关于《激光原理与技术》课程教学改革的思考
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关于《激光原理与技术》课程教学改革的思考一、教学现状“激光原理与技术”是应用物理学本科专业的专业课,是一门理论性很强的专业基础课。
通过本课程的学习可以为学生今后从事激光技术、光通信、信息处理、红外探测、环境检测、激光医疗诊断和材料加工等方面的相关光学工程研究打下基础。
由于该课程物理概念抽象并且理论性强,基础知识面广,不易理解,感到难学,畏难情绪严重,学习这门课程时的兴趣就不如其它普通物理课程;此外,由于学生对激光应用方面的知识了解较少,往往因缺乏感性认识,不能充分体会到该课程的重要性,导致学生在学习中没有一个积极的态度;再次,“激光原理与技术”需要讲授激光的基本原理、基本技术以及激光的应用三部分内容,知识点多,逻辑关系也不像力学、电磁学等那么明显,再加上该课程总的学时数只有32学时,所以大部分学生在学习中会感觉到有些凌乱,理不清头绪,最终导致不能巩固和深化所有的知识点。
基于以上问题,如何在教学中合理的处理教学内容以及采取合理的教学方法,做到重点突、详略得当,既要让学生掌握基本原理和基本技术,又要了解激光的具体应用是目前教学过程中急待解决的主要问题。
二、对教学内容适当删减《激光原理与技术》是一门理论性很强的专业基础课,该课程涉及的基础知识面广,需要应用原子物理、量子力学、热力学统计物理、光学和高等数学等课程的结论和基础,公式繁多、推导复杂、理论抽象,具有较大的难度和深度。
要在32学时内完成教学任务,就必须选择合适的教材并且合理的安排教学内容。
在教学中我们选择的是上海理工大学陈家璧教授编写的《激光原理及应用》(电子工业出版社)作为教材。
这本教材的特点在于内容章节安排合理,知识点覆盖面广,理论体系较为完整,避免过多的理论公式推导和计算,而把重点放在阐明物理概念以及激光输出特性与激光器的参数之问的关系,帮助学生了解和掌握最基本的激光原理和技术,学会如何根据不同应用范围选择合适的激光器。
因此这本教材的内容很对工科类的学生的胃口,尤其是具有一定物理基础的应用物理系学生来说所讲授的内容比较容易掌握。
《激光原理》课程教学改革初探摘要《激光原理》是一门重要的专业基础课,提高该课程的教学质量具有重要的意义。
本文针对该课程教学过程容易出现的问题,从更新教学内容、教学手段和考核方式等几个方面进行改革,提高《激光原理》课程的教学质量。
关键词激光原理教学改革课程建设激光是二十世纪人类的重大科技发明之一,被誉为继原子能、计算机、半导体之后,人类的又一重大发明,被称为“最快的刀”“最准的尺”“最亮的光”,它对人类社会生活产生了广泛而深刻的影响。
作为高技术的研究成果,它不仅广泛应用于科学技术研究的各个前沿领域,而且已经在人类生产和生活的许多方面得到了大量的应用,与激光相关的产业已在全球形成了超过千亿美元的年产值。
由于各行各业都应用激光进行技术改造和新技术的开发研究,除了文科的几乎所有理工农医的高等院校都开设了激光原理和应用的课程。
《激光原理》是光信息科学与技术和应用物理学专业重要的专业基础课,通过本课程的学习使学生对激光的基本概念、基本技术和基本器件有比较全面、系统的认识,培养学生分析和解决工程技术问题的能力,为进一步学习相关专业课打下基础。
然而,《激光原理》又是一门理论性很强的专业基础课,该课程物理概念抽象和理论性强,基础知识面广,学生往往因缺乏感性认识,不易理解,感到难学,这对老师的教学水平和教学方法提出了考验。
笔者结合自己的教学实践,从以下几个方面对《激光原理》课程教学改革进行了探索。
一、教学内容的改革《激光原理》课程主要介绍激光的产生条件、激光器的工作原理和激光器的输出特性,这部分内容理论性强,需要应用原子物理、量子力学、热力学统计物理、光学和高等数学等课程的结论和基础,公式繁多、推导复杂、理论抽象,具有相当的难度和深度。
在《激光原理》的教学过程中,我们还增加了部分激光技术的内容,比如激光器输出的选模技术、激光器的稳频、激光束的光束变换,以及激光的调制、偏转、调Q和锁模技术等,这部分内容是从事光信息科学与技术人员必须掌握的基本知识,通过对这些知识的学习能够加深学生对激光器原理的理解和掌握。
关于激光原理与技术课程教学的几点思考马嘉赛(中国矿业大学理学院江苏徐州221116)摘要:激光原理与技术课程教学中所用教学方法尤为重要,本文从实际生产生活应用与激光原理与技术之间、教学内容与学生学习思维方式之间的渗透及关联,以及教学手段对学生的影响几个方面来阐述如何在激光原理与技术教学中进行科学性教学。
关键词:渐入渗透式教学激光原理与技术我们的前辈们总结出许多良好的学习方法。
一个是按部就班渐进式学习的方法;另外一个是渗透式方法。
按部就班地学习方法很简单,就是由一而二,由二而三,在前面的基础上学习新的东西。
而渗透式方法是指一开始处于不懂的状态,但经过了一个长期的接触,经过时间推移不知不觉逐渐就已懂了,并学到了许多东西。
这两种方法各有特色,对于我们的课程,可以采用这两种方法的结合。
我们通过学习的最终目的就是吸收消化更多知识,掌握更多原理、本质及方法,将整个学习过程构筑成一个整体。
激光原理与技术课程是一门传统的大学物理类或光学工程类专业课程,也是不少信息类工科学科的必修科目之一。
对这门物理/光学专业的必修课,随着教育改革的不断深化,拓宽学生的知识面与积极性也逐步变成教改工作的重要内容之一。
一方面,在课堂上要巩固和深化学生所学到的激光理论的基础知识,为后续课程的学习提供必要的理论基础和依据;另一方面,在课堂之外的实际应用中,要训练和培养学生运用激光原理的知识来解决实际问题的能力,并在解决实际问题的过程中,凸显创新能力。
对于过去那种按部就班填鸭式的教学方式,已经因为其明显弊端而必须淘汰。
本文将从如下几方面探讨如何在激光原理与技术的教学中运用良好的教学方法。
1现实生活中的应用及激光原理与技术课程之间的联系激光原理与技术这门课程研究的对象是激光产生的原理、激光的各种特性、激光器的构建以及激光调制技术。
在课程学习中,大量的物理公式的推导不可避免,但纯粹的推导往往令人厌烦,使学生在学习中感到痛苦不堪。
因此在授课过程中,若插入现实生活中的例子以及科技前沿的内容,就显得趣味横生,极大激发起学生的学习兴趣。
2021年3月总第357期ISSN1672-1438CN11-4994/T 激光原理与技术课程实验及实践教学改革王 萌 何铁锋 王 宁 项炳锡 张良静深圳技术大学中德智能制造学院 广东深圳 518118摘 要:根据对激光原理与技术课程教学现状的分析,从教学内容、教学方法和实验教学3个方面对激光原理与技术课程进行改革。
激发学生的学习兴趣和学习的主动性,加强基础实验教学并增加开设设计研究性实验,弥补当前实验内容不足、不新、不全的缺陷,培养学生的探索精神和创新能力。
关键词:激光原理与技术;实践教学;教学效果;探究式教学作者简介:王萌,工学博士,助理教授;何铁锋,工学硕士,实验师;王宁,工学博士,助理教授;项炳锡,工学博士,助理教授;张良静,理学博士,副研究员。
激光原理与技术课程是激光智能制造专业的专业必修课,是一门理论性很强的专业基础课。
本课程主要介绍激光产生的基本原理和特性、激光器的基本结构和类型、激光器的主要应用以及光通信和信息光电子领域常用的激光技术和典型激光器件,培养学生对激光、激光器件及各种激光技术的感性认识,使学生掌握激光原理、技术和器件的基本知识,并引导学生了解激光在当今信息光电子领域的主要应用和前沿动态,通过本课程的学习可以为学生今后从事激光技术、光通信、信息处理、红外探测、环境检测、激光医疗诊断和材料加工等方面的相关光学工程研究打下基础。
但是这门课程内容具有抽象性、理论性强等特点,对于本科生而言,学习难度较大,容易使学员产生畏难情绪。
实验教学是这门专业基础课的一种重要组成部分,是培养学生实践能力、创造能力的主要手段,是学员真正认识激光器、理解激光理论与技术的必要步骤。
但是目前的实验器材不能涵盖高斯光束的特性、光斑质量测定等关键教学内容。
基于以上因素,笔者结合课堂讲授激光原理课程的体会,对本门课程进行了教学改革。
1 目前针对激光原理与技术课程教学改革的必要性激光智能制造具有低成本、环境要求低、无须掩模等优点,目前,德国的工业激光加工技术处于世界领先地位,欧美主要国家在大型制造产业,如机械、汽车、航空、钢铁、造船、电子等行业中,基本完成了激光加工工艺的更新换代,进入“光加工”时代。
竭诚为您提供优质文档/双击可除激光原理课学习心得篇一:关于激光原理与技术课的一些感想关于激光原理与技术课的一些感想光科01班3011202249郭冰清激光原理与技术这门课是这个学期耗费我精力最多的一门课程。
首先,它内容多,难度大,进度快,而且我又缺少物理光学的基础,所以学起来比较吃力,即使反复的学习,对知识点的理解依旧较为肤浅。
其次,是激光原理与技术有幸成为了Qc计划的一员,三次月考三次大作业两次讨论课,让我在学习课本知识的同时,督促我去查阅和学习各种关于激光器的文献资料,拓宽了自己的知识面,也加深了对课本知识的理解。
下面就大作业和讨论课详细的说一说我的感想和建议。
大作业:三次大作业中我感觉第一次大作业是最难的,即看一篇英文文献并写读后感。
刚开始时,我都不知道去哪里能找到进几年写的比较好的英文文献,在同学的帮助下终于找到了一篇关于被动调Q的文章。
但是对于我这个英语渣渣来说,接下来才是挑战的开始。
满篇都是不认识的单词,一句话都看不懂,借用谷歌翻译和各种词典,我花了整整四天才硬着头皮看完一篇不到四页的文献,由于当时还没有学习关于调Q的知识,我又把《激光原理》和《激光技术》上关于调Q的内容自学了一遍,才算勉强明白了文章的意义。
这次大作业教给我查阅英文文献的方法,也提醒我学好外语是多么的重要,同时也让我提前接触了调Q的知识,在以后上课的时候不至于非常吃力,另外,在看这篇英文文献的过程中我学到的几个单词,也帮助我在最近的光电子导论课的考试中多得了几分。
第二、三次大作业对于我来说就没有这么煎熬,首先它是中文的,而且是在我已经掌握了一些相关知识的情况下去写论文,并且我们还有同组成员的帮助,一起交换资料讨论问题的过程让我受益匪浅。
同时也让我加深了对课本知识的理解,了解了一些最新的激光技术和激光器的应用。
几点小建议就是:第一希望大作业的形式更加多样化,比如第一次是论文,第二次就换成一道设计题目等等;还有希望各个组之间可以有一个互相交流和展示的机会,让我们更多的了解一下其他的组的题目和研究成果。
“激光原理与技术”课程实验教学浅谈作者:魏强袁敏周波来源:《成才之路》2010年第23期摘要:激光技术是光电子專业的一门重要课程。
为了培养本专业学生的应用和创新能力,本文从加强激光原理与技术实验教学的角度进行了探索。
关键词:光激光原理与技术;应用能力;创新能力;实验教学引言:激光原理与技术是一门综合性很强的课程,是电子、信息、物理等专业的本科生课程,它一般在高年级开设。
主要是阐述激光器的基本原理和理论,内容一般包括激光器的光谐振腔理论、速率方程理论和半经典理论,典型激光器和激光技术应用。
该课程内容抽象,只靠课堂讲授很难达到预期的教学效果,学生很难真正理解该门课程的基本理论和应用。
本文提出通过加强激光原理与技术的实验教学,帮助学生真正认识激光器、理解激光理论,掌握调试、测试激光器的各种方法,提高学生的应用和创新能力。
一、正确处理理论教学与实验教学的关系由于传统教育观念的影响,在激光原理与技术的教学中,教师总是注重向学生讲解理论知识,而忽略实验教学。
理论课讲到的结论一般是通过复杂的数学推导得到的,很抽象,如果没有实验印证,学生很难真正理解。
激光器是一种非常精密的仪器,实验教学对于学生动手能力的培养、创造性思维的形成以及操作技能都有着理论课不能替代的作用。
基于这种认识,我们必须改变过去那种轻实验重理论的教学观念。
二、增加投入,加强实验室建设鉴于激光原理与技术的实验仪器价格通常相对昂贵,因此,多数学校的激光原理与技术实验课难以开设。
即使能开设的实验课,也往往由于台套数较少影响了教学效果,造成很多学生没有实际动手参与操作的机会。
往往是少数人操作,多数人看,甚至有些同学连看都看不到。
有时候,某些实验只能退化为演示实验。
然而,目前企业和科研院所都需要既懂理论知识又有较强应用能力、动手能力的学生。
企业和学校在人才需求和培养方面存在代沟。
因此,为培养符合时代发展要求的光电人才,必须加大实验室建设的投入,更新实验设备,使实验教学内容跟上科学、技术与产品的迅猛发展。
基于新型翻转课堂的《激光原理与技术》教学改革探索作者:李雪璁,郭津博,刘玲来源:《教育教学论坛》 2018年第26期基于新型翻转课堂的《激光原理与技术》教学改革探索李雪璁,郭津博,刘玲(天津工业大学理学院,天津 300387)摘要:随着移动互联网技术的飞速发展,新媒体的优势愈发明显,教育教学借助新媒体平台和技术进行改革势在必行。
本文分析了新媒体环境下《激光原理与技术》课程基于翻转课堂进行教学改革的意义,并结合《激光原理与技术》课程的特点,提出创新型的教育教学改革方案。
关键词:翻转课堂;激光原理与技术;教学改革中图分类号:G642.0 文献标志码:A文章编号:1674-9324(2018)26-0107-02一、引言随着科学技术的发展,在移动手持式终端设备普及的今天,智能终端设备已经成为大学生的必需品,新媒体对大学生学习和生活的影响越来越显著。
因此,借助新媒体的力量进行高校教育教学改革已是大势所趋。
[1]在新媒体蓬勃发展的大环境下,各种新型教学模式给传统教学模式带来很大的冲击。
尤其是翻转课堂这种模式,将传统的教育教学的主体从教师向学生倾斜,能够更大程度地挖掘学生的主观能动性,对于培养具有创新创业能力的新型人才非常有益。
翻转课堂(FlippedClassroom)是指重新调整课堂内外的时间,将学习的决定权从教师转移给学生。
在这种教学模式下,学生在课下可以观看视频、讲座、查阅文献资料,自主完成相应课程内容的学习。
在对新知识有了一定了解后,学生带着在自学过程中遇到的难点和疑问,在课堂上与教师和其他同学进行互动学习、共享和讨论,从而完成对知识的消化吸收。
[2]在这一过程中,教师采用讲授法和协作法来满足学生的需要以及促进他们个性化学习,让学生通过这个过程的实践来获得更扎实的知识。
但是完全的“翻转”并不适用于现有的教学体系,也不能完全符合《激光原理与技术》课程的教学需求,更不是一蹴而就的,因此,还需要进行一定的改革创新。
激光原理与技术的课程目标改革摘要课程目标作为激光原理与技术课程的风向标,不仅对标毕业要求的指标点,而且支撑人才培养目标。
经过深入调研并分析学生的学习成绩,课程组对激光原理与技术的课程目标进行了“去粗取精”式的改革,在“减负”的前提下达到了“赋能”的效果,课程目标的达成度得到了明显提升,取得了良好的教学效果。
在今后的教学活动中,课程组将课程目标改革的成果推广到其它课程的教学。
关键词激光原理与技术,课程目标,课程组,改革1.引言自1960年世界上第一台红宝石激光器问世伊始,光学的发展翻开了新的一页。
与非相干光源不同,相干光源具有良好的单色性、相干性、方向性和高亮度等特点,因而被广泛应用于遥测、遥感、制导、定位、精密加工和检测等领域[1]。
激光原理与技术课程包括激光的基本原理和基础技术,主要介绍激光的特性、腔模理论、激光束的形成、谱线加宽等基本原理以及激光器的选模、调Q、锁模等基础技术[2]。
由于以普通物理学、高等数学、物理光学、原子物理学和量子力学等为先修课程,激光原理与技术课程具有很强的理论性,因此,学习难度较大[3]。
在以往的教学过程中,激光原理与技术课程组以学校的办学定位为宗旨,始终坚持“培养地方性实用型专业人才”的教育理念,制定了光电信息科学与工程专业的人才培养方案[4],编写了激光原理与技术课程的教学大纲。
基于教学大纲对人才培养目标和毕业要求的支撑情况,课程组设定了具体的课程目标[5]。
经过长期的教学实践,课程组发现激光原理与技术的课程目标已经不能适应当前的教学活动,学生的学习成绩不佳,课堂气氛沉闷,课程目标没有完全体现出相应的毕业要求,故对人才培养目标难以起到支撑作用[6]。
为此,课程组在充分调研的基础上,认真分析激光原理与技术课程的教学大纲,仔细查找课程目标的对标点,对课程目标进行系统的全方位改革,以便达到预期的教学效果。
2.激光原理与技术的课程目标2.1学校人才培养定位湖北汽车工业学院是全国唯一一所以汽车命名、最具汽车特色的公办普通高等院校。
关于《激光原理与技术》课程教学改革
的思考
一、教学现状
“激光原理与技术”是应用物理学本科专业的专业课,是一门理论性很强的专业基础课。
通过本课程的学习可以为学生今后从事激光技术、光通信、信息处理、红外探测、环境检测、激光医疗诊断和材料加工等方面的相关光学工程研究打下基础。
由于该课程物理概念抽象并且理论性强,基础知识面广,不易理解,感到难学,畏难情绪严重,学习这门课程时的兴趣就不如其它普通物理课程;此外,由于学生对激光应用方面的知识了解较少,往往因缺乏感性认识,不能充分体会到该课程的重要性,导致学生在学习中没有一个积极的态度;再次,“激光原理与技术”需要讲授激光的基本原理、基本技术以及激光的应用三部分内容,知识点多,逻辑关系也不像力学、电磁学等那么明显,再加上该课程总的学时数只有32学时,所以大部分学生在学习中会感觉到有些凌乱,理不清头绪,最终导致不能巩固和深化所有的知识点。
基于以上问题,如何在教学中合理的处理教学内容以及采取合理的教学方法,做到重点突、详略得当,既要让学生掌握基本原理和基本技术,又要了解激光的具体应用是目前教学过程中急待解
决的主要问题。
二、对教学内容适当删减
《激光原理与技术》是一门理论性很强的专业基础课,该课程涉及的基础知识面广,需要应用原子物理、量子力学、热力学统计物理、光学和高等数学等课程的结论和基础,公式繁多、推导复杂、理论抽象,具有较大的难度和深度。
要在32学时内完成教学任务,就必须选择合适的教材并且合理的安排教学内容。
在教学中我们选择的是上海理工大学陈家璧教授编写的《激光原理及应用》(电子工业出版社)作为教材。
这本教材的特点在于内容章节安排合理,知识点覆盖面广,理论体系较为完整,避免过多的理论公式推导和计算,而把重点放在阐明物理概念以及激光输出特性与激光器的参数之问的关系,帮助学生了解和掌握最基本的激光原理和技术,学会如何根据不同应用范围选择合适的激光器。
因此这本教材的内容很对工科类的学生的胃口,尤其是具有一定物理基础的应用物理系学生来说所讲授的内容比较容易掌握。
我们根据教材的安排将教学内容主要分为三个大的部分:激光的基本原理包括激光的产生条件、激光器的工作原理和激光器的输出特性;激光技术部分包括激光的选模技术、稳频技术、激光束的光束变换,调Q、锁模技术以及激光的内调制、外调制等技术;激光的应用部分主要包括各种常见激光器介绍和激光在不同领域内的应用。
关于激光的其他方面的知识将不再安排进课堂教学,主要供学生自学。
三、教学手段多样化
激光原理与技术内容繁多并且教材中包含大量图片,只靠“一支粉笔一张嘴”的教学手段很难在有限的课时内完成教学任务。
因此在科技发展的今天,我们必须借助现代化的多媒体教学手段。
在教学中通过PPT、Flash以及小电影等多中形式,使学生获得对激光更为直观、感性的认识,增强课程的趣味性和直观性。
例如在激光的应用方面,我们通过小电影播放激光雕刻、汽车车身的激光焊接以及激光的医学应用等视频,可以很直接引起学生的兴趣和好奇心,充分调动学生的积极性。
在此基础上,教师再具体介绍在不同应用背景下激光器的选择、各项技术参数等知识,这样可以在感性认识的基础之上更好的掌握激光器的主要知识点。
此外,在教学中将部分教学内容以专题的形式提供给学生,学生通过自己的探索和实践过程中掌握科学研究的方法,在研究中获得知识。
例如可以在讲授谐振腔结构对激光输出特性的影响时,在学习了开放式光腔与高斯光束、激光振荡特性章节内容后,结合具体的激光器He—Ne气体激光器,让学生探索腔型结构对He—Ne气体激光器激光输出性能的影响和高斯光束聚焦特性的研究以及振腔设计和激光输出特性测试等工作。
通过专题研究,有效地促进了在教学活动中培养学生具有能从物理学的角度对激光有深入的理解的能力,使学生对“激光原理”的学习有了感性认识,将被动的接受变为主动的获取,并启发他们做一些创新性
科学研究,培养本科生敢于开辟激光应用新领域的开拓精神,解决学生对激光物理知识内容的深入理解与创新思维之间的联系。
在此基础上,还可以选拔出优秀的学生,让他们参与到教师的科研项目和研究中,开展初步的科学研究和探索,以此提高优秀本科生的创新思维发展、理论学习和实践相结合的能力。
四、注重实验教学
激光原理实验是“激光原理与技术”教学的重要组成部分,让学生接触真正的激光器,并在实验中通过练习掌握调试、测试激光器的各种方法,可以帮助学生真正理解激光理论、认识和应用激光器,在教学过程中必须两者兼顾,不可偏废。
可见激光原理实验对于帮助学生真正掌握这门课程无疑是有重要意义。
因此在教学中必须开设能够涵盖理论课涉及到的主要原理、技术和应用方面的基础性实验,如激光器谐振腔设计、调整、横模观察、发散角测量、纵模间隔测量(He—Ne)和半导体激光器特性(GaAs)以及半导体激光器在通讯领域内的应用等实验。
通过这些实验的教学,提高了学生的学习兴趣,进而增加了学生的学习积极性,培养了学生观察问题、思考问题、解决问题的能力,也促进了理论教学质量的提高。
在实验条件允许的条件下,还可以开展一些设计性、研究性实验,如研究激光与原子、分子的相互作用、激光在化学反应动力学的应用等方面的实验。
当然,这要根据学校自身条件和教师科研情况自行决定,总的目标是培养学生的创新思维和分析、解决问题的能力以及初步的科研能力。
五、结语
根据对《激光原理与技术》课程教学现状的分析,从教学内容、教学方法和实验教学三个方面探讨了“激光原理与技术”课程的一些想法和体会。
在教学内容上要合理删减,突出重点,将最基本的原理和技术传授给学生;在教学方法上要结合多媒体教学,利用生动的动画、影视等使课程形象、生动,并且激发学生的学习兴趣和学习的主动性;实验教学是该课程的重要一环,既要加强基础实验教学也要开设一些设计研究型实验,培养学生的探索精神和创新能力。