激光原理与技术课程思政与产学研融合式实践教学探究＊

王咏梅，童章伟，刘 军，付 益，田雪冬，黄良玉，邵伟佳，唐 剑，邵来鹏

（1.广西师范大学物理科学与技术学院，广西 桂林 541004；2.中国电子科技集团公司第34 研究所，广西 桂林 541004)

0 引言

2016 年12 月7 日到8 日全国高校思想政治工作在北京召开，习近平总书记在会议上指出，“要坚持把立德树人作为中心环节，把思想政治工作贯穿教育教学全过程，实现全程育人、全方位育人”的教育工作新局面。所以思想政治教育不应只停留在政治课堂上，在高校各类专业课程授课时也要加入思政元素，促进学生精神思想和技术能力的全面发展[1-2]。

随着现代工业的飞速发展，我国将迎来新一轮科技革命与产业变革。为了应对国家战略需求，教育部提出新工科建设。其主要内容围绕工程教育展开，其中包括人才培养的新模式，并提倡开展深化产教融合、校企合作的机制和人才培养模式改革研究和实践。应对当下的形势，高校需要培养具有创新能力的工科技术型人才。此时工科类课程传统的教学模式略显单薄，需要产学研结合，在掌握书本上的理论知识外，更要掌握核心技术[3-5]。从学校走进企业是实现工科类学生技术能力提升的重要途径。激光原理与技术是光信息科学与工程专业的核心课程，是从事与光学和光电信息领域科学研究和技术开发必须掌握的内容之一[6-8]。激光的出现不仅推动了现代光学和物理学的发展，还在各种革命性技术发明中起到至关重要的作用[9]。所以，作者提出在本科生激光原理与技术的教学过程中进行改革。在课程教学中结合国家战略需求为指导方针，从思政元素入手，激励学生的学习热忱，让其树立正确的价值观。另外，通过与企业合作的方式学习，让学生走进企业实验室，接触社会的实际需求，将使学习内容更具象，不仅有利于理解书本上枯燥的公式，更有利于促进学生树立正确的学习目标，进而树立正确的人生观，为国家培养社会责任感强、实践技术强的创新型工科人才。

1 激光原理与技术传统教学存在的问题

笔者长期工作于测控技术与仪器专业的教学前线，主讲激光原理与技术。在教学和与学生的交流中整理了本课程学习过程中出现的问题。

首先，在课堂授课过程中，有部分学生学习积极性较差。产生的原因之一是不知所学何用，缺乏目标驱动力。其次，激光原理与技术是一门综合性学科，涉及面广，公式较多，推导繁琐。例如自然加宽谱线的线型函数，数学基础好的学生可以完整推导并得到结果，但是部分学生数学基础差，理解与推导中会遇到很多困难；且本门功课涉及面广，需要学生具有原子物理学、物理光学、量子力学等课程的基础知识储备，但是本专业学生在前期学习中并未涉及这几门课程的学习。最后，本课程中涉及大量激光特性控制的技术原理，例如选模、调Q 技术等。学生在学习过程中总是知其然不知其所以然，很多学生对于所涉及的技术和激光器的设计具有浓厚的兴趣，但是却没办法在理论课堂上接触到整台激光器，只知原理，却没办法了解具体的技术和设计。

2 课程思政与产学研融合式实践教学探究方案

面对国家发展需要，对于高校人才的培养应该与时俱进，为解决传统教学存在的问题，教师在教学时应该从人文情怀和实际技术应用出发，激发学生的学习热情，通过产学研的方式提升学生的技术能力。如下将从三个角度来阐述本实践教学的探究方案。

2.1 挖掘课程思政元素，树立正确的人生观、世界观、价值观是每个大学生的必修课程

在本科课程的教学中，需要杜绝枯燥乏味，在课程上恰当、巧妙地运用思政元素是解决方案之一。思政元素的引入可以帮助学生在学习过程中树立正确的三观思想。

首先，从激光的相关技术原理发展史出发，挖掘课程蕴含的家国情怀和树立民族自豪感的素材案例。例如1960 年美国休斯公司实验室成功演示了世界第一台激光器，这标志着激光时代正式到来。而此时正值1949 年初，我国科学家不畏困难，迎难而上，并于1961 年下半年就成功研制出我国的第一台红宝石激光器，且性能更优。激光器的研制成功，无疑扩展了我国的中国的高端研究领域，如非线性光学、量子光学、激光武器等。在本课程开端部分，以2022 年的冬奥会开幕式上炫目的灯光秀为课程引入，并展示我国激光武器领域重大的进展，激发学生的家国情怀和学习积极性，树立民族自豪感。

其次，从激光器在各领域的应用出发，激发学生的科学求实、不断进取的精神。典型激光器在各个领域的应用，也可以激发学生对于科学的探究精神。激光由于其在强度、方向性、亮度和相干性上的优势，已经被广泛应用于通信、医疗、军事领域以及生活的方方面面中。例如：激光焊机、激光打印机、激光美容等，与人的日常生活息息相关。激光在生活乃至军事领域的广泛应用，则可以坚定学生不断探索、不断进取的信念。再通过各项技术对激光特性进行控制，可以提高激光设备的性能，从而达到各领域的需求。突破技术瓶颈，使激光性能的不断提升是科学家不断突破，追求真理的典型案例，蕴含了科学家科学务实，不断进取的精神。

第三，唯物辩证法认为，事物发展的外部形态是质量互变规律。比如，激光产生过程就很好地说明了事物的质量互变规律。当粒子从高能级通过自发辐射跃迁到低能级时，会产生非相干的光子。随着泵浦能量的提供，模式的选择，和Q 调制能技术的调控，腔内的相干光子具有一生二，二生三，三生万物的规律，不断积累，最终形成激光。从非相干光到相干光，是物质的变化，表明质变是量变的必然结果。所以，激光原理与技术的讲授与唯物辩证法是交融相通的。

2.2 基础知识的储备是激光原理与技术理论知识掌握的关键步骤之一

由于课程的限制，教师需要在正式授课前将本节课内容里所涉及到的基础知识提前准备。例如图1 需要讲解塞曼稳频技术[10]，首先学生要掌握左旋光、右旋光、和线偏振光的区别，并且知道电光调制的原理和偏振片的使用等基础知识。因为这些内容在前期可能并未学习，所以教师需要提前准备，授课前将此内容传教给学生，这样学生才能透彻的掌握解塞曼稳频技术实验原理。除必要的光学基础知识外，本课程对于高等数学，数理方法，量子力学基础，原子物理学和热力学统计理论等均需要一定的知识储备。而上述课程中较多是测控技术与仪器专业学生并未系统学习过的，这需要教师提供其参考书目，供学生提前预习，并且在课上讲授时注意学生的专业背景，重要内容需要仔细讲解，并进行公式推导，让学生对知识点吃透，而非一知半解。

图1 塞曼稳频系统的组成

2.3 产学研融合式教学是当今高校教学的必然趋势

为应对国家新工科专业的发展需求，高校应该培养出具有一定创新能力，独立思考能力，高水准技术能力的优秀人才。在学习激光原理与技术这门课时，除了树立正确的三观以外，还应该从技术学习的根本出发，争取校企合作，让学生走出校园，走进企业。切身去体会当今社会的需求，熟悉一台激光器的完整搭建过程，从而掌握相关工程技术。例如中国电子科技集团公司第三十四研究所是国内第一家、原电子工业部唯一的从事光纤通信系统与整机技术基础研究与应用开发相结合的综合性研究所。独立研发设计了各种类型的激光器，例如连续光纤激光器，外调脉冲光纤激光器，飞秒光纤激光器等。组织学生参观，并安排学生前往34 所这样的企业实习为其基础理论知识的掌握和相关技术的学习将提供一个良好的平台。

除此之外，本教研室也联合桂林市光明科技实业有限公司、桂林聚联科技有限公司、桂林弗克斯光电仪器有限公司、北海绩迅电子科技有限公司、深圳艾美威电子有限公司等单位成立了“光电信息技术现代产业学院”。并于2021 年，与广西欧神诺陶瓷有限公司签订了教学科研实习基地和产学研基地合作协议。此类项目为学生提供了良好的学习平台。同时，我们邀请光电领域专家来本校进行讲座，是使学生明确本专业技能需求的良好手段。

高校与企业的合作具有双向的优势，一方面推进了新时代创新人才的培养，一方面也为企业培养对口的技术拔尖人才（如图2 所示）。

图2 《激光原理与技术》产教融合教学模式实践途径示意图

3 结语

新工科的推进需要高校培养具有爱国情操和实践动手能力的工科人才。产学研的结合是打破传统教育的弊端，促进人才培养的重要手段。教师在人才培养过程中，除了巧妙设计课程上理论知识传授的技巧之外，还需要尊重人才的发展规律，在课程教学中加入思政元素，将德育树人贯穿始终，激发学生学习兴趣。并通过校企合作的方式，锻炼学生的实践能力，推动工科创新型人才的培养，为国家输送光电信息领域的拔尖人才。