［摘 要］ 原子物理學是研究原子的結構、運動規(guī)律及相互作用的科學，其研究內容抽象深奧且對學生的理論基礎要求高，因此，該課程一直是高校學生的學習難點。通過深入地分析和探索研討式教學模式及其在“原子物理學”課程教學中的具體實施方案，發(fā)現(xiàn)在現(xiàn)有的教學模式中，研討式教學模式能夠增加教學中的師生互動，提高學生在教學中的參與度，有效激發(fā)學生的學習興趣，提升學生的學習動力，從而實現(xiàn)提高教學質量的目的。

［關鍵詞］ 原子物理學；研討式教學；教學模式；課堂教學改革

［基金項目］ 2022年度浙江工業(yè)大學校級教學改革項目“研討式教學模式下《原子物理學》課堂教學改革與實踐”（JG2022041）

［作者簡介］ 李 博（1975—），男，湖北武漢人，工學博士，浙江工業(yè)大學理學院副教授，博士生導師，主要從事太陽能界面水蒸發(fā)研究。

［中圖分類號］ G642.0 ［文獻標識碼］ A ［文章編號］ 1674-9324（2023）09-0000-04 ［收稿日期］ 2022-11-04

原子物理學研究的是物質結構介于分子和原子核之間被稱為原子的結構、運動規(guī)律及相互作用。原子是從宏觀到微觀層次中一個重要的中間環(huán)節(jié)。因此，原子物理學成為諸如化學、生物學、天體物理等基礎學科發(fā)展的基礎，也是激光技術、光譜學、磁共振等現(xiàn)代高新技術應用的基礎?！霸游锢韺W”是高校物理類專業(yè)必修的一門基礎課程，其上承經(jīng)典物理，下接量子力學。由于原子物理學研究的對象屬于微觀領域，不像宏觀世界中的物體那么直觀，對學生而言，顯然對微觀粒子缺乏實際生活經(jīng)驗的認知，無疑增加了學生學習該課程的難度，因此，在課程教學中需要培養(yǎng)學生的抽象思維能力和想象能力以提高對微觀粒子的理解。另外，原子物理學需要使用大量的量子力學相關知識進行分析和計算，這又進一步增加了學生掌握該課程相關內容的難度。

筆者在高校講授“原子物理學”課程多年，發(fā)現(xiàn)學生對該課程的學習存在較大的困難，在考試成績上不太理想，屬于補考率較高的課程之一。在開始授課時，學生大致上能跟上教學進度，但隨著課程的深入，需要更強的抽象思維能力和更多的量子力學基礎知識時，學生往往就顯得非常被動，對相關知識的掌握程度變得較低，進而大幅度降低對該課程的學習興趣，從而最終導致教學質量不高。筆者認為，要求學生具備抽象思維能力并掌握量子力學相關知識是該課程的固有屬性，這一學習門檻無法降低，但我們可以通過改進教學模式來增強學生對該課程的學習興趣，培養(yǎng)學生對該課程的自發(fā)學習動力，讓學生能夠克服外在的困難，進而保證“原子物理學”課程的教學質量。

一、現(xiàn)有的教學模式

講授法屬于傳統(tǒng)的教學模式［1］，也是大多數(shù)課程采用的主要授課方法，教師通過口頭和肢體語言向學生傳授相關知識，教師是知識的輸出方，學生是知識的接受方。在這種教學模式下，學生在大多數(shù)時間內只是被動接受知識，在課堂上缺乏與教師的有效教學互動，不但會影響學生對所授知識的深度理解，而且學生的學習興趣也無法通過課堂教學有效提高。在高等教育階段，學生已經(jīng)具備一定的學習能力，興趣是最好的老師，若此時能進一步提升學生的學習興趣，那么課程的教學質量將會得到較大提高。因此，近年來，多種教學模式如翻轉課堂、案例教學法、討論法、項目式教學、研討式教學法等［2-6］，相繼在課程教學中得到應用。雖然這些教學模式在具體的實現(xiàn)方法上各有不同，但它們都能通過加強課程教學中的師生互動，提高學生的參與度，進而提升學生的學習興趣，從而達到實現(xiàn)提高教學質量的目的。“原子物理學”因教學內容理論性較強，在目前高校的課程教學中主要以講授法為主。近年來圍繞“原子物理學”進行的教學改革進行了一些有益的探索，如：慕課教學和微課的引入［7-8］，可以有助于學生的移動學習，提高時間的利用率；配以虛擬現(xiàn)實技術［9］，可以將諸如氫原子模型、塞曼效應等抽象理論，通過計算機技術以二維或三維圖像、動畫的形式直觀展現(xiàn)，從而增強學生對相關理論的理解；科研與教學有機結合的研究型教學模式的引入［10］，可以促進對學生創(chuàng)新能力的培養(yǎng)，提高學生學習的主動性。以上這些針對“原子物理學”教學的積極探索，雖然都取得了一些成效，但在對提升師生互動方面略顯不足。想要增加教學過程中的師生互動，最直接的方式是多設置一些針對授課內容的師生研討環(huán)節(jié)，通過研討擴展學生的思維，提高學生的參與度，讓學生對原子物理學真正產(chǎn)生興趣，從而實現(xiàn)提高教學質量的目的。

二、研討式教學模式分析

研討式教學起源于18世紀的德國，現(xiàn)已成為西方發(fā)達國家在高等教育階段主要采取的教學模式。區(qū)別于講授法，研討式教學對學生提出了更高的要求。從學生的角度看，講授法最輕松，因為學生無需額外做工作，只需要在課堂上認真聽講；但從人才培養(yǎng)的角度看，作為新時代的高校學生，如果只接受“填鴨式”教育，就會缺乏對未知科學領域的探索精神，學生的創(chuàng)新能力很難得到培養(yǎng)。顯然，這樣的高等教育培養(yǎng)出的人才是不成功的。

經(jīng)過九年的義務教育，再加上三年的高中階段學習，進入高校的大學生已具備了一定的學習能力和獨立思考能力。從性格發(fā)育的階段看，大學生對未知領域的好奇心和探索欲正處于一個相對較高的水平，這些都為研討式教學模式的實施奠定了基礎。研討式教學模式要求學生具備主動學習的能力，學生要根據(jù)教師提出的問題，主動尋找相關資料進行學習研究。從學生的角度看，這種教學模式是辛苦的，因為學生除了課堂教學外，課外還有大量的查閱資料、分析研究、撰寫總結工作。對于基礎欠佳的學生，教師可以給予一定的幫扶或者鼓勵學生組隊完成。從人才培養(yǎng)的角度看，雖然過程是辛苦的，但結果是欣慰的，因為學生的學習興趣和自主學習能力均得到了提高，學生對科學技術的探索精神及自身的創(chuàng)新能力都得到了培養(yǎng)。這樣的高等教育才能為社會培養(yǎng)出真正有價值的人才。

研討式教學模式的基本內容主要包括：提出問題、啟發(fā)思考、科學探究、研究討論和研究總結等幾個方面。

1.提出問題。教師根據(jù)教學計劃提出若干個圍繞授課內容相關的具有可探討性的問題。問題可以是涉及原理、理論方面的，也可以是涉及實驗、應用方面的，還可以是涉及科學史方面的。不同領域的問題能更好地滿足不同層次、不同興趣愛好學生的需求，進而進一步激發(fā)學生的學習興趣。問題可以是開放式的，即沒有統(tǒng)一的標準答案，學生需要根據(jù)查找的資料，結合自己的理解，給出相對合理的解答；問題也可以是封閉式的，學生需要沿著某一正確的思路進行探究才能得到正確的答案。開放式問題和封閉式問題的結合，不但能訓練學生縝密的邏輯推理能力，而且能訓練學生的發(fā)散式思維，培養(yǎng)學生的創(chuàng)新精神。

2.啟發(fā)思考。教師可以根據(jù)提出的問題給出一些引申的研究方向，拓寬學生的知識面，促進學生進行深入的分析和思考。有時候必要的啟發(fā)，可以讓學生更快地進入狀態(tài)，不至于無所適從。對于基礎相對較弱的學生，教師的啟發(fā)可以增加這些學生的參與熱情，不至于讓研討式教學流于形式。只有全班學生都能廣泛參與，研討式教學的實際收益才能最大化。

3.科學探究。學生利用學校圖書館或網(wǎng)絡進行相關文獻資料的收集查閱。由于普通大學生未進行過專業(yè)的科研訓練，其文獻查閱能力無法與研究生相比，因此，教師可對學生在文獻檢索方面給予一些必要的指導，以利于學生在科學探究中走得更深、走得更遠。學生收集查閱更多更全的有用資料，有助于進一步激發(fā)學生對研究問題的探索欲，提高學習興趣。

4.研究討論。研究討論是師生互動的最重要環(huán)節(jié)。經(jīng)過科學探究后，學生對教師提出的問題已經(jīng)具有全面的了解，并形成了自己的見解。研討過程是最活躍，以及最能體現(xiàn)和鍛煉學生綜合思維、表達能力和綜合素質的機會。在研究討論過程中，學生和學生、學生和教師之間能夠面對面研討，將自己的研究見解表達出來，并且解答其他同學或教師的提問。在這個過程中，師生充分互動，學生參與度顯著提高，有效促進學生學習興趣的提升，同時學生的自信心得到了增強。在研討過程中，一方面，教師要積極鼓勵學生發(fā)言，鼓勵學生大膽地表達自己的研究見解，并給予適當?shù)目隙ê凸膭睿涣硪环矫?，教師要關注學生的表現(xiàn)，對其能力和素質進行記錄，為后續(xù)成績評價所用。

5.研究總結。教師對學生在研討過程中展現(xiàn)的綜合能力進行評價總結，同時學生結合自己的研討學習過程進行自我小結。教師的總結可以使其在今后的教學中設計出更適合學生的研討問題，從而進一步提高教學質量；學生的小結可以使其更加明確各教學環(huán)節(jié)對自己能力培養(yǎng)的積極作用，進而促進其良好學習習慣的養(yǎng)成。

三、研討式教學模式的實踐探索

目前，國內高校在“原子物理學”課程教學中，大多數(shù)選用的是楊福家或褚圣麟先生編寫的教材。教材內容主要涉及原子的結構、原子的光譜、原子的精細結構及原子核物理基礎知識。教材以闡述原子結構為中心，貫穿原子物理學發(fā)展史，深入淺出地討論了原子物理學的基本內容，現(xiàn)已成為學習原子物理學的經(jīng)典教材。原子物理學屬于物理學研究中的前沿領域，至今還有許多未解之謎，其中任何一個謎團的解開都可能極大地推動物理學的整體發(fā)展，正因如此，迄今大部分諾貝爾物理學獎得主的科研成果都與原子物理學有關。這些未解之謎也為研討式教學中開放式問題的設置提供了許多很好的思路，同時，教材中的科學發(fā)展史和人文內容，也為教師向學生提出科學研究規(guī)律相關問題提供了豐富的素材。

根據(jù)研討式教學的基本內容，研討式教學在“原子物理學”教學中的實施方案可包括以下五個步驟。

1.下達研究問題。首先，將教學班內的學生進行分組，每組2～5人，可采取學生自愿組合的方式，確保每位學生都能進入小組。小組內的學生數(shù)量不宜過多，這樣才能確保每位學生積極參與，有較明確的分工，而不濫竽充數(shù)。下達的研究問題圍繞授課計劃的章節(jié)內容展開，每一章節(jié)提煉若干個具有一定深度和廣度的問題，分配給學生小組。不同的問題可以分配給不同的小組，也可以同一個問題同時分配給若干個小組進行研究。下面列舉一些研究問題僅供參考：（1）盧瑟福依據(jù)氦原子核散射實驗提出了原子的核式模型，從而否定了原子的湯姆孫模型，若離開氦原子核散射實驗，湯姆孫模型還有可能被否定嗎？（2）介紹普朗克公式導出的詳細過程。（3）光的雙縫干涉實驗和電子的雙縫干涉實驗在實驗裝置、物理機理上有哪些異同。（4）如何理解電子的自旋和電子的波動性二者之間的聯(lián)系。

2.啟發(fā)研究方向。教師下達研究問題時，先要對這些研究問題有一個較為深入的了解，這樣就能較準確地把握該研究問題可能涉及的知識面。教師要針對不同學生小組的特點進行個性化的啟發(fā)，即針對研究問題涉及的不同方面對不同的學生小組進行啟發(fā)，這樣即使是同一個問題分配給不同的學生小組，也可以讓各個學生小組從問題的不同側面進行研究，為后續(xù)的研討過程能具有更為豐富的內涵打下基礎。比如，精細結構常數(shù)為什么是一個無量綱的常數(shù)，其背后的物理意義該如何更好地去理解。教師在啟發(fā)時，既可以從玻爾的氫原子理論出發(fā)，也可以從物理量量綱的意義出發(fā)。

3.學生調研分析。下達的部分研究問題可能會涉及教材中尚未著重分析甚至沒有提到的內容，所以，除參考教材之外，學生需要使用網(wǎng)絡或其他圖書資源圍繞研究問題進行詳細調研。在查閱網(wǎng)絡資料時，除了要保證來源合法之外，更重要的是要對資料進行篩選和分析。在形成研究報告時，不能照抄照搬已有的資料，需要融入學生自己的見解，并經(jīng)過組內學生共同討論后形成成果報告，為后續(xù)的討論做準備。同時，鼓勵學生制作PPT演示文稿，鍛煉自己的演講才能。

4.師生現(xiàn)場討論。課上教師分別與每組學生進行討論，此時所有學生都要聆聽討論并參與討論，這樣集思廣益，受益面才會更大。教師既要作為主持人，組織好學生，督促和鼓勵學生積極踴躍發(fā)言，又要作為導師，面對面地為學生解惑，啟發(fā)學生進行思考，補充學習新的知識，促使研討效果最大化。此外，教師要觀察學生并盡量發(fā)現(xiàn)學生的優(yōu)點和不足，進行記錄和評價，并給出相應的成績。

5.研討成果報告。每位學生將“原子物理學”授課期內完成的所有研究報告整理成課程總結。教師總結此次研討式教學對課堂教學和學生綜合能力培養(yǎng)的促進作用，并在課程末向全班學生綜合評價各小組的研討成果以供大家相互學習。

最后，在課程成績評定上，教師將學生在現(xiàn)場討論時的表現(xiàn)成績和課程總結報告成績綜合為研討式教學成績，并在課程總評成績中占50%～60%。課程學習是一個過程性學習，而不是結果性學習，因此，一錘定音的期末考試往往會讓學生有臨時抱佛腳的投機心態(tài)，不利于課程整體教學質量的提高。研討式教學的評價機制應將學習真正落實到教學的整個時間軸上。

結語

如何進一步提高教學質量一直是高校教師不斷追求的課程。近年來，新的教學模式、教學方法不斷在高校課程教學中得以嘗試和應用，就是為了尋求有利于課程教學的最優(yōu)解?！霸游锢韺W”因其課程的固有屬性，會讓學生存在較大的學習困難。本文對研討式教學模式在“原子物理學”課程教學中的具體實施方案進行了有益的探索，發(fā)現(xiàn)研討式教學模式增加了師生互動和學生的參與度，從而激發(fā)了學生的學習興趣，培養(yǎng)了學生的自主學習能力，進而實現(xiàn)了提高教學質量的目的。

參考文獻

［1］王興宇.在線教學背景下講授法的轉機與突破［J］.教育與考試，2021（5）：83-88.

［2］羅，夏鯤，袁慶慶.反轉課堂教學模式在單片機理論教學中的探索［J］.教育教學論壇，2020（27）：189-190.

［3］孫萬雪.案例教學法在流體力學課程中的應用［J］.黑龍江科學，2022，13（5）：59-61.

［4］于慶恩.高校討論法課堂教學的效率因子及增效對策［J］.麗水學院學報，2022，44（3）：101-106.

［5］李峰，秦曉峰，郭策，等.面向新工科的機械原理項目式教學模式研究［J］.高教學刊，2022（8）：85-87+92.

［6］楊琴，周國英，何苑皞，等.研討式教學法在“植物生理學”課程教學中的應用［J］.教育教學論壇，2021（21）：145-148.

［7］聞軍，吳敏，查申龍，等.慕課背景下《原子物理學》教學模式的改革與實施［J］.科技視界，2019（36）：85-86.

［8］賀葉露，劉定興，劉利利.微課在“原子物理學”課程中的應用［J］.三峽高教研究，2018（2）：29-31.

［9］李嵩松.虛擬現(xiàn)實技術在《原子物理學》教學中的運用探討［J］.南昌師范學院學報，2020，41（3）：19-21.

［10］邱環(huán)環(huán)，汪劍津，蔣豐興.研究型教學模式下《原子物理學》課程教學改革與實踐［J］.江西科技師范大學學報，2019（6）：111-114.

Exploration of Seminar Teaching Mode in the Teaching of “Atomic Physics”

LI Bo

（College of Science， Zhejiang University of Technology， Hangzhou， Zhejiang 310023， China）

Abstract： Atomic physics is a science that studies the structure， motion law and interaction of atoms. Its research content is abstract and profound and requires high theoretical basis for students. Therefore， this course has always been a difficult learning point for college students. Among the existing teaching models， the seminar teaching model can effectively stimulate students’ interest in learning， enhance their motivation for learning， and achieve the purpose of improving teaching quality because it can increase the interaction between teachers and students in teaching and improve students’ participation in teaching. The seminar teaching mode and its specific implementation scheme in the teaching of Atomic Physics are deeply analyzed and explored.

Key words： atomic physics; seminar teaching; teaching mode; classroom teaching reform