物理实验 第25卷 近年来,我们以培养创新人才为目的进行了下降.但是,深入观察的结果发现并非如此:当双 教学方法的改革,主要是开设了一系列设计性研棱镜两翼明显不均匀照亮时,干涉条纹依然清晰 究性光学实验所谓设计性研究性实验,是一种那么,“均匀照亮”的意义何在呢?作为深入研究 让学生有更多的独立自主,对实验方法进行设计、的内容,我们让学生作了一学期的设计性研究性 对实验结果进行研究的实验.与传统的测量性、实验閏,他们自己设想研究方案、设计实验过程、 验证性实验相比,它更有利于培养学生的开拓精提出各种假设并进行验证,最后终于从理论上推 神和创新能力.对一、二、三年级学生分别采用不导出,只要均匀照亮双棱镜棱脊附近约2mm就 同的教学方法所实施的光学设计性、研究性实验足够了,完全不必全面均匀照亮两翼;并且用自己 使光学实验面貌焕然一新.学生不仅不再“怕”做设计的实验,令人信服的证明了上述推导的正确 光学实验,而且主动要求多做这类实验,甚至愿意有关论文己在《物理实验》杂志发表 自费买“实验票”做实验.他们所做的实验确实获 更新的实验内容如激光测温,这是一个国际 得了不少创新结果,近6年来,我校本科生经设计前沿的研究课题.我校的本科生在设计性研究性 性研究性光学实验共写出学术论文30余篇,其中实验中用计算机技术与CCD技术相结合,解决了 12篇已正式发表,还有许多论文虽然没有发表,激光测温中长期未解决的条纹自动读数问题和转 但学生通过写论文、宣读论文和答辩,也受到了较动基板的测温问题.有关论文一篇被E收录, 全面的训练.我们感到,这一类实验确实有利于 篇获2002年全国“挑战杯”一等奖161 提高学生发现问题分析问题和解决问题的能力,5结束语 有利于培养他们的创新精神 例如,“光学薄膜的镀制”实验原来只限于镀 我们在基础光学实验中删除了过时的实验 1块高反膜,现在作为设计性研究性实验,可以由精简了过多的测量与验证增加了现代内容注重 学生自己设计各种多层介质膜,包括宽带增透膜、了定性的观察与分析并让学生自己设计和研究 窄带滤光膜、偏振分光膜、彩色透光膜等,并可以这样的改革深受学生的普遍欢迎,使过去被视为 镀完后进行各种性能的测量,如不符合要求,则研既伤眼睛又枯燥乏味的光学基础实验,变成了兴 究原因,改进工艺,重新再镀.这样,学生就有了趣盎然、富有挑战性的课程 类似于从事科研工作的经历,实际工作能力显著 提高1 参考文献 又如,显微镜和望远镜是常用的光学仪器,它[]章志鸣,沈元华,陈惠芬.光学[M.北京高等教 们的原理、结构都是学生早已熟悉的,但有许多实 育出版社,1995 际问题却往往并不清楚.如物镜与目镜如何选择2]沈元华,陆申龙基础物理实验[M].北京:高等教 与搭配?镜筒长度如何确定?放大倍数受哪些具 育出版社,2003 体条件的制约?怎样测量实际放大倍数?……我131沈元华设计性研究性物理实验教程[M]上海 复旦大学出版社,2004 们以“显微镜和望远镜的组装”为题开设了设计性(41周亚俊等,关于“双棱镜必须均匀照亮”的深入探 研究性实验,让学生在实际设计和安装1台显微 讨[]」.物理实验2003,23(7):46~47 镜或望远镜的过程中,受到科学研究工作方面的[s]FEYe,etal. Automation of Temperature Meas" 训练,得到学生的普遍欢迎 rement by Laser J]. SPIE, 1998, 3 558:87-92 再如,“双棱镜测波长”是一个很传统的光学[6]陆思渊,等.旋转基板的激光测温卩J].光学仪器 实验,在调光路时,一般都要求使入射光均匀照亮 2000,2(3):3~7 双棱镜的两翼.为什么一定要均匀照亮?不均匀[7]沈元华.设计性研究性物理实验介绍[]物理实 照亮又会有什么结果呢?一般都认为不均匀照亮 验,2004,24(2):33~37 则2束相干光强度不等,干涉条纹的对比度就会 (下转第31页) 2 01995-2006 Tsinghua Tong/ang Oplical Disc Co, Ltd. All rights reserved.近年来 ,我们以培养创新人才为目的进行了 教学方法的改革 ,主要是开设了一系列设计性研 究性光学实验. 所谓设计性研究性实验 ,是一种 让学生有更多的独立自主 ,对实验方法进行设计、 对实验结果进行研究的实验. 与传统的测量性、 验证性实验相比 ,它更有利于培养学生的开拓精 神和创新能力. 对一、二、三年级学生分别采用不 同的教学方法所实施的光学设计性、研究性实验 使光学实验面貌焕然一新. 学生不仅不再“怕”做 光学实验 ,而且主动要求多做这类实验 ,甚至愿意 自费买“实验票”做实验. 他们所做的实验确实获 得了不少创新结果 ,近 6 年来 ,我校本科生经设计 性研究性光学实验共写出学术论文 30 余篇 ,其中 12 篇已正式发表 ,还有许多论文虽然没有发表 , 但学生通过写论文、宣读论文和答辩 ,也受到了较 全面的训练. 我们感到 ,这一类实验确实有利于 提高学生发现问题、分析问题和解决问题的能力 , 有利于培养他们的创新精神. 例如“, 光学薄膜的镀制”实验原来只限于镀 1 块高反膜 ,现在作为设计性研究性实验 ,可以由 学生自己设计各种多层介质膜 ,包括宽带增透膜、 窄带滤光膜、偏振分光膜、彩色透光膜等 ,并可以 镀完后进行各种性能的测量 ,如不符合要求 ,则研 究原因 ,改进工艺 ,重新再镀. 这样 ,学生就有了 类似于从事科研工作的经历 ,实际工作能力显著 提高[ 3 ] . 又如 ,显微镜和望远镜是常用的光学仪器 ,它 们的原理、结构都是学生早已熟悉的 ,但有许多实 际问题却往往并不清楚. 如物镜与目镜如何选择 与搭配 ? 镜筒长度如何确定 ? 放大倍数受哪些具 体条件的制约 ? 怎样测量实际放大倍数 ? ……我 们以“显微镜和望远镜的组装”为题开设了设计性 研究性实验 ,让学生在实际设计和安装 1 台显微 镜或望远镜的过程中 ,受到科学研究工作方面的 训练 ,得到学生的普遍欢迎[3 ] . 再如“, 双棱镜测波长”是一个很传统的光学 实验 ,在调光路时 ,一般都要求使入射光均匀照亮 双棱镜的两翼. 为什么一定要均匀照亮 ? 不均匀 照亮又会有什么结果呢 ? 一般都认为不均匀照亮 则 2 束相干光强度不等 ,干涉条纹的对比度就会 下降. 但是 ,深入观察的结果发现并非如此 :当双 棱镜两翼明显不均匀照亮时 ,干涉条纹依然清晰. 那么“, 均匀照亮”的意义何在呢 ? 作为深入研究 的内容 ,我们让学生作了一学期的设计性研究性 实验[3 ] . 他们自己设想研究方案、设计实验过程、 提出各种假设并进行验证 ,最后终于从理论上推 导出 ,只要均匀照亮双棱镜棱脊附近约 2 mm 就 足够了 ,完全不必全面均匀照亮两翼 ;并且用自己 设计的实验 ,令人信服的证明了上述推导的正确. 有关论文[ 4 ]已在《物理实验》杂志发表. 更新的实验内容如激光测温 ,这是一个国际 前沿的研究课题. 我校的本科生在设计性研究性 实验中用计算机技术与 CCD 技术相结合 ,解决了 激光测温中长期未解决的条纹自动读数问题和转 动基板的测温问题. 有关论文一篇被 EI 收录[5 ] , 一篇获 2002 年全国“挑战杯”一等奖[6 ] . 5 结束语 我们在基础光学实验中删除了过时的实验、 精简了过多的测量与验证 ,增加了现代内容、注重 了定性的观察与分析并让学生自己设计和研究. 这样的改革深受学生的普遍欢迎 ,使过去被视为 既伤眼睛又枯燥乏味的光学基础实验 ,变成了兴 趣盎然、富有挑战性的课程. 参考文献 : [1 ] 章志鸣 ,沈元华 ,陈惠芬. 光学[ M ]. 北京 :高等教 育出版社 ,1995. [2 ] 沈元华 ,陆申龙. 基础物理实验[ M ]. 北京 :高等教 育出版社 ,2003. [3 ] 沈元华. 设计性研究性物理实验教程[ M ]. 上海 : 复旦大学出版社 ,2004. [4 ] 周亚俊 ,等. 关于“双棱镜必须均匀照亮”的深入探 讨[J ]. 物理实验 ,2003 ,23 (7) :46～47. [5 ] FEI Yue , et al. Automation of Temperature Meas2 urement by Laser [J ]. SPIE , 1998 ,3 558 : 87～92. [6 ] 陆思渊 ,等. 旋转基板的激光测温[J ]. 光学仪器 , 2000 ,22 (3) :3～7. [7 ] 沈元华. 设计性、研究性物理实验介绍[J ]. 物理实 验 ,2004 ,24 (2) :33～37. (下转第 31 页) 42 物 理 实 验 第 25 卷 © 1995-2006 Tsinghua Tongfang Optical Disc Co., Ltd. All rights reserved