光学实验、理论与编程衔接融合的课程教学实践——以光的干涉为例
Integrating Experiment, Theory, and Programming in Optics Education: A Teaching Practice—A Case Study on Light Interference
DOI: 10.12677/ae.2026.1651051, PDF,    科研立项经费支持
作者: 刘文佩, 黄 芊, 骆鹤尹, 吴旭明*, 张 希, 金 肖:岭南师范学院物理科学与技术学院,广东 湛江
关键词: 光的干涉多元化教学创新高效课堂Light Interference Diversified Teaching Innovative and Efficient Classroom
摘要: 为提升大学光学课程的教学效果,培养学生的探索精神与实践能力,本文围绕光学教学中提出一种衔接融合进行理论、实验和编程模拟的多元化创新教学模式。以光的干涉内容为例子,我们进行光的波长测量实验和理论教学后,还可通过配合Python程序对干涉现象进行数值模拟构建可视化教学过程,例如模拟不同波长与缝宽条件下的杨氏双缝干涉光强分布特征,从而直观揭示关键物理参数对干涉行为的影响。该方法将抽象理论与可视化结果相结合,有效加深学生对干涉原理的理解,进一步锻炼了学生的理论和实践能力,从而实现提升学生的计算思维与跨学科能力的教学目标。教学实践结果表明,该教学模式在增强课堂互动性、提高学习兴趣及培养创新能力方面具有积极作用,可为大学光学、物理光学及光学实验等相关课程的教学改革提供有益参考。
Abstract: To improve the teaching effectiveness of college optics courses and foster students’ spirit of inquiry and practical abilities, this study proposes an innovative, diversified teaching model for optics that bridges theory, experiment, and programming simulation. Taking optical interference as a case study, following the experimental measurement of light wavelength and theoretical instruction, Python-based numerical simulations are incorporated to construct a visualized teaching process. For example, simulations of Young’s double-slit interference intensity distributions under varying wavelengths and slit widths intuitively reveal how key physical parameters govern interference behavior. By combining abstract theory with visualized outcomes, this approach effectively deepens students’ understanding of interference principles. Furthermore, it strengthens both theoretical and practical competencies, thereby fulfilling the pedagogical objective of cultivating computational thinking and interdisciplinary skills. Teaching practice demonstrates that this model significantly enhances classroom interactivity, stimulates learning interest, and nurtures innovative capacity. It thus offers valuable insights for teaching reform in related courses, including college optics, physical optics, and optics laboratory courses.
文章引用:刘文佩, 黄芊, 骆鹤尹, 吴旭明, 张希, 金肖. 光学实验、理论与编程衔接融合的课程教学实践——以光的干涉为例[J]. 教育进展, 2026, 16(5): 1769-1778. https://doi.org/10.12677/ae.2026.1651051

参考文献

[1] 张柏桐, 孔鹏. Python在大学物理中的应用——以光学单缝衍射为例[J]. 物理通报, 2023(2): 10-14.
[2] 姚子健, 孔维宾, 陈传杰. 光学课程融合式案例教学方法的研究与应用[J]. 高师理科学刊, 2024, 44(9): 88-90+105.
[3] 张文妙韵, 陈昭喜. 基于Python的光学实验仿真和在医用物理学教学中的应用[J]. 现代计算机, 2021(10): 134-136.
[4] 黄振梅. 多元化教学模式在初中音乐美育中的创新应用[J]. 中学课程辅导, 2025(31): 105-107.
[5] 张婷. 多元化教学策略在大学“流行病学与统计方法”课程中的应用[J]. 大学, 2025(29): 73-76.
[6] 俞琳. 高校光学实验课程教学方式的多元化探索[J]. 科教文汇(上旬刊), 2018(34): 42-44.
[7] 尹伟权. 运用多元化教学模式提高物理教学质量[J]. 新课程(上), 2013(2): 20-21.
[8] 李小芳, 张宇涵, 郭宇翔. 基于Python的杨氏双缝干涉和衍射的仿真模拟[J]. 大学物理实验, 2024, 37(5): 113-117.
[9] 邢玉恒, 吴新星, 邱文娟, 等. 大学物理实验中光学系统成像的Matlab仿真模拟[J]. 物理与工程, 2024, 34(6): 193-201.
[10] 张兴坊, 梁兰菊. 基于MATLAB App Designer的光学干涉实验仿真平台的设计与教学应用[J]. 实验科学与技术, 2023, 21(6): 8-13.
[11] 刘人瑄, 叶荣. 基于Matlab仿真实验的可视化光学教学探索——以杨氏双缝干涉的教学为例[J]. 知识窗(教师版), 2023(8): 45-47.