Проведен анализ влияния компьютерных программ, способных моделировать оптические системы и физические явления в оптических средах, на степень усвоения материала студентами направления Фотоника, при изучении дисциплин: Оптическая физика, Основы фотоники, Оптическое материаловедение.
Установлено: компьютерное моделирование является мощным дополнением к лекционному, практическому и лабораторному курсам перечисленных дисциплин. К теоретическому материалу, излагаемому на лекциях, численным расчетам параметров оптических систем, проделанным на практике, наблюдениям и обсчетам оптических явлений в лабораторном практикуме прибавляет синтетическое интегральное представление об устройстве и оптических явлениях, наблюдаемых в нем. Компьютерное моделирование стимулирует самостоятельную работу студентов, поскольку невозможно создать реальную действующую компьютерную модель явления или устройства не владея полным теоретическим и практическим представлением о нем.
Компьютерное моделирование позволяет наглядно и досконально изучить явления, которые затруднительно исследовать в курсе лабораторного практикума. Например, явление аберрации в оптических системах сложно изучать на лабораторных стендах в связи с разными его проявлениями и как правило отсутствием широкого набора линз с разной степенью отклонений от апланатичности. При изучении числа Аббе в лабораторном практикуме весьма затруднительно проконтролировать ход диаграммы Аббе из-за необходимости исследования большого числа стекол. Компьютерное моделирование сравнительно легко и главное более наглядно позволяет провести это исследование.
Множество простейших и сложных фотонных устройств, начиная с оптоволокна и заканчивая резонаторами и гетеропереходами в полупроводниковых лазерах, легко поддаются моделированию и изучению с помощью компьютерных программ.
Очень важным достоинством компьютерного моделирования оптических явлений является возможность непрерывного и детального анализа оптических явлений, возможность многократного просмотра физического процесса. Так при изучении дифракции на круглом отверстии можно плавно меняя размер отверстия изучить условия наблюдения дифракции и влияние числа зон Френеля на вид дифракционной картины при плавном изменении геометрических параметров оптической системы.
Опыт проведения зачетов и экзаменов со студентами, показал, что введение компьютерного моделирования при изучении дисциплин: «Оптическая физика», «Основы фотоники», «Оптическое материаловедение» повысило активность самостоятельной работы студентов. Контрольное тестирование показало, что разделы курсов, где было введено компьютерное моделирование усваивались лучше на 30-40 % по сравнению с традиционным изложением материала. На 20-25% повысился уровень остаточных знаний после завершения курса обучения.