激光原理课程教学改革探索 课程教学改革

激光原理课程教学改革探索

2引入慕课资源，促进课堂教学改革 《激光原理》属于光电子类专业的一门重要专业课程。

由于课程的针对性较强，相对于其他的公共基础课而言每个 学校担任《激光原理》课程的教师为数不多。目前，《激光 原理》课程教学内容多以教材为主，再加以教师教案和收集 的各种资料，导致《激光原理》课程信息量少，形式也比较 单一。当今我国光电产业迅猛发展，而激光是整个光电产业 的灵魂，所以，让广大光电产业从业人员掌握和了解一定的 激光原理知识是非常必要的。实际上，光电产业作为一个新 兴战略产业，许多的从业人员并未受到过系统的光电子理论 教育，因而，引入慕课，不仅可以让在校的光电专业学生受 惠，而且可以惠及社会上众多非“科班”出身的光电产业从业人员。慕课突破了个别教师的界限，可以是一所大学，多 所大学，其他社会机构，甚至是更多个人直接上传视频、文 本、音频来参与教育内容并在全球分享[2]。这样一来，慕 课进入课堂，使得教学模式多样化，教学内容多元化和海量 化，每位学生都可以随时随地地从慕课平台中去获取更多自 己所需要的学习资源。《激光原理》课程理论性强，其中涉 及到较多的复杂抽象的物理概念。在实际的教学过程中学生 不易理解，仅仅依靠课堂教学很难达到预计的教学效果。这 就需要改变传统的教学模式，制作一些短小精悍的微视频课 件来实现慕课教学。慕课的主要载体就是十分钟左右的微视 频，我们可以为每一个晦涩难懂的物理概念制作一个微视频， 并加以多媒体动画讲解[3]。每一个微视频的时间不长，这 样可以集中学生的注意力，同时动画讲解可以提高学生学习 《激光原理》的兴趣，更大程度上提高学生自主学习的能力。

另外，在慕课模式下，《激光原理》课程的考核方式也可以 采用除传统的试卷考试之外的更为灵活的方式进行。在整个 《激光原理》课程的学习过程中，由于有了慕课这种方便、 快捷的学习方式，学生可以随时对自己感兴趣的内容进行学 习，所以，在学习过程中更能激发学生的主观能动性。那么， 在这种情况下，教师也可以根据所教授的内容和学生自身的 特点对学生进行引导并提出一些跟课程相关的问题，叫学生 自行寻找解决问题的方案。据此，教师可以判断学生对课程 的掌握程度和学生解决问题的能力，从而给出课程的考核分数。这样的考核方式，也是激励学生不断学习的一种手段， 在每次任务的完成和讨论过程中既可以调动学生的积极性 又可以增进师生互动，同时每次任务完成后可以及时的帮助 学生了解自己对知识点的掌握效果。

3利用慕课平台，建立虚拟实验室 在大多数《激光原理》的实际教学过程中，多以理论教 学为主，虽然在教学中辅以多媒体教学手段，但是教学效果 不是很明显，比如在讲解谐振腔的损耗对激光器的影响的过 程中，由于教学手段限制，很难让同学们从抽象的理论中解 脱出来。那么如何让学生真切体会到谐振腔损耗对激光器的 重要性？这是我们在《激光原理》教学中一直关注的问题。

显然，我们必须改变传统的以理论教学为主的教学方法。这 样就要求理论教学内容紧跟实验教学，但是由于目前激光实 验设备昂贵，针对性强，甚至有些大型精密仪器往往无力购 买，这必然导致实验教学的缺失。另外，实验课教师面对学 生讲解实验的时候，由于一个班人数较多，受到视角的限制， 不可能所有的学生都能完整清楚的看到每一个操作细节。尤 其是大型贵重的仪器受到经费的限制，台数少，上课学生多 的时候不是所有的学生都有实际操作的可能，甚至有时候很 多的精密仪器都是作为演示实验只有教师操作，学生只能在 一旁观看。利用慕课资源，建设虚拟实验室可以在很大程度 上解决激光原理实验的问题。在教学手段上，可以利用 LASCAD等激光器设计专用仿真软件建立虚拟实验室，演示激光的产生和激光束的传播规律，以提高教学效果。虚拟实验 室可以大大减少设备资金的投入和各种实验耗材的开销，还 可以使得每位学生都有亲自操作的机会，可以使得学生更大 程度上加深对深奥的概念理解。由于慕课建立在网络平台， 课后只要学生有兴趣就可以继续在虚拟实验室进行操作，方 便学生利用零散时间来进行学习，如果有不熟练或有疑问的 地方可以反复多次的实践直至理解为止，这在传统的实验课 堂上是几乎不可能的。在慕课条件下建立虚拟实验室可以在 教学内容上，加大综合性、设计性实验课题的比重，体现理 工科课程的特点。精选一部分实验内容制定微型的基础实验 用来完成一些验证性实验，例如模拟激光器和激光束的相关 特性，加深学生对《激光原理》的感性认识。同时可以再加 设一部分激光原理的课程设计的题目，启发他们做一些新型 的科学研究，满足学生的高层次需求。比如，利用虚拟实验 室结合matlab编程等软件设计，鼓励学生开展激光器有源光 学谐振腔设计等工作，开展高斯光束聚焦特性和中红外激光 器设计等专题活动。同时可以借鉴国外的教学模式，各种课 程设计的实验报告采用论文形式，培养学生的科学素养，提 高学生撰写专业论文的能力，为今后的毕业设计、毕业论文 以及科技论文打下坚实的基础。我校2014年获批湖北省光电 信息技术虚拟仿真实验教学中心，以该项目为依托，我们已 经着手建立激光原理虚拟实验室。

4慕课可以增进师生交流与沟通传统的教学方式以课堂为中心，教师主导着课堂教学。

而课堂教学则以灌输理论知识为主，教师讲解过程中学生处 于被动接受的地位，师生间互动较少。受到多方面因素的影 响，目前大部分学校的《激光原理》教学，教师在课堂上往 往只根据教材的安排，按部就班照本宣科教授书本非常狭窄 的理论知识，而不注意这门课程在生产实际中的应用以及这 个行业当前发展的状况。另一方面，在现有的教育体制下， 高校教师更多的关注自己的科研，而缺乏在教学方面创新的 动力，仅把知识的灌输作为主要的教学目标，学生在学习过 程中得不到有效的指导和监督[4]。然而教学的主要目的并 不是为了培养学生的应试能力，而是为了训练学生的自主学 习能力使其更能适应社会化发展。慕课利用当代先进的信息 技术，使得全人类能够共享优质教育资源。慕课所提供的方 便和快捷保障了学生的学习自主权[5]。与传统的教学方式 不同的是，慕课的内容汇聚了大量的优质资源，学生可以通 过网络观看各种《激光原理》的微视频，也可以根据自身的 情况来制定学习目标，组建学习内容。学生可以观看本校、 外校甚至是国外教师教授《激光原理》的教学视频并操作各 种虚拟实验室。学生可以利用慕课平台与更多的教师和同学 交流互动，分享各式各样的学习资源，甚至于可以组建网络 讨论小组和兴趣小组，互相讨论自己感兴趣的课题，分享笔 记，点评课程。在慕课模式下，教师和学生的角色都会有所 转变甚至于可以互换。慕课对教师提出了前所未有的挑战，学生可以根据所需要的学习内容自行选择上课教师，这样对 教师的教学水平、教学风格提出了更高的要求。学生也可以 根据自己对某个知识点的理解制作微视频上传到慕课平台， 教师也可以通过学生的讲解视频来了解学生的思维方式和 理解程度。有些学生通过参考文献、虚拟实验或是各种社会 实践来提出自己对《激光原理》课程中各种见解，这些都是 教师在传统教学中所无法得知的。可以想象在慕课环境下， 没有学生会选择教学模式古板、教学质量差的教学视频来观 看，这样很多照本宣科、本本主义的教师将会消失，同时也 对学生的自律性提出了更高的要求，是被动的学习转变为自 主的学习模式。所以，在慕课模式下，教师教学生学的传统 师生关系将会发生很大的改变。教师在教学过程中将会有更 多的机会从学生处获益，“教学相长”将会在慕课模式得到 更加完美的诠释。

5慕课模式下校企合作，了解更多的科技动态 激光原理是一门实践性很强的课程。教学中需要学生多 动手、多思考，在实验中理解和应用课堂教学中学到的理论 知识等。受限于激光器的构造特性，一般理论课堂难以进行 实验演示，即便演示，效果也不好。此外，在教材上，由于 光电子技术的快速发展，新型光子器件和新的激光技术不断 涌现，导致教材的先进性有所欠缺，比如激光短脉冲技术一 般教材都只介绍传统的调Q，锁模技术，而应用在高功率超 短激光脉冲产生的啁啾放大技术却很少涉及。这种教学模式与教学部提出的“应用型普通本科学校”是相违背的，大学 从来不是“象牙塔”，不只是单纯的要求学生参加应试教育 的考试，而是要培养提高学生的综合能力包括自主学习的能 力、发现问题解决问题的能力和工程应用能力等。但是，综 合能力的培养与提高不是一朝一夕的事情，它贯穿于从学校 到社会甚至整个人生。这就要求我们的大学课堂与企业的要 求紧密的链接起来，可以根据企业合作要求搭建慕课平台， 企业可以根据他们对激光工艺的要求和大学院校共同开发 慕课平台，聘请企业工程师和一些有经验的工人加入慕课的 开发和制作[6]。根据企业要求制作的慕课，学生不仅可以 学习理论知识，还可以学习到实践技能。在所有完成慕课的 学生中，企业可以根据完成情况择优录取，免去一部分招聘 和培训的成本，学生通过慕课的训练也能很好地适应企业的 工作，真正获得双赢的效果。由于《激光原理》课程专业性 强，大多受到资金的限制，每个学校对《激光原理》课程的 投入不会太大，难以添置高端仪器，而慕课是综合各个院校 及企业的各种教学资源，这样实验仪器设备要更为齐全，通 过慕课可以了解到一些没法见到的大型高科技仪器设备，熟 悉仪器的用途、操作原理以及使用方法等。利用慕课模式， 引进企业的研发机构，这样可以综合利用社会资源。在《激 光原理》慕课建设内容中，可以以企业产品市场销售走势对 教学重点进行适当的调整，以适应企业的需求[7]。从这个 角度来讲，这也可以激发学生学习《激光原理》的兴趣，开拓知识面，开发其潜在的创造能力，通过这种课内外科技活 动结合的教学形式，了解高科技知识，达到在本科阶段参与 科研的目的。这既为学生的进一步深造奠定了坚实的理论和 实践基础，也实现了学校人才培养和企业需求的无缝对接。

所以，在慕课模式下实现校企合作，对学生、学校和企业都 是有好处的，是一举三得的事情。

6结论 慕课时代学生可以通过网络得到各种优质的《激光原 理》的教学资源，充分的将课堂教学与慕课结合起来，能让 学生在课堂中有新的收获后还可以在课后学到更多的知识。

慕课必将对大学的师资队伍建设、课程设计与开发、教学组 织等诸多方面产生重大而深远的影响，充分发挥慕课的优势， 改变传统教学方式的单一，丰富课堂内容，构建一种新型的 《激光原理》教学模式，培养学生扎实的理论知识，提高学 习能力和实践动手能力以及培养学生的工程素质和创新意 识。同时慕课模式对课堂教学以及教师的教学水平提出了更 高的要求，这就要求教师改变教学理念，甚至于对大学的管 理也提出了新的要求，这些都将是《激光原理》课程教学改 革的一个机遇。《激光原理》教师应该在抓住这一机遇努力 提高自身的教学水平，为培养高素质的光电产业人才做出自 己的贡献。