简析电力院校激光技术实验教学改革探索与实践

薛亮 胡安铎 初凤红 焦哲晶 江超 卞正兰 李高芳 朱武 宋小军

摘 要：分析了上海电力学院激光技术及应用实验课程的执行情况及所存在的问题，拟结合电力行业背景，对该实验课的授课内容及形式进行改革。初步结果表明，实验改革对学生更深地掌握激光知识点有帮助。

关键词：激光实验；教学改革；实验教学

中图分类号：G642 文献标志码：A 文章编号：2096-000X（2017）04-0119-02

Abstract： The paper demonstrates the course experiments of laser technology in Shanghai University of Electric Power. For its background on electric power， it is necessary to reform the teaching method and contents of course. The results show that it is helpful for students to get the knowledge well.

Keywords： laser experiment； teaching reform； experiment teaching

《激光技术及应用》是光电信息类专业的重要基础课程之一，学生通过本课程的学习，掌握激光产生的基本原理、输出特性以及调制技术，并能将激光作为工具，观察和分析各类光现象，为后续课程以及从事光学领域实际工作和科学研究打下专业基础。激光技术实验是课程的重要组成部分，对于学生理解基本原理、培养动手能力和创新思维能力起着至关重要的作用，且作为有电力行业背景的学校更应该将有限的实验内容与行业相结合，而我们实际所用的教学体系已经不能满足培养学生创新能力的要求，因此对原课程教学体系及教学方法进行调整变得尤为必要[1]。

一、激光技术实验教学的现状

现上海电力学院光电信息科学与工程专业设置了“激光技术及应用”课程，总学时32，其中实验占6学时。与其他院校的对应专业相比（同本科课程，清华大学总64学时，南京理工大学总48学时）实验课明显偏少，且电力学院要培养出有竞争力的学生，必须要结合行业背景，所以如何在有限的时间内为学生筛选出既有电力特点又适合于本科生操作的激光技术实验是亟待解决的问题[2-4]。

目前存在的主要问题如下：

1. 課时少：目前“激光技术及应用”这门2学分的课里只含3个实验，分别为光学谐振腔的仿真、激光输出特性的仿真和基横模光斑认知实验，调Q、锁模、电光调制、声光调制等技术性较强的实验没有，远不能覆盖重要知识点。

2. 实验过程单一：现在的实验课，学生根本不预习，到了实验室后直接在仪器上对照实验指导书上的步骤做，就能得到结果，不主动思考问题也不熟悉仪器，做实验的过程没有新鲜感，提不起学生的兴趣，部分学生甚至不会实验原理，但只要能按步骤操作也能得出结果[5]。

3. 评分方式单一：目前在实验成绩给定中，主要依据的是实验报告撰写和考勤情况。由于相互抄袭现象严重，或是通篇抄写实验指导书，或是“复制+粘贴文字+实验图截屏”做出一份打印版报告，造成实验成绩的高低无法匹配学生实验能力的高低，甚至出现自己动手认真做的学生尽管结果不是最完美的比抄袭的学生得分低。学生因此有情绪。

现亟需解决上述问题，以行业为立足，设置实用性强、操作性强的实验来重新吸引学生的注意。

二、激光技术实验教学体系的改革

上海电力学院激光技术实验的教学改革应以培养电力系统的信息类人才为方向，对课程体系进行全面改革，并在实际教学实践中验证效果。

（一）课程的特色与定位

通过调研、分析、比较国内知名综合性大学、行业大学相近专业激光技术实验开设情况。调研结果显示，国内大学激光技术实验或单独设课、或与激光原理理论课合并设立，但至少60%的实验是验证型的（销售激光学生实验仪器的厂家不多），其余为综合性的设计型实验，前者比例在一般性的大学更高，而根据各校特点设立的实验微乎其微。

我们经过资料调研发现，激光在电力系统中的应用很广泛，体现在电力线除冰，煤堆体积估计等多方面，实验的设置应该考虑到这类实际应用。

（二）电力特色的教材编写

将学生实验分为三类，分别为“基于Matlab的激光基本理论仿真实验”、“激光技术验证实验”、“电力特色激光实验”。每一类实验的编写注意覆盖基本知识点，既有代表性又突出电力特色，添加“激光在面型检测中的应用”等与行业相关的实验内容，增加学生的学习兴趣，让学生知晓光电技术在电力行业也是常用的。

三、激光技术实验教学方法的改革

实验教学方法的改革是重中之重。如何在短短三个实验中让学生了解激光、运用激光是关键问题。

首先，根据三类实验内容，采用不同的指导方式。在“基于Matlab的激光基本理论仿真实验”中，以鼓励学生自己查阅文献为主，训练专业编程能力，考察其对基本理论的理解。在“激光技术验证实验”中，启发学生将激光作为光源，自主设计系统研究各类光现象。在“电力特色激光实验”中，告知学生应用背景及现有技术手段，由学生自行拟订方案完成实验。

其次，充分利用互联网世界多样的丰富的教学资源，尤其是广受好评的MOOC。由于课时、场地、仪器限制，许多经典激光实验无法完成，但网络平台可以部分解决这个问题，让学生在虚拟实验室中掌握相关知识点。此外，激光技术的仪器和设备主要是低功率的激光器和常见的光学元器件，安全性好，运行成本低，除上课时间外也可向学生开放。

再者，现有的实验要不在电脑前仿真，要不在操作台前按照现成的实验步骤按部就班地操作，多数学生在整个过程中缺乏兴趣也缺乏独立思考，倘若我们能采用先进的VR技术，让学生身临行业中进行实验操作，安全性好、可操作性强，又能提起学生的兴趣。

激光技术实验课程改革在上海电力学院2013级光电信息科学与工程专业进行了实施，学生普遍反映较好，除了熟悉了Matlab这一强大软件，还了解了面型检测、散斑检测等内容，知晓激光在电力行业的应用，对就业有一定参考意义。

参考文献

[1]王新强，聂锟，张丽娟.光信息科学与技术专业实验改革的探索[J].科技创新导报，2010（24）：153.

[2]钟先琼，胡晓飞，罗莉，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，2009，24（4）：422-426.

[3]高勋，李永大.《激光原理》精品课程建设新思路探索[J].科技创新导报，2007（27）：230.

[4]孙贯成，陈新邑，卢俊.激光器件与技术课程的建设与思考[J].吉林广播电视大学学报，2012（11）：119-120.

[5]李艳青，许佩瑶.电力院校无机化学实验教学改革探索与实践[J].中国电力教育，2012（20）：90-91.