漫畫輔助原子物理學教學方法改革與思政教育研究

羅楊

摘? 要：該文采用原創漫畫輔助原子物理學的教學方法，對“填鴨式”教學模式進行改革，提高學生的學習興趣，培養學生的求知熱情。深入挖掘原子物理學課堂中蘊含的思政教育元素，對于培養學生的愛國情懷和社會責任感具有重要意義。

關鍵詞：原子物理學；漫畫；教學輔助；教學改革；思政教育

中圖分類號：G642? ? ? ? 文獻標志碼：A? ? ? ? ? 文章編號：2096-000X（2024）S1-0152-04

Abstract： This paper adopts the teaching method of atomic physics assisted by original cartoon which ameliorates the quondam teaching mode of "cramming" education. This kind of teaching reform improves students' interest in learning and cultivates students' enthusiasm for knowledge. It is of great significance to deeply explore the ideological and political education elements contained in Atomic physics class for cultivating students' patriotic feelings and social responsibility.

Keywords： Atomic Physics; comics; teaching assistance; teaching reform; ideological and political education

原子物理學作為一門重要的物理學專業的基礎課程，以闡述原子結構為中心，揭示經典物理在原子領域中遭遇的各種困難，是培養學生從經典理論過渡到量子理論的紐帶與橋梁[1]。通過原子物理學的教學，為學生開啟了微觀世界的大門。為學生之后量子力學的學習打下基礎。在教學過程中，我們發現學生的學習效果不佳，其主要原因是原子物理學的研究對象是微觀結構，原子結構內容復雜難懂，很難提高學生的學習興趣。作為“過來人”的高校青年教師，因剛經歷過學生年代更能與學生產生共鳴。對于學生普遍反應原子物理學課程枯燥難懂這一現象，對課堂安排和教學方法進行改革。增強原子物理學教學方法的趣味性，以漫畫形式為載體增強學生的求知熱情，幫助學生們擺脫對于這門學科的厭學心理。同時，深入挖掘原子物理學的課程思政元素，培養學生對科學研究的探索精神，增強學生的獨立思考能力，為國家培養更多的創新型人才。

一? 課程思政教育結合漫畫呈現原子物理發展歷史

在和學生們交流溝通中發現，當代大學生們業余時間喜歡瀏覽連載漫畫網站，對漫畫素材比較感興趣。很多大學生對漫畫的創作也非常熱愛，這讓筆者萌生了將原子物理學的內容以漫畫的形式展現在課堂上的想法。在課前充分做好教學設計，課堂合理安排，課后布置復習作業，如圖1所示。鼓勵學生課前預習，自主找到問題“難點”，教師課前通過“課堂派”等軟件進行師生之間的溝通，留意學生們在預習過程中的難點，進行教案的匯編改寫，圍繞“重點、難點”進行討論。在教學過程中，合理安排課堂上師生互動、學生討論等環節。以漫畫為輔助，在輕松愉悅的課堂氛圍中完成原子物理學內容的教學。

在授課過程中，以漫畫為載體，以原子物理學范疇所發生的一系列故事為主線，涵蓋原子物理學的主要知識點，將原子物理學發展歷史以漫畫的形式呈現出來。這種授課方式有利于學生在學習過程中構建學術思維，為今后的科學研究奠定基礎，提高學生的科學素養和興趣。由于近代照相技術不夠發達，科學家們在鏡頭面前所展示出來的都是“冷漠臉”形象，雖然讓學生充分感受到了科學家的嚴謹，但也會使學生覺得教材內容更加枯燥。把原子物理學教材中所涉及的近代物理學家們用漫畫的形象帶入課堂，保留物理學家們原本相貌特征，將人物形象卡通化，激發起學生想要更深入了解近代物理學家的熱情。例如，闡述量子力學的誕生這一章節內容時，講到玻爾與愛因斯坦就“統計解釋”發起的“曠世之爭”，將兩位科學家以卡通漫畫的形象展出，如圖2所示，突出兩位科學家的爭論場景，讓學生更能體會到科學家們就不同觀點爭論的場面。學生們通過漫畫會了解到科學家們并不是嚴肅的“冷漠臉”，也會同普通人一樣因為不同的觀點而據理力爭，在自己的理論得到證實后也會如同孩童般歡呼雀躍，拉近了近代物理學家們與學生們的距離。利用漫畫闡述原子物理學的歷史事件這種教學效果比單純只用課件放出科學家們略顯冷峻的照片要生動得多，學生更容易接受。在授課過程中挖掘其中蘊含的思政元素，引導學生正確看待學術界的紛爭，培養學生在今后的生活工作和科研中形成善于討論和勤于探索的學習精神。正確對待生活中與自己意見不統一的人和事物，就像玻爾與愛因斯坦雖然在科學理論方面各持己見意圖說服對方，但是生活中卻是彼此欣賞的朋友[2]。學生們應當學習科學界的偉人們在科研中的嚴謹態度和在生活中的包容精神。

在講授原子核物理這一章節的知識點時，提到了約里奧·居里夫婦曾經三次與諾貝爾獎擦肩而過，最后終于因為發現人工放射性而獲得諾獎這一歷史事件，可以將這段事件以“四格”漫畫的形式展現出來，如圖3所示。約里奧·居里夫婦在很遺憾地錯失諾獎之后依然能打起精神，鼓起勇氣繼續探索研究最終得到啟迪有了新的發現（人工放射性）。通過欣賞漫畫，鼓勵學生們討論原子物理歷史事件，暢談自己的感悟，引導學生提高自身心理承受能力，養成“勝不驕，敗不餒”的健康心理。課件以漫畫內容為輔助，主要知識點推導呈現在板書上，更有利于給足課堂上學生們思考的時間。以往的常規課堂將重要的知識點內容、公式及推導以課件播放的形式一閃而過，既沒有在學生們的腦海中留下太深刻的印象，同時還加深了學生們對于內容較為枯燥的原子物理學學習的厭倦心理。通過漫畫描述近代物理學家的人物軼事配合課堂上生動的講解，讓學生仿佛穿越時空，近距離體會到當年物理學家們對于新理論的不懈探索，體會到中國物理學家們的家國情懷。在原子結構的教學中穿插原子物理歷史事件，引導學生探求真理，培養學生報效祖國的愛國情懷。原子物理學知識論點的背后是眾多物理學家們經過不斷實驗，參與討論并爭論而得出符合實驗結果的理論。鼓勵學生“實踐出真知”，培養學生的團隊協作精神。

教師可以圍繞物理學家們的觀點組織學生討論近代物理學新理論知識的誕生過程。例如，在提出“電子自旋”這一觀點之后，兩位年輕的學生烏倫貝克與古德斯密特面臨權威們（洛倫茲和泡利）的否定作出了怎樣的思考。這里可以引導學生們在課堂上進行角色扮演，這也是課堂知識的一種新穎的多元化考核方式。鼓勵學生積極參與討論當中，以小組為單位，分別對這一知識點所涉及的物理學家們進行角色扮演。扮演同一個角色的小組在課下可以認真揣摩這一角色所思考的問題，站在該物理學家的角度更容易深刻地思考教材中所提出的每一個觀點。例如，“烏倫貝克”扮演組可以對電子自旋的提出有更加深刻的了解，“洛倫茲”扮演組則要站在經典物理學的角度去否定“烏倫貝克”的觀點，這涉及“經典物理視角下電子自旋會得出超光速結論”的計算（教材上的思考題），讓學生們在愉快的課堂氛圍中增長知識。通過課堂上的“角色扮演”，師生共同進行討論互動，更有利于學生對教材知識的深入理解和掌握[3]。在這樣輕松的學習氛圍之中，培養了學生獨立思考問題的能力，真正做到以學生為主體，鼓勵學生自主發表對待問題的看法。

二? 漫畫輔助微觀結構教學及課程思政元素挖掘

對于教材中的以原子結構為中心講述的知識點，也同樣用漫畫展現出來。以漫畫形式將原子物理學知識點先以簡要的科普形式讓學生對所學內容有所了解，激發起學生求知的熱情。將微觀結構的粒子擬人化、形象化，豐富“擬人化的微觀粒子”的表情，讓學生在輕松瀏覽漫畫的過程中掌握微觀體系的知識。這一教學方法是比較新穎的教學改革方式。類比宏觀世界，將微觀粒子進行擬人化出現在漫畫當中，更有利于提高學生的學習興趣。在充滿趣味的學習中掌握高校教學大綱中要求的知識點[4]。以“隧穿效應”為例，結合《聊齋志異》中的“嶗山道士”繪制漫畫，將微觀粒子擬人成為“道士”的形象做穿墻的動作，如圖4所示，而結果正如《聊齋志異》中形容的那樣，道士有時能穿墻而過，而有時候卻被擋了回來，這正可以形容“隧穿效應”的概率事件。隧穿效應攜帶了“穿越”時空的神秘性，能成功激發起學生的學習興趣，結合電影中的穿越橋段，給學生們講解為什么人作為宏觀個體，“穿越”的概率為零。在微觀的量子世界，量子發生“隧穿效應”這件事已經被證實，當今科技利用量子傳遞信息技術也日漸完善，利用量子進行保密工作的信息傳送技術逐步成熟。這些前沿科技能夠激發起學生利用所學知識報效祖國的愛國情懷。

在“原子核反應”這一章節中，作為原子核物理這門課程的縮影，學生的學習難度增加了。核反應作為難點內容利用漫畫輔助學生理解。利用將微觀粒子擬人的形象將核反應的主要知識點展示出來，如圖5所示。圖5描述的是在轟擊粒子作用下核反應的發生，轟擊粒子和原子核都以卡通人物的形式出現，轟擊粒子則是作為“普通核素”的對手存在。如圖5所示，轟擊粒子能量不同，所展示出的形象也不一樣，低能轟擊粒子（<100 MeV）長相比較嬌小，與核素相撞觸發的是低能核反應；中能轟擊粒子（100 MeV～1 GeV）與核相互作用觸發中能核反應；高能轟擊粒子（>1 GeV）則是壯士的形象，轟擊核素觸發的是高能核反應。挖掘其中蘊含的思政教育元素[5]，以轟擊粒子為例，教育學生要不斷積累自身學識，如轟擊粒子蘊含能量越高觸發的核反應越劇烈，學生們自身修養和學識積累得越豐富，在今后越能從容自如地處理生活和工作中的事情。利用卡通擬人化的形象將原子核內部發生的反應直觀地表達出來，將教材上的知識內容以漫畫故事的方式呈現出來，將比較復雜而晦澀難懂的原子核問題以漫畫的擬人形象來呈現，深入淺出。這種以漫畫輔助原子物理學的講解代替原本的“填鴨式”教學方法，既符合楊福家教材內容要求的原子物理學主張“既講清楚，又不講清楚”“言猶未盡”的講授方法[2]，激發起學生對于微觀物理的學習興趣，同時又緊跟當代最前沿的原子核能科技問題來更替教材中具有年代感的科技知識。與學生們共同討論，活躍課堂氣氛，增加師生互動機會。這種以漫畫為載體，傳遞原子物理學教學知識的方式無疑比傳統課堂“灌輸式”枯燥的教學方式更能激發起學生的學習興趣。將宏觀看不到的微觀世界形象地展現在學生們面前，授課內容生動形象化讓學生更容易接受這門比較難懂的課程內容。引導學生將自己想象成微觀世界的粒子，拋開經典理論，用量子理論的視角看待微觀世界的運動，有助于學生抽象思維能力的形成與提高[6]，為量子力學的學習奠定基礎的同時，培養學生對科學問題的研究探索精神。

三? 結束語

教育的主體是學生，教書育人的本質任務是喚醒學生的思維和鼓勵學生成長。對于原子物理學這門課程，主要培養學生抽象思維能力。通過漫畫輔助描述原子物理學教材中的內容，同時對教學方法進行改革創新，深入挖掘原子物理學這門專業課程中蘊含的思政元素，為國家培養更多具有家國情懷和工匠精神的創新型人才，是筆者根據原子物理學教學過程中的教育心得，讓學生主動求知，熱愛探索是專業課程教學的初衷。大學教學成功的標志之一是鼓勵學生積極思考問題，培養學生自主運用知識的才能。實現這一目標任重而道遠，教師應以教書育人為己任，認真對待教學，不斷打磨教學設計方案，努力成為傳道授業解惑的良師。

參考文獻：

[1] 楊陽，謝羅剛，阮小蘋，等.原子物理學教學問題及探討[J].教育現代化，2018，5（23）：303-304.

[2] 楊福家.原子物理學[M].北京：高等教育出版社，2000.

[3] 高娟，圣宗強，孫亞娟，等.在原子物理學教學中培養學生創新思維的探討[J].黃河科技學院學報，2020，22（8）：92-96.

[4] 孫嶄.淺談《原子物理學》教學改革的方法和思路[J].數字通信世界，2017（12）：257-269.

[5] 陳洋廣.新時代背景下化工課程中的思政教育探索[J].熱固性樹脂，2022，37（6）：73.

[6] 賈志欣，李繼強，許少鋒，等.基于產教融合的地方院校模具方向課程教學研究與實踐[J].高教學刊，2023，9（4）：59-62.