《激光原理》課程教學改革初探

摘 要 《激光原理》是一門重要的專業基礎課，提高該課程的教學質量具有重要的意義。本文針對該課程教學過程容易出現的問題，從更新教學內容、教學手段和考核方式等幾個方面進行改革，提高《激光原理》課程的教學質量。

關鍵詞 激光原理 教學改革 課程建設

中圖分類號：G64 文獻標識碼：A 文章編號：1002-7661（2012）24-0004-02

激光是二十世紀人類的重大科技發明之一，被譽為繼原子能、計算機、半導體之后，人類的又一重大發明，被稱為“最快的刀”“最準的尺”“最亮的光”，它對人類社會生活產生了廣泛而深刻的影響。作為高技術的研究成果，它不僅廣泛應用于科學技術研究的各個前沿領域，而且已經在人類生產和生活的許多方面得到了大量的應用，與激光相關的產業已在全球形成了超過千億美元的年產值。由于各行各業都應用激光進行技術改造和新技術的開發研究，除了文科的幾乎所有理工農醫的高等院校都開設了激光原理和應用的課程。

《激光原理》是光信息科學與技術和應用物理學專業重要的專業基礎課，通過本課程的學習使學生對激光的基本概念、基本技術和基本器件有比較全面、系統的認識，培養學生分析和解決工程技術問題的能力，為進一步學習相關專業課打下基礎。然而，《激光原理》又是一門理論性很強的專業基礎課，該課程物理概念抽象和理論性強，基礎知識面廣，學生往往因缺乏感性認識，不易理解，感到難學，這對老師的教學水平和教學方法提出了考驗。筆者結合自己的教學實踐，從以下幾個方面對《激光原理》課程教學改革進行了探索。

一、教學內容的改革

《激光原理》課程主要介紹激光的產生條件、激光器的工作原理和激光器的輸出特性，這部分內容理論性強，需要應用原子物理、量子力學、熱力學統計物理、光學和高等數學等課程的結論和基礎，公式繁多、推導復雜、理論抽象，具有相當的難度和深度。在《激光原理》的教學過程中，我們還增加了部分激光技術的內容，比如激光器輸出的選模技術、激光器的穩頻、激光束的光束變換，以及激光的調制、偏轉、調Q和鎖模技術等，這部分內容是從事光信息科學與技術人員必須掌握的基本知識，通過對這些知識的學習能夠加深學生對激光器原理的理解和掌握。為了進一步加深印象，我們對典型的激光器進行了介紹，比如紅寶石激光器、汝玻璃激光器、Nd：YAG激光器等固體激光器，He-Ne激光器、CO2激光器、Ar+激光器等氣體激光器，以及燃料激光器和半導體激光器等都做了簡要的介紹。

在教材方面，我們選擇了上海理工大學陳家璧教授編寫的《激光原理及應用》（電子工業出版社）作為教材。這本教材的內容章節安排合理，知識點覆蓋面廣，理論體系較為完整，同時這本教材是在大學的普通物理學的基礎上編寫的，從激光的物理學基礎出發，著重闡明物理概念以及激光輸出特性與激光器的參數之間的關系，盡量避免過多的理論計算，以掌握激光器的選擇和使用為主要目的。因此這本教材的內容對學生來講不難理解，所講授的內容比較容易掌握。我們還增加了一本國際公認的經典教材作為參考書：Christopher C. Davis編寫的《Lasers and Electro-Optics：Fundamentals and Engineering》， Cambridge University Press。

二、教學手段的改革

在教學過程中建立師生平等的民主教學氛圍。改變“教師為主，學生從屬”的教學模式，本著師生平等的原則，以參與者的身份在教學活動中創造一種愉快輕松的氛圍，挖掘和調動學生的潛力，培養學生的創新能力。

教學方式以課堂授課為主，同時考慮到激光中有很豐富生動的現象，注重和提倡采用多種手段進行多種形式的教學，充分體現光學這門課豐富多彩、形象生動的特性，輔助的教學手段主要是利用計算機的多媒體功能。比如為了增強激光原理教學中關于激光器的光場分布的直觀性，采用快速傅立葉變換法求解傍軸近似波動方程，計算模擬激光器的光場分布，可以直觀地給出三維穩態分布圖，融合計算機的靈活性、新穎性和光學現象的直觀性及趣味性。通過演示實驗，讓同學們觀察到各種激光現象，展現了“百聞不如一見”的效果，使學生進一步加深了對課程內容的理解，激發學生的求知欲和好奇心，刺激同學們的思考。

另外，在教學過程中開展啟發式和討論式教學。從人才培養的角度來說，學生與老師應該具有互動性。開展啟發式和討論式教學，甚至適當運用跳躍式的教學方法來組織教學內容。給學生留出鉆研的空間。這不僅有利于提高教師教學研究的積極性，更能挖掘學生的開放性思維和獨立、大膽地學習和思考問題的能力，從而達到培養學生全面的科學素質和教學相長的目的。

三、考核方式的改革

考核方式已成為課程改革的一部分，與課程的實施方法相輔相成。傳統理工科院校的考核主要以閉卷筆試加平時成績的形式進行。在實際的考核過程中，我們逐漸加大平時成績的比例，減少閉卷筆試成績的比例。平時成績的考核形式可以多種多樣。比如，在授課過程中，對課程中某幾個重要的知識能力點，設立幾個小課題。讓學生們查找資料，撰寫論文，通過讓他們深入實踐，促進對知識點的掌握，強化學生自己思考的過程，達到培養學生自學意識、獨立科研意識和能力，達到素質型人才培養之目的。

如何提高《激光原理》課程的教學質量，如何優化和深化理論教學是一個長期的課題。針對教學內容、教學手段和考核方式等方面進行改革，調動學生的學習主動性和積極性，培養他們的創新思維、從事科學研究和撰寫學術論文的能力，提高他們的綜合素質和競爭力。

參考文獻：

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基金項目：本文系重慶郵電大學教學研究與改革課題項目（項目編號：XJG1128）的研究成果。

（責任編輯 劉 紅）