2024年9月，刘书钢教授受邀来到黑龙江大学进行高端科研仪器集成化的理念(二)如何具体实现的学术报告，见图一：
图 1
在光学的学习过程中，偏振部分内容是一个既重要又难以掌握的知识点，涉及多个抽象概念。具体来说，偏振光包括线偏振、部分偏振和圆偏振等多种类型，而如何通过光学元件如二分之一波片和四分之一波片来改变和控制光的偏振状态，尤其是如何理解旋光物质对光的作用，常常让学生感到困惑。尤其是左旋和右旋物质的概念，由于它们涉及到光波在穿过不同物质时偏振状态的改变，其原理复杂且难以通过直观的方式呈现，因此在教学过程中经常成为学生理解的难点。
例如，线偏振光是指光的电场矢量在传播过程中始终沿一个固定方向振动的现象；圆偏振光则描述了电场矢量在传播时呈现出螺旋状变化的运动状态。这些内容在理论上较为抽象，特别是在描述如何利用波片控制光的偏振方向时，学生常常难以形象化理解。波片的作用有二分之一波片可以将线偏振光的偏振方向旋转90度，四分之一波片则能将线偏振光转化为圆偏振光，这些知识在理解上需要学生具备较强的空间想象能力，而这一点通常是教学中的难点。
此外，旋光物质的左旋和右旋性质也让学生感到困惑。旋光性指的是某些物质可以使偏振光的振动方向发生旋转，而左旋和右旋则意味着偏振光的旋转方向不同。由于这种旋光效应是通过分子结构对光波的微观作用产生的，难以直接观察和感知，因此学生在学习这部分内容时，往往只能通过数学公式和图示来辅助理解，缺少直观感受，老师教学困难，学生也是理解、掌握困难。
然而，当偏振相关实验被引入到课堂时，这种教学上的困难得到了很大程度缓解。通过实验，学生不仅能够亲眼观察到偏振光的变化，还能够通过实际操作偏振片、波片等设备，直接体验偏振光的特点和变化规律。例如，在实验中通过旋转偏振片，学生可以清晰地看到线偏振光的振动方向如何随之改变，进而更容易理解线偏振光的概念。而通过使用四分之一波片，他们还能亲手将线偏振光转化为圆偏振光，直观感受到光波在不同条件下的不同表现。
尤其是在涉及旋光物质的实验时，学生通过观察偏振光穿过旋光物质后振动方向的旋转，能够更加直观地理解左旋和右旋物质的作用。这种直接的实验体验，使得抽象的旋光效应变得可见且易于理解，帮助学生克服了原本在理论学习中的困难。
通过这种理论与实验相结合的教学方式，学生能够更加有效地掌握偏振光的知识。不仅如此，实验教学还提高了学生的学习兴趣和参与感，使得他们在理论学习时更加主动和积极。许多同学在经历了偏振实验之后，纷纷表示自己对原本觉得抽象和难以理解的内容有了更加清晰的认识，理论与实际操作的结合使得他们不仅掌握了知识，还深刻理解了其中的原理。
总的来说，偏振实验的引入极大地改善了学生对偏振部分的理解，打破了传统教学中仅靠理论讲解的局限性。学生们普遍对这种教学方法给予了高度评价，认为实验帮助他们加深了对抽象概念的认识，大大提高了学习效率。这种通过实验教学突破理论难点的方式，不仅有效解决了偏振部分的教学难题，还激发了学生的学习兴趣，取得了良好的教学效果。图二为刘老师讲解理论知识，图三为通过实验让同学们理解偏振。
图二 讲解理论知识
图三 通过实践讲解偏振
图四 讲解显微镜的知识
视频1 讲解显微镜集成化理念
在光学课堂上，刘老师为同学们布置了一个引人思考的课前问题：如何使用激光测距仪测量玻璃的折射率。这一问题结合了光学中的基本概念和实际应用，让学生在思考中加深对折射现象的理解，并通过实验获取直观的数据。
具体的操作过程是这样的：首先，将激光测距仪的激光射向一个平面，测得一个数据——即激光在空气中的光程。这是激光在没有经过任何其他介质时，从激光测距仪到平面的距离。然后，将一块玻璃放置在平面和激光测距仪之间，使激光通过玻璃并再次射向同一个平面。由于光在玻璃中传播时速度降低，光程会发生变化，这时测量到的光程将不同于激光只在空气中传播时的光程。
通过比较两次测量得到的光程差，就可以计算出玻璃的折射率。具体来说，光在不同介质中的传播速度不同，而折射率n可以通过简单的公式求得，细节可以参考科普专栏：如何使用测距仪测量玻璃和水的折射率 (qq.com)：由于光程差反映了光在不同介质中传播的速度差异，因此可以通过计算光程差得出玻璃的折射率。
这一方法简单易行，并且可以帮助学生更直观地理解折射率的概念。通过将实验与测量设备相结合，学生不仅能够加深对理论的理解，还能掌握激光测距仪等仪器的实际操作方法。
图五展示了刘老师在课堂上详细讲解如何使用激光测距仪测量玻璃的折射率的情景。通过直观的实验示范，向学生们解释了光程差的产生和利用，并鼓励学生通过动手操作来加深对折射率这一概念的理解。实验教学不仅让学生们更好地掌握了光学知识，还增强了他们动手实践和分析问题的能力。
图五 使用激光测距仪检测玻璃折射率
视频2 通过实际操作讲解如何使用测距仪探测折射率
刘老师还向学生们展示了锐光凯奇的客户墙，其中将黑龙江大学放在了首位可见刘老师对黑大的感情十分深厚，图六是刘老师向学生展示客户墙的画面：
图六 向同学们展示客户墙
本次学术报告参加的人员为黑龙江大学电子工程学院的光电信息工程专业的研究生与黑龙江大学应用化学-光电信息科学与工程的本科生，图七是锐光凯奇（镇江）光电科技有限公司首席专家刘书钢教授与参加学术报告的学生合影：
图七 刘书钢教授与参加学术报告的学生合影
