激光原理与技术课程理论与实践教学的发展
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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