應用型民辦高校的大學物理教學改革

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［摘要］為加強新建應用型本科高校大學物理課程的建設，推進大學物理課程的教學改革，提高課堂教學效果，結合新建應用型本科高校教學的特點，談談這幾年大學物理教學的體會和對大學物理教學過程中幾個問題的探索，提出了六條建議。

［關鍵詞］大學物理;教學;改革

物理學是自然科學的基礎，是人類探索自然奧秘的過程中形成的一門學科。物理學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)學生的知識、能力、素質協(xié)調發(fā)展為目標的一門學科，是理工科各大學必修的一門基礎課程之一。該門課程既可以為后期的專業(yè)課學習奠定堅實的基石，又可以培養(yǎng)學生觀察、探索能力、邏輯思維能力、實踐操作能力等各方面的綜合素質。當前國內大學物理教學狀況:(1)很多大學正在不斷地縮減大學物理教學的課時，筆者認為這是不可取的。大學物理除了對于教材內基礎知識和理論的學習之外，教師應引導學生對實驗的探索和傳授當代物理學科的最先進成果，以及引導學生對物理的思考和探索;(2)很多學生甚至教師本身對物理的認識不夠，覺得大學物理與實際生活結合的不緊密，用處不是很大;(3)學生對物理的學習缺少興趣，部分學生對物理學習抱著畏懼的心態(tài);(4)教師的綜合素質不高，缺乏對先進物理知識的了解和缺乏實踐經(jīng)驗;(5)教學方法上存在著不足，國內很多大學的物理教學仍然是以教師為中心，教師缺乏引導和互動，學生的學習缺乏主動性和積極性;(6)我國國內的很多民辦高校，學生入學門檻比較低，學生缺乏自信。針對當前國內大學物理教學存在的問題，筆者提出了以下觀點，以期促進課堂教學效果的進一步提高，推動民辦高校大學物理教學改革。

一、講授物理學史

任何定理定律的發(fā)現(xiàn)過程都是曲折的，都可以說是科學家們集體智慧的結晶。通過物理發(fā)展史的講授，讓學生懂得任何定理、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的高峰。激勵學生刻苦鉆研，不怕艱難，勇于探索。比如說在講到“動量定理的應用”時，可以介紹如下物理學史:14世紀末，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，并點著火箭，但不幸的是，火箭點完后，他墜地身亡，世界公認萬虎是“真正的航天始祖”，20世紀60年代，國際天文學會將月球上的一座環(huán)形山命名為“萬虎山”，以紀念這位勇士。比如在介紹磁場時，可以介紹奧斯特，他在一次給學生上課時，無意間發(fā)現(xiàn)通電導線周圍小磁針發(fā)生了偏轉。法拉第在評論奧斯特的實驗時說:“它突然打開了科學領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)了電磁感應現(xiàn)象。比如說在教授光電效應、光的波粒二象性時，可以介紹人們對光的認識的發(fā)展階段。早期的微粒說和波動說的爭執(zhí)，后在諸多物理學家的共同努力下，光的波動理論學說取得了很大的成功，19世紀中期，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。但在光電效應等實驗中，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涵的微粒學說。自此人們對光的本性的認識又邁進了一大步，承認了光具有波粒二象性。介紹這些物理曲折的發(fā)展過程，可以讓學生更熱愛物理，熱愛科學。對科學家充滿敬佩，對科學充滿尊重之情。通過講授物理學史，提高他們對物理學習的興趣。

二、注重啟發(fā)式教學

在教授角動量守恒定律時，可以播放芭蕾舞運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，當手腳并攏后為什么轉速會增加?觀看跳水運動員跳水過程的影片，后提問:跳水運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)內力和外力時，內力為系統(tǒng)內部各質點之間的相互作用力、外力為外界各質點對系統(tǒng)內質點作用的力。介紹完概念后，可以問一個問題:“重力是屬于系統(tǒng)內力還是外力”，很多概念理解不深刻的同學便會回答:“內力”或者“外力”。這個時候，再告訴他們重力是系統(tǒng)內力還是外力，主要取決于系統(tǒng)，不能離開系統(tǒng)而盲目判斷重力是內力或者外力?則會讓同學們的理解更加深刻。比如說在講授光電效應內容時，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?”學生就會開動大腦思考，在已有的高中知識的基礎上，他們馬上就會想到驗電器，接下去教師可演示實驗或者播放動畫進行實驗模擬，讓非常抽象的概念一下子生動具體起來。把同學說帶入教學環(huán)節(jié)，接下去演示光電效應實驗。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?學生可能無法一下子回答這個問題，這個時候教師就要進行引導學生思考三個問題:(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:磁感線是無頭無尾的閉合曲線(此時最好結合多媒體資源，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的。通過以上問題的分解和引導，讓學生自己得到結論:穿過任意閉合曲面的磁通量必為零。通過啟發(fā)式教學，讓學生以主人翁的態(tài)度主動探討、動腦思考;通過問題式的引導，也提高了他們對物理學習的興趣。

三、理論聯(lián)系實際

例如，在講內力不能改變質點系的動量時，可以舉同學們最愛的溜冰運動為例，兩個人靜止地站在溜冰場上(假設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，故質點系的合動量為零，同時也可以啟發(fā)同學思考，那么兩個人互相推后，質點系的總動能呢?來幫助同學區(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行干涉的結果。在講到“平均沖力”概念時，可以舉飛機與鳥相撞的新聞，一架以3．0×102m/s的速率水平飛行的飛機，與一只身長l=0．2m，質量為0．5kg的飛鳥相撞，設碰撞后飛鳥的尸體與飛機具有同樣的速度，而原來飛鳥的速率甚小，可以忽略不計，碰撞時間用飛鳥身長除以飛機速率來估算，那么這只鳥對飛機的平均沖力可達2．25×105N，相當于一個22噸的物體所受的重力。通過具體的數(shù)據(jù)，同學們不禁會感嘆原來鳥對飛機的平均沖力如此之大，對飛機飛行時怕與鳥相撞不再感到不可理解。通過理論聯(lián)系實際，同學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，會讓學生感受到物理跟我們生活息息相關，學習和掌握物理知識是非常重要和有用的。在熱學教學中講述致冷機和致冷系數(shù)時，可以舉空調的例子，聯(lián)系生活實際，讓同學們感受到物理與我們的生活息息相關。在講授薄膜干涉的時候，可以舉照相機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”。此時可以與當前的熱點問題“薄膜太陽能電池”結合講授薄膜在工程與工業(yè)生產(chǎn)中的應用。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)中的應用。讓學生感受到物理與工程應用、工業(yè)生產(chǎn)緊密聯(lián)系。很多教師往往是任務式地完成教學，把物理概念介紹完，舉例，練習習題，卻不介紹物理在當今社會的具體應用，這種教學方法和教學態(tài)度是不對的，往往會給學生造成一種假象———“物理應用的地方不多，與生活和生產(chǎn)聯(lián)系不大?！?/p>

四、充分利用多媒體教學資源

在教學過程中，合理地利用flash動畫，ppt，影視對物理教學中抽象、復雜的知識和過程進行輔助教學，反復播放過程的模擬，達到了圖、文、聲、像并用的情景教學效果，把很多抽象的物理過程清楚、逼真、形象地模擬出來。有效地幫助學生克服在形成表象過程所遇到的困難，豐富思維素材。把復雜、抽象難懂的物理現(xiàn)象借助多媒體的教學資源變成簡單、具體形象的圖、文、聲像表達出來，激發(fā)學生們學習的興趣，使學生的注意力特別集中，提高教學效率。采用計算機多媒體資源，比如在講授力學速度這個概念時，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出趨于0的畫面，但是很接近，同學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動員跳水的過程，不僅可以引起同學們的興趣，還可以幫助他們理解這個過程角動量守恒，轉動慣量和角速度的變化情況。在講授簡諧振動時，用flash模擬播放旋轉矢量，使得旋轉矢量這個抽象的概念通過動畫的播放模擬，讓同學們可以非常形象地了解到它的概念和特征。形象地看到旋轉矢量的運動情況———作圓周運動，旋轉矢量末端投影的運動情況———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生印象深刻，理解深入。

五、充分發(fā)揮演示實驗在大學物理教學中的作用

演示實驗是大學物理教學的重要教學輔助，主要是任課教師來演示，學生來觀察現(xiàn)象、總結規(guī)律的表演示范性實驗。教師在課前要準備好，課前要先演示，想好要提醒學生注意觀察的實驗現(xiàn)象和要提問的問題，引導學生通過觀察實驗現(xiàn)象，探討教師提出來的問題從而進一步理解物理概念，物理定律，逐漸引導學生進入物理世界。比如在講授光的圓孔衍射、單縫時，可以自制實驗道具，通過簡單的實驗道具演示，讓學生理解更加深刻。比如，光的偏振性問題，學生對這個概念完全抽象，通過演示實驗:光分別通過一片偏振片，兩片偏振片。學生通過實驗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，通過簡單的實驗演示可以讓學生，非常清楚地了解到什么是駐波，駐波的特點，什么情況下會產(chǎn)生駐波，以及駐波的節(jié)點、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，如果用演示實驗演示一下，不僅激發(fā)了學生們學習的興趣，還可以讓他們理解地更加深刻。通過演示實驗，不使學生手、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

由于國內很多民辦高校的入學門檻比較低，學生的基礎水平比較差，學生本身對學習缺乏自信心，尤其是對物理學習充滿了畏懼心理。物理教學在國內很多名辦高校效果都不如意。通過開展物理競賽，讓學生重拾學習物理的信心，提高學習的興趣和熱情。活動期間可以讓學生自主研究、探討，提高他們學習的主動性。筆者所在的民辦高校自開展了物理競賽，教學效果明顯提高。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)物理競賽內容覆蓋面要廣，涉及到各個專業(yè)各個領域的知識;(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)學生的興趣;(5)競賽題目的形式要多樣，可以有課內的和課外的，課內的內容覆蓋到力、熱、光、電、磁、原子物理、近代物理，課外的內容覆蓋到生活常識、生活百科、生物，醫(yī)學等;可以有理論計算的，動手實驗的題目。在開展物理競賽的同時推動物理競賽題庫的建設，同時建立一支物理競賽導師隊伍;(6)獎品和獎勵的設置也不可缺少。

七、結語

我國當前大學物理教學改革還處于發(fā)展和摸索階段，為了讓大學物理課程教學與專業(yè)課教學、與工程應用結合得更加緊密，需要不斷地改進教學，提高課堂教學效果。但筆者相信，如果在上述幾個方面都做得日臻完善了，大學物理的教學質量肯定會明顯提高。

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作者:范麗琴 單位:廈門工學院