汪平河

（電子科技大學(xué) 四川·成都 611731）

信息化是時代發(fā)展趨勢，而信息產(chǎn)業(yè)的核心是芯片產(chǎn)業(yè)。芯片制造依賴于光刻機(jī)，而準(zhǔn)分子激光光源是光刻機(jī)最為關(guān)鍵的組成部分之一，其關(guān)鍵技術(shù)尚未突破，因此要求相關(guān)工科專業(yè)不僅需要培養(yǎng)研究生掌握寬廣扎實(shí)的理論基礎(chǔ)，科技創(chuàng)新與實(shí)踐能力培養(yǎng)也亟待加強(qiáng)。對于光信息科學(xué)與技術(shù)專業(yè)而言，《激光技術(shù)及應(yīng)用》課程是進(jìn)行激光原理、技術(shù)與應(yīng)用知識學(xué)習(xí)和創(chuàng)新能力培養(yǎng)的一門核心課程，也是光學(xué)工程學(xué)科的基礎(chǔ)，課程內(nèi)容包括短脈沖技術(shù)、模式選擇技術(shù)、非線性光學(xué)技術(shù)等，提高學(xué)生的理論基礎(chǔ)。隨著產(chǎn)業(yè)發(fā)展需求不斷變化、新技術(shù)不斷更新，《激光技術(shù)及應(yīng)用》課程也需要不斷優(yōu)化教學(xué)設(shè)計、完善教學(xué)內(nèi)容，深化教學(xué)改革，培養(yǎng)研究生創(chuàng)新能力。

高質(zhì)量的課程教學(xué)可以有效提升研究生的創(chuàng)新能力。國內(nèi)高校在研究生一年級設(shè)置相關(guān)課程教學(xué)，以支撐研究生深入學(xué)習(xí)專業(yè)知識，但課程的“研究性”以及創(chuàng)新能力培養(yǎng)導(dǎo)向仍然不夠突出。目前各高校對研究生創(chuàng)新能力培養(yǎng)為導(dǎo)向的課程改革進(jìn)行了很多有益探索，如吉林大學(xué)優(yōu)化研究生核心課程結(jié)構(gòu)，強(qiáng)化實(shí)施體系，華南農(nóng)業(yè)大學(xué)以系統(tǒng)學(xué)習(xí)、學(xué)術(shù)探究與應(yīng)用實(shí)踐深度結(jié)合為目標(biāo)重構(gòu)課程體系，南京大學(xué)以課程評價中發(fā)現(xiàn)的問題為導(dǎo)向，以點(diǎn)帶面進(jìn)行課程改革，南京航空航天大學(xué)以需求性為導(dǎo)向，以內(nèi)容重構(gòu)、思維交互展現(xiàn)、過程數(shù)字化等方面來培養(yǎng)學(xué)生研究能力和思維能力，哈爾濱工業(yè)大學(xué)以新工科背景下進(jìn)行教學(xué)內(nèi)容、體系和方法改革探索創(chuàng)新能力培養(yǎng)的教學(xué)模式。南昌航空大學(xué)通過任務(wù)型、案例與討論式的課堂教學(xué)模式以及對于注重過程管理性能的考察進(jìn)行了多種課程改革來培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)能力。然而，研究生課程教育在工科研究生教育方面，尤其是光信息科學(xué)與技術(shù)專業(yè)教育的核心課程改革探索仍然不足，本文以《激光技術(shù)及應(yīng)用》為例，闡述了工科研究生核心課程的教學(xué)改革與實(shí)踐。

1 以基礎(chǔ)與前沿重構(gòu)課程教學(xué)內(nèi)容

《激光技術(shù)及應(yīng)用》課程分為40個學(xué)時，共計兩個學(xué)分，內(nèi)容包括短脈沖技術(shù)、激光放大技術(shù)、激光選模技術(shù)、非線性光學(xué)技術(shù)等，目的是使學(xué)生掌握激光相關(guān)內(nèi)容的基礎(chǔ)理論和相關(guān)技術(shù)，具備從事光電子技術(shù)研發(fā)的基礎(chǔ)能力。但是電子科技大學(xué)光電科學(xué)與工程學(xué)院研究生生源組成復(fù)雜多樣，對于本門課程的先修課程《激光原理》掌握情況參差不齊，同時傳統(tǒng)的《激光技術(shù)與應(yīng)用》課程教學(xué)也不能滿足新時代新技術(shù)飛速發(fā)展以及國家、社會對相關(guān)工程科技人才的要求，因此課程內(nèi)容改革同時兼顧先修理論基礎(chǔ)和技術(shù)發(fā)展前沿，在此基礎(chǔ)上進(jìn)行課程結(jié)構(gòu)和內(nèi)容調(diào)整，學(xué)時安排如表1所示。

表1：《激光技術(shù)及應(yīng)用》學(xué)時安排

課程針對基礎(chǔ)的教學(xué)方面增加了激光原理內(nèi)容知識。課程教學(xué)內(nèi)容第一部分增加各波段主流激光器、激光器的基本結(jié)構(gòu)和工作原理等激光原理內(nèi)容，可以為學(xué)生建立激光器基本機(jī)構(gòu)和工作原理的知識框架，強(qiáng)化學(xué)生激光技術(shù)相關(guān)知識基礎(chǔ)。這就可以保證在研究生基礎(chǔ)參差不齊的情況下，在涉及到先修課程內(nèi)容時，及時講解相關(guān)知識，課程內(nèi)容循序漸進(jìn)，幫助沒有先修基礎(chǔ)的學(xué)生補(bǔ)足短板，同時也可以鞏固已有基礎(chǔ)的同學(xué)的知識體系。

課程針對前沿的教學(xué)方面增加了先進(jìn)技術(shù)發(fā)展。將激光技術(shù)前沿發(fā)展與實(shí)際應(yīng)用引入課堂，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣的同時，引導(dǎo)學(xué)生樹立在激光技術(shù)方面進(jìn)行創(chuàng)新研發(fā)的專業(yè)志向。如2018年諾貝爾物理學(xué)獎表彰了激光物理學(xué)領(lǐng)域的突破，物理學(xué)家探索研究激光鑷子等激光工具，為人類觀察極其小、極其快的進(jìn)程成為可能；課程還以紅寶石激光器和鈦寶石激光器為實(shí)例講解激光器的結(jié)構(gòu)組成和工作原理，以科學(xué)性和時代性重構(gòu)課程內(nèi)容，激發(fā)學(xué)生創(chuàng)新性思維。（見表1）

2 以目標(biāo)導(dǎo)向設(shè)計課程教學(xué)

立足國家戰(zhàn)略、行業(yè)需求和學(xué)院人才培養(yǎng)目標(biāo)加強(qiáng)《激光技術(shù)及應(yīng)用》課程教學(xué)設(shè)計，借助學(xué)院科研優(yōu)勢，引入學(xué)院相關(guān)學(xué)術(shù)研究，結(jié)合實(shí)際應(yīng)用，激發(fā)創(chuàng)新思維。電子科技大學(xué)光電科學(xué)與工程學(xué)院在光纖激光器方面開展了深入學(xué)術(shù)研究，并且積累了豐厚的科研成果。為服務(wù)于學(xué)院人才培養(yǎng)目標(biāo)，借助學(xué)院科研優(yōu)勢，拓寬學(xué)生學(xué)習(xí)的廣度和深度，課程設(shè)計中以學(xué)院現(xiàn)有光纖激光器的技術(shù)研究為基礎(chǔ)，對摻雜光纖激光器、短脈沖光纖激光器等進(jìn)行講解與探討，引導(dǎo)學(xué)生開放學(xué)習(xí)和探究學(xué)習(xí)。

以多學(xué)科思維融合、跨專業(yè)能力融合為導(dǎo)向，課程設(shè)計結(jié)合工程應(yīng)用實(shí)際，激發(fā)研究生專業(yè)志趣和創(chuàng)新創(chuàng)造活力。在課程教學(xué)中以激光技術(shù)為主線，結(jié)合激光技術(shù)在不同專業(yè)方向的實(shí)際應(yīng)用，如激光武器技術(shù)、激光加工技術(shù)、激光測距和雷達(dá)、激光技術(shù)在生物醫(yī)學(xué)中的應(yīng)用等，通過工程實(shí)際來培養(yǎng)研究生跨學(xué)科思維和勇于創(chuàng)新的精神，促進(jìn)其知識、能力和素質(zhì)培養(yǎng)的有機(jī)融合。以激光技術(shù)在生物醫(yī)學(xué)中的應(yīng)用為例，課程教學(xué)中詳細(xì)介紹了光學(xué)相干層析技術(shù)（OCT）在醫(yī)學(xué)上的應(yīng)用和實(shí)驗(yàn)平臺的搭建，探索組成高速掃頻源OCT系統(tǒng)的各個模塊如光源、參考臂、樣品臂、數(shù)據(jù)處理和成像的具體功能本質(zhì)，進(jìn)而闡述高速掃頻源OCT系統(tǒng)作用深層次的機(jī)制，引導(dǎo)研究生突破習(xí)慣性認(rèn)知模式，培養(yǎng)學(xué)生對應(yīng)用激光技術(shù)解決實(shí)際問題的興趣，在此基礎(chǔ)上，設(shè)置思考題與小組討論作業(yè)，供學(xué)生課后復(fù)習(xí)與鞏固。

3 以科學(xué)可測量改革課程管理與評價

改革課程管理與評價，豐富課程過程管理，嚴(yán)格考試評價，同時做實(shí)做細(xì)過程管理和考試評價材料，從而激發(fā)學(xué)生思辨創(chuàng)新與勤奮鉆研精神，增強(qiáng)學(xué)生由此獲得專業(yè)能力和創(chuàng)新能力提升的成就感。

課程過程管理包括課堂知識應(yīng)用實(shí)時互動、課外前沿閱讀拓展和先進(jìn)技術(shù)專題匯報三個方面。為提高課堂效率，促進(jìn)學(xué)生知識理解與運(yùn)用，備課時提前準(zhǔn)備與本節(jié)課知識相關(guān)的實(shí)際應(yīng)用問題，如講解激光器的基本結(jié)構(gòu)和工作原理時，設(shè)置如下提問：形成激光輸出的條件有哪些？世界上首臺激光器是什么激光器？它的主要發(fā)射波長為多少？ YAG激光器的激活粒子是什么？它的主要發(fā)射波長為多少？在課程中適時發(fā)問，增強(qiáng)師生互動的同時，引發(fā)學(xué)生思考。課外設(shè)置前沿閱讀作業(yè)延伸課程知識，以提升課程學(xué)習(xí)深度與廣度要求學(xué)生廣泛閱讀激光器發(fā)展前沿報道與文獻(xiàn)，如詳解2018年諾貝爾物理學(xué)獎中激光器的技術(shù)突破等。先進(jìn)技術(shù)專題匯報則根據(jù)新型激光器的發(fā)展設(shè)置題目：共焦顯微成像技術(shù)、多光子顯微成像技術(shù)、中紅外激光光源、隨機(jī)激光器，要求閱讀參照30篇以上的中文文獻(xiàn)和英文文獻(xiàn)進(jìn)行相關(guān)技術(shù)的原理與實(shí)現(xiàn)匯報。通過以上非標(biāo)準(zhǔn)性的過程評價，提升課程挑戰(zhàn)度，擴(kuò)大學(xué)生課程知識面，從而激發(fā)學(xué)生思辨創(chuàng)新能力。

嚴(yán)格考試評價，引導(dǎo)學(xué)生掌握扎實(shí)的激光技術(shù)理論基礎(chǔ)和創(chuàng)造性學(xué)習(xí)能力。采用閉卷式考試方式，設(shè)置填空題、選擇題、簡答和計算題考察激光技術(shù)專業(yè)知識，設(shè)置創(chuàng)新考題如學(xué)生結(jié)合課程學(xué)習(xí)，指出某種激光器在結(jié)構(gòu)或功能上的不足，并提出改進(jìn)方案，或者提出一種新功能的激光器并且設(shè)計其結(jié)構(gòu)，創(chuàng)新考題激發(fā)學(xué)生自主學(xué)習(xí)動力，實(shí)現(xiàn)創(chuàng)新能力培養(yǎng)。

4 結(jié)論

以《激光技術(shù)及應(yīng)用》課程為例進(jìn)行工科核心課程改革探索，通過課程內(nèi)容、教學(xué)設(shè)計和管理評價等方面的改革實(shí)踐，將學(xué)院科研優(yōu)勢、科技發(fā)展前沿與實(shí)際應(yīng)用引入課程，結(jié)合和科學(xué)可量化的管理評價，激發(fā)專業(yè)興趣和學(xué)習(xí)動力，促進(jìn)學(xué)生創(chuàng)新能力的提高，學(xué)生課程評價一致好評。接下來將以學(xué)生中心、持續(xù)改進(jìn)的理念，深化教學(xué)改革，進(jìn)一步完善《激光技術(shù)及應(yīng)用》的教學(xué)模式，培養(yǎng)擔(dān)當(dāng)中華民族復(fù)興大任的科技人才。