关于“激光原理与技术”课程的模块化教学方法与策略

【摘 要】“激光原理与技术”是应用物理学、光电信息类本科专业一门重要的学科基础课程，如何有效提高该课程的教学质量具有重要意义。本文根据该课程的内容设置、知识点的难易程度以及知识点前后关系，提出一种模块化的教学方法；同时结合教学过程中的教学体会，给出针对模块化教学的具有层次化的教学策略与具体保障措施。目的是为了激发学生在学习过程中的积极性和主动性，更好地理解与掌握课程相关内容，为后续专业课程学习或将来进一步深造与应用奠定基础。

【关键词】激光原理与技术；教学方法；模块化教学；实施策略

中图分类号：G642.0 文献标识码：A 文章编号：1671-0568（2017）11-0039-03

一、课程教学现状与存在问题

“激光原理与技术”课程是应用物理学、光电信息类等本科专业中专门介绍激光原理的基础理论、激光技术及相关应用的学科基础课程。从内容上可以分为激光原理和激光技术两大部分，同时辅以相应的配套实验课程，其中理论部分课程安排45个学时，实验部分为20个学时，是一门名副其实的大课程。由于该课程的知识点多、结构复杂、物理概念多（公式多）、理论深奥（抽象），同时兼具实用性强、前沿性與探索性的特点，导致学生往往因缺乏感性认识不易理解；对教师来说也是“难以教得明白”而学生“难以学得清楚”的“两难”局面。在以往的教学过程中，我们发现学生在学期初对该课程的学习表现出强烈的渴望与学习热情，但是一到对数学公式推导复杂、物理概念多（因感觉纯粹是抽象的理论问题而难以理解）的章节却又表现出一定的畏难情绪，严重影响学生的学习热情与兴趣。最终导致课程束后，部分学生还是处于“云里雾里”的混沌状态，没能对该课程的知识体系形成一个科学的、完整的理性及感性认识。

因此，任课教师在教学过程中如不采取有效教学措施，学生很容易因学习过程中产生的畏惧情绪而导致厌学心理，最终学习难以坚持。正因为如此，许多从事激光原理教学及科学研究的教师、科研人员不断探索激光原理课程教学方法改革并分享相关教学改革成果与体会。钟先琼、马再如等在详细总结前期教学经验的基础上，对该课程知识体系安排、教学方法以及教学模式等进行改革与探索；胡绍民对课程教学过程中的课件制作与内容设计、授课重点与授课方法、课堂提问与讨论、作业批改与讲评等具体内容进行了详细的经验交流；杜戈果和陈钢兼顾教学与科研角度分别对激光效率和谐振腔衍射理论等具体章节及相关知识点的教学方法进行了探索与分享。笔者在“激光原理与技术”课程教学过程中，借鉴并汲取了许多好的经验，对该课程的内容设置、知识点的难易程度以及知识点前后关系进行系统化、模块化整理，提出一种模块化的教学方法，同时给出具体的具有层次化的教学策略与保障措施的建议。

二、课程内容知识体系模块化

根据学院光电信息科学与工程专业的人才培养目标定位、专业教育工程认证要求，从培养学生的自学能力和创新能力的角度出发，我们采用陈鹤鸣教授编写的《激光原理及应用（第2版）》作为课程教材，同时辅以周炳坤等编著的《激光原理（第7版）》和蓝信距教授的《激光技术（第3版）》分别作为理论部分与技术部分的参考书。根据该课程教学大纲的知识结构体系，我们将整个课程的理论知识分解为如表1所述的8个教学模块，包括激光特性与应用、激光生产的基本原理、光学谐振腔与激光模式理论、激光振荡理论、高斯光束传输与变换、实用激光技术与典型激光器等。

三、模块化教学方法的总体实施方案

根据“激光原理与技术”课程特点，结合上述课程教学模块体系，在现有的教学方法与教学经验的基础上，我们设计了相应的具有层次化的模块化教学方法实施路线图，如图1所示，主要由课前预习、课堂教学和课后复习三部分组成。具体实施过程如下：

1. 课前预习

由图1可知，课前预习是模块化教学方法中的初始环节，是模块化教学的重要一环，直接关系到课堂教学的实际效果。课前预习的目的是让学生预先熟悉该课程的知识模块、知识结构与体系，进而明确每个知识模块的重点与难点。具体要做到以下两点：①在开课前，把该课程的教学安排提前告知选课学生，在暑假/寒假之前提前领取教材与参考书、教学大纲（标明重点、难点问题）等学习资料，以便让学生在假期期间便可以预先浏览课程内容。②在学习期间，让学生提前一周预习新近教学模块内容，明确该模块的重点与难点，在课堂学习之前做到心中有数、带着问题学习，这样不仅有利于学生克服恐惧情绪，同时又可以带着问题听课，以提高学习效率。

2. 课堂教学

课堂教学是模块化教学方法的核心环节，教师授课方法与策略是学生学习是否有成效的关键。具体分为3个环节实施：①内容讲解：通过板书、多媒体或二者结合的方法对教学模块的知识点进行深入讲解，注重关键知识点和难点的提炼，让学生学得“明白”；②练习与反馈：针对具体物理概念、重难点问题进行现场提问、课间练习，获取学生学习过程中的效果实时反馈，确保每位学生都能听得明白、学得清楚；③讨论与交流：鼓励学生开展小组协作，采用“提出问题-解答问题-讨论问题”的形式进行小组交流与讨论，加深对具体物理概念、重难点的理解深度与掌握程度。

3. 课后学习

课后复习是学生学习过程中巩固或补缺补漏的有效环节。主要由学生和教师共同协作完成。结合模块内容，布置相应的作业，包括课后习题、公式推导、相关物理概念模拟与仿真实验等方式，以巩固所学内容，同时辅以不定期的课后答疑等方式进行后期“补救”。鼓励学生利用互联网，如通过网上在线观看MOOC视频课程或其他相关视频教程以辅助教学，从而提高学生的自主学习能力。

讲话、玩手机、睡觉等）、课堂作业和课后练习完成情况、主动参与讨论情况、课堂答问情况、课后提问情况、难题的解决情况以及平时测验和期末考试得分等多个评价组成。通過全方位的考核模式、促使学生意识到好成绩的取得不能仅看期末的得分，平时学习的每一个环节和过程都应该高度重视。

五、小结

根据“激光原理与技术”课程的内容设置、知识点的难易程度以及知识点前后关系，将该课程分为8个知识模块体系，提出模块化教学方法，给出了模块化教学方法的具体实施方案，分为课前预习、课题教学和课后复习三个环节。同时，为了确保模块化教学方法的顺利进行，从提高学生的兴趣与积极性、改进课堂教学模式与理念、丰富教学内容、积极开拓学生视野以及重构科学的评价考核体系等方面入手，给出了具体保证措施。

参考文献：

[1] 钟先琼，胡晓飞，罗莉.激光原理与激光技术课程建设与教学改革的实践探索[J].成都信息工程学院学报，2009，24（4）：422-426.

[2] 马再如.关于提高激光原理与激光技术课教学质量的探讨[J].高等教育研究，2012，29（1）：59-60.

[3] 胡绍民，罗晖.“激光原理”课程教学体会[J].高等教育研究学报，2012，35（1）：71-73.

[4] 杜戈果.激光原理课程中的激光效率辨析[J].电气电子教学学报，2008，30（2）：40-42.

[5] 陈钢.激光原理谐振腔衍射理论教学探索[J].中国科教创新导刊，2011，（25）：72-75.

[6] 陈鹤鸣，赵新彦.激光原理及应用（第2版）[M].北京：电子工业出版社，2013.

[7] 周炳坤.激光原理（第7版）[M].北京：国防工业出版社，2014.

[8] 蓝信钜.激光技术（第3版）[M].北京：科学出版社，2009.

（编辑：秦俊嫄）

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