《粒子物理》課程建設與改革實踐

李俊生　陳教凱　周祥楠　張東海　楊國暉

【摘 要】為了改進研究生教學質量，從教學理念、教學內容、教學方法等方面，對以研究性教學為導向的《粒子物理》課程建設與改革進行了探索與實踐。

【關鍵詞】研究生;粒子物理;研究性教學

中圖分類號： O572.2文獻標識碼： A 文章編號： 2095-2457（2019）28-0109-002

DOI：10.19694/j.cnki.issn2095-2457.2019.28.047

【Abstract】In order to improve the teaching quality of graduate students， the curriculum construction and reform of《Particle Physics》，a research-based teachingis explored and practiced from teaching idea， teaching content and teaching methodology.

【Key words】Graduate student; Particle Physics; Research-based teaching

0 引言

課程學習是研究生教育的基本任務，是研究生掌握專業知識和提高核心素養的根本渠道，在研究生成長成才中具有全面、綜合和基礎性作用。教育部、發改委和財政部聯合發布的《關于深化研究生教育改革的意見》指出，“現在的研究生教育還不能完全適應經濟社會發展的多樣化需求，培養質量與國際先進水平相比還有較大差距。”[1]教育部發布的《教育部關于改進和加強研究生課程建設的意見》中進一步強調，“重視課程學習，加強課程建設，提高課程質量，是當前深化研究生教育改革的重要和緊迫任務。”[2]研究表明，近年來研究生對課程教學的滿意率呈逐年下滑趨勢，對研究生課程教學效果滿意度普遍偏低[3-4]。在研究生教育中，必須重視課程建設在培養高質量、創新型研究生中過程中的重要作用。

粒子物理學是探索物質結構的前沿科學，是近代物理學的重要組成部分。因此，《粒子物理》是物理學專業尤其是粒子物理與原子核物理專業研究生的基礎課。從1897年電子的發現至今，粒子物理學的建立與發展過程恰是微觀體系物理思想和研究方法的形成過程，也是培養學生創造性思維的良好途徑。因此，《粒子物理》課程在粒子物理與原子核物理專業具有重要地位，我們應遵循學生的認識規律，積極推進《粒子物理》課程建設，通過該課程教學，培養學生研究探索問題的能力和創新能力。

本文從《粒子物理》課程教學內容、教學理念、教學方法等方面，對以研究性教學為導向的《粒子物理》課程建設進行了探討。

1 教學理念改革

在教學理念上，樹立以人為本，以學生為中心的現代教育教學理念和以素質教育為主的探究式教學思想，以滿足社會需要、學習者個人發展以及學科自身特殊性為前提，強調基本素質、基本知識、基本能力和基本技能并重，強化課程理念的先進性。我們通過增加教學互動，引導學生主動學習、積極思考，培養學生發現問題和運用所學知識解決實際問題的能力，有效發揮學生在教學中的主體作用。在這種教學模式下，教師不只關心對教學內容的教法，而且關心學生的學法，注重學生的創新能力的培養[5]。

學生的參與是研究性教學成功的基礎，沒有學生自主學習、積極思考討論，研究性教學也會流于形式。因而，創設學生愿意參與的課堂教學環境是互動式教學成功的關鍵。首先，要激發學生對所學內容的興趣。這就需要教師把學生未來職業發展的需要、學科發展的最新成果對經濟社會發展的促進作用融入課堂教學中，增強學生主動學習的意識。其次，以任務驅動促進學生學習活動的開展。通過布置預習任務、小組討論問題的方式，鼓勵學生開展小組合作學習，為學生在課堂上主動參與交流互動做好鋪墊。最后，對學生的互動及時做出積極的回應，對積極參與互動的學生多鼓勵，引導他們將提出的問題進一步深化，從而激發學生深入探究的興趣，也可以激發更多學生參與學習的愿望。

2 教學內容改革

研究生教學內容的基本特性之一就是教學內容的前沿性。教師在從事專業學科教學過程中，應把自身的科研活動和課程教學內容統一到學生培養活動中[6]。科研成果反映了最新的學科發展動態，教師應積極把學科發展的前沿問題融入到課堂教學中，積極更新課堂教學中的交流信息，改變和激發學生的求知欲望。同時，將科研方法滲透到課堂教學中，提升學生運用所學知識解決實際問題的能力。目前，國內比較系統的粒子物理課程教材是章乃森先生在上世紀八十年代編著的《粒子物理》，然而，隨著科學技術的發展，尤其是近三十年粒子物理研究的發展，該教材很多內容已經被更新，已經無法滿足當今粒子物理課程教學需要。我們在教學實踐中進一步完善《粒子物理》課程內容，不斷把最新科研成果及與本學科相關科研成果納入課堂、融入講義教材，如引入中微子震蕩相關研究、超核研究最近進展、暗物質粒子探測、最新加速器設計理念等。

粒子物理的發展歷史內容十分豐富，它是物理學家共同努力的結果。在講授過程中，結合教學知識的傳授，融入粒子物理發展史方面的內容，尤其是科學家嚴謹求實的作風和刻苦鉆研的精神，讓學生增強對相關知識背景的了解，從而提高學習興趣與動力。

3 教學方法改革

在教學方法上，改變過去教師唱主角的注入式教學模式，進一步采用采用課前自主學習、小組討論、提出問題，課上討論、解決問題，課下深入探究的模式進行教學。在教學中采用精講式、啟發式、探究式、滲透式等多種教學方法，增加討論課、課堂展示、研究論文等教學形式。對一些奠定基礎的、在歷史上起到重要作用的、在知識體系中不可或缺的內容采取精講、啟發的教學方式;對一些前沿性的、應用性的、綜合性的、沒有定論的問題則采用研究、探索、滲透的方式;對一些學生通過自學可以掌握的知識，則由學生根據教師布置的導學問題和教師錄制的教學視頻自主探究學習，由連續型細節式授課轉變為跳躍型平臺式授課。通過這些教學方法的改進，拓寬學生的視野，提高學生的學習積極性，促進學生學習的主動性，培養學生的學習能力和創新精神。

為了鼓勵和引導學生發現問題，在教學中將《粒子物理》教學內容劃分為若干專題，以專題研究的形式開展教學，激發學生的探究創新能力。如，將輕子研究作為一個專題，由學生查閱資料，了解輕子研究的歷史、現狀、前沿問題，并提出自己對一些前沿問題的解決思路，在課上通過匯報、討論，進一步深入理解相關知識，從而提高學生分析問題、解決問題能力。

為了使學生更好地進行自主學習，在課堂教學改革推進的過程中，逐步搭建完善《粒子物理》網絡教學平臺，推動學生線上學習與線下學習相結合。將在線課程資源與傳統課堂相融合開展混合式教學，利用網絡提供的豐富資源拓展教學內容，并創新教學方法，使學生既能面對面地接受知識又不僅僅局限于課堂。學生可以在更多課余時間通過在線微課、慕課等教學資源提前預習與復習，自主發現學習的難點，并開展小組合作學習，培養提出問題、分析問題和解決問題能力。對課下無法通過自學解決的問題，可以在課上與老師或其他同學進行討論。如此便在很大程度上避免了傳統教學模式下學生空著腦袋進課堂、學習相對盲目等問題，進一步增強研究性教學的教學效果。

4 結論

通過研究性教學為導向的《粒子物理》課程建設，進一步增強了課程教學內容的前沿性，增強了學生的學習興趣;改進教學方法，使學生逐漸由被動學習向主動學習、研究性學習轉換，有利于提高學生自主探究和創新能力。

【參考文獻】

[1]教育部國家發展改革委財政部關于深化研究生教育改革的意見[EB/OL].（2013-03-29）.http：//www.moe.gov.cn/srcsite/A22/s7065/201304/t20130419_154118.html.

[2]教育部關于改進和加強研究生課程建設的意見[EB/OL].（2014-12-05）.http：//www.moe.gov.cn/srcsite/A22/s7065/201412/t20141205_182992.html.

[3]周文輝，黃歡，付鴻飛，劉俊起.2017年我國研究生滿意度調查[J].學位與研究生教育，2017（9），41-47.

[4]周文輝，黃歡，付鴻飛，劉俊起.2018年我國研究生滿意度調查[J].學位與研究生教育，2018（8），33-41.

[5]董志峰.互動式教學：高校課堂教學改革的突破口[J].甘肅政法學院學報，2002，61（4），88-91.

[6]莊玉昆，褚遠輝.高校課堂教學問題及改革之道[J].中國高等教育，2013，7，39-41.