近代物理人才培養改革
時間：2022-05-30 09:31:00
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近代物理是物理學的近展。由于近代物理課程內容較深，所涉及知識領域較寬，而且思想新穎，概念抽象，學生往往感到難學，不容易懂，有一種畏懼感。如何加快提高教學質量，培養適應社會發展所需要的具有創造性的高素質人才，是從事近代物理教學的教師所面臨的主要任務。
一、近代物理教學方法的改革
1．在近代物理教學中引入物理學史，培養學生創新能力
教學的基本任務除了向學生傳授近代物理基本知識外，更重要的是培養學生的科學素質和創新能力。但是在一般的近代物理教材中，物理大師當初做出的重大發現的歷史過程，即他們探索的過程，獨特的思路，認識的飛躍和十分有效的方法，往往被過濾掉。這種狀況對學生全面發展是十分不利的。因此，在近代物理教學中，講述一些物理學發現的歷史案例是克服這一缺陷的有效手段。在教學中把著眼點放在物理學中的推理、發現以及概念形成的認識過程上，生動的描繪科學家探索物理世界奧秘的艱辛歷程，以其中的歷程和哲理去感染學生，激發他們學習近代物理的興趣，提高他們學習的積極性。并使學生受到科學研究方法的熏陶，獲得比從單純的知識灌輸中得不到的才能。——培養學生科學探索精神。學生學習近代物理，光記住一些物理概念、數據、定律和公式是遠遠不夠的，這并不表示真正理解了近代物理。因為科學的主體并不是它所獲得知識的多少與深度，更重要的在于“探索”。因此，在教學中引入物理學史能使學生從近代物理知識的更替演變中認識它的條件性，局限性，認識科學理論的相對真理性。使學生知道物理學永遠是一個充滿生機活力的學科，它永遠不會老化和僵死，永遠不會終止探索步伐。——培養學生創新能力和科學方法。在教學中，不但是為傳授知識，更重要的是對學生進行科學方法和創新能力的培養。要使學生懂得：不囿于傳統理論和觀念，不迷信權威和書本，是科學創新的思想前提。在科學本身的矛盾已經顯現出來時，誰能首先同束縛科學發展的傳統觀念決裂，勇于提出新思想，新見解，誰就可能搶占到科學發展的前沿陣地，做出突破性的發現。愛因斯坦不拘泥于一切傳統的觀念，他以徹底創新精神革新了舊有的觀念，建立了狹義相對論的時空觀，成為現代物理學的杰出代表。楊振寧和李政道敏銳地審察了從未被人懷疑過的宇稱守恒定律的適用范圍，大膽提出了弱相互作用中宇稱不守恒的假說，從而導致了物理學理論的一個突破性的進展。在近代物理發展過程中，人們廣泛采用了多種科學研究方法，如實驗方法、模型方法、分析和綜合方法、類比方法、科學假設方法等。如德布羅意在光具有波粒二象性的啟發下，將物質粒子與光作了類比，提出了物質粒子和光一樣具有波粒二象性的假設。后來被實驗證實。1974年，丁肇中和里希特在實驗中獨立地發現了新的粒子。1963年，蓋爾曼等人提出了強子由夸克組成的模型，幾乎同時我國物理學家也提出類似的層子模型。在教學過程中利用這些生動事例，來培養學生創新能力和科學方法，對他們將來在科技工作中大有益處。
2．大力采用滲透式教學方法
我國傳統的教學方法大都采用“全盤授予”“注入式”和“按部就班”的教學方式，一貫強調學生循序漸進式學習知識，其優點是能比較牢固系統地掌握基本知識，但也造成我們講授新知識時，態度過于謹慎，不敢大膽涉及新的領域，知識面較窄。著名物理學家楊振寧說：滲透性學習法，就是在學習的時候，學生對學習的內容還不太清楚，但就在不太清楚的過程中，已經一點一滴地學到了很多重要的東西。同時楊先生認為，中美雙方教育傳統的長短是互補的，若能將兩者和諧地統一起來，在教育上將是一個有意義的突破。為了培養創新人才，我們應該努力去突破。我認為：對于基本概念，基本規律，定理及基礎理論，這些內容包括基本的物理實驗，物理圖像，物理思想和物理模型，用傳統的教學方法進行講解。而一些新發展的理論，現代科技應用等內容時，就采用滲透式教學方法。比如，目前正在研究，還在爭論的中微子有沒有質量？質子會不會衰變？我們的宇宙是封閉的還是開放的？廣義相對論、穆斯堡爾效應、核反應堆、超流與超導、玻色—愛因斯坦凝聚、基本相互作用等。在科技應用方面，如電子顯微鏡、掃描隧道顯微鏡、激光分離同位素技術、激光技術、X光電子譜、核磁共振技術、放射性同位素技術、穆斯堡爾譜技術、核電技術、熱核聚變技術、加速器等。對于這些內容是為了使學生擴大視野和提高視角。只要求學生知道和了解，不必也不可能要求學生深入理解和一定要掌握。
學生對物理概念的認識，要依靠對物理現象的感知。但傳統的近代物理教學手段只能把物理現象和物理過程靠教師用粉筆在黑板上靜態地給學生勾畫和講解，學生難以獲得動態和直觀的感性認識以及清晰的物理圖像。這是學生感到近代物理難學的一個重要的原因，而利用把圖、文、聲、像高度集中成于一身的多媒體課件不僅能再現或模擬各種物理實驗和現象，對于一些內容比較抽象，理論難以理解景象不易描述，實驗條件不足以再現的情況，則可借助多媒體技術。這既能增加教學內容的表現力，調動學生運用多種感官參與教學活動，活躍課堂氣氛，吸引學生的注意力，更好地激發學生的學習興趣。同時又有助于教師講清物理思想，物理過程和物理方法。例如，原子核式結構模型這一節，通過粒子散射實驗講述了原子核式結構模型的建立。用靜態和動態圖像結合，顯示粒子散射實驗裝置、實驗原理、模擬實驗過程、結果及結論。同時附有湯姆孫、盧瑟福在實驗的工作照片及生平簡介。因此，采用多媒體教學手段一方面可以解決近代物理內容多課時減少的矛盾，大大地減少教師的板書和繪圖的時間，從而可以把更多的時間用于講課，增加了課堂傳遞的信息量，可以比用傳統的教學手段講授更多高質量的教學內容。另一方面，調動了學生學習近代物理的積極性，提高了教學質量。利用先進的網絡手段，把教學計劃，教學大綱，作業，復習提綱，考試要求等內容放在學校網頁上，學生在上課之前就能夠非常清楚地知道這個學期的學習任務。教師與學生，學生與學生之間可以在網上討論疑難問題。
三、考試方式改革
為了在整個教學過程中，很好地貫徹培養學生的科學素質和創新能力，在考試方面進行了改革，把考試分為閉卷考試和開卷考試兩種方式。——閉卷考試按照教學大綱要求。主要是考查學生對近代物理基本知識理解應用能力，少量是考查靈活運用知識的能力，連同平時作業，這部分占總成績的60％～70％左右。——開卷考試以寫論文的形式進行，要求一學期內完成。學生要按照科技論文的要求，寫出摘要和關鍵詞，正文及參考文獻。這部分可占領30％～40％。論文不僅僅作為單一的考查手段，而是融入教學的全過程，以此推動教與學。首先整體向學生介紹近代物理的主要內容及其在各個領域的應用。然后向學生推薦題目，學生也可以根據自己興趣自擬題目。并向學生推薦一些文獻資料，更多的還是讓學生根據自己感興趣的問題自己去尋找，以鼓勵學生廣泛涉獵，擴大視野，培養查閱文獻資料的選題能力。實踐經驗表明，這樣做有利于激發學生學習的興趣和積極性。通過查閱相關資料，可進一步深入了解近代物理形成與發展過程，以及近代物理的基本原理在各個領域的應用，學習研究問題的方法，培養分析判斷綜合評價能力，以及知識的應用和創新能力。