第一篇：如何做光學方面的科研

一個堅持了26年的會議

1931年夏天，美國霍普金斯大學化學系教授尼爾·戈登組織了一次注定影響深遠的會議。會議的初衷，是將在特定領域做前沿研究的科學家們集中在一起，讓他們能深入地從各方面討論該領域最新的進步，并激發新的研究方向。

從1931年到1947年，會議主要在馬里蘭州的切薩皮克灣地區和霍普金斯大學舉行。為尋找更清靜的地點，會議在20世紀30年代中期移到了吉布森島。與此同時，會議與美國科學促進會(AAAS)聯合，形成AAAS—吉布森島化學研究會，這種模式一直持續到1949年戈登去世。

后來，為表彰戈登的貢獻，會議被命名為戈登研討會。1956年，戈登研討會在新罕布什爾州組建成非營利、免稅的公司，致力于科學和教育事業?，F在，戈登會議已成為全球學術界一個響當當的品牌。

在全球華人物理學界，也有這樣一個中國版的戈登會議——“全國激光物理討論會”；不過，會議不在大洋彼岸，而在中國。重要的是，研討會吸收了戈登會議的精神傳統——有充分的討論和交流，鼓勵批評和評議。

會議的倡議者是美國加州大學伯克利分校物理系教授沈元壤、中國科學院物理研究所研究員楊國楨、復旦大學物理系教授章志鳴，首屆會議1980年在青島舉行，之后每兩年舉行一次。這一堅持，就是26年。

以“充分討論和交流，鼓勵批評和評議”為精神內核的會議顯然不是“推杯換盞”和“田園牧歌”式的。10月21日至24日，在湖南省張家界市舉行的第13屆激光物理討論會上，《科學時報》記者感受了會議的嚴肅味道。

章志鳴稱這次會是“一次承前啟后的會議”，因為會議的組織領導工作交給了中國科學院物理研究所研究員張杰、復旦大學教授徐雷、美國國家標準和技術局及科羅拉多大學教授葉軍，以及美國倫塞勒多技術大學教授張希成。

葉軍的表態謙虛而溫和：“我將盡最大的努力讓交流更活躍。”

但與會者卻深知這句話的“潛臺詞”。復旦大學光學系主任錢列加教授說：“每次參會都非常高興，也很緊張，比參加重點學科和基金的評審更緊張。因為，這是在真正的同行面前接受評估。”

追問：除了課題、文章、設備外還有什么

“你們的研究方向是什么，10年后的眼光在哪里？你的報告像白開水，沒有特色。一個學科要發展成世界一流水平的學科，必須有長遠眼光。”——葉軍

這是某大學物理學院光學學科網站上一段格式化的介紹性文字：

“光學學科具有很強的實力，是'211’工程重點支持的學科，也是國務院首批碩士學位、博士學位授權專業和博士后流動站。該學科經過多年的工作積累，形 成了一支具有較深學術造詣、在國內外有一定影響的師資隊伍……已承擔了多項國家和地方的重大、重點研究項目……形成了既注重基礎理論研究，又注重應用研究 的特點和優勢?！?/p>

但在本次會議上，這段文字和該院光學教授對13個實驗室的介紹并沒有讓復旦大學教授徐雷“解渴”：“直截了當，我想問，為什么你們不同的實驗室卻在做相同的實驗們的實驗室是如何分工的？”

沈元壤的追問也“步步緊逼”：“你的報告讓我驚訝得不得了，我想知道，你們的實驗室除了有課題和發表文章外，還有沒有更大的目標？重點發展方向是什么？”

葉軍對對方的回答很不滿意，并繼續追問：“你沒有回答老沈的問題。你的報告像白開水，沒有特色。一個學科要發展成世界一流水平，必須有長遠眼光。剛才提到 的實驗不錯，但沒有真正解決基本問題。我的建議是，做些調研，根據自己的特長，將幾十個方向減少為一兩個方向。只有你們解決了世界上還沒有解決的問題，你 們才能站到最前沿的地方——我的問題是，你們有沒有討論過長遠的計劃？有沒有長遠的眼光？”

作為中國科學院物理研究所光物理實驗室主任，張杰同時還是中科院基礎局局長，但在匯報了實驗室的工作后，同樣受到尖銳的追問。

沈元壤問：“物理所凝聚態物理是強項，但你們做材料卻沒有利用這個優勢，光學與物理所實驗室的關系也不是很密切，我想知道是什么原因？你們有的工作做得很 漂亮，可有些課題組差不多做了10年，現在還不清楚應該深入到什么問題上去，比如光子晶體，下一步做什么？如果做基礎理論，到底做什么樣的基本問題？如果 是實用，那實用的方向在哪里？ ”

楊國楨曾經擔任過物理所光學實驗室主任，他說：“老沈的意見很有道理，我們應該反思一下現在的某些研究方向，雖然'活’得不錯，但要獲得進一步的高標準的發展是有問題的。物理所或光物理實驗室不應跟著別人走?！?/p>

在接下來的研討中，葉軍毫不客氣地評價了另一所大學光學研究所教授所作的工作報告：“你們的手段有了，可物理思想在哪里呢？聽了報告的感覺是：你們有很多大炮，但不知道往哪個方向打!”

這位教授的報告中特別提到國家“211工程”和“985工程”給研究所配備的一批先進儀器設備，如近場光學顯微鏡、周期量級飛秒激光系統等。而且，該所先 后承擔了國家“973”項目，“863”項目，國家攀登項目，國家自然科學基金委重大、重點和杰出青年基金等重要科研任務。當然，該所報告中也提到：“現 在的問題是工作偏技術，實驗數據多，理論分析少，很多東西都弄不明白，希望與外單位合作；研究方向很散，研究所十多個人，一個人一個方向，新進一個人就新 增一個方向，但方向該如何集中，又該往哪個方向集中 的問題沒有得到很好的解決?！?/p>

葉軍建議：“應該先明確方向，有了物理思想，再去買儀器，而不是買了儀器之后再瞎

碰瞎撞。應該培養學生搭建儀器的能力，沒有物理思想是搭不出激光器的?！彼F身說法：“我的實驗室是買來激光器再讓學生搭建，這樣 才能真正發揮物理思想，做前沿工作。物理學是一門實驗科學，應該聘請真正優秀的實驗物理學家，給他們鼓勵和支持。要有自己的物理思想，儀器是為物理思想服 務的，不要成為儀器的奴隸?！?/p>

葉軍一語中的：“實話實說，真正好的思想不可能從別人那里聽來，因為人家已經做了。所以，一定要有自己核心、優秀的實驗物理學家，我寧愿賣掉所有的激光 器，也要找到最好的人，這是國內體制上的問題?！彼慕ㄗh是：“不一定要引進理論物理學家，實驗物理學家根據直覺想出來的問題才是最重要的問題?！?/p>

真正的前沿究竟在哪里？

“我們的大學正在創辦光學系，地盤有了，經費也有了，但不知道該往哪個方向走?！痹跁h評議階段，一位教授請大家提建議。

沈元壤問：你們辦光學系想做什么？

答：產學研結合。

沈元壤問：你們有條件全都做嗎？

答：這是我們努力的方向。

葉軍問：你們辦系的方針是什么？是與北大、清華競爭呢？還是辦一個小系，做某一方面的工作？

答：如果能與北大、復旦競爭當然是很好的。

真正的前沿究竟在哪里？又應該怎樣去找呢？

沈元壤首先批評了所謂的熱門課題，他說：“大家都喜歡做所謂熱門課題，我們開玩笑說，如果美國要打敗日本等其他國家，一個辦法就是想出一個永遠也做不成的題目，花一筆錢下去，讓其他國家跟著做，然后自己過幾年就撤，讓別的國家繼續花錢下去，這樣就會將其他國家都擊敗了?！?/p>

“所以，根本沒人看得出熱門課題的前景究竟怎樣？要想在國際上讓人家注意，最好是有自己的新方向；當然，新方向并不是那么容易找到，但'三個臭皮匠勝過一個諸葛亮’，如果不同領域的人能夠多交流、多討論，就可能從交叉領域中冒出一個新的問題?！?/p>

楊國楨曾擔任中科院物理所所長，他接著沈元壤的話說：“10多年前老沈提出，物理所能否不只做跟蹤性工作，做一些完全自己感興趣或由靈感產生的題目，但現在看來這樣的題目實在太少太少。中國的一些主要研究機構應該有意識地引導這些題目的產生，提高研究標準。”

楊國楨曾主持過“十五”期間物理學進展中光學部分的設想報告，他的建議是：“不要迷信

報告中那些所謂的前沿，太迷信了，將造成誰做誰水平低。什么最重要？ 每個項目都要有自己的新東西，而新東西往往不是最熱門的，如果這方面的工作得不到支持，就會給中國科學造成很大的問題。”

他的意見是：“一個研究所所長或學院院長實際上有相當大的決定權，完全能夠做自己認為是合理的工作。完全按國家的一般政策走而不結合本單位的實際情況，從來就是沒出息的。因為國家的政策是平均值，而所有的科研都有自己的特點，因此，每個單位必須根據自己的情況制定長遠發展目標。如果一個單位的領導沒有自 己的見解，這個單位的成績最多是平均值。”

研究生教育：要培養實實在在的動手能力

我們每年要評優秀論文，全部要看文章的篇數和檔次。我們知道什么樣的學生最好，但按現在的評價標準，這樣的學生不一定能被評為最好的學生?！裁魃?/p>

對任何一門學科的長遠發展而言，后續人才問題都是一道無法逾越的坎兒。研討中，關于物理學研究生的培養問題很自然地進入與會者的視野。楊國楨首先指出：“現在，物理學研究生培養的問題很大。畢業后送到國外的研究生，依賴性很強，創造性不高?！?/p>

葉軍沒有分析其中的原因，而是直接談了自己的建議：“做學生時一定要踏踏實實在實驗室里做事情。而且要讀論文，出去開會，每件事都要做好。自己多想，然后 再到實驗室去做，要培養學生的眼光。這樣，十年多后才會逐漸培養出自己的品味，這要花很多的時間和精力，不能是為畢業或交差而工作?！?/p>

葉軍對過多依賴儀器的弊端非常痛心：“買那么多儀器有什么用？一定要讓學生有自己的想法，怎樣用儀器，壞了自己能修；如果不能修，原因在哪里？這很重 要，因為我們是在培養自己的物理學家?，F在，許多學生追求虛的東西，這里發表一篇文章，那里發表一篇文章，畢業后卻沒獲得真本事。”

“學生不做儀器，教授要負大部分責任?，F在是有想法的人沒設備，擁有大批設備的人沒想法，這是怎么回事？”清華大學工程物理系教授程曜提出一個更為尖銳的問題。

“買儀器又被儀器拖累了。”葉軍的實驗室每天至少會收到兩封申請博士后的信，但自薦信上寫的，無非是自己能操作什么公司的激光器，而不是說自己做出過什么 儀器設備，“這是很大的弱點。一定要培養學生干實事的精神，尤其是博士生，前兩年要讓他們自己搭建系統，即使買得到的儀器也要讓他們自己搭建，這樣才能培 養出他們的自信心——靠自己的雙手確實能做出東西，以及務實的精神和真正能在實驗室解決問題的能力。一定要培養這種能力，這對下一代的物理學工作者非常重 要?！彼ㄗh基金組織為真正出色的做實驗的研 究生提供4至6年的獎學金，讓他們有一種榮譽感，鼓勵他們做艱苦的工作，為中國培養一批中堅力量。

“學生不愿做實驗是環境造成的，可環境又是誰造成的呢？” 中科院武漢物理與數研究所研究員詹明生的問題尖銳起來：“具體點兒，我們每年要評優秀論文，全部要看文章的篇數和檔次。我們知道什么樣的學生最好，但按現 在的評價標準，這樣的學生不一定能被評為

最好的學生。做實驗、搭建設備需要一兩年的時間，再做實驗、解決問題或得出結果也需要兩三年的時間，但評優秀博士 往往要看文章。事實上，只有做純理論的學生，才可能會在兩年內在《物理評論快報》(PRL)上發表文章。而對做實驗的學生來說，在四五年的時間 里做出像樣的東西不容易，在PRL上發表實驗文章不容易，但他在這個過程中得到的真才實學，恐怕也不是一兩篇文章所能比的。以前缺文章時就評文章，現在是不是該轉到別的指標上了？”

葉軍給詹明生的這番話作了“注解”：“不看文章是不現實的，但文章不是唯一的，還要看學生的潛力、風格、品位以及所做工作的難度。比如去年獲得美國物理學 會最佳年度博士論文的一名學生，在7年時間里只寫了兩篇文章，但他測出的某個常數的精度比其他人高10倍，畢業時就寫了一篇PRL的文章，這篇論文獲得了 獎勵。我覺得重心恐怕就是要培養學生干實事的精神，不要先設一個框架，再將自己往里面套。標準是需要的，但要靈活公正。”

怎樣做出有國際競爭力的研究？

這是一段有趣的問答。

“實驗室現有發明專利X項，發表SCI論文X篇，影響因子在X以上的論文有Y篇，說明我們的工作很有成效?！边@段話來自某大學光電材料國家重點實驗室的匯報材料。

問：哪項工作最有價值？

答：對學校來說，哪個錢多，哪個就更有價值。

在會議集中討論時，徐雷提出的一個問題引起與會者深思：“現在發文章不是太大的問題了，發PRL的文章也不是大問題了。接下去的問題是，我們該如何在國際學術界提高競爭力？”

張杰沒有直接回答這個問題，他說：“我們是從短缺經濟時代過來的，在爭取經費時大家都有一種饑餓感。我本人回國后飽受無錢之苦，到處去申請?，F在情況有很 大改善，應該考慮研究的水平了。中央政府提出，未來5年我們科研經費的增長速度是23%。這么大的投入力度，在全世界的科學發展史上也是少見的。我們應該 問自己一個問題：政府這樣大幅投資科研，到2020年時，如果我們GDP的總量排在世界前3位、科研投資也排在世界前3位，納稅人一定會問：我國的科研水平是否也排到了世界前3位？如果沒有，那將是一個'災難

’。稅人一定會問：我國的科研水平是否也排到了世界前3位？如果沒有，那將是一個'災難’?！?/p>

錢列加在匯報復旦大學光學系工作時說：“我們一直忙著做著急的事情，而不是做最重要的事情?！?/p>

楊國楨也說：“近幾年研究經費增加很快，如果我們的研究僅停留在數量的增加上，是說不過去的?！闭裁魃硎就猓骸斑@些年大家都忙于找錢、擴建學科等，現在經費不是大問題了，除了發表文章、參加國際會議，是回歸做國際水平工作

第二篇：《教師做科研》讀書筆記

《教師做科研》

——過程、方法與保障

李臣之 主編 海天出版社 第一部分 教師做科研的基本過程

任何科研，在程序上都由“選題——開題——做題——結題”諸過程得以完成，在學理上由“問題——資料——分析——結論”諸環節得以實現。

第一章選題：從“問題”到“課題”

一、問題在哪里

文獻閱讀、教教育調查、經驗升華和學術交往四種路徑相互影響，都能引發系統的思考。，使原本模糊的問題逐漸清晰化。

（一）教育實踐的追問與調查

教育理論必須根植于教育實踐。

1.經常追問教學中的困惑。

2.在教育調查中發現問題。

（二）教育經驗升華

案例1—3教育日記伴我成長——書信書信談話法在班級體德育工作中的作用

（三）學術交往

1.與專業研究人員互動

案例1—4研究伙伴合作同行——初中語文教學中運用漫畫手段提高學生創新思維的實踐研究（豐子愷漫畫）

2.與同行的自由爭論

（四）閱讀文獻

1.借鑒文獻

2、質疑文獻

3.參照各級教育科學規劃課題指南

主題班會——學生自主行為及課程開發研究

二、將“問題”轉化為“課題”

（一）縮小問題范圍

（二）梳理關鍵概念

（三）課題的表述

課題名稱包括三部分：研究對象、研究的中心內容和研究方法。

1.指明研究對象

2.說明研究中心內容

3.提示研究方法

注意：1.避免使用宣傳口號：課題在表述時一般使用陳述語氣，表明作者的研究內容、研究方法和主要觀點。

2.反映研究的關鍵詞句。

3.簡潔明了針對性才會強。

三、確定問題的原則

（一）社會所需

1.促進教育教學實踐的變革

教師做科研的目的就是促進教育教學實踐的變革，或者說引起教育教學實踐行為的積極變革。

2.為豐富教育教學理論提供實踐基礎

（二）能力所及

三個領域可以改變：一是課程問題。二是教學問題。三是管理問題。四是德育問題。

（三）條件所能

人的實踐行為離不開具體的個人條件、學校環境條件及社會條件。研究行動需要勇氣、理想與智慧，也要在力所能及的范圍內有所為。

四、如何申報課題

（一）選擇恰當的申報層級和領域

（二）申報表的填寫

（三）申報的注意事項

第二章 開題 ：設計研究藍圖

一、開題的價值與內涵

（一）開題的價值

1、有利于吸收研究智慧；2.有利于課題研究的順利開展；

（二）開題的內涵

二、撰寫開題報告

撰寫開題報告主要包括陳述研究基礎、說明研究方法和敘述整體研究方案三方面的內容。

（一）陳述研究基礎：介紹研究的緣起，闡述該課題研究的理論價值和實踐意義，對相關文獻進行系統地綜述，并對課題研究的關鍵概念進行界定，以明確課題研究的對象。

1.介紹研究的緣起：本部分要將對選題的系統思考表述出來，圍繞“社會所需、能力所及、條件所許”組織內容。

2.闡述該課題研究的理論價值和實踐意義：說明研究的目的、意義就是說清楚為什么要研究、研究它有什么價值。一般可從現實需要方面去論述，指出現實中存在這個問題，本課題的研究有什么實際作用。然后，再寫課題的理論和學術價值。這些都要寫得具體、有針對性。在語言上可以用“豐富??”、“發展??”等有研究目標性的短語。

3.對相關文獻進行系統地綜述：文獻的收集和整理是教師做科研比較容易忽視的一個環節?？傻顷憽吨袊诳?，了解最新的研究進展。人民教育出版社、教育科學出版社、高等教育出版社等出版的教育類專著有較強的影響力：《教育研究》、《課程·教材·教法》、《教育理論與實踐》、《全球教育展望》、《比較教育研究》、《教育研究與實驗》、《報刊復印資料》（中中國人民大學主辦）等刊物發表的論文影響比較大，是搜索的重點；中國期刊（中國基礎知識實施工程“CNKI”的一部分）上發表的相關文章也應重點收集。

4.課題研究的理論基礎 5.對關鍵概念進行界定

（二）說明研究方法

一般包括文獻調查法、觀察法、思辨法、行為研究法、歷史研究法、概念分析法、比較研究法等。

（三）敘述整體

研究方案

一份完整的研究方案應該回答以下幾個問題：研究什么？為什么研究？怎樣研究？研究的預期成果是什么？

1.課題研究的目標

2.課題研究的基本內容

3.課題研究的步驟

4.課題研究的成果表達形式：如調查報告、實驗報告、研究報告、論文、經驗總結、調查量表、測試量表、微機軟件、教學設計、錄像帶等，其中調查報告、研究報告、論文是課題研究成果最主要的表現形式。

從內容構成來看，一項主題相對集中、內容比較充實、材料相對完整的教師研究成果一般包含這樣幾個方面的要素：一是大量鮮活的教育故事、教學課例、具體的操作材料；二是具體的案例、操作細則中提煉出來的若干實踐活動樣式、教學模式；三是統攝整個教育教學活動過程的主導理念。

（四）寫好開題報告的技巧

1.提出問題注意“層次”。

選題來源包括：⑴與自己實際工作或科研工作相關的、較為熟悉的問題；⑵自己從事的某專業問題發展迅速，需要綜合評價；⑶從掌握的大量文獻中選擇能反映本學科的新理論、新技術或新動向的題目。所選題目不宜過大，越具體越容易收集資料，容易深入。

2.瞄準主流文獻，隨時整理。

3.研究目標具體而不死板。

三、開題論證的運作

（一）開題論證的程序

1.選擇開題論證會的地點：小型會議室，最好是圓桌會議。切忌階梯教室。

2.參加人員

開題論證會一般有如下程序：首先，上級領導宣讀課題立項通知書；接著，課題主持人宣讀課題實施方案；最后，與會專家、領導及課題組成員研討課題實施方案。

（二）開題論證的注意事項

開題報告陳述，時間30分鐘左右比較合適；簡要交代任務來源和背景；重點“指出”存在問題，不必花太多時間細述發現這些問題的過程；對主攻方向要有比較充分的論證；詳細論證研究內容、方法、方案及其可行性。

第三章 做題：教學研究合一

一、教師做科研的雙重特性

（一）在研究中教學

在研究狀態下教學，走向研究性教學，是中國教育教學變革的一個重要方向。張華教授近年來大力倡導重建課堂教學的方向，主張把教學變成研究，提出的諸多觀點對教師做科研很有啟發：

1.把“備課本”變成“教學研究記錄手冊”，鼓勵創造性備課。

2.把設計教學目標與創設教學情境并重，側重情境創設。有目標，但不拘泥目標。

3.講授教學與對話教學并重，側重對話教學。不論講授，還是對話，都不能流于形式，都要基于探究、發現和創造的態度。

4.把學生自己的觀念視為教學的出發點和歸宿。傾聽學生，研究學生（包括研究學生的“錯誤”）。

5.充分體現教學的生成性。善于捕捉課堂上不可預測的教育時機。

6.把課堂教學變成教師與學生的共同探究，體驗學科與生活的過程。

7.重視課堂上故事的價值與力量。

8.在課堂上，盡可能提供豐富的教學資源，包括教科書之外的有關文獻、圖表、數據、圖像，日常生活中的資源，本學科的諸種實驗資源。

9.盡可能增加發現性的實驗（包括思想實驗），降低驗證性的實驗的比例。

10.引導學生把學科知識運用于日常生活中。

11.加強不同學科的聯盟與整合。注重學科課程與綜合實踐活動課程的關聯與整合，引導學生運用多學科的視野關注問題。

（二）在教學中研究

當教師成為研究者，教學不再是簡單的知識傳遞過程，不再是知識的灌輸和接受，也不是單純的技能訓練，教學本身變成了研究，課堂成為師生合作探究的舞臺，成為共同創造知識的發現空間。

二、教學設計融入研究設計

（一）問題分解

（二）問題歸因

表3—1問題歸因的三個來源

來源

載體

途徑

理論

通過閱讀文獻資料和接受專家指導，尋找分析問題可能產生的原因

圖書館、閱覽室、相關專業站

經驗

總結自身經驗與同行交流，通過各種渠道掌握以往同類問題的歸因經驗

學科組活動、上論壇

調查

通過實證調查發現和分析問題的原因

發放調查問卷

（三）提出解決問題的策略

主要有歸納、演繹、類比三種方法。

（四）讓研究假設進入教學設計

三、研究性教學實踐：上課與研究結合教學是探究，探究即教學。

（一）讓教學過程落實研究設計

（二）利用研究工具，系統收集資料

研究資料是反映研究過程的各類文字、圖片、和音像等資料。包括階段研究計劃、小結、與課題有關的教案、與課題有關的師生資料、與課題研究相關的教師培訓資料、會議記錄、實驗隨筆、學習體會、問卷調查測試卷、統計分析資料、個案研究資料、實驗對象的反饋材料和相關的圖片音像制品等也在這個范圍。

四、系統反思性教學評價

（一）效果反思

（二）改進反思

（三）探究性反思

第四章 結題：成果升華

一、結題的意義與目標達成

（一）結題的意義

（二）結題的目標

（三）教師科研目標的達成二、結題報告的撰寫

（一）結題報告的結構

結題報告可分為前置（含標題、署名、內容摘要、關鍵詞）、正文、引文注釋與參考文獻幾部分。其中正文是主體，主要包括以下內容：

1.課題提出

包括研究問題的概述、研究的假設與研究的目標、研究的目的與意義、文獻綜述等。要求講清楚課題研究的理論意義和實踐價值，交代清楚問什么要研究這一問題；要研究什么；課題研究的時代背景等。

2.研究過程

⑴交代研究方法。⑵分析研究成果。⑶討論相關問題。

3.研究結論

（二）結題報告的類型

1.理論型研究報告。2.實證型研究報告3.經驗型研究報告4.個案型課題報告

三、如何結題

（一）結題的準備：

1.介紹成果

2.準備材料：⑴填寫《課題結題鑒定申請書》；⑵撰寫《課題研究報告》；⑶撰寫《成果公報》；⑷搜集已發表的論文、公開出版的著作及課題產生社會影響和效果的證明材料；⑸將課題研究的有關材料裝訂成冊。

結題中必須準備如下檔案資料：

⑴課題立項文件材料，包括《課題申請書》、《立項通知書》、預期研究成果形式：準備階段有情報資料匯編、現狀調查報告和經驗總結匯編；實施階段有研究資料和內容匯編、研究過程的經驗總結；總結階段有研究課題的結題報告及一些附帶的研究成果；最終成果形式有工作經驗報告、本課題的結題報告（附活頁，一式三份）。

⑵課題研究過程性資料，包括實施方案、開題報告、課題研究計劃、課題研究學習活動記錄等。

⑶階段性研究報告，包括前后期調查分析、教案內容調研分析、問卷調查分析、學生作品分析等。

⑷課題研究成果性材料有兩個方面的內容：一是顯性成果。包括相關工作報告；典型的教學設計案例（多媒體課件、教具、圖表、音像資料、學生作品等）、講課材料、評課材料；有關課題研究的獲獎證書和學生考試成績；調查報告、觀察報告、個案分析等。二是隱性成果。包括教師教學理念、行為方式的轉變，學生學習興趣的提高等。

3.申請鑒定

（二）結題的方式

（三）結題的注意事項

第二部分 教師做科研的基本方法

第五章 教育調查研究

一、訪談法

（一）訪談的優勢與局限

（二）訪談的類型

（三）訪談的程序：訪談準備、現場訪談、訪談收尾與訪談結果處理。

1.訪談準備：第一，明確訪談目的。第二，編制訪談提綱。第三，確定訪談對象。第四，確定時間、地點。

2.現場訪談：包括開場白、提問、傾聽、記錄等。

3.訪談收尾與訪談結果處理。訪談結束后，要及時整理資料。

（四）實施訪談要注意的關鍵問題

二、觀察法

（一）觀察法的特點與類型

（二）觀察的設計

（三）觀察的實施

（四）觀察資料的整理與分析

三、問卷調查

（一）問卷調查的優勢與局限

（二）問卷的類型

（三）問卷的編制

（四）問卷發放與回收

（五）問卷統計分析

第六章 教育變革研究

一、教育實驗研究

（一）教育實驗研究的要素

（二）教育實驗研究的設計

（三）教育實驗研究的控制

二、教育行動研究

（一）行動研究的特點

（二）教育行動研究的程序

（三）教育行動研究中的關鍵問題

第七章 教育敘事研究

一、教育敘事研究的內涵

（一）敘事

（二）敘事研究

（三）教育敘事研究

二、教育敘事研究的特點

（一）真實性

（二）詮釋性

（三）反思性

（四）開放性

三、教育敘事研究的步驟

（一）確定研究問題：什么是值得探究的教育問題呢？值得探究的問題勢必是有一定意義的，它應具有兩重含義，“一是研究者對該問題確實不了解，希望通過此項研究對其進行認真的探討；二是該問題所涉及的地點、時間、人物和事件在現實生活中確實存在，對被研究者來說有實際意義，是他們真正關心的問題?！?/p>

研究者要有問題意識。

對于一線教師來說，教育敘事研究要圍繞自己實際工作中存在的問題展開，自自己的教學疑難、同事們的教學困惑、課堂教學中的意外發現等都是問題的來源。因此，首先應從日常教育現象中發現問題。研究者必須深入地思考這些問題：

我的研究興趣是什么？為什么會對此感興趣？前人都進行了哪些研究？（需要進行文獻回顧）我又期望能發現些什么？其次是聚焦問題。

（二）選擇研究對象

（三）收集資料

（四）整理分析資料

（五）創作教育敘事文本

第八章 研究文本創作的方法

（一）數據資料的整理和分析

1.SPSS概述

（二）文本資料的整理和分析

1.文本整理和分析的意義

2.資料整理的具體要求：⑴整理須及時。⑵整理須全面。⑶整理須客觀細致。⑷整理資料時輔以適當的主觀感受。⑸加強資料的管理。陳向明教授建議：在具體整理資料之前，可以先為每一份資料編號，然后在這個基礎上建立一個編號系統。編號系統通常包括如下幾個方面的信息。①資料的類型（訪談、觀察、實物）。②資料提供者的姓名、性別、職業等有關信息。③收集資料的時間、地點、和情境。④研究者的姓名、性別、職業等相關的信息。⑤資料的排列序號（如對××的第一次訪談）。為方便起見，我們可以給每一項賦予一個標號。比如，有關被訪者的職業，可以用JS表示教師，XS表示學生。所有的書面資料都應該加上編號，并且標上頁碼。資料編好以后，應該復印一份，以便分析時用來剪貼和分類。原件應該保持原封不動，以便今后查找。綜上所述，文本和實物資料的整理應力求及時、全面、細致、有序、有效，便于隨時翻閱和查找。

3.資料分析的操作步驟：⑴閱讀資料⑵編碼：完成一份資料的編碼后，可以將所有碼號及其代表的意義抄寫到另外一張紙上，與原始資料訂在一起，以便今后查找。⑶系統分析資料：經典的方法是穆勒五法（求同法、求異法、共變法、剩余法、求同差異法）。⑷資料分析的系統化管理。

4.資料分析的具體手段：⑴寫作分析⑵圖表分析⑶對話分析。

（三）實物資料的整理和分析

1.實物的類型和整理。

2.實物分析的特點和作用：實物可以表達語言所無法表達的思想和情感，比語言更有說服力。⑴有助于提升資料綜合分析的效果。⑵有助于增強研究的說服力。

（四）文獻資料的整理和分析

（五）概念和理論的形成二、文本創作

（一）敘事文本的創作。

1.敘事文本的敘事方式：一是旁觀者的視角。二是參與者的視角。

2.敘事文本的寫作框架。

旁觀者視角，其寫作框架為：研究背景→研究過程與方法→結果與分析→結論。

參與者的視角，其基本框架是：問題的產生→問題解決的過程→問題解決的結果。

3.敘事文本的寫作技巧。

⑴關注復雜教育情境中的心靈體驗。

一次課堂發言改變了一個學生的自卑心態，一次談心化解了一對積怨已久的矛盾，一次活動改變了一個班的班風，一句話改變了某人的一生等。這種標準文本是教育敘事的大忌。

好的教育敘事應該能讓人感受到教育過程的艱辛，看到師生互動時心靈的碰撞和交流，體會到教師的實踐智慧。因此，在教育敘事中可以關注教學中的關鍵事件，包括那些能感到特別興奮的“高峰體驗”和有些失落的“低估體驗”。還可以關注專業生活的壓力與問題，陳述自己日常教學中感到棘手的問題、矛盾、沖突、挑戰，以及自己的嘗試。

⑵深度描述：敘事文本主要采用深度描述的手法來對事件進行描述、解釋和說明，以開放的形式透露出更多的信息?！皵⑹挛谋镜膶懽饕芯空咄ㄟ^對事件、人物、場景的深度描述，栩栩如生地刻畫出事件的全貌，使讀者對事件有一個整體性、動態性的把握。同時，事件背后的意義要在故事講述之中自然地顯現出來。”

⑶深度詮釋。有三種途徑：一是歸納思路。二是演繹思路。三是歸納與演繹相結合的思路。

4.敘事文本的形式要求。

⑴標題新穎。⑵主題鮮明。⑶內容真實。⑷情節生動。⑸意義深刻。

案例8—4 罰站任安妮——我永久的痛 絕不再對遲到的學生罰站。

為了“嚴肅紀律”這個目的，付出的代價是——傷害學生的尊嚴！

教育，絕不能為了目的而不擇手段！

尊重學生，并不能代替教育本身——這是教育的前提，剝奪了學生的尊嚴，就剝奪了教育的全部?。ɡ铈偽骼蠋熃虒W生涯中發生的一個故事。）

（二）個案文本的創作

（三）報告文本的創作 報告文本的組成要素：

⑴教育調查報告：題目、署名、“摘要和關鍵詞”、前言、正文、“結論和建議”、附錄。

第一，標題。要用一句話點題，反映研究的主題。

第二，署名。包括集體署名和個人署名。

第三，摘要和關鍵詞。要求突出重點、內容精練、觀點明確，一般不用第一人稱。300字以內為宜。

第四，前言。

第五，正文。常見的有兩種模式：一是并列法。二是逐步深入法。

第六，結論和建議。第七。附錄。

（四）論文文本的創作

如何寫就一篇好論文：

⑴堅持閱讀。⑵勤于思考。⑶持之以恒。

第三部分 教師做科研的基本保障

第九章 持續學習

一、教師學習的目標

（一）改進教學實踐

教育教學是教師安身立命的根本，教師的首要職責是上好課。因此，教師學習的目標首先指向教學實踐的不斷改進和教學效率的不斷提高，這也是教師終身需要奮斗的目標。

當讀書形成興趣的時候，當讀書還沒有養成習慣的時候，讀書自然也成了教師的負擔，“沒有時間”順理成章地成為逃避讀書的最好借口。

魏書生：“看多家之言，要用去一部分時間，形式上看影響工作。實際上，正因為看書，才看清了日常工作中有哪些是無效勞動，從而去掉它；因為看書，才學了更科學的、更有效的教學方法；因為看書，才使教學管理更制度化、系統化、科學化，從而提高了工作效率?！?/p>

累土成丘，積微成著。

（二）促進自身發展

1.提升教學專業知識和能力。

2.提升教學科研能力。

3.提升道德素養。

（三）享受職業幸福

1.進步和成功：最直接的職業幸福感來源

2.學習治療：幸福也會被傳染

竇桂梅：“只有讀書，教師才能由改變自己的心態而改變自己的狀態，從而改變一個人的容顏?！?/p>

案例9—7做一名幸福教師 一個幸福的老師應在讀書中成長自己，在教育中成就自己。Xx老師不贊成教書型的老師，不認同“春蠶到死絲方盡，蠟炬成灰淚始干”的老師，不愿做“燃燒自己，照亮別人的老師”，而應該在照亮別人的同時也照亮自己。他認為應該努力成為研究型的老師，不斷地儲蓄自己的知識，豐富自己的生活，在照亮別人的時候也能看到自己生命的燦爛。他博覽群書，瀏覽和摘抄了古今中外的教育名著，時時刻刻感受到濃郁文化的熏陶。他像影片《鄉村教師》中的女教師，他像《銘記你的寬容》中的那位美術老師，在教育中成就自己。

3.享受學習：幸福的最高境界

二、教師學習的方式

（一）批判性閱讀

（二）研究型閱讀

（三）交往性學習

1.積極閱讀與聆聽學術講座

2.主動融入專業性交流

3.與專家合作研究

三、教師學習的內容

案例9—14 讀什么書

是否具有完善的知識結構將最終決定我們在教育這條路上能夠走多遠。教育理論和人文素養方面的書：

蘇霍姆林斯基的《給教師的建議》、洛克的《教育漫話》、夸美紐斯的《大教學論》、馮友蘭的《中國哲學簡史》、老子《道德經》、弗洛伊德的《夢的解析》等，以及中外大量的兒童文學經典。

（一）學科知識學習

（二）教育知識學習

1.學科教學法知識學習：《語語文教學論》、《語文課程與教學論》、《小學語文教學論》、《中學語文教學論》、《竇桂梅與主題教學》、《李鎮西與語文民主教育》《于漪與教育教學求索》等。

2.關于“兒童”的知識學習

教育是培育生命的教育，是保障生命成長的事業，教育的根本問題是關于兒童的問題。

有人曾提出，教師是一個冒險甚至危險的職業，偉人和罪人都可能在他的手中形成。因此，了解、學習關于兒童的知識、不斷走進他們的生活世界、親近他們的心靈世界，是每個教師一生的必修課。一是心理學書籍，尤其是教育心理學和兒童心理學；二是教育大師的教育經典書籍：蒙臺梭

利的《童年的秘密》、盧梭的《愛彌兒》、蘇霍姆林斯基的《把整個心靈獻給孩子》、阿莫納什維利的《孩子們，你們好！》、吉姆·海諾特的《教師怎樣和學生說話》、馬克斯·范梅南的《教育機智——教育智慧的意蘊》等。三是兒童文學讀物，即讀一讀孩子們喜歡讀和正在讀的書。

3.學習課程與教學理論

4.閱讀教育“經典”

閱讀經典，與教育家對話，是教師成長的基本條件。人類教育雖然不斷變遷與發展，但是教育之根本不容易變化，教育過程的內在規律不會變化。

教師應時常走回歷史、走進經典，汲取其中的營養，豐滿自己的思想，反觀自己的實踐，不斷警醒自己。李鎮西讀了大量教育經典，如《和教師的談話》《給教師的一百條建議》《把整個心靈獻給孩子》《愛情的教育》《關于人的思考》《巴甫雷什中學》《陶行知全集》《葉圣陶語文教育文集》《中國著名特級教師教學思想錄·語文卷》《馬卡連科教育文集》等

——李鎮西《做最好的老師》

（三）人文閱讀

英國哲學家培根：“讀史使人明智，讀詩使人聰慧，演算使人精密，哲理使人深刻，倫理使人有修養，邏輯修辭使人善辯。”——費朗西斯·培根《人性的探索》

以下閱讀書目可以借鑒：

古典類：《論語》、《莊子》《老子》《孫子》《韓非子》《史記》《古文觀止》《唐宋詞鑒賞詞典》《唐詩鑒賞詞典》《宋詩鑒賞詞典》《蘇東坡詩文選》《陸游詩詞選》《李清照詩詞選》《劉禹錫詩文選》《李白詩選》《杜甫詩選》《紅樓夢》《三國演義》《水滸》《西游記》《儒林外史》《聊齋志異》《中國古代文學史》等。

人文類：《懺悔錄》《寬容》《馬克思主義原理》《自我實現的人》《鄧小平文選》《顧準文集》《中國古代思想史論》《中國近代思想史論》《中國現代思想史論》《文化的沖突與抉擇》《歷史深處的憂慮》《第三次浪潮》《當代著名批評家隨筆叢書》《我的精神家園》《六大觀念：真、善、美、自由、平等、正義》《民主和專制的社會起源》《城市季風》《中國的危機》《尼采：在世紀的轉折點上》《傅雷家書》《相約星期二》《六月雪》《原上草》《荊棘路》等。

第十章 勤于表達

一、教師表達的困難

（一）難以動筆

（二）難以說理

（三）難以結構化

二、教師表達的訓練

（一）寫讀書筆記

培根《論讀書》：讀書足以怡情，足以博采，足以長才。

（二）參與敘事論壇

講故事要講好，應遵循一定的技巧。第一，故事源于教師的現實教育教學，要“直面事情本身”（柳夕浪語）。第二，故事具有情節。教師敘事應對事情發展的細節描寫進行深度描寫，尤其要描寫教師當時的處境、想法，面對事情的處理方法及最后的結果。第三，“故事所講述的事件隱含了教育沖突、教育矛盾、教育困境。這些教育沖突、教育矛盾或教育困境的價值不只是使故事具有內情節，還有一個重要的價值：他們隱含了教育道理。”（劉良華）

作為一種表達訓練，教師在敘事論壇中要敢于并善于表達自己，在對話中不斷地提高自己。

（三）參加學術會議

中國學術會議在線 機遇總是垂青那些有準備的人。

三、教師表達的方式

（一）教育日志

教育日志更需要與他人交流閱讀，共同討論。蕭伯納說：“你有一個蘋果，我有一個蘋果，彼此交換一下，我們仍然是各有一個蘋果，但你有一個思想，我有一個思想，彼此交換，我們就有了兩種思想，甚至更多?！?/p>

（二）教育隨筆

蘇州大學朱永新教授認為：“寫教育日記和教育隨筆的好處在于‘能夠自己和自己對話，是一個人成長的重要法寶’。”教育隨筆對教師本身的成長是具有重要意義的，它能夠激發教師的潛力，讓教師不再被動地發展，改變教師的行走方式，促使教師迅速成長，為成為“名師”奠基，并在此中提升職業的價值感與幸福感。

愛因斯坦說：“人的差異在于業余時間?！?/p>

可瀏覽“教育在線”或名師的教育博客等。

第十一章 不斷反思

一、反思的過程

（一）識別問題

（二）描述情境

（三）分析與重構

二、反思的內容

（一）反思課堂的教學行為

（二）反思教育價值及自我價值觀

三、反思的工具

（一）回顧反思

1.反思日記

2.教學后記

（二）觀察反思

1.課堂觀察反思：

①記錄教師講授的時間、學生活動的時間、師生分享的時間。

②記錄師生提出問題，對提問的水平、提問的方式、應答的策略和互問的對象做定性、定量的分析。

③記錄學生參與的人次、個體參與交流的頻次、不同小組或個人完成練習的時間差異和有效程度的差異，教師依次做個別指導。

④記錄媒體的設計和學具的選擇是否直觀、形象和生動，呈現的時機是否適當、合理，演示的時間是否能兼顧不同學生的需要，以及教與學內容的聯系是否和諧、默契、相融。

⑤記錄小組學習時學生獨立思考的時間和行為，互相傾聽、陳述和修正是否有序和有效，教師如何面對質疑、提問做個別指導等。

第三篇：光學知識

光學知識：

1.色溫

定義：光源發射光的顏色與黑體在某一溫度下輻射光色相同時，黑體的溫度稱為該光源的色溫。

色溫度以絕對溫度 K 來表示，是將一標準黑體（例如鉑）加熱，溫度升高至某一程度時顏色開始由紅、橙、黃、綠、藍、靛（藍紫）、紫，逐漸改變，利用這種光色變化的特性，其光源的光色與黑體的光色相同時，我們將黑體當時的溫度稱之為該光源的色溫度。以絕對溫K(Kelvin，或稱開氏溫度)為單位(K=℃+273.15)。因此，黑體加熱至呈紅色時溫度約527℃即800K，其溫度影響光色變化。

光色愈偏藍，色溫愈高；偏紅則色溫愈低。一天當中光的光色亦隨時間變化：日出后40分鐘光色較黃，色溫約3000K；正午陽光雪白，上升至4800-5800K，陰天正午時分則約6500K；日落前光色偏紅，色溫又降至約2200K。因相關色溫度事實上是以黑體輻射接近光源光色時，對該光源光色表現的評價值，并非一種精確的顏色對比，故具有相同色溫值的兩種光源，可能在光色外觀上仍有些許差異。僅憑色溫無法了解光源對物體的顯色能力，或在該光源下物體顏色的再現程度如何。

黑體的溫度越高，光譜中藍色的成份則越多，而紅色的成份則越少。例如，白熾燈的光色是暖白色，其色溫表示為2700K，而日光色熒光燈的色溫表示方法則是6000K。北方晴空 8000-8500k

陰天 6500-7500k

夏日正午陽光 5500k

金屬鹵化物燈4000-4600k

下午日光 4000k

冷色熒光燈 4000-5000k

高壓汞燈 3450-3750k

暖色熒光燈 2500-3000k

鹵素燈 3000k

鎢絲燈 2700k

高壓鈉燈 1950-2250k

蠟燭光 2000k

一些常用光源的色溫為：標準燭光為1930K（開爾文溫度單位）；鎢絲燈為2760-2900K；熒光燈為3000K；閃光燈為3800K；中午陽光為5600K；電子閃光燈為6000K；藍天為12000-18000K。

光源色溫不同，光色也不同，色溫在3300K以下有穩重的氣氛，溫暖的感覺；色溫在3000--5000K為中間色溫,有爽快的感覺；色溫在5000K以上有冷的感覺，不同光源的不同光色組成最佳環境。

<3300K 溫暖（帶紅的白色）穩重、溫暖

3000－5000K 中間（白色）爽快

>5000K 清涼型（帶藍的白色）冷

色溫與亮度：高色溫光源照射下，如亮度不高則給人們有一種陰冷的氣氛；低色溫光源照射下，亮度過高會給人們有一種悶熱感覺。

光色的對比：在同一空間使用兩種光色差很大的光源，其對比將會出現層次效果，光色對比大時，在獲得亮度層次的同時，又可獲得光色的層次。

亮度：指的是人在看到光源時，眼睛感覺到的光亮度。亮度高低決定于光源產生光的能力。亮度符號 L，單位nite（cd/m2），其中cd為光強的單位，1cd代表1燭光，即一根標準蠟燭的發光能力。單位面積上的燭光越多，則代表發光能力越強，亮度越高

照度：指的是光源照射到周圍空間或地面上，單位被照射面積上的光通量。照度符號 E，單位LUX(lm/m2)，其中lm是光通量的單位，1lm代表1cd的光源在一個單位立體角內的光通量。單位被照射面積上的光通量多，照度就高。

亮度與照度：

關聯點是：影響光源照度和亮度高低的物理量是相同的，即光通量

不同點一：影響光源亮度的光通量，是光源表面輻射出來的總光通量的多少，光源的發光能力越強，輻射出的總光通量越多；

不同點二：影響光源照度的光通量，是光源被輻射到被照面（如墻壁、地面、作業平臺）上的光通量的多少。

不同點三：兩者位置不同，受外界影響因素也不同。同一只光源，光源表面輻射出來的光通量被輻射到被照面（如墻壁、地面、作業平臺）的光通量，在數量關系上是不等的。

物理意義

亮度形容的是光源的發光能力

照度形容的是被照物體所受到的光通量的大小 即，同一個光源的亮度是固定的，但是對同一個物體在不同距離產生的照度是不一樣的光強度(luminous intensity)

是光源在單位立體角內輻射的光通量，以I表示，單位為坎德拉(candela，簡稱cd)。1坎德拉表示在單位立體角內輻射出1流明的光通量。

光通量φ流明Lumen(lm)

是由光源向各個方向射出的光功率,也即每一單位時間射出的光能量

色彩：

色彩深度又叫色彩位數，即位圖中要用多少個二進制位來表示每個點的顏色，是分辨率的一個重要指標。常用有1位（單色），2位（4色，CGA），4位（16色，VGA），8位（256色），16位（增強色），24位和32位（真彩色）等。色深16位以上的位圖還可以根據其中分別表示RGB三原色或CMYK四原色（有的還包括Alpha通道）的位數進一步分類，如16位位圖圖片還可分為RGB565，RGB555X1（有1位不攜帶信息），RGB555A1，RGB444A4等等。

色彩空間：（YUV、YIQ、YCbCr）

YUV模型用于PAL和SECAM制式的電視系統；YIQ模型與YUV模型類似，用于NTSC制式的電視系統。YIQ顏色空間中的I和Q分量相當于將YUV空間中的UV分量做了一個33度的旋轉；YCbCr顏色空間是由YUV顏色空間派生的一種顏色空間，主要用于數字電視系統中；

這三者與RGB轉化公式：

RGB-> YUV：

Y = 0.299R + 0.587G + 0.114B,U =-0.147R0.515G0.275G0.523G + 0.311B

RGB-> YCbCr：

Y = 0.299R + 0.587G + 0.114B, Cb =-0.169R0.419B-0.103B 從公式中，我們關鍵要理解的一點是，UV/CbCr信號實際上就是藍色差信號和紅色差信號。我們在數字電子多媒體領域所談到的YUV格式，實際上準確的說，是以 YCbCr色彩空間模型為基礎的具有多種存儲格式的一類顏色模型的家族（包括YUV444 / YUV422 / YUV420 / YUV420P等等）。在Camera Sensor中，最常用的YUV模型是 YUV422格式，因為它采用4個字節描述兩個像素，能和RGB565模型比較好的兼容。有利于Camera Sensor和Camera controller的軟硬件接口設計。

人造光源：

1.D65 國際標準人工日光(Artificial Daylight)色溫：6500K 功率：20W

2.TL84 歐洲、日本、中國商店光源色溫：4000K 功率：18W

3.F 家庭酒店用燈、比色參考光源色溫：2700K 功率：40W

4.UV 紫外燈光源(Ultra-Violet)波長：365nm 功率：20W

5.CWF 美國冷白商店光源(Cool White Fluorescent)色溫：4150K 功率：20W

6.U30 美國暖白商店光源(Warm White Fluorescent)色溫：3000K 功率：18W

7.TL83標準光源，歐洲廚窗燈、部份客戶指定用商店光源色溫:3000K，算法：.白平衡算法：

在相機拍攝過程中，很多初學者會發現熒光燈的光在人看起來是白色的，但用數碼相機拍攝出來卻有點偏綠。同樣，如果是在白熾燈下，拍出圖像的色彩就會明顯偏紅。人類的眼睛之所以把它們都看成白色的，是因為人眼進行了修正。如果能夠使相機拍攝出的圖像色彩和人眼所看到的色彩完全一樣就好了。但是，由于 CCD/CMOS傳感器本身沒有這種功能，因此就有必要對它輸出的信號進行一定的修正，這種修正就叫做白平衡。

色溫對于相機而言就是白平衡的問題。在各種不同的光線狀況下，目標物的色彩會產生變化。在這方面，白色物體變化得最為明顯：在室內鎢絲燈光下，白色物體看起來會帶有橘黃色色調，在這樣的光照條件下拍攝出來的景物就會偏黃；但如果是在蔚藍天空下，則會帶有藍色色調。在這樣的光照條件下拍攝出來的景物會偏藍。為了盡可能減少外來光線對目標顏色造成的影響，在不同的色溫條件下都能還原出被攝目標本來的色彩，就需要相機進行色彩校正，以達成正確的色彩平衡，這就稱為白平衡調整。

白平衡調整就是試圖把白色制成純白色。如果這個最亮的部分是黃色，它會加強藍色來減少畫面中的黃色色彩，以求得更為自然的色彩。相機只要在拍攝白色物體時正確還原物體的白色，就可以在同樣的照明條件下正確還原物體的其他色彩。

2.ISO：

ISO感光度的高低代表了在相同EV曝光值時，選擇更高的ISO感光度，在光圈不變的情況下能夠使用更快的快門速度獲得同樣的曝光量。反之，在快門不變的情況下能夠使用更小的光圈而保持獲得正確的曝光量。因此，在光線比較暗淡的情況下進行拍攝，往往可以選擇較高的ISO感光度。當然，對于單反相機而言還可以選擇使用較大口徑的鏡頭，提高光通量。而對于一般數碼相機因為采用的是固定鏡頭，惟有通過提高ISO感光度來適應暗淡光線情況下的拍攝，特別是在無法使用輔助光線的情況下。

夜景拍攝常常使用較小的光圈和較長的曝光時間，假如選擇較高的ISO感光度必將不可

避免的產生噪點和雜色。這時可以使用三腳架，有可能的再使用快門線，選擇較低的ISO感光度就可以避免噪點和雜色的產生。

Lux

照度是反映光照強度的一種單位，其物理意義是照射到單位面積上的光通量，照度的單位是每平方米的流明（Lm）數，也叫做勒克斯（Lux）： 1 lx=1 Lm/㎡上式中，Lm是光通量的單位

第四篇：光學教案

光學知識點

（一）光源：能發光的物體。

1、光源可分為自然光源。如 ：太陽、螢火蟲。

2、人造光源。如： 篝火、蠟燭、油燈、電燈、電視機屏幕。

3、月亮、平面鏡、放電影時所看到的銀幕本身不會發光，它們不是光源。

（二）光的傳播：光在同一種均勻介質中是沿直線傳播的。

1、表示光的傳播方向的直線叫光線，光線是帶箭頭的直線，箭頭表示光傳播的方向。

2、用光的直線傳播解釋簡單的光現象

1）影的形成：光在傳播過程中，遇到不透明的物體，由于光是沿直線傳播的，所以在不透光的物體后面，光照射不到，形成了黑暗的部分就是影。2）日食、月食的成因。

3）小孔成像：小孔成像實驗早在《墨經》中就有記載小孔成像成倒立的實像，其像的形狀與孔的形狀無關。

（三）光速

81、光在真空中的傳播速度是3×10 m/s.2、光在其他各種介質中的速度都比在真空中的小.3、光在空氣中的速度可認為是3×108 m/s.（四）色散：復色光分解單色光的現象，叫做光的色散。

1、白光是復色光。白光通過棱鏡不能再分解的光叫做單色光

2、紅、綠、藍是色光的三原色

3、紅、黃、藍是顏料的三原色。

（五）光的反射：光從一種介質射向另一種介質表面時，一部分光被反射回原來介質的現象叫光的反射。

1、反射定律：反射光線與入射光線、法線在同一平面上，反射光線和入射光線分居于法線的兩側，反射角等于入射角。光的反射過程中光路是可逆的。

2、分類：

⑴ 鏡面反射：射到物面上的平行光反射后仍然平行。

迎著太陽看平靜的水面，特別亮。黑板“反光”等，都是因為發生了鏡面反射 ⑵ 漫反射：射到物面上的平行光反射后向著不同的方向 每條光線遵守光的反射定律。

（六）平面鏡：

1、成像特點：①物體在平面鏡里所成的像是虛像。②像、物到鏡面的距離相等。③像、物大小相等。④像、物的連線與鏡面垂直。

2、“正立”“等大”“虛象”像、物關于鏡面對稱。

3、成像原理：光的反射定理。

4、作用：成像、改變光路。

5、實像和虛像：實像：實際光線會聚點所成的像。

虛像：反射光線反向延長線的會聚點所成的像。

（七）光的折射：光從一種介質斜射入另一種介質時，傳播方向一般會發生變化；這種現象叫光的折射現象。

1、光的折射定律：

⑴折射光線，入射光線和法線在同一平面內。⑵折射光線和入射光線分居與法線兩側。⑶

光從空氣斜射入水或其他介質中時，折射角小于入射角。光從水中或其他介質斜射入空氣中時，折射角大于入射角。光從空氣垂直射入（或其他介質射出），折射角=入射角= 0度。

2、在折射時光路是可逆的。

3、應用：從空氣看水中的物體，或從水中看空氣中的物體看到的是物體的虛像，看到的位置比實際位置高。

（八）透鏡成像：

1、透鏡及分類： 凸透鏡： 邊緣薄，中央厚。

凹透鏡： 邊緣厚，中央薄。

2、主光軸，光心、焦點、焦距。

主光軸：通過兩個球心的直線。

光心：主光軸上有個特殊的點，通過它的光線傳播方向不變。焦點：凸透鏡能使跟主軸平行的光線會聚在主光軸上的一點，這點叫透鏡的焦點，用“F”表示

焦距：焦點到光心的距離叫焦距，用“f”表示。

虛焦點：跟主光軸平行的光線經凹透鏡后變得發散，發散光線的反向延長線相交在主光軸上一點，這一點不是實際光線的會聚點，所以叫虛焦點。每個透鏡都有兩個焦點、焦距和一個光心以及一條主光軸。

3、透鏡對光的作用

凸透鏡：對光起會聚作用。

凹透鏡：對光起發散作用。

4、凸透鏡成像規律

注意：

u>f： 物距增大、像距減小、像變小、成倒立實像；物距減小、像距增大、像變大、成倒立實像。

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第五篇：光學教案

6.1 光的吸收和散射

教 案

主講： 朱 輝 單位：物電學院

2010-12-08【教學目的】

掌握光在傳播中與物質的相互作用之一——能量變化（吸收和散射）。掌握朗伯定律。

掌握吸收光譜及其應用。

能夠利用瑞利散射理論解釋朝陽、藍天現象。能夠利用米氏散射理論解釋白云和霧的現象。了解散射光的偏振性。

培養學生利用光的吸收和散射原理解釋自然現象的能力。提高學生對環境保護的認識?！窘虒W內容】

朗伯定律。

一般吸收和選擇吸收。

吸收光譜及其應用。

光的散射定義。瑞利散射和米氏散射。藍天、朝陽和白云現象。【教學重點】

朗伯定律、吸收光譜。

用散射理論解釋自然界中的光學現象。【教學難點】

吸收光譜。電偶極輻射理論。

散射和漫射、反射和衍射的區別。散射光的偏振性。【課時安排】 45分鐘 【預習要求】

觀察自然界中的吸收和散射現象?！窘虒W方法】

實驗演示法、講授法、談話法等?！緦嶒炑菔尽?/p>

通過實驗演示光的吸收和散射現象

通過PPT顯示光的吸收和吸收光譜的動畫或圖片。【教學手段】

采用多媒體教學?！緟⒖紩亢蛥⒖嘉墨I】

1.趙凱華.新概念物理教程光學.北京:高等教育出版社,2004.11.2.鐘錫華.現代光學基礎.北京：北京大學出版社，2003.8.3.趙凱華,鐘錫華.光學.北京:北京大學出版社,1984.4.母國光,戰元齡.光學.北京:人民教育出版社,1979.5.郭光燦等.光學.北京:高等教育出版社,1997.6.張志軍, 熊維巧.原子吸收分光光度法測定微量鉻[J].化學工程師 , 2000,(03)7.孫立民, 郭麗娟.氫化物原子吸收分光光度法測定水中的汞[J].吉林水利 , 2002,(06)8.伯廣宇等.探測大氣溫度和氣溶膠的瑞利-拉曼-米氏散射激光雷達[J].光學學報,2010（01）.【作業】

Page291 6.2 [教學內容] 導入：

除了真空，沒有一種介質對電磁波是絕對透明的。光的強度隨穿進介質的深度而減少的現象，稱為介質對光的吸收（absorption）。仔細的研究發現光不僅有吸收而且還有散射兩種情況，前者是光能量被介質吸收后轉化為熱能，后者則是光被介質散射到四面八方。

演示1：光通過液體以后的變化，引入光與物質相互作用中的吸收和散射問題。發現

光束越深入物質，強度將越減弱

結論：

⑴ 光的能量被物質吸收——光的吸收現象

⑵ 光向各個方向散射 ——光的散射

6.1 光的吸收和散射

一、光的吸收 1.朗伯定律

實驗表明，當光沿X方向均勻通過介質的時候，設光的強度在經過厚度dx的一層介質時強度由I減為I-dI。在相當廣闊的光強范圍內，-dI正比于I和dx，有

?dI??Idx

（1）

式中α是個與光強無關的比例系數，成為該物質的吸收系數。

為了求出光束穿過厚度為l的介質后的強度

圖一 光的吸收

改變，（1）改寫為

并在0到l區間對x進行積分。得

?le

(2)

I?I0?dII???dx

在光強不太強的情況下，大量的實驗證明這個定律相當精確。

激光出現后，由于人類掌握的光強增加了幾個甚至十幾個數量級——這時候就出現光與物質作用的非線性效應（非線性光學）。

在液體中吸收系數α與液體濃度C的關系為

??AC

(3)那么(2)式可以改寫為

I?I0e?ACl

(4)公式(3)可以作為液體濃度測量的理論依據。2.一般吸收和選擇吸收

在吸收的過程中，如果所有的波長的吸收都是一樣的，我們稱為普遍吸收，也可以稱之為一般吸收。

a）一般吸收

吸收很少，并且在某一給定的波段內幾乎不變。如：空氣、無色玻璃和純水都是在可見光范圍內產生一般吸收。

不是所有的物質都是如此，對于廣闊的電磁波了范圍，一般吸收介質不可能存在。比如我們看一束白光通過一個濾光片，那么就會產生一些特殊的效果。如紅色濾光片后變成紅光，這種物質對某些波長吸收特別強烈的過程，我們稱為選擇吸收。

b)選擇吸收

特點表現為：吸收很多，并且隨著波長的變化而劇烈的變化。任何一種物質對光的吸收都是有這兩種吸收組成。c）吸收曲線的應用。（如光纖吸收曲線）

圖二 光纖的工作波長分段圖

圖二是光纖的吸收曲線，從圖中可以看出吸收比較少的，而且應用最好是波長1550nm的窗口。這也是高錕的重要貢獻。

圖三 大氣窗口

一般將大氣的衰減作用相對較輕、透射率較高、能量較易通過的電磁波段定義為大氣窗口。只有位于大氣窗口的波段才能被用于生成遙感圖像。在VIS—IR區段，常用的大氣窗口有：0.3—1.3μm、1.5—1.8 μ m、2.0—2.6 μ m、3.0-4.2 μ m、4.3—5.0 μ m、8—14 μ m。在微波區段，主要采用的大氣窗口為8mm附近和頻率低于20GHz的波段。

3.吸收光譜

產生連續光譜的光源所發出的光，通過有選擇吸收的介質后，用分光計可以看出默寫線段或某些波長的光被吸收。這就形成了吸收光譜。

a)實驗裝置

圖4 觀察吸收光譜的實驗裝置

b)吸收光譜

當連續的白光通過吸收物質后再經過光譜儀器的分析，即可將不同波長的光被吸收的情況顯示出來，形成“吸收光譜”。

c)吸收光譜與發射光譜的關系

圖五 氫原子在可見光區域的發射光譜和吸收光譜

從圖五中可以看出，吸收譜中的暗線和發射譜中明線意義對應，也就是說某種物質自身發射那些波長的光，它就強烈的吸收那些波長的光。

d)吸收光譜的應用

我們知道不同的元素對應有不同的發射譜線，就如同條形碼一樣。很多的時候我們無法也不能把元素加上高溫讓其發射譜線，如恒星表面覆蓋的一層氣體。

利用吸收譜觀察太陽表面的元素構成：1868年法國人讓桑（J.P.Janssen）發現太陽光譜中出現了不知來源的暗線；后有英國天文學家洛爾基（J.N.Lockyer）取名為氦，源于希臘語意為太陽(helios)。這種物質1894年才有英國化學家萊姆賽（W.Ramsay）從億鈾礦蛻變的氣體中發現。

利用吸收光譜測量：元素比例的定量分析。

二、光的散射

1.光的散射

在光學性質均勻的介質中或兩種折射率不同介質的分界面上，無論光的直射、反射和折射都僅局限在某一個特定的方向上，而在其他方向上的光強則等于零，我們沿著光束的側向觀察就應該看不到光。

但光束通過光學性質不均勻的物質時，從側向卻可以看到光，這種現象叫光的散射。

2.電偶極輻射理論

光通過物質的時候，由于電場的作用，物質中的原子、離子或分子在入射光電場的作用下做受迫振動。設p=ez，z=Acoswt經典的理論告訴我們。

E?H?eA4??0cRE2?sin?cos?(t?2Rc)

(5)

?0cz?S?Hz?p?O?p?O?EI

圖六 電偶極輻射

圖七 波的強度與角度的關系

能量可以用坡印廷矢量表示

???S?E?H?EH?1?0cE(6)則波的強度的平均值為

S?I?1?0cE2??0eA?32?cR22224sin?2

(7)有此可知，光在半徑為R的球面上各點的相位都相等(球面波)，相位落后園心R/c，但是振幅隨著角度變化。

3.散射與介質不均勻的關系

當光入射到介質上，將激起其中的電子作受迫振動，從而發出相干次波。注意這里的次波和惠更斯——菲涅耳原理假設的次波不同，這里是真是的振源。理論上可以證明，只要分子的密度是均勻的，次波相干疊加的結果，只剩下遵守幾何光學規律的光線，沿著其余方向的振動完全抵消。但是，在微觀的尺度，由于分子的漲落，沒有物質是均勻的。那么當尺度達到波長量級的鄰近小塊之間的光學性質有較大差異時，在光波的作用下它們將成為強度差別較大的次波源，而且從它們到空間個點已有不可忽略的光程差，這些結果就遠遠不同于均勻介質的情況。如圖八所示：

圖八 散射、衍射和反射

圖中可以看出，介質比較大的情況下，散射可以看作反射和折射。介質比較小的情況下，可以看作衍射。4．瑞利散射和米氏散射

瑞利在1871年針對細微質點的散射，通過大量的實驗，提出了散射光強與波長的四次方成反比的規律。

從電動力學的結果我們也可以看出，偶極子的輻射功率也是正比與頻率的四次方。究其原因，瑞利認為是熱運動破環了分子之間的關聯。

同樣我們從上面的分析也可以看出，較大顆粒對光散射，不能僅僅看成獨立的電偶極子的振蕩合成了，它們有很大的一部分是相關的。對應大顆粒散射，米(C.Mie)和德拜(P.Debye)以球形質點為模型計算了電磁波的散射，給出了適用于任何球體的散射公式。如圖九所示。

圖九 瑞利散射和米氏散射

5.藍天、朝陽和白云 首先，白晝天空之所以是亮的，完全是大氣散射陽光的結果。如果沒有大氣，即使在白晝，人們仰觀天空，將看到光輝奪目的太陽懸掛在漆黑的背景中。這景象是宇航員司空見慣了的。由于大氣的散射，將陽光從各個方向射向觀察者，我們才看到了光亮的天穹，按瑞利定律，白光中的短波成分（藍紫色）遭到散射比長波成分（紅黃色）強烈得多，散射光乃因短波的富集而呈蔚藍色。瑞利曾對天空中各種波長的相對光強作過測量，發現與反比律頗相吻合。大氣的散射一部分來自懸浮的塵埃，大部分是密度漲落引起的分子 散射，后者的尺度往往比前者小得多，瑞利反比律的作用更加明顯。所以每當大雨初霽、玉宇澄清的時候，天空總是藍得格外美麗可愛，其道理就在這里.由于白光中的短成分被更多地散射掉了，在直射的日光中剩余較多的自然是長波成分了。早晚陽光以很大的傾角穿過大氣層，經歷大氣層的厚度要比中午時大得多，從而大氣的散射效應也要強烈得多，這便是旭日初升時顏色顯得特別殷紅的原因（圖十）。白云是大氣中的水滴組成的，因為這些水滴的半徑與可見光的波長相比已不算太小了，瑞利定律不再適用，按米-德拜的理論，這樣大小的物質產生的散射與波長的關系不大，這就是云霧呈白色的緣故。

圖十 藍天和朝陽的形成

6.散射光的偏振性

雖然從光源發出的光是自然光。但從正側方（Z）觀察時發現散射光是線偏振。斜方向觀察發現是部分偏振的，唯有在X方向才是自然光。如圖十一。

圖十一 散射光的偏振性

先假定入射光是線偏振的，傳播方向沿X軸，電矢量E沿平行Y軸的方向振動。根據電偶極振蕩理論所有的受迫振動都是平行與Y軸的，由此產生的次級電磁波是球面波，向各個方向傳播時，波的電矢量E’都是在電偶極子軸線DD’所在的平面內。由于光是橫波，E’還必須垂直與波的傳播方向。根據(7)式，在赤道面各點的振幅最大，兩極為零。

同樣可以把自然光的另外一部分沿著Z軸振蕩處理。就可以得到上述的實驗結果。

應用：蜜蜂利用偏振光和生物鐘來辨別方向。

開車時司機帶有偏光的太陽鏡。