“模塊化”教學(xué)法在《原子核物理學(xué)》課程中的探索與應(yīng)用

蘭長林 趙江濤 崔瑩 胡碧濤

摘要：在《原子核物理學(xué)》的課程教學(xué)中，改變以“知識點(diǎn)講授”、單一教材為依托的傳統(tǒng)課堂教學(xué)方式，開展“模塊化”教學(xué)方法探索，采取課程內(nèi)容的模塊化和教師講授、專題報告研究型教學(xué)模塊化二者有機(jī)統(tǒng)一結(jié)合的形式，最大限度調(diào)動發(fā)揮教師專長，更好地服務(wù)課堂教學(xué)，有效提升教學(xué)質(zhì)量。

關(guān)鍵詞：原子核物理學(xué);模塊化教學(xué);專題報告

中圖分類號：G642.4 ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A ? ? 文章編號：1674-9324（2019）18-0215-02

前言

《國家中長期教育改革和發(fā)展規(guī)劃綱要（2010-2020年）》[1]中提出，到2020年，基本實(shí)現(xiàn)教育現(xiàn)代化，基本形成學(xué)習(xí)型社會，進(jìn)入人力資源強(qiáng)國行列的戰(zhàn)略目標(biāo)。《原子核物理學(xué)》是所有涉核專業(yè)的一門本科專業(yè)核心課程[2]。蘭州大學(xué)核科學(xué)與技術(shù)學(xué)院開設(shè)有原子核物理、核工程與核技術(shù)、輻射防護(hù)與核安全、放射化學(xué)和核化工與核燃料工程五個本科專業(yè)，均在第六學(xué)期設(shè)置了《原子核物理學(xué)》課程。

模塊化教學(xué)是一種新的教學(xué)方法[3]，它主要針對講授內(nèi)容特點(diǎn)，根據(jù)教學(xué)目標(biāo)，把完整系統(tǒng)的課堂教學(xué)內(nèi)容劃分為若干相互關(guān)聯(lián)又相對獨(dú)立模塊進(jìn)行教學(xué)的過程。作為該課程的一線教師，如何貫徹落實(shí)“以本為本”的教學(xué)理念[4]，提高本科生課堂教學(xué)質(zhì)量是必須參與并思考的。為此，我們重新審視并確立了《原子核物理學(xué)》課程改革目標(biāo)和方向，構(gòu)建教學(xué)模塊，探索將“模塊化”教學(xué)法應(yīng)用到《原子核物理學(xué)》的課堂教學(xué)中。

一、《原子核物理學(xué)》課程簡介及課程模塊的構(gòu)建

《原子核物理學(xué)》是從事核物理實(shí)驗(yàn)與理論研究、核工程設(shè)計(jì)與管理、核技術(shù)應(yīng)用與開發(fā)等專業(yè)的一門重要的基礎(chǔ)課。通過對該課程的學(xué)習(xí)，要求學(xué)生掌握有關(guān)核物理的基本概念、基本思想、基礎(chǔ)理論、主要結(jié)論、重要應(yīng)用等，為進(jìn)一步學(xué)習(xí)其他相關(guān)課程打下良好的基礎(chǔ)，同時要求學(xué)生了解核物理學(xué)科的最新發(fā)展和研究前沿。

蘭州大學(xué)《原子核物理學(xué)》本科生教學(xué)多年來主要采用盧希庭主編，原子能出版社出版的《原子核物理》教材。根據(jù)學(xué)時安排，課程講授內(nèi)容主要包括：原子核物理發(fā)展史（2學(xué)時），原子核的基本性質(zhì)（4學(xué)時），放射性和核的穩(wěn)定性（8學(xué)時），核力（2學(xué)時），α衰變（4學(xué)時），β衰變（10學(xué)時），γ躍遷（10學(xué)時），原子核結(jié)構(gòu)模型（10學(xué)時），原子核反應(yīng)（16學(xué)時），專題報告（6學(xué)時），共計(jì)72學(xué)時。從學(xué)時分配上，我們很容易看出，原子核的基本性質(zhì)、放射性、三大衰變、原子核結(jié)構(gòu)和原子核反應(yīng)占了近90%。因此，在知識內(nèi)容方面，將講授內(nèi)容對應(yīng)分為幾大模塊分別對待。教師在授課的時候，統(tǒng)籌規(guī)劃，不需要完全按照課本章節(jié)內(nèi)容順序進(jìn)行備課;根據(jù)上述模塊分類，每位教師結(jié)合自身研究特長有重點(diǎn)的對待，把部分內(nèi)容以專題報告形式展現(xiàn)給學(xué)生，也同時讓學(xué)生熟悉研究報告的格式和內(nèi)容分布。

調(diào)整授課內(nèi)容和順序的過程就是一個構(gòu)建模塊化的過程，《原子核物理學(xué)》課程的模塊化可以以知識點(diǎn)為線、以核應(yīng)用為軸，把課程分為幾個大的模塊：1）核的基本性質(zhì)、核力、核結(jié)構(gòu)等內(nèi)容可以構(gòu)建模塊一，稱為原子核基本知識模塊，在這一模塊中，對教師要求較少，只需對學(xué)生提出任務(wù)，讓學(xué)生自己搜索相關(guān)的知識，構(gòu)成1-3篇報告專題;2）模塊二即核衰變模塊，每一種衰變類型機(jī)理相類比，教師去講解很難有創(chuàng)新之作，完全可以讓學(xué)生按照一定的模式去認(rèn)識，也就是教師提出，發(fā)現(xiàn)背景、理論解釋、實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)驗(yàn)證、怎樣取得進(jìn)展、發(fā)展應(yīng)用在哪些方面和存在的問題等，學(xué)生很容易理解掌握;3）模塊三涉及原子核反應(yīng)問題，如何認(rèn)識核反應(yīng)，特別是人工核反應(yīng)，研究內(nèi)容包括原子核反應(yīng)定義、實(shí)現(xiàn)條件、反應(yīng)機(jī)理、實(shí)際應(yīng)用結(jié)果等，稱為核反應(yīng)模塊;4）模塊四為原子核物理的學(xué)科發(fā)展、分支、核能及核技術(shù)應(yīng)用等方面，構(gòu)成核應(yīng)用模塊。

二、教師、學(xué)生專題報告模塊化的構(gòu)思和實(shí)施

原子核物理基礎(chǔ)研究主要有兩個方面：一是通過實(shí)驗(yàn)觀察和模擬講解核現(xiàn)象（本科生層次），研究原子核的性質(zhì)和相互作用，特別是原子核內(nèi)核子間的微觀相互作用。二是原子核多體系運(yùn)動的研究（研究生層次），可以讓本科生，特別是即將讀研的學(xué)生參與進(jìn)來。在以往研究的基礎(chǔ)上，繼續(xù)討論高自旋態(tài)、高激發(fā)態(tài)、原子核反應(yīng)模型等特殊運(yùn)動形態(tài)的研究，加強(qiáng)基態(tài)和低激發(fā)態(tài)的實(shí)驗(yàn)知識，認(rèn)識多體波函數(shù)描述的信息，進(jìn)而研究原子核結(jié)構(gòu)問題等。這種基礎(chǔ)性研究為專題報告模塊化開展提供了豐富的資料來源。對任課教師體出更高要求，要求在安排課程前已經(jīng)把握全局，從而做到以下兩個方面：1）任課教師適時調(diào)整教學(xué)內(nèi)容順序，對原子核物理中的重要物理思想和代表性實(shí)驗(yàn)整理出報告方向，以課堂講授（教師）和學(xué)術(shù)報告（教師、學(xué)生），加深學(xué)生對知識的理解，充分體現(xiàn)學(xué)生的課堂主體地位;2）教師預(yù)留課題和學(xué)生自主選題相結(jié)合的方式，確保每個學(xué)生每一學(xué)期至少公開做一次專題報告，提前參與科研報告的準(zhǔn)備與鍛煉。較好地促進(jìn)了學(xué)生學(xué)習(xí)方式的轉(zhuǎn)變。

依據(jù)課程基礎(chǔ)性研究的內(nèi)容可以將專題報告模塊細(xì)分為下面幾個小模塊：1）歷史發(fā)展模塊，由教師講授以及學(xué)生調(diào)研共同完成，圍繞原子核物理學(xué)相關(guān)重大發(fā)現(xiàn)的歷史回顧，包括核科學(xué)技術(shù)發(fā)展史對人類社會、經(jīng)濟(jì)的影響，核武器發(fā)展史，包含了研究前沿領(lǐng)域等方面的學(xué)術(shù)報告。2）概念和實(shí)驗(yàn)?zāi)K，包括那些具有里程碑式的物理思想和實(shí)驗(yàn)等，例如，中微子、π介子、波函數(shù)概念，宇稱是否守恒，三種衰變和人工可控的核反應(yīng)實(shí)驗(yàn)等，讓學(xué)生不局限于教材，開拓思維。3）分析技術(shù)模塊，包括原子層次的分析技術(shù)原理與應(yīng)用。4）學(xué)科進(jìn)展前沿研究模塊，這一部分內(nèi)容很多，像超重核的研究進(jìn)展過程、中微子振蕩實(shí)驗(yàn)、大科學(xué)裝置的建設(shè)和意義等，任何一個概念都可以深入研究，都有其認(rèn)識和發(fā)展的過程。5）課程規(guī)劃模塊，在這一模塊內(nèi)，邀請校外專家、學(xué)院其他任課教師和學(xué)生都可以發(fā)表自己的見解，有選擇地開展。圍繞學(xué)生職業(yè)規(guī)劃設(shè)想、課程的應(yīng)用型研究、世界核電與中國核電發(fā)展現(xiàn)狀與前景、原子核物理學(xué)的人才培養(yǎng)方向、如何進(jìn)行學(xué)術(shù)報告和認(rèn)識核武世界、怎樣理解核武世界的“雙刃性”等方向開展該模塊的實(shí)施。6）核技術(shù)應(yīng)用及交叉模塊，也即交叉學(xué)科，在這一模塊設(shè)置中，我們按照核技術(shù)應(yīng)用展開，內(nèi)容涵蓋了以下幾個方面：核能的開發(fā)服務(wù)、同位素的應(yīng)用技術(shù)、射線輻照在生物技術(shù)方面的應(yīng)用、中子束在醫(yī)學(xué)中的探傷應(yīng)用、高能離子束在表面分析方面的應(yīng)用等。7）大學(xué)生在研“創(chuàng)新項(xiàng)目”模塊，為體現(xiàn)高校應(yīng)用型層面，學(xué)校資助，由感興趣的學(xué)生自發(fā)組織開展實(shí)施，圍繞原子核物理學(xué)的相關(guān)知識開展的一些項(xiàng)目模塊。

三、“模塊化”研究型教學(xué)方法的探索及應(yīng)用

從2012年至今，我們在多個學(xué)期開展了課程內(nèi)容模塊化，教師、學(xué)生專題報告模塊化相結(jié)合的課堂教學(xué)方法改革。實(shí)施過程中，本著與學(xué)生興趣相近、與畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）相近、與研究生階段（保研）研究方向相近、與就業(yè)工作性質(zhì)相近等原則，每學(xué)期每生至少進(jìn)行一次專題報告。教師和學(xué)生專題報告涉及到以上的各個模塊，涵蓋原子核物理學(xué)各個分支。為了了解學(xué)生對專題報告研究型教學(xué)模式的評價與反饋，我們每年還專門設(shè)計(jì)了調(diào)查問卷，在第七學(xué)期對我院學(xué)生進(jìn)行了調(diào)查，結(jié)果發(fā)現(xiàn)教學(xué)方式滿意度、報告投入與收獲滿意度都能達(dá)到90%以上。

四、總結(jié)

本教學(xué)方法的改革和探索結(jié)合學(xué)科特點(diǎn)，通過改變以“知識點(diǎn)講授”、以單一教材為依托的傳統(tǒng)課堂教學(xué)方式，根據(jù)學(xué)院師資力量將教學(xué)內(nèi)容優(yōu)化重組，構(gòu)建《原子核物理學(xué)》教學(xué)內(nèi)容模塊，開展“模塊化”教學(xué)方法探索，采取課程內(nèi)容的模塊化和教師講授、專題報告研究型教學(xué)模塊化二者有機(jī)統(tǒng)一結(jié)合的形式，最大限度調(diào)動發(fā)揮教師專長，提高學(xué)生積極性，有效提升教學(xué)質(zhì)量。

在原子核物理學(xué)“模塊化”教學(xué)開展中我們也遇到了一些問題，像對教師自身知識儲備和專業(yè)發(fā)展提出了更高的要求、專題報告格式如何統(tǒng)一問題、如何合理安排時間和評分規(guī)則問題、如何評價模塊化教學(xué)的工作量問題等等，還需要我們繼續(xù)去不斷地探索。

參考文獻(xiàn)：

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[4]盧希庭.原子核物理（修訂版）[M].原子能出版社，2000.

Abstract：In the teaching of Nuclear Physics，we should change the traditional classroom teaching method based on "knowledge point teaching" and single teaching material，explore the "modular" teaching method，and combine the modularization of curriculum content with the modularization of teachers'teaching and the modularization of research-based teaching of special reports.To maximize the mobilization of teachers'expertise，better service to classroom teaching，and effectively improve the quality of teaching.

Key words：modular;modular teaching;special reports