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摘要：根据信息光学的课程特点，提出将传统教学方式与现代教学方式相结合的教学模式来提升教学质量。主要通过与实际应用、现有技术相联系、融入科学发展史、课堂教学与实验教学互动以及渗入现代编程技术这些方法，在激发学生学习积极性、加强基础知识理解的同时，开拓了学生的思维创新能力，强化了实践动手能力。
关键词：信息光学；传统教学方法；现代教学方式
作者简介：刘红梅（1980-），女，山西山阴人，山西大同大学物理与电子科学学院，讲师。（山西 大同 037009）
基金项目：本文系博士科研启动基金项目（项目编号：2012-B-04）的研究成果。
中图分类号：G642.0 文献标识码：A 文章编号：1007-0079（2013）31-0095-02
信息光学是在全息术、光学传递函数和激光的基础上从传统的、经典的波动光学中脱颖而出的一门新型学科，主要包括标量衍射理论、光学成像系统的传递函数、光学全息、空间滤波、波前调制、相干与非相干光学处理等内容，是现代光学的核心部分。信息光学课是光信息科学与技术等专业的一门重要的专业必修课程，其目的不仅要使学生掌握信息光学的基础理论、基本知识，而且还要培养学生物理科学素养、信息素养等综合能力，开拓学生的创新思维，激发学生探索和创新精神。因此，信息光学的教学要做到在兼顾课程特点、专业特点的基础上，加强培养学生理论联系实际的能力，为从事光学相关工作打下基础。目前，信息光学的教学主要存在的问题是其教学与实际的技术、应用等结合得比较少，联系不紧密。尽管在课堂上有些教师也会掺杂一些实际应用、技术等知识，但由于信息光学知识的理解过于抽象，内容不易拓展，教学效果仍然不是很理想。因此，针对这种现状，本文主要从信息光学的新型交叉学科特点入手，介绍了如何合理选择、应用不同的传统与现代的教学方法，并结合现代信息技术来更新原有的教学方法。具体来说，根据信息光学中各部分内容的不同的特点（如实践性强、前瞻性强等），采用传统教学方式和现代教学方式相结合，以多样化的现代教学方式为主的教学模式，达到激发学生积极性、教学效果最佳化的目的。
一、加强教学与实际应用的结合
信息光学是一门新型应用性课程，其一个很重要的特点就是与实际应用紧密相关，因此信息光学的教学应该也应与实际应用相结合，不断充实和更新教学内容，加深同学对基本原理、基础知识的理解，同时也增强学生学习的兴趣。具体来说，可以带领学生参观一些相关的企业的生产线，通过与这些实际应用的接触，加强学生对基础知识的认知和理解，强化学习效果，为学生日后从事光信息相关行业奠定基础。例如，在讲解空间滤波应用实例策尼克相衬显微镜时，可以到企业让学生看看策尼克相衬显微镜究竟是什么样的，包含哪些部分，如何使用，以及与普通显微镜的区别在什么地方，并邀请企业的一线工程师实地讲解这个显微镜的制作过程。有可能的话，可以让学生亲身体验、参与使用策尼克相衬显微镜观察活体标本的过程。这样，不仅能让学生感受到自己学习知识的有用性，而且在加深理解空间滤波原理的同时，拓展学生对信息光学应用的了解。
二、教学与技术发展有机结合
信息光学作为一门新型信息学科，其相应技术正在或者已经应用到实际当中。在教学中插入关于这些技术的介绍，能充分调动学生积极性，激发学生学习热情。例如在讲解全息成像原理时，可以从人们最初从科幻电影、电视中看到的三维人物到目前已经初步实现的3D电影入手，指出这些技术的实现就是利用三维成像技术，进而给出三维人物或者场景再现的原理及过程，达到调节课堂气氛，调动学生学习积极性的目的。此外，还可与科学发展前沿相结合，指出这种三维成像技术的应用前景、发展动态以及目前所存在的待解决的问题，使学生能及时了解现有技术的发展动态，激发学生学习热情的同时，尝试培养学生探索新知识、新技术的能力，为后续可能从事相关行业奠定基础。当然，还要注意一点，对前沿内容的引进要适度，以激发学生学习积极性、扩充学生的视野为目的，避免过度压缩基本内容的学时，增加学生学习负担。
三、将科学发展史融入教学
根据信息光学的教学内容，合理恰当地将科学发展史融入教学中，给学生介绍一些概念、技术、实验等的产生、发展历史，让其体会到光学知识的获得过程，培养学生的科学精神。在信息光学中，光的全息术有着至关重要的作用。它的出现，并与光学传递函数相结合为整个信息光学的发展奠定了坚实的基础，使人类对光的认识向前迈进了一大步。因此，可以以光全息术理论的讲解为例，来说明科学发展史如何融入教学。在开始光学全息这一章内容的教学时，从历史背景和相关实验入手，以丹尼斯-盖伯、利思和乌帕特尼克斯等人的实验发现、研究为主线，讲述这些科学家的研究思路、实验分析。追踪他们在全息术中发现问题、解决问题的过程，引出光学全息的概念及发展历程，为后续讲解同轴全息、离轴全息等做好准备。这不仅使学生能比较自然地接受后续对波前再现、记录、同轴全息、离轴全息等知识的学习，而且使学生能整体上对全息成像有更全面深入的理解，起到了融会贯通的作用。同时，发展史的引入也会使学生体会到科学家那种坚持不懈、不断创新的科学精神，为学生科学精神的培养树立榜样，奠定基础。
四、课堂教学与实验教学进行有机的互动
在信息光学某些教学内容的讲解中，需要与实验教学相结合，课堂教学与实验教学相互动，采用探索式学习的方法，来提升学生学习效果，加深对新知识的理解。例如在讲解阿贝成像原理时，可以先让学生进行阿贝-波特实验，在透镜的后焦平面上放置各种不同的遮挡物（如光圈、狭缝、小光屏）时，像发生了很大的变化。根据这个现象，以提出问题、发现问题、解决问题的方式引导学生探索学习新知识。比如可以指出，在这个实验中，为什么要把遮挡物放在透镜的焦平面上，为什么放置一水平狭缝时，出现的像是竖直状条纹；这种成像方式究竟满足什么规律。带着这些疑问，老师可以就阿贝成像原理引入的新观点进行了讲解，加深学生的理解，调动学生学习的积极性。在学习了理论上的教学之后，还可以继续与实验教学相互动，进行阿贝成像空间实验的扩展实验，比如在频谱面上放置光圈，从而加强学生对新知识、基础知识的认知和理解，拓展学生自我探索新知识的能力，培养学生理论联系实际的能力的同时，增强实践动手能力。 五、渗入现代编程技术
信息光学将傅里叶变换和线性系统理论引入光学中，使光学图像可以用空间频率的分布和变化来描述，产生了新的光学信息处理方式，即可以通过在频域内实施某种变换来实现对输入信息的各种变化处理。信息光学中空间滤波、波前调制、相关光学处理、非相干光学处理等部分就与这种光学信息处理方式紧密相关。
在这些内容中，关于光学图像空间频率的概念以及空间滤波问题的理解是至关重要的，它为后续知识的学习奠定了坚实的基础。因而，在教学中，如何使学生在较短时间内接收空间频率的新观点，如何使用这个新观点来看到一幅光学图像，这是亟待解决的关键问题。为了让学生更容易理解、接受空间频率的概念和空间滤波的物理过程，在教学中引入现代计算机编程技术，利用MATLAB软件来实现空间滤波仿真实验，并与实际的光学实验相比较，使学生真正理解了空间频率的概念以及空间滤波的实质。具体来说，可以通过电子教案来演示如何使用MATLAB编程软件来实现空间滤波的仿真步骤。首先借助相关函数将图像、滤波器、傅里叶频谱等用数学的方式来表达和描述，接着通过对输入图像的频谱进行调制，从而完成对输入图像改造和处理的数学实现。同样，也可引入MATLAB用于仿真光学图象增强处理、消模糊处理、图象识别等方面的相关介绍，这样不但能使复杂抽象的问题形象化、具体化，而且还能激发学生学习编程技术的兴趣和爱好，达到培养学生科学素养的目的。
综上所述，与实际应用、技术相结合，提升了学生理论联系实践的能力；科学发展史的引入、应用提升了学生课堂学习的兴趣和效果；课堂教学与实验教学的互动，增强了学生对基础知识的理解；渗入现代编程技术，解决了信息光学课程中的抽象问题的形象化、具体化。因此，根据信息光学各部分知识的不同特点，合理选择上述不同的教学方式，有助于学生理解相关知识，能很大程度上提升教学效果，达到最优化。
参考文献：
[1]吕文华.MATLAB在信息光学教学中的应用[J].潍坊学院学报，
2007，7（6）：153-155.
[2]苏显渝，李继陶，曹益平，等.信息光学[M].第二版.北京：科学出版社，2011.
[3]刘轩.信息技术在信息光学教学中的应用[J].信息通信，2011，
（5）：88-89.
[4]魏义永.例析Matlab软件融入光学教学课堂[J].合肥师范学院学报，2011，29（3）：39-41.
[5]杨群.“学生创新思维培养”探析——对高师光学教学的探索和思考[J].楚雄师范学院学报，2008，23（3）：76-81.
[6]王领.光学教学中物理学史的运用体会[J].高中数理化，2012，
（20）：39.
[7]屈晓声，张思思.基于思维培养的光学教学改革探索[J].中国科教创新导刊，2011，（31）：47-48.
（责任编辑：王意琴）
关键词：信息光学；传统教学方法；现代教学方式
作者简介：刘红梅（1980-），女，山西山阴人，山西大同大学物理与电子科学学院，讲师。（山西 大同 037009）
基金项目：本文系博士科研启动基金项目（项目编号：2012-B-04）的研究成果。
中图分类号：G642.0 文献标识码：A 文章编号：1007-0079（2013）31-0095-02
信息光学是在全息术、光学传递函数和激光的基础上从传统的、经典的波动光学中脱颖而出的一门新型学科，主要包括标量衍射理论、光学成像系统的传递函数、光学全息、空间滤波、波前调制、相干与非相干光学处理等内容，是现代光学的核心部分。信息光学课是光信息科学与技术等专业的一门重要的专业必修课程，其目的不仅要使学生掌握信息光学的基础理论、基本知识，而且还要培养学生物理科学素养、信息素养等综合能力，开拓学生的创新思维，激发学生探索和创新精神。因此，信息光学的教学要做到在兼顾课程特点、专业特点的基础上，加强培养学生理论联系实际的能力，为从事光学相关工作打下基础。目前，信息光学的教学主要存在的问题是其教学与实际的技术、应用等结合得比较少，联系不紧密。尽管在课堂上有些教师也会掺杂一些实际应用、技术等知识，但由于信息光学知识的理解过于抽象，内容不易拓展，教学效果仍然不是很理想。因此，针对这种现状，本文主要从信息光学的新型交叉学科特点入手，介绍了如何合理选择、应用不同的传统与现代的教学方法，并结合现代信息技术来更新原有的教学方法。具体来说，根据信息光学中各部分内容的不同的特点（如实践性强、前瞻性强等），采用传统教学方式和现代教学方式相结合，以多样化的现代教学方式为主的教学模式，达到激发学生积极性、教学效果最佳化的目的。
一、加强教学与实际应用的结合
信息光学是一门新型应用性课程，其一个很重要的特点就是与实际应用紧密相关，因此信息光学的教学应该也应与实际应用相结合，不断充实和更新教学内容，加深同学对基本原理、基础知识的理解，同时也增强学生学习的兴趣。具体来说，可以带领学生参观一些相关的企业的生产线，通过与这些实际应用的接触，加强学生对基础知识的认知和理解，强化学习效果，为学生日后从事光信息相关行业奠定基础。例如，在讲解空间滤波应用实例策尼克相衬显微镜时，可以到企业让学生看看策尼克相衬显微镜究竟是什么样的，包含哪些部分，如何使用，以及与普通显微镜的区别在什么地方，并邀请企业的一线工程师实地讲解这个显微镜的制作过程。有可能的话，可以让学生亲身体验、参与使用策尼克相衬显微镜观察活体标本的过程。这样，不仅能让学生感受到自己学习知识的有用性，而且在加深理解空间滤波原理的同时，拓展学生对信息光学应用的了解。
二、教学与技术发展有机结合
信息光学作为一门新型信息学科，其相应技术正在或者已经应用到实际当中。在教学中插入关于这些技术的介绍，能充分调动学生积极性，激发学生学习热情。例如在讲解全息成像原理时，可以从人们最初从科幻电影、电视中看到的三维人物到目前已经初步实现的3D电影入手，指出这些技术的实现就是利用三维成像技术，进而给出三维人物或者场景再现的原理及过程，达到调节课堂气氛，调动学生学习积极性的目的。此外，还可与科学发展前沿相结合，指出这种三维成像技术的应用前景、发展动态以及目前所存在的待解决的问题，使学生能及时了解现有技术的发展动态，激发学生学习热情的同时，尝试培养学生探索新知识、新技术的能力，为后续可能从事相关行业奠定基础。当然，还要注意一点，对前沿内容的引进要适度，以激发学生学习积极性、扩充学生的视野为目的，避免过度压缩基本内容的学时，增加学生学习负担。
三、将科学发展史融入教学
根据信息光学的教学内容，合理恰当地将科学发展史融入教学中，给学生介绍一些概念、技术、实验等的产生、发展历史，让其体会到光学知识的获得过程，培养学生的科学精神。在信息光学中，光的全息术有着至关重要的作用。它的出现，并与光学传递函数相结合为整个信息光学的发展奠定了坚实的基础，使人类对光的认识向前迈进了一大步。因此，可以以光全息术理论的讲解为例，来说明科学发展史如何融入教学。在开始光学全息这一章内容的教学时，从历史背景和相关实验入手，以丹尼斯-盖伯、利思和乌帕特尼克斯等人的实验发现、研究为主线，讲述这些科学家的研究思路、实验分析。追踪他们在全息术中发现问题、解决问题的过程，引出光学全息的概念及发展历程，为后续讲解同轴全息、离轴全息等做好准备。这不仅使学生能比较自然地接受后续对波前再现、记录、同轴全息、离轴全息等知识的学习，而且使学生能整体上对全息成像有更全面深入的理解，起到了融会贯通的作用。同时，发展史的引入也会使学生体会到科学家那种坚持不懈、不断创新的科学精神，为学生科学精神的培养树立榜样，奠定基础。
四、课堂教学与实验教学进行有机的互动
在信息光学某些教学内容的讲解中，需要与实验教学相结合，课堂教学与实验教学相互动，采用探索式学习的方法，来提升学生学习效果，加深对新知识的理解。例如在讲解阿贝成像原理时，可以先让学生进行阿贝-波特实验，在透镜的后焦平面上放置各种不同的遮挡物（如光圈、狭缝、小光屏）时，像发生了很大的变化。根据这个现象，以提出问题、发现问题、解决问题的方式引导学生探索学习新知识。比如可以指出，在这个实验中，为什么要把遮挡物放在透镜的焦平面上，为什么放置一水平狭缝时，出现的像是竖直状条纹；这种成像方式究竟满足什么规律。带着这些疑问，老师可以就阿贝成像原理引入的新观点进行了讲解，加深学生的理解，调动学生学习的积极性。在学习了理论上的教学之后，还可以继续与实验教学相互动，进行阿贝成像空间实验的扩展实验，比如在频谱面上放置光圈，从而加强学生对新知识、基础知识的认知和理解，拓展学生自我探索新知识的能力，培养学生理论联系实际的能力的同时，增强实践动手能力。 五、渗入现代编程技术
信息光学将傅里叶变换和线性系统理论引入光学中，使光学图像可以用空间频率的分布和变化来描述，产生了新的光学信息处理方式，即可以通过在频域内实施某种变换来实现对输入信息的各种变化处理。信息光学中空间滤波、波前调制、相关光学处理、非相干光学处理等部分就与这种光学信息处理方式紧密相关。
在这些内容中，关于光学图像空间频率的概念以及空间滤波问题的理解是至关重要的，它为后续知识的学习奠定了坚实的基础。因而，在教学中，如何使学生在较短时间内接收空间频率的新观点，如何使用这个新观点来看到一幅光学图像，这是亟待解决的关键问题。为了让学生更容易理解、接受空间频率的概念和空间滤波的物理过程，在教学中引入现代计算机编程技术，利用MATLAB软件来实现空间滤波仿真实验，并与实际的光学实验相比较，使学生真正理解了空间频率的概念以及空间滤波的实质。具体来说，可以通过电子教案来演示如何使用MATLAB编程软件来实现空间滤波的仿真步骤。首先借助相关函数将图像、滤波器、傅里叶频谱等用数学的方式来表达和描述，接着通过对输入图像的频谱进行调制，从而完成对输入图像改造和处理的数学实现。同样，也可引入MATLAB用于仿真光学图象增强处理、消模糊处理、图象识别等方面的相关介绍，这样不但能使复杂抽象的问题形象化、具体化，而且还能激发学生学习编程技术的兴趣和爱好，达到培养学生科学素养的目的。
综上所述，与实际应用、技术相结合，提升了学生理论联系实践的能力；科学发展史的引入、应用提升了学生课堂学习的兴趣和效果；课堂教学与实验教学的互动，增强了学生对基础知识的理解；渗入现代编程技术，解决了信息光学课程中的抽象问题的形象化、具体化。因此，根据信息光学各部分知识的不同特点，合理选择上述不同的教学方式，有助于学生理解相关知识，能很大程度上提升教学效果，达到最优化。
参考文献：
[1]吕文华.MATLAB在信息光学教学中的应用[J].潍坊学院学报，
2007，7（6）：153-155.
[2]苏显渝，李继陶，曹益平，等.信息光学[M].第二版.北京：科学出版社，2011.
[3]刘轩.信息技术在信息光学教学中的应用[J].信息通信，2011，
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[4]魏义永.例析Matlab软件融入光学教学课堂[J].合肥师范学院学报，2011，29（3）：39-41.
[5]杨群.“学生创新思维培养”探析——对高师光学教学的探索和思考[J].楚雄师范学院学报，2008，23（3）：76-81.
[6]王领.光学教学中物理学史的运用体会[J].高中数理化，2012，
（20）：39.
[7]屈晓声，张思思.基于思维培养的光学教学改革探索[J].中国科教创新导刊，2011，（31）：47-48.
（责任编辑：王意琴）