激光原理與技術課程思政與產學研融合式實踐教學探究＊

王詠梅，童章偉，劉 軍，付 益，田雪冬，黃良玉，邵偉佳，唐 劍，邵來鵬

（1.廣西師范大學物理科學與技術學院，廣西 桂林 541004；2.中國電子科技集團公司第34 研究所，廣西 桂林 541004)

0 引言

2016 年12 月7 日到8 日全國高校思想政治工作在北京召開，習近平總書記在會議上指出，“要堅持把立德樹人作為中心環節，把思想政治工作貫穿教育教學全過程，實現全程育人、全方位育人”的教育工作新局面。所以思想政治教育不應只停留在政治課堂上，在高校各類專業課程授課時也要加入思政元素，促進學生精神思想和技術能力的全面發展[1-2]。

隨著現代工業的飛速發展，我國將迎來新一輪科技革命與產業變革。為了應對國家戰略需求，教育部提出新工科建設。其主要內容圍繞工程教育展開，其中包括人才培養的新模式，并提倡開展深化產教融合、校企合作的機制和人才培養模式改革研究和實踐。應對當下的形勢，高校需要培養具有創新能力的工科技術型人才。此時工科類課程傳統的教學模式略顯單薄，需要產學研結合，在掌握書本上的理論知識外，更要掌握核心技術[3-5]。從學校走進企業是實現工科類學生技術能力提升的重要途徑。激光原理與技術是光信息科學與工程專業的核心課程，是從事與光學和光電信息領域科學研究和技術開發必須掌握的內容之一[6-8]。激光的出現不僅推動了現代光學和物理學的發展，還在各種革命性技術發明中起到至關重要的作用[9]。所以，作者提出在本科生激光原理與技術的教學過程中進行改革。在課程教學中結合國家戰略需求為指導方針，從思政元素入手，激勵學生的學習熱忱，讓其樹立正確的價值觀。另外，通過與企業合作的方式學習，讓學生走進企業實驗室，接觸社會的實際需求，將使學習內容更具象，不僅有利于理解書本上枯燥的公式，更有利于促進學生樹立正確的學習目標，進而樹立正確的人生觀，為國家培養社會責任感強、實踐技術強的創新型工科人才。

1 激光原理與技術傳統教學存在的問題

筆者長期工作于測控技術與儀器專業的教學前線，主講激光原理與技術。在教學和與學生的交流中整理了本課程學習過程中出現的問題。

首先，在課堂授課過程中，有部分學生學習積極性較差。產生的原因之一是不知所學何用，缺乏目標驅動力。其次，激光原理與技術是一門綜合性學科，涉及面廣，公式較多，推導繁瑣。例如自然加寬譜線的線型函數，數學基礎好的學生可以完整推導并得到結果，但是部分學生數學基礎差，理解與推導中會遇到很多困難；且本門功課涉及面廣，需要學生具有原子物理學、物理光學、量子力學等課程的基礎知識儲備，但是本專業學生在前期學習中并未涉及這幾門課程的學習。最后，本課程中涉及大量激光特性控制的技術原理，例如選模、調Q 技術等。學生在學習過程中總是知其然不知其所以然，很多學生對于所涉及的技術和激光器的設計具有濃厚的興趣，但是卻沒辦法在理論課堂上接觸到整臺激光器，只知原理，卻沒辦法了解具體的技術和設計。

2 課程思政與產學研融合式實踐教學探究方案

面對國家發展需要，對于高校人才的培養應該與時俱進，為解決傳統教學存在的問題，教師在教學時應該從人文情懷和實際技術應用出發，激發學生的學習熱情，通過產學研的方式提升學生的技術能力。如下將從三個角度來闡述本實踐教學的探究方案。

2.1 挖掘課程思政元素，樹立正確的人生觀、世界觀、價值觀是每個大學生的必修課程

在本科課程的教學中，需要杜絕枯燥乏味，在課程上恰當、巧妙地運用思政元素是解決方案之一。思政元素的引入可以幫助學生在學習過程中樹立正確的三觀思想。

首先，從激光的相關技術原理發展史出發，挖掘課程蘊含的家國情懷和樹立民族自豪感的素材案例。例如1960 年美國休斯公司實驗室成功演示了世界第一臺激光器，這標志著激光時代正式到來。而此時正值1949 年初，我國科學家不畏困難，迎難而上，并于1961 年下半年就成功研制出我國的第一臺紅寶石激光器，且性能更優。激光器的研制成功，無疑擴展了我國的中國的高端研究領域，如非線性光學、量子光學、激光武器等。在本課程開端部分，以2022 年的冬奧會開幕式上炫目的燈光秀為課程引入，并展示我國激光武器領域重大的進展，激發學生的家國情懷和學習積極性，樹立民族自豪感。

其次，從激光器在各領域的應用出發，激發學生的科學求實、不斷進取的精神。典型激光器在各個領域的應用，也可以激發學生對于科學的探究精神。激光由于其在強度、方向性、亮度和相干性上的優勢，已經被廣泛應用于通信、醫療、軍事領域以及生活的方方面面中。例如：激光焊機、激光打印機、激光美容等，與人的日常生活息息相關。激光在生活乃至軍事領域的廣泛應用，則可以堅定學生不斷探索、不斷進取的信念。再通過各項技術對激光特性進行控制，可以提高激光設備的性能，從而達到各領域的需求。突破技術瓶頸，使激光性能的不斷提升是科學家不斷突破，追求真理的典型案例，蘊含了科學家科學務實，不斷進取的精神。

第三，唯物辯證法認為，事物發展的外部形態是質量互變規律。比如，激光產生過程就很好地說明了事物的質量互變規律。當粒子從高能級通過自發輻射躍遷到低能級時，會產生非相干的光子。隨著泵浦能量的提供，模式的選擇，和Q 調制能技術的調控，腔內的相干光子具有一生二，二生三，三生萬物的規律，不斷積累，最終形成激光。從非相干光到相干光，是物質的變化，表明質變是量變的必然結果。所以，激光原理與技術的講授與唯物辯證法是交融相通的。

2.2 基礎知識的儲備是激光原理與技術理論知識掌握的關鍵步驟之一

由于課程的限制，教師需要在正式授課前將本節課內容里所涉及到的基礎知識提前準備。例如圖1 需要講解塞曼穩頻技術[10]，首先學生要掌握左旋光、右旋光、和線偏振光的區別，并且知道電光調制的原理和偏振片的使用等基礎知識。因為這些內容在前期可能并未學習，所以教師需要提前準備，授課前將此內容傳教給學生，這樣學生才能透徹的掌握解塞曼穩頻技術實驗原理。除必要的光學基礎知識外，本課程對于高等數學，數理方法，量子力學基礎，原子物理學和熱力學統計理論等均需要一定的知識儲備。而上述課程中較多是測控技術與儀器專業學生并未系統學習過的，這需要教師提供其參考書目，供學生提前預習，并且在課上講授時注意學生的專業背景，重要內容需要仔細講解，并進行公式推導，讓學生對知識點吃透，而非一知半解。

圖1 塞曼穩頻系統的組成

2.3 產學研融合式教學是當今高校教學的必然趨勢

為應對國家新工科專業的發展需求，高校應該培養出具有一定創新能力，獨立思考能力，高水準技術能力的優秀人才。在學習激光原理與技術這門課時，除了樹立正確的三觀以外，還應該從技術學習的根本出發，爭取校企合作，讓學生走出校園，走進企業。切身去體會當今社會的需求，熟悉一臺激光器的完整搭建過程，從而掌握相關工程技術。例如中國電子科技集團公司第三十四研究所是國內第一家、原電子工業部唯一的從事光纖通信系統與整機技術基礎研究與應用開發相結合的綜合性研究所。獨立研發設計了各種類型的激光器，例如連續光纖激光器，外調脈沖光纖激光器，飛秒光纖激光器等。組織學生參觀，并安排學生前往34 所這樣的企業實習為其基礎理論知識的掌握和相關技術的學習將提供一個良好的平臺。

除此之外，本教研室也聯合桂林市光明科技實業有限公司、桂林聚聯科技有限公司、桂林弗克斯光電儀器有限公司、北海績迅電子科技有限公司、深圳艾美威電子有限公司等單位成立了“光電信息技術現代產業學院”。并于2021 年，與廣西歐神諾陶瓷有限公司簽訂了教學科研實習基地和產學研基地合作協議。此類項目為學生提供了良好的學習平臺。同時，我們邀請光電領域專家來本校進行講座，是使學生明確本專業技能需求的良好手段。

高校與企業的合作具有雙向的優勢，一方面推進了新時代創新人才的培養，一方面也為企業培養對口的技術拔尖人才（如圖2 所示）。

圖2 《激光原理與技術》產教融合教學模式實踐途徑示意圖

3 結語

新工科的推進需要高校培養具有愛國情操和實踐動手能力的工科人才。產學研的結合是打破傳統教育的弊端，促進人才培養的重要手段。教師在人才培養過程中，除了巧妙設計課程上理論知識傳授的技巧之外，還需要尊重人才的發展規律，在課程教學中加入思政元素，將德育樹人貫穿始終，激發學生學習興趣。并通過校企合作的方式，鍛煉學生的實踐能力，推動工科創新型人才的培養，為國家輸送光電信息領域的拔尖人才。