如何改善幾何光學教學方法的探討論文

　　幾何光學是光學學科中最早發展出來的分支學科，是基礎學科，幾何光學引入光線概念，研究幾何光學基本規律，球面成像概念，薄透鏡成像概念，理想光具組等內容。在幾何光學中，把組成物體的物點看作是幾何點，把它所發出的光束看作是無數幾何光線的集合，光線的方向代表光能的傳播方向。在此假設下，根據光線的傳播規律，在研究物體被透鏡或其它光學元件成像的過程，以及設計光學儀器的光學系統等方面都顯得十分方便和實用。筆者認為光學課程教學中幾何光學部分是教學難點，此內容表面上看很容易能掌握，但實際上幾何光學中部分內容特別是費馬原理，成像原理，符號法則，單球面成像原理，薄透鏡成像原理等內容是教學難點。大部分《光學》教材中第一章內容安排幾何光學，學生起初學幾何光學基本定律時感到內容很簡單，只是背幾個定律而己，但是經過深入學習這些定律并將其解決生活中常見的幾個問題時，學生感覺比較難。所以在教學中，教師首先應深入講解光的直線傳播定律，反射和折射定律。特別注意指導學生做大量的課外習題，培養學生理論聯系實際能力，指導學生應用課堂內學習的理論知識解決生活中的實際問題，最后將這三大定律與費馬原理內容結合，培養學生以費馬原理解釋幾何光學基本定律的內容，理解內容，解決問題等能力。

　　本章內容后面幾節的成像基本概念，符號法則，單球面成像和薄透鏡成像定律等內容是教學難點，如果教師起初不重視選擇適當的教學方法，學生思想上很容易產生學習這些內容沒用，是一種虛擬概念，所以越學越迷惑，而且這些單球面成像，薄透鏡成像概念等幾節內容互相緊密聯系，如果其中某一個知識點不理解就會影響整個內容的理解，。對此，教師在上課前應給學生介紹教學方法，教學用具、學習內容的順序，這樣有利于提高學生學習興趣和學習積極性，避免讓學生產生認為教學內容“是一種虛擬概念”的.看法。幾何光學教學中根據內容特點應用的教學方法不一樣，比如符號法則的教學方法。符號法則是單球面成像規律，薄透鏡成像規律等內容的基礎，所以符號法則是本章內容的教學重點。不同教材中使用的符號法則不一樣，但得出的結論是一樣的。因為利用不同符號法則推導出的成像公式符號不同和符號法則應用方法不同等問題的存在，如果教學中只講解一種符號法則，學生可能很容易感覺到迷惑不解，甚至可能懷疑教師講的內容是否有錯誤。所以教師在講課時應該給學生講清楚不同教材中應用的符號法則不一樣，成像公式符號也不一樣，但是應用不同符號法則解決問題時得出的結果一樣。教師應注意以學生能夠接受的水平講解其它種符號法則，深入講解其它種符號法則學生很可能容易迷惑不解，進而影響學生的理解能力和學習興趣。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律等內容教學難點，此內容的特點為內容分散，公式多，公式推導過程復雜，很難理解，應用成像公式解決實際問題時需要多做練習題，培養學生理論聯系實際去解決問題。教學中嚴格遵守教學內容的系統性，我們進一步分析以上教學內容很容易發現一個共同的特點，教學內容系統完全一樣，比如說單球面反射，折射成像和薄透鏡成像概念，首先講解成像公式推導過程，然后推導高斯公式，牛頓公式和作圖法成像過程，最重要的是單球面折射和反射成像內容為學好薄透鏡成像概念基礎，這些內容的學習為學好后幾章常用光學儀器原理的學習打好基礎，說明這些內容具有很緊密的聯系，所以投入教學前給學生講解單球面成像原理和薄透鏡成像原理應用方面的內容，吸引學生積極投入學習。教學中仔細分析每一節內容，利用豐富的教學資源，課外習題和動畫課件給學生深入講解成像公式的推導過程，符號法則的應用，高斯公式和牛頓公式的推導過程，作圖法成像過程等內容，以豐富的教學課件，教學視屏，dash動畫和靈活的教學方法結合進行教學有利于提高學生學習積極性，促進學生理解能力。

　　根據以上教學內容分散，公式多，應用成像公式解決實際問題形式多種并復雜特點，通過做大量的課內外習題重視鞏固理論知識。做習題要注意習題內容由易到難，水平由淺入深。教學中教師要注意教學內容的系統性和內容之間銜接，因為單球面折射，反射成像和薄透鏡成像概念之間有很緊密的關系和共同的內容系統，單球面反射和折射成像概念的學習為薄透鏡成像概念的學習打基礎，薄透鏡成像概念的學習為學好理想光具組成像概念基礎，最后根據這些理論知識能分析人眼的基本結構，近視，遠視眼睛的矯正方法，照相機，投影機，望遠鏡和顯微鏡等常用光學基本結構和原理。

　　教學中教師根據教學內容特點一方面要注意教學內容的系統性，給學生講解每一節內容并解釋各節內容具有的共同的教學系統(比如說每一節內容中有成像公式的推導，高斯公式和牛頓公式推導，作圖法成像等共同的教學系統);另一方面高度重視提高教法和協調教學內容的靈活性，通過課件，flash動畫，演示實驗等各種教學媒體，重視創造豐富的教學環境。

　　根據光學課程的應用性強，實驗操作技術要求高等特點，教學中要求教師課堂內多做演示實驗。演示實驗是培養學生動手能力和理論聯系實際能力不可缺少的教學手段，教師利用演示實驗儀器講解有些內容，特別是單球面反射，折射成像，薄透鏡成像等概念教學效果最佳，因為成像概念比較復雜，成像條件不同所獲得成像結果不同，所以教學中脫離實踐教學光講理論部分學生很容易感到迷惑和反感，教學中為避免學生產生教學內容的神秘感，利用演示實驗儀器理論聯系實際進行教學，而且在課堂內多做演示實驗有利于提高學生動手能力和學習積極性。

　　幾何光學教學要求授課教師不但具有豐富的專業知識，而且要求教師具有豐富的教學方法和教學經驗，幾何光學教學的難點就是要求教師準備豐富的教學資源，重視利用多媒體教學儀器，多媒體課件，flash動畫，演示實驗儀器等現代教學手段創造教學環境，根據幾何光學教學內容的分散，公式多，應用性強等特點要求教學中教法要靈活性并理論聯系實際進行教學。

　　從以上幾何光學教學特點可以看出，幾何光學的教學方法凝結了現代教學中的先進的教學方法，所以教學前應準備豐富的教學手段和教學資源，同時授課教師也應具有豐富的專業知識和教學經驗。

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