《粒子物理》課程建設與改革實踐

李俊生　陳教凱　周祥楠　張東海　楊國暉

【摘 要】為了改進研究生教學質(zhì)量，從教學理念、教學內(nèi)容、教學方法等方面，對以研究性教學為導向的《粒子物理》課程建設與改革進行了探索與實踐。

【關鍵詞】研究生;粒子物理;研究性教學

中圖分類號： O572.2文獻標識碼： A 文章編號： 2095-2457（2019）28-0109-002

DOI：10.19694/j.cnki.issn2095-2457.2019.28.047

【Abstract】In order to improve the teaching quality of graduate students， the curriculum construction and reform of《Particle Physics》，a research-based teachingis explored and practiced from teaching idea， teaching content and teaching methodology.

【Key words】Graduate student; Particle Physics; Research-based teaching

0 引言

課程學習是研究生教育的基本任務，是研究生掌握專業(yè)知識和提高核心素養(yǎng)的根本渠道，在研究生成長成才中具有全面、綜合和基礎性作用。教育部、發(fā)改委和財政部聯(lián)合發(fā)布的《關于深化研究生教育改革的意見》指出，“現(xiàn)在的研究生教育還不能完全適應經(jīng)濟社會發(fā)展的多樣化需求，培養(yǎng)質(zhì)量與國際先進水平相比還有較大差距?！盵1]教育部發(fā)布的《教育部關于改進和加強研究生課程建設的意見》中進一步強調(diào)，“重視課程學習，加強課程建設，提高課程質(zhì)量，是當前深化研究生教育改革的重要和緊迫任務?！盵2]研究表明，近年來研究生對課程教學的滿意率呈逐年下滑趨勢，對研究生課程教學效果滿意度普遍偏低[3-4]。在研究生教育中，必須重視課程建設在培養(yǎng)高質(zhì)量、創(chuàng)新型研究生中過程中的重要作用。

粒子物理學是探索物質(zhì)結構的前沿科學，是近代物理學的重要組成部分。因此，《粒子物理》是物理學專業(yè)尤其是粒子物理與原子核物理專業(yè)研究生的基礎課。從1897年電子的發(fā)現(xiàn)至今，粒子物理學的建立與發(fā)展過程恰是微觀體系物理思想和研究方法的形成過程，也是培養(yǎng)學生創(chuàng)造性思維的良好途徑。因此，《粒子物理》課程在粒子物理與原子核物理專業(yè)具有重要地位，我們應遵循學生的認識規(guī)律，積極推進《粒子物理》課程建設，通過該課程教學，培養(yǎng)學生研究探索問題的能力和創(chuàng)新能力。

本文從《粒子物理》課程教學內(nèi)容、教學理念、教學方法等方面，對以研究性教學為導向的《粒子物理》課程建設進行了探討。

1 教學理念改革

在教學理念上，樹立以人為本，以學生為中心的現(xiàn)代教育教學理念和以素質(zhì)教育為主的探究式教學思想，以滿足社會需要、學習者個人發(fā)展以及學科自身特殊性為前提，強調(diào)基本素質(zhì)、基本知識、基本能力和基本技能并重，強化課程理念的先進性。我們通過增加教學互動，引導學生主動學習、積極思考，培養(yǎng)學生發(fā)現(xiàn)問題和運用所學知識解決實際問題的能力，有效發(fā)揮學生在教學中的主體作用。在這種教學模式下，教師不只關心對教學內(nèi)容的教法，而且關心學生的學法，注重學生的創(chuàng)新能力的培養(yǎng)[5]。

學生的參與是研究性教學成功的基礎，沒有學生自主學習、積極思考討論，研究性教學也會流于形式。因而，創(chuàng)設學生愿意參與的課堂教學環(huán)境是互動式教學成功的關鍵。首先，要激發(fā)學生對所學內(nèi)容的興趣。這就需要教師把學生未來職業(yè)發(fā)展的需要、學科發(fā)展的最新成果對經(jīng)濟社會發(fā)展的促進作用融入課堂教學中，增強學生主動學習的意識。其次，以任務驅(qū)動促進學生學習活動的開展。通過布置預習任務、小組討論問題的方式，鼓勵學生開展小組合作學習，為學生在課堂上主動參與交流互動做好鋪墊。最后，對學生的互動及時做出積極的回應，對積極參與互動的學生多鼓勵，引導他們將提出的問題進一步深化，從而激發(fā)學生深入探究的興趣，也可以激發(fā)更多學生參與學習的愿望。

2 教學內(nèi)容改革

研究生教學內(nèi)容的基本特性之一就是教學內(nèi)容的前沿性。教師在從事專業(yè)學科教學過程中，應把自身的科研活動和課程教學內(nèi)容統(tǒng)一到學生培養(yǎng)活動中[6]。科研成果反映了最新的學科發(fā)展動態(tài)，教師應積極把學科發(fā)展的前沿問題融入到課堂教學中，積極更新課堂教學中的交流信息，改變和激發(fā)學生的求知欲望。同時，將科研方法滲透到課堂教學中，提升學生運用所學知識解決實際問題的能力。目前，國內(nèi)比較系統(tǒng)的粒子物理課程教材是章乃森先生在上世紀八十年代編著的《粒子物理》，然而，隨著科學技術的發(fā)展，尤其是近三十年粒子物理研究的發(fā)展，該教材很多內(nèi)容已經(jīng)被更新，已經(jīng)無法滿足當今粒子物理課程教學需要。我們在教學實踐中進一步完善《粒子物理》課程內(nèi)容，不斷把最新科研成果及與本學科相關科研成果納入課堂、融入講義教材，如引入中微子震蕩相關研究、超核研究最近進展、暗物質(zhì)粒子探測、最新加速器設計理念等。

粒子物理的發(fā)展歷史內(nèi)容十分豐富，它是物理學家共同努力的結果。在講授過程中，結合教學知識的傳授，融入粒子物理發(fā)展史方面的內(nèi)容，尤其是科學家嚴謹求實的作風和刻苦鉆研的精神，讓學生增強對相關知識背景的了解，從而提高學習興趣與動力。

3 教學方法改革

在教學方法上，改變過去教師唱主角的注入式教學模式，進一步采用采用課前自主學習、小組討論、提出問題，課上討論、解決問題，課下深入探究的模式進行教學。在教學中采用精講式、啟發(fā)式、探究式、滲透式等多種教學方法，增加討論課、課堂展示、研究論文等教學形式。對一些奠定基礎的、在歷史上起到重要作用的、在知識體系中不可或缺的內(nèi)容采取精講、啟發(fā)的教學方式;對一些前沿性的、應用性的、綜合性的、沒有定論的問題則采用研究、探索、滲透的方式;對一些學生通過自學可以掌握的知識，則由學生根據(jù)教師布置的導學問題和教師錄制的教學視頻自主探究學習，由連續(xù)型細節(jié)式授課轉(zhuǎn)變?yōu)樘S型平臺式授課。通過這些教學方法的改進，拓寬學生的視野，提高學生的學習積極性，促進學生學習的主動性，培養(yǎng)學生的學習能力和創(chuàng)新精神。

為了鼓勵和引導學生發(fā)現(xiàn)問題，在教學中將《粒子物理》教學內(nèi)容劃分為若干專題，以專題研究的形式開展教學，激發(fā)學生的探究創(chuàng)新能力。如，將輕子研究作為一個專題，由學生查閱資料，了解輕子研究的歷史、現(xiàn)狀、前沿問題，并提出自己對一些前沿問題的解決思路，在課上通過匯報、討論，進一步深入理解相關知識，從而提高學生分析問題、解決問題能力。

為了使學生更好地進行自主學習，在課堂教學改革推進的過程中，逐步搭建完善《粒子物理》網(wǎng)絡教學平臺，推動學生線上學習與線下學習相結合。將在線課程資源與傳統(tǒng)課堂相融合開展混合式教學，利用網(wǎng)絡提供的豐富資源拓展教學內(nèi)容，并創(chuàng)新教學方法，使學生既能面對面地接受知識又不僅僅局限于課堂。學生可以在更多課余時間通過在線微課、慕課等教學資源提前預習與復習，自主發(fā)現(xiàn)學習的難點，并開展小組合作學習，培養(yǎng)提出問題、分析問題和解決問題能力。對課下無法通過自學解決的問題，可以在課上與老師或其他同學進行討論。如此便在很大程度上避免了傳統(tǒng)教學模式下學生空著腦袋進課堂、學習相對盲目等問題，進一步增強研究性教學的教學效果。

4 結論

通過研究性教學為導向的《粒子物理》課程建設，進一步增強了課程教學內(nèi)容的前沿性，增強了學生的學習興趣;改進教學方法，使學生逐漸由被動學習向主動學習、研究性學習轉(zhuǎn)換，有利于提高學生自主探究和創(chuàng)新能力。

【參考文獻】

[1]教育部國家發(fā)展改革委財政部關于深化研究生教育改革的意見[EB/OL].（2013-03-29）.http：//www.moe.gov.cn/srcsite/A22/s7065/201304/t20130419_154118.html.

[2]教育部關于改進和加強研究生課程建設的意見[EB/OL].（2014-12-05）.http：//www.moe.gov.cn/srcsite/A22/s7065/201412/t20141205_182992.html.

[3]周文輝，黃歡，付鴻飛，劉俊起.2017年我國研究生滿意度調(diào)查[J].學位與研究生教育，2017（9），41-47.

[4]周文輝，黃歡，付鴻飛，劉俊起.2018年我國研究生滿意度調(diào)查[J].學位與研究生教育，2018（8），33-41.

[5]董志峰.互動式教學：高校課堂教學改革的突破口[J].甘肅政法學院學報，2002，61（4），88-91.

[6]莊玉昆，褚遠輝.高校課堂教學問題及改革之道[J].中國高等教育，2013，7，39-41.