高等教育研究学报 2012年第1期(总第165期) 名大学的三本激光原理经典教材做过系统研究的,这三本是,多媒体课件的制作和优化要花费大量时间,教员应在 激光原理经典教材分别是:美国斯坦福大学 Anthony F.认真准备课件内容并深刻理解的基础上对课件形式进行适 gmn教授1986年出版的 Lasers、美国佛罗里达中央大当编排,且不可只注重形式而忽视了实质内容 学 William T. Silfvast教授2004年出版的 Laser 2.讲授的重点和方法 Fundamentals( Second Edition)和意大利米兰理工学院 讲授是指教师在课堂上通过口头语言向学生就教学内 Orazio svelte教授1998年出版的 Principles of Lasers( Fourth容进行叙述、解释和总结,在传统的教学中很多内容是通 Edition)。三本书的作者都有丰富的科研经历和多年的教过讲授来进行的,在使用多媒体课件的教学中讲授仍然是 学经验,其中 Orazio svelte教授于2010年又出版了非常重要、不可替代的。教师要指导学生掌握知识,教师 Principles of Lasers( Fifth Edition),三本书都各有特色,对教学内容的理解是系统的、全面的,但再好的课件也无 是很好的教学科研参考书,阅读这几本经典教材有助于更法将对教学内容的理解全面展示出来。课堂上的讲授时 深刻理解和掌握激光原理的相关知识,并且可以将有些内不是按课件内容来均匀分配的,在课堂上教师要引导学生 容和方法融合到课件中。例如在 Principles of Lasers一书中,掌握教学内容的重点和难点,依据学生的反应对教学内容 作者指出一个激光器可认为由工作物质、泵浦系统、谐振进行说明、解释和总结,通过讲授将各部分内容联系起来 腔三个要素组成,该书各章围绕这三个要素来展开分析,帮助学生全面、深刻地理解掌握教学内容。例如在讲光的 这不仅使该书的组成结构非常清晰也有利于读者从整体上受激辐射基本概念时,自发跃迁爱因斯坦系数A21、受激 掌握激光器。对比激光原理》教材,书中第一章介绍激吸收跃迁爱因斯坦系数B12和受激辐射跃迁爱因斯坦系数 光自激振荡器时将一个激光器分成光放大器和光谐振腔两B1之间的关系是重点,掌握三个系数关系的前提是要深 部分,在课件中按照 Principles of Lasers一书的描述来介绍刻理解三个系数对应的物理过程,因而在课堂上要结合图 激光器组成更合适,但这时就要向学生解释教材中的光放示和板书对三个系数给出详细的解释,在学生对这三个系 大器实际上包含了工作物质和泵浦系统两部分。教学和科数有深刻理解后才能继续进行后面的内容,而在推导得到 研是相互促进、紧密联系的,课件内容要同科研工作相结关系式后还要进行分析和总结。 合。我校是国内研究环形激光器的主要单位,在讲谐振腔 讲授时要注重方法,教师要充满热情用生动活泼的 组成时可以对科研中的各种环形腔及折叠腔进行介绍,在带有启发和充满趣味的方式来讲授。例如在讲激光技术发 讲He-Ne激光器时可以对全内腔绿光He-Ne激光器及正展史时介绍有9位科学家因对激光技术发展作出突出贡献 研制的新型高稳定微晶玻璃He-Ne激光器进行介绍。类似而获得了诺贝尔奖,但首先研制出第一台激光器的梅曼却 这样的内容非常具体、贴近实际,不仅能增强学生学习的未能获得诺贝尔奖。在课堂上,可以将第一台激光器发明 兴趣和积极性,同时也有助于培养学生的科研意识和实践的过程以趣味故事的方式来讲授。汤斯和肖洛在1958年最 能力。 先发表了激光器的详细方案,1959年9月在纽约召开的首 (2)课件的编排要便于学生理解和接受 届量子电子学会议上,提交的激光器设计方案已有数十份 传统的教学课件是老师在黑板上通过板书形势展开的,在汤斯和肖洛的理论指引下,许多实验室开始研究如何实 课件内容主要是以文字、公式和简单的图表等方式来展示。现光学激射器,纷纷致力于寻找合适的材料和方法。1960 现在常用的多媒体课件则是通过计算机以丰富多样的方式年7月,梅曼研制并演示了世界上第一台红宝石固态激光 展开的,课件内容不仅可用文字、公式和各种图表,还可器并通过纽约时报宣布发明了第一台激光器。通过讲授故 用动画、音乐和录像等多种方式展示。课件的内容该采用事的方式告诉学生当时多个单位都在努力争取做出第一台 何种方式向学生展示呢? 激光器,梅曼幸运地成为第一台激光器的发明人。虽然梅 在讲溦光器是由工作物质、泵浦系统、谐振腔三个要曼做出了突出性贡献,但显然第一台激光器的主要工作是 素组成时,可以按传统方法就用简单的文字进行说明,也在成熟理论指导上完成的,汤斯和肖洛的开创性工作为激 可以结合一个实际红宝石激光器的图片来说明激光器的组光器的出现起了更重要的指导作用。通过讲故事的方式来 成,显然结合实物图片的展示方式有助于理解,会给学生讲授教学内容,不仅可吸引学生的注意力,也有利于活跃 留下更深刻的印象。在介绍平行平面腔模的迭代解法时,课堂气氛增进教师和学生的交流 可以按教材将第1次及第300次迭代后的振幅和相位分布 3.提问的目的和时机 图给出并进行解释,也可以通过动画将第1次到300次每 在《激光原理》课程上通过提问来实现三个目的:引 次迭代后的振幅和相位分布依次展示出来,显然以动画方导学生主动学习和思考、根据学生的反馈及时对疑问进行 式进行展示就是在模拟光波在腔中的实际传播过程,无须解释或调整教学方式、对之前的教学内容进行检查和复习 解释就清晰地揭示了实际物理过程 在开始新的教学内容或引入一个新概念时,通过先提出问 教学内容通过不同方式来展示有不同的效果,图表及题来引导学生主动学习和思考,这类问题不要求学生回答 图文结合的方式相对于单一文字描述更便于学生理解,通学生带着疑问主动思考着学习。例如在引入光束衍射倍率 过动画将动态变化的过程展示出来有助于学生加深对物理因子的定义时,可以先问怎么来判断一个激光器的光束性 过程的理解。课件通过视频设备投影到屏幕上,学生主要能,在学生开始思考问题后再引入光束衍射倍率因子而不 通过眼睛接受信息,因而在课件布局、字体和色彩等方面是直接给出它的定义和作用。教学是教与学互动的过程 要结合具体环境考虑学生心理和生理特点来合理编排,这课堂上讲到重难点内容或结束一部分内容时要通过提问来 方面可以参考一些优秀课件来不断提高。需要特别强调的和学生进行交流,根据学生的反馈对疑问进行解释或调整高等教育研究学报 2012 年第 1 期 ( 总第 165 期) 名大学的三本激光原理经典教材做过系统研究［3］，这三本 激光原理经典教材分别是: 美国斯坦 福 大 学 Anthony E． Siegman 教授 1986 年出版的 Lasers ［4］、美国佛罗里达中央大 学 William T． Silfvast 教 授 2004 年 出 版 的 Laser Fundamentals ( Second Edition) ［5］ 和意大利米兰理工学院 Orazio Svelto 教授 1998 年出版的 Principles of Lasers ( Fourth Edition) ［6］。三本书的作者都有丰富的科研经历和多年的教 学经 验，其 中 Orazio Svelto 教 授 于 2010 年 又 出 版 了 Principles of Lasers ( Fifth Edition) ［7］，三本书都各有特色， 是很好的教学科研参考书，阅读这几本经典教材有助于更 深刻理解和掌握激光原理的相关知识，并且可以将有些内 容和方法融合到课件中。例如在 Principles of Lasers 一书中， 作者指出一个激光器可认为由工作物质、泵浦系统、谐振 腔三个要素组成，该书各章围绕这三个要素来展开分析， 这不仅使该书的组成结构非常清晰也有利于读者从整体上 掌握激光器。对比 《激光原理》教材，书中第一章介绍激 光自激振荡器时将一个激光器分成光放大器和光谐振腔两 部分，在课件中按照 Principles of Lasers 一书的描述来介绍 激光器组成更合适，但这时就要向学生解释教材中的光放 大器实际上包含了工作物质和泵浦系统两部分。教学和科 研是相互促进、紧密联系的，课件内容要同科研工作相结 合。我校是国内研究环形激光器的主要单位，在讲谐振腔 组成时可以对科研中的各种环形腔及折叠腔进行介绍，在 讲 He － Ne 激光器时可以对全内腔绿光 He － Ne 激光器及正 研制的新型高稳定微晶玻璃 He － Ne 激光器进行介绍。类似 这样的内容非常具体、贴近实际，不仅能增强学生学习的 兴趣和积极性，同时也有助于培养学生的科研意识和实践 能力。 ( 2) 课件的编排要便于学生理解和接受 传统的教学课件是老师在黑板上通过板书形势展开的， 课件内容主要是以文字、公式和简单的图表等方式来展示。 现在常用的多媒体课件则是通过计算机以丰富多样的方式 展开的，课件内容不仅可用文字、公式和各种图表，还可 用动画、音乐和录像等多种方式展示。课件的内容该采用 何种方式向学生展示呢? 在讲激光器是由工作物质、泵浦系统、谐振腔三个要 素组成时，可以按传统方法就用简单的文字进行说明，也 可以结合一个实际红宝石激光器的图片来说明激光器的组 成，显然结合实物图片的展示方式有助于理解，会给学生 留下更深刻的印象。在介绍平行平面腔模的迭代解法时， 可以按教材将第 1 次及第 300 次迭代后的振幅和相位分布 图给出并进行解释，也可以通过动画将第 1 次到 300 次每 次迭代后的振幅和相位分布依次展示出来，显然以动画方 式进行展示就是在模拟光波在腔中的实际传播过程，无须 解释就清晰地揭示了实际物理过程。 教学内容通过不同方式来展示有不同的效果，图表及 图文结合的方式相对于单一文字描述更便于学生理解，通 过动画将动态变化的过程展示出来有助于学生加深对物理 过程的理解。课件通过视频设备投影到屏幕上，学生主要 通过眼睛接受信息，因而在课件布局、字体和色彩等方面 要结合具体环境考虑学生心理和生理特点来合理编排，这 方面可以参考一些优秀课件来不断提高。需要特别强调的 是，多媒体课件的制作和优化要花费大量时间，教员应在 认真准备课件内容并深刻理解的基础上对课件形式进行适 当编排，且不可只注重形式而忽视了实质内容。 2． 讲授的重点和方法 讲授是指教师在课堂上通过口头语言向学生就教学内 容进行叙述、解释和总结，在传统的教学中很多内容是通 过讲授来进行的，在使用多媒体课件的教学中讲授仍然是 非常重要、不可替代的。教师要指导学生掌握知识，教师 对教学内容的理解是系统的、全面的，但再好的课件也无 法将对教学内容的理解全面展示出来。课堂上的讲授时间 不是按课件内容来均匀分配的，在课堂上教师要引导学生 掌握教学内容的重点和难点，依据学生的反应对教学内容 进行说明、解释和总结，通过讲授将各部分内容联系起来 帮助学生全面、深刻地理解掌握教学内容。例如在讲光的 受激辐射基本概念时，自发跃迁爱因斯坦系数 A21、受激 吸收跃迁爱因斯坦系数 B12 和受激辐射跃迁爱因斯坦系数 B21 之间的关系是重点，掌握三个系数关系的前提是要深 刻理解三个系数对应的物理过程，因而在课堂上要结合图 示和板书对三个系数给出详细的解释，在学生对这三个系 数有深刻理解后才能继续进行后面的内容，而在推导得到 关系式后还要进行分析和总结。 讲授时要注重方法，教师要充满热情用生动活泼的、 带有启发和充满趣味的方式来讲授。例如在讲激光技术发 展史时介绍有 9 位科学家因对激光技术发展作出突出贡献 而获得了诺贝尔奖，但首先研制出第一台激光器的梅曼却 未能获得诺贝尔奖。在课堂上，可以将第一台激光器发明 的过程以趣味故事的方式来讲授。汤斯和肖洛在 1958 年最 先发表了激光器的详细方案，1959 年 9 月在纽约召开的首 届量子电子学会议上，提交的激光器设计方案已有数十份。 在汤斯和肖洛的理论指引下，许多实验室开始研究如何实 现光学激射器，纷纷致力于寻找合适的材料和方法。1960 年 7 月，梅曼研制并演示了世界上第一台红宝石固态激光 器并通过纽约时报宣布发明了第一台激光器。通过讲授故 事的方式告诉学生当时多个单位都在努力争取做出第一台 激光器，梅曼幸运地成为第一台激光器的发明人。虽然梅 曼做出了突出性贡献，但显然第一台激光器的主要工作是 在成熟理论指导上完成的，汤斯和肖洛的开创性工作为激 光器的出现起了更重要的指导作用。通过讲故事的方式来 讲授教学内容，不仅可吸引学生的注意力，也有利于活跃 课堂气氛增进教师和学生的交流。 3． 提问的目的和时机 在 《激光原理》课程上通过提问来实现三个目的: 引 导学生主动学习和思考、根据学生的反馈及时对疑问进行 解释或调整教学方式、对之前的教学内容进行检查和复习。 在开始新的教学内容或引入一个新概念时，通过先提出问 题来引导学生主动学习和思考，这类问题不要求学生回答， 学生带着疑问主动思考着学习。例如在引入光束衍射倍率 因子的定义时，可以先问怎么来判断一个激光器的光束性 能，在学生开始思考问题后再引入光束衍射倍率因子而不 是直接给出它的定义和作用。教学是教与学互动的过程， 课堂上讲到重难点内容或结束一部分内容时要通过提问来 和学生进行交流，根据学生的反馈对疑问进行解释或调整 72