简介:刘超卓,必赢线路检测3003应用物理系副教授,2007年参加工作,讲授过大学物理、大学物理实验、原子物理学、近代物理实验、原子核物理、核物理实验方法、理论力学等课程;曾荣获学校首届“优秀年级主任”(2010),学校首届“十佳班主任”(2012),学校“优秀班主任”(2015,2017,2018),学校“学生就业工作先进个人”(2018,2022),山东省优秀学士论文指导教师(2012)等;兼任学校本科实践教学与创新教育指导委员会委员(2018-2022)、全国近代物理研究会常务理事、秘书长(2022-)、中国核物理学会理事(2023-)。
做对学生有影响的教学
必赢线路检测3003 刘超卓
从教生涯过半,人生也已过半。前期,学校开展“我的从教故事”征文,系里动员我写,可我觉得以前对学生的很多关心,是本职工作,不值一提。最近,学院也做“我的从教故事”系列推文,又动员我,盛情难却,略记多年前的工作,真算是“故”事了,请大家多多批评指正。
教学思考
我讲授的课程,主要是物理专业的理论和实验课,还有面向工科的大学物理和大学物理实验。我上的第一门课是原子物理学。这门课程的教材是杨福家院士编著的,全国重点高校的物理专业都在用,滋养了好几代中国物理学子。但是教学的效果是千差万别的,关键在哪里?在于老师。我很幸运,在上学时旁听了杨先生一个学期的原子物理学。那时他已经担任了英国诺丁汉大学的校长,他的许多教育观点对我们学生影响非常大。他说:“头脑不是知识容器,而是需要被点燃的火种。”作为老师,应该对学生做引导,直到学生心中的火苗点燃为止。教师应该是个点火者,而不是灭火者。
当我初到石油大学站上讲台时,就面临这样的困境:第一,学生学习兴趣不高。那时还没有智能手机,学生也很少有笔记本电脑,校园周围的网吧生意非常好。每天晚上10点多,黑压压的人群,都从外面回来了。学生之间谈论课程学习的非常少。第二,学生学习方式僵化。大家都习惯于课堂的学习,习惯于书本的学习。平时少钻研,考前看课件,考试套公式。第三,学生对老师还有更进一步的要求,诸如能不能“考什么就讲什么”等等,令我无法苟同,更谈不上“教一,学二,考三”了。
那我们大学为什么开设物理课呢?教育部教学指导委员会给出这样的解释:一是为学生学习科学技术知识和今后的长远发展,打好物理基础,我们很多的专业都需要物理基础;二是培养和提高学生的科学素质,不管你用不用物理,都应该培养科学素质,这一点物理课得天独厚。
在大学里学习知识是远远不够的,重要的是要学习获得知识的能力,甚至创新知识的能力;再高一点层次,要培养学生的品格。我心目中的大学教学,应该是唤醒学生神圣的好奇心,培养他们的洞察力,也就是培养他们的研究与创新能力,培养学生的品格。所以,我一直在教学上坚持学生自主学习、创新研究和学术讨论,在教学内容、教学方法,考核方法、实验课程、第二课堂拓展以及教学措施等方面做了持续探索。
理论教学
第一,穿插科学史的教育。教学内容上,坚持讲解基本的物理概念知识应当穿插科学史的教育。
第二,重视科学精神教育。例如讲到法拉第,他认为电既然能够生磁,为什么磁不能生电呢?他坚持了十几年,艰苦做实验,终于有所发现。讲到居里夫人,介绍她长期坚持进行放射性的研究。
第三,介绍学科前沿知识。我给学生介绍加速器的时候,我说你们可以去查一下,在法国和瑞士交界的地方,地下100米,有一个方圆27公里的加速器,全球有八、九千名科学家都在那里做研究,他们在干什么?后来我们真的有一名学生,就在这台加速器上工作。这是一种播撒种子的教育。
第四,紧密联系实际应用。将物理理论渗透到学生所学的学科专业中。跟地球物理专业上物理课,我讲核方法测井。跟化学专业上物理课,我说不懂量子力学的不能成为化学家,否则怎么解释化学键呢?
第五,重视联系实验研究。我们很多课程注重理论推导,而忽略了实验研究,或者说,在课程体系设置上,实验与理论的联系不够到位,甚至完全割裂了。
我的体会是:在教学内容上要有自己的原则,应该坚持基础知识与科学史、技术应用、学科前沿和实验研究紧密结合,突破所谓“考什么就讲什么”的误区;要强化科学人文教育,开阔学生视野,陶冶学生情操。
研究型教学
我在上课的过程中,总是引用大量的图片,不光是科学家本人的图片,他相应的论文、数据、图线,都直接摆出来。现在一百多年的物理期刊,基本上所有的重要文献都能查得到。我鼓励学生去研究,从原著出发,介绍当时科学发展的背景,介绍科学家分析问题的角度、研究问题的过程,引导学生走一条科学再发现的道路,实现研究性的教学。
第一,启发式的教学,注重实验和理论的分析。
第二,鼓励学生提问题。不断抛出问题,唤醒学生的问题意识。学问,学问,关键是要有问题,这个问题是经过思考的。
第三,传授研究技能。如何研究一个问题?如何开展创新性研究?要重视科研方法的教育。
第四,提出一些小课题,由学生在课下分组研究讨论。
第五,习题由学生来讲授。学生高中时经过题海战术,到大学后,发现他们做题的能力退化非常快。我一般布置习题作业非常少,发现学生独立完成作业的不多。如何分析问题、解决问题?理论如何用于实践?最简单的训练就是解题。习题由学生来讲,不要念公式,解释一下为什么,大家共同讨论。
在考核上,如果是闭卷,我会给出一页副页,所有的重点公式和常数都在上面,没有必要死记硬背。平时成绩除了作业和出勤考评外,课程讨论、习题讲解,学生写的小论文、读书报告、创新研究以及大作业等都包括在内,给予综合考评。
我的体会是:要培养学生问题意识,培养学生研究兴趣,主动去思考研究;要传授学生开展研究的基本方法,引导学生如何研究;要有相应的考试方式改革,激励学生去研究。
实验教学
第一,在教学内容上加深实验原理的介绍和仪器研究。我们很多学生做实验,到实验室一会儿就做完了,但是仪器具体的原理根本没有掌握,又怎么能用仪器来进行创新研究呢?
第二,在基本内容的基础上,推荐探索性、设计性的实验内容。这种内容不会给具体的操作步骤,包括要测什么都不告诉,只给一个简单的题目,学生自己来设计实验。
第三,在教学过程中,做好预习、实验和总结三个环节。以学生自主探索为主,讲义都已经发给学生,老师不讲实验怎么做。课程的1/4时间用于自主设计实验。
第四,考核方法上注重口答问题。一张口,就知道有没有。每次预习检查时,问得学生满头大汗,第二次他就不会这样不认真了。课后的总结,更是求思考、求创新。不仅仅是简单的数据处理,哪些地方做得不好,仪器操作如何改进,还有什么新方法,还有哪些新应用,都是实验总结的内容。自主设计的实验成绩占30%,如果你的论文能够投稿,这门课程可以总评给你优秀。
有一次,一位学生在结束实验后,突然兴奋地来找我说:“老师,我发现了一个未知的射线。”我一看,原来是放射源处于关闭状态,仪器仍然测到了放射性。我也非常兴奋,因为一百多年前,德国科学家伦琴就是发现了未知的射线,给它命名X射线。这位学生继续做了大量探索,给出了非常合理的解释:放射源处于关闭状态,射线在内部经过接近90度的散射,从小孔出来了。这是射线发生了著名的康普顿散射,它的能量与我们的理论分析值非常符合。于是我们对这台仪器的防护措施进行了改进。学生把这个探索过程写成论文,发表在《辐射防护》上。这位学生后来到了原子能研究院,他是以综合成绩第一名考上的。
还有位学生做了两个实验,一个是射线透射实验,一个是射线散射实验。她找我说,可不可以把两个实验结合起来,测量石蜡的厚度,看看哪一个方法好?她的实验研究论文后来发表在《油气储运》上。
磁滞回线的测量是大学物理实验的基本内容,学生可以很简单地就把这个实验做完。我就想,回线为什么是这个形状?很多实验教材都语焉不详。我就叫一位学生做深入钻研,学生的成果论文发表在《实验室研究与探索》上,获得了很多同行的好评。
我的体会是:老师和学生要以研究的态度来对待实验;实验更要引导学生动脑,用理论来深入分析,不是简单的动手来做;要给学生充分的自主性,更要给学生以创新训练的机会。
学生学术论坛
我一直在探索,理论课程教学怎样促进学生自主学习,使学生走出传统课堂,搭建一个多方位锻炼学生创新能力的平台。2008年,我在讲授原子物理学课程的同时,指导学生创建了“原子与核科学”学生学术论坛。引导学生基于课程进行研究性的学习,自主确定研究专题,自己去查阅相关文献,撰写论文,登台演讲,做学术交流。从论文通知、举行会议到最后总结等,都按照学术会议的流程进行。正式会议分为开幕式、特邀报告、学生报告、闭幕式。学生报告还分场地,分时间。坚持以学生为主体,我们有学生组委会,学生主持会议,学生做学术报告。
我们第一届论坛,都是听我课的学生参加。我调研了当时的情况,全国还真的很少有本科生这样的论坛。后来学校宣传部关注了我们的学生论坛,给我们这样的评价:开启学生自主组织学术论坛的先例,学生成为论坛的主角。
第二届论坛规模扩大,形式更加规范。我们还尝试了英文主持,扩大了宣传,争取到学校的支持。有19位老师出席了论坛的开幕式,《必赢线路检测3003报》专版做了题为《让学生提前科研练兵》的报道,把学生演讲的摘要都刊登出来了。
第三届论坛实现了学生完全自主筹备,论坛给大一的学生开办了分会场,我们还推出了论坛的网站,有25位老师参加。《必赢线路检测3003报》给了我们第二次专版报道,标题很醒目,叫《怎一个“新”字了得》。
我们对学生学术论坛的筹备模式做了持续探索,实现“以学生为主体,完全由学生组织”这一目标。我们也积累了大量的会议资料和学生论文。
第四届的时候,我开始向学院团委交接,有更多的课程,更多不同专业的学生,包括大创项目,来充实这个论坛。“学生”“学术”始终是论坛的工作主线。
一件事情如果值得我们记住很多年,可以称之为历史。多年积淀,我们可以称为文化。那么,论坛的精神与文化是什么呢?我归结为:问题意识和钻研精神,倡导学术讨论和研究,使学生学会如何学习,锻炼文献检索、论文撰写、组织协调、学术交流等综合能力,砥砺创新精神和科学品格。
参加学生学术论坛是综合学习和锻炼的过程,不可能一步到位、立竿见影,老师要做到只管耕耘、不问收获。对参加论坛的学生来说有多个第一次:第一次开展专题研究,第一次查阅专业文献,第一次撰写科技论文,第一次登台作学术报告。这么重要的事,我们有什么理由不去做呢?
教师在学生学术论坛中动员学生参与,重视科研意识熏陶;引导学生选题,鼓励学生自主钻研;讲解文献检索,指导文献阅读方法;规范论文写作,告诫遵守学术道德;指点学生报告,参与论坛的全过程。总之,老师必须提供研究性学习技能的指导,老师是论坛的主心骨。我给学生制作了论文模板。我们原来很多学生在大四的时候进行毕业设计,因为论文格式整得一头雾水。我们把论文格式这项工作,提前到大二、甚至大一就开始锻练。学生写的论文,参考文献引自哪里,都必须注明,这个工作量非常大,也是基本功。学生需要锻炼,出错很正常。有一次,有四、五个学生提交论文的时候,论文的文件名都叫“新建word文档”,我严厉批评了他们,相信以后他不会犯第二次错误。
这项工作带动了很多课程进行教学改革,也得到了校内外的很多关注。教育部大学物理课程教学指导委员会主任顾牡给予这样评价:以学生为主体,通过形式生动的学生学术论坛,引导学生进行研究型学习,有效激发了学生的学习热情,培养了学生的探索精神和创新意识。中国物理学会原理事长、北京大学原校长陈佳洱院士给我们这样鼓励:你们举办“原子与核科学”学生学术论坛,增强专业兴趣,锻炼交流能力,培养创新意识,很有意义,祝论坛越办越好,祝同学们成为我国核事业的优秀人才。