信息光学教材建设和课程教学改革探索

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1、信息光学教材建设和课程教学改革探索摘要：信息光学课程是光电信息科学与工程和应用物理学专业一门重要的专业基础课。本文主要阐述了新编教材的特色，并探讨了信息光学教学方法、手段改革的策略，以达到促进信息光学课程建设与教学改革的目的。关键词：信息光学；教材建设；教学改革中图分类号：G642.3文献标识码：A文章编号：1002-4107(2013)09-0030-02信息光学是利用光学方法实现二维函数的傅里叶变换，并结合通信中的线性系统理论阐述光学现象，包括光的传播、衍射、成像等。近年来，信息光学已发展为现代光学的重要分支，并已渗透到科学技术的诸多领域，成为信息科学的重要组成部分[1-2]o目前出

2、版的信息光学教材，对二维线性系统分析、标量衍射理论、光学成像系统的频率特性、部分相干理论等基本理论的讲解是详细的、完善的[3-4],但也存在不少问题，主要表现在：(1)教材普遍过厚，而教学课时却不断压缩，现成教材可讲授的内容不到全书的1/2O(2)部分内容偏难，不适合地方性高等院校的本科教学。(3)种类过少，可选择的余地小，各高校的实验条件与科研方向不尽相同，教学侧重点也不一样，难以找到适合本校专业特点的通用教材。因此，我们在充分调研国内外最新的同类教材基础上，结合多年的教学研究与实践，编写了一本有哈尔滨理工大学特色、实用性较强的教材，于2008年初由黑龙江教育出版社出版。经过近五年的教

3、学实践表明，该教材有力推动了信息光学课程的建设与改革，达到了预期的目的。下面从三方面分别介绍本教材的特点、在教学改革中的作用以及课程教学改革的情况。一、合理定位与优化教材内容从2006年以后，为缩减教学时数，哈尔滨理工大学应用物理专业将原计划的激光全息原理与技术和傅里叶光学两门专业课程合并为一门信息光学，理论52学时，实验6学时。自建系以来，激光全息技术一直是哈尔滨理工大学光电信息科学与工程系的专业特色，实验条件较好。为突出专业特色，并结合编者的科研经历，教材中激光全息部分所占的比重较大，特别加强了全息显示、全息图的复制及全息存储等应用内容。另外，在教材内容的编排上也作了一些改进。例如，

4、将透镜的两种性质，即傅里叶变换特性和成像性质编为一章，这样一方面实现了分析方法上的统一，另一方面也可作为下一章光学成像系统的频谱特性内容的铺垫；又如，将光学滤波器及其应用放在空间滤波的傅里叶分析之前进行讲解，并将阿贝一波特实验作为方向滤波器的应用，这些处理便于学生充分理解滤波器在空间滤波中的作用，掌握光学信息处理的实质性思想。教材力求简明、扼要。考虑到哈尔滨理工大学学生的特点及学时的限制，教材中删减了一些繁冗的数学推导过程，重在突出概念的物理意义，避免由于数学上过于繁杂导致学生信心和学习兴趣的减退。简明扼要的教材脉络清楚、突出重点，更有利于学生自学能力的培养，也有利于学生的复习。学生预习

5、时，在看懂一些内容的同时，也会产生疑问，这样会促使他们上课认真听教师讲解或拓展的每个知识点，也会督促他们查找相关的更为详细的参考书，从而提高其自主学习、独立思考的能力。另外，教材中对本领域的最新研究进展描述较少。取而代之的是，在课堂教学的中后期，教师提供信息光学的各种应用方向，学生选择自己感兴趣的，通过网络查询，获取最新发展资料，并以报告的形式向其他同学介绍。实践证明，这不仅开阔了学生视野，同时锻炼了学生的归纳、总结及语言表达能力。教材中的例题和习题对增强教学效果、帮助学生消化概念和理解规律具有非常重要的作用。因此，我们除了自编大量的思考题便于学生预习、复习外，还有目的地编写了一些能够激

6、发学生兴趣和探索精神的开放式习题。例如，以往关于全息光栅的制作和特点是由教师讲解、学生被动接受的。在本教材中，我们将这部分内容编成一道习题，让学生根据已学过的光波干涉的知识，按要求设计、制作全息光栅的过程，并探讨全息光栅的特点，了解它的应用情况。教学中适当地留一些这种作业比单纯的课堂讲授会收到更好的教学效果。二、以教材编写促进教学资源和师资队伍建设我们在编写传统纸质教材的同时，尝试开展立体化教学资源的建设。编制了图、文、声、像并茂的多媒体课件，和板书教学配合使用，相得益彰；编写了信息光学习题集，并有完整的解答步骤，方便学生自学和复习，为建立信息光学试题库奠定了基础；为辅助教学，我们还向学

7、生推荐了一些国内外的优秀教材，特别是J.w.Goodman编著的英文原版书《IntroductiontoFourierOptics》,为将来的双语教学作准备。虽然引进原版外语教材是进行双语教学的最终目标，但当前也存在一些实际问题，如教材体系、教学基本要求与国内存在较大差异，学生接受有难度等。因此，比较可行的方法是对原版教材进行改编，提取满足国内教学要求的内容，降低难度和厚度，再结合相关的中文教材，既满足国内双语教学的需要，又能辅助学