激光技術課程建設的探索和實踐

吳春婷 高蘭蘭 金光勇

【摘要】激光技術是長春理工大學光電信息科學與技術系重要的專業課，通過對激光技術課程建設的探索與實踐，整合教學內容以及改進教學手段和方法，構建研究型課堂，激發學生的學習興趣，培養學生的創新精神，推動教學質量的提高和創新型人才的培養。

【關鍵詞】激光技術 課程建設 研究型課堂

【中圖分類號】G642.3 【文獻標識碼】A 【文章編號】2095-3089（2018）28-0216-02

一、引言

課程建設與改革是高等學校提高教學質量和培養創新型人才的重要工作之一。調研了國內知名高校的課程講授方法，將其歸納總結為啟發式教學、討論式教學、遠程式教學、講座式教學、探究式教學、案例式教學。啟發式教育充分考慮到了做的重要性，通過設置問題，給出關鍵性提示，引導學生自主思考問題，是應用較為普及的一種教學法；討論式教學法[1-2]是教師通過精心設計與組織，啟發學生就某一個問題發表見解，提高學生的獨立思考能力；遠程教學在時間上、地點上都更具靈活性；講座式教學則更具前沿性，教師可以將最新的專業研究內容補充進課堂，更容易激發學生的學習熱情和積極性；探究式教學法[3]要求學生按照教師要求，對所學主要知識點進行自主學習，可以通過分組的形式進行小組討論與合作；；案例教學[4]可以將實際案例引入課堂，使得知識點更加清晰明了，學生更易理解。針對長春理工大學光電信息科學與工程專業的創新型人才培養目標，引入討論式教學、講座式教學、案例式教學等方式，構建研究型課堂教學模式，使學生加深對激光技術這門課程的理解，積極主動地投入課程的學習中，為培養創新型與實踐型人才奠定基礎。

激光技術是長春理工大學光電信息科學與工程專業學生重要的專業課。激光技術主要闡述幾種重要、常用的激光技術，包括激光調制與偏轉技術、調Q技術、超短脈沖技術、激光放大技術、模式選擇技術、穩頻技術、非線性光學技術、激光傳輸技術等的工作原理、過程及應用情況[5-6]。自第一臺紅寶石激光器誕生以來，根據實際應用需求，各種激光技術手段得到了極大的發展。如果還是一味地按照教材上的內容對學生進行講解，不僅使學生覺得枯燥無味，無法理解課程學習的目的和意義，更為重要的是與激光發展趨勢和應用的實際情況脫節，將直接導致學生無法適應社會的需求。因此有必要對激光技術課程進行建設，整合教學內容，及時將激光技術發展的前沿工作引入到激光技術的教學當中，使激光技術課程更加豐富與精彩，通過改進教學方法和手段，構建研究型課堂模式，使學生對激光產生濃厚的興趣，通過實驗課程的開設，增加學生的動手操作能力，鼓勵學生創新，提高激光技術的教學質量。

二、構建激光技術研究型課堂模式

專業課[7]是根據培養目標開設的教授專業知識和培養專門技能的課程。由于激光技術的基本概念、方法和原理在前期的普通物理和理論物理中都未涉及，學生會覺得十分抽象，難以理解。枯燥乏味的填鴨式教學方式必然會打消學生學習的積極性，因此構建激光技術研究型課堂模式，鼓勵學生大膽思維，勇于創新，提高光電信息科學與工程專業學生在激光技術學習方面的教學質量是十分必要的。

1.啟發式教學在激光技術課程中的應用

在教育界有一句話[8]：“我聽，我忘記；我看，有印象；我做，我記住。”填鴨式教學方式在這句話中前兩項都占全了，卻獨沒有“做”這一環節，完全扼殺了學生的創造力，啟發式教育充分考慮到了做的重要性。

啟發式教學在激光技術這門課程中貫穿始終。課堂上經常提問，并啟發學生回答，在這個有問有答的過程中，積極帶動學生必須緊跟老師的思路，防止溜號打瞌睡的基礎上對知識點能夠有個更加深刻地認識。啟發學生回答是門學問，需要任課教師認真備課，將即將講授的知識點與學生以往學過的課程進行一個緊密的結合，用所學的知識啟發過渡到新知識上來，讓學生不僅知其然，更要知其所以然。

2.討論式教學在激光技術課程中的應用

討論式激光技術教學主要包括：問題設計、資料提供、思路啟發、得出結論。在激光技術這門課程的講授中，每一章都會有一學時的課程采用這種方式，與學生一同進行討論式的學習。

例如在學習調Q技術時，將學生分成小組，對調Q技術進行綜合性地調研，包括：（1）基礎知識的歸納總結與闡述：調Q基本原理的闡述，調Q激光器的工作過程，調Q的種類，調Q激光的應用等；（2）對調Q關鍵元器件的調研，包括通過E-mail或電話的形式聯系廠家，學會提供Q開關的參數指標，對國內外同類商品的性能、價格比較等；（3）在互聯網上查找調Q技術相關的視頻，如激光測距、激光打標等；（4）調研調Q技術的相關文獻，分析論文創新工作，做閱讀筆記，對應書中闡述的調Q激光器工作原理、調Q脈沖激光測試方法等，對所閱讀的文獻有個更深入的理解。有了這些準備之后，用1學時的時間，每個小組派代表把小組成果進行展示。通過這樣的方式，讓學生更加了解科學發展前沿動態，了解科研工作流程，掌握文獻閱讀方法等等。

討論式教學模式中，師生之間是平等的，每位學生都有機會表達自己的想法。老師和學生的精力投入和情感投入均比較多，學生在問題研究、思路整理、觀點表達等方面均有不同程度的提高，教師更多地是融入和傾聽，將一些真實有價值的內容整理至自己的教學教案中，未來讓更多人受益。

3.講座式教學在激光技術課程中的應用

講座式激光技術教學的主導者是教師，學習的主體是學生，是一種開放式教學模式。激光技術緒論部分，就采用這種講座式教學模式。簡述激光的發展史，讓學生清楚激光器作為一項人類的發明，始于1917年愛因斯坦預測了受激輻射現象，理論的計算與模擬持續了幾十年，1960年世界第一臺紅寶石激光器誕生，1961年中國長光所研制了國內第一臺激光器，這里重點說明三件事情，一是實驗的基礎是理論研究，只有有理論依據的實驗才有可能成功，二是科研工作是艱辛的，創新性成果源于平時的不斷努力，三是激光器誕生發展的角度看，我國起步早，實力雄厚。通過這樣的方式滲透給學生一些思想，如讓學生理解科學研究是什么。其次，對激光的典型應用進行舉例，如激光雷達、激光醫療等，除圖片介紹外，還為學生播放了激光應用的視頻，讓學生發現我們的生活已經離不開激光，了解所學專業的應用價值，使學生更有學習的積極性與主動性。

未來我們將聘請在激光技術領域具有一定影響力的資深專家繼續進行講座式教學，一方面學生對資深的專家學者均有一定的敬仰之情，學生會更加珍惜講座課堂以及與專家對話的機會，為了與專家更好的交流，會提前做好充分的準備；另一方面在某個領域資深的專家，掌握著該方向的科技發展動態，熟知最新的科研成果，這些科研成果深入國防民生，可以更加吸引學生注意力，激發學生學習熱情和創新意識。

4.探究式教學在激光技術課程中的應用

探究式激光技術教學主要是在任課教師教導下，通過“自主、探究、合作”的學習方式對所要學習的主要內容的一種主動學習、主動探索并組成學習小組共同學習的一種教學模式。在激光技術課程中設置了自主學習學時，一般在每一章的第3節或第4節，通過每一章前幾節課的學習，讓學生理解老師授課的思路，然后給出自主學習內容中要求學生掌握的重要知識點，對學生進行分組，要求學生開展自主學習，然后進行深入探究并分組討論，每組討論出對重要知識點的理解，代表組員進行講解，最終老師根據學生理解和掌握的程度進行適當的講解，完成自主學習。這種探究性教學方式可以讓學生掌握如何學習重要知識以及對知識點有更加充分的理解，有利于學生培養自主學習的能力，使學生在思考中創新，達到培養創新型人才的目的。并且在這一過程中，保證學生的主體地位，確保達到理想的效果，教師應當給予引導、支持與鼓勵。在這一過程中，要確保學生的主體地位，才能得到理想的效果，同時教師應提供適當的引導和支持。

5.案例式教學在激光技術課程中的應用

激光技術課程主要講述激光調制，激光調Q，激光鎖模，激光放大，模式選擇，激光穩頻等技術的原理及工作方式，通過技術的引用可以改良激光輸出特性，滿足實際應用的需求。

激光這個詞現在已經像計算機一樣普及到我們的生活之中，激光技術的內容十分豐富，在各種技術講授時都有幾個典型的案例，有時這些案例是某個激光技術應用的視頻，如調Q技術，為學生播放了激光打標的視頻，平均功率并不高的激光很容易就在U盤、鋼板等材料上打印上了LOGO，然后跟同學們講，雖然激光輸出平均功率不高，但是峰值功率卻十分高，這也是調Q技術的特點，同時學生也會突然發現，原來激光在生活中的應用已經深入到大家沒有感知的地步了。有時這些案例是一些學術論文的匯總，如講述模式選擇技術，為了讓學生更深刻地理解該技術的原理和實現方法，精心地為學生準備了一系列學術論文，將其中的原理講解、實驗結果、創新之處進行編排，讓學生更加理解這些技術的實際應用。

當然這種方式也需要任課教師投入更多的時間和精力，保證所授內容的真實性、準確性、前沿性，尤其是系列文獻的閱讀和整理，要求任課教師必須在激光技術方面具備深厚的理論知識和豐富的實踐經驗，這樣講述才能更加生動到位。

6.實驗教學在激光技術課程中的應用

長春理工大學激光技術課程將激光技術課程和專業實驗課程進行了緊密地鏈接，通過時間的合理安排，對激光技術課程的講解和相應專業實驗的開展時間進行了密切的銜接，如開展激光技術中“聲光調制”知識點的講解之后即開展“聲光器件、聲光偏轉和聲光掃描（立體光柵聲光衍射）”的專業實驗，開展激光技術中“電光調Q”知識點的學習后即開展“電光調Q固體激光器綜合實驗”的專業實驗等等，做到章章有實驗，實現實驗與理論知識結合的最大化，讓學生從枯燥的課本學習中跳出來，通過親自動手的實驗過程加深對激光技術原理、實現手段、性能改變的理解，同時可以有效激發學生學習熱情和創新性思維。

除上述研究型課堂的建立之外，教師和學生之間建立班級微信群和班級QQ群，用于交流和答疑。課上時間有限，微信群、QQ群具有時間自由性，學生在寫作業或者復習過程中遇到問題可以在群里留言，學生之間可以發表各自的看法，共同討論并解決問題，對于一些學生們討論沒有結果的問題，教師會及時在群里給予解答。師者，傳道授業解惑也，學生有除了學習以外的問題，如就業形勢、考研等問題也可在群中進行討論，這樣的方式雖然會犧牲老師的一些課余時間，但是更是一位教師價值的體現，老師除教會學生知識點之外，更要幫助學生們樹立正確的觀念，學以致用，創新思維，開闊視野，成為社會建設的高精尖人才。

三、結論

一門課程的講授決不能是永久不變的，每上一次都要進行更新，只有不斷地注入新鮮的“血液”才能讓枯燥的知識點鮮活飽滿。互聯網的發展下，也讓日光下最難從事的職業變得更加艱難，近幾年，我們對激光技術課程建設進行了不斷的探索和實踐，構建了研究型課堂模式，授課內容不斷更新，授課模式逐漸多樣化，并將激光技術課程與專業實驗緊密結合，取得了良好的教學效果。隨著激光產業的迅猛發展，社會對激光方面具有創新精神和創新能力的光電創新型人才供不應求，激光技術課程的改革與實踐必須與時俱進，我們仍將進一步探索，力爭保持我校的光電特色，為國家和地方建設輸送高質量創新型人才。

參考文獻：

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作者簡介：

吳春婷（1982-），女，吉林人，博士，副教授，研究方向為固體激光器。