工程光学实验教学的研究与探讨.doc

工程光学实验教学的研究与探讨 一、引言 工程光学是光电信息专业本科生的必修课。作为物理 学中的一门经典学科，工程光学在注重论述光学基本原理的 同时，结合工程实际，使学生在学习过程中较全面掌握光学 基本理论和实际应用技术。[1，2]学生通过学习工程光学， 可在掌握经典光学理论的基础上，对光学设计的理论与专业 知识联盟有更进一步的认识，了解光学零件的制造方法与基 本工艺，将传统光学理论与工程实践相结合，为进一步研宄 开发光学仪器打下基础。 工程光学实验与工程光学理论课相配合，着重于培养 学生研究型的学习能力和创新能力，使学生具备科学实验的 素质和实验技能，促进学生综合素质的全面提升，使之成为 理论与实践创新相结合的复合型人才。本文结合教学实践， 对工程光学实验教学作了一定的探讨，以期可以通过实验教 学内容和教学方式的研究进一步提高光学实验的教学质量。 [3, 4] 二、实验课程教学模式及与理论课程的衔接 作为应用光学专业课的配套实验课，工程光学实验依 赖于应用光学课程的教学，主要包括七个实验：平行光管调 校、放大率法测量透镜焦距、望远系统参数的测定、单透镜 的球差和色差、近视远视及其校正、畸变及其校正、照相机 的景深。授课学时为16学时。通过这些实验，可以让学生 进一步巩固应用光学的理论知识。通过实验的准备和光学系 统的搭建，可以培养学生的动手能力。实验规定学生必须在 课堂时间内完成相应的实验内容，并熟悉相应的仪器如平行 光管、经纬仪等设备的使用方法，掌握实验的基本思想和设 计方法，进一步加深对理论知识的掌握。[5, 6] 掌握理论知识是成功进行实验研究的基础。传统的实 验指导书基本按照实验目的、实验内容、实验步骤的顺序排 列，很多学生容易在不理解实验原理的基础上，仅仅照指导 书按部就班地操作，这样虽然也有可能得出正确的结论，但 是对提高学生的知识水平并没有作用。引导学生理解相关的 专业理论是做好实验的首要条件，需要老师和学生的共同努 力。除了需要老师增强专业知识，提高教学质量以外，还需 要学生端正实验态度，掌握光学类知识的学习方法，认真学 习理论知识，将课堂中所学的知识有效地与实验相结合。这 就需要在专业课和实验课的教学中，克服理论教学和实验教 学不同步的情况。理论课的老师需要了解实验课指导书的具 体内容，熟悉实验设备，而实验课的老师则需要了解理论课 的进度及课本内容，以及在理论课堂教学时，学生是否有一 些不能掌握的难点会对实验教学造成影响，要经过教学实践 不断完善实验指导书。这样理论教学与实验教学才能相辅相 成，达到事半功倍的教学效果。 、实验报告的撰写 要想成功地完成实验指导书上的实验，预习是至关重 要的。很多学生在完成实验报告时往往是把实验指导书照抄 一遍，不求甚解。其实，实验报告的完成首先应该先预习相 关原理，进行阐述和理解，如有疑问可以带到实验课上讨论， 并通过实验过程中观察到的现象解答自己在实验预习时遇 到的相关问题。 在预习过程中，可以针对实验所围绕的知识点查阅教 材和各种有关的资料，思考除实验指导书中所述步骤之外， 有没有其他方法可以验证相关原理。撰写实验报告的原理及 实验步骤部分，可以将实验指导书中的相关文字采用较精练 的语言来阐述，而不是按部就班地照抄。老师要鼓励学生将 自己思考设计的与书中不同的实验方法撰写下来，与现有方 法做对比。如果实验条件允许，可以安排相关实验，以激发 学生的创新能力。 光学实验的主要内容主要是首先进行仪器的调节，然 后观察并分析实验现象，学生通过数据记录和表格处理分析 实验结果。整个过程环环相扣，密不可分。如望远系统参 的测定实验，采用经纬仪作为实验主要仪器，掌握望远系统 出射瞳孔的形状和位置、视场角、放大倍数、目镜视度和系 统视差等基本参数的测量方法。在这个实验中，首先需要学 生掌握经纬仪的使用方法。经纬仪是测量任务中用于测量角 度的精密测量仪器，可测量水平角，根据测角原理设计，可 以用于测量角度以及粗略的距离测取。整套仪器由仪器、脚 架部两部分组成。经纬仪根据度盘刻度和读数方式的不同， 分为电子经纬仪和光学经纬仪，目前工程光学实验中主要使 用光学经纬仪。作为一种测量仪器，经纬仪的使用在应用光 学的理论课程上并不会做重点的介绍，因此在做实验的时 候，学生对该种仪器还是比较陌生。这就需要学生在课前对 该种测量仪器做一个初步的了解，教师在实验课堂上也应着 重讲述经纬仪各部件的功能以及调节使用方法，在学生对该 仪器有了一个初步的了解和接触之后再进行正式的实验。值 得一提的是，实验器具有时候型号并不完全相同，操作部件 的位置也有区别，这就需要教师在课前检查并熟悉所有的实 验装置，有针对性地向学生讲解各台仪器有可能存在的区 别。 经过初步的仪器接触后，学生可以进入到正式的实验 过程，该实验