开课学院：理学院 制作人：徐高平
课程名称 |
激光原理与技术 |
授课对象所属专业 |
应用物理学 |
课程类型 |
专业课 |
开课年级 |
三年级 |
课程性质 |
必修 |
课程总学时 |
64 |
一、 课程简介
《激光原理与技术》是光学的一个重要分支，在现代信息科学特别是光电信息科学中占有重要地位，具有较强的理论性、前沿性和探讨性。激光的产生具有划时代的意义，无论在科学发展还是技术应用上都有广阔的应用前景。本课程理论部分主要包括激光原理与激光技术两大块内容。激光原理部分主要介绍激光产生的物理基础、光学谐振腔理论以及激光的输出特性，激光技术主要介绍激光的选模、稳频、调制、调Q和锁模等技术。此外，本课程还设有16学时的实验课程，主要包括激光谐振腔的调整、高斯光束特征参量的测量和高斯光束经过薄透镜的变换规律。
二、案例基本信息
1.案例名称：人心齐，泰山移——光的受激辐射放大
2.对应章节：1.3光的受激辐射放大
3.课程讲次：3
三、案例教学目标
1．价值目标
通过思政元素有机融入，培养学生的爱国情怀、激励学生的科学精神。
2．知识目标
通过本次课程学习，达到以下知识目标：
(1) 掌握光的相干放大概念；
(2) 深入理解光放大的必要条件：粒子数反转；
(3) 掌握粒子数反转的实现途径；
(4) 了解当前激光领域实现粒子数反转的主要泵浦方式。
3．能力目标
通过课前MOOC学习、课后探究式研讨，培养学生分析、解决问题能力、团队协作能力和自主学习能力。
四、案例主要内容
自发辐射是微观粒子随机的发射光子，自发辐射光源(普通光源)亮度低、相干性、方向性、单色性等均较差。而受激辐射光源(激光)通过大量微观粒子相互激励和协作发射完全一致的光子，微观粒子之间的相互激励和协作是造就激光“三好一高”特性的基本物理机制。类比到我们日常做事，许多事情也需要人与人、国与国之间的合作，所谓“人心齐，泰山移”、“兄弟齐心，其利断金”，只有这样才能实现共赢、干成大事。我们国家社会主义制度的优越性就是能集中力量办大事（航空航天工程、南水北调工程、港珠澳大桥、高铁建设等）。激光器通过大量微观粒子的受激辐射实现强激光输出，是团结协作精神在自然科学领域的体现。学过激光原理的人都知道“粒子数反转”是实现激光放大的必要条件。从激光器的发明历史来看，粒子数反转从概念提出，到现象观察，再到人工实现，并非自然而然。这一过程充分体现了科学研究的创新思维，因为按玻尔兹曼分布规律，粒子数反转是微观粒子系统一种非常规的状态。同学们在学习、工作和生活中，不要太局限于现有知识和经验，要经常想想事情如果不符常规，可不可以、会带来什么结果等等。
五、案例教学设计
1．课前，学生通过网上资源，完成慕课相关章节的自主学习。课前自主性学习的主要目的是锻炼学生自学能力、自律能力，为课堂教学做准备。
2．课中，通过线下面授课堂创建和谐、宽松的课堂教学环境，课堂教学采用多种教学方法，结合教师精讲、分组讨论、学生翻转式学习等灵活的教学活动设计进行课堂教学组织，在传授专业知识的同时，融入爱国情怀、文化自信、科学精神等思政元素，培养学生团队协作能力。
3．课后，通过布置课后探究式学习任务和综合练习，强化学习内容，锻炼探究式学习能力。
4．教学活动设计
序号 |
教学活动 |
活动主角 |
思政元素融入 |
1 |
课前学习 |
学生 |
培养学生自学、自律能力 |
2 |
分组 |
学生 |
培养学生组织能力 |
3 |
课堂形式说明 |
教师 |
鼓励学生积极参与课堂互动 |
4 |
回顾知识，导入新课 |
教师 |
大陆与台湾地区对激光命名的异同，融入爱国情怀、文化自信的思政元素，潜移默化培养爱国精神 |
5 |
讲授光相干放大概念 |
教师 |
做类比融入团结协作精神 |
6 |
讨论粒子数反转 |
学生 |
锻炼团结协作，分析和解决问题的能力 |
7 |
讲授粒子数反 |
学生 |
锻炼学生讲解和表达能力 |
8 |
点评和补充 |
教师 |
表扬表现好的小组和学生，鼓励学生积极参与小组讨论，培养团队协作精神 |
9 |
讲授泵浦实现方式 |
教师 |
类比方式，融入南水北调工程，讲解“泵浦”的概念，讲授专业知识的同时，增强民族自豪感 |
10 |
讲授光泵技术 |
教师 |
融入“光泵”和第一台激光器发明过程青年学者的突出贡献，培养学生创新思维和勇攀科学高峰的精神 |
11 |
课后探究任务 |
学生 |
锻炼学生分析和解决问题能力，培养学生在课堂外的深入探究式学习能力 |
六、教学反思
本次案例教学虽然具有一定的实施效果，但仍存在不足和可改进提升的地方。目前阶段课程的思政教学内容仍不够丰富、教学形式仍较为单一。可从以下几个方面持续开展课程的思政教学改革：
1．坚持正确政治方向、关心爱护学生、潜心教书育人，以身作则，影响学生树立积极向上的人生观和价值观；
2．积极学习时事、政治，挖掘可与专业知识讲授结合的思政切入点；
3．结合当前科技热点和前沿，进一步挖掘和梳理《激光原理与技术》课程思政元素；
4．进一步搜集和整理课程相关思政内容资料，丰富和完善教学课件和资源；
5．组织和参加课程思政教学经验交流会，相互学习，提高课程思政教学水平。
