（国防科技大学前沿交叉学科学院，湖南 长沙 410073 ）

自从1960年梅曼研制出第一台激光器以来，激光相关理论与技术得到了异乎寻常的飞速发展。激光凭借其亮度高、方向性好、单色性好等优点在信息存储与传输、光学检测、医学、生物学、军事等诸多领域中得到了广泛的应用，也带来了交叉学科的发展。

《激光原理》我校光信息科学与技术专业本科生的一门专业基础课。激光原理课程内容侧重激光器的基本原理和理论，比较抽象，只靠课堂讲授很难达到预期的教学效果。为了加深学生对激光原理知识的理解，培养学生理论联系实际和解决实际问题的能力，我们增设了激光原理课程实验环节。目前开设的实验内容包括半导体激光器、氦氖激光器与激光谐振腔、声光调Q激光器。

《激光原理》课程实验教学是课程理论教学的延续，所不同的是理论课程是大班教学，实验课程是分组分批教学。因此，实验教学中教师可以与学生有更多的互动过程。与学生沟通采用问答式方法，不直接给出正确答案，更多地注重引导学生自己思考，学生思考的过程也是对课程基础理论、基本知识的一次回顾和反刍。

本文以“氦氖激光器与激光谐振腔实验”为例，介绍启发问答式教学方法在激光原理课程实验教学中的应用。

氦氖激光器与激光谐振腔实验教学主要包括三个环节：课前教师讲解；学生实验操作；课后实验报告撰写。

一、课前讲解

课前讲解是在学生动手实验之前，由任课教师对实验相关的知识做简要讲解。讲解的内容主要包括激光器谐振腔的基本原理、光束准直原理、实验用到的法布里-珀罗扫描干涉仪原理以及实验操作中的安全注意事项。

氦氖激光器与激光谐振腔实验的基本原理主要讲解激光器的“三要素”、横模、纵模。通过向学生提问，了解学生对相关知识点的掌握情况。然后针对学生认识不清楚的点予以重点讲解。“纵模间隔与谐振腔腔长什么关系？”“增益曲线与纵模个数是什么关在氦氖激光器与激光谐振腔实验中系？”通过这样的问答引导学生回顾课程所学，明白谐振腔的选模作用以及激光器多纵模输出的原理。

通过实验认识激光器原理的过程，仅仅掌握激光运转原理、谐振腔理论还不够，还需要了解光束准直的原理。继续通过提问的方式逐步引导学生思考，进而明白光束准直的原理。“为什么氦氖激光器的实验中要用到半导体激光器？”“在氦氖激光器没有出光以前如何调整谐振腔？”“如何判断谐振腔的两个断面反射镜已经调平行？”。通过这样一系列的问题，引导学生思考，使其明白参考半导体激光器的作用以及与同一束激光垂直的两个镜子必然平行。“实验中用到的所有器件都在导轨上，那么作为参考光束的半导体激光器如何调整其光束使其方向与导轨方向平行？”通过这一问题，引导学生思考，弄清楚光束准直的原理。光束准直原理本质上是一个数学问题。理清楚这个问题的过程，也是激发学生理论联系实际的一个过程。

氦氖激光器与激光谐振腔实验内容包括观察激光器纵模个数。观察的手段是采用法布里-珀罗扫描干涉仪（FP扫描干涉仪）。通过理论讲解结合仿真动画演示，重点讲清楚“自由光谱范围”和“精细度”两个概念。

通过问答式的方法强调实验安全注意事项。“为什么不能带电插拔电源插头？”通过这一问题，引导学生思考插拔电源插头对仪器设备带来的危害。“氦氖激光器的供电为什么需要上千伏的电压？”通过这一问题引导学生思考氦氖激光器是通过高压击穿增益介质，也就是氦氖气体来工作的，让学生对激光器的高压有清晰的认识[1]。

二、实验操作

理论与实验的关系就是“知”与“行”的关系，原理理论都知道，真正做实验的时候也难免会有卡住的时候。因此，学生动手实验开始后，教师要实时观察学生实验进展，发现学生在实验中卡住的话，要及时与学生沟通，了解问题所在，并引导学生解决问题。

另外，对于进展“顺利”的小组，也要及时地提问，判断学生是否对实验现象理解正确。有的学生第一次使用FP扫描干涉仪观察激光器模式，不知道到底哪个是模式，容易把自由光谱区重复带来的尖峰理解为不同的模式。这样一来，虽然看上去学生没有卡住，但其实并没有真正理解实验内容，还是存在知识盲点。这时候教师要及时与学生沟通，引导学生认识到真正的纵模。

三、实验报告撰写

课前会发给学生实验讲义，便于学生提前预习实验内容。但是，在实验原理的“高斯光束特征参数”表格中，故意设定一个计算错误的束腰半径值。要求学生在撰写实验报告的时候予以找出来并给出正确的计算结果。这样一个过程可以弥补实验的不足，巩固学生对高斯光束模型的理解。

实验报告的撰写要求学生不必抄写讲义中的实验原理，重点记录实验结果、自己对实验结果的分析以及实验课程给自己带来的启发[2]。

结语

在激光原理课程实验中，引入了问答式教学方法。在课前讲解中通过启发式问答引导学生明白实验原理；在实验操作过程中，通过启发式问答引导学生解决实验中的具体问题以及对实验现象有正确的认识。教学实践表明，问答式方法提高了学生的课程参与度，增强了学生的学习兴趣，也提高了教学效果。