_波动光学_双语教学探索与实践_文汝红
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波动光学摘要:本文介绍了波动光学的发展史,衍射现象及波动光学与几何光学的关系等。
关键词:摘要、引言、波动光学简介、波动光学发展史、波动光学衍射现象、波动光学与几何光学的关系。
黑龙江科技学院资源与环境工程学院化工09-1班姓名:李春山Summary: This article describes the history of wave optics, diffraction and wave optics and the relationship between geometrical optics, etc.Tags:Abstract, introduction, introduction to wave optics, history, fluctuation of optical diffraction wave optics, optical wave optics and geometry.Heilongjiang Science and Technology InstituteResources and Environment Engineering CollegeChemical Industry 09-1name: Li Chun Shan引言:波动光学首先是由C·惠更斯在1690年提出来的,是光学中非常重要的组成部分,内容包括光的干涉、光的衍射、光的偏振等,无论理论还是应用都在物理学中占有重要地位。
波动光学简介:光的波动学说首先是C·惠更斯在1690年提出来的。
他设想光的传播类似水波、声波。
光振动所达到的每一点都可以看作次波的中心。
次波的包络面为传播着的波阵面。
波阵面上每一点又产生新的次波,依次继续传播。
但这个原理只能说明光的折射和反射。
到1807年,T.杨用惠更斯原理做了双孔干涉实验,说明了光波的干涉。
到了1815年A.-J.菲涅耳补充了惠更斯原理,即各次波到达某一点的作用,要考虑到次波间的位相关系。
波动光学理论与波动光学现象光学是一门研究光的传播和性质的学科,而波动光学理论则是光学中的重要分支。
波动光学理论的研究对象是光的波动性质,通过波动光学理论的研究,我们可以解释和预测光的许多现象,如干涉、衍射、偏振等。
本文将探讨波动光学理论与波动光学现象之间的关系。
波动光学理论是基于波动理论的基础上发展起来的。
波动理论认为光是一种电磁波,其传播遵循波动方程。
波动光学理论将这一波动方程应用到光学中,以研究光的传播和相互作用。
通过波动光学理论,我们可以理解和解释光的干涉现象。
干涉是波动光学理论中的重要现象之一。
当两束光线相遇时,它们会发生干涉现象。
根据波动光学理论,光线是一种波动,当两束波动相遇时,它们会叠加形成新的波动。
如果两束波动的相位差为整数倍的2π,则它们会发生增强干涉,形成明纹;如果相位差为半整数倍的2π,则会发生相消干涉,形成暗纹。
这种干涉现象可以通过干涉条纹的形成来观察和验证。
衍射是另一个波动光学理论中的重要现象。
当光线通过一个尺寸接近光波长的孔径时,会产生衍射现象。
衍射可以解释为光波在遇到边缘时发生弯曲和弯折形成的现象。
根据波动光学理论,光经过孔径后,会产生波的弯曲和扩散效应,形成衍射图样。
这种衍射图样具有明暗交替的特点,称为衍射图案。
通过观察和研究衍射图案,我们可以了解光的传播和波动特性。
偏振也是波动光学理论中的重要内容。
偏振是指光的振动方向只在一个平面上的现象。
光波可以在各个方向上振动,但是通过偏振器可以滤除其中某些方向上的振动成分,使光只能在一个平面上振动。
根据波动光学理论,光的偏振可以通过波动方程和杨氏实验来解释和分析。
偏振光可以应用于许多光学设备和技术中,如偏振镜、偏振滤光片等。
通过研究和理解波动光学理论,我们可以更好地认识和利用光的波动性质。
波动光学理论不仅为我们解释了光的干涉、衍射和偏振现象,还为光学设备和技术的设计和优化提供了理论基础。
例如,在光学仪器的设计中,我们可以根据波动光学理论的预测和分析,来优化光路和减小光的损耗。
“波动光学”双语教学探索与实践文汝红(宜春学院物理科学与工程技术学院,江西宜春336000)摘要:探讨了波动光学双语教学的必要性和可行性,通过制作双语多媒体课件实施双语教学,总结得出:双语的比例应该视内容和学生的具体情况而定,通过合理编排教学内容、以学生为中心的教学方法、多样化的教学手段,可以取得好的教学效果,学生既学到了专业知识,又提高了英语听说读写能力。
关键词:波动光学双语教学多媒体中图分类号:G642文献标志码:A文章编号:1671-380X (2011)12-0172-03双语教学,是指利用中文和英语两种语言讲授学科内容的一种教学方式。
在保证学科教学质量的前提下,使学生不仅学到专业知识,还能锻炼英语思维、交流的习惯,掌握专业术语,为将来能用英语解决实际问题作好准备。
双语教学培养出的学生可以利用国内国际名校的远程教育资源,直接学习国外最前沿的科技,更好地从事相关学科的学习和研究,胸怀全球化精神,具备国际化视野,拥有更强的国际合作能力及核心竞争力。
教育部从2001年开始多次号召高校推动双语教学建设[1][2],提高大学生的专业英语水平和用英语从事科研的能力,为了响应这一号召,各高校认真积极进行双语教学的试点和建设。
为此,我校也在此基础上积极进行双语教学探索与实践。
1波动光学双语教学的必要性和可行性1.1必要性。
波动光学是光信息专业学生的专业基础课,承前启后,学生对该课程的掌握得好对以后有较大的帮助。
其次,波动光学的经典著作大部分是用英文写的,而且我国的光学发展起步较晚,技术相对落后,英美等国的研究始终处在世界领先水平,参考国外资料的频率比国内资料的频率要高很多,学科的前沿知识和最新应用也大部分是用英文发布的。
再次,光学具有较强的国际共通性,专业术语的表述和理解中英文比较一致。
因此,双语教学培养出来的学生能自如地阅读相关的英文文献资料,能撰写学科方面的英文文章,有获取学科相关信息的能力,能为今后进一步从事相关方面的学习和研究打下很好的英语基础。
1.2可行性。
波动光学是在大二上学期开设,经过中学五年物理和一年大学物理的学习,使学生具有了较系统的物理知识和较强的逻辑思维能力,对波动光学内容的理解有很大的帮助。
其次,学习了一年的高等数学,使学生具有了利用微积分等数学工具处理问题的能力。
再次,近十年的英语学习,使学生具备了基本的英语听、说、读、写的能力,将会促进学生对英文表达的内容的理解。
最后,有一支团结合作、年富力强的教师团队,团队的每一位教师都受过研究生及以上教育,不仅精通专业知识,而且都有较好的英语表达能力,这为开展专业课程双语教学提供了良好的师资条件。
鉴于此,对光信息专业的波动光学课程开展了双语教学探索。
2双语教学的实践及与单语教学的比较2.1教材的选择和课件的制作教材问题是面临的一个首要问题,既有直接引进的英语原版教材,又有国内自编和翻译的教材。
原版教材语言规范,学科内容前沿与国际接轨,但与我国现行的教学体系和大纲可能不符,使用效率较低,自编和翻译的波动光学教材还很难找到。
对于地方性本科院校,学生英语相对较弱,选用外文原版教材亦不适用。
基于此,仍选用中文教材,课堂上采用双语多媒体课件,并用中文和英语两种语言授课。
课件首先是以教材为主线条的,教材是纲,课件是目,纲举才能目张,对教材内容进行合理编排,筛选出为大纲服务的素材成为首先要做的工作。
综合比较后,选用《Principles of Optics 》(Max Born ;Combridge University Press ;1999)和《Optical physics 》(S.S.Lipson ;Cambridge University Press )两本外文教材[3][4],以及《光学》和《物理光学教程》两本中文教材为基础,确定了四章内容。
Chapter 1:light wave ,reflection and diffraction at the in-terface of isotropic dielectrics of light waveChapter 2:interference of light Chapter 3:diffraction of lightChapter 4:light propagating in crystals and liquid crystals 对每部分内容利用Microsoft Office Powerpoint 、Flash 、Matlab 等应用软件做成双语多媒体课件,附中英文字幕,配以中英文语言介绍,尽可能将讲授内容以最易为人接受的方式表达出来。
对于一些需要用抽象思维来考虑的问题,双语多媒体课件最大限度用图片或动画等来描述,化抽象为具体。
在达到专业学习目标的前提下,提高学生的专业英语能力。
2.2教学内容的编排由于现有的光学教材中都涉及了几何光学、波动光学、·271·第33卷第12期2011年12月宜春学院学报Journal of Yichun College Vol.33,No.12Dec.2011*收稿日期:2011-09-20基金项目:江西省高等学校教学改革研究课题(项目编号:JXJG -08-14-25)。
作者简介:文汝红(1979-)女,江西萍乡人,讲师,硕士,研究方向:超短脉冲激光检测及光电子教学。
信息光学、激光等内容,波动光学是第一门专业基础课,后续会开设多门光学课程,如应用光学、激光、光电子学、光信息处理等。
因此在内容的选择上,既要避免重复,又要为后续课程打下坚实的基础。
选择出更合理、更系统,更有利于组织教学的内容尤其重要。
舍去几何光学和信息光学的内容,集中时间和精力系统地、深入地讲授波动光学的重点内容。
根据对教学内容的分析,将课件的结构设计成光波及其在各向同性介质表面的反射与折射、光的干涉、光的衍射和光在晶体中的传播四大部分,同时每个部分又分为学习目标、主要内容、例题讲解、课后练习等四个小模块。
例如:光的衍射这一章,首先介绍日常生活中常见的衍射现象,引出惠更斯-菲涅耳原理,导出菲涅尔-基尔霍夫衍射积分公式,利用积分公式分析菲涅耳衍射和夫琅禾费衍射,然后讨论各种形式的夫琅和费衍射、光栅衍射、光学仪器分辨率,最后用菲涅尔半波带法讨论菲涅尔衍射和波带片。
知识结构如图2所示。
图1PPT幻灯片示例-光栅衍射装置图2光的衍射知识结构图2.3课程教学方法的研究不管是普通教学还是双语教学,首先是对专业内容的学习,应在保证学生专业学习的前提下,提高学生的外语水平。
双语在教学中的比例应根据课程内容的特点和学生的英语水平综合决定。
为帮助学生心理上克服对英语的恐惧,遵循长期坚持,循序渐进的原则。
比如,在课前先对专业名词和术语作中英文对照解释,鼓励学生大胆用英语发言等。
在课堂上主要采用系统性教学方法和“以学生为中心”的研究性教学方法。
通过系统性教学法培养学生的逻辑思维能力,学习专业知识,研究性教学方法采用问题式、情景式、发现式、启发式、讨论式等各种形式,充分调动学生的积极性,寓教于乐,既学习了专业知识,又提高了外语水平。
2.4教学手段多样化利用双语多媒体课件,变抽象为具体,也可节约时间,提高效率。
波动光学中有很多演示实验,但由于时间和实验条件的限制,很难一一实现。
利用计算机技术制成图片、动画、视频等可弥补演示实验的缺失,也借助matlab软件进行仿真,如:圆孔的夫琅和费衍射光强公式,数学推导过程比较复杂,而利用matlab软件将运算结果用直观的图形表示,也可设定参数来改变图形显示,这样可以弥补学生直接经验的不足,教学效果更好。
采用中英文对照的课件内容,可弥补学生听力的不足。
长期的应试教育导致学生英语阅读能力普遍高于听力,对于暂时没听懂的部分可看课件加深理解,对相对生疏的专业词汇也能加深认识和印象。
例如光栅衍射的演示,如图3所示。
为了给学生创造主动思考的机会和提高外语写作的能力,课堂上鼓励学生用英语回答问题,并布置小作业,鼓励学生用英语答题,并计入考核总成绩。
课后要求学生上网查找本专业领域的一些前沿信息、应用技术等外文资料,并与他人分享。
借助网络平台,将中英文的有关波动光学资料、习题、课件上传于网上,便于学生课前预习、课后复习。
对相关热点布置小论文,并分组讨论。
2.5教学效果的评估对07光信、08光信和09光信三届进行了波动光学双语教学,为了评估双语教学效果,同时不断提高教学质量,采用了多种方案:一是实时评估。
课堂鼓励学生用英语提·371·第12期文汝红:“波动光学”双语教学探索与实践第33卷问、回答问题,课间与学生经常交流,也借助电子邮件、QQ 等网络工具与学生沟通,认真听取学生的反馈信息,即时分析总结,认真分析从作业中反映出的问题,时时自我评估,不断调整与改进教学方法。
二是听取校领导、同行教师听本门课后的意见,也听其它教师的双语课程,学习别人的长处。
学期结束时,参考学生网上评教结果,作总结分析。
三是问卷调查。
发放问卷,作全面调查。
图3光栅衍射动画2010年底,波动光学课程结束后,对08和09光信两个班发放了问卷,共45份,回收42份。
问卷内容包括学生对双语教学的接受程度、双语的比例、多媒体课件的评价、教学方法及教学手段的评价、学生学习课程后的情况等等。
81%的同学认为有必要开设双语教学,76%的同学认为双语教学对英语学习有帮助,95%的同学认为结合应用效果更好,74%的同学喜欢双语多媒体课件,90%的同学喜欢网络教学资源。
由此可见,大部分学生欢迎双语教学,但由于师生双方英语水平的限制,教学效果有待提高,这从平时课堂互动及考试中也能体现出来。
实践表明,实行双语教学后,学生不仅学到了专业知识,英语听、说、读、写能力也有了很大的提高,为今后进一步学习和研究打下了良好的基础。
双语教学没有统一的模式,需根据课程特点和学生的英语水平综合决定。
针对光信息科学与技术的专业特点和我校学生的实际情况,利用双语多媒体课件实施了双语教学,取得了较好的效果。
但仍然面临着很多困难:如难以找到适合学生实际的外文教材、学生外语听力和口语较差、学生个体外语水平参差不齐、教师外语表达能力欠缺等等,这些都制约着双语教学的成效。
尽管面临重重困难,但随着对双语教学研究和实践的深入,一定会在实践中总结出更多成功的经验,不断提高教学质量。
参考文献:[1]赵秋瑭.大学物理实验双语教学初探[J ].实验科学与技术,2008,6(2):89-90[2]万静.应用光学双语教学研究与实践[J ].南京邮电大学学报(社会科学版),2008,10(2):75-78[3]Max Born .Principles of Optics [M ].Cambridge UniversityPress ,1999[4]S.S.Lipson.Optical physics [M ].Cambridge UniversityPress ,1987[5]郭永康.光学[M ].高等教育出版社,2005(上接第68页)catch{Console.WriteLine ("There was an error adding the XML data to the table.");}finally {oledbConn.Close ();}}利用ADO.NET 和DataSet 实现了一个用XML 文件作为中介进行数据移植的应用,设计了一个在SQL Server 和Access 数据库之间相互数据移植程序,经过测试,该移植程序移植数据的数据正确率较高,能够满足SQL Server 和Access 数据库间数据移植的需要,该数据移植程序同样适用于其他任何两个数据库之间的数据移植。