“模块化”教学法在《原子核物理学》课程中的探索与应用

兰长林 赵江涛 崔莹 胡碧涛

摘要：在《原子核物理学》的课程教学中，改变以“知识点讲授”、单一教材为依托的传统课堂教学方式，开展“模块化”教学方法探索，采取课程内容的模块化和教师讲授、专题报告研究型教学模块化二者有机统一结合的形式，最大限度调动发挥教师专长，更好地服务课堂教学，有效提升教学质量。

关键词：原子核物理学;模块化教学;专题报告

中图分类号：G642.4     文献标志码：A     文章编号：1674-9324（2019）18-0215-02

前言

《国家中长期教育改革和发展规划纲要（2010-2020年）》[1]中提出，到2020年，基本实现教育现代化，基本形成学习型社会，进入人力资源强国行列的战略目标。《原子核物理学》是所有涉核专业的一门本科专业核心课程[2]。兰州大学核科学与技术学院开设有原子核物理、核工程与核技术、辐射防护与核安全、放射化学和核化工与核燃料工程五个本科专业，均在第六学期设置了《原子核物理学》课程。

模块化教学是一种新的教学方法[3]，它主要针对讲授内容特点，根据教学目标，把完整系统的课堂教学内容划分为若干相互关联又相对独立模块进行教学的过程。作为该课程的一线教师，如何贯彻落实“以本为本”的教学理念[4]，提高本科生课堂教学质量是必须参与并思考的。为此，我们重新审视并确立了《原子核物理学》课程改革目标和方向，构建教学模块，探索将“模块化”教学法应用到《原子核物理学》的课堂教学中。

一、《原子核物理学》课程简介及课程模块的构建

《原子核物理学》是从事核物理实验与理论研究、核工程设计与管理、核技术应用与开发等专业的一门重要的基础课。通过对该课程的学习，要求学生掌握有关核物理的基本概念、基本思想、基础理论、主要结论、重要应用等，为进一步学习其他相关课程打下良好的基础，同时要求学生了解核物理学科的最新发展和研究前沿。

蘭州大学《原子核物理学》本科生教学多年来主要采用卢希庭主编，原子能出版社出版的《原子核物理》教材。根据学时安排，课程讲授内容主要包括：原子核物理发展史（2学时），原子核的基本性质（4学时），放射性和核的稳定性（8学时），核力（2学时），α衰变（4学时），β衰变（10学时），γ跃迁（10学时），原子核结构模型（10学时），原子核反应（16学时），专题报告（6学时），共计72学时。从学时分配上，我们很容易看出，原子核的基本性质、放射性、三大衰变、原子核结构和原子核反应占了近90%。因此，在知识内容方面，将讲授内容对应分为几大模块分别对待。教师在授课的时候，统筹规划，不需要完全按照课本章节内容顺序进行备课;根据上述模块分类，每位教师结合自身研究特长有重点的对待，把部分内容以专题报告形式展现给学生，也同时让学生熟悉研究报告的格式和内容分布。

调整授课内容和顺序的过程就是一个构建模块化的过程，《原子核物理学》课程的模块化可以以知识点为线、以核应用为轴，把课程分为几个大的模块：1）核的基本性质、核力、核结构等内容可以构建模块一，称为原子核基本知识模块，在这一模块中，对教师要求较少，只需对学生提出任务，让学生自己搜索相关的知识，构成1-3篇报告专题;2）模块二即核衰变模块，每一种衰变类型机理相类比，教师去讲解很难有创新之作，完全可以让学生按照一定的模式去认识，也就是教师提出，发现背景、理论解释、实验设计验证、怎样取得进展、发展应用在哪些方面和存在的问题等，学生很容易理解掌握;3）模块三涉及原子核反应问题，如何认识核反应，特别是人工核反应，研究内容包括原子核反应定义、实现条件、反应机理、实际应用结果等，称为核反应模块;4）模块四为原子核物理的学科发展、分支、核能及核技术应用等方面，构成核应用模块。

二、教师、学生专题报告模块化的构思和实施

原子核物理基础研究主要有两个方面：一是通过实验观察和模拟讲解核现象（本科生层次），研究原子核的性质和相互作用，特别是原子核内核子间的微观相互作用。二是原子核多体系运动的研究（研究生层次），可以让本科生，特别是即将读研的学生参与进来。在以往研究的基础上，继续讨论高自旋态、高激发态、原子核反应模型等特殊运动形态的研究，加强基态和低激发态的实验知识，认识多体波函数描述的信息，进而研究原子核结构问题等。这种基础性研究为专题报告模块化开展提供了丰富的资料来源。对任课教师体出更高要求，要求在安排课程前已经把握全局，从而做到以下两个方面：1）任课教师适时调整教学内容顺序，对原子核物理中的重要物理思想和代表性实验整理出报告方向，以课堂讲授（教师）和学术报告（教师、学生），加深学生对知识的理解，充分体现学生的课堂主体地位;2）教师预留课题和学生自主选题相结合的方式，确保每个学生每一学期至少公开做一次专题报告，提前参与科研报告的准备与锻炼。较好地促进了学生学习方式的转变。

依据课程基础性研究的内容可以将专题报告模块细分为下面几个小模块：1）历史发展模块，由教师讲授以及学生调研共同完成，围绕原子核物理学相关重大发现的历史回顾，包括核科学技术发展史对人类社会、经济的影响，核武器发展史，包含了研究前沿领域等方面的学术报告。2）概念和实验模块，包括那些具有里程碑式的物理思想和实验等，例如，中微子、π介子、波函数概念，宇称是否守恒，三种衰变和人工可控的核反应实验等，让学生不局限于教材，开拓思维。3）分析技术模块，包括原子层次的分析技术原理与应用。4）学科进展前沿研究模块，这一部分内容很多，像超重核的研究进展过程、中微子振荡实验、大科学装置的建设和意义等，任何一个概念都可以深入研究，都有其认识和发展的过程。5）课程规划模块，在这一模块内，邀请校外专家、学院其他任课教师和学生都可以发表自己的见解，有选择地开展。围绕学生职业规划设想、课程的应用型研究、世界核电与中国核电发展现状与前景、原子核物理学的人才培养方向、如何进行学术报告和认识核武世界、怎样理解核武世界的“双刃性”等方向开展该模块的实施。6）核技术应用及交叉模块，也即交叉学科，在这一模块设置中，我们按照核技术应用展开，内容涵盖了以下几个方面：核能的开发服务、同位素的应用技术、射线辐照在生物技术方面的应用、中子束在医学中的探伤应用、高能离子束在表面分析方面的应用等。7）大学生在研“创新项目”模块，为体现高校应用型层面，学校资助，由感兴趣的学生自发组织开展实施，围绕原子核物理学的相关知识开展的一些项目模块。

三、“模塊化”研究型教学方法的探索及应用

从2012年至今，我们在多个学期开展了课程内容模块化，教师、学生专题报告模块化相结合的课堂教学方法改革。实施过程中，本着与学生兴趣相近、与毕业论文（设计）相近、与研究生阶段（保研）研究方向相近、与就业工作性质相近等原则，每学期每生至少进行一次专题报告。教师和学生专题报告涉及到以上的各个模块，涵盖原子核物理学各个分支。为了了解学生对专题报告研究型教学模式的评价与反馈，我们每年还专门设计了调查问卷，在第七学期对我院学生进行了调查，结果发现教学方式满意度、报告投入与收获满意度都能达到90%以上。

四、总结

本教学方法的改革和探索结合学科特点，通过改变以“知识点讲授”、以单一教材为依托的传统课堂教学方式，根据学院师资力量将教学内容优化重组，构建《原子核物理学》教学内容模块，开展“模块化”教学方法探索，采取课程内容的模块化和教师讲授、专题报告研究型教学模块化二者有机统一结合的形式，最大限度调动发挥教师专长，提高学生积极性，有效提升教学质量。

在原子核物理学“模块化”教学开展中我们也遇到了一些问题，像对教师自身知识储备和专业发展提出了更高的要求、专题报告格式如何统一问题、如何合理安排时间和评分规则问题、如何评价模块化教学的工作量问题等等，还需要我们继续去不断地探索。

参考文献：

[1]教育部.高等学校《核工程与核技术专业指导性教学规范》[Z].2008.

[2]徐理勤，赵东福，顾建民.从德国汉诺威应用科学大学模块化教学改革看学生能力的培养[J].高教探索，2008，（3）.

[3]苗劲松，卢洵，王春迎.大学物理模块化教学的实践探索[J].高等教育研究学报，2012，35（4）.

[4]卢希庭.原子核物理（修订版）[M].原子能出版社，2000.

Abstract：In the teaching of Nuclear Physics，we should change the traditional classroom teaching method based on "knowledge point teaching" and single teaching material，explore the "modular" teaching method，and combine the modularization of curriculum content with the modularization of teachers'teaching and the modularization of research-based teaching of special reports.To maximize the mobilization of teachers'expertise，better service to classroom teaching，and effectively improve the quality of teaching.

Key words：modular;modular teaching;special reports