徐曉梅 應(yīng)希

（云南師范大學物理與電子信息學院 云南 昆明 650500）

1 引言

教材是教與學基本內(nèi)容的書面材料，它既是培養(yǎng)人才、傳播知識、開發(fā)智能和培養(yǎng)能力的工具，體現(xiàn)了教育思想、培養(yǎng)目標、教學內(nèi)容和教學方法，也是深入教學改革提高教學質(zhì)量的重要保證，對學生知識結(jié)構(gòu)的形成和教師的教學過程都有著重要的指導(dǎo)和參考作用，是實現(xiàn)教學目的的主要手段，在教學改革中處于先導(dǎo)與核心地位.因此，對教材進行比較、分析研究將有重要的意義.

原子物理學在大學物理類專業(yè)教學中占有重要地位.目前，常用的原子物理學教材有10多種，根據(jù)各高校選用的一般情況，挑選出了較為典型的3種教材［1～3］進行比較.通過比較，了解各教材的特點，對教師如何選用適合本校教學要求的教材，以及對教師如何指導(dǎo)學生按自己的基本學習目標及要求采用不同特色的學習參考書給出建議.為班級教學層次上的分層指導(dǎo)作教材準備，有利于學生學習，且利于促進教材改革和教學改革的發(fā)展和完善.

2 三本原子物理學教材的分析比較

文獻［1］是我國經(jīng)歷了10年浩劫之后所編的第一套高校教材，對后來的教材編寫有較大的影響，在1987年國家教育委員會舉辦的全國優(yōu)秀教材評選中獲國家教委一等獎.該書以說明原子結(jié)構(gòu)為中心，從大量實驗事實和總結(jié)出的規(guī)律，匯總到原子結(jié)構(gòu)的全貌，在圍繞中心目標述及有關(guān)實驗事實和規(guī)律時，也提到當時該領(lǐng)域的重要應(yīng)用.文獻［2］是教育部“高等教育面向21世紀教學內(nèi)容和課程體系改革計劃”的研究成果，是面向21世紀的課程教材.該書第一版在1987年國家教育委員會舉辦的全國優(yōu)秀教材評選中獲全國優(yōu)秀獎，第四版在前三版的基礎(chǔ)上作了精心的修改和補充.該書從實驗事實出發(fā)，以闡述原子結(jié)構(gòu)為中心，結(jié)合原子物理學的發(fā)展史，聯(lián)系實際應(yīng)用和科研前沿，深入淺出地討論了原子物理學的基本內(nèi)容，其中不少是作者的科研成果，水平較高.該書貫徹了作者“培養(yǎng)學生智能”的編寫意圖.文獻［3］是為了加強師范?？茖W校的教材建設(shè)，改變師專沒有適合自己特色的教材的局面，由國家教委主持，組織師專有多年教學經(jīng)驗的教師在1990年出版的師專專用教材的基礎(chǔ)上于1998年修訂的.該書堅持面向中學物理教學，加強基本理論與實際應(yīng)用之間的聯(lián)系，對中學教材中涉及的內(nèi)容講述特別詳細，訓(xùn)練較多.

2.1 對知識內(nèi)容的比較

2.1.1 知識內(nèi)容的選取及其所占比重

為了用統(tǒng)計的方法進行比較，故按通常的方法把《原子物理學》內(nèi)容分成12個部分［4］，分別為原子的基本狀況、原子的能級和輻射、量子力學初步、堿金屬原子和電子的自旋、多電子原子、在磁場中的原子、原子的殼層結(jié)構(gòu)、X射線、分子結(jié)構(gòu)和分子光譜、原子核、基本粒子、超精細相互作用.

3本教材所包含的內(nèi)容章節(jié)分別為，文獻［1］共11章68節(jié)，文獻［2］共8章45節(jié)，文獻［3］共9章49節(jié).表1和表2針對3本教材對上面12個部分的內(nèi)容做了統(tǒng)計（每個部分所包含的內(nèi)容以文獻［1］劃分為準）.表1對3本教材12個部分的內(nèi)容所含節(jié)數(shù)和教材的總節(jié)數(shù)做出統(tǒng)計，二者的比值定義為該部分內(nèi)容在教材中的比重值.表2對3本教材中12個部分的內(nèi)容所占的頁數(shù)和該教材總頁數(shù)（均不包括習題、小結(jié)、12個部分內(nèi)容外的附錄）作出統(tǒng)計，二者的比值定義為該部分內(nèi)容在教材中的比重值.

表1 12個部分內(nèi)容所占節(jié)數(shù)在教材中所占比重

表2 12個部分內(nèi)容所占頁數(shù)在教材中所占比重

2.1.2 具體的知識內(nèi)容

（1）原子的基本狀況

相同點：3本教材都講述了原子的大小、湯姆孫原子模型、盧瑟福原子的核式結(jié)構(gòu)模型、盧瑟福公式的推導(dǎo)、粒子散射實驗驗證.

不同點：文獻［2］介紹了原子物理學產(chǎn)生的背景以及行星模型的意義及困難，文獻［1］簡要介紹了同位素.

（2）原子的能級和輻射

相同點：都講述了玻爾模型以及玻爾模型的兩個實驗驗證（氫原子光譜、夫蘭克 －赫茲實驗）、玻爾－索末菲模型、量子化通則、玻爾的對應(yīng)原理及玻爾模型的地位.

不同點：文獻［2］比文獻［1］和文獻［3］多介紹了玻爾理論產(chǎn)生的歷史背景.

（3）量子力學初步

相同點：都講述了光的波粒二象性、德布羅意假設(shè)、戴維遜 －革末實驗、德布羅意波和量子態(tài)、測不準原理、波函數(shù)及其統(tǒng)計解釋.

不同點：文獻［2］還介紹了平均值與算符.

（4）堿金屬原子和電子的自旋

相同點：都講述了原子中電子軌道運動的磁矩、原子實極化與軌道貫穿作用、電子自旋假設(shè)、堿金屬原子光譜及其精細結(jié)構(gòu)、單電子躍遷選擇定則.

不同點：文獻［3］沒有詳細講述氫原子光譜的精細結(jié)構(gòu)與藍姆移動.

（5）多電子原子

相同點：都講述了氫原子光譜的實驗規(guī)律和能級、兩個電子的耦合、電子組態(tài)、L-S和J-J角動量耦合及其法則、泡利不相容原理.

不同點：文獻［1］還介紹了復(fù)雜原子光譜的一般規(guī)律及鎂的光譜和能級，文獻［3］沒有講述同科電子.

（6）在磁場中的原子

相同點：都講述了朗德因子g的計算方法、拉莫爾旋進、原子受磁場作用的附加能量、史特恩 －蓋拉赫實驗的解釋、塞曼效應(yīng)及理論解釋、磁共振.

不同點：文獻［2］對磁共振的講述放在附錄中，文獻［3］對塞曼效應(yīng)僅作為選學內(nèi)容，另外，文獻［3］只是簡要介紹了磁共振法測原子核磁矩，在磁共振內(nèi)容上不如文獻［1，2］詳細.

（7）原子的殼層結(jié)構(gòu)

相同點：都講述了元素周期表的周期性、電子填充殼層的原則.

不同點：文獻［2］利用原子的殼層結(jié)構(gòu)對電離能變化進行了解釋.

（8）X射線

相同點：文獻［1］和文獻［2］都介紹了X射線的發(fā)現(xiàn)及其波性、X射線產(chǎn)生的機制和特征、康普頓散射、X射線的吸收.

不同點：文獻［3］對該部分內(nèi)容作為選學內(nèi)容，僅介紹了X射線的產(chǎn)生以及X射線的連續(xù)譜、標識譜和X射線的特性與應(yīng)用.

（9）基本粒子

相同點：文獻［1］和文獻［3］都講述了基本粒子和粒子的相互作用、守恒定律、夸克模型.

不同點：文獻［2］沒有對該部分內(nèi)容進行講述.文獻［1］還介紹了粒子的共振態(tài)、電磁相互作用以及弱相互作用.

從上面的比較可以看出，文獻［3］對基本知識內(nèi)容的要求不如文獻［1，2］高.文獻［1，2］對相同部分內(nèi)容的介紹有相同之處也有不同之處，相同部分的內(nèi)容所含知識點相差不大，且都比文獻［3］全面.不同之處有，文獻［2］在講述相關(guān)內(nèi)容之前都會介紹一下本部分內(nèi)容產(chǎn)生的歷史背景，也會在內(nèi)容之中穿插一些問題，這有利于提高學生學習興趣，并且在每部分內(nèi)容之后都有相關(guān)的附錄知識，雖然附錄知識有一定的難度，但對感興趣的學生來說卻是一筆不小的財富.

2.1.3 教材習題

（1）習題數(shù)量

3本教材中的習題數(shù)及所占比重如表3所示.

表3 三本教材的習題數(shù)所占比重

（2）習題的要求

文獻［1，2］的習題都是些計算或證明題，具有一定的難度，而文獻［3］在每章后習題的前幾道均為簡答題，考察學生對概念模型的基本理解，計算題或證明題的難度沒有文獻［1，2］高.因此，雖然文獻［3］的習題最多，但習題難度對學生的要求卻是較低的，強調(diào)了對基本內(nèi)容的最基本把握.

2.2 對知識體系結(jié)構(gòu)的比較

2.2.1 教材結(jié)構(gòu)形式

文獻［1］的體系結(jié)構(gòu)有前言、緒論、正文、習題、常用物理常數(shù)、參考書籍、外國人名表、索引組成.文獻［2］有序言、緒論、每章之前的一兩段名人語錄、正文、小結(jié)、習題、每章附錄附表、附錄、習題答案（部分）、名詞索引、人名索引（部分）組成.文獻［3］由緒論、正文、小結(jié)、問題與習題、后記、附錄（基本常數(shù)、元素周期表）組成.可見，文獻［1，2］的體系結(jié)構(gòu)比文獻［3］更具多樣化.其次，文獻［2］和文獻［3］在每章后都做了小結(jié)，有利于學生歸納和總結(jié).此外，從比較可以明顯看出文獻［2］比文獻［1］和文獻［3］多出了每章之前的一兩段名人語錄、每章附錄這兩部分內(nèi)容，這也顯現(xiàn)出了文獻［2］的特色.

2.2.2 知識內(nèi)容編排

文獻［1］和文獻［2］在介紹完原子的基本狀況、原子的能級和輻射后就引入了量子力學初步，隨后講述了堿金屬原子、多電子原子、在磁場中的原子、原子的殼層結(jié)構(gòu)、X射線的內(nèi)容，而文獻［3］則是在講述完上述內(nèi)容以后才引入量子力學初步.雖然量子力學初步這一章在原子物理學教材中只需定性掌握，但卻是必不可少的.在原子的能級和輻射一章中講述了玻爾模型，引入了量子化條件，在堿金屬原子以及多電子原子內(nèi)容中進一步用到了量子力學的相關(guān)內(nèi)容，所以文獻［1］和文獻［2］在對量子力學初步內(nèi)容的編排上使得前后內(nèi)容銜接更為緊密，易于學生理解.

另外，文獻［2］把堿金屬原子和在磁場中的原子這兩部分內(nèi)容合并為原子的精細結(jié)構(gòu)一章進行講述，隨后才介紹多電子原子.而文獻［1］把多電子原子一章插到堿金屬原子和在磁場中的原子兩章中間進行講述.文獻［3］則把在磁場中的原子、原子的殼層結(jié)構(gòu)以及X射線合并到多電子原子一章中進行講述.從教材的編排可以看出，在對堿金屬原子、多電子原子、磁場中的原子、原子的殼層結(jié)構(gòu)內(nèi)容的講解上，文獻［1］分為4章，講解最為詳細，文獻［2］分為兩章，使得銜接較為緊密，文獻［3］也分為兩章，但對內(nèi)容的講述深度較淺.

在對原子核內(nèi)容的講述上，3種教材有著較大的區(qū)別，文獻［2］和文獻［1］都把該內(nèi)容做為一章進行講述，但文獻［2］講述的深度較深.而文獻［3］則把該內(nèi)容分為3章來講述，使得原子核部分在文獻［3］中占的比重較大，從而減少了其他內(nèi)容所占的比重.

2.3 對學生能力培養(yǎng)的比較

文獻［2］在對一個知識點進行講解時，往往先介紹其歷史背景，再講述知識點，然后介紹相關(guān)知識點的應(yīng)用舉例，提供解決某些問題的多種方法，不少方法相當值得借鑒，對某些知識點給出了思考題，留給學生解決.文獻［1］只對知識點進行詳細講述，對其產(chǎn)生的歷史背景和應(yīng)用舉例講述得很少，解決問題的方法也比較傳統(tǒng).文獻［3］對某些知識點講述得過細，而對另一些知識點則輕描淡寫或直接略過.

下面用3本教材對“泡利不相容原理與＊同科電子”的講解為例作一比較.文獻［2］對該知識點的講解中依次介紹了歷史回顧、泡利不相容原理的敘述、應(yīng)用舉例、同科電子的合成狀態(tài).在應(yīng)用舉例中利用泡利不相容原理解釋了氦原子基態(tài)、原子的大小、金屬中的電子、原子核內(nèi)獨立核子運動、核子內(nèi)的有色夸克5個問題.在同科電子合成的狀態(tài)中介紹了斯萊特方法.文獻［1］僅介紹了泡利不相容原理的敘述和同科電子的合成狀態(tài)，處理同科電子的合成狀態(tài)的方法是傳統(tǒng)的組合法，過程繁雜且容易出錯，不如斯萊特方法應(yīng)用得巧妙.文獻［3］則僅介紹了泡利不相容原理，沒有對同科電子進行講述.

另外，從習題數(shù)量、習題難度綜合比較可以看出，文獻［2］更能培養(yǎng)學生提出問題、應(yīng)用知識解決問題的能力.文獻［2］的另一個特點在于隨時給出一些不同深度的思考題，有些甚至是“世界難題”，從而培養(yǎng)了學生的自學能力、思維能力、研究能力.

3 對三本教材選用及學生學習分層指導(dǎo)的思考

教材是教學的基本要素之一，也是深化教育教學改革、全面推進素質(zhì)教育、保障和提高教學質(zhì)量的基礎(chǔ)，培養(yǎng)創(chuàng)新人才的重要保證.所以，教材的選用要以科學的發(fā)展觀為指導(dǎo)，強化以人為本，教材為學生服務(wù)的理念［5］.因為每所學校都有自己的特色和專業(yè)優(yōu)勢，對專門人才的培養(yǎng)要求都不是一種模式.表現(xiàn)在選用教材上要適合本校的專業(yè)特色和課程要求.選用的教材不但要符合專業(yè)培養(yǎng)方向的要求，也要符合教學大綱和學時的規(guī)定，符合學生的接受能力和知識水平，因此，強調(diào)教材的適用性就顯得尤其重要.

通過對3種《原子物理學》教材在知識內(nèi)容、體系結(jié)構(gòu)、能力培養(yǎng)的比較分析，可以看出，文獻［3］較注重基本概念、基本規(guī)律和基礎(chǔ)理論的分析論述，但在知識內(nèi)容方面不如文獻［1，2］全面，難度也最低，適用于作為師專（院）類教材；文獻［1，2］在內(nèi)容方面比較全面，其中，文獻［1］條理清晰，講得細致，它的科學性和系統(tǒng)性非常適合教學，被國家教委指定為高等學校教學推薦用書，已多次重印出版，具有“好講、好學”的特點，但一直沒有修訂過，與文獻［2］相比顯得有些陳舊，而且缺乏新概念、新成果，該書適合作為本科生或?qū)？粕滩?；文獻［2］內(nèi)容充實、新穎，語言風趣、幽默，并吸收了作者許多最新研究成果，而得到業(yè)內(nèi)專家學者的一致好評.該書具有注重單位、歷史、物理常量、實驗等特點，書中除不時插入介紹科學研究方法外，還在每一章中隨時提出一些不同類型的思考題，并先后列出了178篇中外參考文獻，這在國內(nèi)一般的教科書中是少見的，其用意是積極鼓勵學生通過查閱、思考和寫讀書報告來加強對“智能”的訓(xùn)練，事實上也確實收到了較好的教學效果.另外，每章后的閱讀材料極大地擴展了學生的視野，使學生的綜合素質(zhì)得到提高，培養(yǎng)了學生創(chuàng)新思維的形成，該書適合作為本科生教材，也可供有關(guān)科技人員作為參考.

另一方面，根據(jù)近幾年來筆者對學生學習情況的調(diào)查看，目前一個教學班中的學生，除基礎(chǔ)有差異外，更重要的是他們的求職期望不同，對學習的目標要求、能投入的時間和精力有較大的差異.所以，在根據(jù)學校基本教學要求選用一種教材后，在班級教學中，可以提供給學生不同的教學參考教材進行選擇.對于只需或只能達到最基本要求的學生，可以文獻［3］為主體，抓最基本的知識體系和思想方法及基本能力要求.對學有余力的學生，可以文獻［2］為主體，在把握基礎(chǔ)的前提下，加強“智能”訓(xùn)練，提高其提出問題、解決問題的能力.文獻［1］跳躍小，條理清楚，可讀性好，學習難度介于文獻［2］和文獻［3］之間，可作為班級基本要求.實踐幾年的結(jié)果表明，學生各有教材為基本依托，在教學基本要求下，可以有較為明確的自我安排.

教材作為教師和學生實施教學活動的基本材料，根據(jù)培養(yǎng)目標、要求，考慮學生實際情況，恰當?shù)剡x用及推薦參考使用，對學生有效學習尤為重要.一味地降低要求，或一味地求高、求全、求新，都無益于學生的培養(yǎng).

1 褚圣麟.原子物理學.北京：人民教育出版社，1979

2 楊福家.原子物理學（第四版）.北京：高等教育出版社，2008

3 周紹森，范成.原子物理學 （修訂版）.上海：華東師范大學出版社，1996

4 李庚偉，邵素珍.對兩本《原子物理學》教材的統(tǒng)計及評價.渤海大學學報 （自然科學版），2004，25（2）：156 ～157

5 王慧麗，張奎純.簡論提高教材選用質(zhì)量.沈陽建筑大學學報（社會科學版），2006，8（3）：285～286