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光学发展与人类文明
第10次开课
开课时间: 2025年03月04日 ~ 2025年07月05日
学时安排: 2小时
进行至第6周,共18周 已有 435 人参加
立即参加
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课程评价(366)
spContent=本课程以光学发展史为“树”,呈现自然科学知识与人文历史、社会发展融汇贯通的“森林”。在构建光科学基本知识体系的基础上,深入分析以光学为代表的自然科学学科所蕴含的科学思维和发展规律,探讨光学发展与人类文明的互动关系。欢迎来自不同专业背景的您,一起收获对光学的宏观而立体的认识。
本课程以光学发展史为“树”,呈现自然科学知识与人文历史、社会发展融汇贯通的“森林”。在构建光科学基本知识体系的基础上,深入分析以光学为代表的自然科学学科所蕴含的科学思维和发展规律,探讨光学发展与人类文明的互动关系。欢迎来自不同专业背景的您,一起收获对光学的宏观而立体的认识。
—— 课程团队
课程概述

【课程定位】

光学发展与人类文明”是光学类通识教育课程,属科学教育范畴,也可作为光学学科的导论课。课程团队基于“注重基础认知、纵向培养能力、横向扩展视角、提升情操意志”的理念,从知识、能力和素质三方面重构内容体系,助力全民光科学素养的培养、国家高等教育“双一流”建设战略中光学人才的培养。


【课程内容】

课程立足于光科学发展史,设计了“古代光学的萌芽、经典光学的建立、现代光学的发展”三个模块,各模块的学习内容均包括”知识与科学思维、技术应用与创新“两个教学维度。如图1。

                      图1 课程内容总体框架图

“知识与科学思维”维度:以“光是什么”为线索,纵向追踪光学萌芽、几何光学、波动光学、量光初创和现代光学五个发展阶段的典型案例,展示了人类对光本质问题的科学认知历程,引导学员建立光学的基本知识体系,了解基本概念、原理与生活常识,实现科学与实用的连接;分析蕴含的科学思维元素,探讨科学发展的内在规律,培养理性思考、科学分析解决问题的能力及科学精神,增强知识创新和技术创新的能力。

“技术应用与创新”维度:横向探索光学的跨文化、多学科互动问题,涉及古希腊、古阿拉伯、中国、欧洲等的光学萌芽发展与应用案例,与自然哲学、几何学、建筑美学、天文学、绘画艺术等学科交融,引导学生了解光学的广博性和多元性特征,实现光学相关综合能力的培养,从更广阔视角看待光学发展与人类文明的关系,反思人类、自然、科技、社会与未来之间的多元关系,建立正确的历史观、价值观和社会责任感。

【课程特点】

1. 教学内容的博雅性设计:以“注重基础认知、纵向培养能力、横向扩展视角”为理念重构光学教学内容,匹配跨专业的学情和发展需求,注重人文、社会和自然科学多领域知识的有机融合,从基础、深度和广度三个层次实现光学通识课程的高阶性设计

2. 通识课程的学术性设计:结合光学前沿研究,设计具备一定深度、提升应对光学问题综合能力的教学内容,保证光学通识课程的先进性和挑战度。

3. 基于学科史的思政性设计:史如明鉴,结合光学关联人文社会生活的典型案例,从人文情怀、科学精神、价值观、责任感等角度实现对学员情操意志的培养。

【课程支撑】

华南师范大学是国家“211工程”重点建设大学、广东省高水平大学建设高校,依托“ 物理学”世界一流学科、“光学”国家重点学科、“光电信息科学与工程”国家级一流专业、“光学工程”广东省重点学科等平台优势,开课单位即光电科学与工程学院(原“信息光电子科技学院”),是由中国科学院院士、著名光学与激光专家刘颂豪先生于2002年倡导并主持创建,是一所专业结构合理、师资力量雄厚、研究方向特色明显、集产学研为一体的理工学院,是国家“世界一流学科”和广东省高水平大学建设冲补强特色专业的建设单位。

本课程是2016年华南师范大学第五批通识教育课程立项建设项目(原名《生活中的光学》),2020年课程升级并更名为《光学发展与人类文明》,获校级精品在线开放课程项目、学校物理学部和光电科学与工程学院(原“信息光电子科技学院”)课程建设经费支持。课程承担了2017年广东省教学质量工程及教学改革项目“互联网+《生活中的光学》通识课程建设与研究”、2022年广东省“通识课程《光学发展与人类文明》虚拟教研室”项目建设任务等;2023年获广东省课程思政示范课堂“光学发展与人类文明(波粒二象性)”、国家级一流本科课程认定,相关工作获评广东省高等学校教学管理学会教育教学改革优秀案例、华南师范大学校级教学成果一等奖。

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授课目标

本课程适合文经管、理工医等各专业的在校学生修读,也欢迎从事基础教育的教师、对光学感兴趣的社会人士选修,课程同时可作为光学专业学生的学科导论课。

课程大纲
第1章 缘起视觉
1.1 本章学习导语
1.2 古希腊的光学萌芽
1.3 光的几何学研究范式
1.4 古阿拉伯的光学继承
1.5 11世纪的光学繁荣
1.6 欧几里德的单视锥理论
1.7 伊本•海赛姆的整合视觉理论
1.8 开普勒的视网膜成像理论
1.9 本章小结
第1章 1.1-1.5节 单元测验
第1章 1.6-1.9节 单元测验
互评作业1:模块“古代光学的萌芽”的学习小结
第2章 小罅光景
2.1 本章学习导语
2.2 景到,午有端
2.3 海翻则塔影倒?
2.4 小罅光景
2.5 登封观星台
2.6 本章小结
第2章 2.1-2.3节 单元测验
第2章 2.4-2.6节 单元测验
第3章 时空之光
3.1 本章学习导语
3.2 立表而识其晷
3.3 竿影之法源远流长
3.4 暗室日晷的光学设计
3.5 教堂暗室日晷的辉煌
3.6 欧洲教堂建筑的自然光运用
3.7 大放异彩的玻璃
3.8 本章小结
第三章 3.1-3.5节 单元测验
第三章 3.6-3.8节 单元测验
第4章 绘画中的理性之光
4.1 本章学习导语
4.2 透视法的起源
4.3 达芬奇的秘诀
4.4 助力写实绘画的光学仪器
4.5 霍克尼-法里科论题
4.6 本章小结
第4章 4.1-4.3节 单元测验
第4章 4.4-4.6节 单元测验
第5章 坐观星河的魔镜
5.1 本章学习导语
5.2 太阳是宇宙的中心?
5.3 望远镜的测远观天
5.4 折射望远镜的工作原理
5.5 折射望远镜的像差困扰
5.6 异军突起的反射望远镜
5.7 世界的中心还不是太阳!
5.8 本章小结
第5章 5.1-5.4节 单元测验
第5章 5.5-5.8节 单元测验
互评作业2:模块“经典光学的建立”之“几何光学”阶段学习小结
第6章 波粒之争
6.1 本章学习导语
6.2 光像水波还是类似声波?
6.3 光是高速运动的微粒流
6.4 干涉:波动说的复兴
6.5 菲涅耳的力量
6.6 偏振研究的助攻
6.7 本章小结
第6章 6.1-6.4节 单元测验
第6章 6.5-6.7节 单元测验
第7章 光是一种电磁波(上)
7.1 本章学习导语
7.2 电磁初印象
7.3 Maxwell方程组的统一
7.4 光是一种电磁波
第7章 7.1-7.4节 单元测验
第7章 光是一种电磁波(下)
7.5 开启光谱学之门
7.6 太阳光的赠礼
7.7 举足轻重的X射线发现
7.8 本章小结
第7章 7.5-7.8节 单元测验
互评作业3:模块“经典光学的建立”之“波动光学”阶段学习小结
第8章 乌云与曙光
8.1 本章学习导语
8.2 什么是热辐射
8.3 热辐射的研究
8.4 紫外灾难和能量子假说
8.5 热辐射的应用
8.6 本章小结
第8章 8.1-8.3节 单元测验
第8章 8.4-8.6节 单元测验
第9章 波粒统一(上)
9.1 本章学习导语
9.2 光电效应的实验现象和规律
9.3 光量子理论及对光电效应的解释
9.4 康普顿效应及理论解释
第9章 9.1-9.4节 单元测验
第9章 波粒统一(下)
9.5 物质波假设和概率波诠释
9.6 关于量子光学的对话
9.7 本章小结
第9章 9.5-9.7节 单元测验
互评作业4:模块“现代光学的发展”之“量光初创”阶段学习小结
第10章 照耀未来世界
10.1 本章学习导语
10.2 经典再现的照相术发明
10.3 极具魅力的相干测量法
10.4 探索微观世界的显微术
10.5 集结基本量子理论的激光
10.6 引领现代技术革命的激光应用
10.7 本章小结
第10章 10.1-10.4节 单元测验
第10章 10.5-10.7节 单元测验
期末考核
期末考试
展开全部
预备知识

本课程无特殊要求的先修课程。

证书要求

为积极响应国家低碳环保政策, 2021年秋季学期开始,中国大学MOOC平台将取消纸质版的认证证书,仅提供电子版的认证证书服务,证书申请方式和流程不变。

 

电子版认证证书支持查询验证,可通过扫描证书上的二维码进行有效性查询,或者访问 https://www.icourse163.org/verify,通过证书编号进行查询。学生可在“个人中心-证书-查看证书”页面自行下载、打印电子版认证证书。

 

完成课程教学内容学习和考核,成绩达到课程考核标准的学生(每门课程的考核标准不同,详见课程内的评分标准),具备申请认证证书资格,可在证书申请开放期间(以申请页面显示的时间为准),完成在线付费申请。

 

认证证书申请注意事项:

1. 根据国家相关法律法规要求,认证证书申请时要求进行实名认证,请保证所提交的实名认证信息真实完整有效。

2. 完成实名认证并支付后,系统将自动生成并发送电子版认证证书。电子版认证证书生成后不支持退费。


参考资料

1.   《物理学史》,[美]弗.卡约里著,戴念祖译,范岱年校,中国人民大学出版社,2010。

2.   《物理学史》(第2版),郭弈玲,沈慧君编著,清华大学出版社,2005。

3.  《光学教程》(第6版),姚启钧原著,华东师大光学教材编写组改编,高等教育出版社,2019。

4.   《西方科学的起源》(第2版),[美]戴维·林德伯格著,张卜天译,2019。

5.   《透视法的起源》,王哲然著,商务印书馆,2019。

6.   《中华图像文化史图象光学卷》,沙振舜、韩丛耀编著,中国摄影出版社,2016。

7.   《名画在左,科学在右》,林凤生著,上海科技教育出版社,2018。

8.   《科学的历程》(第4版),吴国盛著,湖南科学技术出版社,2018。

9.  《量子物理史话--上帝掷骰子吗?》,曹天元著,辽宁教育出版社,2011。

10. 《建筑设计及其理论》,刘芳,博士论文(指导老师,张玉坤教授)天津大学,2017。

11. 《诺贝尔物理学奖百年回顾》,薛家凤编著,国防工业出版社,2003。

常见问题

特别说明:本课程部分资源来源于网络,在这里表示感谢!如您需要帮助,请和课程团队取得联系!

E-mail:55214887@qq.com全程支持。

华南师范大学
2 位授课老师
王金东

王金东

教授

欧阳敏

欧阳敏

讲师

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