前沿物理教學(xué)文科物理教學(xué)論文
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一、在大學(xué)文科物理課堂上進行前沿物理教學(xué)的方式
文科學(xué)生基礎(chǔ)差，底子薄，對物理有一定的畏懼心理。那么如何在文科物理課堂上進行前沿物理教學(xué)呢？具體方式如下：
1.結(jié)合物理學(xué)
物理學(xué)史可分為古代物理學(xué)時期（從遠古—16世紀中葉）、經(jīng)典物理學(xué)時期（16世紀中葉—19世紀末）和現(xiàn)代物理學(xué)革命時期（20世紀—現(xiàn)在），現(xiàn)代物理學(xué)革命時期又分為三個階段，即第一階段（1905—1931年）：相對論和量子概念的創(chuàng)建和應(yīng)用階段；第二階段（1932—1954年）：亞原子物理學(xué)階段；第三階段（1955年至今）：亞核物理學(xué)即宇宙物理學(xué)階段。例如電磁學(xué)歷史，丹麥物理學(xué)家奧斯特，由于堅信電磁之間的聯(lián)系與統(tǒng)一，對物理實驗有濃厚的興趣，以及嚴謹?shù)目茖W(xué)態(tài)度，而發(fā)現(xiàn)了電流磁效應(yīng)。英國物理學(xué)家法拉第和奧斯特一樣也深信各種“自然力的統(tǒng)一性”，并追求這種統(tǒng)一，經(jīng)過十余年的艱苦努力，終于找出了電磁感應(yīng)定律。在法拉第工作的基礎(chǔ)上，麥克斯韋建立了電磁場理論，并預(yù)言了電磁波的存在，實現(xiàn)了物理學(xué)史上的第三次大綜合。電磁波的發(fā)現(xiàn)轟動了整個物理學(xué)界，全世界許多實驗室投入了對電磁波性質(zhì)及其應(yīng)用的研究。在赫茲宣布他的發(fā)現(xiàn)后不到六年，意大利的馬可尼與俄羅斯的波波夫分別實現(xiàn)了無線電波遠距離傳播，并很快投入實際應(yīng)用。無線電報、無線電廣播、無線電話、傳真、電視以及雷達等無線電技術(shù)像雨后春筍般地涌現(xiàn)出來，近幾十年來，又實現(xiàn)了遙控、遙感、遙測、衛(wèi)星通信等，從此人們進入了信息化時代。
2.結(jié)合現(xiàn)代生活
物理現(xiàn)象和規(guī)律大部分來自于生活，又必將服務(wù)于生活。人們?nèi)粘Ｉ畹母鱾€方面，以及現(xiàn)代高科技的前沿問題都與基礎(chǔ)物理的研究有關(guān)。因此給學(xué)生講解前沿物理知識時應(yīng)當(dāng)聯(lián)系生活實際。例如現(xiàn)代生活中，一些家用電器包括計算機、電視機、微波爐、電磁爐、手機等都會產(chǎn)生電磁輻射。那么何謂電磁輻射？電磁輻射會產(chǎn)生哪些危害以及如何預(yù)防呢？電磁輻射是指能量以電磁波的形式在空間傳播的現(xiàn)象。電磁輻射產(chǎn)生的危害如下：
（1）可能會誘發(fā)兒童患白血??；
（2）可能會導(dǎo)致兒童智力殘缺；
（3）對于成年男子來說，可能會導(dǎo)致精子質(zhì)量下降
（4）對于孕婦來說，可能會導(dǎo)致胎兒畸形；
（5）可能會導(dǎo)致人體癌細胞增值；
（6）可能會引起人體視力下降，使人得白內(nèi)障；
（7）可能會影響人的心腦血管系統(tǒng)。預(yù)防電磁輻射的方法如下：
（1）電器擺放不要過于集中。在臥室中，要盡量少放，甚至不放電器；
（2）電器使用時間不宜過長，盡量避免同時使用多臺電器；
（3）注意人與電器的距離，能遠則遠；
（4）盡量縮短使用電剃須刀和吹風(fēng)機的時間；
（5）長時間在計算機前工作時，最好穿上防輻射服；
（6）對于電磁輻射較大的家用電器例如微波爐和電磁爐，可使用防護罩；
（7）要正確使用手機：①手機接通瞬間釋放的電磁波容易產(chǎn)生不好的影響，所以手機響時，幾十秒后再聽手機；②在使用手機時，可以采用手機專用耳機，實現(xiàn)遠距離使用是比較有效的辦法；③盡量減少通話時間，最好左右耳朵輪流聽；④休息時不要將手機置于枕頭邊；⑤手機不用時最好放在包里，但不要放在胸前的口袋中，也不要直接掛在胸前。
3.結(jié)合社會熱點問題
社會熱點問題包括交通運輸、環(huán)境污染與保護、能源危機以及新能源等問題。如果將前沿物理知識與社會熱點問題相結(jié)合，勢必激起學(xué)生的廣泛關(guān)注和積極參與，并且能夠培養(yǎng)學(xué)生的社會責(zé)任感。我們現(xiàn)在的能源結(jié)構(gòu)主要以煤炭、石油、天然氣等化石能源為主，然而化石能源是有限的，不可再生的，并且對環(huán)境污染嚴重。在現(xiàn)實世界里，不可再生的資源絕不會真的完全用盡，而是隨著資源的逐漸枯竭，它變得越來越難開采，于是產(chǎn)量下降，導(dǎo)致市場短缺，價格上漲。持續(xù)短缺和價格上漲最終使這些資源變得如此昂貴，以至于實際上被淘汰。將來的能源結(jié)構(gòu)將會以風(fēng)能、水能、太陽能、地?zé)崮?、生物體能等可再生能源為主，雖然只有水電和生物體能源對今日的可再生能源有較大的貢獻，但是，其他可再生能源正在迅速增長，在將來可能為我們提供更多的能量。每一種能源都有其自身的缺點，但是一般來說可再生能源的缺點比化石能源或核能少。
二、前沿物理教學(xué)后的成效分析
1.有利于提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣
文科學(xué)生在高中開始就實行了文理分科，他們中大部分學(xué)生物理基礎(chǔ)較差，有些人曾經(jīng)懼怕物理、討厭物理，針對這一情況，就要想方設(shè)法激發(fā)文科學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。在教學(xué)內(nèi)容設(shè)置上引入一些生動有趣的前沿物理知識后，文科學(xué)生不再感覺物理枯燥無味，對物理產(chǎn)生了極大的興趣。有個學(xué)生甚至想報考物理方面的碩士研究生，但是由于文理科不能跨專業(yè)報考碩士研究生，最后放棄了。現(xiàn)在國家教育政策進行改革后，高中不再實行文理分科，對學(xué)生的全面發(fā)展將是有利的。
2.有利于開闊學(xué)生的視野，形成正確的科學(xué)觀
物理前沿知識中有大量說明科學(xué)相對性、不確定性的事例，如果將其滲透于教學(xué)中，能夠使學(xué)生開闊視野，啟迪他們質(zhì)疑舊的科學(xué)觀，逐漸形成具有現(xiàn)代意蘊的科學(xué)觀。例如離心運動，長期以來人們一直認為存在一種離心力使物體發(fā)生離心運動。學(xué)完離心運動之后，學(xué)生明白了根本不存在離心力，離心運動其實是由于物體具有慣性。任何事情都具有兩面性，離心運動同樣有利有弊。離心運動有利的一面是：利用離心運動可以做成洗衣機的甩干桶，將衣服甩干；利用離心運動可以制作小朋友喜歡吃的棉花糖。離心運動的弊端是：在高速公路拐彎處，如果汽車速度過快就會產(chǎn)生離心運動，將會造成交通事故；高速旋轉(zhuǎn)的飛輪、砂輪的離心運動將會對周圍的人產(chǎn)生很大的危害。
3.有利于學(xué)生學(xué)以致用
學(xué)完電磁學(xué)知識后，很多學(xué)生告訴我使用手機時多用耳機可以減少電磁輻射。學(xué)完離心運動后，學(xué)生能夠解釋洗衣機的甩干桶利用的是離心運動的原理，在高速公路上行駛的汽車在拐彎處要放慢速度是為了防止離心運動發(fā)生。學(xué)完光學(xué)知識之后，學(xué)生知道了3D立體電影圖像是如何形成的。即用兩臺攝像機仿照人兩只眼睛的不同視角同時拍攝，在放映時以兩臺投影機同步放映至同一屏幕上，供左右眼同時觀看，從而產(chǎn)生立體效果。
4.有利于學(xué)生正確認識物理學(xué)與人文學(xué)科的關(guān)系
好的文學(xué)能描述出隱藏在人類感情及行為背后，最深不可測的內(nèi)心自我（或他我）的情操。而一位好的物理學(xué)家則會看到隱藏在普天下美妙神奇萬物后面的自然界的“自我”，會看到一個除肉眼能看到的世界之外的一個更為廣闊的世界。許多古詩詞句中蘊含著一定的物理現(xiàn)象和規(guī)律，例如，李白在《望天門山》一詩中寫道：“兩岸青山相對出，孤帆一片日邊來”，這兩句詩中蘊含著相對運動的知識。物理學(xué)史就是一部人類的奮斗史，培根曾經(jīng)說過：“史書使人明智，科學(xué)使人深刻”，李約瑟曾經(jīng)說過：“如果我們不了解過去，也就沒有多少希望掌握未來”。物理學(xué)最初就被稱為自然哲學(xué)，“世界是由物質(zhì)構(gòu)成的，一切物質(zhì)都在不停地做無規(guī)則運動”，這其中就包含著一定的哲學(xué)道理。在大學(xué)文科物理課堂上進行前沿物理教學(xué)，可以采取結(jié)合物理學(xué)史、結(jié)合現(xiàn)代生活、結(jié)合社會熱點問題等方式進行。通過成效分析可以發(fā)現(xiàn)：在大學(xué)文科物理課堂上進行前沿物理教學(xué)后，有利于提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣；有利于學(xué)生學(xué)以致用；有利于開闊學(xué)生的視野，形成合理的科學(xué)觀；有利于學(xué)生正確認識物理學(xué)與人文學(xué)科的關(guān)系。
作者：歐陽秋云 齊立紅 李春燕 劉永軍 陳玉金 單位：哈爾濱工程大學(xué)
