教研結合在課程教學中的應用

鄭波　屈國普　謝安平

[摘 要]為提升學生對“粒子物理導論”課程的學習興趣，對該課程教學內容有深刻的理解，在該課程的教學過程實踐中，引入了教研結合的方式。在該課程教學中實際所采用的兩種教研結合的方式分別是研討式教學和專題調研式教學。這兩種教學方式的引入，極大地提高了學生對該課程的學習興趣，擴展了學生的知識面。

[關鍵詞]教研結合 研討式教學 專題調研式教學

[中圖分類號] G642.4 [文獻標識碼] A [文章編號] 2095-3437（2014）14-0101-02

大學主要有三個功能，教學、科研和社會服務。大學的教學功能主要通過課堂教學來實現，大學教師在完成課堂教學之外，還會根據自己的興趣進行科學研究活動。在課堂教學中，教師主要根據教材講授相關知識，學生主要是被動接受知識。大學生正處于思維最開闊、想象力最豐富、最具有創造力的時候，因此這種教育形式很難吸引求知欲強，具有創新精神和探索精神的大學生?？茖W研究是探索未知的過程，與人類的好奇心相契合，能夠在很大程度上吸引學生。[1]因而將教師所進行的課堂教學和科學研究結合起來，提升課堂教學質量，成為一個非常自然而然的發展趨勢。之前已有較多學者在教研結合方面有過探索[2] [3] [4] [5]，他們結合實際經驗，探討教學和科研相結合的方式對提高本科教學質量的作用。筆者根據講授核物理本科專業“粒子物理導論”課程的實際經驗，將從以下兩個方面探索教學和科研相結合產生的效果。

一、研討式教學

研討式教學是指教師在講授某理論之前，將科學家在得到該理論之前的情況進行說明，通過與學生之間的充分交流與研討，引導學生自己得到正確的理論。這種教學方式對教師的素質要求較高。第一，要求教師對相應的教學內容非常熟悉，并知道其總結過程；第二，要求教師善于提出問題，并進行適當的引導；第三，要求教師對背景情況的描述足夠詳細，以讓學生充分了解科學家們當時的知識范疇，然而又不能夠直接提到要引出的問題；第四，要求教師對學生的理解把握充分，以及時進行引導；第五，教師在學生提出相應的解決方案后，不管學生的回答是否正確，均應給以合理的回應，千萬不能影響到學生的積極性。

以講解“中微子振蕩理論”[6]為例。首先我們知道中微子有三種，分別是電子中微子、繆子中微子和陶子中微子。中微子理論認為某一特定類型的中微子經過一段時間后會變成電子中微子、繆子中微子和陶子中微子這三種中微子的混合物，它們的比例隨時間而變化。如果直接給學生講解這個概念的內容，很多學生會覺得這樣的事情非常難以理解。筆者在講授時，結合科學家們引出這個概念的過程對學生加以引導。1970年，科學家們進行了太陽中微子實驗。他們根據太陽標準模型計算氫核聚變過程產生的能量與中微子產額的關系，利用地球表面接收到的太陽能得到地球表面上太陽中微子通量，再根據用于探測中微子的核反應過程的截面，計算出理論預期能夠探測到的中微子數量。但實驗結果表明，探測到的電子中微子只有理論預期的三分之一。之后科學家們也在類似的實驗中發現了類似的現象。在引出中微子振蕩概念之前，筆者先向學生講解清楚當時的實驗情況及理論狀況，并提問：“你們如何理解這樣的實驗現象？”有學生回答說用于探測中微子的核反應過程的截面不對，也有學生回答說實驗過程可能存在問題，等等。筆者并未直接否定學生們的這些回答，而是向他們說明這些情況均沒有錯誤，并詳細地解釋了原因。在此基礎上引導學生去考慮整個過程中可能被忽略了的地方。在很短的時間內，就有學生回答說是中微子在從太陽發出到被探測的這段時間內變成了其他的東西。筆者追問：“那么你認為應該是變成了什么東西呢？”該生想了一下，回答說：“變成了其他類型的中微子?！边@樣的結論實際上與中微子振蕩理論的核心觀點已經完全相同。在學生得到正確結論后，筆者給以相應的鼓勵，該生以及班上的其他學生對本課程的學習興趣得到很大的提升。

以研討式進行教學時，教師在備課階段應當收集足夠詳細的資料，以對教學內容有非常詳細而全面的理解，并要求對物理學史非常熟悉。

二、專題調研式教學

專題調研式教學是指選擇課程中比較有特色的專題，依據目前國際上在這些專題的不同研究方向確定多個合適的主題，根據學生的興趣以各個主題進行分組，要求每組學生在規定的時間內完成對所選主題的調研報告，并在課堂上派出一名代表向全班展示調研結果。采用這種教研結合方式進行課堂教學時，有幾個方面需要特別注意：一是調研主題要屬于學科研究的最前沿，并能夠引起學生的興趣；二是調研內容的難度不宜太大，盡量不要涉及過于深奧的理論內容；三是學生分組要合理，盡量各類學生分布均勻；四是學生代表在講臺作調研報告后，要面向所有學生提問，通過問答環節讓其他組的學生充分理解該報告的內容；五是調研報告結束后，教師要及時進行總結與評價，鞏固學生的理解。

以“粒子物理導論”課程的教學實踐為例，筆者考慮到粒子物理學是以實驗為基礎的學科，在將專題調研與課堂相結合時，根據粒子物理學國際上目前最新的實驗研究動態，確定了Higgs實驗、B工廠、粲工廠、工廠、長基線中微子實驗、近距離中微子實驗、粒子加速器和粒子探測器這幾個方向作為學生進行專題調研的主題。確定這些調研主題后，要求學生就各主題的背景與現狀、研究意義與物理目標、具體的研究方法、未來展望等方面進行詳細的調研。在學生完成調研后，由每個小組派一名代表用PPT的形式向全班匯報調研報告，每個代表報告結束后，全班同學均可對其所報告的內容進行提問，如果有些問題超出了學生的能力范圍，則由教師代為回答。教師根據實際情況針對PPT的形式、內容與結構等方面提出意見與建議，告訴學生在用PPT展示自己的成果時所需注意的地方，并盡量美化PPT的界面。教師還可通過觀察學生的PPT，判斷學生對所調研內容的熟悉程度。采用這種形式的教學，不僅可以讓學生對各研究方向有了初步了解，還可以讓學生將所調研的內容與所學課本知識結合起來，對課堂所講授的理論知識有更深刻的理解，同時還為學生提供了全面了解學科發展史和發展現狀的機會。根據這些了解，部分想繼續深造的學生就能夠判斷以后是否有興趣從事該學科的研究。

采用調研式教學，要求教師有比較強的控制力。這種教學方式不僅能夠提升學生的學習興趣，還能夠培養學生的團隊協作能力和自我表達能力。

三、其他教研結合方式

筆者在進行“粒子物理導論”課程的實際教學中，主要采用以上兩種教研結合的方式。還有其他教研結合方式可根據課堂實際情況而加以應用，比如說參與科研式教學和將科研案例融入教學的方式等。

參與科研式教學指任課教師根據自己在相關方面的研究課題，挑選一些學而有余并對該方向研究感興趣的學生參與相關課題的研究工作，在平常的課題研究中，通過言傳身教的方式培養學生各方面的能力，讓學生對相關內容有深刻的理解。這種形式只適合少數學生，不適合大規模開展。本課程是粒子物理學的入門課程，所講授的內容比較淺，而粒子物理學相關的研究課題對基礎要求較高，因而本教學方式不適合應用于該課程的教學。

還有將科研案例融入教學的方式，即指將科學家們得到某個重要結論或成果的過程總結成一個教學案例，通過這種案例講解，讓學生們對相關內容有深刻的理解。這種方式不僅對課程教學主題有一定的要求，還要求任課教師對相關主題的背景有非常深刻的了解。筆者在研究教學內容時，也打算進行本方式的嘗試，但后來限于教學課時，最終未能實施。

四、結語

筆者在全面理解“粒子物理導論”課程教學內容和教學任務的基礎上，通過認真分析教學內容，積極了解學生的學習心理，對該課程教學方式進行了一定的創新，積極將科研與教學相結合，采用了研討式教學和專題調研式教學這兩種教研結合方式，提高了學生的學習興趣，加深了學生對該學科現狀與發展的了解，為學生以后從事該方向的工作或在該方向進行深造打下扎實的基礎。

[ 注 釋 ]

[1] 李俊杰.地方院?；诟咚綄W科平臺的科研反哺教學的理論與實踐探索——以浙江工業大學為例[J].浙江工業大學學報（社會科學版），2011（1）.

[2] 王振松，趙紅軍，王玉娟.教研結合在數據結構課程教學中的應用實踐[J].大學教育，2013（5）.

[3] 方在慶.教研結合、同行評議與大科學規劃[J].科學文化評論，2004（6）.

[4] 侯娟，曹海賓.教研結合的近代物理實驗教學模式的實踐探索[J].科技信息，2010（15）.

[5] 宋廣華，段健平，李善平.邊學邊干，教研結合[J].電氣電子教學學報，2006（5）.

[責任編輯：覃侶冰]