近代物理人才培养改革

近代物理是物理学的近展。由于近代物理课程内容较深，所涉及知识领域较宽，而且思想新颖，概念抽象，学生往往感到难学，不容易懂，有一种畏惧感。如何加快提高教学质量，培养适应社会发展所需要的具有创造性的高素质人才，是从事近代物理教学的教师所面临的主要任务。

一、近代物理教学方法的改革

1．在近代物理教学中引入物理学史，培养学生创新能力

教学的基本任务除了向学生传授近代物理基本知识外，更重要的是培养学生的科学素质和创新能力。但是在一般的近代物理教材中，物理大师当初做出的重大发现的历史过程，即他们探索的过程，独特的思路，认识的飞跃和十分有效的方法，往往被过滤掉。这种状况对学生全面发展是十分不利的。因此，在近代物理教学中，讲述一些物理学发现的历史案例是克服这一缺陷的有效手段。在教学中把着眼点放在物理学中的推理、发现以及概念形成的认识过程上，生动的描绘科学家探索物理世界奥秘的艰辛历程，以其中的历程和哲理去感染学生，激发他们学习近代物理的兴趣，提高他们学习的积极性。并使学生受到科学研究方法的熏陶，获得比从单纯的知识灌输中得不到的才能。——培养学生科学探索精神。学生学习近代物理，光记住一些物理概念、数据、定律和公式是远远不够的，这并不表示真正理解了近代物理。因为科学的主体并不是它所获得知识的多少与深度，更重要的在于“探索”。因此，在教学中引入物理学史能使学生从近代物理知识的更替演变中认识它的条件性，局限性，认识科学理论的相对真理性。使学生知道物理学永远是一个充满生机活力的学科，它永远不会老化和僵死，永远不会终止探索步伐。——培养学生创新能力和科学方法。在教学中，不但是为传授知识，更重要的是对学生进行科学方法和创新能力的培养。要使学生懂得：不囿于传统理论和观念，不迷信权威和书本，是科学创新的思想前提。在科学本身的矛盾已经显现出来时，谁能首先同束缚科学发展的传统观念决裂，勇于提出新思想，新见解，谁就可能抢占到科学发展的前沿阵地，做出突破性的发现。爱因斯坦不拘泥于一切传统的观念，他以彻底创新精神革新了旧有的观念，建立了狭义相对论的时空观，成为现代物理学的杰出代表。杨振宁和李政道敏锐地审察了从未被人怀疑过的宇称守恒定律的适用范围，大胆提出了弱相互作用中宇称不守恒的假说，从而导致了物理学理论的一个突破性的进展。在近代物理发展过程中，人们广泛采用了多种科学研究方法，如实验方法、模型方法、分析和综合方法、类比方法、科学假设方法等。如德布罗意在光具有波粒二象性的启发下，将物质粒子与光作了类比，提出了物质粒子和光一样具有波粒二象性的假设。后来被实验证实。1974年，丁肇中和里希特在实验中独立地发现了新的粒子。1963年，盖尔曼等人提出了强子由夸克组成的模型，几乎同时我国物理学家也提出类似的层子模型。在教学过程中利用这些生动事例，来培养学生创新能力和科学方法，对他们将来在科技工作中大有益处。

2．大力采用渗透式教学方法

我国传统的教学方法大都采用“全盘授予”“注入式”和“按部就班”的教学方式，一贯强调学生循序渐进式学习知识，其优点是能比较牢固系统地掌握基本知识，但也造成我们讲授新知识时，态度过于谨慎，不敢大胆涉及新的领域，知识面较窄。著名物理学家杨振宁说：渗透性学习法，就是在学习的时候，学生对学习的内容还不太清楚，但就在不太清楚的过程中，已经一点一滴地学到了很多重要的东西。同时杨先生认为，中美双方教育传统的长短是互补的，若能将两者和谐地统一起来，在教育上将是一个有意义的突破。为了培养创新人才，我们应该努力去突破。我认为：对于基本概念，基本规律，定理及基础理论，这些内容包括基本的物理实验，物理图像，物理思想和物理模型，用传统的教学方法进行讲解。而一些新发展的理论，现代科技应用等内容时，就采用渗透式教学方法。比如，目前正在研究，还在争论的中微子有没有质量？质子会不会衰变？我们的宇宙是封闭的还是开放的？广义相对论、穆斯堡尔效应、核反应堆、超流与超导、玻色—爱因斯坦凝聚、基本相互作用等。在科技应用方面，如电子显微镜、扫描隧道显微镜、激光分离同位素技术、激光技术、X光电子谱、核磁共振技术、放射性同位素技术、穆斯堡尔谱技术、核电技术、热核聚变技术、加速器等。对于这些内容是为了使学生扩大视野和提高视角。只要求学生知道和了解，不必也不可能要求学生深入理解和一定要掌握。

二、人才培养中的教学手段改革

学生对物理概念的认识，要依靠对物理现象的感知。但传统的近代物理教学手段只能把物理现象和物理过程靠教师用粉笔在黑板上静态地给学生勾画和讲解，学生难以获得动态和直观的感性认识以及清晰的物理图像。这是学生感到近代物理难学的一个重要的原因，而利用把图、文、声、像高度集中成于一身的多媒体课件不仅能再现或模拟各种物理实验和现象，对于一些内容比较抽象，理论难以理解景象不易描述，实验条件不足以再现的情况，则可借助多媒体技术。这既能增加教学内容的表现力，调动学生运用多种感官参与教学活动，活跃课堂气氛，吸引学生的注意力，更好地激发学生的学习兴趣。同时又有助于教师讲清物理思想，物理过程和物理方法。例如，原子核式结构模型这一节，通过粒子散射实验讲述了原子核式结构模型的建立。用静态和动态图像结合，显示粒子散射实验装置、实验原理、模拟实验过程、结果及结论。同时附有汤姆孙、卢瑟福在实验的工作照片及生平简介。因此，采用多媒体教学手段一方面可以解决近代物理内容多课时减少的矛盾，大大地减少教师的板书和绘图的时间，从而可以把更多的时间用于讲课，增加了课堂传递的信息量，可以比用传统的教学手段讲授更多高质量的教学内容。另一方面，调动了学生学习近代物理的积极性，提高了教学质量。利用先进的网络手段，把教学计划，教学大纲，作业，复习提纲，考试要求等内容放在学校网页上，学生在上课之前就能够非常清楚地知道这个学期的学习任务。教师与学生，学生与学生之间可以在网上讨论疑难问题。

三、考试方式改革

为了在整个教学过程中，很好地贯彻培养学生的科学素质和创新能力，在考试方面进行了改革，把考试分为闭卷考试和开卷考试两种方式。——闭卷考试按照教学大纲要求。主要是考查学生对近代物理基本知识理解应用能力，少量是考查灵活运用知识的能力，连同平时作业，这部分占总成绩的60％～70％左右。——开卷考试以写论文的形式进行，要求一学期内完成。学生要按照科技论文的要求，写出摘要和关键词，正文及参考文献。这部分可占领30％～40％。论文不仅仅作为单一的考查手段，而是融入教学的全过程，以此推动教与学。首先整体向学生介绍近代物理的主要内容及其在各个领域的应用。然后向学生推荐题目，学生也可以根据自己兴趣自拟题目。并向学生推荐一些文献资料，更多的还是让学生根据自己感兴趣的问题自己去寻找，以鼓励学生广泛涉猎，扩大视野，培养查阅文献资料的选题能力。实践经验表明，这样做有利于激发学生学习的兴趣和积极性。通过查阅相关资料，可进一步深入了解近代物理形成与发展过程，以及近代物理的基本原理在各个领域的应用，学习研究问题的方法，培养分析判断综合评价能力，以及知识的应用和创新能力。