原子核物理学教学中自主学习能力的培养

毛彩霞，胡永红，陈志远

(1.湖北科技学院　电子与信息工程学院，湖北　咸宁　437100；2.湖北科技学院　核技术与化学生物学院，湖北　咸宁　437100)

原子核物理学教学中自主学习能力的培养

毛彩霞1，胡永红2，陈志远2

(1.湖北科技学院电子与信息工程学院，湖北咸宁437100；2.湖北科技学院核技术与化学生物学院，湖北咸宁437100)

摘要：自学能力是当代大学生必须具备的基本品质之一，也是影响大学生成才的重要因素。首先，我们分析了培养大学生自学能力的重要性。然后我们探讨了原子核物理学课程教学过程中自学能力培养的具体途径，并进行教学实践。 最后，通过教学效果的问卷调查，证实了这些措施的有效性。

关键词：自学能力；原子核物理学；教学方法；培养途径

狭义的自学能力是指学生独立的通过书本获取知识的能力；而广义的自学能力还应该包括通过自主实践活动学习知识的能力[1]。自学能力的提高，有助于大学生学习能力和知识水平的提高，并加快知识面的扩大速度。 自学能力是大学生必须掌握的各种重要能力之一，例如科研能力等，是大学生全面发展的重要基础。 作为大学生终身受益的法宝，自学能力的提高在素质教育为主旋律的今天是非常重要的[2]。 大学生自学能力的培养是当今教育的重要目标，它对保障大学生毕业后的持续学习和成长起着重要作用。 大学生是肩负我国未来建设重任的中流砥柱，他们必须具备积极主动地自主学习的意识和能力，这些构成他们知识和信息的源头活水[3]。

一、培养自学能力的重要性

首先，从现代科学信息和知识爆炸式增长的角度来看，大学生必须具备独立获取知识的能力，这样他们在走上工作岗位后，才有发展和前进的能力和保障[4]。一旦具有自学能力，他们就可以独立地、不断地自主学习，吸收新知识，扩展知识面，在激烈的社会竞争中迎难而上，取得一个又一个胜利，实现最高人生价值。 其次，对大学生自学能力的培养，既有利于形成正确的自学态度、良好的自学情绪，也有利于他们对所学的理论知识深刻理解，扩大知识面，开阔思路。 最后，大学生必须具备良好的自学能力，这是由大学阶段的高强度的学习任务和多样化的教学模式所决定的。 尤其是理工科高年级的学生，专业课程体系的设置系统而紧凑。 一门专业课程往往是以几门其他课程为基础或工具，并且可能与部分其他课程并行。 而专业课程的课堂教学，往往限于课时，只能有选择的讲解主干部分，其他一些重要部分，仍然需要学生们自主摸索学习。 例如，《原子核物理学》内容丰富，所涉及知识系统较深且新，是以高等数学、量子物理和原子物理及实验为基础的一门现代前沿科学课程。 所以《原子核物理学》教学过程是培养大学生的自学能力的重要途径之一。

二、培养学生自学能力的措施

(一)创设和调动自学资源条件

教师应充分调研学校图书馆所具备的原子核物理学课程相关的图书和文献资料，了解视频精品课等网络学习渠道，以便指导学生自学。 在专业课程所在教研室，应配备课程相关的重要图书和学科发展最新的资料，以备老师和学生查阅，共同学习。 充分开放与本校课程相关的实验室，加强实践指导，完善相关管理。 例如，开放核辐射与防护实验室和核电站仿真实验室等。 充分运用学校合作单位可能具备的相关实践环境和条件，鼓励和协助他们自主学习，增强他们自学的热情和信心。 比如，到与原子核物理学知识有关单位进行学习与参观。

(二)合理精简教学内容，增设预习答疑教学环节

教学内容要少而精，着重讲授课程知识体系中的主干章节，留一部分章节让学生自学。 例如，卢希庭等编著的《原子核物理学》教材中有十三章，每章又有多个小节。 根据专业培养和课程教学目标，重点的章节只有一半。 围绕着重点章节精讲，重点辅导和检查，其他章节，比如原子核的裂变和聚变、原子核的亚核子物理和核天体物理学基础等章节，可以要求学生自学，并适当布置课外学习任务，引导学生完成自学任务。 应避免单一的课堂教学模式，采用课内与课外教学相结合、理论学习与科学实践相结合的教学模式。 结合预习环节，课堂上加强与学生互动学习的时间，讨论和分析主要教学内容，并给出一些有关知识的规律和结论，这样学生在课堂上积极的思考，获得重要知识信息的同时又增长了学习能力。 启发式教学是在课堂上进行自学能力培养的一个重要途径，是培养学生独立思维能力的有效方法。 教学过程是教与学的互动组合，若有一方面缺失，就达不到理想的结果。例如，面对学习积极性不高、不努力的学生，蕴含丰富知识的课堂教育也难以取得好的教学效果。

(三)改变授课方式和考试方法

在高校，鼓励授课方式多样化改革，根据所授课程的特殊性，教师可灵活地设计新颖、活泼的课堂教学形式。 调动学生的主体性和能动性是培养他们自学能力的关键。自主式、合作式和研讨式学习形式的有效整合，可以促进学生体验教师角度的学习过程。 重视学生的动手实践能力和技能的培养，实现从科学知识型向科学技能型的转化。充分利用学校的教学实践基地与开放型实验室等实践教学资源，组织创新学习活动，为学生们提供自主学习和实践的机会和场所，提高学生的自主学习和创新能力。可采取试卷与研究论文、产品设计等相结合的方式，做到既考查知识体系，又考查运用知识的能力以及各种综合素质，促进学生积极主动锻炼独立的自主学习能力。

(四)培养文献检索和网络资源搜寻能力

专业课程一般都涉及某领域的重要前沿发展，而科学的最新进展往往都以文献和新闻等形式被报道。 通过专业课程相关领域最新进展的介绍，提高学生自学兴趣，进一步结合专业课程的教学内容，布置一些学习专业知识点的任务，或结合学生兴趣，开展一些课余科技活动，促进学生文献检索能力和利用文献信息能力的提高。 通过学习专业课程，例如原子核物理学，学生能了解核物理及其应用等方面的最近信息，增加自主学习量子物理方面专业知识的意识。 掌握文献检索的基础知识，做到能熟练地查阅专业课程问题的相关最新文献和信息，使他们初步具备一定的科学探索能力，为以后自主学习和研究打下良好的基础。

(五)加强原子核物理学自学指导

学生的自学过程需要教师的指导和监督。 课程教师可指导学生拟定自学提纲，帮助学生分析和总结重点和难点，并结合相关专业问题进行详细的分析和解答。 首先，教师要指导学生制定不同的自学计划。 根据每个学生教学计划的内容和时间，结合学生的学习能力和水平特征制定符合学生特色的自学计划，帮他们养成有计划、有节奏的自主学习习惯。 其次，对于教材中重点和较难的章节，要求学生提前预习并查阅相关知识和重要的概念。 通过目标明确的预习，可加深和强化学生对该部分知识的理解，增强学生自主学习的目的性。 如原子核物理学中的核结构模型这一节，如果没有预习，同学们很难透彻理解。 教师虽讲得深入浅出，同学们理解起来还是很难，因为他们没有像教师那样具有广博而扎实的专业理论基础。 如果提前预习，学生们就有可能提前了解有关的背景知识，利于提高课堂学习效率。 或者部分学生可能把教材中不懂的部分先记下来，在课堂上与教师讨论，这样既能活跃课堂气氛，也能调动全班学生的学习积极性，提高教与学的效果。 再次，对于非重点章节，可以要求学生自学。 留一部分章节内容给学生自学，诱导他们主动思考，提高他们的学习兴趣。 还可以安排一些讨论，大家发表不同见解，这样的教学环节能使学生对有关知识点印象深刻，总体学习效率显著提高。 最后，要组织、指导与检查学生的自学，并进行集中辅导和答疑。

三、调查表及分析方法

我们针对湖北科技学院核工程与技术专业10级至12级同学制作了自主学习调查问卷，并实施了匿名问卷调查。调查表分三个模块：自学动力和积极性；课程知识体系掌握程度；自学能力。每个模块有20个问题，每个问题有5种不同的答案选项(A、B、C、D、E)，每个选项对应不同的分值(10、8、6、4、2)。在我院2011到2013年的原子核物理学课程教学过程中，我们逐步实施和加强了相应的教学改革，以促进学生创新能力和自学能力的培养[5]。 通过调查，我们可以分析我们的教学改革措施的实效性，以便我们以后进一步提高教学质量。 选择有效的调查问卷进行统计平均，对三个年级的调查结果进行对比。 所采用调查表的三个模块具体内容如下。模块一包含的20个调查问题：对原子核物理学非常感兴趣，希望完全掌握其奥秘；知道原子核物理学很复杂，能下决心把它学好学透；经常跟同学讨论有关原子核物理学的有关问题，总想彻底弄清楚；遇到不会的作业、习题或问题，感觉很不安，非常渴望弄清楚；厌恶那些上课讲话，影响大家课堂上学习的人；能不受别人影响，坚持认真听讲，尽管老师讲得很枯燥乏味；经常发现书本上有错误，或者对习题解答有疑义，并且一定要纠正，或弄懂；不懂的问题，问老师和同学或查资料，直到弄懂为止；喜欢独自想象和思考原子核内部结构、原子核衰变和核爆炸等科学问题；对学习中遇到的数学问题，能独立克服，通过查书或工具解决；对学习中遇到的量子力学问题，能独立自学克服，而不是不管；对学习中遇到的原子物理学概念和规律及定理，能主动查文献学习；课前能提前预习，带着问题听课，课后花很短时间复习巩固；对原子核物理学有学习目标，争取考试成绩在85分以上；课后作业能独立的快速的完成，并能总结出解题关键和问题核心；课堂上从来不玩手机，不趴下睡觉，精力集中；觉得这门课程比较重要又难，花在这门课程上的学习时间比其它课程的多一倍；学好这门专业基础课对以后考研或进一步学习可能会有用，所以特别重视；熟悉核反应截面和激发函数的概念，通过思考和画图，掌握其本质和意义；非常熟悉原子核科学发展史和重要历史事件，阅读过相关课外科普书籍。 模块二包含的具体问题：熟悉质谱仪的原理和“质量双线法”用途和优点，并觉得很神奇，希望等动手做；非常熟悉Na光谱的精细结构和超精细结构及其理论解释；知道原子核电四极矩的决定因素和具体的几类情况，并知道其几种测量方法；懂得系统宇称的定义，能想象空间反演下几种物理量的变化；对放射性现象很感兴趣，不怕辐射危险；对宇宙射线的种类和特点很熟悉；会利用指数衰减规律计算特定放射性同位素的衰变常数、平均寿命和半衰期；熟悉测量地质年代常用的两种方法，了解加速器质谱技术的优点；能结合能概念熟练解释重核裂变和轻核聚变释能原理和恒星能量来源；熟悉液滴模型的理论和实验依据及其成功的应用实例；熟悉壳模型的理论和实验依据及其成功的应用实例；熟悉集体模型的理论和实验依据及其成功的应用实例；熟悉 b 谱的特点和区别及其解释；熟悉内转换的条件、过程和特点；理解g-g 角关联概念及本质，熟悉其实验观测和研究方法；熟悉同核异能素岛现象；熟悉穆斯堡尔效应的应用，并通过搜索了解更多的穆斯堡尔效应的实例；理解幻数就是离散的自然数，理解幻数存在与原子核壳模型发现之间的联系；理解核子的自旋-轨道耦合是得出原子核内壳模型的新能级的关键因素；掌握Q方程的推导和三方面的应用；熟悉实验室坐标系和质心坐标系的特点、区别和其中物理量的联系。模块三包含的问题：熟悉并理解常见的几种核反应机制，自己曾查阅并了解核反应可能的过程和细节；查阅Becquerel, M.Curie, E.Rutherford等重要人物的信息，了解其有关文献或著作；熟悉两弹一星元勋及其贡献，阅读过相关课外科普书籍；完全理解原子核电荷半径和核力半径的定义和本质区别，并思考过其质量半径；思考过学习和研究原子核宇称的用途和意义。 觉得宇称是很重要好的物理量；理解原子核的液滴模型、壳模型和集体模型，并试图提出新的更好的模型；自学核力一章的大部分内容，理解核力的大部分性质的理论和实验依据；对核反应过程有深入的思考和想象，熟悉韦斯科夫的三阶段描述，并有深入的思考；对核力的特点和性质有深入的思考、质疑和猜测。 对比多种书籍或文献中核力的公式；对核力的介子理论有较大的兴趣，到图书馆查找过或借阅过相关书籍；了解磁谱仪的工作原理和用途，试图设计不同构造的新型的磁谱仪；了解α衰变机制和理论解释，对α粒子的形成机制仍迷惑，曾独立查阅相关文献；对重粒子的放射性机制感兴趣，通过查阅科技文献，了解最新的有关理论进展；对正电子、中微子等微观粒子的本质感觉好奇，查过相关的文献和书籍来学习；了解电子俘获、X射线和俄歇电子的本质，质疑并接受电子俘获是b衰变的形式；了解中微子存在证明的实验及其原理，质疑过该实验，并寻找其漏洞；对b衰变的费米理论(或量子力学微扰论)很困惑，但后来通过自学接受并理解；对b、g 跃迁分类和选择定则中的量子力学公式觉得头疼，但很快接受和习惯；熟悉穆斯堡尔效应及其原理，独立做有关知识点的习题，并进行总结；掌握核磁矩的概念和测量方法，并思考或查找过其它的测量途径。 调查表填写方式：实名填写，根据个人学习情况在相应格子内填A、B、C、D、E，完全符合填A，比较符合填B，介于符合与不符合中间填C，比较不符合填D，完全不符合填E。

四、调查结果及分析

经统计得到三个分别表征学生自学动力强度、课程知识学习效果和自学能力水平的指标值。结合课程考试卷面成绩，我们共获得四个指标参数。从2010届到2012届核工程与技术专业学生中进行调查，分别获得90、40和36份有效调查表及数据样本，通过统计平均分析，得到结果如图1所示。

图1　调查统计结果直方图

根据原子核物理课程教学效果的调查统计分析，得到如下结果：(1)各项指标值逐年上升，说明学生的自学动力、学习效果和学习成绩等都在提升，这些指标值之间是线性关联的。 (2)学生自学动力，学习效果和学习成绩的提升，与专业课老师的教学改革和努力程度有密切关系。 (3)自学能力总体有较大提升，但自学能力的提高与学习效果和学习成绩的提高不一定完全线性相关，它与学生的自学动力、老师的教学改革和努力程度有更直接联系。 所以，我们提出和实施的自学能力培养措施是有实效的。

五、结语

自学能力是培养大学生创新品质的必备前提。 因此，作为大学教师，我们要在教学中，尤其是在专业核心课程教学中渗透对学生自学能力的培养。 作为学生，应该有意识地配合老师的专业课教学，尊重和珍惜教师的指导，从不同角度锻炼自学能力。 总之，大学生只有学会自学，才能学好专业课程知识，才能在踏入社会后的工作学习中，通过自主学习及时更新完善知识结构，跟上时代和社会发展的步伐，成为对国家建设有用的人才。

参考文献：

[1]王有刚. 当代大学生自学能力的培养[J]. 科技信息(学术研究),2007,(14)：35～39.

[2] 裴桂清. 论终身教育与创新主体自学能力培养[J]. 教育探索,2006,(5)：21～22.

[3] 肖长生, 郭定芳. 基于大学生自学能力培养的几点建议[J]. 教育与探索,2007,(2):149.

[4]庞维国. 自主学习——学与教的原理和策略[M].上海:华东师范大学出版社,2003.

[5] 胡永红,毛翔,毛彩霞.《原子核物理》教学中创新意识和能力培养的研究[J].咸宁学院学报,2011,31(12):54～56.

文章编号：2095-4654(2016)03-0087-04

* 收稿日期：2015-11-19

基金项目：湖北科技学院校教学研究项目(2013-XA-012;2014-XC-009)；湖北省教育厅人文社科项目(14G356)；湖北省高等学校省级教学研究项目(2015-S-02)

中图分类号：G642.0

文献标识码：A