激光原理与技术课程理论与实践教学的发展

　1 激光原理与技术课程现状分析
　　激光原理与技术课程，作为光电信息工程专业一门重要的专业课，具有一定的基础性又有很强的专业性，它以应用光学、物理光学等基础课程为基础，又是光纤光学、信息光学等课程的基础，起到承上启下的重要作用。本课程的教学内容既有抽象的理论，也有广泛的极具吸引力的技术应用，其应用范围涵盖目前科技的众多领域。该课程的主要任务是使学生掌握激光理论的相关基础知识，掌握激光产生的基本原理，掌握光学谐振腔与激光模式的基础理论，了解激光器的结构特点和基本特性，了解激光的应用领域与典型应用技术，了解高斯光束的基本特性，掌握激光特性的控制与改善方法。本课程的突出特点是既有较深的理论知识又有广泛的应用领域，因此必须做到理论与实际操作密切结合，强调技术的应用。
　　根据本课程的特点以及社会对光电信息类创新型人才的培养要求，现有的教学理念及教学方法必须转变才能满足社会对光电信息类创新型人才的高标准要求。因此，要牢牢抓住培养创新型人才为主导的教育教学思想，应用与之相应的教学方法与教学手段，调整教学结构，使教学方法与手段成为实现教学理念的必要手段。激光原理与技术课程以概念多、理论深奥、应用范围广、实用性强为特点。课程学习除要求学生具备较好的数学、物理、光学基础知识外，还须有较强的推理能力。另外，原子能级的跃迁规律、激光产生的条件、光学腔的结构特点及高斯光束的传输规律等，这些内容借助板书和教师的讲解很难表达透彻，学生理解较困难。随着高校卓越工程师计划的实施，社会和学生对教师的教学能力提出了更高的要求，理论课的教学学时被压缩，但不能降低教学质量，实践课的教学学时要增加，对学生的创新能力培养要求较高，教师也切身感受到了教学的压力。因此，在这种教育背景和教育环境下，必须从教学方法、教学手段、教学内容、考核方法等方面加大改革力度，激发学生的学习积极性和主动性，提高教学质量。
　　2 教学内容与教学手段的改革
　　针对传统教学模式下，教师讲解、推导，学生缺乏感性认识、被动接受、不易理解等问题，在授课过程中可以向学生展示实物并讲解其原理、结构及应用，如各种常见激光器、全息工艺品、激光测距仪等，以增强学生的感性认识、培养和激发学生的学习兴趣。利用Matlab软件对激光原理与技术课程的相关内容进行动态仿真、播放视频、展示图片等多种灵活的教学模式，从而使学生想学、乐学、善学，真正发挥学生学习主体的作用，激发学生的学习积极性，为激光原理的学习、光电信息创新型人才的培养打下坚实的基础。
　　要实现上述教学模式描述的教学效果，制作一套文字精练、层次分明、条理清晰、便于操作、生动形象的多媒体课件，是教学环节中至关重要的内容。通过多媒体课件播放与教师讲解，使学生对课程中的重点、难点有一定的感性认识，便于他们理解和掌握，如对原子发光机理中的能级跃迁过程，光学谐振腔的结构及工作机理，对高斯光束的形象描述，激光在物质中的传播，光与物质的相互作用，激光特性控制与改善的原理与过程展现，激光在国防、工业、医学等领域的具体应用进行实例描述等，可以结合LabVIEW，Matlab软件进行模拟、仿真，采用动画、视频等生动灵活的方式进行教学。使学生在轻松愉快、趣味横生、内容多变的教学环境中学习和思考，以激发学习兴趣，拓展想象空间，提高学生对知识的掌握水平，培养学生的创新能力与创新水平，从而达到提高教学质量的目的。制备了丰富多彩、内容充实的多媒体课件，并不意味着万事大吉，还要避免课件华而不实、夸夸其谈，要注重基础知识、基本概念、基本性质、基本现象的讲解，注重公式的物理意义、内涵与外延、应用领域及应用范围的讲解，要注重培养学生分析问题、解决问题的正确方法，以提高学生分析问题及解决问题的实际能力，同时要注重启发式教学，注重学生创新意识与创新能力的培养。
　　3 实验与考核模式的改革
　　目前，激光原理与技术实验主要包括激光器的组装调试与主要参数调试、应用激光干涉进行位移测量、He-Ne激光器光斑尺寸与远场发散角的测量、激光全息的记录与显示。实验目的是让学生掌握激光器的结构原理，主要参数调试，激光在工业、安全等领域的应用，帮助学生建立激光系统的完整概念和综合运用所学知识的能力。
　　对于我校而言，光电信息工程专业是一个新开设的专业，光电信息方面的各个实验室仍处于建设阶段，因此，激光原理与技术实验教学面临实验仪器数量、种类有限，可开展的实验项目受限等困难，然而，这对教师而言既是挑战又是机遇，教师要化不利为有利，可摒弃传统以验证性实验为主的教学模式，代之以应用型、创新型实验为主导，以验证性实验为辅的实验教学模式进行教学。首先，教师带领学生以现有的芯片、微机电产品、光学产品为基础，自己动手搭建相应的实验平台与实验系统，进行应用型实验与创新型实验研究。这对我校的本科实验教学理念产生了较大影响。其次，利用软件编写代码在自己搭建的实验平台与系统中进行实验模拟及开发，如模拟激光的传输、干涉、衍射、激光全息的生成与再现等效果，从而建立一套以目前主流软件和先进硬件为基础，可以方便灵活地模拟用激光进行信息处理、测量的仿真、创新实验系统。利用建立的实验系统与平台，结合重大科技竞赛，如飞思卡尔智能车竞赛、大学生挑战杯竞赛等，达到全方位、立体化地培养学生理解知识、应用知识及创新能力的目的。
　　在考核方式上，采取理论课+实验课的考核方式，适当降低理论课的考核比例，增加实验，尤其是创新实验的考核比例。此外，如果学生在与此课程相关的竞赛、专利等方面获得较好成绩，可以等同该课程实验考核为优秀。
　　通过这种方式，可以最大限度地拓展激光实验的数量与领域，锻炼学生实验技能及工程实践能力，真正理解与掌握激光原理与技术课程的相关内容，从而真正激发学生的创新思维，达到为社会培养创新型人才的目的。
　　4 结束语
　　分析了我校激光原理与技术课程的教学现状，以满足社会经济、科技发展对人才培养的要求。以服务地方经济发展为目标，提出了充分利用当前科技手段和现代教育教学理念，对激光原理与技术课程教学内容、实践教学方法进行改革，并对提高学生分 析问题、解决问题以及创新能力的培养提出建议和思路，以期对该专业本科教学质量的提高有所帮助。
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;高教》2014年第5期，版权归原作者和期刊所有，如有异议请联系，本站将及时处理。