《激光原理》课程教学研究

叶海 凌东雄 王红成

(东莞理工学院 电子工程学院，广东东莞 523808)

《激光原理》作为光信息科学与技术专业及光电子相关专业的一门重要基础专业课程，在教学活动中起到承上启下的作用，它是基础课和专业课之间的桥梁，在培养学生坚实的数理基础、理论知识、基本技能等方面处于核心地位。课程教学包括辐射理论、光学谐振腔、高斯光束、激光器工作原理、激光调制技术、典型激光器及激光应用等内容。该课程理论性强，概念多而且抽象，公式多而复杂，学生往往看了都头痛，对其原理缺乏形象认知，难以理解。因此必须根据学生的基础水平和专业特点开展教学计划。

推行教育思想观念和教学模式改革，培养创新型高素质人才是目前我国教育的指导策略。因此在教学中不能仅仅灌输知识，更重要的是培养学生的学习能力和综合素质。研究性学习是国际比较普遍推崇的一种学习模式，在教学过程中以培养学生发现问题、提出问题、解决问题的能力为基本目标，强调学生自主性学习和探索性学习的精神。学生在生活中选择和确定研究问题，在解决问题中学习有效的科学方法，能运用所学知识解决实际问题，培养多方面的科学技能。这种新型学习模式改变了传统教师课堂教学为中心的单一模式，学生也从“填鸭式”学习过度到能力学习和兴趣学习，建立一种终身受用的学习方法。

针对目前我国大学从精英教育改变为大众化教育，地方性院校普遍存在学生基础知识比较薄弱且水平参差不齐的现状，本着“全面加强大学生素质和能力培养”的原则和培育实用型、应用型人才的指导思想，结合多年《激光原理》课程的教学经验，对教学内容和教学方法进行深入研究，从兴趣学习、启发式学习、实验操作、考察调研、科研创新五方面提出建议，经过教学实践，学生总体反映良好，教学效果优秀。

1 教学方法改革措施

1.1 引导学生兴趣，开展自主性学习

从教育心理学角度来说，兴趣是一个人倾向于认识、研究，获得某种知识的心理特征，是推动人类求知的一种内在力量。学生对某一学科感兴趣，就会持续专心致志地钻研，从而提高学习效果。《激光原理》课程教学对学生的物理基础要求较高，就地方本科院校的学生而言学习难度大。因此激发他们的学习热情和积极性尤为重要。根据以往教学经验，第一印象非常关键，倘若一开始便给学生留下出色地第一印象，会引起学生学习兴趣，使以后的教学效果事半功倍。因此第一次上课和学生见面，要做充分准备。课堂上对激光的产生、发展、奇异特点和应用做科普介绍，充分调动他们的好奇心和探知心理;利用实例、多媒体课件等视觉形象资源和生动的语言描述，让学生体会到本课程的实用性和趣味性，勾起学生的求知欲，进而提高学习积极性，建立起学好本课程的良好心理环境，这也是启动研究性学习的第一步。

《激光原理》课程与生产、生活密切相关。在后续的授课过程中，应多穿插一些生活和生产的实例，刺激学生的学习兴趣。比如在课堂上穿插介绍生活中的激光打印机、老师上课的激光笔、舞台的镭射灯等，或拿出一个精美工艺品向学生介绍激光加工的优点，或展示激光打标的精致图案，或介绍激光在医学上美容和治疗近视等我们常见和关心的案例，并结合学科建设的研究内容给学生介绍国际最热门的飞秒激光器和国内大力推行的LED 照明的最新研究进展。与此同时，向学生提出各种趣味问题，比如激光武器发出的激光光束射到反射镜上将会怎样等，引导学生去思考和讨论。通过教学手段激发学生的浓厚兴趣，并适当提出问题，让他们自主的去思考和探索问题的答案。

1.2 加强多媒体教学，开展启发式学习

激光原理内容繁多复杂，公式推导晦涩难懂，如果照本宣科，很难引起学生的学习兴趣，还会引起知难而退的心理。为此按照学校的“培养实用型应用型人才”的指导精神，加强多媒体教学，将传统的教学方法和现代教学媒体有机结合起来，以点带线，以图明理，采用生动直观的动画、视频、实物图、原理图等直接展示激光的物理过程，模拟物理情景，将复杂的数理推导直观形象的展示出来，学生更容易理解和学习。这样使教学的知识性和趣味性有机结合，提高了学生对激光课程的兴趣，激发学生的学习积极性和主动性。

此外，在课堂上不能只让学生被动的接受灌输，还要充分调动学生的参与性。“授人以鱼不如授人以渔”，我们应教会学生学习的方法。为此课堂上要准备一些基本问题。例如:对于开放腔，同样的泵浦源、He－Ne 管和反射镜，什么情况会出现激光?如果激光出不来将是什么现象?又例如:同样规格的He－Ne 激光器为什么有的是绿光，有的是黄光，有的是橙光?这些简单的问题在内容讲授前提出来，学生带着问题听课，在上课过程中不由自主地分析问题寻求答案。

1.3 加强实验教学，训练基本实验技能

理论教学必须配合实验操作，才能将抽象概念转化为形象记忆。这是学生构建知识体系，加深印象理解中不可缺少的一个环节。为了配合激光原理理论教学，在实验教学中针对激光器的工作原理、光束特性、增益损耗、激光调制等方面，我们开设了激光器谐振腔调节实验、功率稳定性和测量、激光发射角的测量、激光器模式分析、He－Ne 放电管的增益特性研究、激光器谱线光谱实验、激光器谱线选择输出实验、声光调制、电光调制等实验。在实验过程中与理论相对比验证，就能明白激光的出光条件是增益大于损耗，否则就是荧光;谐振腔可采用镀有特定反射膜端面镜或者用色散棱镜等方法可以对不同的激光模式起选择作用，所以得到几种不同的特定颜色的激光。

实验教学环节中，采用教师提问引导，学生动手操作的形式进行。有利于学生培养独立分析问题和解决问题的能力，培养理论指导和实验验证的科研精神。实验原则要求学生独立操作，养成认真细致地工作态度，训练敏锐入微的观察能力，加强基础操作技能与技巧，为以后工作学习奠定一定基础。

1.4 加强实训考察，扩充专业技能视野

要学生能真正理解激光原理，认识激光的重要性和实用性，除了重视理论教学和安排实验操作，还必须让学生走出校园，走进工厂，走进社会。多年来，我们与东莞勤上光电股份有限公司、星宇光电科技有限公司、广东电子工业研究院有限公司、东莞宏威数码机械有限公司、东莞龙昌数码科技有限公司、东莞华纤光电传感技术有限公司、广东德生电子科技股份有限公司等企业都有多方面的交流合作，建立多个校外实习基地，引导学生走进工厂参观、实习，切身感受激光和光电子技术对我们社会的促进改革力量。此外，利用一切可能的机会，鼓励同学参加相关的博览会和学术会议，及时了解最新的产业发展和创新成果，吸取最新科技知识。如近年的亚洲(东莞)国际激光技术博览会、激光技术创新论坛等，组织有能力感兴趣的同学参加学习。通过企业产品和专家学者的学术报告，同学们了解这些知名的激光企业的研究方向，掌握激光技术的工业化应用和产业化发展趋势，学会如何解决企业技术创新和产品创新问题。一方面扩展了同学的视野，使同学直接面对本领域和相关领域最新产品和高水平的专家，了解最新科技成果和前沿发展动态，另一方面提高了同学的学习兴趣和学习动力，加深理论内容的理解和记忆。

1.5 运用多种教学方法，锻炼科研创新能力

《激光原理》课程以理论教学为主，但在教学过程要转变角色，从教师为主的教学模式转向以学生为中心的引导模式。为了培养学生学习能力，引导学生去思考相关问题，并结合所学知识，充分利用图书馆、网络查阅相关的专业文献，从而找到问题答案。特别在激光的应用，其发展日新月异，要学生了解最新最前沿知识，最直接快捷的方法就是阅读文献。所以将激光的发展和应用等内容布置为若干专题，学生分成若干小组，让他们自己收集资料，进行整理和提炼，并运用多媒体技术制作成PPT 文件，向教师和其他小组成员做汇报，交流和讨论研究进展以及遇到的技术问题。教师在讨论中通过纵向深入、横向联系的启发式教学引导学生，对出现的问题及时纠正和解决。最后要求每个学生按正规格式，撰写科技小论文。根据学生搜集与处理信息能力、分析解决问题能力、应用多媒体能力、演讲水平等几方面对学生进行综合评价。学生撰写论文过程中不仅扩大了专业视野，及时了解到本学科的最新成果和科技动态，也培养和训练了他们文献检索、科技论文撰写的能力。

另外，对部分拔尖和综合能力较强的同学，应给予他们一定的发展空间，结合课程设计、毕业设计、创新人才培养项目、大学生挑战杯等，鼓励他们参与教师相关课题研究，通过精心组织精心指导使其得到严格训练，培养科学研究素质和科技创新能力。

2 结语

以上几点是我们在激光原理教学中的一些初步探索和实践。在具体教学过程中，以学生为中心，以研究性学习、启发式教育为主，配合实验操作和校外的实训考察，达到提高学生学习能力和提高综合素质的目的。当然，在此过程中还存在很多问题，涉及教学环境，实验室仪器经费投入和维护、校外实习基地等诸多方面。要建立一套符合自身切实情况、有地方院校特色的教学方法，取得卓有成效的教学成果，还有很多问题要解决，需要我们不停的摸索、总结和改进。

［1］周炳琨. 激光原理［M］.北京:国防工业出版社，2004.

［2］陈家璧. 激光原理及应用［M］. 北京:电子工业出版社，2009.

［3］于文兵. 激光原理与技术课程中开展研究性学习的探索［J］. 湖北师范学院学报:自然科学版，2008(3):116－118.

［4］钟先琼，胡晓飞，萝莉，等.《激光原理与激光技术》课程建设与教学改革的实践探索［J］. 成都信息工程学院学报，2009(8):422－426.