《薄膜光学》课程教学探究和探索

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1、《薄膜光学》课程教学探究和探索【摘要】《薄膜光学》是一门理论性和实践性都很强的专业基础课。本文从《薄膜光学》课程的教学目的和教学任务出发，针对材料物理专业本科生教学的特点，尝试和探索在教学内容、教学方法、增加实践环节等方面进行改革，并将其应用于教学实践中，取得了良好的效果。【关键词】薄膜光学；教学方法；教学内容；实践环节0前言薄膜光学是物理光学的重要分支，它以膜层对光的反射、透射、吸收等为研究对象，主要研究光在分层媒质中的传播规律性，已成为现代光学不可缺少的重要组成部分。《薄膜光学》是我院材料物理专业方向的一门主要专业基础课程。课程内容涉及光学、物理学、化学、材料学等

2、多门学科知识，具有很强的技术性、实践性和应用性。通过该课程的学习，使学生了解光学薄膜的基础理论，掌握薄膜制作方法及相关工艺，熟悉常用薄膜的性能指标及相关的检测方法。培养学生分析问题与解决问题的能力，为进一步学习其他相关专业课以及毕业后从事专业工作打下良好的基础。在讲授《薄膜光学》课程时，我们发现存在以下几方面问题：第一，公式多，概念抽象，学生难于理解。这是授课过程中普遍存在的问题。第二，学生的学习目的不明确。在学习过程中，学生普遍感到《薄膜光学》课程与材料专业联系不大，因此学习积极性不高。第三，理论内容枯燥，理论与实践脱节。《薄膜光学》课程的改革势在必行。近两年来,在

3、对《薄膜光学》课程特征分析的基础上，我们在教学内容、教学方法、增加实践环节等方面进行了改革与探索，取得了良好的效果。1教学内容的改革高等教育的主要任务是培养创新型人才，同时兼顾创新能力与工程应用能力的有机结合。材料物理专业是理论性和实践性均很强的专业，强调基础理论知识与工程应用能力相结合，面向新能源与新信息等新功能材料、膜层与功能器件。《薄膜光学》课程内容多，概念抽象，涉及面广，学生学习时感觉难度很大。如果以光学工程专业的教学要求来讲解，很难按大纲要求在32学时内讲授完全部内容。如何在有限的课时内让学生熟练掌握薄膜光学的基础原理，成膜方法，加强应用能力的培养，成为本课

4、程改革的关键。因此，我们根据当前学生就业的实际需求，对课本的内容做了精心筛选，既保证学生对光学薄膜理论有全面的了解，又重点讲解学生将来在实际工作中可能用到的知识内容。在讲授过程中，本着以人才培养为根本，以社会需求为导向，以基础理论和工程应用为核心的理念，紧紧围绕薄膜的基本理论及薄膜设计方法、实用薄膜的制备工艺及方法这一主线来展开。1.1薄膜的基本理论光学薄膜是附着在光学零件表面的厚度薄而均匀的介质膜层。光学薄膜的光学性能集中表现为薄膜界面的分振幅多光束干涉能力。在讲授这部分内容时，注意结合学生专业特点，采用由浅入深、循序渐进的方法，从五光十色的肥皂泡，水面上彩色斑烂的

5、油膜、车灯、眼镜等日常生活中经常接触的自然现象，到电磁场的基本性质、光学薄膜的光学特性计算、膜系的基本定理、非均匀膜、薄膜的形成和结构等逐渐展开，最后讲解减反膜、增透膜、滤光片等介质膜系及其应用。1.2薄膜的制备方法及工艺光学薄膜可以采用物理汽相沉积和化学液相沉积两种方法来制备。化学液相沉积工艺简单，制造成本低，但膜层厚度不能精确控制，膜层强度差。物理汽相沉积常常使用真空镀膜机，制造成本高，但膜层厚度可以精确控制，膜层强度好而广泛采用。在教学过程中，作者以所在的国家重点实验室所使用的真空镀膜机为原型，重点讲述真空系统、热蒸发系统及膜厚控制系统。从真空的获得与检测到热蒸

6、发工艺，学生通过直观的感受，使所学的理论与实践联系起来，达到事半功倍的效果。除薄膜的制备工艺外，薄膜的制备工艺部分主要侧重影响光学薄膜器件的质量要素和工艺要素，质量要素主要包括光学性能、机械性能和环境稳定性。工艺要素主要是光学薄膜的基本工艺过程，即零件清洁-装零件-抽真空-镀膜-检测等过程。2教学方法的改进2.1多媒体教学和传统教学的有机结合在传统板书式教学方法中，教师通过边写、边讲、边示范，实现教师与学生之间生动的感情交流，教师富有感染力的肢体语言，富有魅力的语言表达，使学生寓乐于学之中。但抽象的问题通过传统教学用老师的语言，就显得苍白乏力，在课堂有限的时间内很难让

7、学生理解清楚知识。这就需要板书和多媒体课件的有机结合。例如薄膜基础理论部分采用板书教学，使学生易于掌握公式的推导过程和抽象的理论知识，加深对基础知识的理解；薄膜技术部分采用多媒体课件教学，更多地采用动画效果手段，将信息数字化，把图像、图形、动画、视频、文本、声音等多媒体结合在一起，在有限的课堂时间内以较大信息容量传递给学生，给学生更直观的感受。使学生对镀膜技术的设备和工艺过程有一个感性的认识。制作互动性好的多媒体课件，通过系统特性动态显示过程分析并讲解其成因，使学生掌握知识重点、难点，会收到意想不到的效果。2.2尝试翻转式、讨论式课堂教学翻转式教学模