教材建设 | 《光学》:物理学“101计划”首本数字教材正式出版

学术   2024-11-17 13:15   广东  


编者按

中山大学着力推动教材建设,近年来培育了一批优秀教材。本栏目旨在展示我校教师在教材建设上做出的努力和取得的成绩,以期推动广大教师用心打造更多培根铸魂、启智增慧、适应时代要求的精品教材。



自2023年4月开始,中山大学物理学科积极参与教育部本科教育教学改革试点工作。今年10月,中山大学牵头建设的新形态《光学》数字教材及配套资源已正式出版。

图1 光学数字教材封面

溯源展图,立足全局。光学是二十世纪迅速发展起来的学科,也是自古以来人类探索自然的有力工具。自十六世纪实证定量科学研究发展起来之后,光学学科发展迅速焕发异彩,成为科学研究和技术发展的有力支撑。尤其是二十世纪六十年代激光诞生以来,信息光学、光子学、近场光学、量子光学等领域雨后春笋般涌现出来,光学成为基础物理学和应用研究乃至新技术开发的重要学科节点,也成为生物光子学、光化学、生物医学工程、量子信息科学与技术等新兴学科的交叉互联枢纽。基础光学是基础物理课程核心组成部分,是光学学科的入门课程。

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图2 光学课程ppt

因此,对当今光学发展内容进行适当的凝练,以洗练的笔触在基础物理层面,描述光学学科基础,确保学生能够建立清晰的光学基础知识结构,同时让学生开拓视野,总揽学科概貌,适度接触学科前沿,是本书撰写的基本定位。

守拙创新,弦歌不辍。本书充分吸纳中山大学光学学科70余年的教学积淀,继承李良德先生的《光学》教材的基本框架,2018年曾出版中国大学慕课同步的icourse教材《光学》,与一流线上课程《光学》和一流线上-线下混合课程《光学》同步使用。现今面向基础学科拔尖人才培养和国家“101计划”需求,编者团队重新分工,对教材内容进行了更新和重新编写,内容主体框架保持稳定,根据近几十年的光学领域的发展,对当今科学发展现状和前沿动态进行了及时的梳理和更新,并增设了物理文化和前言概览等相关阅读推荐内容。

图3(1)光学慕课建设情况

图3(2)光学数字教材资源-交互式仿真

图3(3)光学数字教材资源-演示实验视频

图3(4)光学数字教材资源-详细例题解答

与时俱进,规范正本。本书共分7章,包括几何光学,波动光学和光的量子性部分。第1章是几何光学,含光度学;第2、3、4章是波动光学,其中薄膜光学、傅里叶光学、全息术和近场光学等现代光学内容分别结合相关章节作了适量的介绍;第5章是光的色散、吸收和散射;第6章是光的量子现象;第7章是激光。全书采用的基本物理常量,均为国际科技数据委员会(CODATA)2014年发布的《基本物理常量国际推荐值》。

图4(1) 数字教材内容-光量子现象

图4(2)数字教材内容-光度学视见函数

启智增慧,学海领航。为了开拓学生的学习思路,各章配有思考题,部分题涉及科研和技术领域的内容,书中给出了相关参考资料,便于学生查找。标题中有*的内容,供读者参考。

为了能够令本书具有持续发展的功能,本书结合信息化技术发展,配有数字教材和千人千题的学习网站资源,包含知识图谱和授课视频以及授课讲义。本书与物理学“101计划”的光学课程知识图谱具有密切的联动性,便于学生学习和梳理学习覆盖面。其中,知识图谱部分支持教学再设计,可满足不同层面的教学需求。

图5 (1)知识图谱

图5(2)AI助手

图5(3)SeeLight学习网站资源

数字引领,以智载教。学生使用数字化教材开展自主学习,过程中可以获得无感式监测和智能评价,学习路径可以被同步推送,并获得相应的学习建议。


主编介绍

赵福利,物理学院教授,博士导师。教育部大学物理课程教学指导委员会委员,广东省高校物理学类专业教指委秘书长,全国光学教学研究会副理事长,全国力学教学研究会副理事长,宝钢优秀教师。

赵福利教授常年工作在教学一线,承担《光学》《大学物理实验》教学,还曾经教授《光通信原理与技术》《通信原理》《专业英语》《学术道德规范》等课程。

此前,陈敏教授领衔,与赵福利教授、董建文教授共同主编icourse教材《光学》,获得广东省优秀教材,获批参评首届教材奖。同期,赵福利教授以副主编身份参与沈韩教授主编的《大学物理实验》,被科学出版社列为社内十四五规划教材。

赵福利教授参与国家级一流线上课程《光学》建设,牵头建设国家级线上-线下混合课程《光学》,获得教育部智慧平台应用十大案例“中山大学助力慕课西行”,被央视专门报道。其中,慕课十年典型案例“构建海疆同步、虚实结合的数智化教学新形态”2023年再获表彰。

赵福利教授积极开展和参与教研工作,获得国家级教学成果二等奖3项,省级教学成果一等奖2项(不含国家级)和校级教学成果奖1项,工作覆盖教学模式改革、教材建设和三全育人等方面。



--- 中大教务部 ---

供稿:物理学院

编辑:夏奕晨

初审:肖克叶·阿不都沙拉木 卢也晰

审核:张雁 董苑玫

审核发布:陈省平


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