从光学谈大学与中学物理教学的衔接.docx
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从光学谈大学与中学物理教学的衔接
从光学谈大学与中学物理教学的衔接
2011年第5期物理通报大学物理教学
从光学谈大学与中学物理教学的衔接
朱伟玲吴登平何颖君陆霁苏燕飞胡素梅于军
（广东石油化工学院广东茂名525000）
摘要:
分析了中学光学与大学光学的教学问题与特点,并就大学与中学光学教学内容衔接问题的处理提出
个人的看法.
关键词:
大学物理中学物理光学教学衔接
1引言
理工科大学物理是大学一年级新生的一门公
共课,它与中学物理教学的目标,内容,方法,手段等
均不相同.大学新生已习惯中学物理的教学模式,难
于适应大学物理的教学.如何处理好大学物理与中
学物理教学的衔接问题,是每位大学物理教师必须
面对的问题;物理同仁也作了大量有益的探索¨J.
实际上,处理好大学物理与中学物理的教学衔接问
题,最终是具体到物理学中力学,热学,电磁学,光
学,量子物理等各个分科的教学衔接问题.本文侧重
从光学部分的衔接问题进行一些分析.
光学是物理学中一个古老而充满活力的学科,
包括几何光学,波动光学,量子光学和现代光学等分
支.在科学技术及社会生活中,光学的原理与应用具
有重要的地位.从中学到大学,光学都是物理教学中
不可忽视的教学内容.但是,不同层次的光学教学内
容,要求以及相应的教学方法均不相同.因此,大学
光学与中学光学教学的衔接,包括教学理念,教学内
容及教学方法（含相应的实验方法）等多方面的衔
接,且各方面的衔接是相互联系,相互支撑的.作为
光学教师,必须同时处理好各方面的衔接.限于篇
幅,本文主要讨论光学教学内容处理的衔接问题.做
好光学教学内容处理上的衔接,笔者认为可从如下
几方面考虑.
丰广东石油化工学院教育教学改革研究课题,项目编号:
204208
作者简介:
朱伟玲（1965一）,女,广东高州人,教授,主要从
事大学物理,激光与光电子技术的教学与研究.
一
6—
2明确大学光学与中学光学的区别与联系
对比《理工科类大学物理课程教学基本要
求》与《普通高中物理课程标准》』,可以清楚地
看出其中光学部分在大学与中学的教学内容,要求
上的区别与关联.
2.1大学光学与中学光学教学内容与要求的不同
初中物理中,要求通过实验观察,探究几何光学
的一些现象与规律.如光在同种均匀介质中的传播
特点,光的反射和折射的规律,平面镜成像时像与物
的关系,凸透镜的会聚作用和凹透镜的发散作用,凸
透镜成像的规律与应用,白光的组成等等.初中光学
强调过程性要求,体会光学与科学技术,社会的关
系,而终结性的要求多为”了解”或”知道”.
高中物理课程标准中,光学教学内容同时包括
了几何光学,波动光学,量子光学,现代光学的内容.
通过实验观察,理解折射定律,透镜成像的规律,了
解相关光学仪器（照相机,显微镜,望远镜等）.认识
光的全反射现象及应用,认识光纤技术对经济社会
生活的重大影响.通过实验认识光的干涉,衍射,偏
振现象以及在生活,生产中的应用.根据光电效应及
康普顿效应,体会光的波粒二象性.了解激光的特性
和应用,了解常见固体和气体激光器的原理.高中光
学同样强调过程性要求,知道并会运用折射定律,透
镜成像规律及衍射规律的数学表达式解决实际问
题,但不强调理论的完整性.
《理工学科大学物理课程教学基本要求》对光
学教学作了如下的要求:
系统介绍几何光学的基本
定律和近轴光学成像的分析方法.重点讲述光的干
2011年第5期物理通报大学物理教学
涉和衍射,使学生掌握判断波的基本特征.通过干涉
和衍射,以及一些光学器件在现代工程技术中的应
用原理学习,使学生理解光栅光谱的特征以及光谱
分析的意义,了解光学精密测量的基本方法.充分运
用多媒体手段展示干涉和衍射现象的规律及其变
化,单缝衍射对光栅衍射的调制作用及缺级现象,偏
振光的获得等内容,帮助学生加深对光学基本理论
的理解.突出讲授光的波粒二象性的物理思想.通过
自选专题的学习,进一步拓展对激光,信息光学等知
识的了解.经过大学阶段的学习,理工科学生能较全
面掌握几何光学和波动光学的成套理论及相关应
用.对量子光学及现代光学的原理与应用有了进一
步的理解.
可见,大学物理和中学物理中,光学部份的内容
与要求是不同的.中学内容重点在几何光学,大学重
点在波动光学,尤其是干涉和衍射的理论分析与应
用.中学的要求停留在”知道”或”了解”水平上,而
大学物理则要求”理解”与”掌握”其基本原理,强
调学科理论框架的建立和方法论的理解.
2.2大学光学与中学光学教学内容与要求的关联
性
尽管大学光学与中学光学教学内容与要求不
同,但并不是相互孤立的,而是有明显的关联.
初中阶段,观察和了解一些生活中的几何光学
现象与规律,定性而不定量.
高中阶段,是在初中已有认识的基础上,对几何
光学的规律进行定量的描述,如折射定律公式,透镜
成像公式等.同时,在实验观察中探究,理解波动光
学,量子光学,现代光学现象与规律,知道一些定量
规律,但不根究其理论原因.
大学阶段,则在中学已有知识的基础上,形成较
为完整的光学理论框架和方法论,重点探究波动光
学（尤其是干涉和衍射）的理论依据与应用价值,对
几何光学,量子光学和现代光学则强调在中学已掌
握的光学知识的基础上,进行原理上的概括,避免不
必要的重复.可见,中学对光学知识定性或定量积
累,为大学光学基本理论的建立,打下了必要的基
础.
3充分了解大学光学与中学光学教学的现状
虽然各个阶段的要求各有侧重,且相互关联,
是一项连续工程.但是,这只是教育管理部门为规范
教学的一种面上要求,各地的教育实际不一样,对课
程标准的实际执行效果也不相同.因此,对中学光学
与大学光学教学的现状进行充分的调研,是搞好衔
接的前提.
经过对比,不难发现大学和中学光学教学具有
如下一些特点.
3.1初中对光学教学要求的执行效果最好
从初中物理教材和日常的教学,到中考的导向,
光学都是其中的重点内容.这是”生活中的物理”的
重要内容,容易引入课堂,学生也有浓厚的学习兴
趣.总体上说,初中光学教学达到了课程标准的要
求.
3.2高中对光学教学要求的执行效果欠佳
目前,各地高中教育在一定程度上仍然是应试
教育,高考要求往往就是平时的教学要求.各地高考
对光学部分的要求不高,导致平时教学对光学的重
视程度不够.不少学校仅讲授考纲规定的内容,如只
讲一点光的量子性内容,对几何光学的定量规律及
干涉,衍射等波动现象则一概不讲,光学教学远未达
到课程标准的要求.
3.3大学对光学教学要求的执行效果参差不齐
大学物理中,对光学部分的教学要求也因学校,
专业而异.教学时数不同,则导致授课教师对相关内
容的取舍不同,要求也不同.《理工学科大学物理课
程教学基本要求》建议的最低学时数为126学时.
而很多理工科专业的大学物理课时数达不到126学
时;如笔者所在的学校就只有112或108学时,光学
部分的教学时数为12至l4学时,主要讲授波动光学
与量子光学.而几何光学与现代光学主要由学生自
学,在必要时穿插讲授.
另外,大学物理教材中,对光学部分处理也不统
一
.
有的教材把几何光学基本原理作为选学内
容,由教师和学生取舍,这对于教学时数较少的专业
来说,未尝不可.但有的教材_】..完全略去了几何光
学基本原理部分,这不利于学生形成完整的光学理
论框架.
4因才施教精心设计衔接方案达到光学教学的
最终目标
大学是基础光学最后的学习阶段,任课教师在
——1——
2011年第5期物理通报大学物理教学
组织教学时,应全面了解授课班级的学生已有光学
知识与能力的情况,针对实际情况,制定相应的教学
方案.对学生的知识和方法进行查漏,拓展,加深,科
学地选用和处理教材,以期达到大学光学的教学目
标.
4.1适当注意对几何光学基本原理的讲授
初中只对几何光学作一些定性的观察与总结.
高中由于高考对几何光学没有特别的要求,所以教
学中几乎不讲.大学中由于教学时数不足,所以几何
光学往往不作专门的讲授.这样,学生对几何光学的
基本原理就没有一个总体认识.因此,在大学物理教
学中,要适当注意对几何光学基本原理,包括光学仪
器的工作原理的介绍,同时要使学生明确几何光学
是波动光学的一种特殊情形.
4.2波动光学的讲授要循序渐进
波动光学是大学光学最重要的内容.本来波动
光学现象首先应在高中物理中进行介绍,但同样是
由于高考没有特别的强调,所以不少学生在高中并
没有接触干涉,衍射,偏振等概念和规律.因而,大学
物理中,应注意针对学生的实际知识水平,循序渐进
地实施教学.应注意如下一些问题:
通过实验或多媒
体演示等方式介绍波动现象,结合已有的波动理论
分析相关规律,分析光的干涉与衍射的区别与联系;
强调光的偏振性是光为横波的证据,分析各种偏振
光的特点与产生办法;指出波动光学与几何光学的
区别与联系.
4.3量子光学突出讲授光的波粒二象性的物理思
想
对于光电效应,康普顿效应,氢原子光谱等内
容,高中物理一般都已讲授,所以大学物理主要是引
导学生体会光的波粒二象性的物理思想,避免不必
要的重复.
4.4对现代光学的内容可灵活处理
20世纪60年代,激光的问世为光学的研究与应
用提供了良好的光源.从此,光学与许多科学技术紧
密结合,相互渗透,从而以空前规模和速度飞速发
展,这就是现代光学时期.激光广泛用于军事,工业
一
8一
加工,通信,医疗等领域.对于激光的原理及其在各
个领域的应用,可引导学生自学,要求完成一定的阅
读论文量,作为平时考核的一个参考.平时的教学中
可适当渗透相关的内容.
5结束语
大学光学与中学光学教学的衔接,是大学物理
与中学物理教学衔接的一个重要方面.由于高中应
试现象及大学课时不够等原因,使得光学教学内容
处理,教学方法等方面的衔接存在困难.需要根据教
学的具体实际,精心设计教学方案,实现光学教学的
有效衔接,以达到大学光学教学的目标要求.随着中
学物理和大学物理教学改革（包括大学物理教材改
革）的不断推进,光学教学的衔接问题将越来越容
易解决.
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