發(fā)布時(shí)間:2023-03-02 15:01:19
序言:寫作是分享個(gè)人見解和探索未知領(lǐng)域的橋梁,我們?yōu)槟x了8篇的大學(xué)物理波動(dòng)光學(xué)總結(jié)樣本,期待這些樣本能夠?yàn)槟峁┴S富的參考和啟發(fā),請(qǐng)盡情閱讀。
關(guān)鍵詞:大學(xué)物理;物理學(xué)史;課堂教學(xué);興趣激發(fā)
作者簡(jiǎn)介:李玲(1980-),女,湖北荊州人,長(zhǎng)江大學(xué)工程技術(shù)學(xué)院,講師。(湖北 荊州 430020)
基金項(xiàng)目:本文系長(zhǎng)江大學(xué)工程技術(shù)學(xué)院教研基金項(xiàng)目(項(xiàng)目編號(hào):JY201112)的研究成果。
中圖分類號(hào):G642.0 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A 文章編號(hào):1007-0079(2014)08-0122-02
一、大學(xué)物理課程的意義
物理是自然科學(xué)的基礎(chǔ)性學(xué)科,它的知識(shí)體系和思維方法貫穿人們學(xué)習(xí)自然科學(xué)知識(shí)的始終,培養(yǎng)人的科學(xué)精神,陶冶人的科學(xué)思維,教會(huì)人應(yīng)用科學(xué)方法解決具體問題。大學(xué)物理是工程技術(shù)學(xué)院(以下簡(jiǎn)稱“我院”)相關(guān)系部許多專業(yè)課的理論基礎(chǔ),但因有些學(xué)生認(rèn)識(shí)不到這門課的重要性,經(jīng)常在課程中期出現(xiàn)畏難厭學(xué)現(xiàn)象?,F(xiàn)通過改革課堂教學(xué)內(nèi)容,提高學(xué)生對(duì)物理的學(xué)習(xí)興趣,以期提高教學(xué)質(zhì)量。
物理學(xué)史上的許多名人軼事及其主要研究成果的研發(fā)過程都對(duì)今人有積極的指導(dǎo)作用,如光學(xué)波粒二象性對(duì)立統(tǒng)一的認(rèn)知發(fā)展過程。若能結(jié)合教學(xué)內(nèi)容將物理學(xué)史中有代表性的知識(shí)體系發(fā)展融入教學(xué)過程,既可激發(fā)學(xué)習(xí)興趣,改變滿堂灌的理論推導(dǎo),又可有機(jī)地將物理知識(shí)要點(diǎn)與科學(xué)的世界觀及哲學(xué)發(fā)展理論結(jié)合起來(lái),有利于學(xué)生知識(shí)底蘊(yùn)的累積和眼界的開闊。
表1 大學(xué)物理全模塊教學(xué)內(nèi)容及課時(shí)分配
我院經(jīng)過數(shù)年的大學(xué)物理模塊化教學(xué)改革[1]后,將學(xué)科內(nèi)容分為六個(gè)模塊(表1),參考課時(shí)分配,本文討論如何在課堂教學(xué)中將物理學(xué)發(fā)明史、名人史等容易激發(fā)學(xué)生興趣的內(nèi)容導(dǎo)入,以及導(dǎo)入后其對(duì)課題教學(xué)可起到的積極作用,課程內(nèi)容以我院現(xiàn)在使用的大學(xué)物理教材[2]為準(zhǔn)。
二、大學(xué)物理全模塊教學(xué)內(nèi)容
1.力學(xué)
力學(xué)部分的講授內(nèi)容比較多,是物理學(xué)實(shí)踐探索方法與思想體系建立的基礎(chǔ)。質(zhì)點(diǎn)運(yùn)動(dòng)學(xué)有兩次課,第一次課緒論開端討論物理學(xué)科的研究范圍,介紹從古人對(duì)自然的樸素的感性認(rèn)知,到近代利用微積分等數(shù)學(xué)工具歸納推導(dǎo)大量天文觀測(cè)數(shù)據(jù)及實(shí)驗(yàn)室數(shù)據(jù)而獲得的經(jīng)典物理學(xué)基本定理與定律,再到近現(xiàn)代的量子物理和相對(duì)論,物理的發(fā)展史即人類文明的發(fā)展史。這兩次課中要將大學(xué)物理用到的微積分、矢量等數(shù)學(xué)知識(shí)進(jìn)行系統(tǒng)化介紹,而微積分的發(fā)明者之一牛頓正是近代物理的標(biāo)志人物。
牛頓定律部分由于學(xué)生熟悉內(nèi)容,在理論講授部分很容易分散注意力,因此,介紹相關(guān)物理學(xué)史知識(shí)可以有效地激發(fā)學(xué)生興趣。如被稱為近代物理學(xué)之父的伽利略,其著名的比薩斜塔落體實(shí)驗(yàn)、斜面實(shí)驗(yàn)皆入選最美麗的十大物理實(shí)驗(yàn),[3]其物理思想如慣性、力與運(yùn)動(dòng)的關(guān)系等,是牛頓定律得以建立的基石。而牛頓在1687年發(fā)表的《自然哲學(xué)的數(shù)學(xué)原理》里提出的萬(wàn)有引力定律以及他的牛頓運(yùn)動(dòng)定律是經(jīng)典力學(xué)的基石。質(zhì)點(diǎn)動(dòng)力學(xué)的最后一節(jié)非慣性系略有些抽象。以科里奧利命名的旋轉(zhuǎn)參考系中的慣性力有許多常見實(shí)例,很容易激發(fā)學(xué)生探究興趣,如臺(tái)風(fēng)氣旋、下水方向、河道兩邊的不對(duì)稱沖刷,以及著名的列入十大最美物理實(shí)驗(yàn)之一的傅科擺。[3]
剛體力學(xué)三次課相對(duì)來(lái)講較難較抽象,需要用到微積分、空間立體幾何及矢量叉乘知識(shí),質(zhì)點(diǎn)的角動(dòng)量守恒可以將開普勒第二定律的反向證明作為計(jì)算實(shí)例,而歷史上牛頓正是由開普勒第二定律推導(dǎo)定義角動(dòng)量的概念。在大段相對(duì)沉悶的概念講解和定理推導(dǎo)之后,第谷與開普勒師生的歷史故事以及他們對(duì)物理學(xué)發(fā)展的貢獻(xiàn)很容易引起學(xué)生的興趣。
2.振動(dòng)與波
由于簡(jiǎn)諧振動(dòng)的振動(dòng)方程、平面簡(jiǎn)諧波的波動(dòng)方程等都比較抽象,其對(duì)應(yīng)物理量的計(jì)算和轉(zhuǎn)換多,所以此處學(xué)生最易產(chǎn)生厭學(xué)情緒。
機(jī)械振動(dòng)兩次課,第一節(jié)課可用中國(guó)2013年6月太空課堂的單擺實(shí)驗(yàn)導(dǎo)入;第二次課的利薩,及其后的阻尼振動(dòng)及共振在生活中的應(yīng)用及歷史中的實(shí)例就更多了,例如著名的18世紀(jì)拿破侖士兵齊步過橋致橋塌事件。在西方,波動(dòng)現(xiàn)象的本質(zhì)首先是由達(dá)芬奇發(fā)現(xiàn)的。機(jī)械波致質(zhì)點(diǎn)受迫振動(dòng)也可舉共振的例子,如中國(guó)古代戰(zhàn)場(chǎng)上利用共振器判斷敵軍多寡和方位、唐朝寺廟鐘磬聲波共鳴等事例。第二次課中可以用1842年多普勒在散步時(shí)的“多普勒效應(yīng)”導(dǎo)入,目前該效應(yīng)應(yīng)用很廣。
3.熱學(xué)
熱學(xué)部分我院僅勘工和化工類專業(yè)需要學(xué)習(xí)。氣體動(dòng)理論部分的兩次課中涉及到微積分的計(jì)算不太多,學(xué)生們對(duì)克拉伯龍方程也有一定基礎(chǔ),總體難度不大。第二次課講自由度及麥?zhǔn)纤俾史植悸蕰r(shí),由于涉及到統(tǒng)計(jì)學(xué),相對(duì)比較枯燥且理論公式冗長(zhǎng)??梢栽谇捌谝延^察到學(xué)生狀態(tài)及接受水平的基礎(chǔ)上,淡化理論,介紹一下科學(xué)家麥克斯韋生平。麥克斯韋被譽(yù)為牛頓與愛因斯坦之間最偉大的物理學(xué)家,其一生對(duì)物理學(xué)的卓越貢獻(xiàn)不僅表現(xiàn)在對(duì)后世產(chǎn)生巨大影響的電磁學(xué)上。他在熱力學(xué)方面提出的麥克斯韋速率分布式也是應(yīng)用最廣泛的科學(xué)公式之一,在許多物理分支中起著重要的作用。同時(shí)代的科學(xué)家玻爾茲曼將麥克斯韋速率分布式應(yīng)用到保守力場(chǎng)中,提出了玻爾茲曼速率分布律,在熱力學(xué)研究中也具有重要地位。玻爾茲曼把物理體系的熵和概率聯(lián)系起來(lái),闡明了熱力學(xué)第二定律的統(tǒng)計(jì)性質(zhì)并引出了能量均分原理。
熱力學(xué)基礎(chǔ)三次課,可聯(lián)系科學(xué)發(fā)展史上對(duì)永動(dòng)機(jī)的探索導(dǎo)入。如第一類永動(dòng)機(jī)不可能被創(chuàng)造出來(lái)是違背了能量守恒定律,但其探索過程為熱力學(xué)第一定律的建立提供了實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ);第二類永動(dòng)機(jī)則違背了熱力學(xué)第二定律。此外,熱機(jī)的發(fā)明是工業(yè)革命的標(biāo)志之一,第二次課的循環(huán)過程可借此話題導(dǎo)入。
4.光學(xué)
光學(xué)是一個(gè)古老而充滿活力的學(xué)科。[4]從十七世紀(jì)中葉牛頓和惠更斯分別提出光的微粒學(xué)說(shuō)和波動(dòng)學(xué)說(shuō)之后,對(duì)于光的本質(zhì)的討論一直是科學(xué)界熱點(diǎn)話題,直到二十世紀(jì)愛因斯坦提出光的波粒二象性才告一段落。牛頓對(duì)光學(xué)的研究可視為近代光學(xué)的開端,其棱鏡分解白光實(shí)驗(yàn)入選十大最美物理實(shí)驗(yàn),[3]而牛頓環(huán)實(shí)驗(yàn)至今仍是大學(xué)普通物理實(shí)驗(yàn)室經(jīng)典必選實(shí)驗(yàn)之一。因牛頓的權(quán)威,光的微粒學(xué)說(shuō)在科學(xué)界占主導(dǎo)地位達(dá)一個(gè)多世紀(jì)。光的干涉第一次課以十九世紀(jì)初托馬斯楊的雙縫干涉實(shí)驗(yàn)導(dǎo)入,這一實(shí)驗(yàn)揭開了近代波動(dòng)光學(xué)的序幕,亦是十大最美麗的物理實(shí)驗(yàn)之一。[3]第二次課薄膜干涉可以用牛頓環(huán)導(dǎo)入。第三次課中介紹在物理學(xué)史上有重要地位的邁克爾遜(1907年獲諾貝爾獎(jiǎng))干涉儀。
在衍射部分,將菲涅爾等實(shí)驗(yàn)證明的著名泊松亮斑在第一次課中作簡(jiǎn)單介紹,可以很好激發(fā)學(xué)生的討論熱情,因泊松亮斑的相關(guān)歷史很多學(xué)生都有所了解。第二次課的X射線衍射的發(fā)現(xiàn)過程亦十分有趣,倫琴(1901年獲諾貝爾獎(jiǎng))夫人戴婚戒的手骨底片是第一張X光照片。
光的偏振總體上是介紹性質(zhì)的講授,重點(diǎn)是1808年發(fā)現(xiàn)的馬呂斯定律和1815年布儒斯特定律,不作重點(diǎn)但比較有趣的雙折射現(xiàn)象則是早在1669年就被人們發(fā)現(xiàn)的,其在生活中可作為辨別晶體與非晶體的一種方式。
5.電磁學(xué)
經(jīng)典電磁學(xué)理論是大學(xué)物理中的必修模塊,雖然理論推導(dǎo)多、微積分計(jì)算多,但現(xiàn)在電磁學(xué)在生活中的應(yīng)用無(wú)處不在,且名人輩出,將課上得生動(dòng)有趣并不困難。如靜電學(xué)部分的庫(kù)侖定律是1785年的庫(kù)侖扭秤實(shí)驗(yàn)確立的,電荷的不連續(xù)性是由1909年密立根油滴實(shí)驗(yàn)證明,該實(shí)驗(yàn)是十大最美物理實(shí)驗(yàn)之一。[3]第三次課講授的靜電場(chǎng)高斯定理因“數(shù)學(xué)之王”高斯得名。高斯生平傳聞?shì)W事很多,尤其是其研究生時(shí)期,誤將懸留兩千余年未解的尺規(guī)作正十七邊形問題作為導(dǎo)師布置的課后作業(yè)一夜解決的故事,與學(xué)生們發(fā)散討論其心理學(xué)與教育學(xué)意義,對(duì)于學(xué)生打破心理設(shè)限努力鉆研學(xué)習(xí)很有意義。
穩(wěn)恒磁場(chǎng)八次課,第一次課可介紹中國(guó)古人在磁學(xué)方面的發(fā)現(xiàn),司南和指南針的意義;1820年近代磁學(xué)標(biāo)志性的奧斯特實(shí)驗(yàn)等,也是學(xué)生們熟悉且有興趣的內(nèi)容。第二次課的畢奧-薩伐爾定律,可介紹其定律的得出與安培、拉普拉斯等在數(shù)學(xué)上的幫助密不可分,再次強(qiáng)調(diào)大學(xué)物理學(xué)習(xí)中高數(shù)知識(shí)的重要性。安培是一位在數(shù)學(xué)、物理、化學(xué)領(lǐng)域都有很高造詣的科學(xué)家,約第四、五次課中學(xué)習(xí)的磁場(chǎng)安培環(huán)路定理、安培定律都由他發(fā)現(xiàn),被稱為“電學(xué)中的牛頓”。
電磁感應(yīng)部分則由著名科學(xué)家法拉第的故事導(dǎo)入。被譽(yù)為電磁學(xué)領(lǐng)域的平民巨人,著名的自學(xué)成才的科學(xué)家法拉第,生于英國(guó)一個(gè)貧苦鐵匠家庭,僅上過小學(xué)。1831年,他作出了關(guān)于力場(chǎng)的關(guān)鍵性突破,永遠(yuǎn)改變了人類文明。[4]法拉第是一位無(wú)以倫比的實(shí)驗(yàn)物理學(xué)家,在電磁學(xué)、化學(xué)、電解、氣體液化等實(shí)驗(yàn)方面都做出了巨大貢獻(xiàn)。而且法拉第十分幸運(yùn)地在晚年遇到了既能理解他的物理思想,又長(zhǎng)于數(shù)學(xué)的麥克斯韋,第三、四次課中的感生電場(chǎng)和位移電流假設(shè)都是由麥克斯韋提出。麥克斯韋于1873年出版了科學(xué)名著《電磁理論》,系統(tǒng)、全面、完美地闡述了電磁場(chǎng)理論,這一理論成為經(jīng)典物理學(xué)的重要支柱之一。1888年,赫茲經(jīng)反復(fù)實(shí)驗(yàn),終于發(fā)現(xiàn)了人們懷疑和期待已久的電磁波,由法拉第開創(chuàng)、麥克斯韋總結(jié)的電磁理論,得以完美的證明。
6.相對(duì)論與近代物理
這部分內(nèi)容我院只有全模塊的勘工和建環(huán)專業(yè)按十六課時(shí)教學(xué)并考試,其他專業(yè)都只作為了解內(nèi)容,用物理學(xué)史的故事串講主要內(nèi)容即可:
(1)被譽(yù)為20世紀(jì)最偉大物理學(xué)家的愛因斯坦,其狹義相對(duì)論的兩個(gè)重要結(jié)論:時(shí)間延緩和長(zhǎng)度收縮效應(yīng),及物理學(xué)史上著名的雙生子佯謬已被實(shí)驗(yàn)證明,而為愛因斯坦贏得1921年諾貝爾獎(jiǎng)的是光電效應(yīng)的研究。
(2)光電效應(yīng)方程中的普朗克常數(shù)對(duì)描述光的量子性非常重要,因研究黑體輻射而提出該常數(shù)的普朗克(1918年諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng))是量子力學(xué)的創(chuàng)始人。有趣的是,普朗克本人并不認(rèn)同量子理論的許多觀點(diǎn),直到愛因斯坦利用能量子假設(shè)完美地解釋了光電效應(yīng)。
(3)被戲傳一舉拿下諾貝爾獎(jiǎng)(1929)的德布羅意也是量子力學(xué)創(chuàng)始人之一,以物質(zhì)波假設(shè)理論最初的確是在其博士論文中提出的,因德布羅意是法國(guó)公爵兼德國(guó)王子,使其曾被傳聞是一位花花公子,事實(shí)上德布羅意終身獻(xiàn)身于科學(xué),深居簡(jiǎn)出,是個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的工作狂。
(4)提出氫原子能級(jí)假設(shè)的天才玻爾是著名的哥本哈根學(xué)派創(chuàng)始人,量子力學(xué)的奠基人之一。
(5)概率波動(dòng)力學(xué)的創(chuàng)始人薛定諤,提出著名假設(shè)“薛定諤的貓”。
三、結(jié)束語(yǔ)
本文按長(zhǎng)江大學(xué)使用的《大學(xué)物理》教材[2]中各章節(jié)先后順序列出各章可能提及的名人軼事,希望對(duì)執(zhí)教于大學(xué)物理的同仁們?cè)谡n堂教學(xué)中有所助益。
參考文獻(xiàn):
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關(guān)鍵詞:大學(xué)物理;教學(xué)效果;課程銜接;自主學(xué)習(xí)
中圖分類號(hào):G640 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A 文章編號(hào):1671-0568(2012)41-0109-03
物理學(xué)是自然科學(xué)中基礎(chǔ)的學(xué)科之一,揭示了自然界物質(zhì)的運(yùn)動(dòng)和變化規(guī)律。大學(xué)物理教學(xué)對(duì)學(xué)生的作用不僅僅限于提供物理知識(shí),它在培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)素質(zhì)包括科學(xué)思維方法、科學(xué)研究方法和創(chuàng)新精神以及靈活運(yùn)用數(shù)學(xué)工具等方面,都具有獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)。在物理課程學(xué)習(xí)過程中形成的堅(jiān)實(shí)物理基礎(chǔ)、深刻物理思想以及良好的學(xué)習(xí)能力,是一個(gè)優(yōu)秀專業(yè)技術(shù)人才所必須具備的科學(xué)素質(zhì)。
一、物理教學(xué)過程中存在的問題
在物理學(xué)習(xí)過程中,學(xué)生不光對(duì)物理知識(shí)有了系統(tǒng)的了解和掌握,而且在此過程中也訓(xùn)練了自己的學(xué)習(xí)能力,這些對(duì)專業(yè)知識(shí)的學(xué)習(xí)和能力的發(fā)展有著非常重要的意義。但是由于近年來(lái)各高校擴(kuò)招影響,生源質(zhì)量參差不齊,給基礎(chǔ)課程教學(xué)尤其是物理教學(xué)帶來(lái)了一定困難。以作者所在的高校為例,大學(xué)物理課程主要面向機(jī)電、材料、建筑、信息等工科專業(yè)的大一大二本科生開設(shè)。在教學(xué)過程中,發(fā)現(xiàn)很多學(xué)生學(xué)習(xí)的獨(dú)立性、自主性較差,對(duì)教師的教學(xué)上的引導(dǎo)有很強(qiáng)的依賴性,許多學(xué)生課堂學(xué)習(xí)效果差,教學(xué)質(zhì)量也難以得到提高。具體分析,可能存在以下幾個(gè)方面的原因。
1.部分學(xué)生物理功底較差,學(xué)習(xí)存在困難
由于近些年來(lái)高考制度的改革,學(xué)生參加高考時(shí)可以選報(bào)“3+x”的科目。課堂抽查發(fā)現(xiàn),有半數(shù)的學(xué)生高考時(shí)未選擇物理科目。由于大學(xué)物理是所有工科專業(yè)的必修課,當(dāng)這部分學(xué)生錄取到某一個(gè)工科專業(yè)時(shí),同專業(yè)學(xué)生間物理學(xué)習(xí)功底的差別表現(xiàn)在參差不齊的學(xué)習(xí)理解能力上。
另外,還存在有些工科專業(yè)的學(xué)生在高考錄取時(shí)是文科生、民族生或單招生,比如工程管理專業(yè)就有相當(dāng)比例的文科生的情況。在他們當(dāng)中,大多數(shù)學(xué)生的中學(xué)物理基礎(chǔ)差、物理思維訓(xùn)練不夠,甚至有些學(xué)生對(duì)中學(xué)物理知識(shí)也沒有什么概念。這樣,就會(huì)造成部分學(xué)生很難跟上教學(xué)進(jìn)度,平時(shí)的作業(yè)不能按時(shí)完成。有一部分學(xué)生甚至最后很難通過大學(xué)物理的考試。這些問題,既挫傷了學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性,也影響其后面課程的學(xué)習(xí)。
2.部分學(xué)生學(xué)習(xí)興趣不高,無(wú)成就感
由于課時(shí)的限制,教師上物理課時(shí)不可能對(duì)所有的物理問題都像中學(xué)那樣進(jìn)行深入探討,而大學(xué)物理知識(shí)理論性較強(qiáng),內(nèi)容比較抽象,需要較深層次的高等數(shù)學(xué)知識(shí),比如剛體轉(zhuǎn)動(dòng)章節(jié)求剛體對(duì)于不同轉(zhuǎn)軸的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量、沖量矩、外力矩做功等,這樣往往導(dǎo)致學(xué)生在理解物理問題時(shí)感覺困難重重,如果自己不肯鉆研也不愿意向其他同學(xué)或教師請(qǐng)教,久而久之將變得消極、懈怠。我們?cè)谡n余時(shí)隨機(jī)調(diào)查班上的學(xué)生,問到物理是否難學(xué)時(shí),學(xué)生的反饋基本上都是很難。在這樣的認(rèn)知下,學(xué)生學(xué)習(xí)物理變得非常痛苦,也就毫無(wú)成就感可言。
3.課程節(jié)奏快,學(xué)生缺少獨(dú)立思考過程
大學(xué)物理的理論性很強(qiáng),有些內(nèi)容比較抽象和深?yuàn)W,并且高等數(shù)學(xué)的知識(shí)運(yùn)用較多,通常把上課內(nèi)容制成電子教案,上課時(shí)對(duì)著投影講課,可以節(jié)省大量寫黑板、畫圖的時(shí)間,一定程度上緩解了學(xué)時(shí)少、教學(xué)內(nèi)容多的矛盾,擴(kuò)大了上課的信息量,同時(shí)也可以使課堂教學(xué)變得生動(dòng)、形象。但是,由于一方面許多學(xué)生在上課時(shí)思想不集中也不做任何筆記,寄希望于課后向教師索要PPT資料,覺得可以回去后再?gòu)?fù)習(xí),就使得課堂效率降低。另一方面,由于時(shí)間關(guān)系,教師在講解物理定律或典型例題時(shí),往往在關(guān)鍵的地方停留一下以便學(xué)生思考。如果學(xué)生在上課時(shí)稍不專心,就可能只是“看見”而沒有“想過”這個(gè)關(guān)鍵點(diǎn),這時(shí)就還得從頭把之前上課的內(nèi)容真正在頭腦里過一遍,而他們的思考時(shí)間則根本不夠。
4.教學(xué)課時(shí)少,內(nèi)容涵蓋面廣
金陵科技學(xué)院(以下簡(jiǎn)稱“我院”)開設(shè)的大學(xué)物理課程總計(jì)授課96學(xué)時(shí),分兩學(xué)期完成,涵蓋力學(xué)、熱學(xué)、振動(dòng)與波、波動(dòng)光學(xué)、電磁學(xué)、相對(duì)論及量子物理等內(nèi)容。對(duì)于我院機(jī)電、材料、建筑、信息等工科專業(yè)的學(xué)生來(lái)說(shuō),物理并不是一門全新的課程,除了文科轉(zhuǎn)工科專業(yè)的學(xué)生之外,他們具有相當(dāng)多的物理基礎(chǔ)知識(shí)。但是,這些學(xué)生可能已習(xí)慣于中學(xué)物理的教學(xué)方法和學(xué)習(xí)方法,習(xí)慣于大量舉例和反復(fù)練習(xí),幾乎已經(jīng)形成了一定的思維定勢(shì),這將對(duì)大學(xué)物理的教學(xué)帶來(lái)負(fù)面影響。為了完成教學(xué)大綱規(guī)定的內(nèi)容,大學(xué)物理教師一般對(duì)要求的基本知識(shí)點(diǎn)進(jìn)行描述性地講解,很少像中學(xué)課程那樣有時(shí)間進(jìn)行詳細(xì)分析和展開。這樣,學(xué)生在學(xué)習(xí)的過程中難以把握重點(diǎn),且很難關(guān)聯(lián)各知識(shí)點(diǎn),形成良好的結(jié)構(gòu)體系。
二、解決方案
鑒于大學(xué)物理教學(xué)現(xiàn)狀及存在的問題,為了提升物理課程的教學(xué)質(zhì)量,培養(yǎng)學(xué)生探索和創(chuàng)新精神,有必要采取多個(gè)步驟,引導(dǎo)不同基礎(chǔ)層次的學(xué)生提高其學(xué)習(xí)能力,樹立起學(xué)習(xí)的自信心,以便在大學(xué)階段獲得比較全面的發(fā)展。
1.做好大學(xué)與中學(xué)物理課程的銜接
教育心理學(xué)的研究表明,學(xué)生從原先已習(xí)慣了的教學(xué)方法過渡到一種新的教學(xué)方法,需要一定的時(shí)間。為了做好大學(xué)物理與中學(xué)物理課程的銜接,課程內(nèi)容安排應(yīng)由易到難、由少到多。剛上物理課時(shí),應(yīng)該讓學(xué)生在思想上做好準(zhǔn)備,知道有多少章節(jié),每個(gè)章節(jié)花多少課時(shí)等,并在開始適當(dāng)放慢教學(xué)進(jìn)度,使學(xué)生逐漸適應(yīng)后,再過渡到正常的教學(xué)進(jìn)度。大學(xué)新生之前已習(xí)慣于中學(xué)課堂教學(xué)慢節(jié)奏、少容量、講練結(jié)合的教學(xué)方法,不容易適應(yīng)快節(jié)奏、大容量的教學(xué),因此在大一上學(xué)期最容易有科目不及格的情況發(fā)生。物理課程雖然在大一下學(xué)期開始,學(xué)生也已經(jīng)對(duì)大學(xué)的課程有了一定適應(yīng),但是考慮到大部分學(xué)生物理基礎(chǔ)薄弱的情況,在教學(xué)進(jìn)度安排上,開始時(shí)要盡量放緩節(jié)奏。比如緒論和第一章質(zhì)點(diǎn)運(yùn)動(dòng)學(xué),讓學(xué)生從習(xí)慣了的教學(xué)模式過渡并接受新的教學(xué)模式。另外,可以針對(duì)基礎(chǔ)比較薄弱的學(xué)生特別是文科生、民族生和單招生,增加基礎(chǔ)物理內(nèi)容的簡(jiǎn)單教學(xué),做好大學(xué)物理和中學(xué)物理的銜接教學(xué),使學(xué)生盡快地適應(yīng)大學(xué)物理的學(xué)習(xí)。
2.精心選編例題和習(xí)題
由大學(xué)物理的教學(xué)要求,學(xué)生只需對(duì)課程中的基本概念、基本理論、基本方法有較全面、系統(tǒng)的認(rèn)識(shí)和正確的理解,并具有初步應(yīng)用的能力;立足于對(duì)體現(xiàn)基本物理思想、思維技巧和計(jì)算方法的有關(guān)內(nèi)容的認(rèn)識(shí)。這些就規(guī)定了學(xué)生不必像中學(xué)那樣陷入題海之中。于是,相對(duì)于中學(xué)物理教學(xué)來(lái)說(shuō),大學(xué)物理教學(xué)習(xí)題的數(shù)量大大減少。據(jù)我院統(tǒng)計(jì),學(xué)生一學(xué)期的物理作業(yè)題在50道左右,意味著大學(xué)物理教學(xué)中的例題和習(xí)題,必須是經(jīng)精選的典型例題和習(xí)題。并通過這些題目,達(dá)到鞏固新知識(shí)的目的。我院目前選用的教材是馬文蔚等人編寫的《物理學(xué)教程(第二版)》和夏兆陽(yáng)主編的《大學(xué)物理教程》,分別作為我院
和獨(dú)立學(xué)院的本科生用教材。物理教研室的教師則正在進(jìn)行例題和習(xí)題的編寫工作,主要針對(duì)學(xué)生基礎(chǔ)情況,用一些小題目來(lái)鞏固所學(xué)的內(nèi)容,以弄清物理定律、定理、物理意義及適用條件等,引導(dǎo)學(xué)生用高等數(shù)學(xué)微積分和矢量知識(shí)來(lái)解題,并且在與中學(xué)知識(shí)解題相比較的過程中,體會(huì)新方法的便捷性。
3.培養(yǎng)學(xué)生的自學(xué)能力和學(xué)習(xí)的主體意識(shí)
以往中學(xué)的教學(xué)模式更多地是教師講學(xué)生記,課后學(xué)生再抽時(shí)間做練習(xí)和復(fù)習(xí),很少需要學(xué)生提前預(yù)習(xí)內(nèi)容,更不會(huì)有課上不講、完全自學(xué)的情況。為了培養(yǎng)在將來(lái)學(xué)習(xí)、科研及工作中獲得知識(shí)和運(yùn)用知識(shí)的能力,在大學(xué)階段必須培養(yǎng)學(xué)生的自學(xué)能力,增強(qiáng)學(xué)習(xí)的主體意識(shí)。具體可以從幾方面人手:
一是在課堂上布置自學(xué)的內(nèi)容,在下周上課時(shí)抽查,讓學(xué)生自己講解這部分內(nèi)容。并且,事先按學(xué)號(hào)編排小組。為了獲得較好的效果,小組內(nèi)進(jìn)行分工,幾個(gè)人寫材料,幾個(gè)人宣講或補(bǔ)充,等等,這樣就發(fā)揮出每個(gè)人的特長(zhǎng)。小組之間的競(jìng)爭(zhēng),有效地激發(fā)了學(xué)生的興趣。我院做過這樣的嘗試:選了一節(jié)教學(xué)大綱外的應(yīng)用類內(nèi)容“靜電場(chǎng)的應(yīng)用”,引導(dǎo)學(xué)生到圖書館或上網(wǎng)查閱最新的資料做成課件,再到下次課上來(lái)講,結(jié)果形成了活躍的課堂氣氛,學(xué)生熱情非常高,他們積極思考并敢于對(duì)感興趣的內(nèi)容提問,各方面能力也得到了鍛煉。
二是開列出參考書目錄,要求學(xué)生借閱不同類型的參考書。一種是與教材相關(guān)的參考書,可以讓學(xué)生在平時(shí)的學(xué)習(xí)中隨時(shí)查閱書中有關(guān)內(nèi)容,碰到重點(diǎn)難點(diǎn)便于跟教材相互印證,方便自己總結(jié)、歸納每個(gè)章節(jié)的主要內(nèi)容、重要定理、解題方法等;一種是物理應(yīng)用類的參考書,讓學(xué)生在學(xué)習(xí)物理知識(shí)的過程中了解這些定律、定理有什么實(shí)際的應(yīng)用價(jià)值;還有一種是物理學(xué)歷史的參考書,讓學(xué)生了解教材上的科學(xué)家名字命名的定律、定理和公式等,不是一下子就出現(xiàn)的,是經(jīng)過許許多多的科學(xué)家不斷探索和研究總結(jié)得出來(lái)的,其中又走了不少的彎路,讓學(xué)生意識(shí)到這是認(rèn)識(shí)世界的必然規(guī)律。
三是在平時(shí)的教學(xué)過程中,針對(duì)不同專業(yè)的學(xué)生,有目的地增加與不同專業(yè)聯(lián)系緊密的內(nèi)容,擴(kuò)展其深度,側(cè)重于展示科技進(jìn)展給人們?nèi)粘I顜?lái)的影響。比如對(duì)通信專業(yè)的學(xué)生,講到光波在一定條件下遇到折射率大的界面發(fā)生全反射,舉例光纖正是基于這個(gè)原理進(jìn)行遠(yuǎn)距離通信,這部分內(nèi)容書上雖然有所涉及但并不詳細(xì),我們?cè)诮虒W(xué)時(shí)也總是有意識(shí)地把相關(guān)內(nèi)容傳遞給學(xué)生。為了進(jìn)一步了解這方面的知識(shí),就要求學(xué)生自己到圖書館查閱更多資料。
四是建設(shè)網(wǎng)絡(luò)教學(xué)系統(tǒng),錄制教學(xué)視頻及使用仿真教學(xué)軟件,實(shí)現(xiàn)學(xué)生自主學(xué)習(xí)?;趯W(xué)校的4A網(wǎng)絡(luò)平臺(tái),這部分工作正在進(jìn)行中,錄制教學(xué)視頻可以方便學(xué)生在網(wǎng)上點(diǎn)播每一章節(jié)的內(nèi)容,鞏固學(xué)習(xí)效果;建成專門的仿真實(shí)驗(yàn)室用軟件模擬物理實(shí)驗(yàn),可供學(xué)生自己來(lái)操作以便進(jìn)一步理解書上的一些物理規(guī)律和實(shí)驗(yàn)原理。這樣,就建立起包括學(xué)生輔助教材和復(fù)習(xí)題庫(kù)在內(nèi)的大學(xué)物理立體化教學(xué)體系,方便學(xué)生的自習(xí)和復(fù)習(xí),以系統(tǒng)地掌握大學(xué)物理的知識(shí)體系。
上述措施在一定程度上可以緩解課程內(nèi)容多而課時(shí)少的矛盾,也很好地培養(yǎng)了學(xué)生的自學(xué)能力。