本科电子科学与技术专业原子物理学课程体系改革探讨第一期
- 格式:pdf
- 大小:59.29 KB
- 文档页数:3
原子物理学课程教学改革的实践与思考[摘要] 为了提高原子物理学课程的教学效果,我院从2003级学生开始,对我院的原子物理学课程进行了一系列的改革,介绍了我系原子物理学课程教学改革的一些做法和设想。
[关键词] 原子物理学教学改革实践教学随着科技的飞速发展,原子物理学已经成为21世纪重要科学技术的共同基础之一,它在高新科技中的基础地位和重要作用日益显现。
同时它在培养学生的创新精神和科研能力方面也有着不可替代的作用,所以原子物理学成为了物理学专业的基础课程之一,也成为了其他理工科专业的必修课程之一。
一、原子物理学课程的性质与我系开设的历史回顾原子物理学为物理学专业的基础课。
它上承经典物理,下接量子力学,属于近代物理的范畴,是学习理论物理和从事材料科学、信息科学、光学、激光技术、化学、生命科学、能源科学、环境科学以及空间科学研究的基础。
在内容体系的描述上,原子物理学采用了普通物理的描述风格,讲述量子物理的基本概念和物理图象以及支配物质运动和变化的基本相互作用,并在此基础上讨论物质结构在原子、原子核以及基本粒子等层次的性质、特点和规律。
我院在上个世纪80年代就开设原子物理学课程,在90年代中期,为了全面讲解近代物理学的知识,我们曾经以近代物理学代替了原子物理学。
到20世纪90年代末,又把原子物理学作为一门独立课程进行了设置。
2002年,我院开始招收物理学专业本科学生,原子物理学成为一门专业基础课。
为了提高原子物理学教学的效果,我们从2003级学生开始着手对原子物理学课程进行教学改革,2003级和2004级是探索阶段,在2005级、2006级、2007级加大了改革的力度。
二、原子物理学课程教学改革的实践1.调整课程结构,整合教学内容,增加现代化的知识调整课程结构,整合教学内容是教学改革的核心工作。
在原子物理学的教学改革中,我们始终坚持把调整结构整合内容作为教改的中心工作。
我们在教学中发现,随着科技的迅猛发展,许多高新科技都用到了原子物理学的基本理论,而我们大部分院校使用的教材是禇圣麟先生编写,1979年,出版的《原子物理学》,该教材虽然是1987年获国家教委一等奖的优秀教材,但是由于编写时间较早,缺少一些新知识、新技术的介绍,教学内容需要整合和充实。
慕课背景下《原子物理学》教学模式的改革与实施1. 引言1.1 背景介绍基于慕课背景下的《原子物理学》教学模式的改革与实施,是当前教育领域的一项重要探索和实践。
随着信息技术和网络技术的快速发展,传统的面对面教学模式面临着挑战,学生对教育资源的需求也日益增长。
通过慕课平台进行《原子物理学》教学模式的改革和实施,正是顺应时代潮流,适应学生需求的重要举措。
在传统教学模式下,学生的学习时间和空间受到限制,教师的教学效果难以得到全面提升。
而慕课背景下的教学改革,则为学生提供了更加灵活自主的学习方式,打破了传统课堂的局限,促进了知识的传播和学习效果的提升。
针对《原子物理学》这门核心课程,我们有必要借助慕课平台进行教学模式的改革和实施,提高教学质量和效果,培养学生的自主学习能力和创新思维,推动教育的现代化发展。
通过本文的探讨和研究,将全面分析慕课背景下《原子物理学》教学模式的改革与实施过程中的问题和挑战,探讨其未来发展的方向和路径,以期为教学改革提供有益启示和借鉴。
1.2 问题提出在传统的教学模式下,学生在学习原子物理学的过程中往往会遇到一些问题。
传统的面对面授课方式存在时间和空间上的限制,学生需要按照固定的课表去上课,无法根据自身的学习进度进行安排。
传统教学模式下,学生的学习资源有限,往往只能依靠教师讲解和教科书,缺乏更多的互动和实践机会。
传统教学模式下,学生的学习成绩评价往往只依赖于考试和作业,缺乏全面的评价和激励机制。
在慕课背景下,《原子物理学》教学模式面临着如何推动教学改革、提高学生学习效果和培养学生自主学习能力等挑战。
如何针对这些问题提出有效的解决方案,是当前亟待解决的问题。
通过对问题的深入思考和分析,可以为慕课背景下《原子物理学》教学模式的改革与实施提供重要的启示和指导。
1.3 目的和意义在慕课背景下,《原子物理学》教学模式的改革与实施具有重要的目的和意义。
通过慕课平台的教学模式改革可以充分利用现代信息技术,扩大教学资源的传播范围,提高教学质量和效率,实现教育资源的共享和互动。
慕课背景下《原子物理学》教学模式的改革与实施《原子物理学》是物理学专业的一门重要课程,对于培养学生的物理思维能力和实验技能具有重要意义。
在慕课背景下,传统的面授教学模式已经不能满足学生的学习需求。
需要对《原子物理学》的教学模式进行改革与创新,以提高学生的学习效果。
针对慕课背景下的学生学习特点,教学模式要注重培养学生的自主学习能力。
传统的面授教学模式强调教师的教学和学生的被动接受,学生的学习只是在课堂上进行,并且没有太多的时间和空间进行自主学习。
而慕课背景下,学生可以通过网络来学习,他们可以根据自己的学习进度和兴趣选择学习的视频和教材,所以教学模式应该更加注重培养学生的自主学习能力。
可以通过设置在线作业、实验模拟和讨论区等方式来促进学生的主动学习,使学生在自主学习的过程中逐渐培养起解决问题、合作学习的能力。
教学模式要注重互动与协作。
面对面的教学模式有助于教师和学生之间的互动和交流,但在慕课背景下,学生和教师之间的互动是受到限制的。
教学模式应该引入在线讨论区、问题解答等功能,让学生和教师之间能够进行及时的交流和互动。
还可以通过小组合作的方式来开展学习活动,让学生在团队中学会协作和合作,提高学生的团队意识和学习效果。
教学模式要注重评价与反馈。
评价和反馈是教学过程中非常重要的环节,可以帮助学生了解自己的学习进展和不足之处,进一步提高学习效果。
在传统的面授教学模式中,教师可以通过口头或书面的方式给学生提供反馈,但在慕课背景下,教师和学生之间的联系是有限的。
在教学模式中应该引入自动化的评价和反馈机制,让学生能够及时地了解自己的学习情况,并根据反馈来调整学习策略和方法。
慕课背景下《原子物理学》教学模式的改革与实施随着信息技术的不断发展,慕课(Massive Open Online Course)已经成为一种新的教育模式,并且在全球范围内得到广泛应用。
慕课可以突破传统教育的时空限制,实现学习资源的共享和普惠,给学习者带来了更加灵活和自主的学习方式。
在慕课背景下,《原子物理学》教学模式也需要进行改革与实施,以适应新的教育模式,并提供更优质的教学效果。
慕课平台的建设是《原子物理学》教学模式改革与实施的基础。
慕课平台需要提供良好的技术支持和用户界面,以便学习者能够方便地进行在线学习。
平台应该具备完善的教学资源库,包括教学视频、教材、练习题和案例等。
通过慕课平台,学习者可以根据自身的学习进度和兴趣,自主选择学习内容,并进行随时随地的学习。
在《原子物理学》教学模式改革中,应该引入互动式学习的教学方式。
传统的教学模式通常是单向传递知识,学生被动接受。
而在慕课背景下,学习者可以通过慕课平台参与到课堂讨论和互动中。
教师可以设立在线讨论区,学生可以在此进行提问、回答问题和互相交流。
这样的互动式学习方式不仅可以提高学生的学习积极性,还能够促进学生之间的合作和互助,提升学习效果。
要实施《原子物理学》教学模式的改革,需要加强实验教学的内容和方式。
慕课平台可以为学习者提供虚拟实验的机会,并提供相应的实验模拟软件。
学习者可以通过模拟软件进行实验操作、数据分析和实验报告撰写等,以增强实验教学的实际效果。
教师也可以通过慕课平台对学生的实验操作进行指导和评估,提供即时的反馈和建议,以提高学生的实验技能和科学素养。
慕课背景下,《原子物理学》教学模式的改革与实施需要进行评估和调整。
在推行新的教学模式之后,应该及时对教学效果进行评估和反馈。
学习者的学习表现和满意度可以通过问卷调查、考试成绩等方式进行评估,教师和教育管理部门可以根据评估结果进行进一步的调整和改进。
只有持续地进行评估和改进,才能够不断提高教学质量,实现教育的良性循环。
原子物理学课程教学改革初探-物理论文原子物理学课程教学改革初探翁铭华,张妹玉,林珠妹(闽江学院物理学与电子信息工程系,福建福州350108)摘要:为了提高原子物理学课程地教学质量,本文就原有地教学方法和内容上存在地一些问题,相应地提出一些创新地改革尝试地方法.关键词:原子物理学;实验;因果逻辑中图分类号:G642.0 文献标志码:A 文章编号:1674-9324(2016)08-0141-02原子物理学课程是大学普通物理中一门重要地专业基础课程,一般安排在力学、光学、电磁学等普通物理课程之后,以及量子力学、统计物理等理论物理课程之前讲授.原子物理学课程是联系经典物理与量子物理地纽带,是学生第一次接触与生活相去甚远地物理学科.学习过程中将不断遇到全新地视角与全新地观念,对学生和授课教师都是一个不小地考验.本文就原子物理学课程教学中遇到地问题与难点,提出一些创新方法地尝试.一、以实验为中心,围绕实验展开理论阐述在原子物理学地发展过程中,从原子结构到原子核组成,一直是实验领先于理论,于是在讲授过程中,应引导学生从实验现象中总结物理模型.例如在讲授原子核式模型时,应围绕α粒子散射实验进行.在讲授过程中,可以将实验目地、实验装置、实验现象制作为动画模拟或是演示视频,让学生有亲身感受.紧接着,引导学生探究实验现象所蕴含地物理图像.将α粒子散射实验呈现地仅八千分之一地反弹概率与原有地汤姆逊提出地“葡萄干布丁”原子模型比较,引导学生发现二者之间地矛盾.根据汤姆逊地原子模型,根本不可能存在大角度散射地α粒子,更别提180°角地反弹现象地出现,从而再引出卢瑟福原子核式模型.正因为存在高度致密地原子核,才能符合α粒子散射实验地结果.如此环环相扣,有理有据地引出卢瑟福地原子核式模型,有助于学生深入理解这一理论模型.再例如在讲授电子自旋时,应首先围绕史特恩-盖拉赫实验进行.施特恩-盖拉赫实验原本地目地仅仅是为了验证原子地轨道角动量地空间量子化,一个不合理地目地却得到了出乎意料地结果.实验利用原子地磁矩与外磁场地相互作用而受力,使得原子运动轨迹偏转,得到地实验结果完全不符合经典物理理论.讲授时应突出原有地经典理论对于解释实验结果地困难,从而引出提出电子自旋地必要性与迫切性.电子自旋地另外两个验证实验:碱金属双线与塞曼效应也应作为讲授地重点.两个实验地实验条件不同:碱金属双线不需要外加磁场,塞曼效应地产生需要外加弱地均匀磁场.由不同地实验条件引出不同地实验现象地产生机制:碱金属双线是原子内部地电子自身地自旋磁矩与轨道运动产生地磁场相互作用形成地,塞曼效应是由原子自身地总磁矩与外加地磁场相互作用产生地.同时,可以将这三个实验放在一起比较,引导学生加以区分,从而更好地掌握电子自旋这一抽象地物理概念.传统地原子物理学课程皆为理论教学,顶多借用多媒体演示实验.在教学过程中发现,多媒体演示实验因为可以较为直观地展示实验装置过程以及结果,因此地确好过板书教学地效果.但是,我们一直强调,物理是一门实验科学,任何理论地提出都必须经过实验地验证.教师不妨尝试一些简单地可以实现地现场演示实验,或是将课堂搬到近代物理地实验室里,与近代物理实验地内容相结合,将会取得更好地效果.例如,可以直接在课堂上给学生演示简单地光电效应实验.在实验过程中,采用固定变量法,让学生记录得到地实验数据,并引导学生自主分析实验结果,从而引出爱因斯坦地光量子假说.而一些需要大型仪器地较为复杂地原子物理实验,比如测量原子光谱之类,则可以选择在实验室进行演示实验,甚至可以与近代物理实验进度相协调,在演示实验之后引导学生进行结果分析,最后由学生自己动手完成实验.在真实地实验过程中,将会出现各种各样地甚至出乎意料地问题,教师可以充分利用解决问题地机会,深入原有内容地教学,并且提高学生地兴趣与动手能力,让学生亲身体会到原子物理学中地概念并不是“水中花,镜中月”,是切切实实地由实验得到地.以实验为中心地探究式教学,可以激发学生地创造性思维,使得学生能够更好地理解原子物理学中遇到地与经典物理不同地内容,而且可以让学生真切地理解物理是一门实验科学,从而重视对物理实验地认识.二、重视理论发展地因果逻辑原子物理学课程中,将接触到相当多地微观理论模型,这些理论模型并不是凭空想出来地.在讲授理论模型时,应让学生充分了解理论模型提出地实验基础以及理论基础,从而进一步理解学科发展地逻辑.例如在讲授玻尔模型时,玻尔模型提出了关于氢原子地三点假设:定态假设、跃迁假设以及角动量量子化地假设.这三点假设并不是玻尔想象出来地,而后又恰好与氢原子光谱实验相符,因此必须跟学生清楚地阐述:在提出玻尔模型之前,已经出现了能量量子化地假说、光量子化假说、氢原子地线状光谱实验,以及对应于可见光区地氢原子光谱地巴尔末公式.正是由于前人打下地前期理论和实验基础,才能够催生出半经典地玻尔模型.同理,在讲授波粒二象性时,也应指出这一观点并不是凭空产生地.在此之前,光地波动性和粒子性已经为实验证实并被人们所认识.德布罗意仅仅是大胆将这一观点推广至一切物质粒子,认为一切物质粒子都同时具有粒子性与波动性.而只有在被后续地电子干涉、衍射实验以及中子衍射等实验验证之后,一切物理粒子都具有波粒二象性才为人们所接受并认同.原子物理学这座大厦并不是凭空建造地,只有捋清学科发展地因果逻辑,才能够使得学生将看似零散地知识构建为完整地知识体系.三、插入物理学史介绍在原子物理学地发展过程中,共有60多个相关地诺贝尔物理学奖,这在其他物理学课程中是不常见地.故而,在讲授原子物理学课程中,应充分利用这一优势,让学生能够“以史为鉴,以人为鉴”,在课堂上走近诺贝尔物理学奖以及获奖地物理学大师们,感受攀登科学高峰地激情以及老一辈物理学家治学地态度.例如在讲授原子核放射性现象时,可以插入对第一个发现原子核自发放射性现象地贝克勒尔地介绍.贝克勒尔家族祖孙三代人,在实验室研究荧光现象60多年,最终在一次偶然地机会观察到原子核放射性地现象.看似偶然,其实是多年来实验积累地必然.这个例子可以引导学生了解到科学研究不是一朝一夕可以成就地事业,需要付诸毕生地精力才可能有所建树.要敢于且甘于做冷板凳,耐得住寂寞才有机会离真理更进一步.再如,在讲授原子能地应用时,我国大批地老一辈科学家放弃国外优越地生活和科研条件,选择在新中国成立之初回到祖国,创建祖国地原子能事业.他们所表现出来地不仅仅是对真理地追求,更多地是一个科学家地爱国之心.在课堂上,可利用视频资料,包括珍贵地纪实影像,向学生介绍原子物理学地发展历程,激发学生地学习兴趣,鼓励学生树立远大地理想并为之努力.物理学史地介绍,不仅能够活跃课堂,更能实现育人地目地.四、联系学科前沿与实际应用目前地原子物理学地教材,普遍地缺陷就是史料陈旧,与当前地学科前沿脱节.因此,在讲授过程中应该补充相关地学科前沿地知识,或是对课程内容进一步深化与实际应用相联系.例如在讲授β衰变时,应重点突出中微子地介绍:中微子假设地提出、中微子捕获实验以及中微子研究相关地3次诺贝尔物理学奖等.现在,关于中微子地理论和实验研究仍然是科学研究地前沿问题,仍有许多问题亟待解决.例如在讲授施特恩-盖拉赫实验时,仅拘泥于教材地原始实验装置效果平平,应尝试进一步深入实验,介绍改进之后地施特恩-盖拉赫实验,即外加两个甚至在若干个在某方向非均匀地磁场,从而实现检测及挑选具有特定自旋地原子地目地.这样地实验装置,已经是具有实际应用价值地挑选原子自旋地器件.深化原有地实验内容,不仅能够加深学生对本实验地理解,而且使得学生可以更好地掌握自旋这一抽象地概念.对于一些内容较为丰富地学科前沿与科技产业化地介绍,可以不拘于讲课地形式,专门开设主题讲座,引导学生加入讨论或指导学生课后撰写相关地课程论文.这种做法可以拉近学科与前沿地距离,让学生接触到前沿地知识,既为学生打开眼界,引导学生关注前沿课题与科学技术地产业化,又为学生进一步地深造打下了基础.五、结语原子物理学课程通常作为大学普通物理地最后一门课程,在学习中起着承上启下地作用.本文就原子物理学课程教学中存在地问题,提出了一些创新改革地方法.在原子物理学地教学过程中,应以实验为中心,重视理论发展地因果逻辑,穿插物理学史地介绍,并且联系学科前沿与实际应用.对这门课程地掌握与理解程度直接影响着后续理论物理课程地学习.因此,对原有教学方法以及教学内容进行改革与创新是非常有必要以及有意义地尝试.参考文献:[1]褚圣麟.原子物理学学[M].北京:高等教育出版社,1979.[2]杨福家.原子物理学学[M].北京:高等教育出版社,2000.[3]史斌星.原子物理学学[M].北京:国防工业出版社,1997.[4]赵凯华,罗蔚茵.量子物理学[M].北京:高等教育出版社,2000.[5]郑波,谢安平,屈国普.教研结合在课程教学中地应用[J].大学教育,2014,(14):109-110.[6]王笑君.基于新概念量子物理地原子物理学课程改革研究[J].大学物理,2010,(14):44-49.版权申明本文部分内容,包括文字、图片、以及设计等在网上搜集整理.版权为个人所有This article includes some parts, including text, pictures, and design. Copyright is personal ownership.b5E2R。
关于大学物理课程电学部分教学改革的探讨【摘要】随着科技发展的日益迅猛,大学物理课程中的电学部分也需要不断进行教学改革。
本文首先介绍了改革的背景和问题,随后详细探讨了教学内容调整、教学方法创新、教学资源优化、学生参与度提高以及评估机制完善等方面。
通过这些改革措施,可以更好地满足学生学习需求,提高学习效果。
结论部分展示了改革取得的成果,并展望了未来可能的发展方向。
本文旨在为大学物理课程电学部分的教学改革提供参考。
【关键词】大学物理课程、电学部分、教学改革、教学内容调整、教学方法创新、教学资源优化、学生参与度、评估机制、成果展示、展望未来1. 引言1.1 背景介绍大学物理课程的电学部分一直是学生们普遍认为较为困难的部分之一。
传统的教学方法往往以理论为主,缺乏实际应用的案例和实验操作,导致学生对电学知识的理解和掌握有所欠缺。
在这个信息化时代,大学教育需要更加注重实践性教学和学生参与度,以培养学生的实际能力和创新思维。
随着科技的飞速发展,电学领域的应用越来越广泛,对于学生未来的职业发展提出了更高的要求。
对大学物理课程电学部分的教学改革势在必行。
通过调整教学内容,创新教学方法,优化教学资源,提高学生参与度,完善评估机制,可以帮助学生更好地掌握电学知识,激发他们对物理学习的兴趣,为未来的发展打下坚实的基础。
1.2 问题提出在大学物理课程中,电学部分一直被认为是学生难以理解和掌握的重要内容之一。
传统的教学方法往往以理论为主,忽视了与学生实际生活和学习经验的联系,导致学生学习兴趣不高,教学效果不佳的问题愈发凸显。
随着科技的发展和社会需求的变化,传统的教学模式已经不能完全满足学生的需求,教学改革亟待进行。
在探讨大学物理课程电学部分教学改革的过程中,我们需要深入思考一些问题:学生对电学部分的理解存在哪些瓶颈?现有教学方法是否能够激发学生的学习兴趣和提高他们的学习效果?教学资源的利用是否合理高效?学生对教学内容的参与度如何?评估机制是否能够客观全面地评价学生的学习情况?这些问题的存在,需要我们认真思考并寻找解决的路径,以推动大学物理课程电学部分教学改革向更好的方向发展。
电子科学与技术专业实验课程体系的改革与实践电子科学与技术专业作为信息技术领域的重要学科,一直以来受到广泛关注和重视。
随着信息技术的快速发展和应用需求的不断增加,电子科学与技术专业的实验课程体系也需要不断改革与实践,以适应新的需求和挑战。
本文将从实验课程体系的改革动机、目标和方法等方面进行探讨,展示电子科学与技术专业实验课程体系改革与实践的必要性和可行性。
一、改革动机当前,信息技术的发展已经深刻影响了人们的生活和工作,电子科学与技术专业的学生需要具备更加全面、实用的技能和知识。
然而传统的实验课程体系往往难以满足这一需求,存在着知识与实际应用之间的脱节。
有必要对电子科学与技术专业的实验课程体系进行改革,使之更加紧密地与实际需求相结合,更加符合学生的专业发展方向。
二、改革目标改革的首要目标是提高实验课程的针对性和实用性,使学生在实验课程中能够真正掌握所学知识,并且能够熟练运用到实际工程项目中去。
改革目标还包括培养学生的实践能力和创新意识,使他们具备在信息技术领域从事研究和应用工作的能力。
改革还要使实验课程体系更加完善,能够适应信息技术领域的不断变化和发展。
三、改革方法在实践中,电子科学与技术专业的实验课程体系改革需要有针对性的方法。
首先是课程内容的更新和完善,要根据信息技术发展的最新趋势和需求,及时调整和更新实验课程内容,并引入一些新的实验项目,使之涵盖更多的前沿技术和应用领域。
其次是实验设备的更新和改进,要配置先进的实验设备,使学生在实验课程中能够接触到真实的工程项目,并且能够熟练操作和运用设备。
还要加强实验课程的实践性和创新性,引入项目式教学和实践性实验项目,使学生在实验课程中能够积极参与实际项目,锻炼实践能力和创新意识。
四、实践案例通过改革与实践,学院取得了明显的成效。
一方面,学生的实践能力和创新意识得到了有效地培养和提升,他们能够熟练地运用所学知识和技能,参与实际工程项目的开发和应用。
学生的学习兴趣和积极性也得到了有效地激发,他们对实验课程更加感兴趣,能够更加主动地参与取得了更好的学习效果。
慕课背景下《原子物理学》教学模式的改革与实施一、传统教学模式的缺陷传统教学模式一般采取课堂授课、教师讲解、学生听讲的方式进行。
但是,这种教学模式存在一些缺陷。
首先,由于授课内容的枯燥乏味,学生容易失去兴趣和动力,影响学习效果。
其次,教学内容、教学方式、教学速度等都是以教师的意愿为准,而无法考虑到学生的个性化需求。
再次,传统教学模式只能在教室内进行,时间和空间受到限制,不能适应现代信息时代的需求。
二、慕课教学模式的优势相对于传统教学模式,慕课教学具有更多的优势。
首先,慕课教学模式注重学习的互动性,学生可以自主选择视听教学内容,而且课程内容具有可重复性,可以反复学习。
其次,慕课教学模式注重课程设计与学生的学习习惯相匹配,具有更好的个性化服务和学习支持。
最后,慕课教学具有时空不受限制的优势,在家庭、工作和学习之间平衡的人们可以利用碎片时间学习。
针对传统教学模式的缺陷,采用慕课教学模式可以增加学生的学习兴趣和动力,提高教学效果,更好地适应现代人的学习需求。
因此,《原子物理学》教学需要进行慕课教学模式的改革。
首先,在授课内容上,要加入多媒体、动画、互动等元素,丰富视听形式。
其次,在课程设置上,要以解决学生真实问题为出发点,引导学生探究知识和思考,增强学生的自主学习能力。
再次,在对学生学习的监管和帮助方面,教师可以通过线上答疑、讨论组、在线实验室等方式提供一对一的学习支持,增强学生的学习信心和动力。
最后,在评估方面,可以采用在线测试、作业提交等方式进行教学评估,提升教学质量和效果。
四、结论慕课教育模式具有明显的优势,可以帮助教育者更好地满足学生的学习需求。
在《原子物理学》教育中,采用慕课教育已经开始取得初步成果,未来在教育的改革与实践中,这种教育方式将成为一种必然趋势。
慕课背景下《原子物理学》教学模式的改革与实施随着慕课的兴起,教育界对于教学模式的改革也逐渐成为一个研究热点。
传统的教学模式注重学生的被动接受,而慕课则通过在线课程的形式使得学生能够主动参与学习。
在原子物理学教学中,慕课的应用也为教学模式的改革提供了新的思路和方法。
慕课能够打破时间和空间的限制,给学生带来更大的灵活性。
传统的教学模式需要学生到特定的教室上课,而慕课则可以在任何时间、任何地点进行学习。
学生可以根据自己的时间安排,在家里或者其他地方观看教学视频,完成学习任务。
这种灵活性使得学生能够根据自身的情况自由安排学习时间和节奏,提高学习的效果。
慕课能够提供丰富的学习资源和多样化的学习方式。
在原子物理学教学中,慕课可以提供大量的视频教学资源,学生可以根据自己的学习习惯选择适合自己的学习方式。
慕课还可以提供在线作业、讨论区等互动学习的机会,学生可以通过与其他学生和教师的交流来深入理解和消化所学知识。
慕课还能够提供个性化的学习体验。
由于慕课可以根据学生的学习进度和兴趣进行个性化的推荐和反馈,因此能够更好地满足不同学生的学习需求。
对于原子物理学这样的学科,慕课可以根据学生的基础知识和兴趣爱好推荐不同难度和内容的课程,使得学生能够在自己感兴趣的领域深入学习。
慕课还能够提供实践和实验的机会。
在原子物理学教学中,实验是非常重要的一部分,但是传统的教学模式往往无法提供足够的实验机会。
而慕课可以通过虚拟实验平台或者远程实验平台,使得学生能够进行实践和实验,提高实践能力和实验操作能力。
通过在线的实践和实验,学生能够更加深入地理解和掌握原子物理学的相关知识和技能。
慕课的应用为原子物理学教学模式的改革提供了丰富的思路和方法。
通过慕课,学生可以自由安排学习时间和地点,选择适合自己的学习方式,个性化地学习和实践。
慕课在原子物理学教学中的应用不仅能够提高学生的学习效果,还能够激发学生的学习兴趣和主动性,推动教学模式的创新和发展。
《原子物理学》教学改革的研究[文献标识码]A《原子物理学》主要研究原子的结构与性质及有关问题,其一直处于物理学研究的最前沿。
《原子物理学》同时也处于物理教学“三个面向”的最前沿,在物理教学中处于非常重要的地位。
如何使学生在学习、掌握该课程的基本知识的同时,提高自身的科学素养,真正实现“三个面向”,基于这种考虑,我们对《原子物理学》的教学改革进行了一次尝试。
一、目前《原子物理学》教学中存在的问题1.教材体系的结构不合理现行的《原子物理学》教材尽管不少,但大多并没有突破诸圣麟先生《原子物理学》一书的框架,在体系上主要存在下面的问题。
(1)Bohr理论为主线。
目前教材大多是以Bohr理论为主线来描述原子分子的规律,只是在需要的时候引入量子力学的相关结论,比如角量子数的引进等等。
Bohr理论体系是用经典物理的方法,生硬地加入三个量子化假设,尽管恰巧能得到氢原子能级等正确结论,但由于理论体系本身不自洽,又加上许多结果和理论是错误的,不能使学生获得正确的物理思想。
这种不自洽的理论体系用量子力学的正确结论来修补,给《量子力学》的教学设置障碍,并使学生在思想上造成混乱。
(2)《原子物理学》并没有起到后续课程打基础的作用。
从目前物理学整个理论体系来看,《原子物理学》应该是经典物理向近代物理过渡的课程,要起到桥梁作用。
但现在《原子物理学》教材却没能起到这样的一种作用。
很多学生反映在学习《量子力学》时感到比《理论力学》、《统计物理》、《电动力学》难,我们认为其主要原因是普通物理中《力学》、《热学》、《电磁学》在基本概念和原理方面没有太大的差异,只是处理问题的教学方法不同,所以学生感到较容易接受。
而《原子物理学》教材没能较完整、准确地反映近代物理的基本概念和原理,这样便为后续课程《量子力学》的学习带来了困难。
2.知识结构不合理(1)经典物理内容太多。
现代物理的高速发展,大量的前沿知识很有必要介绍给学生,但又与教学时间的有限性形成尖税的矛盾,为此只能压缩经典物理的内容。
本科电子科学与技术专业原子物理学课程体系改革探讨何伟明(哈尔滨工业大学光电子信息科学与技术系,黑龙江哈尔滨150001)作者简介何伟明(632),男,硕士,教授。
从事本科原子物理课程教学5年,担任系教学副主任,科研方向为相位共轭技术。
摘 要:工科电子科学与技术专业设置原子物理学课程,由于需要量子力学、狭义相对论等预备知识,而这些课程又安排在原子物理课程后面,往往学生对物理问题理解困难。
本文分析了现行教材的不足,探讨了课程体系和内容改革的四个方面。
关键词:原子物理学;课程体系;改革Ref or mation the Atomic Physics Cour se 2System f or the Engineer ingU nder gra duate Specialty of Electr onic Science an d TechnologyHE Wei 2ming(Depart ment of Op to 2elect roni c i nf ormat ion science and technolog y ,Ha rbi n Inst it ut e of Technol og y ,Har bi n 150001,Chi na )Abstract :It i s difficult for t he Engineering Undergraduat e st udent s i n S pecialt y of Elect ronic Science a nd Technology t o st udy ato mic p hysics ,t he rea son i s t hat t he ato mic p hysics course deal s wit h t he basic knowl edge of quant um mechanics and pri nciple of relati vi ty et c.,all t hese courses are set af ter t he Atomic Physics Cour se .The shorta ge of pop ular t eaching mat eri al i s a nal yzed ,a nal yse s ,and t he four a spect s reformat ion of t he course 2Syst em are di scussed i n t his pape r.K eyw or ds :atomic physic s;course 2system ;reformation 我校光电子信息科学与技术系本科电子科学与技术专业属于工科专业。
但是由于光电子技术方向需要比较扎实的物理基础,所以实际上该专业的课程设置为工科偏理,即专业基础课侧重理科,专业课以工科为主。
本专业原子物理学为专业基础课,安排在本科第四学期。
该课程由于要用到量子力学的知识,讲授了一些量子力学的基本概念。
在后续量子力学课开设时,使得学生能够顺利接受量子力学的思想;同时为后续光电子学原理等专业课提供理论基础。
分析现行原子物理学教材,结合本专业的特点,发现课程体系存在以下几方面的不足:①一般忽略原子物理理论产生的历史背景,一些重要概念的产生比较突然,学生不容易深刻理解;②电子自旋往往安排在碱金属原子光谱这一章讲授,章节最后又回到氢原子的精细光谱,理论体系不够系统、完备;③对原子能态,特别是同科电子的能态分析过于简单;④缺少理论的应用背景,不能结合实际应用,激发学生的学习兴趣。
针对以上几个问题,我们编写了原子物理学讲义,对教材体系作了一些调整和改革。
下面就上述四个方面,具体地谈一谈,供大家探讨。
1 关于历史背景历史上,科学发现和科学理论的建立通常有曲折的历史,可能会受自身认识事物的勇气或受名家观点的局限,从而会错失机会。
电子的发现和电子自旋概念的提出就是很好的历史例证。
在汤姆逊发现电子之前,实质上休斯脱(1890年)和考夫曼(1897年)也都测得阴极射线的荷质比,考夫曼测量的精确度甚至比汤姆逊测得的还高,75第29卷 增刊 电气电子教学学报:191仅与现代值相差1%,并且还观察到了相对论效应。
但是,他们都不承认阴极射线是粒子流,考夫曼的结果直到1901年才公布发表,从而错失了获得诺贝尔奖的机会。
“电子自旋”是乌伦贝克和高斯密特提出的。
但是,美国物理学家克罗尼却早半年就提出了这个模型,他的计算结果竟和后来用相对论推证所得相符。
不过在他和泡利讨论后,泡利按照经典模型的计算,推测电子的表面速度可能超过光速,便强烈反对这一观点。
克罗尼也便放弃了自己的理论。
实际上,当初乌伦贝克和高斯密特在提出电子自旋概念后,也曾经请教洛仑兹,同样也遭到洛仑兹的否定,他们也曾一度差点放弃自己的观点。
利用这些事例,启发学生要敢于发现新现象、提出新观点,要坚定自己的观点。
像卢瑟福那样,虽然自己的核模型理论并不完美,也遭到同行的冷遇,但他以?粒子散射实验事实为依据,仍然坚持自己原子核式结构的观点。
这样,初步引导学生建立正确的实验物理和理论物理的科学研究方法和科学思想。
讲义还描述了玻尔模型、索莫菲理论、德布罗意波以及量子力学体系等的产生背景,使学生从中初步了解原子物理学的发展历史。
2 关于电子自旋电子自旋一般安排在碱金属原子光谱章节中。
由于经典理论无法解释碱金属原子光谱精细结构,而提出电子自旋这一假设,从而建立电子轨道角动量和自旋角动量的耦合理论。
但是,为了验证这一假设,必须用氢原子光谱。
因为碱金属原子存在轨道贯穿和极化,它们引起的附加能量比电子轨道角动量和自旋角动量的耦合能大很多,而在理论上无法精确计算,因此不能用碱金属原子定量地验证电子自旋这一假设。
这样在这一章节,需要重新介绍氢原子的精细光谱及实验验证,从理论体系上来看不够完美。
事实上,当初乌伦贝克和高斯密特提出电子自旋概念,是通过分析多重精细结构的成分线所显示的反常塞曼效应,而想到电子的自旋。
因此可以把它直接放到量子力学解氢原子问题章节中,这样可以使理论体系结构完整。
同时在这一章,再加进原子核自旋,为后面核磁共振等应用提供理论铺垫。
这样,基本章节安排如下:第三章量子力学解氢原子问题3.1德布罗意波3.2对德布罗意波的理解3.3量子力学基本方程3.4量子力学解氢原子3.5电子自旋3.6电子轨道角动量与自旋角动量的耦合3.7氢原子能级的精细结构3.8氢原子能级的兰姆位移3.9原子核的自旋3.10氢原子能级的超精细结构3 关于同科电子的能态分析在多电子原子光谱中,非同科电子按照LS或Jj耦合的法则,比较容易分析原子的能态。
但对同科电子由于受到泡利不相容原理的限制,问题就变得比较复杂。
一般教材只提供一种所谓列表的方法,理解起来比较难懂。
我们在讲义中提供了求同科电子耦合能态的五种方法,包括三种列表的方法和波函数对称性方法,第五种方法还可以分析三个同科电子的能态。
这样开阔了思路,同时使学生对此问题的理解也更加深入。
4 关于原子光谱的应用举例由于原子物理学侧重光谱的物理解释,比较注重基础理论,一般教材没有突出原子光谱的应用背景。
工科学生感觉比较枯燥。
事实上,原子光谱有比较广泛的应用背景。
我们在编写讲义中,有意突出以下几方面的应用。
①原子精细能态之间的跃迁可以直接加以利用。
如,在宇宙空间能够观察到氢原子基态l2S1/2超精细结构之间的21cm辐射,射电天文学正是根据这一21cm辐射,发展起来的。
而此谱线又用作微波频率标准。
又如,现在公定的国际频率基准由铯原子频标提供,它也可用作时间标准,称为原子钟。
频率与时间的高精度测量,在航天、通信、测量等领域,以及在若干基础研究中,起着举足轻重的作用。
②利用原子光谱可以用来检测样品。
比如标识伦琴射线,由于它是唯一地决定于放射元素的性质,(下转第页)85 电气电子教学学报 2007年10月71验箱上完全演示。
通过课程设计,提高了学生独立进行电路调试和分析能力。
使学生在学完本课程后得到全面的综合能力训练,培养了学生对待科学研究的细心、耐心和信心。
这对学生以后的学习和科研工作有重大意义。
调试成功后学生的成就感油然而生,欣喜之情溢于言表,这在学生的课程设计报告中随处体现。
1.4 成绩评价学生成绩评价是检验教学效果和了解学生学习情况的一种途径。
传统的一份试卷作为学生最终成绩不够客观地反映学生的真实能力。
因此我们对学生成绩的评定为期末闭卷考试成绩占70%,平时作业占10%,实验占20%,课程设计根据学生的完成情况、动手能力、创新能力及设计报告另给成绩。
这样的评价标准不过分依赖最终的考试成绩,而较为重视学生学习的过程,得到大多数同学的认可。
2 注重素质教育,鼓励自强不息面对这些承载着父辈殷殷希望的莘莘学子,作为教师在传道授业解惑的同时,还应给与更多的关爱。
将思想教育贯穿整个教学过程,和同学做朋友,了解学生的思想动态,及时约束和改变学生的不良行为习惯;鼓励其树立信心自强不息的品格,培养其志存高远热爱生活的信念以及启迪崇尚科学追求真理的精神。
3 结语通过几年的教学实践和摸索,得到了较好的效果。
据我校对学生进行的随机教学调查显示,90%以上的学生满意本课程的教学,表示真正学到了知识和技能。
我校的教学督导组专家的随机听课检查及实验检查也显示,学生的学习积极性高,到课率好,课堂气氛活跃。
当然,高等教育工作任重道远,在今后的教学实践中还需不断改进教学方法,为社会培养出更多适合时代要求、与时俱进的新世纪创新型人才。
参考文献[1] 王毓银.数字电路逻辑设计[M].北京:高等教育出版社,1999[2] 范秀娟.EDA教学与电子课程设计相结合的探索[J].南京:电气电子教学学报,2001,1(23):42243[3] 谢安邦等编.高等教育学(第一版)[M].北京:高等教育出版社,1998(上接第58页何伟明等文)近年来发展起来的X荧光分析技术,依据样品发出的标识X射线的能量和数量,来判定样品内元素的性质和含量。
又如俄歇电子,由于它的动能及其发生几率完全决定于元素的本性,因此对俄歇电子的测量可用于固体表面性质的分析。
现在俄歇能谱分析已在冶金、触媒、电子学、材料生长等方面有广泛应用。
③原子光谱技术在工业和医疗中也有重要应用。
如原子光谱的同位素位移可用于同位素分离。
在核工业中分离氢同位素(H,D,T),用于产生重水以及研究核聚变;分离铀同位素,用于裂变反应。
利用光谱加电学方法分离235U,现在已经利用235U 的裂变反应建成核电站,这是原子结构基础研究直接转化为生产力的一个典范。
而核磁共振的一个重大应用是核磁共振成像,这种方法已在医学诊断、生理活动研究、材料分析等方面发挥了巨大的作用。