毛彩霞，胡永紅，陳志遠(yuǎn)

(1.湖北科技學(xué)院　電子與信息工程學(xué)院，湖北　咸寧　437100；2.湖北科技學(xué)院　核技術(shù)與化學(xué)生物學(xué)院，湖北　咸寧　437100)

原子核物理學(xué)教學(xué)中自主學(xué)習(xí)能力的培養(yǎng)

毛彩霞1，胡永紅2，陳志遠(yuǎn)2

(1.湖北科技學(xué)院電子與信息工程學(xué)院，湖北咸寧437100；2.湖北科技學(xué)院核技術(shù)與化學(xué)生物學(xué)院，湖北咸寧437100)

摘要：自學(xué)能力是當(dāng)代大學(xué)生必須具備的基本品質(zhì)之一，也是影響大學(xué)生成才的重要因素。首先，我們分析了培養(yǎng)大學(xué)生自學(xué)能力的重要性。然后我們探討了原子核物理學(xué)課程教學(xué)過程中自學(xué)能力培養(yǎng)的具體途徑，并進(jìn)行教學(xué)實踐。 最后，通過教學(xué)效果的問卷調(diào)查，證實了這些措施的有效性。

關(guān)鍵詞：自學(xué)能力；原子核物理學(xué)；教學(xué)方法；培養(yǎng)途徑

狹義的自學(xué)能力是指學(xué)生獨立的通過書本獲取知識的能力；而廣義的自學(xué)能力還應(yīng)該包括通過自主實踐活動學(xué)習(xí)知識的能力[1]。自學(xué)能力的提高，有助于大學(xué)生學(xué)習(xí)能力和知識水平的提高，并加快知識面的擴大速度。 自學(xué)能力是大學(xué)生必須掌握的各種重要能力之一，例如科研能力等，是大學(xué)生全面發(fā)展的重要基礎(chǔ)。 作為大學(xué)生終身受益的法寶，自學(xué)能力的提高在素質(zhì)教育為主旋律的今天是非常重要的[2]。 大學(xué)生自學(xué)能力的培養(yǎng)是當(dāng)今教育的重要目標(biāo)，它對保障大學(xué)生畢業(yè)后的持續(xù)學(xué)習(xí)和成長起著重要作用。 大學(xué)生是肩負(fù)我國未來建設(shè)重任的中流砥柱，他們必須具備積極主動地自主學(xué)習(xí)的意識和能力，這些構(gòu)成他們知識和信息的源頭活水[3]。

一、培養(yǎng)自學(xué)能力的重要性

首先，從現(xiàn)代科學(xué)信息和知識爆炸式增長的角度來看，大學(xué)生必須具備獨立獲取知識的能力，這樣他們在走上工作崗位后，才有發(fā)展和前進(jìn)的能力和保障[4]。一旦具有自學(xué)能力，他們就可以獨立地、不斷地自主學(xué)習(xí)，吸收新知識，擴展知識面，在激烈的社會競爭中迎難而上，取得一個又一個勝利，實現(xiàn)最高人生價值。 其次，對大學(xué)生自學(xué)能力的培養(yǎng)，既有利于形成正確的自學(xué)態(tài)度、良好的自學(xué)情緒，也有利于他們對所學(xué)的理論知識深刻理解，擴大知識面，開闊思路。 最后，大學(xué)生必須具備良好的自學(xué)能力，這是由大學(xué)階段的高強度的學(xué)習(xí)任務(wù)和多樣化的教學(xué)模式所決定的。 尤其是理工科高年級的學(xué)生，專業(yè)課程體系的設(shè)置系統(tǒng)而緊湊。 一門專業(yè)課程往往是以幾門其他課程為基礎(chǔ)或工具，并且可能與部分其他課程并行。 而專業(yè)課程的課堂教學(xué)，往往限于課時，只能有選擇的講解主干部分，其他一些重要部分，仍然需要學(xué)生們自主摸索學(xué)習(xí)。 例如，《原子核物理學(xué)》內(nèi)容豐富，所涉及知識系統(tǒng)較深且新，是以高等數(shù)學(xué)、量子物理和原子物理及實驗為基礎(chǔ)的一門現(xiàn)代前沿科學(xué)課程。 所以《原子核物理學(xué)》教學(xué)過程是培養(yǎng)大學(xué)生的自學(xué)能力的重要途徑之一。

二、培養(yǎng)學(xué)生自學(xué)能力的措施

(一)創(chuàng)設(shè)和調(diào)動自學(xué)資源條件

教師應(yīng)充分調(diào)研學(xué)校圖書館所具備的原子核物理學(xué)課程相關(guān)的圖書和文獻(xiàn)資料，了解視頻精品課等網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)渠道，以便指導(dǎo)學(xué)生自學(xué)。 在專業(yè)課程所在教研室，應(yīng)配備課程相關(guān)的重要圖書和學(xué)科發(fā)展最新的資料，以備老師和學(xué)生查閱，共同學(xué)習(xí)。 充分開放與本校課程相關(guān)的實驗室，加強實踐指導(dǎo)，完善相關(guān)管理。 例如，開放核輻射與防護(hù)實驗室和核電站仿真實驗室等。 充分運用學(xué)校合作單位可能具備的相關(guān)實踐環(huán)境和條件，鼓勵和協(xié)助他們自主學(xué)習(xí)，增強他們自學(xué)的熱情和信心。 比如，到與原子核物理學(xué)知識有關(guān)單位進(jìn)行學(xué)習(xí)與參觀。

(二)合理精簡教學(xué)內(nèi)容，增設(shè)預(yù)習(xí)答疑教學(xué)環(huán)節(jié)

教學(xué)內(nèi)容要少而精，著重講授課程知識體系中的主干章節(jié)，留一部分章節(jié)讓學(xué)生自學(xué)。 例如，盧希庭等編著的《原子核物理學(xué)》教材中有十三章，每章又有多個小節(jié)。 根據(jù)專業(yè)培養(yǎng)和課程教學(xué)目標(biāo)，重點的章節(jié)只有一半。 圍繞著重點章節(jié)精講，重點輔導(dǎo)和檢查，其他章節(jié)，比如原子核的裂變和聚變、原子核的亞核子物理和核天體物理學(xué)基礎(chǔ)等章節(jié)，可以要求學(xué)生自學(xué)，并適當(dāng)布置課外學(xué)習(xí)任務(wù)，引導(dǎo)學(xué)生完成自學(xué)任務(wù)。 應(yīng)避免單一的課堂教學(xué)模式，采用課內(nèi)與課外教學(xué)相結(jié)合、理論學(xué)習(xí)與科學(xué)實踐相結(jié)合的教學(xué)模式。 結(jié)合預(yù)習(xí)環(huán)節(jié)，課堂上加強與學(xué)生互動學(xué)習(xí)的時間，討論和分析主要教學(xué)內(nèi)容，并給出一些有關(guān)知識的規(guī)律和結(jié)論，這樣學(xué)生在課堂上積極的思考，獲得重要知識信息的同時又增長了學(xué)習(xí)能力。 啟發(fā)式教學(xué)是在課堂上進(jìn)行自學(xué)能力培養(yǎng)的一個重要途徑，是培養(yǎng)學(xué)生獨立思維能力的有效方法。 教學(xué)過程是教與學(xué)的互動組合，若有一方面缺失，就達(dá)不到理想的結(jié)果。例如，面對學(xué)習(xí)積極性不高、不努力的學(xué)生，蘊含豐富知識的課堂教育也難以取得好的教學(xué)效果。

(三)改變授課方式和考試方法

在高校，鼓勵授課方式多樣化改革，根據(jù)所授課程的特殊性，教師可靈活地設(shè)計新穎、活潑的課堂教學(xué)形式。 調(diào)動學(xué)生的主體性和能動性是培養(yǎng)他們自學(xué)能力的關(guān)鍵。自主式、合作式和研討式學(xué)習(xí)形式的有效整合，可以促進(jìn)學(xué)生體驗教師角度的學(xué)習(xí)過程。 重視學(xué)生的動手實踐能力和技能的培養(yǎng)，實現(xiàn)從科學(xué)知識型向科學(xué)技能型的轉(zhuǎn)化。充分利用學(xué)校的教學(xué)實踐基地與開放型實驗室等實踐教學(xué)資源，組織創(chuàng)新學(xué)習(xí)活動，為學(xué)生們提供自主學(xué)習(xí)和實踐的機會和場所，提高學(xué)生的自主學(xué)習(xí)和創(chuàng)新能力?？刹扇≡嚲砼c研究論文、產(chǎn)品設(shè)計等相結(jié)合的方式，做到既考查知識體系，又考查運用知識的能力以及各種綜合素質(zhì)，促進(jìn)學(xué)生積極主動鍛煉獨立的自主學(xué)習(xí)能力。

(四)培養(yǎng)文獻(xiàn)檢索和網(wǎng)絡(luò)資源搜尋能力

專業(yè)課程一般都涉及某領(lǐng)域的重要前沿發(fā)展，而科學(xué)的最新進(jìn)展往往都以文獻(xiàn)和新聞等形式被報道。 通過專業(yè)課程相關(guān)領(lǐng)域最新進(jìn)展的介紹，提高學(xué)生自學(xué)興趣，進(jìn)一步結(jié)合專業(yè)課程的教學(xué)內(nèi)容，布置一些學(xué)習(xí)專業(yè)知識點的任務(wù)，或結(jié)合學(xué)生興趣，開展一些課余科技活動，促進(jìn)學(xué)生文獻(xiàn)檢索能力和利用文獻(xiàn)信息能力的提高。 通過學(xué)習(xí)專業(yè)課程，例如原子核物理學(xué)，學(xué)生能了解核物理及其應(yīng)用等方面的最近信息，增加自主學(xué)習(xí)量子物理方面專業(yè)知識的意識。 掌握文獻(xiàn)檢索的基礎(chǔ)知識，做到能熟練地查閱專業(yè)課程問題的相關(guān)最新文獻(xiàn)和信息，使他們初步具備一定的科學(xué)探索能力，為以后自主學(xué)習(xí)和研究打下良好的基礎(chǔ)。

(五)加強原子核物理學(xué)自學(xué)指導(dǎo)

學(xué)生的自學(xué)過程需要教師的指導(dǎo)和監(jiān)督。 課程教師可指導(dǎo)學(xué)生擬定自學(xué)提綱，幫助學(xué)生分析和總結(jié)重點和難點，并結(jié)合相關(guān)專業(yè)問題進(jìn)行詳細(xì)的分析和解答。 首先，教師要指導(dǎo)學(xué)生制定不同的自學(xué)計劃。 根據(jù)每個學(xué)生教學(xué)計劃的內(nèi)容和時間，結(jié)合學(xué)生的學(xué)習(xí)能力和水平特征制定符合學(xué)生特色的自學(xué)計劃，幫他們養(yǎng)成有計劃、有節(jié)奏的自主學(xué)習(xí)習(xí)慣。 其次，對于教材中重點和較難的章節(jié)，要求學(xué)生提前預(yù)習(xí)并查閱相關(guān)知識和重要的概念。 通過目標(biāo)明確的預(yù)習(xí)，可加深和強化學(xué)生對該部分知識的理解，增強學(xué)生自主學(xué)習(xí)的目的性。 如原子核物理學(xué)中的核結(jié)構(gòu)模型這一節(jié)，如果沒有預(yù)習(xí)，同學(xué)們很難透徹理解。 教師雖講得深入淺出，同學(xué)們理解起來還是很難，因為他們沒有像教師那樣具有廣博而扎實的專業(yè)理論基礎(chǔ)。 如果提前預(yù)習(xí)，學(xué)生們就有可能提前了解有關(guān)的背景知識，利于提高課堂學(xué)習(xí)效率。 或者部分學(xué)生可能把教材中不懂的部分先記下來，在課堂上與教師討論，這樣既能活躍課堂氣氛，也能調(diào)動全班學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性，提高教與學(xué)的效果。 再次，對于非重點章節(jié)，可以要求學(xué)生自學(xué)。 留一部分章節(jié)內(nèi)容給學(xué)生自學(xué)，誘導(dǎo)他們主動思考，提高他們的學(xué)習(xí)興趣。 還可以安排一些討論，大家發(fā)表不同見解，這樣的教學(xué)環(huán)節(jié)能使學(xué)生對有關(guān)知識點印象深刻，總體學(xué)習(xí)效率顯著提高。 最后，要組織、指導(dǎo)與檢查學(xué)生的自學(xué)，并進(jìn)行集中輔導(dǎo)和答疑。

三、調(diào)查表及分析方法

我們針對湖北科技學(xué)院核工程與技術(shù)專業(yè)10級至12級同學(xué)制作了自主學(xué)習(xí)調(diào)查問卷，并實施了匿名問卷調(diào)查。調(diào)查表分三個模塊：自學(xué)動力和積極性；課程知識體系掌握程度；自學(xué)能力。每個模塊有20個問題，每個問題有5種不同的答案選項(A、B、C、D、E)，每個選項對應(yīng)不同的分值(10、8、6、4、2)。在我院2011到2013年的原子核物理學(xué)課程教學(xué)過程中，我們逐步實施和加強了相應(yīng)的教學(xué)改革，以促進(jìn)學(xué)生創(chuàng)新能力和自學(xué)能力的培養(yǎng)[5]。 通過調(diào)查，我們可以分析我們的教學(xué)改革措施的實效性，以便我們以后進(jìn)一步提高教學(xué)質(zhì)量。 選擇有效的調(diào)查問卷進(jìn)行統(tǒng)計平均，對三個年級的調(diào)查結(jié)果進(jìn)行對比。 所采用調(diào)查表的三個模塊具體內(nèi)容如下。模塊一包含的20個調(diào)查問題：對原子核物理學(xué)非常感興趣，希望完全掌握其奧秘；知道原子核物理學(xué)很復(fù)雜，能下決心把它學(xué)好學(xué)透；經(jīng)常跟同學(xué)討論有關(guān)原子核物理學(xué)的有關(guān)問題，總想徹底弄清楚；遇到不會的作業(yè)、習(xí)題或問題，感覺很不安，非?？释宄粎拹耗切┥险n講話，影響大家課堂上學(xué)習(xí)的人；能不受別人影響，堅持認(rèn)真聽講，盡管老師講得很枯燥乏味；經(jīng)常發(fā)現(xiàn)書本上有錯誤，或者對習(xí)題解答有疑義，并且一定要糾正，或弄懂；不懂的問題，問老師和同學(xué)或查資料，直到弄懂為止；喜歡獨自想象和思考原子核內(nèi)部結(jié)構(gòu)、原子核衰變和核爆炸等科學(xué)問題；對學(xué)習(xí)中遇到的數(shù)學(xué)問題，能獨立克服，通過查書或工具解決；對學(xué)習(xí)中遇到的量子力學(xué)問題，能獨立自學(xué)克服，而不是不管；對學(xué)習(xí)中遇到的原子物理學(xué)概念和規(guī)律及定理，能主動查文獻(xiàn)學(xué)習(xí)；課前能提前預(yù)習(xí)，帶著問題聽課，課后花很短時間復(fù)習(xí)鞏固；對原子核物理學(xué)有學(xué)習(xí)目標(biāo)，爭取考試成績在85分以上；課后作業(yè)能獨立的快速的完成，并能總結(jié)出解題關(guān)鍵和問題核心；課堂上從來不玩手機，不趴下睡覺，精力集中；覺得這門課程比較重要又難，花在這門課程上的學(xué)習(xí)時間比其它課程的多一倍；學(xué)好這門專業(yè)基礎(chǔ)課對以后考研或進(jìn)一步學(xué)習(xí)可能會有用，所以特別重視；熟悉核反應(yīng)截面和激發(fā)函數(shù)的概念，通過思考和畫圖，掌握其本質(zhì)和意義；非常熟悉原子核科學(xué)發(fā)展史和重要歷史事件，閱讀過相關(guān)課外科普書籍。 模塊二包含的具體問題：熟悉質(zhì)譜儀的原理和“質(zhì)量雙線法”用途和優(yōu)點，并覺得很神奇，希望等動手做；非常熟悉Na光譜的精細(xì)結(jié)構(gòu)和超精細(xì)結(jié)構(gòu)及其理論解釋；知道原子核電四極矩的決定因素和具體的幾類情況，并知道其幾種測量方法；懂得系統(tǒng)宇稱的定義，能想象空間反演下幾種物理量的變化；對放射性現(xiàn)象很感興趣，不怕輻射危險；對宇宙射線的種類和特點很熟悉；會利用指數(shù)衰減規(guī)律計算特定放射性同位素的衰變常數(shù)、平均壽命和半衰期；熟悉測量地質(zhì)年代常用的兩種方法，了解加速器質(zhì)譜技術(shù)的優(yōu)點；能結(jié)合能概念熟練解釋重核裂變和輕核聚變釋能原理和恒星能量來源；熟悉液滴模型的理論和實驗依據(jù)及其成功的應(yīng)用實例；熟悉殼模型的理論和實驗依據(jù)及其成功的應(yīng)用實例；熟悉集體模型的理論和實驗依據(jù)及其成功的應(yīng)用實例；熟悉 b 譜的特點和區(qū)別及其解釋；熟悉內(nèi)轉(zhuǎn)換的條件、過程和特點；理解g-g 角關(guān)聯(lián)概念及本質(zhì)，熟悉其實驗觀測和研究方法；熟悉同核異能素島現(xiàn)象；熟悉穆斯堡爾效應(yīng)的應(yīng)用，并通過搜索了解更多的穆斯堡爾效應(yīng)的實例；理解幻數(shù)就是離散的自然數(shù)，理解幻數(shù)存在與原子核殼模型發(fā)現(xiàn)之間的聯(lián)系；理解核子的自旋-軌道耦合是得出原子核內(nèi)殼模型的新能級的關(guān)鍵因素；掌握Q方程的推導(dǎo)和三方面的應(yīng)用；熟悉實驗室坐標(biāo)系和質(zhì)心坐標(biāo)系的特點、區(qū)別和其中物理量的聯(lián)系。模塊三包含的問題：熟悉并理解常見的幾種核反應(yīng)機制，自己曾查閱并了解核反應(yīng)可能的過程和細(xì)節(jié)；查閱Becquerel, M.Curie, E.Rutherford等重要人物的信息，了解其有關(guān)文獻(xiàn)或著作；熟悉兩彈一星元勛及其貢獻(xiàn)，閱讀過相關(guān)課外科普書籍；完全理解原子核電荷半徑和核力半徑的定義和本質(zhì)區(qū)別，并思考過其質(zhì)量半徑；思考過學(xué)習(xí)和研究原子核宇稱的用途和意義。 覺得宇稱是很重要好的物理量；理解原子核的液滴模型、殼模型和集體模型，并試圖提出新的更好的模型；自學(xué)核力一章的大部分內(nèi)容，理解核力的大部分性質(zhì)的理論和實驗依據(jù)；對核反應(yīng)過程有深入的思考和想象，熟悉韋斯科夫的三階段描述，并有深入的思考；對核力的特點和性質(zhì)有深入的思考、質(zhì)疑和猜測。 對比多種書籍或文獻(xiàn)中核力的公式；對核力的介子理論有較大的興趣，到圖書館查找過或借閱過相關(guān)書籍；了解磁譜儀的工作原理和用途，試圖設(shè)計不同構(gòu)造的新型的磁譜儀；了解α衰變機制和理論解釋，對α粒子的形成機制仍迷惑，曾獨立查閱相關(guān)文獻(xiàn)；對重粒子的放射性機制感興趣，通過查閱科技文獻(xiàn)，了解最新的有關(guān)理論進(jìn)展；對正電子、中微子等微觀粒子的本質(zhì)感覺好奇，查過相關(guān)的文獻(xiàn)和書籍來學(xué)習(xí)；了解電子俘獲、X射線和俄歇電子的本質(zhì)，質(zhì)疑并接受電子俘獲是b衰變的形式；了解中微子存在證明的實驗及其原理，質(zhì)疑過該實驗，并尋找其漏洞；對b衰變的費米理論(或量子力學(xué)微擾論)很困惑，但后來通過自學(xué)接受并理解；對b、g 躍遷分類和選擇定則中的量子力學(xué)公式覺得頭疼，但很快接受和習(xí)慣；熟悉穆斯堡爾效應(yīng)及其原理，獨立做有關(guān)知識點的習(xí)題，并進(jìn)行總結(jié)；掌握核磁矩的概念和測量方法，并思考或查找過其它的測量途徑。 調(diào)查表填寫方式：實名填寫，根據(jù)個人學(xué)習(xí)情況在相應(yīng)格子內(nèi)填A(yù)、B、C、D、E，完全符合填A(yù)，比較符合填B，介于符合與不符合中間填C，比較不符合填D，完全不符合填E。

四、調(diào)查結(jié)果及分析

經(jīng)統(tǒng)計得到三個分別表征學(xué)生自學(xué)動力強度、課程知識學(xué)習(xí)效果和自學(xué)能力水平的指標(biāo)值。結(jié)合課程考試卷面成績，我們共獲得四個指標(biāo)參數(shù)。從2010屆到2012屆核工程與技術(shù)專業(yè)學(xué)生中進(jìn)行調(diào)查，分別獲得90、40和36份有效調(diào)查表及數(shù)據(jù)樣本，通過統(tǒng)計平均分析，得到結(jié)果如圖1所示。

圖1　調(diào)查統(tǒng)計結(jié)果直方圖

根據(jù)原子核物理課程教學(xué)效果的調(diào)查統(tǒng)計分析，得到如下結(jié)果：(1)各項指標(biāo)值逐年上升，說明學(xué)生的自學(xué)動力、學(xué)習(xí)效果和學(xué)習(xí)成績等都在提升，這些指標(biāo)值之間是線性關(guān)聯(lián)的。 (2)學(xué)生自學(xué)動力，學(xué)習(xí)效果和學(xué)習(xí)成績的提升，與專業(yè)課老師的教學(xué)改革和努力程度有密切關(guān)系。 (3)自學(xué)能力總體有較大提升，但自學(xué)能力的提高與學(xué)習(xí)效果和學(xué)習(xí)成績的提高不一定完全線性相關(guān)，它與學(xué)生的自學(xué)動力、老師的教學(xué)改革和努力程度有更直接聯(lián)系。 所以，我們提出和實施的自學(xué)能力培養(yǎng)措施是有實效的。

五、結(jié)語

自學(xué)能力是培養(yǎng)大學(xué)生創(chuàng)新品質(zhì)的必備前提。 因此，作為大學(xué)教師，我們要在教學(xué)中，尤其是在專業(yè)核心課程教學(xué)中滲透對學(xué)生自學(xué)能力的培養(yǎng)。 作為學(xué)生，應(yīng)該有意識地配合老師的專業(yè)課教學(xué)，尊重和珍惜教師的指導(dǎo)，從不同角度鍛煉自學(xué)能力。 總之，大學(xué)生只有學(xué)會自學(xué)，才能學(xué)好專業(yè)課程知識，才能在踏入社會后的工作學(xué)習(xí)中，通過自主學(xué)習(xí)及時更新完善知識結(jié)構(gòu)，跟上時代和社會發(fā)展的步伐，成為對國家建設(shè)有用的人才。

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文章編號：2095-4654(2016)03-0087-04

* 收稿日期：2015-11-19

基金項目：湖北科技學(xué)院校教學(xué)研究項目(2013-XA-012;2014-XC-009)；湖北省教育廳人文社科項目(14G356)；湖北省高等學(xué)校省級教學(xué)研究項目(2015-S-02)

中圖分類號：G642.0

文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A