激光应用技术探索式课程研究

2023-01-06黄江

黑龙江科学 2022年1期

黄江

(广东海洋大学电子与信息工程学院，广东湛江 524088)

激光应用技术这门课程是在激光技术快速发展的时代背景下开设的。随着激光技术的快速发展，激光已经走出实验室，进入诸多工业领域并发挥着重要作用。在焊接领域，传统的焊条式电焊、电弧焊等焊接技术已无法满足当前高质量、高精度的焊接要求。在微电子领域，焊接接口要求十分严格、精度要求很高，焊条不仅容易破坏电路板，且其热影响区过大，会造成一定面积的元器件损伤。激光焊接[1]由于可控性强、精度高，能够很好地满足现代化微电子领域的焊接需要。在激光熔覆[2]方面，激光表现出其独特的优势。激光熔覆速度快、效率高、质量佳、便于操作、稳定性强，可以用于户外的激光熔覆修复再制造[3]，对打造绿色工业具有应用价值。激光应用技术的授课对象为电子科学与技术专业本科生，授课时间为大学三年级上学期。一方面，电子科学与技术专业是一个以应用为主的技术型专业，本课程符合学生培养方向。另一方面，广东海洋大学地处广东地区，学生实习、就业大部分都会选择在珠三角地区。珠三角地区处于中国工业、信息等多领域发展的最前沿，需要大量高新技术人才。本课程结合实际需要，逐步成为了一门特色学科，深受广大师生欢迎。

1 激光应用技术课程存在的问题

1.1 课程内容与实践结合不紧密

激光应用技术是一门以技术为主要课程目标的课程。本课程最初只安排了24个学时，且都是理论课，主要包括激光的原理、激光的分类、激光的结构等基础性知识，激光焊接、激光熔覆、激光切割、激光再制造等应用方向，还包括激光武器[4-6]、激光雕刻[7-8]、激光美容[9-11]等内容。虽然通过大量案例和模型，增强了学生的学习兴趣，但学生从未接触过激光器，也没有见过真实的激光应用。缺乏相应的实践课时安排，理论与实践严重脱节。

1.2 课程内容浅显，可操作性差

课程内容浅显，教师讲授了较多内容，但都不够深入，学生没有对知识留下深刻印象。概念的掌握也都是浅尝辄止，应用性不强，可操作性差。激光器本身是一个较为复杂的系统，若理解和掌握不深刻，操作起来会存在诸多困难。

1.3 学生学习目标不明确

激光应用技术课程的开设时间较晚，学生学习目标不明确，存在考研、直接就业等不同的想法，不同学生的学习需求也不同，统一的授课方式无法满足学生的多层次要求。

2 解决对策及改革效果

第一，针对课程内容与实践结合不紧密的问题，课题组引起了高度重视，并做出了及时调整。首先，在课时设置上，将原有的24个理论学时分为两部分。其中，18学时为理论学时，6学时为实验学时。引入实验学时的目的是为了解决学生反映的实践课时不足的问题。做出调整后，学生普遍反映良好，不仅学习了理论知识，还通过实践操作培养了动手能力，激发了学生的学习兴趣，提高了学习效率。其次，引入了三台专业级别的激光加工系统，并配有实验员对学生进行专业指导。实验课程有了场地和设备，理论课程也得到了较好的应用，充分调动了学生的积极性，提高了教学质量。

第二，针对课程内容浅显，可操作性差的问题，课题组进行了深刻反思，并做出了进一步调整。首先，在教材编排上进行了调整，教材分为介绍性部分、重点讲授部分和课后学习部分。激光应用技术行业信息量大，种类繁多，学生缺乏全局观念。因此，先通过通识教育让学生对激光应用技术行业有一个整体了解，使学生明确激光应用技术的基础、优势和应用领域。在具有全局了解的基础上，重点讲解最常见、最重要的几个应用方向。实验课程中配备的激光加工系统为固体YGA型激光加工系统，能够进行激光焊接、激光熔覆实验。教学团队充分发挥激光器的作用，重点讲授激光焊接、激光熔覆等内容，并阐述其应用和拓展方向。通过向学生展示一个完整的激光应用实例，能够使学生加深对知识的印象和掌握。此外，教学团队配备了丰富的参考资料，供有兴趣的学生进行课后学习。其次，在操作性上，教学团队做了大量改良工作，鉴于课程中重点讲授了激光焊接和激光熔覆，课题组配置了大量材料供学生开展实验，如铜材料、铝材料、钛材料、镁材料和各种合金材料等金属材料，还包括碳化钒、高分子材料、非晶态材料等。配置种类齐全的材料可以让学生充分发挥自己的动手能力，参考已有文献，自主设计新型实验，不仅使学生收获了知识，还培养了学生的科研精神，部分学生协助教师从事科研工作，成果显著。

第三，针对学生学习目标不明确，多层次学习需求无法满足的问题，课题组做出了相应调整，即开展分层次授课。本课程原有6个班的学生上课，调整后让学生自主选课，形成了以意向为主导的选课模式，同班不同学、同学不同班成为常见现象，学生根据考研型、直接就业型和混合型三种意向选课，教师将学生分成三组，进行分类型授课。通过这种模式，不仅解决了学生的多层次学习需求，也增加了学生之间的交流，对引导学生就业、考研等具有诸多益处。