激光技術(shù)課程建設(shè)的探索和實踐

吳春婷 高蘭蘭 金光勇

【摘要】激光技術(shù)是長春理工大學(xué)光電信息科學(xué)與技術(shù)系重要的專業(yè)課，通過對激光技術(shù)課程建設(shè)的探索與實踐，整合教學(xué)內(nèi)容以及改進教學(xué)手段和方法，構(gòu)建研究型課堂，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新精神，推動教學(xué)質(zhì)量的提高和創(chuàng)新型人才的培養(yǎng)。

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

激光技術(shù)是長春理工大學(xué)光電信息科學(xué)與工程專業(yè)學(xué)生重要的專業(yè)課。激光技術(shù)主要闡述幾種重要、常用的激光技術(shù)，包括激光調(diào)制與偏轉(zhuǎn)技術(shù)、調(diào)Q技術(shù)、超短脈沖技術(shù)、激光放大技術(shù)、模式選擇技術(shù)、穩(wěn)頻技術(shù)、非線性光學(xué)技術(shù)、激光傳輸技術(shù)等的工作原理、過程及應(yīng)用情況[5-6]。自第一臺紅寶石激光器誕生以來，根據(jù)實際應(yīng)用需求，各種激光技術(shù)手段得到了極大的發(fā)展。如果還是一味地按照教材上的內(nèi)容對學(xué)生進行講解，不僅使學(xué)生覺得枯燥無味，無法理解課程學(xué)習(xí)的目的和意義，更為重要的是與激光發(fā)展趨勢和應(yīng)用的實際情況脫節(jié)，將直接導(dǎo)致學(xué)生無法適應(yīng)社會的需求。因此有必要對激光技術(shù)課程進行建設(shè)，整合教學(xué)內(nèi)容，及時將激光技術(shù)發(fā)展的前沿工作引入到激光技術(shù)的教學(xué)當(dāng)中，使激光技術(shù)課程更加豐富與精彩，通過改進教學(xué)方法和手段，構(gòu)建研究型課堂模式，使學(xué)生對激光產(chǎn)生濃厚的興趣，通過實驗課程的開設(shè)，增加學(xué)生的動手操作能力，鼓勵學(xué)生創(chuàng)新，提高激光技術(shù)的教學(xué)質(zhì)量。

二、構(gòu)建激光技術(shù)研究型課堂模式

專業(yè)課[7]是根據(jù)培養(yǎng)目標開設(shè)的教授專業(yè)知識和培養(yǎng)專門技能的課程。由于激光技術(shù)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(xué)生會覺得十分抽象，難以理解。枯燥乏味的填鴨式教學(xué)方式必然會打消學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性，因此構(gòu)建激光技術(shù)研究型課堂模式，鼓勵學(xué)生大膽思維，勇于創(chuàng)新，提高光電信息科學(xué)與工程專業(yè)學(xué)生在激光技術(shù)學(xué)習(xí)方面的教學(xué)質(zhì)量是十分必要的。

1.啟發(fā)式教學(xué)在激光技術(shù)課程中的應(yīng)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?！碧铠喪浇虒W(xué)方式在這句話中前兩項都占全了，卻獨沒有“做”這一環(huán)節(jié)，完全扼殺了學(xué)生的創(chuàng)造力，啟發(fā)式教育充分考慮到了做的重要性。

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

2.討論式教學(xué)在激光技術(shù)課程中的應(yīng)用

討論式激光技術(shù)教學(xué)主要包括：問題設(shè)計、資料提供、思路啟發(fā)、得出結(jié)論。在激光技術(shù)這門課程的講授中，每一章都會有一學(xué)時的課程采用這種方式，與學(xué)生一同進行討論式的學(xué)習(xí)。

例如在學(xué)習(xí)調(diào)Q技術(shù)時，將學(xué)生分成小組，對調(diào)Q技術(shù)進行綜合性地調(diào)研，包括：（1）基礎(chǔ)知識的歸納總結(jié)與闡述：調(diào)Q基本原理的闡述，調(diào)Q激光器的工作過程，調(diào)Q的種類，調(diào)Q激光的應(yīng)用等；（2）對調(diào)Q關(guān)鍵元器件的調(diào)研，包括通過E-mail或電話的形式聯(lián)系廠家，學(xué)會提供Q開關(guān)的參數(shù)指標，對國內(nèi)外同類商品的性能、價格比較等；（3）在互聯(lián)網(wǎng)上查找調(diào)Q技術(shù)相關(guān)的視頻，如激光測距、激光打標等；（4）調(diào)研調(diào)Q技術(shù)的相關(guān)文獻，分析論文創(chuàng)新工作，做閱讀筆記，對應(yīng)書中闡述的調(diào)Q激光器工作原理、調(diào)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(xué)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(xué)生更加了解科學(xué)發(fā)展前沿動態(tài)，了解科研工作流程，掌握文獻閱讀方法等等。

討論式教學(xué)模式中，師生之間是平等的，每位學(xué)生都有機會表達自己的想法。老師和學(xué)生的精力投入和情感投入均比較多，學(xué)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(nèi)容整理至自己的教學(xué)教案中，未來讓更多人受益。

3.講座式教學(xué)在激光技術(shù)課程中的應(yīng)用

講座式激光技術(shù)教學(xué)的主導(dǎo)者是教師，學(xué)習(xí)的主體是學(xué)生，是一種開放式教學(xué)模式。激光技術(shù)緒論部分，就采用這種講座式教學(xué)模式。簡述激光的發(fā)展史，讓學(xué)生清楚激光器作為一項人類的發(fā)明，始于1917年愛因斯坦預(yù)測了受激輻射現(xiàn)象，理論的計算與模擬持續(xù)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(nèi)第一臺激光器，這里重點說明三件事情，一是實驗的基礎(chǔ)是理論研究，只有有理論依據(jù)的實驗才有可能成功，二是科研工作是艱辛的，創(chuàng)新性成果源于平時的不斷努力，三是激光器誕生發(fā)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(xué)生一些思想，如讓學(xué)生理解科學(xué)研究是什么。其次，對激光的典型應(yīng)用進行舉例，如激光雷達、激光醫(yī)療等，除圖片介紹外，還為學(xué)生播放了激光應(yīng)用的視頻，讓學(xué)生發(fā)現(xiàn)我們的生活已經(jīng)離不開激光，了解所學(xué)專業(yè)的應(yīng)用價值，使學(xué)生更有學(xué)習(xí)的積極性與主動性。

未來我們將聘請在激光技術(shù)領(lǐng)域具有一定影響力的資深專家繼續(xù)進行講座式教學(xué)，一方面學(xué)生對資深的專家學(xué)者均有一定的敬仰之情，學(xué)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(lǐng)域資深的專家，掌握著該方向的科技發(fā)展動態(tài)，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(xué)生注意力，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)熱情和創(chuàng)新意識。

4.探究式教學(xué)在激光技術(shù)課程中的應(yīng)用

探究式激光技術(shù)教學(xué)主要是在任課教師教導(dǎo)下，通過“自主、探究、合作”的學(xué)習(xí)方式對所要學(xué)習(xí)的主要內(nèi)容的一種主動學(xué)習(xí)、主動探索并組成學(xué)習(xí)小組共同學(xué)習(xí)的一種教學(xué)模式。在激光技術(shù)課程中設(shè)置了自主學(xué)習(xí)學(xué)時，一般在每一章的第3節(jié)或第4節(jié)，通過每一章前幾節(jié)課的學(xué)習(xí)，讓學(xué)生理解老師授課的思路，然后給出自主學(xué)習(xí)內(nèi)容中要求學(xué)生掌握的重要知識點，對學(xué)生進行分組，要求學(xué)生開展自主學(xué)習(xí)，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(jù)學(xué)生理解和掌握的程度進行適當(dāng)?shù)闹v解，完成自主學(xué)習(xí)。這種探究性教學(xué)方式可以讓學(xué)生掌握如何學(xué)習(xí)重要知識以及對知識點有更加充分的理解，有利于學(xué)生培養(yǎng)自主學(xué)習(xí)的能力，使學(xué)生在思考中創(chuàng)新，達到培養(yǎng)創(chuàng)新型人才的目的。并且在這一過程中，保證學(xué)生的主體地位，確保達到理想的效果，教師應(yīng)當(dāng)給予引導(dǎo)、支持與鼓勵。在這一過程中，要確保學(xué)生的主體地位，才能得到理想的效果，同時教師應(yīng)提供適當(dāng)?shù)囊龑?dǎo)和支持。

5.案例式教學(xué)在激光技術(shù)課程中的應(yīng)用

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

激光這個詞現(xiàn)在已經(jīng)像計算機一樣普及到我們的生活之中，激光技術(shù)的內(nèi)容十分豐富，在各種技術(shù)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(shù)應(yīng)用的視頻，如調(diào)Q技術(shù)，為學(xué)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(xué)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(diào)Q技術(shù)的特點，同時學(xué)生也會突然發(fā)現(xiàn)，原來激光在生活中的應(yīng)用已經(jīng)深入到大家沒有感知的地步了。有時這些案例是一些學(xué)術(shù)論文的匯總，如講述模式選擇技術(shù)，為了讓學(xué)生更深刻地理解該技術(shù)的原理和實現(xiàn)方法，精心地為學(xué)生準備了一系列學(xué)術(shù)論文，將其中的原理講解、實驗結(jié)果、創(chuàng)新之處進行編排，讓學(xué)生更加理解這些技術(shù)的實際應(yīng)用。

當(dāng)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(nèi)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(shù)方面具備深厚的理論知識和豐富的實踐經(jīng)驗，這樣講述才能更加生動到位。

6.實驗教學(xué)在激光技術(shù)課程中的應(yīng)用

長春理工大學(xué)激光技術(shù)課程將激光技術(shù)課程和專業(yè)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(shù)課程的講解和相應(yīng)專業(yè)實驗的開展時間進行了密切的銜接，如開展激光技術(shù)中“聲光調(diào)制”知識點的講解之后即開展“聲光器件、聲光偏轉(zhuǎn)和聲光掃描（立體光柵聲光衍射）”的專業(yè)實驗，開展激光技術(shù)中“電光調(diào)Q”知識點的學(xué)習(xí)后即開展“電光調(diào)Q固體激光器綜合實驗”的專業(yè)實驗等等，做到章章有實驗，實現(xiàn)實驗與理論知識結(jié)合的最大化，讓學(xué)生從枯燥的課本學(xué)習(xí)中跳出來，通過親自動手的實驗過程加深對激光技術(shù)原理、實現(xiàn)手段、性能改變的理解，同時可以有效激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)熱情和創(chuàng)新性思維。

除上述研究型課堂的建立之外，教師和學(xué)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(xué)生在寫作業(yè)或者復(fù)習(xí)過程中遇到問題可以在群里留言，學(xué)生之間可以發(fā)表各自的看法，共同討論并解決問題，對于一些學(xué)生們討論沒有結(jié)果的問題，教師會及時在群里給予解答。師者，傳道授業(yè)解惑也，學(xué)生有除了學(xué)習(xí)以外的問題，如就業(yè)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(xiàn)，老師除教會學(xué)生知識點之外，更要幫助學(xué)生們樹立正確的觀念，學(xué)以致用，創(chuàng)新思維，開闊視野，成為社會建設(shè)的高精尖人才。

三、結(jié)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?；ヂ?lián)網(wǎng)的發(fā)展下，也讓日光下最難從事的職業(yè)變得更加艱難，近幾年，我們對激光技術(shù)課程建設(shè)進行了不斷的探索和實踐，構(gòu)建了研究型課堂模式，授課內(nèi)容不斷更新，授課模式逐漸多樣化，并將激光技術(shù)課程與專業(yè)實驗緊密結(jié)合，取得了良好的教學(xué)效果。隨著激光產(chǎn)業(yè)的迅猛發(fā)展，社會對激光方面具有創(chuàng)新精神和創(chuàng)新能力的光電創(chuàng)新型人才供不應(yīng)求，激光技術(shù)課程的改革與實踐必須與時俱進，我們?nèi)詫⑦M一步探索，力爭保持我校的光電特色，為國家和地方建設(shè)輸送高質(zhì)量創(chuàng)新型人才。

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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。