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應(yīng)用型民辦高校的大學(xué)物理教學(xué)改革論文
[摘要]為加強(qiáng)新建應(yīng)用型本科高校大學(xué)物理課程的建設(shè),推進(jìn)大學(xué)物理課程的教學(xué)改革,提高課堂教學(xué)效果,結(jié)合新建應(yīng)用型本科高校教學(xué)的特點(diǎn),談?wù)勥@幾年大學(xué)物理教學(xué)的體會和對大學(xué)物理教學(xué)過程中幾個問題的探索,提出了六條建議。
[關(guān)鍵詞]大學(xué)物理;教學(xué);改革
物理學(xué)是自然科學(xué)的基礎(chǔ),是人類探索自然奧秘的過程中形成的一門學(xué)科。物理學(xué)對人類生活和科技發(fā)展發(fā)揮著重要的作用。該門課程是以培養(yǎng)學(xué)生的知識、能力、素質(zhì)協(xié)調(diào)發(fā)展為目標(biāo)的一門學(xué)科,是理工科各大學(xué)必修的一門基礎(chǔ)課程之一。該門課程既可以為后期的專業(yè)課學(xué)習(xí)奠定堅(jiān)實(shí)的基石,又可以培養(yǎng)學(xué)生觀察、探索能力、邏輯思維能力、實(shí)踐操作能力等各方面的綜合素質(zhì)。當(dāng)前國內(nèi)大學(xué)物理教學(xué)狀況:(1)很多大學(xué)正在不斷地縮減大學(xué)物理教學(xué)的課時,筆者認(rèn)為這是不可取的。大學(xué)物理除了對于教材內(nèi)基礎(chǔ)知識和理論的學(xué)習(xí)之外,教師應(yīng)引導(dǎo)學(xué)生對實(shí)驗(yàn)的探索和傳授當(dāng)代物理學(xué)科的最先進(jìn)成果,以及引導(dǎo)學(xué)生對物理的思考和探索;(2)很多學(xué)生甚至教師本身對物理的認(rèn)識不夠,覺得大學(xué)物理與實(shí)際生活結(jié)合的不緊密,用處不是很大;(3)學(xué)生對物理的學(xué)習(xí)缺少興趣,部分學(xué)生對物理學(xué)習(xí)抱著畏懼的心態(tài);(4)教師的綜合素質(zhì)不高,缺乏對先進(jìn)物理知識的了解和缺乏實(shí)踐經(jīng)驗(yàn);(5)教學(xué)方法上存在著不足,國內(nèi)很多大學(xué)的物理教學(xué)仍然是以教師為中心,教師缺乏引導(dǎo)和互動,學(xué)生的學(xué)習(xí)缺乏主動性和積極性;(6)我國國內(nèi)的很多民辦高校,學(xué)生入學(xué)門檻比較低,學(xué)生缺乏自信。針對當(dāng)前國內(nèi)大學(xué)物理教學(xué)存在的問題,筆者提出了以下觀點(diǎn),以期促進(jìn)課堂教學(xué)效果的進(jìn)一步提高,推動民辦高校大學(xué)物理教學(xué)改革。
一、講授物理學(xué)史
任何定理定律的發(fā)現(xiàn)過程都是曲折的,都可以說是科學(xué)家們集體智慧的結(jié)晶。通過物理發(fā)展史的講授,讓學(xué)生懂得任何定理、定律的發(fā)現(xiàn)都來之不易,也只有不畏艱難,勇往直前的人才能攀上科學(xué)的高峰。激勵學(xué)生刻苦鉆研,不怕艱難,勇于探索。比如說在講到“動量定理的應(yīng)用”時,可以介紹如下物理學(xué)史:14世紀(jì)末,中國明代有一位木匠叫萬虎,在幾個徒弟的幫助下,造了一只“飛天椅”,萬虎讓人把它綁在椅子上,并點(diǎn)著火箭,但不幸的是,火箭點(diǎn)完后,他墜地身亡,世界公認(rèn)萬虎是“真正的航天始祖”,20世紀(jì)60年代,國際天文學(xué)會將月球上的一座環(huán)形山命名為“萬虎山”,以紀(jì)念這位勇士。比如在介紹磁場時,可以介紹奧斯特,他在一次給學(xué)生上課時,無意間發(fā)現(xiàn)通電導(dǎo)線周圍小磁針發(fā)生了偏轉(zhuǎn)。法拉第在評論奧斯特的實(shí)驗(yàn)時說:“它突然打開了科學(xué)領(lǐng)域中一扇黑暗的大門”。法拉第也因此深受啟發(fā),他深信自然力的統(tǒng)一,于1831年發(fā)現(xiàn)了電磁感應(yīng)現(xiàn)象。比如說在教授光電效應(yīng)、光的波粒二象性時,可以介紹人們對光的認(rèn)識的發(fā)展階段。早期的微粒說和波動說的爭執(zhí),后在諸多物理學(xué)家的共同努力下,光的波動理論學(xué)說取得了很大的成功,19世紀(jì)中期,麥克斯韋和赫茲找到了光和電磁波之間的聯(lián)系,奠定了光的電磁理論基礎(chǔ)。但在光電效應(yīng)等實(shí)驗(yàn)中,電磁說又遇到了困難。1905年愛因斯坦提出了光量子的概念,從而形成了一種具有嶄新內(nèi)涵的微粒學(xué)說。自此人們對光的本性的認(rèn)識又邁進(jìn)了一大步,承認(rèn)了光具有波粒二象性。介紹這些物理曲折的發(fā)展過程,可以讓學(xué)生更熱愛物理,熱愛科學(xué)。對科學(xué)家充滿敬佩,對科學(xué)充滿尊重之情。通過講授物理學(xué)史,提高他們對物理學(xué)習(xí)的興趣。
二、注重啟發(fā)式教學(xué)
在教授角動量守恒定律時,可以播放芭蕾舞運(yùn)動員跳芭蕾舞的影片,后提問:為什么剛開始的時候手腳盡量伸展開,當(dāng)手腳并攏后為什么轉(zhuǎn)速會增加?觀看跳水運(yùn)動員跳水過程的影片,后提問:跳水運(yùn)動員為什么在空中的時候雙手抱漆盡量蜷縮,快要入水的時候手腳又要舒展開?比如在講系統(tǒng)內(nèi)力和外力時,內(nèi)力為系統(tǒng)內(nèi)部各質(zhì)點(diǎn)之間的相互作用力、外力為外界各質(zhì)點(diǎn)對系統(tǒng)內(nèi)質(zhì)點(diǎn)作用的力。介紹完概念后,可以問一個問題:“重力是屬于系統(tǒng)內(nèi)力還是外力”,很多概念理解不深刻的同學(xué)便會回答:“內(nèi)力”或者“外力”。這個時候,再告訴他們重力是系統(tǒng)內(nèi)力還是外力,主要取決于系統(tǒng),不能離開系統(tǒng)而盲目判斷重力是內(nèi)力或者外力?則會讓同學(xué)們的理解更加深刻。比如說在講授光電效應(yīng)內(nèi)容時,介紹完概念后可提問:“怎么能證明在光照條件下金屬表面有電子逸出呢?”學(xué)生就會開動大腦思考,在已有的高中知識的基礎(chǔ)上,他們馬上就會想到驗(yàn)電器,接下去教師可演示實(shí)驗(yàn)或者播放動畫進(jìn)行實(shí)驗(yàn)?zāi)M,讓非常抽象的概念一下子生動具體起來。把同學(xué)說帶入教學(xué)環(huán)節(jié),接下去演示光電效應(yīng)實(shí)驗(yàn)。比如在講授磁場的高斯定理時,問:通過閉合曲面的磁通量為多少?學(xué)生可能無法一下子回答這個問題,這個時候教師就要進(jìn)行引導(dǎo)學(xué)生思考三個問題:(1)磁通量的定義(通過某個面的磁感線的數(shù)目);(2)磁感線的特點(diǎn):磁感線是無頭無尾的閉合曲線(此時最好結(jié)合多媒體資源,放映一些磁感線穿過閉合曲面的圖片);(3)磁感線正負(fù)值問題或者對于閉合曲面正法向單位矢量的規(guī)定:曲面上某電的法線矢量的方向是垂直指向曲面外側(cè)的。通過以上問題的分解和引導(dǎo),讓學(xué)生自己得到結(jié)論:穿過任意閉合曲面的磁通量必為零。通過啟發(fā)式教學(xué),讓學(xué)生以主人翁的態(tài)度主動探討、動腦思考;通過問題式的引導(dǎo),也提高了他們對物理學(xué)習(xí)的興趣。
三、理論聯(lián)系實(shí)際
例如,在講內(nèi)力不能改變質(zhì)點(diǎn)系的動量時,可以舉同學(xué)們最愛的溜冰運(yùn)動為例,兩個人靜止地站在溜冰場上(假設(shè)溜冰場地面絕對光滑),兩人互相推了一下,一個人的動量向前,一個人的動量向后,大小相等,故質(zhì)點(diǎn)系的合動量為零,同時也可以啟發(fā)同學(xué)思考,那么兩個人互相推后,質(zhì)點(diǎn)系的總動能呢?來幫助同學(xué)區(qū)分動量和動能之間的區(qū)別。在講授光的干涉后,舉陽光下的肥皂泡的例子,光入射到肥皂膜的上下表面,在肥皂膜上下表面反射的反射光進(jìn)行干涉的結(jié)果。在講到“平均沖力”概念時,可以舉飛機(jī)與鳥相撞的新聞,一架以3.0×102m/s的速率水平飛行的飛機(jī),與一只身長l=0.2m,質(zhì)量為0.5kg的飛鳥相撞,設(shè)碰撞后飛鳥的尸體與飛機(jī)具有同樣的速度,而原來飛鳥的速率甚小,可以忽略不計(jì),碰撞時間用飛鳥身長除以飛機(jī)速率來估算,那么這只鳥對飛機(jī)的平均沖力可達(dá)2.25×105N,相當(dāng)于一個22噸的物體所受的重力。通過具體的數(shù)據(jù),同學(xué)們不禁會感嘆原來鳥對飛機(jī)的平均沖力如此之大,對飛機(jī)飛行時怕與鳥相撞不再感到不可理解。通過理論聯(lián)系實(shí)際,同學(xué)們對平均沖力的理解就會更加深刻。在介紹“縱波和橫波”的時候可以介紹下地震波。地震是一個一直困擾著人們的大自然現(xiàn)象,講授地震波的形成過程,會讓學(xué)生感受到物理跟我們生活息息相關(guān),學(xué)習(xí)和掌握物理知識是非常重要和有用的。在熱學(xué)教學(xué)中講述致冷機(jī)和致冷系數(shù)時,可以舉空調(diào)的例子,聯(lián)系生活實(shí)際,讓同學(xué)們感受到物理與我們的生活息息相關(guān)。在講授薄膜干涉的時候,可以舉照相機(jī)的表面涂上一層薄膜的例子,使入射光在薄膜的上下表面反射,反射光相互干涉抵消,從而增加透射光。很多鏡片上涂上一層薄膜的原因也是如此。介紹“增透膜”和“增反膜”。此時可以與當(dāng)前的熱點(diǎn)問題“薄膜太陽能電池”結(jié)合講授薄膜在工程與工業(yè)生產(chǎn)中的應(yīng)用。在介紹電容器的充放電后,一定要介紹靜電除塵、靜電分離在工業(yè)生產(chǎn)中的應(yīng)用。讓學(xué)生感受到物理與工程應(yīng)用、工業(yè)生產(chǎn)緊密聯(lián)系。很多教師往往是任務(wù)式地完成教學(xué),把物理概念介紹完,舉例,練習(xí)習(xí)題,卻不介紹物理在當(dāng)今社會的具體應(yīng)用,這種教學(xué)方法和教學(xué)態(tài)度是不對的,往往會給學(xué)生造成一種假象———“物理應(yīng)用的地方不多,與生活和生產(chǎn)聯(lián)系不大。”
四、充分利用多媒體教學(xué)資源
在教學(xué)過程中,合理地利用flash動畫,ppt,影視對物理教學(xué)中抽象、復(fù)雜的知識和過程進(jìn)行輔助教學(xué),反復(fù)播放過程的模擬,達(dá)到了圖、文、聲、像并用的情景教學(xué)效果,把很多抽象的物理過程清楚、逼真、形象地模擬出來。有效地幫助學(xué)生克服在形成表象過程所遇到的困難,豐富思維素材。把復(fù)雜、抽象難懂的物理現(xiàn)象借助多媒體的教學(xué)資源變成簡單、具體形象的圖、文、聲像表達(dá)出來,激發(fā)學(xué)生們學(xué)習(xí)的興趣,使學(xué)生的注意力特別集中,提高教學(xué)效率。采用計(jì)算機(jī)多媒體資源,比如在講授力學(xué)速度這個概念時,速度的方向與在時的極限方向一致,這個表達(dá)很抽象,這個時候采用flash動畫播放時間越來越小時,速度的方向趨于與一致,與軌道相切,雖然沒辦法完全表達(dá)出趨于0的畫面,但是很接近,同學(xué)們對這個概念的把握已經(jīng)深入很多了。再比如講授到角動量守恒定律時,播放跳芭蕾舞的過程和跳水運(yùn)動員跳水的過程,不僅可以引起同學(xué)們的興趣,還可以幫助他們理解這個過程角動量守恒,轉(zhuǎn)動慣量和角速度的變化情況。在講授簡諧振動時,用flash模擬播放旋轉(zhuǎn)矢量,使得旋轉(zhuǎn)矢量這個抽象的概念通過動畫的播放模擬,讓同學(xué)們可以非常形象地了解到它的概念和特征。形象地看到旋轉(zhuǎn)矢量的運(yùn)動情況———作圓周運(yùn)動,旋轉(zhuǎn)矢量末端投影的運(yùn)動情況———作簡諧振動。大腦對圖形的印象是最深的,通過動畫的播放讓學(xué)生印象深刻,理解深入。
五、充分發(fā)揮演示實(shí)驗(yàn)在大學(xué)物理教學(xué)中的作用
演示實(shí)驗(yàn)是大學(xué)物理教學(xué)的重要教學(xué)輔助,主要是任課教師來演示,學(xué)生來觀察現(xiàn)象、總結(jié)規(guī)律的表演示范性實(shí)驗(yàn)。教師在課前要準(zhǔn)備好,課前要先演示,想好要提醒學(xué)生注意觀察的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象和要提問的問題,引導(dǎo)學(xué)生通過觀察實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象,探討教師提出來的問題從而進(jìn)一步理解物理概念,物理定律,逐漸引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)入物理世界。比如在講授光的圓孔衍射、單縫時,可以自制實(shí)驗(yàn)道具,通過簡單的實(shí)驗(yàn)道具演示,讓學(xué)生理解更加深刻。比如,光的偏振性問題,學(xué)生對這個概念完全抽象,通過演示實(shí)驗(yàn):光分別通過一片偏振片,兩片偏振片。學(xué)生通過實(shí)驗(yàn)觀察非常清楚地了解到了光的偏振性。比如駐波,平時生活中對駐波接觸的比較少,通過簡單的實(shí)驗(yàn)演示可以讓學(xué)生,非常清楚地了解到什么是駐波,駐波的特點(diǎn),什么情況下會產(chǎn)生駐波,以及駐波的節(jié)點(diǎn)、波腹的概念。再比如說在講到拍這個概念,由于概念比較抽象,如果用演示實(shí)驗(yàn)演示一下,不僅激發(fā)了學(xué)生們學(xué)習(xí)的興趣,還可以讓他們理解地更加深刻。通過演示實(shí)驗(yàn),不使學(xué)生手、眼、腦并用,還加深了對物理知識、物理概念、物理方法的理解和掌握。
六、開展物理競賽
由于國內(nèi)很多民辦高校的入學(xué)門檻比較低,學(xué)生的基礎(chǔ)水平比較差,學(xué)生本身對學(xué)習(xí)缺乏自信心,尤其是對物理學(xué)習(xí)充滿了畏懼心理。物理教學(xué)在國內(nèi)很多名辦高校效果都不如意。通過開展物理競賽,讓學(xué)生重拾學(xué)習(xí)物理的信心,提高學(xué)習(xí)的興趣和熱情。活動期間可以讓學(xué)生自主研究、探討,提高他們學(xué)習(xí)的主動性。筆者所在的民辦高校自開展了物理競賽,教學(xué)效果明顯提高。開展物理競賽要注意以下幾個方面:(1)物理競賽可以分成初賽、決賽、附加賽等多輪環(huán)節(jié),由易到難;(2)物理競賽內(nèi)容覆蓋面要廣,涉及到各個專業(yè)各個領(lǐng)域的知識;(3)參賽人員的覆蓋面一定要廣,這樣才能起到推動整個物理教學(xué)的作用;(4)比賽的形式一定要多樣,可以分為選答環(huán)節(jié)、必答環(huán)節(jié)、搶答環(huán)節(jié),這樣才能激發(fā)學(xué)生的興趣;(5)競賽題目的形式要多樣,可以有課內(nèi)的和課外的,課內(nèi)的內(nèi)容覆蓋到力、熱、光、電、磁、原子物理、近代物理,課外的內(nèi)容覆蓋到生活常識、生活百科、生物,醫(yī)學(xué)等;可以有理論計(jì)算的,動手實(shí)驗(yàn)的題目。在開展物理競賽的同時推動物理競賽題庫的建設(shè),同時建立一支物理競賽導(dǎo)師隊(duì)伍;(6)獎品和獎勵的設(shè)置也不可缺少。
七、結(jié)語
我國當(dāng)前大學(xué)物理教學(xué)改革還處于發(fā)展和摸索階段,為了讓大學(xué)物理課程教學(xué)與專業(yè)課教學(xué)、與工程應(yīng)用結(jié)合得更加緊密,需要不斷地改進(jìn)教學(xué),提高課堂教學(xué)效果。但筆者相信,如果在上述幾個方面都做得日臻完善了,大學(xué)物理的教學(xué)質(zhì)量肯定會明顯提高。
參考文獻(xiàn):
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