0 引言

“物理光学”是光电信息类专业的重要基础课，具有概念多、公式多、难度较大等特点.理解和掌握课程中的基本概念、原理和分析方法是深入学习后续专业课程的基础[1-3].笔者在教学过程中注意到，当前的社会环境、生活环境和就业环境等外在因素使学生对专业学习产生不少困惑，对学习的主动性、独立性和自制性等产生了不小的负面影响.随着教学内容的展开和深入，学习难度的增加，不少同学在课堂教学环节不能认真听讲，甚至出现“睡觉课堂”、“手机课堂”等现象；在课后自学和复习环节也不能很好地完成教师布置的各项学习任务，甚至出现课后自学和复习环节缺失等问题.因此，教师的课堂教学对教学目标的实现就显得尤其重要.这不仅要求教师熟悉教学内容，精心组织教学，还要求老师能够将教学内容“讲活”、“讲鲜”.为此，笔者在“物理光学”课程的教学实践中采用多种教学方法努力提升教学内容的趣味性，激发学生的情境兴趣，以取得较好的教学效果.

1 密切联系自然现象和生活

光学萌芽于人们对自然现象和生活中的光现象的探索和研究.对光现象的解释和分析是“物理光学”课程的重要内容.这些解释和分析需要进行繁琐的公式推导和演算，导致学生往往陷入分析过程和公式的记忆，而不能对公式所描述的光现象有清晰的认识.因此，教师在教学实践中要积极引导学生密切地将物理公式和所要描述的现象联系起来，把抽象的公式转化成清晰的物理图景.例如，在介绍光的瑞利散射时，笔者在教学实践中先是展示美丽的朝霞落日图片，并且附上描写朝霞落日美景的诗句，引发学生的兴趣，再讲解瑞利散射公式，通过分析得到瑞利散射的特点，最后引导学生根据瑞利散射的特点谈谈可能的应用.这样的教学安排，学生能很快掌握瑞利散射的特点，而且印象深刻.在讲授薄膜干涉理论后，要求学生课后观察肥皂泡的颜色变化.有意识地观察后，学生就会发现小肥皂泡往往是无色的，当肥皂泡大到一定程度才会出现彩色条纹，而且彩色条纹会随着肥皂泡在空气中的振动而变化.为了解释观察到的现象，学生会主动地尝试运用学到的知识，实现理论知识与生活现象的联系，并体会到“物理光学”是一门可以看见的课程.

研究会从最初四个亚太地区专业委员会、欧亚大陆桥专业委员会、决策支持系统专业委员会、山海开发研究专业委员会，发展到现在九个专业委员会：中国亚太研究会、人口健康与长寿专业委员会、国家安全战略与国防经济研究专业委员会、低碳经济系统研究专业委员会、城乡发展规划研究专业委员会、决策支持系统研究专业委员会、分享经济与创新网络系统研究专业委员会、文化产业研究专业委员会、智能社会与智能经济系统分析专业委员会。

2 交叉物理学史，活跃课堂气氛

光学是人们在探讨光的本性的过程中建立起来的，过程曲折，有许多趣闻轶事可以在教学过程中介绍.一是介绍重要科学家的科学成就以及取得科学成就过程中的努力，激发学生的学习兴趣，对学生的学习态度进行正面引导.例如在学习杨氏干涉理论时，可以简单介绍杨的多才多艺，不仅在光学上有重要成就，在生理学、医学、考古学和文学艺术等许多学科领域都有贡献，例如三原色的理论，甚至还做过医生，开过诊所.在学习夫琅禾费衍射时，可以介绍夫琅禾费的学徒出生，他在光学和光谱学上的重大成就来自于刻苦勤奋的自学.二是介绍一些有趣的轶事，例如在学习菲涅尔衍射时介绍“泊松亮斑”的命名缘由[4-5].菲涅尔在1818年提交了一篇论文给法国科学院，参加悬奖竞赛.在这篇论文中他基于波动理论推导了著名的菲涅尔衍射公式，并运用严密的逻辑推理和数学计算对观察的衍射现象分析.当时，评奖委员会中的毕奥、拉普拉斯、泊松等科学家是坚定的微粒论拥护者.在评阅菲涅尔的论文时，泊松运用菲涅尔的理论通过严密的计算预言小薄板的阴影区中央会出现衍射亮斑.泊松认为这是荒谬的.但是阿拉果却通过实验证实了这个与人们的经验不相符合的解.这段历史中还有许多有趣的事情，比如评奖委员会并不是因为菲涅尔的重要理论创新，而是因为其论文中提到的衍射现象的精确测量结果，同意菲涅尔获胜.成功的泊松亮斑实验也没能够动摇三位大科学家对微粒说的支持.因此大名鼎鼎的“泊松亮斑”也仅仅是菲涅尔的获奖论文的点缀.课堂上的这些小故事既能勾勒出重要光学理论的建立过程，活跃课堂气氛，更能激发学生的情境兴趣，启发学生的思维.

3 坚持课堂演示实验和分析

与教学内容密切的课堂演示实验，能将抽象的公式所描述的光学现象直接展示在教室中，引导学生对实验现象积极地观察，启发学生思考，将学生的思维吸引到课堂教学中.例如，讲授双折射特性时，笔者用激光笔照射方解石晶体，激光通过方解石后在屏幕上出现两个亮点，这说明激光经过方解石后变成了两束.引入双折射的概念，再提出问题：如何判断哪个亮点是o光，哪个亮点是e光呢？学生就会思考o光和e光的折射有什么区别呢？接着讲解光轴相对入射光的方位对o光和e光的折射的影响.这样学生就能够根据理论提出一些判断方法，如旋转方解石时，不动的亮斑是o光，位置变化的亮斑是e光.再例如，笔者用He-Ne激光经过毛玻璃后照射从圆珠笔头中取出的圆珠，作为背景的黑板上出现圆屏衍射条纹，指出中心的亮斑是“泊松亮斑”.学生的注意力一下就吸引过来了.笔者还让学生通过光栅去看日光灯，看到漂亮的彩色条纹，学生们马上就感受到光栅的分光特点.笔者注意到教学实践中只要提到“请大家注意观察下这个实验现象”，学生的情绪马上就调动起来了，甚至后排的同学都会站起来观察.

4 巧设疑问，教学内容逐步深入

教学的重要任务是将教学内容的重点突出、讲透，将教学内容的难点分解、讲明.为此，笔者首先认真分析教学内容，针对教学重点和难点巧设疑问，通过问题推动教学内容逐步深入，学生也因为对问题的思考而保持注意力集中.例如，学习了杨氏干涉后，笔者提出杨氏干涉实验要求双缝到接收屏的距离远大于小孔间距离，否则不容易观察到干涉图样，这是为什么呢？双缝到接收屏的距离是否任意远都可以观察到干涉条纹？既然波前上的各点是相干的，又为什么需要小孔屏来获得点光源呢？根据这些原理能否解释厚的玻璃不能产生干涉的原因？第一个问题是对杨氏干涉理论的回顾，第二个问题引出干涉的时间性问题，第三个问题引出干涉的空间性问题，第四个问题是将知识点与实际问题联系起来，是考查学生对知识点的理解和应用.课堂教学也表明这类围绕问题进行的教学安排确实能调动大部分同学的情境兴趣.

5 适当介绍高新技术中的光学

光子技术的蓬勃发展和激光的广泛应用，使得光学与现代高新技术的结合越来越紧密，充分体现了物理光学的现代气息.同时，当代的学生对新知识、新科技有良好的接受能力和意愿.因此，将高新技术中的光学知识引入教学中是可以起到丰富教学内容，提高课程趣味性的目的.教学实践中，笔者引入了许多超材料光学最新研究成果.比如在讲解光的折射定律之后，再介绍负折射现象，简要讲解负折射的原理和“隐身衣”实验；在讲解衍射极限理论之后，讨论了衍射极限对半导体光刻分辨力的影响，再简要介绍利用超材料实现超分辨光刻的原理和重要实验.这样的教学内容安排在知识层面能拓展学生的眼界，在情感层面培养了学生的学习兴趣，在教学实践层面起到了激发学生情境兴趣的作用.根据学生的反馈，不少同学在课后还会借助网络和图书馆对相关内容进行深入的了解和学习，学习的主动性也提高了.

为了能真实地反映出这些细节，就必须研究更高级的纹理贴图技术[2]，那就需要对能进一步提高场景渲染效果的技术进行研究与实现。本文所论述的视差贴图技术就是一种更高级的纹理贴图技术，它在法线贴图的基础上增加了对高度的考虑，可以更真实地呈现出物体表面凸起的自我遮挡和运动视差的效果[3-4]。此外，本文论述的视差贴图技术还研究并实现了由于物体自遮挡而产生的自阴影的效果[5]。

6 结语

笔者围绕提高“物理光学”课程的趣味性，激发学生的情境兴趣进行了一些教学探索和实践，取得了较好的教学效果.据“物理光学”课程考试结果分析，40%～50%的同学能获得良好等级以上，50%～70%的同学能获得中等等级以上.对综合性、灵活性较大的试题也能有50%左右的得分率.通过课题组设计的问卷调查和学校的学生评教调查，95%的同学认为“物理光学”是一门有趣的课程，对该课程的满意度能达到90%左右；80%左右的同学认为对该课程讲授的知识点初步具备了灵活运用的能力；约80%的往届学生认为该课程中培养的物理思维等能力对后续课程的学习起到了支撑作用.这些数据与往年的调查和统计对比有10%～15%的提高.

参考文献：

[1] 梁铨廷.物理光学[M].北京:电子工业出版社,2008.

[2] 王红成,张耿,黄晓园,等.基于成果导向的“物理光学”课程教学[J].东莞理工学院学报,2017,24(5):103-106.

[3] 纪延俊,杜玉杰,卞丽.CDIO教育模式下“物理光学”教学设计探究[J].物理通报,2014(10):20-24.

[4] 艾宝勤.菲涅耳和泊松亮点[J].物理,1996,25(2):100-103.

[5] 刘战存,张国英.泊松亮斑和菲涅耳的获奖论文[J].首都师范大学学报(自然科学版),1999(3):38-42.