如何改善幾何光學(xué)教學(xué)方法的探討論文
幾何光學(xué)是光學(xué)學(xué)科中最早發(fā)展出來(lái)的分支學(xué)科，是基礎(chǔ)學(xué)科，幾何光學(xué)引入光線概念，研究幾何光學(xué)基本規(guī)律，球面成像概念，薄透鏡成像概念，理想光具組等內(nèi)容。在幾何光學(xué)中，把組成物體的物點(diǎn)看作是幾何點(diǎn)，把它所發(fā)出的光束看作是無(wú)數(shù)幾何光線的集合，光線的方向代表光能的傳播方向。在此假設(shè)下，根據(jù)光線的傳播規(guī)律，在研究物體被透鏡或其它光學(xué)元件成像的過(guò)程，以及設(shè)計(jì)光學(xué)儀器的光學(xué)系統(tǒng)等方面都顯得十分方便和實(shí)用。筆者認(rèn)為光學(xué)課程教學(xué)中幾何光學(xué)部分是教學(xué)難點(diǎn)，此內(nèi)容表面上看很容易能掌握，但實(shí)際上幾何光學(xué)中部分內(nèi)容特別是費(fèi)馬原理，成像原理，符號(hào)法則，單球面成像原理，薄透鏡成像原理等內(nèi)容是教學(xué)難點(diǎn)。大部分《光學(xué)》教材中第一章內(nèi)容安排幾何光學(xué)，學(xué)生起初學(xué)幾何光學(xué)基本定律時(shí)感到內(nèi)容很簡(jiǎn)單，只是背幾個(gè)定律而己，但是經(jīng)過(guò)深入學(xué)習(xí)這些定律并將其解決生活中常見(jiàn)的幾個(gè)問(wèn)題時(shí)，學(xué)生感覺(jué)比較難。所以在教學(xué)中，教師首先應(yīng)深入講解光的直線傳播定律，反射和折射定律。特別注意指導(dǎo)學(xué)生做大量的課外習(xí)題，培養(yǎng)學(xué)生理論聯(lián)系實(shí)際能力，指導(dǎo)學(xué)生應(yīng)用課堂內(nèi)學(xué)習(xí)的理論知識(shí)解決生活中的實(shí)際問(wèn)題，最后將這三大定律與費(fèi)馬原理內(nèi)容結(jié)合，培養(yǎng)學(xué)生以費(fèi)馬原理解釋幾何光學(xué)基本定律的內(nèi)容，理解內(nèi)容，解決問(wèn)題等能力。
本章內(nèi)容后面幾節(jié)的成像基本概念，符號(hào)法則，單球面成像和薄透鏡成像定律等內(nèi)容是教學(xué)難點(diǎn)，如果教師起初不重視選擇適當(dāng)?shù)慕虒W(xué)方法，學(xué)生思想上很容易產(chǎn)生學(xué)習(xí)這些內(nèi)容沒(méi)用，是一種虛擬概念，所以越學(xué)越迷惑，而且這些單球面成像，薄透鏡成像概念等幾節(jié)內(nèi)容互相緊密聯(lián)系，如果其中某一個(gè)知識(shí)點(diǎn)不理解就會(huì)影響整個(gè)內(nèi)容的理解，。對(duì)此，教師在上課前應(yīng)給學(xué)生介紹教學(xué)方法，教學(xué)用具、學(xué)習(xí)內(nèi)容的順序，這樣有利于提高學(xué)生學(xué)習(xí)興趣和學(xué)習(xí)積極性，避免讓學(xué)生產(chǎn)生認(rèn)為教學(xué)內(nèi)容“是一種虛擬概念”的.看法。幾何光學(xué)教學(xué)中根據(jù)內(nèi)容特點(diǎn)應(yīng)用的教學(xué)方法不一樣，比如符號(hào)法則的教學(xué)方法。符號(hào)法則是單球面成像規(guī)律，薄透鏡成像規(guī)律等內(nèi)容的基礎(chǔ)，所以符號(hào)法則是本章內(nèi)容的教學(xué)重點(diǎn)。不同教材中使用的符號(hào)法則不一樣，但得出的結(jié)論是一樣的。因?yàn)槔貌煌?hào)法則推導(dǎo)出的成像公式符號(hào)不同和符號(hào)法則應(yīng)用方法不同等問(wèn)題的存在，如果教學(xué)中只講解一種符號(hào)法則，學(xué)生可能很容易感覺(jué)到迷惑不解，甚至可能懷疑教師講的內(nèi)容是否有錯(cuò)誤。所以教師在講課時(shí)應(yīng)該給學(xué)生講清楚不同教材中應(yīng)用的符號(hào)法則不一樣，成像公式符號(hào)也不一樣，但是應(yīng)用不同符號(hào)法則解決問(wèn)題時(shí)得出的結(jié)果一樣。教師應(yīng)注意以學(xué)生能夠接受的水平講解其它種符號(hào)法則，深入講解其它種符號(hào)法則學(xué)生很可能容易迷惑不解，進(jìn)而影響學(xué)生的理解能力和學(xué)習(xí)興趣。另外，單球面反射，折射成像，薄透鏡成像概念和理想光具組成像規(guī)律等內(nèi)容教學(xué)難點(diǎn)，此內(nèi)容的特點(diǎn)為內(nèi)容分散，公式多，公式推導(dǎo)過(guò)程復(fù)雜，很難理解，應(yīng)用成像公式解決實(shí)際問(wèn)題時(shí)需要多做練習(xí)題，培養(yǎng)學(xué)生理論聯(lián)系實(shí)際去解決問(wèn)題。教學(xué)中嚴(yán)格遵守教學(xué)內(nèi)容的系統(tǒng)性，我們進(jìn)一步分析以上教學(xué)內(nèi)容很容易發(fā)現(xiàn)一個(gè)共同的特點(diǎn)，教學(xué)內(nèi)容系統(tǒng)完全一樣，比如說(shuō)單球面反射，折射成像和薄透鏡成像概念，首先講解成像公式推導(dǎo)過(guò)程，然后推導(dǎo)高斯公式，牛頓公式和作圖法成像過(guò)程，最重要的是單球面折射和反射成像內(nèi)容為學(xué)好薄透鏡成像概念基礎(chǔ)，這些內(nèi)容的學(xué)習(xí)為學(xué)好后幾章常用光學(xué)儀器原理的學(xué)習(xí)打好基礎(chǔ)，說(shuō)明這些內(nèi)容具有很緊密的聯(lián)系，所以投入教學(xué)前給學(xué)生講解單球面成像原理和薄透鏡成像原理應(yīng)用方面的內(nèi)容，吸引學(xué)生積極投入學(xué)習(xí)。教學(xué)中仔細(xì)分析每一節(jié)內(nèi)容，利用豐富的教學(xué)資源，課外習(xí)題和動(dòng)畫課件給學(xué)生深入講解成像公式的推導(dǎo)過(guò)程，符號(hào)法則的應(yīng)用，高斯公式和牛頓公式的推導(dǎo)過(guò)程，作圖法成像過(guò)程等內(nèi)容，以豐富的教學(xué)課件，教學(xué)視屏，dash動(dòng)畫和靈活的教學(xué)方法結(jié)合進(jìn)行教學(xué)有利于提高學(xué)生學(xué)習(xí)積極性，促進(jìn)學(xué)生理解能力。
根據(jù)以上教學(xué)內(nèi)容分散，公式多，應(yīng)用成像公式解決實(shí)際問(wèn)題形式多種并復(fù)雜特點(diǎn)，通過(guò)做大量的課內(nèi)外習(xí)題重視鞏固理論知識(shí)。做習(xí)題要注意習(xí)題內(nèi)容由易到難，水平由淺入深。教學(xué)中教師要注意教學(xué)內(nèi)容的系統(tǒng)性和內(nèi)容之間銜接，因?yàn)閱吻蛎嬲凵�，反射成像和薄透鏡成像概念之間有很緊密的關(guān)系和共同的內(nèi)容系統(tǒng)，單球面反射和折射成像概念的學(xué)習(xí)為薄透鏡成像概念的學(xué)習(xí)打基礎(chǔ)，薄透鏡成像概念的學(xué)習(xí)為學(xué)好理想光具組成像概念基礎(chǔ)，最后根據(jù)這些理論知識(shí)能分析人眼的基本結(jié)構(gòu)，近視，遠(yuǎn)視眼睛的矯正方法，照相機(jī)，投影機(jī)，望遠(yuǎn)鏡和顯微鏡等常用光學(xué)基本結(jié)構(gòu)和原理。
教學(xué)中教師根據(jù)教學(xué)內(nèi)容特點(diǎn)一方面要注意教學(xué)內(nèi)容的系統(tǒng)性，給學(xué)生講解每一節(jié)內(nèi)容并解釋各節(jié)內(nèi)容具有的共同的教學(xué)系統(tǒng)(比如說(shuō)每一節(jié)內(nèi)容中有成像公式的推導(dǎo)，高斯公式和牛頓公式推導(dǎo)，作圖法成像等共同的教學(xué)系統(tǒng));另一方面高度重視提高教法和協(xié)調(diào)教學(xué)內(nèi)容的靈活性，通過(guò)課件，flash動(dòng)畫，演示實(shí)驗(yàn)等各種教學(xué)媒體，重視創(chuàng)造豐富的教學(xué)環(huán)境。
根據(jù)光學(xué)課程的應(yīng)用性強(qiáng)，實(shí)驗(yàn)操作技術(shù)要求高等特點(diǎn)，教學(xué)中要求教師課堂內(nèi)多做演示實(shí)驗(yàn)。演示實(shí)驗(yàn)是培養(yǎng)學(xué)生動(dòng)手能力和理論聯(lián)系實(shí)際能力不可缺少的教學(xué)手段，教師利用演示實(shí)驗(yàn)儀器講解有些內(nèi)容，特別是單球面反射，折射成像，薄透鏡成像等概念教學(xué)效果最佳，因?yàn)槌上窀拍畋容^復(fù)雜，成像條件不同所獲得成像結(jié)果不同，所以教學(xué)中脫離實(shí)踐教學(xué)光講理論部分學(xué)生很容易感到迷惑和反感，教學(xué)中為避免學(xué)生產(chǎn)生教學(xué)內(nèi)容的神秘感，利用演示實(shí)驗(yàn)儀器理論聯(lián)系實(shí)際進(jìn)行教學(xué)，而且在課堂內(nèi)多做演示實(shí)驗(yàn)有利于提高學(xué)生動(dòng)手能力和學(xué)習(xí)積極性。
幾何光學(xué)教學(xué)要求授課教師不但具有豐富的專業(yè)知識(shí)，而且要求教師具有豐富的教學(xué)方法和教學(xué)經(jīng)驗(yàn)，幾何光學(xué)教學(xué)的難點(diǎn)就是要求教師準(zhǔn)備豐富的教學(xué)資源，重視利用多媒體教學(xué)儀器，多媒體課件，flash動(dòng)畫，演示實(shí)驗(yàn)儀器等現(xiàn)代教學(xué)手段創(chuàng)造教學(xué)環(huán)境，根據(jù)幾何光學(xué)教學(xué)內(nèi)容的分散，公式多，應(yīng)用性強(qiáng)等特點(diǎn)要求教學(xué)中教法要靈活性并理論聯(lián)系實(shí)際進(jìn)行教學(xué)。
從以上幾何光學(xué)教學(xué)特點(diǎn)可以看出，幾何光學(xué)的教學(xué)方法凝結(jié)了現(xiàn)代教學(xué)中的先進(jìn)的教學(xué)方法，所以教學(xué)前應(yīng)準(zhǔn)備豐富的教學(xué)手段和教學(xué)資源，同時(shí)授課教師也應(yīng)具有豐富的專業(yè)知識(shí)和教學(xué)經(jīng)驗(yàn)。
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