應(yīng)用型民辦高校的大學(xué)物理教學(xué)改革

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［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(huì)和對大學(xué)物理教學(xué)過程中幾個(gè)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(shí)，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(dòng)，學(xué)生的學(xué)習(xí)缺乏主動(dòng)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(dòng)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(lì)學(xué)生刻苦鉆研，不怕艱難，勇于探索。比如說在講到“動(dòng)量定理的應(yīng)用”時(shí)，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(gè)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(huì)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(shí)，可以介紹奧斯特，他在一次給學(xué)生上課時(shí)，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(shí)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(shí)，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(dòng)說的爭執(zhí)，后在諸多物理學(xué)家的共同努力下，光的波動(dòng)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(dòng)量守恒定律時(shí)，可以播放芭蕾舞運(yùn)動(dòng)員跳芭蕾舞的影片，后提問:為什么剛開始的時(shí)候手腳盡量伸展開，當(dāng)手腳并攏后為什么轉(zhuǎn)速會(huì)增加?觀看跳水運(yùn)動(dòng)員跳水過程的影片，后提問:跳水運(yùn)動(dòng)員為什么在空中的時(shí)候雙手抱漆盡量蜷縮，快要入水的時(shí)候手腳又要舒展開?比如在講系統(tǒng)內(nèi)力和外力時(shí)，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(gè)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(huì)回答:“內(nèi)力”或者“外力”。這個(gè)時(shí)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(huì)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(shí)，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(huì)開動(dòng)大腦思考，在已有的高中知識的基礎(chǔ)上，他們馬上就會(huì)想到驗(yàn)電器，接下去教師可演示實(shí)驗(yàn)或者播放動(dòng)畫進(jìn)行實(shí)驗(yàn)?zāi)M，讓非常抽象的概念一下子生動(dòng)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(shí)，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(gè)問題，這個(gè)時(shí)候教師就要進(jìn)行引導(dǎo)學(xué)生思考三個(gè)問題:(1)磁通量的定義(通過某個(gè)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(shí)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(dòng)探討、動(dòng)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(dòng)量時(shí)，可以舉同學(xué)們最愛的溜冰運(yùn)動(dòng)為例，兩個(gè)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(gè)人的動(dòng)量向前，一個(gè)人的動(dòng)量向后，大小相等，故質(zhì)點(diǎn)系的合動(dòng)量為零，同時(shí)也可以啟發(fā)同學(xué)思考，那么兩個(gè)人互相推后，質(zhì)點(diǎn)系的總動(dòng)能呢?來幫助同學(xué)區(qū)分動(dòng)量和動(dòng)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(shí)，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(shí)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(gè)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(huì)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(shí)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(huì)更加深刻。在介紹“縱波和橫波”的時(shí)候可以介紹下地震波。地震是一個(gè)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(huì)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(shí)，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(shí)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(shí)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(huì)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(huì)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(dòng)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(gè)概念時(shí)，速度的方向與在時(shí)的極限方向一致，這個(gè)表達(dá)很抽象，這個(gè)時(shí)候采用flash動(dòng)畫播放時(shí)間越來越小時(shí)，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(gè)概念的把握已經(jīng)深入很多了。再比如講授到角動(dòng)量守恒定律時(shí)，播放跳芭蕾舞的過程和跳水運(yùn)動(dòng)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(gè)過程角動(dòng)量守恒，轉(zhuǎn)動(dòng)慣量和角速度的變化情況。在講授簡諧振動(dòng)時(shí)，用flash模擬播放旋轉(zhuǎn)矢量，使得旋轉(zhuǎn)矢量這個(gè)抽象的概念通過動(dòng)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(dòng)情況———作圓周運(yùn)動(dòng)，旋轉(zhuǎn)矢量末端投影的運(yùn)動(dòng)情況———作簡諧振動(dòng)。大腦對圖形的印象是最深的，通過動(dòng)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(shí)，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(gè)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(shí)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(huì)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(gè)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?；顒?dòng)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(dòng)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(gè)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(gè)專業(yè)各個(gè)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(dòng)整個(gè)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(dòng)手實(shí)驗(yàn)的題目。在開展物理競賽的同時(shí)推動(dòng)物理競賽題庫的建設(shè)，同時(shí)建立一支物理競賽導(dǎo)師隊(duì)伍;(6)獎(jiǎng)品和獎(jiǎng)勵(lì)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(gè)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(huì)明顯提高。

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作者:范麗琴 單位:廈門工學(xué)院