原子物理學(xué)教學(xué)方法論文.doc

原子物理學(xué)教學(xué)方法論文 原子物理學(xué)教學(xué)方法論文 摘要：原子物理學(xué)是物理學(xué)專(zhuān)業(yè)的一門(mén)重要必修課也是核科學(xué)與技術(shù)專(zhuān)業(yè)重要的專(zhuān)業(yè)基礎(chǔ)課 針對(duì)教學(xué)中實(shí)際問(wèn)題及學(xué)生意見(jiàn)的反饋結(jié)合原子物理學(xué)教學(xué)實(shí)踐進(jìn)行教學(xué)方法上的探討和嘗試初步提出了原子物理學(xué)的教學(xué)方法 關(guān)鍵詞：原子物理學(xué)教學(xué)方法量子理論 原子物理學(xué)是研究原子結(jié)構(gòu)、運(yùn)動(dòng)規(guī)律及相互作用的學(xué)科是物理學(xué)專(zhuān)業(yè)的基礎(chǔ)課程也是核類(lèi)專(zhuān)業(yè)重要的專(zhuān)業(yè)基礎(chǔ)課程上承經(jīng)典物理學(xué)下接量子力學(xué)和原子核物理等重要課程 相比經(jīng)典物理學(xué)課程原子物理學(xué)有很大差別首先原子物理學(xué)課程不像普通物理學(xué)課程從基本物理概念和物理規(guī)律出發(fā)進(jìn)行嚴(yán)密的理論運(yùn)算推導(dǎo)得到更普遍的基礎(chǔ)理論而是遵循從實(shí)踐出發(fā)理論模型建立實(shí)踐檢驗(yàn)的認(rèn)識(shí)過(guò)程應(yīng)用更多的是總結(jié)、歸納的方法;其次研究對(duì)象是微觀體系而學(xué)生對(duì)微觀現(xiàn)象缺乏直觀的感性認(rèn)識(shí) 正是由于這些差異大部分學(xué)生在學(xué)習(xí)中感覺(jué)原子物理學(xué)知識(shí)點(diǎn)凌亂理不清頭緒導(dǎo)致不能鞏固和深化所學(xué)知識(shí) 因此在教學(xué)中如何激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣引導(dǎo)學(xué)生把握課程主線認(rèn)識(shí)原子運(yùn)動(dòng)規(guī)律形成新概念進(jìn)而培養(yǎng)學(xué)生自學(xué)能力、思維能力、研究能力等成為原子物理學(xué)教學(xué)中需要探討的問(wèn)題 本文針對(duì)褚圣麟先生教材原子物理學(xué)的教學(xué)淺談個(gè)人教學(xué)過(guò)程中的認(rèn)識(shí) 1學(xué)習(xí)興趣的培養(yǎng) 學(xué)習(xí)興趣指一個(gè)人對(duì)學(xué)習(xí)的一種積極的認(rèn)識(shí)傾向與情緒狀態(tài) 學(xué)生對(duì)某一學(xué)科有興趣就會(huì)持續(xù)地專(zhuān)心致志地鉆研它從而提高學(xué)習(xí)效果 學(xué)習(xí)興趣既是學(xué)習(xí)的原因又是學(xué)習(xí)的結(jié)果 由此培養(yǎng)學(xué)生最初的學(xué)習(xí)興趣促進(jìn)學(xué)生在學(xué)習(xí)中找到樂(lè)趣由被動(dòng)的學(xué)習(xí)轉(zhuǎn)變?yōu)橹鲃?dòng)學(xué)習(xí)、好學(xué)、樂(lè)學(xué)在培養(yǎng)學(xué)生的自學(xué)能力過(guò)程中具有重要的意義 如何培養(yǎng)學(xué)生對(duì)原子物理學(xué)學(xué)習(xí)的興趣筆者從教學(xué)實(shí)踐中總結(jié)如下幾個(gè)方面 1.1結(jié)合物理學(xué)史增強(qiáng)學(xué)習(xí)內(nèi)容的趣味性 原子物理發(fā)展史料豐富若將史料運(yùn)用于原子物理教學(xué)中將起到事半功倍的效果 在授課中將原子物理學(xué)發(fā)展史融入知識(shí)的傳授可增強(qiáng)學(xué)習(xí)的趣味性 如電子發(fā)現(xiàn)最早進(jìn)行試驗(yàn)的并不是湯姆遜試驗(yàn)結(jié)果最精確的也不是湯姆遜但湯姆遜是第一個(gè)敢于突破常規(guī)認(rèn)識(shí)而提出新粒子是電子的人這一簡(jiǎn)介讓學(xué)生明白科學(xué)研究中要尊重科學(xué)事實(shí)敢于突破傳統(tǒng)認(rèn)識(shí);講述量子化概念提出時(shí)介紹普朗克為解釋黑體輻射提出量子化概念的歷程由于這一嶄新理論與經(jīng)典理論的沖突普朗克本人也不是特別堅(jiān)決此后他曾試圖放棄量子論用經(jīng)典物理學(xué)方法重新解決黑體輻射問(wèn)題但均未成功讓學(xué)生認(rèn)識(shí)科學(xué)發(fā)展中開(kāi)創(chuàng)性革新的不易 可以說(shuō)原子物理的發(fā)展中充滿對(duì)已有思想觀念的顛覆和新思想的建立這些都需要科學(xué)懷疑和批判精神充分說(shuō)明科學(xué)無(wú)絕對(duì)權(quán)威科學(xué)懷疑精神和獨(dú)立思考是科學(xué)進(jìn)步的動(dòng)力 通過(guò)物理學(xué)史的介紹能在課堂上吸引學(xué)生的注意使課堂氣氛活躍激發(fā)學(xué)生對(duì)原子物理學(xué)的興趣在輕松快樂(lè)的氛圍中學(xué)習(xí)同時(shí)學(xué)習(xí)科學(xué)的批判精神培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新能力 1.2結(jié)合課程內(nèi)容介紹原子物理學(xué)中的難題激發(fā)學(xué)生鉆研興趣 好奇心和探索欲望是科學(xué)研究的原動(dòng)力在教學(xué)中通過(guò)介紹課本中出現(xiàn)而尚未完全認(rèn)識(shí)明白的物理概念、物理問(wèn)題能極大激發(fā)學(xué)生的認(rèn)識(shí)和探索欲望教師可引導(dǎo)學(xué)生對(duì)相關(guān)問(wèn)題的研究現(xiàn)狀進(jìn)行調(diào)研并匯報(bào)在這一過(guò)程中既能促進(jìn)學(xué)生了解學(xué)科的研究前沿也能使學(xué)生加深對(duì)基本物理概念、原理的認(rèn)識(shí)同時(shí)有助于培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)踐能力和初步的科研能力 在原子物理學(xué)教材中有不少世界性的難題如在索末菲橢圓軌道理論和相對(duì)論效應(yīng)中提出的精細(xì)結(jié)構(gòu)常數(shù)所包含的物理含義、數(shù)值為什么剛好約為1/137;為解釋光譜精細(xì)結(jié)構(gòu)產(chǎn)生而引人的電子自旋的概念人們是否已經(jīng)完全認(rèn)識(shí)清楚等這些問(wèn)題在教學(xué)中可充分利用調(diào)動(dòng)學(xué)生的探索欲望激發(fā)學(xué)生的鉆研興趣 1.3結(jié)合物理學(xué)發(fā)展前沿介紹激發(fā)學(xué)生研究興趣 原子是從宏觀到微觀的第一個(gè)層次物質(zhì)世界各個(gè)層次的結(jié)構(gòu)和運(yùn)動(dòng)變化相互聯(lián)系、相互影響很多其他重要學(xué)科和技術(shù)的發(fā)展以原子物理為基礎(chǔ)在課程教學(xué)中結(jié)合課程內(nèi)容穿插原子物理學(xué)與相關(guān)學(xué)科的交叉及原子物理學(xué)發(fā)展的前沿介紹可激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣和鉆研熱情 如講述粒子散射實(shí)驗(yàn)時(shí)介紹原子碰撞研究方法已經(jīng)發(fā)展成為一個(gè)重要的研究方向涉及各種基本粒子與原子和分子碰撞的物理過(guò)程等;講述激光原理時(shí)介紹激光技術(shù)的發(fā)展及其對(duì)原子物理學(xué)發(fā)展的促進(jìn)介紹我國(guó)激光領(lǐng)域研究的國(guó)際地位等 學(xué)科前沿的介紹能幫助學(xué)生認(rèn)識(shí)學(xué)習(xí)本學(xué)科的社會(huì)意義及其與個(gè)人的關(guān)系有助于激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)的社會(huì)責(zé)任感 2把握課程主線 原子物理學(xué)的內(nèi)容不像經(jīng)典物理學(xué)具有嚴(yán)密的邏輯體系因此在教學(xué)中拎?課程的主線有助于學(xué)生系統(tǒng)的掌握課程的知識(shí)內(nèi)容 對(duì)原子結(jié)構(gòu)的認(rèn)識(shí)發(fā)展課程以光譜分析法為主線：從原子光譜規(guī)律出發(fā)原子光譜規(guī)律的變化可以反映出原子內(nèi)部能級(jí)的特點(diǎn)進(jìn)而探究原子內(nèi)部的作用及其規(guī)律 對(duì)原子內(nèi)部作用的認(rèn)識(shí)課程以量子力學(xué)中的角動(dòng)量概念為主線：從玻爾氫原子理論的角動(dòng)量量子化假設(shè)的提出到單電子的軌道角動(dòng)量與自旋角動(dòng)量的耦合解釋精細(xì)結(jié)構(gòu)的產(chǎn)生及兩個(gè)電子體系的LS耦合和JJ耦合等并進(jìn)一步明確角動(dòng)量與磁矩概念的對(duì)應(yīng)角動(dòng)量耦合的本質(zhì)是粒子間電磁相互作用自旋和軌道運(yùn)動(dòng)的相互作用引起原子能級(jí)的分裂和塞曼效應(yīng)能級(jí)分裂在本質(zhì)上是相同的 3講清基本概念 楊福家先生提出了原子物理學(xué)教學(xué)要注重“培養(yǎng)智能”課程講述做到“言猶未盡”“既講清楚又不講清楚” 這也就要求老師要把握課程教學(xué)中些要講清楚些可不講清楚 對(duì)基本概念和基本物理模型我們要力圖闡述清楚如原子結(jié)構(gòu)模型的提出從背景到實(shí)驗(yàn)過(guò)程、理論推導(dǎo)和實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證給出了詳細(xì)的講解而其中盧瑟福散射理論公式(散射角與瞄準(zhǔn)距離關(guān)系式)的推導(dǎo)可以引導(dǎo)學(xué)生自己在課余推導(dǎo) 又如原子空間取向量子化概念學(xué)生剛接觸量子理論很容易將角動(dòng)量量子化與取向量子化混淆講解中要讓學(xué)生理解取向的概念即矢量方向的描述講清了這個(gè)概念有助于對(duì)史特恩蓋拉赫實(shí)驗(yàn)的理解而實(shí)驗(yàn)中偏轉(zhuǎn)位移公式的推導(dǎo)可以留給學(xué)生自己完成等等 根據(jù)原子物理學(xué)的特點(diǎn)在教學(xué)中要努力貫徹啟發(fā)式教學(xué)原則倡導(dǎo)學(xué)生加強(qiáng)課外閱讀進(jìn)行讀書(shū)報(bào)告、討論等多種教學(xué)模式有機(jī)結(jié)