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    浅论科学素养在原子物理教学中的培养.pdf

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    浅论科学素养在原子物理教学中的培养.pdf

    作者简介 赵艳萍1981,女,内蒙古集宁人。浅论科学素养在原子物理教学中的培养赵艳萍 山西大同大学朔州师范分校自然科学系 , 山西朔州 036002[ 摘 要 ] 高等教育承担着培养人才的任务,在高等教育中加强学生科学素养的培养是当代社会发展对人才的基本要求。科学素养包括科学知识、科学方法、科学能力和科学精神等内容,本文主要从这几方面详细阐述了在原子物理教学中对学生进行的培养。[ 关键词 ] 原子物理学;科学素养;教学[ 中图分类号 ] G642 [ 文献标识码 ] A [ 文章编号 ] 1671-5918 2013 08-0103-02doi 10.3969/j. issn.1671-5918.2013.08-052 [ 本刊网址 ] http / /www. hbxb. net科学素养的英文是 “scientific literacy”, 1958 年美国科学教育家赫德 Hurd 在 科学素养 对美国学校的意义 , 将科学素养解释为 “理解科学及其在社会中的应用 ”。教育部基础教育课程改革南京师范大学研究中心负责人郝京华教授认为 科学素养是人在认识客观事物 、参与社会公共事务 、个人决策的过程中所具备的科学知识 、科学方法和科学观念 , 科学观包含科学行为能力 、科学精神等 。在科学技术迅速发展的今天 , 科学素养受到了国内外教育广泛的关注 , 90 年代 , 美国有关科学素养的两个文件 美国国家科学教育标准 和 科学素养的基准 把科学素养推向高潮 。我国在 国家中长期科学和技术发展规划纲要 20062020 中首次把提高公民科学素养纳入议事日程 。科学素养是现代社会人才必须具备的品质 。大学生是一个特殊群体 , 提高他们的科学素养 , 不仅和大学生自身成长关系直接有关 , 也与国家发展潜力有关 。因此 , 大学生科学素养的培养应引起高校教育的重视 。把科学素养的理念渗透到大学课程和实际教学中对学生的对学生可持续发展影响更广 , 持久性更长 。原子物理学是物理学专业的一门重要基础课程 。原子物理学主要研究物质结构在原子 、原子核以及基本粒子等结构层次的性质 、特点和运动规律 。它上承经典物理 , 下接量子力学 ,属于近代物理的范畴 , 很多重要的基础学科和技术科学的发展也都要以原子物理为基础等 。所以 , 原子物理教学在培养学生优良的科学素养提供了丰富的题材 , 在高校普通物理课程中具有重要地位 。本文从以下几个方面阐述在原子物理教学中对学生进行的科学素养的培养 。一 、充实学生基础科学知识科学知识是构成科学素养的基本组成成分和和核心 。在原子物理教学中 , 如何使学生打好基础知识呢 首先调动学生学习的积极性 , 激发学习原子物理的兴趣 。原子物理主要研究微观物质的结构 , 内容比较抽象难懂 , 学生容易产生消极厌学情绪 。所以应首先从激发学生学习兴趣入手 。在课堂教学中 ,教师阐述原子物理的作用和在现代生活生产中的应用 。比如 ,物质为什么有导体 、半导体和绝缘体之分 导热率高的物体导电率也高 , 其内在联系是什么 这些事实都是在原子物理学发展以后 , 才得到了更清楚地理解 。原子物理学与现代生产有广泛而密切的联系 。各种金属 、磁性材料 、半导体的研究 ; 发光材料 、光谱分析 冶金 、X 射线 检测 、光电管 自动控制 ; 原子能和放射性的应用 ; 纳米技术的应用等等 , 都与原子物理学有关 。清晰地向学生传达这些信息 , 使学生思想上重视起来 , 为以后的学习打好基础 。其次 , 教师尝试课程改革与网络信息技术的整合 , 引导和鼓励学生借助于信息技术 , 以网络为载体 , 查阅材料充实理论基础 , 提高自身获取知识的能力 。二 、在教学中渗透科学方法原子物理学主要研究原子内部的微观结构及其运动规律 ,所以从研究的方法 、逻辑思维及至形成的理论都与经典理论有所不同 , 具有它的独特之处 。在实际教学中 , 可贯穿以下几种思维方法 一模型法原子物理中有很多理想模型 , 比如原子模型有汤姆逊的“葡萄干模型 ”、卢瑟福的 “核式模型 ”、玻尔的分立能级模型以及最接近真实原型的量子力学 “原子模型 ”; 原子核的结构模型主要有 “液滴模型 ”、“费米气体模型 ”、“壳层模型 ”、“集体模型 ”。教师通过引导学生学习模型十分方便地解释了那些难以直接观察到的粒子的内部构造 , 将具体问题实际化 。在教学中贯穿模型方法 , 将复杂问题简单化 , 培养学生建立模型思维方法对学习和研究起到简化和纯化的作用 , 启发学生将来遇到复杂问题学会化繁为简 , 提高其解决问题的能力 。二类比法德布罗意根据光具有波粒二象性 , 提出微观粒子具有波粒二象性的假设 , 以后的观察证明 , 微观粒子具有波的性质 。这就是类比方法的体现 。再比如 , 卢瑟福将太阳系与原子相类比 , 提出了原子结构是电子绕核运动的这一原子核式模型 。教师在教学中要善于引导学生建立类比思维 , 做到由此及彼 , 帮助学生加深对知识的理解 , 进而快捷掌握新知识 , 提高学生的学习能力 。三科学行为能力的培养科学实践能力是运用科学知识和技术方法解决实际问题的能力 , 其中包括分析能力 、科研能力等 。1. 根据教学的具体内容 , 采取详讲与略讲相结合的方法 。例如 , 对玻尔理论这部分的内容 , 教师不按教材的内容顺序讲解 , 而是将玻尔当时提出这一理论的基本思想 、几个重要的结论和最子化概念的引入等几个问题 , 归纳起来予以讲解 。这样既讲清了问题又压缩了课时 。还有 , 教师在讲课时对提出的问题解决后 , 还向学生提出新的问题 , 以引起他们课后去思索 , 使学生处于意有未尽的境地 。如在讲完玻尔理论后 , 让学生思考 “对多电子原子来说 , 玻尔理论能否适应 ”, 通过这样的方法促进学生自学 , 提高他们分析问题的能力 。2. 科研能力的培养 .301第 26 卷第 8 期 湖北函授大学学报 Vol.26. NO.82013 年 8 月 Journal of HUBEI Correspondence University Aug.2013原子物理教学中 , 很多问题可以通过数值估算加以说明 ,例如 , 对某些较复杂的问题可通过数量级的估算来说明 , 象双原子分子的电子态能级差 , 振动能级差和转动能级差等问题的讲解 。这样做可使学生熟悉一些处理 “关节点 ”的方法 , 掌握几个数值估算近似处理的技巧 , 为他们在科学方法上提供比较现实的学习课题 , 使学生受到必要的教益为了增强学生在科研能力上的基础训练 , 我们在教学中除了随时向他们介绍原子物理方面的最新科研成果外 , 让学生积累学习原子物理的问题 ,指导他们阅读参考书和有关刊物 。在此基础上 , 鼓励学生写小论文 , 开展读书性的讨论 , 把创造性的学习活动和早期的科研训练结合起来 。四 、培养学生的科学精神科学精神是人们在长期的科学实践活动中形成的共同信念 、价值标准和行为规范的总称 。科学精神有严谨 、求实 、创新等方面 。一求真、求实、客观精神原子物理学的教学内容处处体现着求实精神 。例如爱因斯坦提出的光量子理论 , 为了证实了爱因斯坦提出的光电效应理论的正确性 , 足足进行了 3 年的精密实验 , 本着求实的精神放弃了自己原来坚信不疑的经典理论 , 成为量子理论的积极支持者 。所以 , 课堂教学讲解这些实例不但可以使学生了解学科发展的历程 , 也可以向学生传递科学精神的是实证精神的信息 。二培养创新精神创新是科学精神的精髓 。在原子物理学教学中结合一些典型事例和人物 , 比如 , 卢瑟福的原子核式模型的建立 。卢瑟福和他的助手们发现 a 粒子散射实验的结果不能用汤姆逊的原子模型进行解释时 , 卢瑟福勇敢地对物理学的权威汤姆逊的观点产生怀疑 , 提出了全新的原子核式结构模型 , 更好地解释了实验现象 , 发展了原子物理学的理论 。再比如 , 玻尔在卢瑟福原子模型的基础上大胆地把量子化的概念应用到原子系统 ,于 1913 年提出了三个基本假设 定态假设 、频率假设 、轨道角动量量子化假设 。“玻尔理论 ”的提出 , 开创了揭示微观世界基本特征的前景 , 为量子理论体系奠定了基础 。在教学中有目的 、有意识地引导学生深入思考以上原子物理中的假设 , 从不同角度去理解 , 使学生深刻体验和领悟这种科学精神 。再比如 , 在讲授自由粒子波函数时 , 可以提出这样的问题 , 一个自由粒子如何同一个波相联系 , 波函数代表意义是什么 关于这个问题历史上曾出现二种观点 设想波是基本的 , 粒子只是许多波组合起来的一个波包 , 波包的速度也就是粒子的速度 , 波包的活动表现出粒子的性质 。但这样一幅图像被实验否定了 。波包是不同频率的波组成的 , 不同频率的波在媒质中的速度不同 , 这样一个波包在媒质中会逐渐扩展而消灭 。但实验中观测到的电子不会在媒体中扩展而消灭 。另外在两媒质的界面上波可分为反射和折射两部分 , 而一个电子是不可分开的 。第二种观点 设想粒子是基本的 , 波只是大量粒子分布密度的变化 。引导学生思考这样的问题摆在自己面前 , 要如何解决 。最后 ,给出电子干涉实验很好地验证了光通过双缝可以发生干涉现象 , 电子也可以产生相仿的现象 , 显示出它的波动性的结果 。总之 , 教师在教学中要转变教学观念 , 改变过去以讲授知识细节为主的教学方式 , 使科学素养教育渗透到原子教学各个环节中 。实施多样化的教学 , 注重科学探究 , 促使学生掌握科学方法 , 体会原子科学思想 , 鼓励学生多提出问题 , 敢于质疑 ,留给学生充分的时间单独思考 , 引导其从更深的层次上考虑问题 。对学生进行创新精神的培养 ; 形成科学观点和科学精神 ,同时加强学生科学意识品质的培养和交流合作的精神 , 为他们今后的发展打好坚实的基础 , 从而使他们的科学素质得到了广泛意义上的培养 。参考文献 [ 1] 褚圣麟 . 原子物理学 [ M] . 北京 高等教育出版社 , 1979.[ 2] 张妙静 . 原子物理教学中科学素养目标要素的思考 [ J] . 广西物理 , 2009 30 2.[ 3] 王艳玲 . 谈谈物理化学教学中科学素养的培养 [ J] . 科技信息 , 2011 2 .[ 4] 徐国亮 . 创设基于信息技术的原子物理学习情境 [ J] . 许昌学院学报 , 2010 29 5.[ 5] 佟华 , 王瑛 . 浅议原子物理学教学方法与科学方法的关系 [ J] . 白城师范学院学报 , 1999 4櫐櫐櫐櫐櫐櫐櫐櫐櫐櫐櫐櫐櫐櫐櫐櫐櫐櫐櫐櫐櫐櫐櫐櫐櫐櫐櫐櫐櫐櫐櫐櫐櫐櫐櫐櫐櫐櫐櫐櫐櫐櫐櫐櫐櫐櫐櫐櫐. 上接第 86 页 态 , 还要重点提炼红色文化资源中的非物质形态 , 赋予这些精神以新的时代意义 。学院可着手成立地方红色文化研究中心 ,整合各方面的本地区红色文化资源 , 在促进红色文化资源发挥德育功能的过程中 , 可考虑在统一的领导下实现学院各部门 包括团委 、学生处 、马列部等 之间的合理的分工和合作 , 形成思想政治教育工作的合力 。参考文献 [ 1] 中国近现代史纲要 [ M] . 北京 高等教育出版社 , 2010.[ 2] 顾海良 . 中国特色社会主义理论体系研究 [ M] . 北京 中国人民大学出版社 , 2009.[ 3] 本书编写本组 . 思想道德修养与法律基础 [ M] . 北京 高等教育出版社 , 2007 85.401湖北函授大学学报2013第26 卷第8 期

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