1.树立“以人为本”、以培养科学素质和思维及创新能力为核心的教学指导思想
?在中国的长期历史中，读书一直以应试和致仕为主要目的，死板、僵化的教育方式一直占统治地位。近代教育在一个多世纪前才随着西学东渐而出现。目前各种教学手段的现代化程度较过去已不可同日而语。但时代的发展也对人才培养提出了更高的要求。与新时代的要求相比，目前许多学校和课程的教学状况还有相当差距。其中较普遍的问题是：重教师主导，轻学生参与；重知识传授，轻思维训练；重纸面成绩，轻全面能力；重课堂教学，轻其他环节。其后果是学生中死记硬背的多，能融会贯通的少；照本宣科的多，能发展创新的少；课本成了公式库、资料库而非思想库。质言之，将学生看成了被动的接受者而非主动的思想者，看作作为记忆机器的物而非能动的人。近年来，社会的发展和进步使得“以人为本”的思想在各个领域得到越来越多的人的认同。无疑地，这一指导思想同样适用于教学工作。
在教学过程中，教师的主导作用是众所周知的。但人们常常忽视另一个方面：学生。 “以人为本”的教学指导思想则强调人的因素。它至少应包括以下两个方面：
(1) 教书是为了育人，即提高人的文化素质和科学素质。与传授死的知识相比，学校教育更重要的任务应是启迪思维、开发智力，培养受教育者的科学精神。具体知识可以忘却，但这种科学精神将使他们终生受益，成为不断创造的源泉。
“素质”是一个范围非常广泛的概念。在基础物理教学中如何体现素质教育，是一个值得探讨
的课题。在4-2-1部分我们对此提出了自己的看法,并将其贯穿到教学实践中去。
(2)学生是一切教学过程的主体、服务对象、出发点、落脚点和终极目标。
学生作为独立的人，是有尊严和个性的，需要得到教师的尊重和理解；是有思想和感情的，需
要得到教师的呵护和引导；是有潜能和创造力的，需要得到教师的开发和帮助。
??? 由此出发，对许多问题会有一个新的理解。教师不能仅满足于作一个“教书匠”。除了“授业”，还要“传道”和“解惑”。
2. 以开发学生思维为中心，改进课堂教学，讲究讲课艺术
在所有教学环节中，毫无疑问，课堂教学是最重要的一环，是其他所有环节的基础和前提。讲课不仅是对已有知识的简单复述，而是一种再创造过程，是一种艺术。特别在现代条件下，教师要从浩如烟海的知识库中发掘出学生最需要的思想和方法，从众多可能的途径中寻找出一条最佳途径去点拨学生，并通过各种手段使自己的思想变为学生的思想，这是需要多方面功力的。我们强调以人为本的素质教育，即要求教师把讲课的着重点从死的数据公式的传授转向活的思维能力的开发上来，使学生不仅学到具体的知识，更重要的是学到获取知识与分析问题的方法。这里我们提出讲课中应注意的四点。
(1)科学性
从大的方面，科学性是指以辨证唯物主义自然观指导和统帅物理教学，作到寓理于事，就事说理。从小的方面，则要求对每一具体问题的阐述应尽可能作到严密与精确，符合现代科学的发展。以光的干涉为例，传统的相干条件要求两（或多）束光有相同的频率和确定的相差，而近代也报道过用频率稍有不同的激光观察到干涉现象。如何将二者统一起来？这里的关键是向学生讲清一个基本思想：整个物理学以可观测量为基础。光学中基本的可观测量是光强而非振幅，而测得的光强是一个统计平均量，与光场的统计性质及观测条件（例如观测时间）有关。由此可以说明在光的干涉过程中随考察时间不同而发生的场的即时叠加——暂态干涉——稳定干涉三个层次，并进而导出在不同观测条件下相干条件的表述及其相互关系和转化条件。
(2) 系统性
相较于其他某些学科而言，物理学特别是光学的内在系统性是很强的。教师不能让学生只学到个别的、破碎的知识片段，而要引导学生把握它们的内在联系，了解各部分知识的个性与共性，并用统一的物理思想将整个知识体系融会贯通起来。以波动光学为例，可以以叠加原理（包括其更精细的形式惠更斯—菲涅耳原理）为主线贯穿整个内容。干涉、衍射、偏振（包括旋光）均可看作不同条件下波的叠加的结果，对这些条件、结果及其应用的讨论则构成了波动光学丰富多彩的篇章。具体到干涉与衍射，则可在指出波的叠加这一共性后，着重从参与叠加的次波源的个数（有限或无限）、次波源的空间分布（离散或连续）、叠加的数学表达式（求和或积分）、以及叠加结果的表现（周期性的有无）等方面阐明它们的个性及区别。而在整个波动光学的讲解中，应结合不同具体课题从不同角度反复阐明对波的时空限制会导致其在时间频率域和空间频率域的展宽，以及“几何光学可看作波动光学当λ/a →0时的极限(这里λ为光波长，a为衍射粒子或孔径线度)”这一命题，使学生对光的波动性有一个系统的理解，并从新的高度将几何光学与波动光学统一起来。
(3) 启发性
教课的目的不仅是传授知识，更重要的是启迪思维。这一原则应贯穿于教学过程的始终。所谓启迪思维，最主要的是教给学生分析问题的思想和方法。以衍射计算为例，实际上菲涅耳和夫琅禾费衍射积分公式已足以给出严格的结果，一些起点较高的教本也多以这些公式作为出发点。但我们认为，在普通物理范畴内，主要目的应是让学生掌握基本的物理思想和物理图象，而不能让数学掩盖了物理。因此，我们以较大篇幅，通过各种实例，让学生理解并掌握矢量合成（图解）法以及作为其简化和归并的半波带法，从中可突出相位的概念及其重要作用。当学生看到自己可以通过物理图象的分析，利用简单的画圈法而相当精确地得到所有重要结果时，其兴奋心情溢于言表。
(4) 趣味性
趣味性亦可称为“可听性”。正如著名教育家约翰 · 洛克（1632 -1704）指出：“教师的巨大技巧在于集中与保持学生的注意”。无论教师的自我感觉如何良好，只要学生不爱听，一切皆成空话。因此，教师应该采用多种方法调动学生的听课兴趣和思维能力，这里仅指出几点：
1）联系自然现象和生活中的实例。
2）联系物理学史中的趣闻轶事（例如“泊松”亮点等）。
3）尽可能作一些简单的课堂演示。例如，用两把梳子或两片窗纱可演示莫尔（Moire）条纹的生成及变化；用一个廉价的激光指向器（激光教鞭）和几片光栅可清晰地演示衍射现象。在一根木棍上钉上一些螺旋形排列的钉子，沿轴拉动它即可显示左右旋光的时空行为。
4）鼓励学生随时提出问题，各抒己见，展开讨论。
5）运用设问、反诘、联想、引申、假设、反证、比喻、悬念等手段，将学生注意力始终紧紧吸引到教师的讲课上。
3.??? 开展丰富多彩的课外学习活动，调动学习积极性，使学生生动、活泼、主动地得到发展
(1) 课外观察与实验活动
自然界和实际生活是演示光学现象的天然实验室和巨大舞台。我们要树立“大物理”、“大光学”的思想，鼓励学生把自然界和日常生活当作天然的光学实验室，布置多种观察题、思考题、实验题，让光学学习走出课堂，培养学生观察分析自然现象及实际问题的能力。这里的关键是要引导学生主动去发现、扑捉、观察、思考和分析这些现象。例如虹和霓的生成、区别与观察条件；地平线附近扁圆形太阳的观察与成因等。在每章后我们也为学生设计了一些观察性实验，例如白光散射光干涉条纹的观察。在一面普通穿衣镜表面呵一口气或洒上点细粉，在暗室中打开去掉聚光罩的手电筒，注视平面镜内小电珠的像的附近区域，即可清晰地看到数级彩色条纹，而且其取向和密度随人眼与小电珠的距离和相对方位密切有关。该现象似乎与厚玻璃板无法形成白光条纹的结论相矛盾，引起学生很大兴趣。
(2) 光学课外讲座
为了提高学生的学习兴趣，我们不定期地举办自由参加的光学课外讲座。其内容除介绍与基础光学有关的现代进展外，多数是立足于课程且联系实际的提高性课题。如课程负责人的光学科普讲座《光之美》（见网上材料），精心选择了约200张幻灯片，展示了各种奇妙的大气光学现象，如虹霓、扁日和扁月、蜃景、晕、华、佛光、幻日等，以及生活中的光现象（有不少照片是本人拍摄的）及现代光学简介等，并介绍了它们的原理和应用。该报告实现了作者引导学生“进入光的世界、感受光的美丽、体验学习之乐、激发探索之情”的初衷，极受学生欢迎，其影响甚至扩展到校外。两年多来，本课程负责人已在山东大学不同学院及省内外其它院校（包括一些重点中学）作该报告十余场，听报告的学生超过5000人。有时我们也应学生要求，以讲座形式对近期学习中的重点及难点与学生共同进行开放式的讨论，在深度和广度上自由拓展。这种方式很受学生欢迎,每次听光学讲座者均超过学生数的90%。
(3) 研究性有奖选作题及小论文活动
为了促使学生实现由单纯记忆性学习向研究性学习的转变，我们经常向学生布置一些有奖选作题，并提供一些课题或让学生自选开展小论文活动。这里所谓“有奖”，是指学生可以在成绩总评时得到加分。选题内容应基于课本而高于课本，使学生大致知道该从何入手，但真正分析计算起来又颇费周折。例如，水下观察者对周围（包括水面以上）景物的视觉形象；变折射率介质中光线的弯曲（光纤中光线的传播，折射率变化造成地表可视距离的增加——登泰山能否望到东海?）；部分偏振光宏观模型的多样性和等效性；全反射时波场与能流的时空特性(注意其中含驻波与行波的结合，为非均匀波的典型例子)；细光束斜入射时一维及正弦光栅的衍射图样（分析衍射点的环型分布）；光源宽度对光栅分辨本领的影响；菲涅耳衍射及夫琅禾费衍射对自由传播问题的自洽性；以及前文提及的镜面散射光干涉条纹的定量分析等。这些课题引起学生很大兴趣。每届收到学生有奖选作题及小论文的人份数均接近甚至大大超过全班人数。据最近三届光信息科学与技术班的统计，三届学生总人数为156人，而所交来的研究性选作题及小论文则高达251人份。
(4) 光学知识竞赛
此类较大型活动（一般全系学生参加）气氛热烈，效果很好，但要与系领导、团总支及学生会密切配合，且事先要做周密准备。例如，我们为组织一次这种活动，曾事先向学生征集了涵盖自然、生活及现代科技的有关光学问题一百多条，经教师筛选及补充后制成选题卡片约百张，以供抽取或抢答之用。
(5) 吸收少数优秀学生参与科研工作
对个别学业优秀、个人又有强烈愿望的学生，可吸收他们业余参与到教师的科研课题中来，做一些力所能及的计算或实验工作。尽管由于知识面的限制，他们对整个课题还很难有全面深入的掌握，但至少可对如何做科研工作有一个大致的印象，并从中受到一些基本训练。这对让少数“尖子”学生脱颖而出，帮助他们及早走上研究道路是很有裨益的。如果他们对某一问题有所贡献，发表论文时也应加上他们的名字，他们会非常高兴的。如本课程负责人领衔在国际学术刊物Optics and Laser Technology (SCI收录) 23卷4期发表的论文”One-step full-view reflection rainbow holograms with conventional plates of 6μm emulsion”作者中即有当时两位本科学生的名字（Z. Lu and Y. X. Min）.在实验技术改进和实验系统改造中，吸收优秀学生参与，非常有助于学生综合能力的提高，多年来我们一直非常重视这项工作，在我们实验室，本科生参与改造或改进的实验已有近十个，如：塞曼效应、干涉现象研究、偏振光干涉与晶体光性研究、声光调制等。
4. 重视习题课和作业批改
习题课和作业批改是两个重要的教学环节，我们一直给以高度重视。习题包括量和质两个方面。在量的方面我们的《光学》书中给出的习题和观察思考及讨论题总量超过300道，在质的方面每题（特别是观察思考及讨论题）均经过精心设计及反复验证，注意其科学性和启发性。习题课所占课时不低于总课时的五分之一，并由主讲教师亲自批改作业并承担习题课。每次习题课在学生做完有关习题后再上，这样可根据学生的作业情况有的放矢地进行讲解。《光学》课中每届学生均建立作业登记表，将每个学生每次是否交作业及作业成绩登记在案，每次作业均评定成绩，分为A、B、C、D 四等，在必要时另加“+”、“-”号细分。由于作业中允许犯错误，成绩的划分不完全看答案正确与否，更主要看其认真程度及是否独立完成。作业情况要记入总成绩，对多次不交作业、作业长期不认真或经常抄袭者要适当扣除作业分。
5．改革成绩总评方式
过去《光学》成绩一般以期末考试一锤定音。近年来我们实行将学生在课堂内外各种学习活动中的表现，特别是作业情况，有奖选作题、小论文等研究性课题的参与情况纳入总成绩。大大激发了学生探索问题的积极性，促进了从单纯书本型学习到研究型学习的转变。实验课的成绩通常有三部分组成：实验操作成绩，实验课中提问和回答问题的成绩，实验报告成绩。关于实验操作成绩，要做到公正，课堂上教师必须细心全面观察；关于提问和回答问题的成绩，要做到合理，则需要教师对每一个实验的仪器、原理、背景、可能的应用、可能提出的问题等相关方面具有全面的了解；在实验报告成绩评定中，注重学生自己针对实验的思考和总结分析。采用这种方式考核实验成绩，可避免学生抄实验报告的现象，有助于促进学生重视实验、提高思考问题的能力，从而提高教学质量。
6. 加强师生的交流与互动
?以上所有措施的实施均离不开学生的认可、配合和参与，因此师生的交流与沟通是至关重要的。多年来我们每年均在学生中对其学习情况及要求作口头及书面调查，分析反馈意见以改进教学。教师的email地址向学生公布,并每年随课发放 “《光学》教学及学习情况调查表”(全文见网上材料)。此表学生可自由填写，既可填写全部项目也可只填部分项目，既可署名也可匿名，同时也可说出任何想法。这种方法受到学生的广泛欢迎，调查表回收率一般在80%以上。历届学生对教师的教学工作给予了充分的肯定,并对教师“培养科学精神”、“注意思维与创造能力的培养”的主旨给予认可和支持。从答卷中也可看到其他一些颇有意思的现象。例如80%以上的学生自认为学习尚不够努力，排除一些自谦成分之外，这也说明在提高学生学习积极性方面还大有余地。同时，这种调查表还对学生起到一种自查和自省的督促作用。一些学生在背面写满了此类感想和从今日始奋发努力的决心。当看到学生写出：“您让我觉得如果不好好学习就是对自己的犯罪，…我最想对您说的一句话就是：谢谢。”教师是很受感动的。
实验课中的师生交流与互动主要采取以下两种方式，（1）在实验指导过程中，通过具体实验了解学生对实验内容、实验方法等方面的要求和看法，用于实验改进；通过交谈，了解学生对实验开设方式和教学方式等方面建议和要求，用于改革实验教学方式方法；（2）学生通过总结报告方式，向指导教师反映对实验的感受和建议。对学生的建议、要求及批评，尽量给予解释，并在以后的教学中体现。在这些交流中，不仅拉紧了教师与学生距离，也从中得到许多十分有意义的启发，十分有助于实验改进和教学水平的提高；结合具体实验，通过讲解其历史发展，可使学生爱好实验、重视实验。
7. 实验教学与课堂教学紧密结合
对应于课堂教学知识模块，开设了相应的实验教学内容和实验项目，分为三个教学模块，分别是几何光学实验、波动光学实验和光的粒子性方面的实验。
在知识模块方面，以几何光学实验为例。该模块包括所有教学重点内容的原理方法和应用。在原理方法上有：光路共轴调节，光学成像与透镜焦距测定，折射、折射率及其测量，光的全反射，棱镜分光等；在应用上有：焦距仪、阿贝折射仪、分光仪及棱镜光谱仪的原理、结构、调整及应用等。与此类似，其它模块的实验内容也与课堂教学内容紧密结合，在此不再一一列举，可参阅4-2-2部分。
在具体实验项目和实验内容方面，以“迈克尔孙干涉实验”和“偏振光的产生、检验”为例。在光学理论课教学“光的干涉——光波的叠加”中，讲到了“同频率、同向振动、同向传播的光的叠加和光学拍”；在“迈克尔孙干涉实验”中，采用钠光灯作光源，利用钠黄双线干涉，学生不仅可了解光波的叠加干涉，而且还可通过干涉条纹衬比度的周期性变化，清楚地观察到“光学拍”现象，并利用该现象定量测量钠黄双线的波长和波长差。学生通过该实验，把理论课中学到的概念、原理和现象与实验中的实际观察、测量和应用有机地结合起来。学生普遍反映，通过该实验“收获很大”。又如：“光波反射时的布儒斯特角及偏振态的改变”这一概念和现象，我们将之作为“偏振光的产生、检验”实验中的一个内容，学生通过该实验观察加深了对所学理论的理解，掌握了一种简单实用的产生偏振光的方法，掌握了一种简单实用的判断偏振片透振方向的方法，还了解了这一概念和原理在椭圆偏振光谱测量技术中的应用。
8. 采用灵活多样实验教学方法和手段，培养学生的实际动手和创新能力
（1）在开设类型上，设立必做实验、选做实验和开放实验项目，除必做实验外，学生可根据自己的特长、兴趣及时间进行选择。根据实验内容深度和广度及所用到的实验技术，又将实验项目分为基础实验、综合设计性实验和研究创新性实验等多个层次。以光的偏振及光在晶体中的传播实验为例，既有“偏振光的产生、检验及定量测量”、“旋光现象及用旋光仪测定葡萄糖溶液浓度”等基础实验项目，又有“晶体双折射与晶体偏振光学器件”、“偏光显微镜、偏振光干涉及晶体光性研究”、“普克尔效应与电光调制”、“法拉第效应（磁致旋光）与磁光调制”、及“固体（晶体）材料旋光特性研究”等综合设计和研究教学性实验。在“旋光现象及用旋光仪测定葡萄糖溶液浓度”实验这一基础实验中，学生除了解仪器结构原理和使用外，主要是利用WXG-04圆盘旋光仪观察旋光现象和测定糖溶液的旋光率；而在选做性实验“磁光调制实验”中，学生可在观察和测量磁致旋光现象和特性的基础上，进行磁光调制音频信号传输和磁光隔离器等方面的实验研究；在开放实验“固体（晶体）材料旋光特性研究实验”中，学生可自行设计测量晶体旋光率的方案，通过对TU-1901分光光度计进行改造，来实现晶体旋光率的测量分析，在该实验中，学生既要了解分光光度计的结构和原理、偏振光干涉原理，又要自己设计组合起偏检偏系统，还要进行数据的计算机处理和图表绘制等，该实验可使学生多方面的能力得到综合锻炼。对于开放实验项目和多数选做实验项目，一般不限定时间完成，激发了许多学生对实验课的兴趣。
（2）实验室对学生开放，除必做实验在规定时间完成外，学生可利用其它时间完成选做实验和开放实验项目。为了保证实验室开放更好、更有效地运行，除了实验员外，学校和学院选拔一批在职博士和硕士研究生、经培训后，作为实验助教，共同协助实验教师来完成开放实验教学。基本达到了实验室开放的目的和预期效果。
（3）开发网上实验课件，建立网上虚拟实验室，帮助学生进行实验预习或进行模拟实验。目前，已制作了14个实验项目课件，建立了“几何光学虚拟实验室”和“波动光学虚拟实验室”，其内容正在不断丰富。（见网站www.optics.sdu.edu.cn）。
9. 充分利用现代光电探测（如CCD）、计算机信息处理等技术，改进实验技术手段和教学方法
在光学实验中，许多实验现象和数据需要观察测量，采用现代光电探测、显示技术以及计算机信息处理技术，可大大提高实验效率，节省实验时间，并且可使学生在进行光学实验的同时，了解现代科技的综合运用，有利于学生综合运用知识和创新能力的提高。目前，我们已在干涉、衍射、偏振等内容的综合设计和研究创新性实验中大量采用。例如，“塞曼效应”实验，原有仪器需要用眼睛直接观察、用纸笔记录和处理数据，教师利用教学研究项目，吸收优秀学生参加，对原有实验系统和实验方法进行了改造，用CCD探测接收信号，经图像卡显示在计算机监视器上，并可存到微机中；用VC++编程实现数据处理和结果显示。在连续几界学生的教学实践中，效果良好。又例如，“偏振光干涉与晶体光性研究”实验，在原有普通“偏光显微镜”的基础上，通过加装彩色CCD相机、图像卡、并与微机连接，将其改造成一台可实时显示和数据处理的数字偏光显微镜；实验中，学生可很方便地观察偏振光干涉，确定晶体的光轴，以及晶体的正负。教学效果良好，受到广大学生的好评。
10. 积极开展实验教学研究，并将研究成果用于教学实践，提高和保证教学质量
开展教学研究是提高教师职业素质的有效途径之一，也是提高和保证教学质量的关键。近五年来，本课程组成员先后承担了10项省部级及学校的教学研究项目，发表教学研究论文20余篇，获得省部级及学校各类教学成果奖16项；并将讲究成果及时用于教学实践。这些都为教学质量的提高打下了坚实基础。（教学研究项目、论文及成果，见本表3-3或网站www.optics.sdu.edu.cn）。
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