基于混合式教學的“核科學技術應用”微課設計
——以“放射性碳-14 鑒年”為例

常樹全

（南京航空航天大學材料科學與技術學院 江蘇·南京 210016）

0 引言

“互聯網+教育”將帶來教育內容的持續更新、教育樣式的不斷變化、教育評價的日益多元。微課、慕課、翻轉課堂、手機課堂等等，就是“互聯網+教育”的產物。“微課”具有通俗易懂、短小精悍、可重復學習等特點，在混合式教學過程中應用越來越廣泛。本文以“放射性碳-14 鑒年”為例介紹基于混合式教學的微課設計。

核科學技術是一門尖端科學，也是一類非常實用的技術，在軍事和民用領域扮演著越來越重要的角色。依托我校核技術國防特色專業，我們面向本科生開設了“核科學技術應用”課程，內容涵蓋核科學技術在軍事、航空航天、能源、工業、農業、醫學、考古、環境等方面的應用。由于課程涉及面廣、知識點多，在授課過程中注重原理和方法的講解，注重專業性與趣味性相結合，旨在讓學生掌握核技術應用的基本原理與方法，了解核與輻射安全基本知識。本微課內容屬于 “核科學技術應用”第六章“核科學技術在考古中的應用”中的一個重要章節。

1 “放射性碳-14 鑒年”微課設計與實踐

1.1 教學目標及設計思路

本微課的教學目標是使學生掌握放射性碳-14 鑒年法的基本原理、測量方法和操作流程；讓學了解放射性碳-14 鑒年法的誕生歷史和應用領域，拓展學生視野，激發學生興趣，引導自主學習，培養發現問題、分析問題和解決問題的能力。

本微課秉承“以學生為中心”的理念，以激發學生興趣為導向，綜合運用多媒體信息技術進行教學內容和教學環節的設計。針對本微課內容特點，重點講解原理和方法，注重專業性與拓展性相結合，注重知識傳授與啟發思考相結合。利用動畫、圖片、演示視頻等手段提高直觀性和生動性，利用經典故事、著名人物、典型案例等素材提高趣味性和生動性，引入公式、例題等闡述原理，設置思考題和拓展資料引導學生深入學習思考，高效傳遞知識、技能和思想。

1.2 教學過程及教學策略（見表1）

（1）知識點引出。通過視頻，講述富有神秘色彩的經典故事-耶穌裹尸布之謎，吸引學生注意力，帶領學生進入考古世界，引出放射性碳-14 鑒年技術。

（2） 知識點在課程中的位置。本微課屬于核技術在考古中應用的一個知識點。一句話帶過，讓學生對本次講解的知識進行初步定位，做到心中有數。

（3） 碳-14 鑒年的誕生。介紹Libby 教授因碳-14 鑒年技術而獲得諾貝爾獎，讓學生了解該技術的誕生和重要價值。

（4）碳-14 鑒年的原理。“為什么如此殊榮會垂青于碳-14呢？”以此引出碳-14 鑒年的原理講解。這是重點和難點。通過圖片介紹碳-14 的特殊之處，講解其放射性衰變過程。通過公式，講解放射性衰變規律，介紹放射性衰變用于時間度量的可能性（理論基礎）。通過與古代燃燒香燭計時和現代利用鐘表計時的對比，介紹碳-14 鑒年的獨特優勢。“如何確定待鑒定樣品中碳-14 的初始量和剩余量是碳-14 鑒年的關鍵。” 碳-14的初始濃度是無法測量的，因為我們不可能穿越到過去。以此作為過渡，引出空氣中碳-14 平衡和碳循環的介紹。采用動畫的方式，介紹碳-14 產生和衰變過程及平衡濃度、自然界碳循環過程、生物體內碳濃度、年代推算原理。

表1 教學設計思路

（5）碳-14 的測量方法。樣品中碳-14 剩余量的測量精度直接關系到鑒定結果的準確性，其測量方法也是講解重點。首先介紹了放射性測量的原理和公式，然后通過例題講解利用測量放射性來計算年代的方法。通過實物照片，展示放射性測量、加速器質譜分析的儀器設備。通過表格，對比兩種技術優缺點。讓學生從多個角度掌握兩種測量方法（原理、儀器設備、優缺點）。

（6）碳-14 鑒年的操作流程。通過兩種方法比較，引出利用加速器質譜法進行碳-14 測定的操作流程。通過實驗演示和教學視頻，展示儀器設備，介紹主要操作流程和注意事項，讓學生身臨其境地學習實際操作流程。樣品的處理方式會對測試結果產生很大的影響。該部分內容也是學習的重點。

（7）碳-14 鑒年的應用案例。通過圖片展示，介紹碳-14 的應用領域及可以廣泛應用的原因。然后通過圖片概述碳-14 鑒年應用的部分經典案例，包括埃及法老棺木、阿爾卑斯山冰人、馬王堆漢墓、夏商周斷代工程等，讓學生加深理解、拓展視野。

（8） 課程小結。回顧總結本次微課的3 個需要掌握的內容（基本原理、測量方法、操作流程）和2 個需要了解的內容（誕生歷史、應用案例），明確學習重點。

（9）課后思考與拓展學習。本課程主要介紹了碳-14 鑒年的基本原理和方法。該技術的原理比較簡單，但實際應用過程中有許多復雜問題需要考慮。針對實際應用，給出3 個思考題，其中1 個原理性問題（該技術的適用年代）和2 個技術性問題（樣品碳玷污與處理、空氣中碳-14 濃度變化與校正），引導學生深入思考。給出了圖書資料和網絡資源，供學生深入學習。

3 結束語

面對“互聯網+”時代，我們要對教育模式和教學內容進行不斷升級。本文以“放射性碳-14 鑒年”為例，介紹了基于混合式教學的“核科學技術應用”微課設計與實踐，希望能夠為“互聯網+”背景下混合式微課教學起到拋磚引玉的作用。