漫画辅助原子物理学教学方法改革与思政教育研究

罗杨

摘  要：该文采用原创漫画辅助原子物理学的教学方法，对“填鸭式”教学模式进行改革，提高学生的学习兴趣，培养学生的求知热情。深入挖掘原子物理学课堂中蕴含的思政教育元素，对于培养学生的爱国情怀和社会责任感具有重要意义。

关键词：原子物理学；漫画；教学辅助；教学改革；思政教育

中图分类号：G642        文献标志码：A          文章编号：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

原子物理学作为一门重要的物理学专业的基础课程，以阐述原子结构为中心，揭示经典物理在原子领域中遭遇的各种困难，是培养学生从经典理论过渡到量子理论的纽带与桥梁[1]。通过原子物理学的教学，为学生开启了微观世界的大门。为学生之后量子力学的学习打下基础。在教学过程中，我们发现学生的学习效果不佳，其主要原因是原子物理学的研究对象是微观结构，原子结构内容复杂难懂，很难提高学生的学习兴趣。作为“过来人”的高校青年教师，因刚经历过学生年代更能与学生产生共鸣。对于学生普遍反应原子物理学课程枯燥难懂这一现象，对课堂安排和教学方法进行改革。增强原子物理学教学方法的趣味性，以漫画形式为载体增强学生的求知热情，帮助学生们摆脱对于这门学科的厌学心理。同时，深入挖掘原子物理学的课程思政元素，培养学生对科学研究的探索精神，增强学生的独立思考能力，为国家培养更多的创新型人才。

一  课程思政教育结合漫画呈现原子物理发展历史

在和学生们交流沟通中发现，当代大学生们业余时间喜欢浏览连载漫画网站，对漫画素材比较感兴趣。很多大学生对漫画的创作也非常热爱，这让笔者萌生了将原子物理学的内容以漫画的形式展现在课堂上的想法。在课前充分做好教学设计，课堂合理安排，课后布置复习作业，如图1所示。鼓励学生课前预习，自主找到问题“难点”，教师课前通过“课堂派”等软件进行师生之间的沟通，留意学生们在预习过程中的难点，进行教案的汇编改写，围绕“重点、难点”进行讨论。在教学过程中，合理安排课堂上师生互动、学生讨论等环节。以漫画为辅助，在轻松愉悦的课堂氛围中完成原子物理学内容的教学。

在授课过程中，以漫画为载体，以原子物理学范畴所發生的一系列故事为主线，涵盖原子物理学的主要知识点，将原子物理学发展历史以漫画的形式呈现出来。这种授课方式有利于学生在学习过程中构建学术思维，为今后的科学研究奠定基础，提高学生的科学素养和兴趣。由于近代照相技术不够发达，科学家们在镜头面前所展示出来的都是“冷漠脸”形象，虽然让学生充分感受到了科学家的严谨，但也会使学生觉得教材内容更加枯燥。把原子物理学教材中所涉及的近代物理学家们用漫画的形象带入课堂，保留物理学家们原本相貌特征，将人物形象卡通化，激发起学生想要更深入了解近代物理学家的热情。例如，阐述量子力学的诞生这一章节内容时，讲到玻尔与爱因斯坦就“统计解释”发起的“旷世之争”，将两位科学家以卡通漫画的形象展出，如图2所示，突出两位科学家的争论场景，让学生更能体会到科学家们就不同观点争论的场面。学生们通过漫画会了解到科学家们并不是严肃的“冷漠脸”，也会同普通人一样因为不同的观点而据理力争，在自己的理论得到证实后也会如同孩童般欢呼雀跃，拉近了近代物理学家们与学生们的距离。利用漫画阐述原子物理学的历史事件这种教学效果比单纯只用课件放出科学家们略显冷峻的照片要生动得多，学生更容易接受。在授课过程中挖掘其中蕴含的思政元素，引导学生正确看待学术界的纷争，培养学生在今后的生活工作和科研中形成善于讨论和勤于探索的学习精神。正确对待生活中与自己意见不统一的人和事物，就像玻尔与爱因斯坦虽然在科学理论方面各持己见意图说服对方，但是生活中却是彼此欣赏的朋友[2]。学生们应当学习科学界的伟人们在科研中的严谨态度和在生活中的包容精神。

在讲授原子核物理这一章节的知识点时，提到了约里奥·居里夫妇曾经三次与诺贝尔奖擦肩而过，最后终于因为发现人工放射性而获得诺奖这一历史事件，可以将这段事件以“四格”漫画的形式展现出来，如图3所示。约里奥·居里夫妇在很遗憾地错失诺奖之后依然能打起精神，鼓起勇气继续探索研究最终得到启迪有了新的发现（人工放射性）。通过欣赏漫画，鼓励学生们讨论原子物理历史事件，畅谈自己的感悟，引导学生提高自身心理承受能力，养成“胜不骄，败不馁”的健康心理。课件以漫画内容为辅助，主要知识点推导呈现在板书上，更有利于给足课堂上学生们思考的时间。以往的常规课堂将重要的知识点内容、公式及推导以课件播放的形式一闪而过，既没有在学生们的脑海中留下太深刻的印象，同时还加深了学生们对于内容较为枯燥的原子物理学学习的厌倦心理。通过漫画描述近代物理学家的人物轶事配合课堂上生动的讲解，让学生仿佛穿越时空，近距离体会到当年物理学家们对于新理论的不懈探索，体会到中国物理学家们的家国情怀。在原子结构的教学中穿插原子物理历史事件，引导学生探求真理，培养学生报效祖国的爱国情怀。原子物理学知识论点的背后是众多物理学家们经过不断实验，参与讨论并争论而得出符合实验结果的理论。鼓励学生“实践出真知”，培养学生的团队协作精神。

教师可以围绕物理学家们的观点组织学生讨论近代物理学新理论知识的诞生过程。例如，在提出“电子自旋”这一观点之后，两位年轻的学生乌伦贝克与古德斯密特面临权威们（洛伦兹和泡利）的否定作出了怎样的思考。这里可以引导学生们在课堂上进行角色扮演，这也是课堂知识的一种新颖的多元化考核方式。鼓励学生积极参与讨论当中，以小组为单位，分别对这一知识点所涉及的物理学家们进行角色扮演。扮演同一个角色的小组在课下可以认真揣摩这一角色所思考的问题，站在该物理学家的角度更容易深刻地思考教材中所提出的每一个观点。例如，“乌伦贝克”扮演组可以对电子自旋的提出有更加深刻的了解，“洛伦兹”扮演组则要站在经典物理学的角度去否定“乌伦贝克”的观点，这涉及“经典物理视角下电子自旋会得出超光速结论”的计算（教材上的思考题），让学生们在愉快的课堂氛围中增长知识。通过课堂上的“角色扮演”，师生共同进行讨论互动，更有利于学生对教材知识的深入理解和掌握[3]。在这样轻松的学习氛围之中，培养了学生独立思考问题的能力，真正做到以学生为主体，鼓励学生自主发表对待问题的看法。

二  漫画辅助微观结构教学及课程思政元素挖掘

对于教材中的以原子结构为中心讲述的知识点，也同样用漫画展现出来。以漫画形式将原子物理学知识点先以简要的科普形式让学生对所学内容有所了解，激发起学生求知的热情。将微观结构的粒子拟人化、形象化，丰富“拟人化的微观粒子”的表情，让学生在轻松浏览漫画的过程中掌握微观体系的知识。这一教学方法是比较新颖的教学改革方式。类比宏观世界，将微观粒子进行拟人化出现在漫画当中，更有利于提高学生的学习兴趣。在充满趣味的学习中掌握高校教学大纲中要求的知识点[4]。以“隧穿效应”为例，结合《聊斋志异》中的“崂山道士”绘制漫画，将微观粒子拟人成为“道士”的形象做穿墙的动作，如图4所示，而结果正如《聊斋志异》中形容的那样，道士有时能穿墙而过，而有时候却被挡了回来，这正可以形容“隧穿效应”的概率事件。隧穿效应携带了“穿越”时空的神秘性，能成功激发起学生的学习兴趣，结合电影中的穿越桥段，给学生们讲解为什么人作为宏观个体，“穿越”的概率为零。在微观的量子世界，量子发生“隧穿效应”这件事已经被证实，当今科技利用量子传递信息技术也日渐完善，利用量子进行保密工作的信息传送技术逐步成熟。这些前沿科技能够激发起学生利用所学知识报效祖国的爱国情怀。

在“原子核反应”这一章节中，作为原子核物理这门课程的缩影，学生的学习难度增加了。核反应作为难点内容利用漫画辅助学生理解。利用将微观粒子拟人的形象将核反应的主要知识点展示出来，如图5所示。图5描述的是在轰击粒子作用下核反应的发生，轰击粒子和原子核都以卡通人物的形式出现，轰击粒子则是作为“普通核素”的对手存在。如图5所示，轰击粒子能量不同，所展示出的形象也不一样，低能轰击粒子（<100 MeV）长相比较娇小，与核素相撞触发的是低能核反应；中能轰击粒子（100 MeV～1 GeV）与核相互作用触发中能核反应；高能轰击粒子（>1 GeV）则是壮士的形象，轰击核素触发的是高能核反应。挖掘其中蕴含的思政教育元素[5]，以轰击粒子为例，教育学生要不断积累自身学识，如轰击粒子蕴含能量越高触发的核反应越剧烈，学生们自身修养和学识积累得越丰富，在今后越能从容自如地处理生活和工作中的事情。利用卡通拟人化的形象将原子核内部发生的反应直观地表达出来，将教材上的知识内容以漫画故事的方式呈現出来，将比较复杂而晦涩难懂的原子核问题以漫画的拟人形象来呈现，深入浅出。这种以漫画辅助原子物理学的讲解代替原本的“填鸭式”教学方法，既符合杨福家教材内容要求的原子物理学主张“既讲清楚，又不讲清楚”“言犹未尽”的讲授方法[2]，激发起学生对于微观物理的学习兴趣，同时又紧跟当代最前沿的原子核能科技问题来更替教材中具有年代感的科技知识。与学生们共同讨论，活跃课堂气氛，增加师生互动机会。这种以漫画为载体，传递原子物理学教学知识的方式无疑比传统课堂“灌输式”枯燥的教学方式更能激发起学生的学习兴趣。将宏观看不到的微观世界形象地展现在学生们面前，授课内容生动形象化让学生更容易接受这门比较难懂的课程内容。引导学生将自己想象成微观世界的粒子，抛开经典理论，用量子理论的视角看待微观世界的运动，有助于学生抽象思维能力的形成与提高[6]，为量子力学的学习奠定基础的同时，培养学生对科学问题的研究探索精神。

三  结束语

教育的主体是学生，教书育人的本质任务是唤醒学生的思维和鼓励学生成长。对于原子物理学这门课程，主要培养学生抽象思维能力。通过漫画辅助描述原子物理学教材中的内容，同时对教学方法进行改革创新，深入挖掘原子物理学这门专业课程中蕴含的思政元素，为国家培养更多具有家国情怀和工匠精神的创新型人才，是笔者根据原子物理学教学过程中的教育心得，让学生主动求知，热爱探索是专业课程教学的初衷。大学教学成功的标志之一是鼓励学生积极思考问题，培养学生自主运用知识的才能。实现这一目标任重而道远，教师应以教书育人为己任，认真对待教学，不断打磨教学设计方案，努力成为传道授业解惑的良师。

参考文献：

[1] 杨阳，谢罗刚，阮小苹，等.原子物理学教学问题及探讨[J].教育现代化，2018，5（23）：303-304.

[2] 杨福家.原子物理学[M].北京：高等教育出版社，2000.

[3] 高娟，圣宗强，孙亚娟，等.在原子物理学教学中培养学生创新思维的探讨[J].黄河科技学院学报，2020，22（8）：92-96.

[4] 孙崭.浅谈《原子物理学》教学改革的方法和思路[J].数字通信世界，2017（12）：257-269.

[5] 陈洋广.新时代背景下化工课程中的思政教育探索[J].热固性树脂，2022，37（6）：73.

[6] 贾志欣，李继强，许少锋，等.基于产教融合的地方院校模具方向课程教学研究与实践[J].高教学刊，2023，9（4）：59-62.