激光原理与技术课课程思政教学探索

摘  要：针对目前自然科学类课程融入思政教学难度大的现状，齐鲁工业大学光电学院“激光理论”教研组开展思政元素融入专业课程的实践探索。教研组根据课程特点和学生情况，在激光原理与技术课的教学实施过程中充分挖掘课程的思政元素，倡导科学精神，激发学生学习热情;讲好“中国故事”，号召学生向老一辈科学家学习艰苦创业精神，培养爱国主义情怀;同时在实验教学、实践环节结合最新科研、技术进展，有意识地引入思政元素，与理论教学形成协同效应，达到更好的育人效果。

关键词：课程思政;自然科学;激光原理与技术;科教融合;思政案例

中图分类号：G641      文献标志码：A          文章编号：2096-000X（2023）23-0176-05

Abstract： In view of the current situation that it is difficult for natural science courses to integrate ideological and political teaching， the teaching group of Laser Theory in School of Optoelectronics， Qilu University of Technology has carried out practical exploration of integrating ideological and political elements into professional courses. According to the characteristics of the course and the situation of the students， the teaching team fully mined the ideological and political elements of the course in the implementation of Laser Principle and Technology， advocated the scientific spirit， and stimulated the students' enthusiasm for learning. We try to tell the "China story" well， call on students to learn from the older generation of scientists hard work and entrepreneurial spirit and cultivate patriotism. At the same time， combining with the latest scientific research and technological progress in experimental teaching and practice， ideological and political elements are consciously introduced to form a synergistic effect with theoretical teaching， so as to achieve better educational effect.

Keyword： curriculum ideology and politics; natural science; Laser Principles and Technology; science and education integration;  ideological and political case

2016年12月，习近平总书记在全国高校思想政治工作会议上指出“要用好课堂教学这个主渠道，思想政治理论课要坚持在改进中加强，提升思想政治教育亲和力和针对性，满足学生成长发展需求和期待，其他各门课都要守好一段渠、种好责任田，使各类课程与思想政治理论课同向同行，形成协同效应”[1]。2018年，教育部原部长陈宝生指出“要啃下”课程思政等一批硬骨头，解决思政课和思想政治工作发展中的难点问题。思政课程，指马克思主义基本原理概论、毛泽东思想和中国特色社会主义理论体系概论等思想政治理论教育类课程，主要强调政治属性，强调马克思主义的真理性、科学性，强调中国特色社会主义的实践性、真理性。课程思政，是一种课程观，是将高校思想政治教育融入所有课程教学和改革的各环节、各方面，围绕“知识传授与价值引领相结合”的课程目标，充分发挥包含专业课程在内的其他所有课程的育人价值。

最近几年，国内各高校纷纷开展了课程思政的探索，尤其是针对自然学科，涌现出了许多典型范例[2-4]。与人文学科相比，自然学科课程普遍基于自然科学和公式定理，思政教育存在一定的难度，在课程思政实施过程中往往存在以下问题。①课程思政意识不强。自然学科长期以来，授课时强调知识的传授，思想政治教育与专业教育教学没能真正做到有机结合，思想政治教育仍然处于“孤岛化、空泛化、标签化”的困境，通过知识传授实现价值引领的全课程育人理念没有完全树立起来，课程思政育人氛围不浓。②部分教师对思想政治教育理解不透彻，思想政治觉悟未能充分激发，在深入挖掘专业课中蕴含的思政元素、系统性设计课程思政教学实施方案等方面存在一定的差距。③考试评价体系依然沿用过去的考评方法，专业课成绩只与专业知识掌握程度相关。这种考评体系不能反馈思政教育的整体效果，不能体现学生道德素质的发展情况。如何能克服上述问题，针对不同专业和课程，还需要进一步探索和尝试。

激光被誉为20世纪“四大发明”之一，因其方向性好、单色性好、相干性好和高亮度的特点极大推动了人类社会的进步。尤其是近几年，激光科学与技术水平发展迅猛，已被广泛应用于工业、军事、医疗、航天等众多领域。激光原理与技术是光电信息科学与技术、物理学、应用物理学等专业的重要课程，为培养具备激光背景的专业人才和后续光电类专业课程的开展奠定基础。齐鲁工业大学光电学院激光原理与技术课程是面向光电信息科学与技术专业的本科生开设的专业核心课，选用周炳坤先生等编写的《激光原理（第7版）》[5]作为教材，选用蓝信钜先生编写的《激光技术（第3版）》[6]和O·Seelto编写的外文教材Principles of Lasers（fifth edition）[7]作为参考书籍。课程包含理论部分和实验实践环节。理论课程主要讲授激光基本原理、光学谐振腔、高斯光束特性、光与物质共振相互作用、激光振荡和放大特性以及激光特性的控制等内容，实验课程设计了四个激光器实验项目，分别是固体激光器实验、气体激光器实验、半导体激光器实验和光纤激光器实验。通过本课程的学习，使学生掌握激光器工作和设计的基本原理，具备激光器相关产品设计、开发及应用的能力。

一  课程思政教学准备

齐鲁工业大学高度重视课程思政工作，成立了课程思政研究院，专门负责指导全校课程思政的实施工作。齐鲁工业大学课程思政研究院组织了多场线上、线下的课程思政培训和研讨会，每年都开展“思政好教案”和“思政好课堂”的评选，还组织开展了课程思政教学比赛，将好的课程思政教学案例进行推广。光电学院“激光理论”教研组参加了各项课程思政的培训和学习，吸取了多门课程的优秀案例，同时借鉴国内兄弟院校激光原理类课程的课程思政经验[8-9]，针对激光原理与技术课程制定了课程思政实施方案，撰写了包含思政元素的教学大纲，在课程设计过程中充分挖掘思政元素。讲述激光发明和发展过程的漫长曲折经历，渗透最新的激光科学与技术研究进展，强调科学精神;“讲好中国故事”，讲述我国科学家在激光领域的创业故事和突出贡献，介绍我国在激光领域的重大成果和开拓性进展，弘扬民族自豪感;在实验教学中，注重操作能力培养，将本课题组科研成果和本科教学相结合，自主开发课程实验仪器，践行科教融合办学理念;实践环节，参观本土激光科技企业，近距离接触激光产业，拓展学生视野，坚定学习方向。

二  课程思政具体案例

（一）  激光的发明历程

在激光基本原理第一章节中，介绍激光的发明和发展历史。早在1900年，普朗克提出了能量量子化概念，精确的解释了黑体辐射规律，并因此获得1918年诺贝尔物理学奖，这是最早的和激光相关的理论。1905年，爱因斯坦提出光子假说并成功解释了光电效应，并因此获得了1921年诺贝尔物理学奖。1913年，玻尔借鉴了普朗克的量子概念提出了全新的原子结构模型，并因此获得1922年诺贝尔物理学奖。1917年，爱因斯坦在“论辐射的量子性”一文中提出了受激辐射理论，预言了受激辐射产生激光，成为激光产生的理论基础。但是，爱因斯坦提出受激辐射理论之后的三十年，科学界并没有发觉其重要意义，激光的发明进程也停滞了三十年。直到1947年，Lamb和Reherford在氢原子光谱中发现了明显的受激辐射现象，这是受激辐射第一次被实验验证，Lamb也因为在氢原子光谱研究方面的成绩获得1955年诺贝尔物理学奖。之后，Kastler、Townes、Schawlow等科学家在激光的发明历程中也分别做了自己的贡献。在1960年时，美国工程师T·Maiman在加利福尼亚州马里布的休斯研究实验室设计和建造了一台小型的激光发生器，将闪光灯线圈缠绕在指尖大小的红宝石棒上，产生了第一束激光，从此开启了激光时代。自此之后，各种激光器应运而生，能产生飞秒激光的钛宝石激光器，面向激光核聚变的大功率钕玻璃激光器，小型化的高功率板条激光器、碟片激光器，还有工业应用非常广泛的光纤激光器和半导体激光器等。目前，激光器的发展朝着更快、更强、更小、更多样化的方向发展。近些年，激光科学和激光产业蓬勃发展，很多学者因为在激光科学领域或者依靠激光技术的帮助下获得了诺贝尔奖。最近的一次，在2018年，法国科学家热拉尔·穆鲁和加拿大科学家唐娜·斯特里克兰因为啁啾脉冲放大技术，美国科学家阿瑟·阿什金因为光镊技术获得了诺贝尔物理学奖，由于三位科学家都是因为在激光科学领域的成就而获奖，因此2018年被学界称为“激光年”。

在讲述激光发明和发展历史的课程教学中，启发学生明白事物从萌芽到壮大需要经历一个漫长的过程，中间会遇到各种困难和障碍，可能会出现停滞不前的阶段，需要经历不懈的努力和奋斗才能获得成功。对同学们提出期望，希望其今后在学习和工作中踏实肯干、兢兢业业、不畏困难，为了实现目标能够坚持不懈的努力。

（二）  中国第一台激光器的研制过程

在介绍中国第一台激光器研制过程中，以“人物故事”的讲授形式，向学生介绍“中国激光之父”王之江先生的求学、奋斗和激光器的研制历程。求学阶段的王之江，还经历了一些曲折，先是考取了无锡江南大学，发现自己对化学兴趣不大后，转而去大连大学应用物理系求学。那一年，他与我国近代光学工程的重要学术奠基人王大珩结缘，成为王大珩创办的大连大学应用物理系的第一批学生。1952年，提前毕业的王之江随王大珩来到了长春，参与创办中科院仪器馆（中科院长春光机所前身），在国内率先研制出具有代表性的精密仪器和新品种光学玻璃。1960年，美国科学家梅曼成功研制了世界上第一台红宝石激光器，揭开了激光科学技术的序幕，也吸引着中国光学科研工作者开拓这一富有生命力的科学领域。王之江等人没有照搬国外方案，而是根据我国的实际情况，经过一次次理论设计和推导，提出了球形聚光器的方案，接着又解决了红宝石的平度和平行度问题。1961年9月的一天深夜，随着激光器的正常运转，一块桔红色的明亮光斑耀入了人们的眼帘，我国激光技术的第一枝花朵绽放了。其仅比世界第一台激光器晚了一年，但在许多方面有自身的特色，特别是在激发方式上，比国外激光器具有更好的激发效率，这表明我国激光技术当时已达到世界先进水平。自此，王之江被人们称为“中国激光之父”。

在课程教学过程中，突出王之江先生艰苦奋斗的创业精神及丰硕的研究成果，号召同学们向王之江等老一辈的激光科学家学习，树立民族自信心，坚定爱党爱国的决心，树立科技报国的志向，在今后的学习和工作中，扎实努力，为祖国的科技事业发展贡献自己的力量。

（三）  介绍我国的激光大科学装置

高功率激光大科学装置代表着一个国家激光科技综合实力。在讲述激光功率和能量部分时，着重介绍中国有代表性的高功率激光大科学装置。首先介绍的大科学装置是“神光”科学装置。“神光”装置是我国自主研制的高性能高功率钕玻璃激光装置，“神光Ⅱ”装置由中国科学院上海光学精密机械研究所研制，“神光Ⅲ”装置由位于四川绵阳的中国工程物理研究院研制，主要目标是实现激光受控核聚变“点火”，实现核能的安全、无污染应用，解决全球的能源短缺问题。此外，“神光”装置还为基础物理研究提供极端的实验条件，是许多基础研究的重要平台。另一重点介绍的是上海超强超短激光“羲和”装置，全球首台峰值功率达到10拍瓦的激光科学大装置。“羲和”一词来自中国古典《山海经》，是生下十个太阳的母亲。如果地球外面有一个非常大的透镜，可以把照射在地球上的所有太阳光聚焦在一根头发丝上，就相当于1拍瓦产生的光强，那么10拍瓦就相当于10个太阳的光强， “羲和”装置的名字就由此得来。该装置由中国科学院上海光学精密机械研究所和上海科技大学共同研制，已于2020年通过验收。该装置的激光条件吸引了全世界的科学家，可以为质子加速、电子加速、高亮度等离子体高次谐波和阿秒脉冲产生提供实验条件，有望基于科学大装置打造中国特色的创新高地。