首页 -> 2007年第6期
寓素质教育于物理专业课堂教学的实践和体会
作者：宁平治
关键词：素质教育；课堂教学；专业课；原子核物理
多年来我一直主讲大学本科四年级的原子核物理课程，形成了一套自己熟悉的教学模式。站在讲台上，面对渴求知识的学生，我的职责就是把本专业最基本、最重要的科学知识清楚无误地传授给他们。以前我在课程改革方面的主要精力花在如何选好教材和更新教材，以及如何在课堂教学中采用启发式使学生容易听懂。近几年，通过学习校内外的先进教学经验，我也开始尝试在课堂教学中有选择地结合素质教育讲授专业基础课。在200张课件幻灯片中专门配合素质教育的就有15张，受到学生的欢迎。下面谈谈我在课堂教学实践中的一些做法和体会。
一、借鉴科学伟人力量，提高学生思想素质
原子核物理是近代科学的原动力与重要组成部分之一。这门学科百年发展的辉煌历程和成就，是众多杰出物理学家辛勤劳动的创造性成果。这些科学伟人的事迹和言论常常是我们最宝贵的思想素质教育材料。我给同学们讲的课不时要涉及他们的科学研究成果。与此同时，如果稍稍用一点时间(有时可能只用两三句话或一二张照片)顺便介绍一下他们的思想言行，本来是顺理成章、水到渠成的事。例如，我在课堂教学中讲到光电能量转换、高能核反应等内容时涉及爱因斯坦的相关成果，我就在多媒体课件适当处插入了爱因斯坦的照片和名言：“一个人的真正价值首先取决于他在什么程度上和在什么意义上从自我解放出来”，“看一个人的价值，应该看他贡献了什么，而不应当看他取得了什么”。“如果对名利的追求超过了对科学的追求，科学也就失去了本来的意义和价值”，由于伟人的这些语重心长的话语是有机地融合在核物理专业知识的讲解之中，使听课学生不但不觉得枯燥乏味，反而觉得贴切在理，这从课堂上同学们的眼神表情与窃窃私语中可以看出。我在核物理课堂教学实践中体会到，借鉴科学伟人的名言佳句和高大形象，引导学生认识伟人达到的高尚思想境界，有利于启发学生建立自己积极向上的人生观、价值观、名利观，以及树立正确的世界观和方法论。我觉得，杰出物理学家言行典范的力量在素质教育中可能胜过我们教师自己的一般性说教：伟人的箴言和形象在学生内心深处的影响是无形的、难以估量的，这种影响的分量甚至可能超过一堂专业基础课传授给学生科学知识本身的分量。
二、结合各种创新实例，启发学生创新意识
在准备“核力的本质”那堂课时，我特意查找到诺贝尔奖得主，日本物理学家汤川秀树于1935年发表的原创性论文“关于基本粒子的相互作用”的英文稿，并扫描到幻灯片上。一上课我就请坐在第一排的某同学站起来把关键的几句英语翻成中文讲给大家听。大家通过讨论纠正翻译欠妥欠佳之处，同时加深了对主题物理内容的理解：“电磁力是交换虚光子传递的，核力也应该交换某种粒子来传递”。这是典型的“科学比拟”方法。学生通过学习认识到，诺贝尔奖得主汤川秀树之所以能够创立核力的介子交换理论和预言介子的存在，正是由于使用了这种“科学比拟”的创新方法。最后，我半开玩笑地对同学们说，“照猫画虎”在某种意义上不见得不好，“创新”常寓于“画虎”的过程之中。但如果照猫画猫，那就大可不必了。
此外，在讲授原子核的β衰变和李政道、杨振宁首次提出的“弱相互作用宇称不守恒”这一课题时，我着重说明了李、杨为什么会做出这一创新贡献(1957年诺贝尔奖)。指出在李、杨之前，人们认为“物理过程与其镜像过程服从相同物理规律”(宇称守恒定律)对各种相互作用过程是普遍成立的。李、杨没有人云亦云，而是认真审视前人的工作和分析当时面临的难以解释的矛盾现象，在此基础上提出：宇称守恒定律只是对电磁作用过程和强作用过程经受过严格的实验检验，而对弱作用过程是否成立并未经过严格的实验检验。他们建议了新的实验并由吴健雄精准高超地完成了实验，从而推翻了“弱相互作用宇称守恒”的说法。这个创新实例告诉学生：不要被司空见惯的事务蒙住眼睛，要保持自己敏锐的洞察力，创新思维的火花往往就来自那些司空见惯或一般人容易放过的线索。
三、利用反面教材，进行正面素质教育
在教学中我有时也利用互联网或其他传媒中的反面教材进行正面的素质教育。一次我讲完超重元素知识后留的课外作业不是计算题，也不是问答题，而是要求学生课后上网到Science和Nature联合新闻网站，下载2002年8月号的简明新闻稿并译成中文。什么内容?原来是，在向超重元素“稳定岛”进军的国际性浪潮中，美国劳伦斯伯克利国家实验室向全世界正式宣布的“实验发现了最重的118号超重元素”被权威的科学检察组证实是假的，过去曾成果累累的首席科学家尼诺夫因伪造实验数据被立即开除。通过这个科技翻译小作业，同学们惊讶之余，内心深处或多或少地打上了这样的印记：“诚信是科学家的灵魂”。
四、介绍学科前沿新进展，不断启发学生创新意识
按照本课程教学大纲的要求，教学计划安排了原子核物理前沿介绍的内容。
在课堂教学过程中，在充分保证传授本专业最基本、最重要的科学知识的前下，我注意在恰当的章节结合课程内容介绍一点本学科前沿的新进展、新成果或正在探索的热点问题。原子核物理基本上是一门实验科学，对原子核的认识从大尺度到小尺度的深化要求“显微镜”的放大倍数越来越高，分辨本领越来越强，新型探测器和加速器为我们提供了丰富的新实验数据和新物理现象，不断推进着核物理学科前沿的发展。我把上述情况中的典型事例挑选出来，及时地在课堂教学中深入浅出地予以讲解。当同学们知道，新一代探测器能够探知核和粒子的新性质和新形态并发现新的核子与核；新发明的实验方法可以把以前认为是没有变化的直线数据放大100倍，从而看到相应的复杂变化的曲线及其背后潜在的物理现象和物质结构。讲课中适当介绍学科前沿新进展，不仅补充和丰富了课堂教学的内容，更重要的是可以启发和培养学生对新鲜事物的好奇心和敏感性，引导学生学习那些战斗在科学前沿的物理学家们对新事物的探索精神，特别是学习前沿科学家们在提出和解决问题方面的创新思想和思维方法。
五、介绍大科学工程，培养学生团队精神
当代核物理和粒子物理的前沿研究往往与“大科学工程”相联系，这通常是指实验装置的规模大、合作研究人员的团队大、资金耗费大等等。例如，美国纽约州Brookhaven国家实验室耗资若干亿美元、于2000年投
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