如何改善波動光學教學方法研析論文
牛頓根據(jù)光在三棱鏡中分成七種顏色的實驗結果，提出了光是由微小粒子構成的光的粒子性說法。以后人類都在不斷地探索有關光的本質(zhì)問題。雖然人類很早以前在自然界中發(fā)現(xiàn)了光的衍射概念，但是無法用光的粒子性說法解釋光的衍射問題。1805年英國科學家托馬斯·楊根據(jù)光的雙峰實驗結果提出了光的波動性說法，1815年法國物理學家菲尼爾也提交了光的衍射實驗論文，從此以后這兩位科學家齊心協(xié)力，為波動光學的發(fā)展做出了很大貢獻。
波動光學是光學課程中的重要組成部分，波動光學內(nèi)容中有光的干涉，光的衍射和光的偏振等內(nèi)容。它們之間互相緊密聯(lián)系，光的干涉和衍射都是由光波的相干而產(chǎn)生的光波現(xiàn)象，它們也具有異同點。教學中學生很難區(qū)分光的干涉和衍射現(xiàn)象的條紋分布特點，發(fā)生亮暗條紋條件。另外，光的干涉和衍射又分成很多種類，這也是教學中的難點。為提高教學效果，幫助學生更好地理解教學內(nèi)容，要對教學方法作進一步改進。
因為光的干涉，衍射和偏振概念等內(nèi)容既復雜，彼此之間又緊密聯(lián)系，具有共同的教學系統(tǒng)(特別是光的干涉和衍射)，學生無法通過做實驗觀察到其本質(zhì)現(xiàn)象。所以課前，教師必須準備多媒體教學課件，F(xiàn)ILASH動畫，演示實驗儀器，教學視屏等豐富的教學資源，根據(jù)教學內(nèi)容特點為學生創(chuàng)造有利的課堂教學環(huán)境。
大部分光學教材中將光的干涉，衍射和偏振分成三章內(nèi)容，首先安排光的干涉和衍射內(nèi)容，然后安排光的偏振概念，這三章內(nèi)容緊密聯(lián)系，所以教學中應注意讓學生了解內(nèi)容之間的聯(lián)系和共同的教學系統(tǒng)(比如說光的干涉和衍射概念都討論發(fā)生亮暗條紋條件，分類和應用)，以利于學生理解內(nèi)容。
光的干涉和衍射現(xiàn)象都是由光波的相干而產(chǎn)生的光的波動性現(xiàn)象，教師在教學中應讓學生深入了解什么叫波的疊加，光波的相干和發(fā)生相干的條件等基礎知識，根據(jù)教學內(nèi)容特點教學中必須要利用FILASH動畫等教學手段，理論聯(lián)系實際給學生講解教學內(nèi)容(比如說發(fā)生波的相干條件，如果沒有這個條件也發(fā)生波的相干，那就同時不可能傳播幾千種波動)，以吸引學生對教學內(nèi)容興趣。
光的干涉現(xiàn)象分成分波面干涉和分振幅干。分振幅干涉又分成等厚干涉和等傾干涉，一般光學課程教學中首先學習楊氏雙峰干涉，然后學薄膜干涉，牛頓環(huán)，邁克爾遜干涉儀，半波損失概念和干涉現(xiàn)象的應用等內(nèi)容。這些內(nèi)容多而分散，并且公式也多。所以教師首先讓學生理解光的干涉概念分類，干涉現(xiàn)象的應用，教學循序，教學步驟，教學手段，教學目標和教學難點等，有利于促進學生的理解能力，提高學習的積極性。
光的干涉教學內(nèi)容包括光的雙峰干涉，勞埃德鏡干涉，菲尼爾雙面鏡干涉，等傾干涉，等厚干涉和干涉現(xiàn)象的應用等內(nèi)容。學生初學這些內(nèi)容時普遍感到內(nèi)容分散，公式多，推導公式過程復雜，都是一些虛擬概念，幾乎沒有什么實際應用。所以教學中，教師應該科學地分析每一章節(jié)的內(nèi)容，利用豐富的教學課件，多媒體教學視屏，F(xiàn)ILASH動畫，演示實驗儀器，創(chuàng)造豐富的教學環(huán)境，激發(fā)學生學習的積極性。其二，教學中為避免學生對教學內(nèi)容產(chǎn)生一種虛擬概念，學這些內(nèi)容幾乎沒有什么實際應用的看法，教師應重視利用豐富的教學資源給學生講解教學內(nèi)容，特別是光波的相干和相干條件等問題，理論聯(lián)系實際講解每一節(jié)內(nèi)容，讓學生多了解一些光的干涉現(xiàn)象的應用，教學中以多做習題鞏固理論知識，適當利用演示實驗儀器，讓學生親眼看到干涉現(xiàn)象。
光的衍射概念是波動光學重要組成部分，波動光學是教學難點，光的衍射教學內(nèi)容包括光的衍射現(xiàn)象，惠更斯菲尼爾原理，夫瑯禾費單縫衍射，光柵，光柵光譜，夫瑯禾費圓孔衍射等內(nèi)容。
筆者認為相對光的干涉概念教學而言，光的衍射概念教學難點多。光的衍射概念教學難點就在于光的`衍射現(xiàn)象的本質(zhì)問題，惠更斯菲尼爾原理，光柵和光譜等概念，雖然干涉和衍射現(xiàn)象都是由光波相干而產(chǎn)生光的強度均勻分布現(xiàn)象，光的干涉現(xiàn)象是幾列波互相相干問題，而光的衍射現(xiàn)象是入射光波長和障礙物限度可以比較的條件下，光波繞射障礙物而產(chǎn)生的現(xiàn)象，從波動性本質(zhì)來討論問題，光的衍射現(xiàn)象是入射光繞射障礙物過程中波谷與波谷，波峰與波峰，波峰與波谷互相疊加而產(chǎn)生的強度均勻分布現(xiàn)象。對光的衍射概念教學而言，讓學生理解衍射現(xiàn)象的波動性本質(zhì)問題，惠更斯菲尼爾原理是一個教學難點。教師應先給學生講解光的衍射概念的波動性本質(zhì)，電磁波，聲波等也會發(fā)生衍射現(xiàn)象，有利于促進學生理解內(nèi)容，讓學生理解衍射概念在生活中的應用，以此激發(fā)學生學習興趣。
另外，光的衍射內(nèi)容教學中注意選擇適當?shù)呐囵B(yǎng)目標和教學方法是一個教學難點。如按照教學大綱進行教學，但相對各節(jié)內(nèi)容難點不同(比如說光柵，光柵光譜，夫瑯禾費圓孔衍射等內(nèi)容)，教師選擇教學方法，確定教學難點和有些內(nèi)容教學目標時應科學的分析學生基礎知識結構，教學條件等因素，適當?shù)卣{(diào)整有些難點教學目標，要注意教學內(nèi)容復雜性，教法不適合教學對象實際等原因。避免學生產(chǎn)生認為內(nèi)容很復雜，學也學不進去或者不想學等消極情緒的產(chǎn)生。
根據(jù)光的衍射現(xiàn)象教學內(nèi)容復雜，應用性強，理論聯(lián)系實際過程很復雜和做習題難等特點，教師教學中必須要充分利用豐富的教學資源，要重視提高教學效果，利用現(xiàn)代教學設備，教學軟件，動畫，教學視屏，演示實驗儀器等教學手段創(chuàng)造豐富教學環(huán)境，嚴格避免教學手段和教法單一，課堂內(nèi)以豐富的教學手段進行教學，促進學生理解理論知識，以多做習題和組織討論課，重視培養(yǎng)學生理論聯(lián)系實際能力和鞏固理論知識。
根據(jù)光的干涉和衍射現(xiàn)象都是由滿足相干條件光波的疊加而產(chǎn)生光強均勻分布現(xiàn)象，但是它們實驗裝置，發(fā)生條件和光強分布特點等方面有很多區(qū)別，為避免學生分不清干涉和衍射現(xiàn)象的異同，教學中教師應給學生仔細解釋它們之間的異同，讓學生深入了解并區(qū)分開光的干涉和衍射現(xiàn)象。
光的干涉和衍射現(xiàn)象證明光具有波動性性質(zhì)，人類為進一步研究光波是縱波或者橫波研究光的偏振狀態(tài)，光的偏振概念有光的橫波性，偏振光與自然光，偏振片，馬呂斯定律，布儒斯特定律，品體雙折射，偏振光的干涉，人土雙折射和旋光現(xiàn)象等內(nèi)容，光的偏振內(nèi)容教學相對光的干涉和衍射教學內(nèi)容而言比較簡單，但是這些內(nèi)容對數(shù)學水平要求相對高，立體性思維要求較強，應用性強。針對光的偏振狀態(tài)多和區(qū)分偏振狀態(tài)過程比較復雜等特點，教師教學中應根據(jù)內(nèi)容和教學對象特點，科學的選擇教學方法，充分利用演示實驗儀器，理論聯(lián)系實際開展教學，重視培養(yǎng)學生動手能力和觀察能力，以多做課內(nèi)外習題，組織學生課堂內(nèi)討論，鞏固理論知識，布置作業(yè)題測試學生水平，利用教學課件，教學視屏和動畫課件等直觀教學手段促進學生理解光的偏振現(xiàn)象的本質(zhì)，培養(yǎng)學生思維能力。
從以上波動光學教學特點可以看出，波動光學的教學方法中凝結著現(xiàn)代教學的先進教學方法，所以教學前應準備豐富的教學手段和教學資源，要求授課教師具有豐富的令業(yè)知識和教學經(jīng)驗。
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