激光應(yīng)用技術(shù)探索式課程研究

黃 江

(廣東海洋大學(xué) 電子與信息工程學(xué)院，廣東 湛江 524088)

激光應(yīng)用技術(shù)這門課程是在激光技術(shù)快速發(fā)展的時代背景下開設(shè)的。隨著激光技術(shù)的快速發(fā)展，激光已經(jīng)走出實驗室，進入諸多工業(yè)領(lǐng)域并發(fā)揮著重要作用。在焊接領(lǐng)域，傳統(tǒng)的焊條式電焊、電弧焊等焊接技術(shù)已無法滿足當(dāng)前高質(zhì)量、高精度的焊接要求。在微電子領(lǐng)域，焊接接口要求十分嚴(yán)格、精度要求很高，焊條不僅容易破壞電路板，且其熱影響區(qū)過大，會造成一定面積的元器件損傷。激光焊接[1]由于可控性強、精度高，能夠很好地滿足現(xiàn)代化微電子領(lǐng)域的焊接需要。在激光熔覆[2]方面，激光表現(xiàn)出其獨特的優(yōu)勢。激光熔覆速度快、效率高、質(zhì)量佳、便于操作、穩(wěn)定性強，可以用于戶外的激光熔覆修復(fù)再制造[3]，對打造綠色工業(yè)具有應(yīng)用價值。激光應(yīng)用技術(shù)的授課對象為電子科學(xué)與技術(shù)專業(yè)本科生，授課時間為大學(xué)三年級上學(xué)期。一方面，電子科學(xué)與技術(shù)專業(yè)是一個以應(yīng)用為主的技術(shù)型專業(yè)，本課程符合學(xué)生培養(yǎng)方向。另一方面，廣東海洋大學(xué)地處廣東地區(qū)，學(xué)生實習(xí)、就業(yè)大部分都會選擇在珠三角地區(qū)。珠三角地區(qū)處于中國工業(yè)、信息等多領(lǐng)域發(fā)展的最前沿，需要大量高新技術(shù)人才。本課程結(jié)合實際需要，逐步成為了一門特色學(xué)科，深受廣大師生歡迎。

1 激光應(yīng)用技術(shù)課程存在的問題

1.1 課程內(nèi)容與實踐結(jié)合不緊密

激光應(yīng)用技術(shù)是一門以技術(shù)為主要課程目標(biāo)的課程。本課程最初只安排了24個學(xué)時，且都是理論課，主要包括激光的原理、激光的分類、激光的結(jié)構(gòu)等基礎(chǔ)性知識，激光焊接、激光熔覆、激光切割、激光再制造等應(yīng)用方向，還包括激光武器[4-6]、激光雕刻[7-8]、激光美容[9-11]等內(nèi)容。雖然通過大量案例和模型，增強了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，但學(xué)生從未接觸過激光器，也沒有見過真實的激光應(yīng)用。缺乏相應(yīng)的實踐課時安排，理論與實踐嚴(yán)重脫節(jié)。

1.2 課程內(nèi)容淺顯，可操作性差

課程內(nèi)容淺顯，教師講授了較多內(nèi)容，但都不夠深入，學(xué)生沒有對知識留下深刻印象。概念的掌握也都是淺嘗輒止，應(yīng)用性不強，可操作性差。激光器本身是一個較為復(fù)雜的系統(tǒng)，若理解和掌握不深刻，操作起來會存在諸多困難。

1.3 學(xué)生學(xué)習(xí)目標(biāo)不明確

激光應(yīng)用技術(shù)課程的開設(shè)時間較晚，學(xué)生學(xué)習(xí)目標(biāo)不明確，存在考研、直接就業(yè)等不同的想法，不同學(xué)生的學(xué)習(xí)需求也不同，統(tǒng)一的授課方式無法滿足學(xué)生的多層次要求。

2 解決對策及改革效果

第一，針對課程內(nèi)容與實踐結(jié)合不緊密的問題，課題組引起了高度重視，并做出了及時調(diào)整。首先，在課時設(shè)置上，將原有的24個理論學(xué)時分為兩部分。其中，18學(xué)時為理論學(xué)時，6學(xué)時為實驗學(xué)時。引入實驗學(xué)時的目的是為了解決學(xué)生反映的實踐課時不足的問題。做出調(diào)整后，學(xué)生普遍反映良好，不僅學(xué)習(xí)了理論知識，還通過實踐操作培養(yǎng)了動手能力，激發(fā)了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，提高了學(xué)習(xí)效率。其次，引入了三臺專業(yè)級別的激光加工系統(tǒng)，并配有實驗員對學(xué)生進行專業(yè)指導(dǎo)。實驗課程有了場地和設(shè)備，理論課程也得到了較好的應(yīng)用，充分調(diào)動了學(xué)生的積極性，提高了教學(xué)質(zhì)量。

第二，針對課程內(nèi)容淺顯，可操作性差的問題，課題組進行了深刻反思，并做出了進一步調(diào)整。首先，在教材編排上進行了調(diào)整，教材分為介紹性部分、重點講授部分和課后學(xué)習(xí)部分。激光應(yīng)用技術(shù)行業(yè)信息量大，種類繁多，學(xué)生缺乏全局觀念。因此，先通過通識教育讓學(xué)生對激光應(yīng)用技術(shù)行業(yè)有一個整體了解，使學(xué)生明確激光應(yīng)用技術(shù)的基礎(chǔ)、優(yōu)勢和應(yīng)用領(lǐng)域。在具有全局了解的基礎(chǔ)上，重點講解最常見、最重要的幾個應(yīng)用方向。實驗課程中配備的激光加工系統(tǒng)為固體YGA型激光加工系統(tǒng)，能夠進行激光焊接、激光熔覆實驗。教學(xué)團隊充分發(fā)揮激光器的作用，重點講授激光焊接、激光熔覆等內(nèi)容，并闡述其應(yīng)用和拓展方向。通過向?qū)W生展示一個完整的激光應(yīng)用實例，能夠使學(xué)生加深對知識的印象和掌握。此外，教學(xué)團隊配備了豐富的參考資料，供有興趣的學(xué)生進行課后學(xué)習(xí)。其次，在操作性上，教學(xué)團隊做了大量改良工作，鑒于課程中重點講授了激光焊接和激光熔覆，課題組配置了大量材料供學(xué)生開展實驗，如銅材料、鋁材料、鈦材料、鎂材料和各種合金材料等金屬材料，還包括碳化釩、高分子材料、非晶態(tài)材料等。配置種類齊全的材料可以讓學(xué)生充分發(fā)揮自己的動手能力，參考已有文獻，自主設(shè)計新型實驗，不僅使學(xué)生收獲了知識，還培養(yǎng)了學(xué)生的科研精神，部分學(xué)生協(xié)助教師從事科研工作，成果顯著。

第三，針對學(xué)生學(xué)習(xí)目標(biāo)不明確，多層次學(xué)習(xí)需求無法滿足的問題，課題組做出了相應(yīng)調(diào)整，即開展分層次授課。本課程原有6個班的學(xué)生上課，調(diào)整后讓學(xué)生自主選課，形成了以意向為主導(dǎo)的選課模式，同班不同學(xué)、同學(xué)不同班成為常見現(xiàn)象，學(xué)生根據(jù)考研型、直接就業(yè)型和混合型三種意向選課，教師將學(xué)生分成三組，進行分類型授課。通過這種模式，不僅解決了學(xué)生的多層次學(xué)習(xí)需求，也增加了學(xué)生之間的交流，對引導(dǎo)學(xué)生就業(yè)、考研等具有諸多益處。

3 結(jié)語

激光應(yīng)用技術(shù)作為一門專業(yè)性較強的課程，對教師提出了較高要求。針對課程中存在的諸多問題，課題組根據(jù)多年的課程經(jīng)驗，開展了一系列課程改革，提出了理論課程與實驗課程相結(jié)合、通識課程與重點課程相結(jié)合、分類型授課模式等課程理念，切實解決了學(xué)生學(xué)習(xí)過程中的問題，提高了教學(xué)質(zhì)量和教學(xué)效果。