式不再是企业公司的专属，面对激烈的残酷竞争，让学生的能力提前得到全方位的锻炼和加强。

（2）校企联合可以从根本上杜绝学校和企业的脱节问题。在课程学习期间可以适当安排学生到相关企业进行参观和学习，让学生提前了解到课程知识的具体科研和社会应用。适时邀请一些企业的技术高管进入课堂为学生开设相关的理论和实践公开讲座，并为感兴趣的和学习优秀的学生提供一定的企业实习机会，这会让学生看到未来的专业发展方向，让学生的学习有了明确的方向和目标，不仅促进了学生的学习动力，也提高了课堂教学效果。

4结束语

引入产学研模式后应用光学课程教学效果明显。然而，在这一新型模式下，有些问题必须引起一定的重视，一、每个成员老师都承担着一定量的教学和科研工作，如何协调好教学时间和实践教学活动不冲突是面临的首要问题;二、科研所需的知识面广而深奥，如何将书本知识和科研进行优化结合而不让学生觉得科研太难而失去对科研的兴趣;三、开设企业实践和相关课程设计，由于人数较多，过程环节监督有待完善。这一创新模式可以成功推广到其它专业课程教学当中。

基金项目：武汉理工大学教学研究项目（项目编号：2013081）

注释

① .在庆祝清华大学建校100周年大会上的讲话[N].人民日报，2011-04-25.

② 朱方来，刘世林.高等职业教育实践教学基地产学研结合人才培养模式的研究[J].高教探索，2006（3）：78-81.

篇8

中图分类号：G642.0

文献标识码：C

DOI： 1（）.3969/j.issn.1672-8181.2015.03.005

1 我校《激光原理与技术》专业课存在问题

我省许多理工类院校的光信息、光电类和大部分应用物理专业都开设《激光原理与技术》课程。作为重要专业基础或方向课，此课程：第一，具有较强的理论性、实践性、前沿性和探讨性；理论抽象，公式众多，有相当学术和技术含量的课程，教学中经常发现学生对概念缺乏准确理解或概念和实际应用“两张皮”的现象。第二，课程教学内容多，课程容量大。第三，由于激光技术、光电技术的发展日新月异，器件层出不穷，与新现象、新理论、新器件、新应用有关的课程教学内容也必须不断地做出更新调整，

另外，《激光原理与技术》课程涵盖知识点包括激光原理、激光技术两部分，知识点明确，可以用一个实验、一个概念来组织教学内容。课程具备开展翻转课堂的实施要求。

2 翻转课堂在《激光原理与技术》课程中的实施方案

结合我校《激光原理与技术》课程特点，在现有的翻转课堂模型基础上，我们设计了翻转课堂的教学路线图f如图1）。主要由线上学习、课堂学习和课后学习三部分组成。LMS作为教学实施的基础性管理学习平台，可提供教学资源、学习过程记录和互动场所。

线上学习

课堂学习

课后学习

2.1 设计知识单元的策略

将课程按“知识块”分成8个教学单元，即：激光的基本机理，激光谐振腔理论以及激光振荡理论，连续和脉冲激光器的工作特性，选模技术，放大技术，稳频技术和激光短脉冲技术。每个教学单元可以由一次或多次课程完成，以便教师开发课程视频。

2.2 设计课程微课

第一，根据本专业课程教学内容（突出难点、重点），设计微课。第二，每个教学单元可分成若干个模块，以模块为单位设计微课。第三，微课内容包括微视频、课间练习和每周作业。通过微视频中的导读内容、课间练习和作业，向学生提出问题，引导学习者自主思考。

2.3 翻转课堂教学设计

2.3.1 线上学习

第一，通过慕课学习。让学生假期在慕课平台查找与激光器件有关的知识，提前使学生进入到课程中来，在头脑中初步形成激光器件的结构框架，对激光器件的主要应用等有简单的了解，简单的知识点通过慕课学习。第二，通过微课学习。设置每周微课时间和作业提交截止时间。课间练习和每周作业可采用填空或选择形式，每道题在截止日期之前允许学生提交3次，否则当次作业记为0分。另外，在学生看完微课之后，对微课中的收获和疑问可以在讨论区发帖。由教师团队或学生讨论互动给出解答，完成课题组布置的线上学习任务。

2.3.2 课堂学习

第一，分析每个教学单元的目标、知识类型、学生线上学习情况和存在的问题，确定教学策略，如“讲授”、“自学”、“讨论”、“实验”、“探究”等。第二，学生的独立探索和协作学习。具体分为五个环节：①明确问题：根据课程内容和学生观看微课时提出的疑问，总结出-些有探究价值的问题；②独立探究：从开始时选择性指导逐渐转至为学生的独立探究学习方面，让学生在独立学习中构建自己的知识体系，注重和培养学生的独立学习能力；③协同学习：通过“探究式案例”、“探究式实验”鼓励学生以小组协作形式，采用对话、商讨、争论等形式进行讨论并实施；④交流展示：成果交流采用如：举行展览会、报告会、辩论会、小型比赛等；⑤考核评定：建立线上学习、课堂和课后学习各环节的考核评价。考核成绩构成为“课间练习20分+每周作业15分+课后研究报告和小论文5分+讨论区及课堂活跃度10分+期末考试50分”。

2.3.3 课后学习

由课后的复习，学生定期的答疑，学生完成的项目任务和课程论文构成。

3 翻转课堂教学实施案例――以光学谐振腔（FP腔）为例

3.1 线上学习

首先利用微课介绍实验现象，给出FP腔的输出装置，给出了连续波入射时单模光纤FP腔输出光谱。提出问题：如何解释上述实验现象呢？接下来在微课上介绍描述上述激光现象的基本概念与相关规律。根据多光束干涉原理，可得垂直入射时，光学FP腔的输出与输入光强之比为：

将光纤长度，折射率（n=1.48）代人，可得其自由谱宽为50CHz，利用变换式，可得自由谱宽为0.4nm，理论计算与实验现象一致。通过微课学习，学生完成知识的内化。课间提问，采用填空题：C02激光器波长为10.6um，当腔长L=lm时，自由谱宽为（），如果该激光器的光谱线宽度AVF=108Hz，则输出为单模还是多模（）。要求学生在规定时间完成课间作业的提交。

3.2 课堂学习

首先，提出问题：腔端面反射率对输出特性的有什么影响？让学生在独立学习中构建自己的知识体系。然后，进行协作学习，以4人为以小组，利用计算机对（1）式所描述的规律进行数值计算，将结果可视化，计算结果与实验结果一致。从图上还可发现原本静止的图“动”了起来。给学生很大的想象空间，这一环节是理论分析的重要补充，再次完成知识内化。将科学计算引入课堂，提升学生解决问题的能力与效率，引导学生进行研究性、探索性学习。通过可视化，学生对复杂的激光现象具有了感性认识，促进学生对晦涩理论的理解。最后，介绍新实验现象的探索。前面我们详细学习了连续波入射情形下，光学FP腔的输出特性，自然会想到脉冲激光入射情形，那么脉冲激光入射到光学FP腔，其输出具有什么特点呢？通过教师的引导和学生的协作学习和探索，得到当脉冲激光入射到单模光纤FP腔时，其输出波形具有衰荡特征，从而完成创新能力的培养。

3.3 课后学习

以小论文形式，让学生完成一份研究报告，题目为光学FP腔的激光器件中的应用。鼓励学生利用网络资源，查阅光学FP腔在各个领域的应用。例如FP在输出模式选择，光束质量改善等方面的应用，让学生自行选题，自行设计实验方案，在学院的激光实验室独立完成实验，完成小论文撰写和提交。

4 结束语

翻转课堂教学模式起源于美国，在我国真正去推行翻转课堂教学模式还有很多问题有待解决，还需要更多的实际教学工作要做。

参考文献：

篇9

物理学是一门以实验为基础的课程，物理实验教学是物理教学的重要环节。作为一名物理师范生掌握好中学物理实验是最基本的要求，在中国《普通高中物理课程标准》中对通过物理实验培养学生的能力也有明确要求。然而，当我们走进实验进行中学物理实验探究时才发现，在实验探究方面我们仍然存在着很多问题。比如：在我们高中的学习中有一部分实验没有开设；有些实验仪器不会操作；探究实验不能按照步骤进行；缺少严谨的科学探究精神；数据记录也有不规范之处等。我们在高中物理的学习中物理实验并没有像《课标》所要求走进我们的课堂教学之中。但是，实验是物理课程改革的重要环节，是落实物理课程目标，全面提高学生科学素养的重要途径，也是物理课程改革的重要资源，做好物理实验教学是物理教学的重中之重。我国物理教材实验部分的编写是否与我国《课标》要求相契合？通过现有物理实验教学是否能达到对学生科学素养的培养？这些问题急需我们来思考。

物理教材是物理教学的主要依据，做好教材中物理实验的编写是必然要求。面对我国现存的物理实验教学现状，我们不妨尝试对比国外优秀教材中的实验编写，借鉴国外优秀经验，为我国物理教材实验部分的编写提供一些支持。因此，我将选择我国普通高中物理教科书（人教版）与美国高中物理教材《物理：原理与问题》中光学部分实验进行对比研究。

（二）研究目的

通过此次对比研究发现中美两国在《课标》要求方面存在的异同点，发现我国物理实验中存在的问题，以便引起人们对我国物理实验的思考和重视。对比美国教材光学部分实验的开设形式、数量、实验仪器及插图等与我国教材之间的差异，找出美国教材中的存在的优点，从而参考和借鉴国外优秀教材中的优秀实验，为从事物理教学工作的广大教师提供更加丰富、有趣的教学资源，为我国现有的物理实验教学提供一些改进建议，也为我国的物理教材中实验部分的编写提供参考和建议。

（三）研究意义

通过对比中美两国在《课标》要求方面存在的异同点，有助于发现我国在制定物理实验《课标》时存在的问题。通过对光学实验部分实验的开设形式、数量、实验仪器及插图等多个方面进行对比，有利于为我国从事物理教学工作的广大教师提供丰富的教学资源，有助于他们改进传统的教学方式，使学生增加对物理的学习兴趣。通过对比两本教材中“光的偏振”这一具体实验，有利于帮助我们全面了解美国探究实验的具体过程，有助于为我国的物理教材中实验部分的编写提供参考和建议，有利于学生更好的掌握有关科学知识，形成科学的思维方式，更好的培养符合时展的新型人才。

二、国内外在该方向的研究现状及分析

在新课改的大背景下，通过物理实验培养学生科学素养的重要性已经被人们所重视。我国各位专家学者对中美教材中的实验部分进行了多层次的比较研究，探索更适合我国学生情况的物理实验教学方式。现已有大量的关于中美高中物理实验比较研究的文献问世。

2006年11月祁映宏在《中美2套高中物理教材学生实验的比较与研究》中，统计了中美高中物理教材中的学生实验，对两国教材学生实验编写的特点做了比较研究，提出学生实验设计的认识观和学习观，最后特别强调了美国教材中的一些可借鉴之处，并对我国物理教材中学生实验做出了反思与期待。

苏州大学的沈国强在2010年比较研究了中美两套物理教材的科学探究内容异同。比较分析了两国教材中的科学探究的数量、内容、方式等，对“科学探究”活动的实施从教师和学生两个角度进行调查，了解教师和学生对“科学探究”活动观念的理解、具体实施情况，以及制约“科学探究”教学开展的主要因素。

延边大学的陈雪对高中物理实验教科书实验部分分为表层结构包括实验数量分布、实验体系结构、实验器材选择、实验插图语言四个部分，和深层结构科学知识、科学方法和科学情感三部分进行了比较分析，并用定性和定量研究的方法，分别进行数量和文本分析比较。并根据结论对我国物理教科书实验部分编写提出建议。

刘建智和李兰对一套美国高中物理教材（栏目名称为《Physics Lab》）与我国人教版新课标高中物理教材中的实验部分从实验数目、实验器材、实验的编排与实施、语言分格及其他进行了比较，通过比较对我国在今后编写或修改高中物理教材时应适当增加实验数目、实验内容与时俱进、适当增加光学与原子物理部分的模拟实验、增加探究性实验的数目，并增加实验的开放性、体现“以人为本”的教育理念。

李兰在研究了前人已有的结论与成果之上，以中美两国高中物理教材历次改革与发展为背景，对两国物理课程标准进行了比较分析，并对中美两国高中物理教材实验部分的设置在实验数目、实验编排、实验器材、实验插图、实验语言，以及基本科学概念、科学实验过程、科学情感态度等方面进行了比较分析。

华中师范大学教育硕士戚静芳在对中美两国高中物理主流教材比较的文献进行分析的基础上，比较研究了两国教材中物理实验的总论、实验形式、试验数量和具体实验内容等，用文字、图表等形式列举其异同点，并归纳出各自特色。通过比较发现了两套教材实验总数多、实验形式多样化、对科学过程和方法的关注、培养学生创新意识等方面的相似性。同时看出两国教材在实验与学习内容的融合度、不同形式实验数量、对探究过程的设计、对实验材料的使用、与生活实际的联系以及对研究能力的培养等方面的区别。

郭丽丽构建了教材中物理实验的比较模型。从实验内容、实验设计和实验呈现方式三个方面对人教版物理教材和《物理：原理与问题》中的物理实验进行了静态比较研究，并根据比较研究得到的结论，对我国物理教材中实验部分的编写从实验内容的选取、实验的设计和实验的呈现方式三方面提出建议。

西南大学课程与教学论硕士研究生苏蕴娜在《中美澳高中物理教科书实验设置比较研究》中，从实验的选择、实验的编写体例和实验的呈现方式三个维度对中美澳三套高中物理教科书中的实验进行了定量统计以及定性分析，强调物理实验对学生科学素养的培养起到关键的作用。

印晓明和陈坤从培养学生“核心素养”的角度，对中美高中主流物理教材在“光学”部分编排进行对比，提出从“知识”走向“智慧”、从重视物理“实验”到进行科学“实践”、以学科“融合”提升“综合”思维的理念，提高学生理科学习的“自我生长能力”，将培养学生在科学领域内“核心素养”的目标落到实处，为学生的终身发展、应对现代社会和未来发展的挑战奠定良好的基础。

南京师范大学教师教育学院的陆雪娇以“抛体运动”为例，对中美两国常用的两种高中物理教材的实验呈现方式和实验内容进行比较分析，发现实验呈现形式的总体差异，以及中国教材中还存在缺少探究性实验，实验器材、实验内容的选择不够贴近生活，实验缺乏创意等问题。

高赫男和石红选取了中国人教版物理教材和美国《物理：原理与问题》为研究对象，对中美两国高中物理教材实验的数量、器材、栏目、插图及语言等方面进行比较研究，利用文字、图形或表格等形式描述其异同点。

三、相关概念界定

（一）物理实验

物理实验是学习物理的重要方法和手段，是物理学习的基础。物理实验是高中物理教学的重点。在人教版普通高中物理教材（2010年版）中，对教材中的物理实验根据它们在物理学和物理教学中的地位、难易程度、用时长短、学校的器材条件，分为了：学生实验、实验、演示、做一做以及问题与练习。

《课标》要求学生通过实验，学习科学探究方法，发展自主学习能力，养成良好的思维习惯，能运用物理知识和科学探究方法解决一些问题；认识实验在物理学中的地位和作用，掌握物理实验的一些基本技能，会使用基本的实验仪器，能独立完成一些物理实验。

物理实验已经渗透到物理教材中的各个部分，包括了课后习题部分。本文中所选的物理实验是光学部分实验，有中国教材中的学生实验、实验、演示、做一做，以及美国教材中光学实验部分的起步实验、迷你实验、物理实验。

（二）物理教材

教材是教学过程中的四个基本要素之一，其含义随着科学技术的进步和发展，也不断发展和壮大。目前，从广义来讲，教材是教师和学生据以进行教学活动的一切材料，包括工具书、挂图、图表和其他教学辅助用具，也包括教学程序软件包；幻灯片、电影片、音像磁盘等。从狭义来讲，教材是指教科书，也称课本，它是依据课程标准编制的、系统反映学科内容的教学用书。

本文中的物理教材是指按照物理课程标准等纲领性文件的规定，根据教学目标和学生的认知规律组织编写的出版社正式出版发行的高中物理教学用书。

（三）科学探究

在物理学史中，运用科学方法的第一人当属伽利略。他提出的科学方法为我们的科学探究提供了依据。所谓“科学方法”就是经验（以实验和观察的形式）与思维（以创造性构筑的理论和假说的形式）之间的动态的相互作用。伽利略所用的科学方法包括：设计实验（以检验特定的假设）、对现实世界条件进行理想化（以消除任何可能掩盖主要效应的次要效应）、限制探究范围（每次只考虑一个问题）、定量方法。

科学探究指的是学生们用以获取知识、领悟科学的思想观念、领悟科学家们研究自然界所用的方法而进行的各种活动。探究是一种有多侧面的活动，需要做观察；需要提出问题；需要查阅书刊及其他信息源以便弄清楚什么情况已经是为人所知的东西；需要设计调研方案；需要根据实验证据来检验已经为人所知的东西；需要运用各种手段来搜集、分析和解读数据；需要提出答案、解释和预测；需要把研究结果告之于人。探究需要明确假设，需要运用判断思维和逻辑思维，需要考虑可能的其他解释。学生们在学习探知自然界的科学方法时将会参与科学探究活动中的某些方面的工作，但是学生们也应该培养自己从事完整的探究活动的能力。

在我国现在的高中物理课标中规定的科学探究需满足七个要素，分别是：提出问题、猜想与假设、制定计划与设计实验、进行实验与收集证据、分析与论证、评估、交流与合作。

（四）科学素养

所谓有科学素养是指了解和深谙进行个人决策、参与公民事务和文化事务、从事经济生产所需的科学概念和科学过程。即对日常所见所历的各种事物能够提出、能够发现、能够回答因好奇心而引发出来的一些问题；对已有能力描述、解释甚至预言一些自然现象；能读懂通俗报刊刊载的科学文章，能参与就有关结论是否有充分根据的问题所作的社交谈话；能识别国家和地方决定所赖以为基础的科学问题，并且能提出有科学技术根据的见解来；能根据信息源和产生此信息所用的方法来评估科学信息的可靠程度；有能力提出和评价有论据的论点，并且能恰如其分地运用从这些论点得出的结论。

四、学位论文的主要研究内容及可行性论证

（一）主要研究内容

本论文的主要研究内容有以下几点：

1．通过查阅文献研究明确中美两国《课标》对物理实验的要求，并对相关概念进行界定，了解我国各位专家学者对中外物理教材及实验编写的对比分析。并通过问卷及访谈等方法，了解本地区高中学校光学实验课程的开设情况。联系我国《课标》对此部分的要求，对比本地区的高中学校在光学实验课程开设是否与《课标》要求相契合。

2．归纳、整理出中美两国《课标》对物理实验的要求，对比两国《课标》要求的异同点。

3．对中美两国物理教材中的实验总论部分详细阅读，并总结归纳，对比两国实验总论，发现其优缺点。

4．整理中美两国教材中光学部分实验，从实验形式、内容及数量分布、插图等方面进行对比，发现各自特点，得出结论。

5．并对两国教材中“光的偏振”这一具体实验案例，按照教材编排要求进行完整的实验探究。根据自己在实验中的观察、体会以及通过本实验对该知识的理解和掌握情况等方面，进行对比分析，发现美国教材在实验编排中的优点。

6．根据对中美两国《课标》对物理实验的要求，以及两国教材中光学部分的实验对比，得出相应结论，并根据结论为我国物理实验的编写及实验教学方面提出一些建议。

（二）可行性论证

1．现已经有很多位专家学者就“中外高中物理实验对比”这一课题进行了研究，以有大量的期刊文献和学位论文存在，能够为本人提供参考，为本研究奠定了坚实的理论基础。

2．通过大学的学习以及教学实践，本人熟读了我国物理《课标》的内容，理解了《课标》对物理实验的要求以及通过物理实验培养学生怎样的能力。

3．在实习期间能与学生面对面交流，通过与学生的交流能有效避免学生的排斥心理，进而来了解所在学校有关物理实验的开设情况以及学生对物理实验的期望，能保证得到较为准确的信息。

4．本人对该课题存在浓厚的兴趣，能够对我以后从事物理教学工作提供支持与帮助，能丰富课堂内容，形式多样，让我有信心完成此次研究，为我提供了动力。

五、论文进度安排及预期达到的目标

（一）准备阶段（2018年10月—2018年11月）

1．确定选题。

2．查阅大量有关该课题研究的文献资料，了解我国专家学者对于该课题的研究进展情况，为自己的研究提供一些思路，避免重复劳动、偏离主题。

3．分析资料设计初步撰写方案，提交老师指导，根据老师指导意见进行方案的调整，按照方案执行。

（二）实施阶段（2018年12月—2019年2月）

1．选取人教版普通高中物理教科书，梳理出高中教材中的光学部分的实验。

2．选取翻译版美国物理教材《物理：原理与问题》，梳理出光学部分的实验。

3．设计调查表，选择宁夏本地部分高中学校，调查对光学部分实验的开设个数和开设形式。

4．撰写开题报告，并提交指导老师批阅，根据老师修改意见，再次进行修改，完成开题报告。

5．找到美国《国家科学教育标准》和中国《普通物理课程标准（2003）》，归纳总结出有关物理实验的要求。

6．回收调查表，对得到的数据进行数据处理，利用准确数据分析宁夏本地部分高中学校对物理光学部分实验的开设情况，了解本地物理实验教学现状。

（三）总结与论文形成阶段（2019年3月—2019年5月）

1．将相关资料进行汇总，书写论文提纲，完成大体框架。

2．根据两国教材要求进行“光的偏振”实验探究，并回答相关问题。

3．根据论文提纲，完成论文初稿，请老师进行指导和修改。

4．根据老师的修改意见，重新整理有关资料，对论文初稿进行反复修改，完成修改版。

5．再次请老师指导修改，完成论文撰写。进行，请老师审阅。

6．论文定稿。

六、研究过程中可能遇到的困难及解决的途径

（一）本课题研究过程中可能遇到的困难

1．我国高中物理教材光学部分实验形式多、个数也多、设置在不同的模块，在整理的过程中很容易漏掉一些实验。

2．在调查本地高中学校光学部分实验开设情况中，个别老师存在不重视、不认真回答的情况，学生也会有抵触心理，会使得到的数据不准确。

3．由于美国没有专门的物理课程标准，所以在进行对美国《课标》物理实验要求归纳时，可能存在不准确，概括不全面的情况。

4．在对比结论与建议时，认识不到位，会过分将自己的感情带入，使得得到的结论过于简单，语言过分学生化，不能联系学生的实际情况得到普遍的结论。

（二）解决的途径

1．在归纳总结教材中的实验时，要细心，力求全部都被归纳。将自己的总结反复进行核对，做到归纳全面。

2．在进行调查时，对同一所学校要选择不同的老师和学生进行调查。老师可以选择物理实验室管理老师和物理学科任课教师，从不同的方面进行调查。深入学生，与学生聊天，增加学生的信任，避免学生产生抵触心理，尽可能使调查数据真实可靠。

3．美国的《国家科学教育标准》中，涉及从幼儿园到高中的整个阶段所有学科的标准内容，并没有提到过多的物理实验内容标准，其将物理实验归纳与科学探究之中，所以要找到有关科学探究的要求进行总结归纳。

4．进行学习，从教学实践中了解学生的实际需求，从有利于学生发展的角度出发，提出建议。

七、参考文献

[1] 普通高中物理课程标准[M]. 人民教育出版社 , 中华人民共和国教育部, 2003.

[2] 祁映宏.中美2套高中物理教材学生实验的比较与研究[J].物理实验,2006(11):24-27.

[3] 沈国强. 中美高中物理教材科学探究内容的比较研究[D].苏州大学,2010.

[4] 陈雪. 中韩高中物理教科书实验部分比较[D].延边大学,2011.

[5] 刘健智,李兰.中美两国高中物理教材实验部分的比较[J].湖南中学物理,2013,28(01):1-5.

[6] 李兰. 中美高中物理教材实验部分设置的比较研究[D].湖南师范大学,2013.

[7] 戚静芳. 中美高中物理教材中物理实验的比较研究[D].华中师范大学,2013.

[8] 郭丽丽. 中美高中物理教材中物理实验的比较研究[D].陕西师范大学,2014.

[9] 苏蕴娜. 中美澳高中物理教科书实验设置比较研究[D].西南大学,2016.

[10] 印晓明,陈坤.中美高中主流物理教材在“光学”部分内容呈现的差异与启示——基于培养学生科学领域内“核心素养”的视角[J].物理教师,2016,37(02):74-77.

[11] 陆雪娇.中美高中物理教材中实验的比较研究——以“抛体运动”为例[J].物理通报,2018(05):99-102.

[12] 高赫男,石红.中美高中物理教材实验的比较研究[J].中学物理,2019(03):31-34.

[13] 江芳,王国英. 教育研究方法[M].华东师范大学出版社,2007.

[14] 物理课程教材研究中心.人教版高中物理必修1[M].北京:人民教育出版社, 2010.

[15] 全国十二所重点师范大学联合编写.教育学基础[M].教育科学出版社,2013.

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[17] [美]国家研究理事会编写,戢守志译.国家科学教育标准[M].科学技术文献出版社,1994.

篇10

 

《光学设计》是许多工科院校的“光信息科学与技术”、“光学工程”等专业的主修课程，北京信息科技大学光信息科学与技术专业在应用光学、物理光学等必修课基础上也开设了这门重要的专业选修课。《光学设计》是一门将几何光学与物理光学知识与实践相结合的学科，通过该课程的学习，学生可以系统的了解光学设计方面的知识，了解一些最常用的光学系统的设计方法，以及了解光学设计的发展方向。该课程的特点是应用性较强，涉及的内容较多，如何在有限的学时内，通过该课程的学习，培养学生熟练设计各种光学系统的能力，提高学生的分析能力和实践能力，这对授课教师提出了严峻挑战。该课程一般通过理论教学和实践教学两个环节完成教学内容，本文将几年来的课堂教学工作所积累下来的心得与体会加以总结，主要涉及到教学内容的组织，教学方法的改进与考核方式的变革等。 

一、精心组织授课内容，理清主线，突出重点。 

光学设计课程囊括的知识点比较多，面向不同的教学对象，因为其本身知识积累就不同，而不同的教材组织方式，调强的知识重点也不尽相同，因此需要教师因人而异、不断调整授课内容的组织方式。北京信息科技大学光信息科学与技术专业将该课程核定为32学时，在这么短的课时内，如何选择讲授的知识点来保证教学活动的完成，根据本专业的特点，我们精心组织了教学内容，主要为了理清思路，并突出重点。光学设计涉及到的内容可分为：高斯光学、像差理论、典型光学系统、计算机自动优化方法、光学系统公差分析及光学元件制图等。高斯光学是光学系统分析的基础，光学系统初始结构计算就是基于高斯光学理论的；像差理论是光学设计的重中之重，只有深刻了解了像差理论，才能够自主、灵活的设计光学系统；典型光学系统包括放大镜、显微镜、望远镜等系统，是了解实际光学系统的钥匙，也是光学系统初始结构计算的理论基础；而计算机自动优化方法、光学系统公差分析及光学元件制图等是实践性很强的内容，也是把上述理论知识与实际设计过程联系的纽带。只有理清了这些内容的知识体系，才能有的放矢，条理清楚的讲授。我们经过探索，发现在授课时选择一个实际的光学系统（如开普勒望远镜系统），从它的基本结构讲起，引出物镜和目镜的各自特点，用高斯光学知识分析其放大率、视场角等参数，再引申到实际系统像差对像质的影响，最后讲授怎样设计这样一个系统以及设计中应该注意的问题。这样就能把所有要讲授的内容串联起来，学生就能更好地理清思路，知道哪部分内容的作用以及怎样学习效率更高。另外，讲解时不能一概而论，必须突出重点，每个知识模块的学时要分配得当。比如像差理论是本课程的重点，需要占用较多的学时讲解；而且像差理论这一部分应该把重点放在各种系统参数（比如，光阑大小、位置，材料折射率、相对色散等）对初级像差的影响上，因为这是一个优秀光学设计工程师必须练好的最重要的基本功。最后，处理好知识点与实际光学系统之间的关系。比如要提醒学生每一部分知识点都要结合与实际光学系统设计（包括加工、检测）的关系来学习，做到有的放矢、思路清晰。 

二、教学方法的改进 

1．课堂教学与课外科技创新实践相结合 

学习基本原理知识的目的是为了更好地应用到实际生活中。我们积极鼓励学生参加各种科技创新活动，坚持课堂教学与课外创新实践活动相结合，强化实践能力培养，提高学生的设计与综合分析能力。比如，在学习了照相系统基本知识以后，我们鼓励学生调研如今市场上的各种照相机（包括数码相机、传统相机、摄像机等），让学生考察照相机的基本结构以及重要技术参数，并让学生尝试自己设计一台照相机系统。这样，学生的学习积极性得到大大提高，他们在设计过程中遇到很多问题，再重新回过头在课堂找答案，被动接收变为主动学习，学习效率大大提高。 

2．现代多媒体教学技术的使用 

多媒体教学是以计算机为核心的教学手段，能交互的综合处理文本、图形、图像、动画、音频及视频等多种媒体信息，更丰富、更复杂的信息多媒体教学对全面提高教学质量，增进教学效果起着不可替代的推进作用。基于多媒体的光学设计课程教学优势包括：第一，图文并茂，简洁直观，激发学生学习兴趣，提高学生学习的主动性。比如在讲授望远系统时，我们把目前世界上的各种望远系统图片投影到黑板上，并列举各系统的优缺点，使学生顿时产生了浓厚的学习兴趣。第二，把教师从繁重的板书中解放出来，更有利于教师语言、人格魅力的发挥，学生可以在相同的时间内获取更多的知识，提高课堂教学效率和教学质量。比如，在讲授各种目镜结构时，由于目镜的种类很多，有惠更斯目镜、冉斯登目镜、凯涅尔目镜、对称式目镜以及广角目镜等，一一板书这些目镜结构和特点非常花时间，而且作用不大。使用多媒体就可以很快的展示各种目镜结构以及特点，从而把更多时间放到讲授目镜选型以及设计中去。第三，教师为主导，学生为主体，二者相互有机结合，实现教与学的良性互动。比如，在学习球差与系统相对孔径以及光阑的关系这部分内容时，我们让学生自己提出各种参数，然后现场用多媒体计算光线轨迹并画出光路图、像差图等，学生再根据像差图提出新的修正结构，直到得出满意的球差。在这个过程中，教师与学生不再是填鸭式的灌输与接受知识，而是很好的互动，并激发了学生学习兴趣。 

3．光学设计软件的应用 

在光学设计课程教学中，为了演示光线追迹结果及光学系统在各种不同情况下、不同输入光场时的输出光场情况等，需要编制相应的模块软件。但由于编制这样的模块软件工作量大、难度较高，往住使任课老师放弃在教学过程中演示复杂的光学现象，即使有人花大量时间和精力编制出一些，也因为功能不强、效果不佳而影响教学效果。我们将诸如zemax、oslo、code－v等功能强大的商业光学设计软件引入光学设计课程的教学过程，可以减小设计工作量，并且使课程课件的深度得到加强，从而扩大学生的感性认知和视野，增强教学效果。 

现有的成像光学分析与设计软件主要有三种，分别为：美国optical research association 公司的code－v软件；lambda research corporation公司的oslo软件；focus software inc开发的zemax软件。其中zemax软件由于界面友好，容易上手，目前占据市场最大份额；我们在课堂教学中采用的也是zemax软件。该软件可做光学组件设计与照明系统的照度分析，也可建立反射、折射、绕射等光学模型，并结合优化、公差等分析功能，是将实际光学系统的设计概念、优化、分析、公差以及报表集成在一起的一套综合性的光学设计仿真软件。课堂利用zemax的计算与模拟功能，鼓励学生通过自主探索，在掌握理论知识的前提下，让学生建立相应的物理模型和数学模型，通过自己输入参数去完成对光学系统的形象化和具体化，并对光学系统像差进行详细了解，为进一步设计提供参考依据。例如，如果要给学生讲授cook三片式透镜组（入瞳10mm，全视场角40°）的结构以及性能，通过zemax可以很形象地显示。图1所示，cook透镜组的二维和三维结构图都可以画出，而且所选三个视场（0视场、10°视场、20°视场）的光线轨迹也可以准确画出，这样就使得学生有更形象、直观的认识。如果要了解该透镜组性能，就可以利用zemax光线追迹程序快速计算出每一条光线的轨迹，并算出各种像差值。该cook透镜组的几种像差图见图2所示，这里只显示了四种像差图：点列图、波像差图、调制传递函数图和场曲、像散及畸变图。根据这些像差图，学生可以对该系统的像差有个全面的认识，可以更进一步改进并优化结构参数。而计算实际像差利用传统的手工计算花费时间是巨大的。 

   　总之，利用光学设计软件，可以使光学设计课程授课效率更高，学生学习兴趣更浓，学习效果更好。 

三、课程考核方法的改革 

考试已成为课程改革的一部分，与课程的实施方法相辅相成，从而更客观地反映教与学的效果，达到拓展学生的个性，激发其学习能力和兴趣的目的。传统理工科课程通常以闭卷笔试加平时成绩相结合的方式进行考核。针对《光学设计》的课程特点，我们采用了以考核综合知识和能力为主导的考试方法。具体包括：①建立小课题，指导学生撰写小论文。比如让学生们调研目前流行的单反相机的原理并进行初步设计，学生通过查资料，深入调研，强化学生自己思考的过程，同时也能考察一个学生的综合素质。②开展课堂讨论，给予总结评价。这部分的考核主要是通过讨论来考察学生对知识点的应用和具体解决问题的能力。③试卷考核。该部分主要考概念题和思考题，加深学生对理论基本知识的理解和掌握。 

通过这三种方式来全面综合地考察、评定学生对该门课程的学习掌握和理解程度，从而更好地反馈和指导教学。这样的考核方法覆盖指标更全面，考核的结果就会更客观合理，能够真实全面反映学生的学习情况与能力水平，有利于对学生的知识和能力进行综合评价。 

四、教师自身能力提高 

教师是课程改革最直接、最关键的群体，因此教师的自身成长与课程的建设发展密切相关。教师的专业成长不仅仅是教学经历和教学经验的累积与丰富，更是教师由被动到主动参与课程决策、课程运作和课程评价，促进课程、教师和学生共同发展的过程。在不断变革的社会大环境下，教师应树立终身教育和终身学习的观念，即“教育既是为了促进个人的终身全面发展，又是为了促进社会的持续发展和全面进步。”只有具备这样的观念，才能不断解决教育中出现的各种问题，才能建构新课程条件下的目标、教学、评价体系。另外，很多人对于光学设计存在错误的认识，认为只要学好几种光学设计软件就可以进行光学设计。其实，光学设计是一种创造性的工作，它需要经验也需要设计人员有正确的设计思想和设计理念，而软件只是工具而已。光学设计总要从像差补偿开始，如果没有对基础像差理论的深入、正确理解，只是按照已有参数按步就班地操作，光学设计则成了完全的技术工作，毫无思想性可言。对于这部分理论内容要有“板凳要坐十年冷”的准备，从复杂、枯燥的公式中理解设计的基础，打好光学设计的基础。光学设计是一门需要慢慢磨的手艺，作为教师的我们就更要负起责任，不断提高自身水平，不浮躁、不图快，踏踏实实的不断学习，积极地参与科研，积累更多的光学设计经验，这样才能更好地讲授好这门课。 

五、结束语 

随着科学技术的发展，光学系统的作用越来越被重视，迫切需要光学设计的专业人才，为此高校肩负着培养具有良好光学设计人才的重任。本文对光学设计教学内容与课程设置的安排、教学方式的优化改革以及考核方式多样化等问题进行了研究与讨论，为学生更好地掌握光学设计知识、将来更好地服务于社会打下良好的基础。 

参考文献 

1 王之江.光学设计理论基础［m］.北京：科学出版社，1985 

2 李 林.计算机辅助光学设计的理论与应用［m］.北京：国防工业出版社，2002 

3 黄一帆、李 林.光学设计教程［m］.北京：北京理工大学出版社，2009