原子物理学课程教学改革的实践与思考.docx

原子物理学课程教学改革的实践与思考 摘要 为了提高原子物理学课程的教学效果,我院从2003级学生起先,对我院的原子物理学课程进行了一系列的改革,介绍了我系原子物理学课程教学改革的一些做法和设想。 关键词 原子物理学 教学改革 实践教学 随着科技的飞速发展,原子物理学已经成为21世纪重要科学技术的共同基础之一,它在高新科技中的基础地位和重要作用日益显现。同时它在培育学生的创新精神和科研实力方面也有着不行替代的作用,所以原子物理学成为了物理学专业的基础课程之一,也成为了其他理工科专业的必修课程之一。 一、原子物理学课程的性质与我系开设的历史回顾 原子物理学为物理学专业的基础课。它上承经典物理,下接量子力学,属于近代物理的范畴,是学习理论物理和从事材料科学、信息科学、光学、激光技术、化学、生命科学、能源科学、环境科学以及空间科学探讨的基础。在内容体系的描述上,原子物理学采纳了一般物理的描述风格,讲解并描述量子物理的基本概念和物理图象以及支配物质运动和改变的基本相互作用,并在此基础上探讨物质结构在原子、原子核以及基本粒子等层次的性质、特点和规律。我院在上个世纪80年头就开设原子物理学课程,在90年头中期,为了全面讲解近代物理学的学问,我们曾经以近代物理学代替了原子物理学。到20世纪90年头末,又把原子物理学作为一门独立课程进行了设置。2002年,我院起先招收物理学专业本科学生,原子物理学成为一门专业基础课。为了提高原子物理学教学的效果,我们从2003级学生起先着手对原子物理学课程进行教学改革,2003级和2004级是探究阶段,在2022级、2022级、2022级加大了改革的力度。 二、原子物理学课程教学改革的实践 1.调整课程结构,整合教学内容,增加现代化的学问 调整课程结构,整合教学内容是教学改革的核心工作。在原子物理学的教学改革中,我们始终坚持把调整结构整合内容作为教改的中心工作。我们在教学中发觉,随着科技的迅猛发展,很多高新科技都用到了原子物理学的基本理论,而我们大部分院校运用的教材是禇圣麟先生编写,11019年,出版的原子物理学,该教材虽然是11017年获国家教委一等奖的优秀教材,但是由于编写时间较早,缺少一些新学问、新技术的介绍,教学内容须要整合和充溢。我们本着“加强基础,结合前沿,促进创新”的精神,对原子物理学的教学内容进行了大胆的调整和整合,重新编写了教学大纲和考试大纲,加强了科学前沿和高新技术的引进。精简和整合了传统教学内容,如旧量子论和中学物理已经涉及到的东西;大量引入了科技前沿和新成果,如里德堡原子、原子、反原子、反物质、粒子加速器、新粒子的探究、电子自旋成像等;引入多学科综合性问题,如隧道扫描显微镜,纳米科技,激光技术、原子的冷却等;引入应用领域问题,如激光技术,X射线造影,核磁共振,核电站的建设、太阳能的利用、中子弹的研制等;引入我们自己的科研工作,如纳米晶丝的磁性、铁磁非晶丝的磁化、磁晶各向异性等,介绍近些年诺贝尔物理学奖获得者的学术成就等。同时,我们还尝试了原子物理学和量子力学打通的工作,与量子力学课程组进行了探讨。这样经调整整合后,其教学内容在已知与未知、过去与将来、基础与前沿等之间保持了一种恰当的张力,以针对性、应用性、实践性和满意后续课程(量子力学、固体物理等)学习须要为前提,既保留了该门课程的基本学问框架、学问间的内在联系,又反映了本学科领域最新科技成果和探讨前沿方向,构建了支持学生终身学习的学问平台,促进了学生创新意识、实践实力和综合素养的培育,充分体现了教学内容的先进性和现代化,经过几年的实践,收到了良好的效果。 2.改革教学方法,培育学生的学习实力 有了先进的教学内容,如何让学生接受消化成了我们要探讨的一个突出问题。根据学校的总体培育方案,原子物理学课程的教学时数越来越少,从每学期的73学时,削减到了54学时,48学时,再考虑到法定节日耽搁的课时,一个学期48个学时都难以保证。而原子物理学是一个从经典物理到现代物理的一个过渡课程,有时用旧量子论处理问题,有时又必需用量子力学理论处理问题,这样就给学生造成了一个接受和理解的难度,有时甚至是造成了混乱和困惑,学生无所适从。为此我们对教学方法进行了探讨。 第一,树立探讨型教学思想,培育学生的学习实力,体现先进的课程理念。在原子物理学的教学中,我们首先更新观念,树立“以人为本,以学生为中心”的现代教化教学理念和以素养教化为主的探讨型教学思想,以满意社会须要、学习者个人发展以及学科自身特别性为前提,强调基本素养、基本学问、基本实力和基本技能并重,强化了课程理念的先进性。 其次,在教学方法上,一改过去“老师唱主角满堂灌”的“注入式学问教化”为适应培育学生学习实力的“探讨式素养教化”。正好我系2022级以后物理学专业学生的班容量不是很大,给我们改革教学方法供应了便利。我们采纳了精讲式、启发式、探讨式、探究式、渗透式等多种教学方法,增加了探讨课、学习报告的学习形式。对一些奠定基础的、在历史上起到重要作用的、在学问体系中不行或缺的内容必需精讲、启发;对一些前沿性的、应用性的、综合性的、没有定论的东西则采纳探讨、探究、渗透的方式;每学期设置2次探讨课,1次学习报告课,把学生在学习中遇到的感爱好的、通过查阅资料能够解决的问题以及没有定论须要接着探讨的问题在探讨和报告中处理;而有些学问则是采纳不讲的方式,由学生自学,由连续型细微环节式授课转变为跳动型平台式授课。这些教学方法的改进,极大地拓宽了学生的视野,提高了学生的学习主动性,促进了学生学习的主动性,培育了学生的学习实力和创新精神。 第三,在教学手段上,跳出了“一支粉笔一块黑板一张嘴”的填鸭式,编制了多媒体课件、电子教案等,利用现代化的网络技术来协助教学,同时也留意订正了“以机代人、人机共灌”的极端多媒体教学方式,这样由过去单一的课堂教学转化为多形式的互动沟通,既解决了课程容量与教学时间的冲突,同时又激发了学生的学习爱好。培育了学生的学习实力和探讨实力。 3.把原子物理学的教学与学生的毕业论文有机结合 为了激发学生的学习爱好,我们把原子物理学的教学与学生的毕业论文做到了有机结合。近几届学生的毕业论文都有选自原子物理学课程的。有一些综述型的题目,如:原子物理学与量子力学的连接、物质的结构层次、组成物质的最小单元、里德堡原子与原子、反原子与反物质等;有一些应用型的题目,如太阳能与我市太阳能利用、核电与我国的核电站、现代医疗与原子物理学等;也有一些探讨型的题目,如:兰姆位移的实质、电子自旋对原子光谱的影响、纳米晶丝的磁性与原子磁矩、铁磁性物质参杂后的磁性等。 4.把近代物理试验与原子物理学课程打通 我系也和其他大部分院校一样,在开设原子物理学课程的同时,开设的另一门独立试验课程是近代物理试验,它由试验老师独立完成。在原子物理学进行教改的时候,我们发觉近代物理试验很多都是和原子物理学有关系的,很多就是原子物理学理论的一个验证或是应用。为使原子物理学的理论和试验更加紧密地结合,增加学生对原子物理学理论的感性相识,经过系领导的同意,我们和近代物理试验老师合作,共同组成了原子物理学课程组,实现了原子物理学的理论教学和试验教学的同步,既深化了学生对理论的理解,也降低了试验课程的难度。效果颇佳。 5.编制了一些课程扩充资料 为了帮助学生理解课程内容,我们参考其他院校的做法,编制了作业题解答、课外习题集、考试试题库、卷库,并且选定了一些科技期刊和阅读材料供应给学生阅读和学习,开宽学生的眼界。 三、对原子物理学课程教学改革的思索 虽然对原子物理学课程的教学改革,我们取得了一些效果,但是总感觉教学改革进行的还不彻底,还有很多不尽如人意的地方,还有很多工作要做,关于这些我们做了如下思索。 第一,对原子物理学教学内容体系能不能来一个大的改革。首先,旧量子论的内容跳过不讲,干脆用量子力学的理论来讲原子物理学。既在光谱的试验规律、弗兰克-赫兹试验、史特恩-盖拉赫试验、黑体辐射试验、康普顿效应等的基础上给出量子力学,然后用量子力学理论去探讨原子的能级、光谱、电子自旋、原子核结构等问题。而把玻尔的旧量子论作为一个历史情节介绍,降低旧量子论的比重。其次,增加前沿动态。因为我们没有后续的原子核物理、粒子物理,所以特殊应当增加原子核的方面的学问;增加粒子物理方面的学问;增加应用性的学问;增加外场中原子的行为和现象的介绍,增加新核素、新粒子的视察与探究等内容。 其次,肯定要把原子物理学与量子力学打通,整合成一门理论课,并且把原子物理学、量子力学、固体物理学、近代物理试验组合成一个课程群。使之在培育学生的科研实力、学习实力和创新实力上做出更大的贡献。首先,原子物理学和量子力学必需打通,因为目前的分工看,原子物理学是量子力学的先行课程,成为了量子力学的基础,而量子力学又是处理原子问题的有力工具,二者相互渗透,没有先后。假如能够把原子物理学和量子力学打通成一门理论课程,那样既可以完善原子物理学中的理论,又可以增加学生对量子力学的感性相识,使得两门课程的体系更加完整,学习难度会自然降低。其次,要仔细探讨如何实现原子物理学、量子力学、固体物理学、近代物理试验这一课程群,并以此为依托申报省级以上的教改立项课题。这几门课程的理论是相通的,只是适用对象不同,所以会衍生出很多不同的学问,这个课程群建成后,能够使学生的学问体系更加紧凑和完善,使几门课程的学问互通,能够降低学习难度,能够使学生便利地接触到科技前沿,激发学习爱好,对毕业后从事高新科技或是教授大中学的相关课程都是大有裨益的。 第三,如何进行考试改革。学生成果的考核方式干脆确定着学生的学习看法,我们要改传统的“结果性”考核为“过程性”考核。加强对学生学习过程的监测,留意发觉那些有创新精神、勤奋刻苦的学生,留意发觉那些有肯定特长、有潜力、不按部就班的学生,加强培育,加强引导。 第四,如何进行实践性教学内容的改革。实践性的教学在培育学生创新精神和创建实力方面具有不行替代的作用。如何充分发挥实践性教学的作用始终是我们努力探究的一个课题。我们要使实践性教学走出试验室,使试验课程走出验证的初级阶段,开设综合性、开放性、创新性试验,这一点须要肯定的物质基础,值得我们去探讨。 第五,关于教材的选择与处理。教材可以说是教学的抓手,是最为重要的教学资源。就目前看,比较通用的原子物理学教材是禇圣麟先生编写的原子物理学和杨福家院士编写的原子物理学,这两个版本的教材各有自己的优点。我们的观念是“教学是用教材教,而不是教教材”,今后,我们安排改以前固定一种版本教材为两种版本交替运用。这样有一个好处是上下连续两届学生可以相互借阅,使学生在学习时基本上都能够有两本教材,便利了学习。 以上这些只是我们在原子物理学课程改革中的一些做法和想法,有的甚至可能还很不成熟,希望得到各位同仁的支持和帮助。 参考文献: 1禇圣麟.原子物理学M.北京:高等教化出版社,11019. 2杨福家.原子物理学(第三版)M.北京:高等教化出版社,2000. 第9页 共9页第 9 页 共 9 页第 9 页 共 9 页第 9 页 共 9 页第 9 页 共 9 页第 9 页 共 9 页第 9 页 共 9 页第 9 页 共 9 页第 9 页 共 9 页第 9 页 共 9 页第 9 页 共 9 页