激光原理與技術(shù)課程思政與產(chǎn)學研融合式實踐教學探究＊

王詠梅，童章偉，劉 軍，付 益，田雪冬，黃良玉，邵偉佳，唐 劍，邵來鵬

（1.廣西師范大學物理科學與技術(shù)學院，廣西 桂林 541004；2.中國電子科技集團公司第34 研究所，廣西 桂林 541004)

0 引言

2016 年12 月7 日到8 日全國高校思想政治工作在北京召開，習近平總書記在會議上指出，“要堅持把立德樹人作為中心環(huán)節(jié)，把思想政治工作貫穿教育教學全過程，實現(xiàn)全程育人、全方位育人”的教育工作新局面。所以思想政治教育不應(yīng)只停留在政治課堂上，在高校各類專業(yè)課程授課時也要加入思政元素，促進學生精神思想和技術(shù)能力的全面發(fā)展[1-2]。

隨著現(xiàn)代工業(yè)的飛速發(fā)展，我國將迎來新一輪科技革命與產(chǎn)業(yè)變革。為了應(yīng)對國家戰(zhàn)略需求，教育部提出新工科建設(shè)。其主要內(nèi)容圍繞工程教育展開，其中包括人才培養(yǎng)的新模式，并提倡開展深化產(chǎn)教融合、校企合作的機制和人才培養(yǎng)模式改革研究和實踐。應(yīng)對當下的形勢，高校需要培養(yǎng)具有創(chuàng)新能力的工科技術(shù)型人才。此時工科類課程傳統(tǒng)的教學模式略顯單薄，需要產(chǎn)學研結(jié)合，在掌握書本上的理論知識外，更要掌握核心技術(shù)[3-5]。從學校走進企業(yè)是實現(xiàn)工科類學生技術(shù)能力提升的重要途徑。激光原理與技術(shù)是光信息科學與工程專業(yè)的核心課程，是從事與光學和光電信息領(lǐng)域科學研究和技術(shù)開發(fā)必須掌握的內(nèi)容之一[6-8]。激光的出現(xiàn)不僅推動了現(xiàn)代光學和物理學的發(fā)展，還在各種革命性技術(shù)發(fā)明中起到至關(guān)重要的作用[9]。所以，作者提出在本科生激光原理與技術(shù)的教學過程中進行改革。在課程教學中結(jié)合國家戰(zhàn)略需求為指導方針，從思政元素入手，激勵學生的學習熱忱，讓其樹立正確的價值觀。另外，通過與企業(yè)合作的方式學習，讓學生走進企業(yè)實驗室，接觸社會的實際需求，將使學習內(nèi)容更具象，不僅有利于理解書本上枯燥的公式，更有利于促進學生樹立正確的學習目標，進而樹立正確的人生觀，為國家培養(yǎng)社會責任感強、實踐技術(shù)強的創(chuàng)新型工科人才。

1 激光原理與技術(shù)傳統(tǒng)教學存在的問題

筆者長期工作于測控技術(shù)與儀器專業(yè)的教學前線，主講激光原理與技術(shù)。在教學和與學生的交流中整理了本課程學習過程中出現(xiàn)的問題。

首先，在課堂授課過程中，有部分學生學習積極性較差。產(chǎn)生的原因之一是不知所學何用，缺乏目標驅(qū)動力。其次，激光原理與技術(shù)是一門綜合性學科，涉及面廣，公式較多，推導繁瑣。例如自然加寬譜線的線型函數(shù)，數(shù)學基礎(chǔ)好的學生可以完整推導并得到結(jié)果，但是部分學生數(shù)學基礎(chǔ)差，理解與推導中會遇到很多困難；且本門功課涉及面廣，需要學生具有原子物理學、物理光學、量子力學等課程的基礎(chǔ)知識儲備，但是本專業(yè)學生在前期學習中并未涉及這幾門課程的學習。最后，本課程中涉及大量激光特性控制的技術(shù)原理，例如選模、調(diào)Q 技術(shù)等。學生在學習過程中總是知其然不知其所以然，很多學生對于所涉及的技術(shù)和激光器的設(shè)計具有濃厚的興趣，但是卻沒辦法在理論課堂上接觸到整臺激光器，只知原理，卻沒辦法了解具體的技術(shù)和設(shè)計。

2 課程思政與產(chǎn)學研融合式實踐教學探究方案

面對國家發(fā)展需要，對于高校人才的培養(yǎng)應(yīng)該與時俱進，為解決傳統(tǒng)教學存在的問題，教師在教學時應(yīng)該從人文情懷和實際技術(shù)應(yīng)用出發(fā)，激發(fā)學生的學習熱情，通過產(chǎn)學研的方式提升學生的技術(shù)能力。如下將從三個角度來闡述本實踐教學的探究方案。

2.1 挖掘課程思政元素，樹立正確的人生觀、世界觀、價值觀是每個大學生的必修課程

在本科課程的教學中，需要杜絕枯燥乏味，在課程上恰當、巧妙地運用思政元素是解決方案之一。思政元素的引入可以幫助學生在學習過程中樹立正確的三觀思想。

首先，從激光的相關(guān)技術(shù)原理發(fā)展史出發(fā)，挖掘課程蘊含的家國情懷和樹立民族自豪感的素材案例。例如1960 年美國休斯公司實驗室成功演示了世界第一臺激光器，這標志著激光時代正式到來。而此時正值1949 年初，我國科學家不畏困難，迎難而上，并于1961 年下半年就成功研制出我國的第一臺紅寶石激光器，且性能更優(yōu)。激光器的研制成功，無疑擴展了我國的中國的高端研究領(lǐng)域，如非線性光學、量子光學、激光武器等。在本課程開端部分，以2022 年的冬奧會開幕式上炫目的燈光秀為課程引入，并展示我國激光武器領(lǐng)域重大的進展，激發(fā)學生的家國情懷和學習積極性，樹立民族自豪感。

其次，從激光器在各領(lǐng)域的應(yīng)用出發(fā)，激發(fā)學生的科學求實、不斷進取的精神。典型激光器在各個領(lǐng)域的應(yīng)用，也可以激發(fā)學生對于科學的探究精神。激光由于其在強度、方向性、亮度和相干性上的優(yōu)勢，已經(jīng)被廣泛應(yīng)用于通信、醫(yī)療、軍事領(lǐng)域以及生活的方方面面中。例如：激光焊機、激光打印機、激光美容等，與人的日常生活息息相關(guān)。激光在生活乃至軍事領(lǐng)域的廣泛應(yīng)用，則可以堅定學生不斷探索、不斷進取的信念。再通過各項技術(shù)對激光特性進行控制，可以提高激光設(shè)備的性能，從而達到各領(lǐng)域的需求。突破技術(shù)瓶頸，使激光性能的不斷提升是科學家不斷突破，追求真理的典型案例，蘊含了科學家科學務(wù)實，不斷進取的精神。

第三，唯物辯證法認為，事物發(fā)展的外部形態(tài)是質(zhì)量互變規(guī)律。比如，激光產(chǎn)生過程就很好地說明了事物的質(zhì)量互變規(guī)律。當粒子從高能級通過自發(fā)輻射躍遷到低能級時，會產(chǎn)生非相干的光子。隨著泵浦能量的提供，模式的選擇，和Q 調(diào)制能技術(shù)的調(diào)控，腔內(nèi)的相干光子具有一生二，二生三，三生萬物的規(guī)律，不斷積累，最終形成激光。從非相干光到相干光，是物質(zhì)的變化，表明質(zhì)變是量變的必然結(jié)果。所以，激光原理與技術(shù)的講授與唯物辯證法是交融相通的。

2.2 基礎(chǔ)知識的儲備是激光原理與技術(shù)理論知識掌握的關(guān)鍵步驟之一

由于課程的限制，教師需要在正式授課前將本節(jié)課內(nèi)容里所涉及到的基礎(chǔ)知識提前準備。例如圖1 需要講解塞曼穩(wěn)頻技術(shù)[10]，首先學生要掌握左旋光、右旋光、和線偏振光的區(qū)別，并且知道電光調(diào)制的原理和偏振片的使用等基礎(chǔ)知識。因為這些內(nèi)容在前期可能并未學習，所以教師需要提前準備，授課前將此內(nèi)容傳教給學生，這樣學生才能透徹的掌握解塞曼穩(wěn)頻技術(shù)實驗原理。除必要的光學基礎(chǔ)知識外，本課程對于高等數(shù)學，數(shù)理方法，量子力學基礎(chǔ)，原子物理學和熱力學統(tǒng)計理論等均需要一定的知識儲備。而上述課程中較多是測控技術(shù)與儀器專業(yè)學生并未系統(tǒng)學習過的，這需要教師提供其參考書目，供學生提前預(yù)習，并且在課上講授時注意學生的專業(yè)背景，重要內(nèi)容需要仔細講解，并進行公式推導，讓學生對知識點吃透，而非一知半解。

圖1 塞曼穩(wěn)頻系統(tǒng)的組成

2.3 產(chǎn)學研融合式教學是當今高校教學的必然趨勢

為應(yīng)對國家新工科專業(yè)的發(fā)展需求，高校應(yīng)該培養(yǎng)出具有一定創(chuàng)新能力，獨立思考能力，高水準技術(shù)能力的優(yōu)秀人才。在學習激光原理與技術(shù)這門課時，除了樹立正確的三觀以外，還應(yīng)該從技術(shù)學習的根本出發(fā)，爭取校企合作，讓學生走出校園，走進企業(yè)。切身去體會當今社會的需求，熟悉一臺激光器的完整搭建過程，從而掌握相關(guān)工程技術(shù)。例如中國電子科技集團公司第三十四研究所是國內(nèi)第一家、原電子工業(yè)部唯一的從事光纖通信系統(tǒng)與整機技術(shù)基礎(chǔ)研究與應(yīng)用開發(fā)相結(jié)合的綜合性研究所。獨立研發(fā)設(shè)計了各種類型的激光器，例如連續(xù)光纖激光器，外調(diào)脈沖光纖激光器，飛秒光纖激光器等。組織學生參觀，并安排學生前往34 所這樣的企業(yè)實習為其基礎(chǔ)理論知識的掌握和相關(guān)技術(shù)的學習將提供一個良好的平臺。

除此之外，本教研室也聯(lián)合桂林市光明科技實業(yè)有限公司、桂林聚聯(lián)科技有限公司、桂林弗克斯光電儀器有限公司、北?？冄鸽娮涌萍加邢薰?、深圳艾美威電子有限公司等單位成立了“光電信息技術(shù)現(xiàn)代產(chǎn)業(yè)學院”。并于2021 年，與廣西歐神諾陶瓷有限公司簽訂了教學科研實習基地和產(chǎn)學研基地合作協(xié)議。此類項目為學生提供了良好的學習平臺。同時，我們邀請光電領(lǐng)域?qū)＜襾肀拘＿M行講座，是使學生明確本專業(yè)技能需求的良好手段。

高校與企業(yè)的合作具有雙向的優(yōu)勢，一方面推進了新時代創(chuàng)新人才的培養(yǎng)，一方面也為企業(yè)培養(yǎng)對口的技術(shù)拔尖人才（如圖2 所示）。

圖2 《激光原理與技術(shù)》產(chǎn)教融合教學模式實踐途徑示意圖

3 結(jié)語

新工科的推進需要高校培養(yǎng)具有愛國情操和實踐動手能力的工科人才。產(chǎn)學研的結(jié)合是打破傳統(tǒng)教育的弊端，促進人才培養(yǎng)的重要手段。教師在人才培養(yǎng)過程中，除了巧妙設(shè)計課程上理論知識傳授的技巧之外，還需要尊重人才的發(fā)展規(guī)律，在課程教學中加入思政元素，將德育樹人貫穿始終，激發(fā)學生學習興趣。并通過校企合作的方式，鍛煉學生的實踐能力，推動工科創(chuàng)新型人才的培養(yǎng)，為國家輸送光電信息領(lǐng)域的拔尖人才。