發布時間:2022-10-20 23:05:53
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【關鍵詞】創新;高中物理;電磁學;教學方法
一、高中物理的電磁學
電磁學是高中物理的一個很重要的版塊,研究好電磁現象與電磁運動,無論是對這門學科的發展還是對社會生產的提高都有巨大作用。高中物理主要介紹了一些電磁現象與應用,例如,靜電感應;電流的磁現象;磁的電現象;還有電場、磁場的性質等等。高中物理的電磁學版塊看似與其它版塊無關,但其實息息相關。無論是電場中還是磁場中都會有力的作用和能的存在。所以,學好高中物理的電磁學對其他內容的學習與掌握也有一定幫助。
二、傳統高中物理電磁學的教學方法中存在的問題
1.教學模式單一
在以前的高中物理電磁學的教學過程中,由于受到高考的影響,往往都是在課堂上進行一種教師“講”,學生“聽”的模式,大部分教師為了完成自己的教學指標,只是把書上的內容原原本本的教給學生,很少有對知識進行深入講解,也很少讓學生參與實驗活動或者運用其他的教學模式,這在一定程度上降低了學生對電磁學的學習效率,讓學生對電磁學這一章節內容的理解不夠透徹,從而讓學生產生怕學,甚至拒學電磁學。
2.教師只注重教學結果
在應試教育的大背景下,我國的高中階段的教學的目標是將學生的解題能力提高,以實現提高學生的考試成績,從而忽略了對學生動手能力、獨立思考能力的培養,以及忽略了學生的創新與團隊合作意識等等。在物理電磁學這一章節的教學過程中,教師只會按照課本內容將書上的定理,公式與結論直接教給學生,而對它們的得出過程卻很少提到,然后讓學生花費大量的時間在做題上,這會在很大程度上影響學生對電磁學的學習能力,只知其然,卻不知其所以然,這樣教出來的學生就算能在考試中取得好的成績,也不能代表他將電磁學學好了,這樣的教學方法并不能教出真正意義上的物理人才,從長遠角度來說,也影響了物理學的進步與發展。
三、創新改革高中物理電磁學教學方法
1.豐富教學模式
物理學是一門理工科,憑傳統的單一教學模式會讓學生對這門課感到枯燥,從而影響其學習效率,而電磁學在高中物理中有占有很大一部分,是重點也是難點,所以,為了使學生能夠將其學好,教師可以采取豐富教學模式的方法去激發學生的學習興趣,提高學生的學習效率,最終達到將這門課學好的目的。例如,隨著科技的高速發展,現在的高中課堂基本上都配備了多媒體,教師可以充分利用多媒體設備幫助教學,通過多媒體展示的方式讓學生更能直觀的感受到:“場”現實中看不到,摸不著,但卻真實存在。通過多媒體還能將一些電子,質子,帶電導體等在電場和磁場中的運動軌跡展示在學生的面前,讓學生對它們的運動規律能有個更清晰的認識,對他們的學習也會更有幫助。
除了多媒體教學之外,教師還應適時的帶領學生做一些電磁實驗,高中生處于青春期,是一個對新鮮事物很好奇的年齡,讓他們親自動手進行電磁實驗,他們對實驗現象與結論一定會記得十分清楚,那么在電磁學這一章節的學習過程中也會輕松很多,教學效果也會提高。
2.激發學生的學習興趣
教師的教學方法再好,如果學生對著門課沒有興趣,那么教學效果也不會好,所以,激起學生對電磁的興趣很重要。首先,教師要讓學生感受到生活中處處存在的電磁現象,像靜電感應每個人都親自經歷過,另外再讓學生理解到電磁這一章節的重要性以及在生活中的應用,也能幫助學生提高學習效率。
另外,在課堂上,教學過程中教師也可以采用一些詼諧幽默的語言活躍課堂氣氛,提高教學效率,學生在這樣輕松的學習環境下,學生的學習積極性自然很高,遇到自己不懂的地方就會敢于向老師提出,教師也樂于回答學生的問題,這樣的教學效率自然很高,學好電磁學這一章節的內容自然也容易許多。
3.教師與學生的共同合作
教學活動是需要結合教師的“教”與學生的“學”一起合作完成的,僅僅靠一方的努力是不夠的,所以,教師在改進創新自己的教學方法與模式的同時,還應帶領學生一起主動參與到教學活動中來。在進行電磁學這一章節的教學之前,教師可以讓學生進行思考在生活中有沒有遇到什么與電磁有關的現象,然后通過這些現象進入到電磁學的教學中,當然,還可以讓學生在課前預習這一章節的內容,有問題的可以在課堂上提出;這些是課前的準備工作。在課堂上也需要師生的共同合作,教師在教學時不應只顧著完成自己的教學任務,還應考慮到學生們的接受情況,要根據實際情況隨時改變教學進度,這樣才能讓學生學好。至于課后,教師不能讓學生一味的做題,還要注意解題方法的教學,培養學生的解題能力,另外,解題的過程也是一個創新能力的培養過程,這對學生能力的全面提高會有很大的幫助。
4.總結物理知識的形成規律
高中物理教學是理論與實驗相結合的教學,主要通過多種手段對某個現象或者某個規律進行闡述,從而得出結論的過程。高中物理知識都是蘊含著規律的,一個新定理或者定律的提出,往往是需要其它幾個定理作為前提條件的,另外,還有許多定理定律是相似的,這也是一種規律所在。例如電場和磁場,這兩者就有很多相似點,帶電導體或帶電微粒在這兩個場中都會受到力的作用;電周圍有電場,磁體周圍有磁場,力學、運動學等的規律在這兩個場中也同樣適用。
總之,要想教好高中物理電磁學這一章節,就需要學生與教師的共同努力,教師應緊跟時展的腳步隨時改進創新自己的教學方法,同時也應要求學生提高自己的自主學習能力,只有這樣,才能將這節內容學好。
【參考文獻】
[1]陳玉琨.中國高等教育評價論[M].廣東:廣東教育出版社,1993
關鍵詞:靜電場;穩恒磁場;相似性;類比;學習
G642;O441-4
《大學物理》是理工科大學生必修的公共基礎課,學生在學習靜電場和穩恒磁場時,由于教學內容較抽象;概念、公式多而模糊不清;定理定律易混淆;計算復雜,學生學習起來遇到很多困難。“授人以魚不如授人以漁”,所以傳授學生學習方法就顯得更為重要。而靜電場和穩恒磁場在場的物質性、定量描述、對外表現以及反映場性質的基本定理、能量各方面均具有驚人的相似性,因此可利用此相似性在學習靜電場的基礎上學習穩恒磁場,對照學習靜電場的方法和規律進行學習磁場,對其相關的概念、公式定理、定律找出其相似點進行類比,觸類旁通,使學生在區別中鑒別,在聯系中掌握物理概念的內涵和物理本質。
一、運用類比法學習穩恒磁場
穩恒磁場和靜電場雖然是性質不同的兩種場,但它們具有很強的相似性。磁場和電場一樣,它們均是看不見摸不著而又確確實實客觀存在的特殊形態的物質。
1.靜電場和磁場概念的類比
靜電場:相對于觀察者靜止的帶電體周圍存在的場,稱為靜電場。
磁場:運動電荷周圍空間存在著看不見摸不著的物質,即磁場。
電場和磁場都是電荷(或運動電荷)周圍存在的特殊形態的物質。
2.電場強度與磁感應強度的類比
電場強度和磁感應強度有很多相似點,在學習磁感應強度時可參照學習電場強度的方法來進行學習,類比學習之后還可列表比較,如表一:
通過列表類比,把電場強度和磁感應強度的相似點直觀的呈現出來,學生一目了然,便于理解和記憶。
3.電場線和磁感應線的類比
(1)從概念上類比
電場和磁場均是比較抽象的特殊物質。為形象的反映電場而引入了電場線,化抽象為具體,形象直觀的反映電場。
電場線:在電場中畫出一系列假想的曲線,稱為電場線(電力線),它的疏密反映了場強的強弱,電場線上任一點的切線方向與該點場強方向一致。
磁感應線:磁場也可以像描述電場那樣,借助于磁感線來描述磁場,從而形象的引入磁感應線(磁力線),它的疏密反映磁感應強度的強弱,磁感應線上任一點的切線方向代表該點的磁感應強度的方向。
類比學習既掌握了新知識又鞏固了舊知識。
(2)在性質上類比
電場線:a、電力線起始于正電荷(或無限遠),終止于負電荷(或無限遠),有頭有尾,不形成閉合曲線,不會在沒有電荷的地方中斷,電場是有源場;b、任意兩條電場線不相交。
磁感應線:a、磁力線從N極出,終止于S極,且通過磁鐵內部又回到N極,構成一閉合回線,即磁場是渦旋場;b、任意兩條磁感應線不相交。
4.電通量和磁通量的類比
電通量 :通過電場中某一個面的電力線條數稱為該曲面的電通量,又稱 通量,且規定“穿出為正,穿入為負”。
磁通量 :通過磁場中任一曲面的磁感應線(或 線)條數稱為該曲面的磁通量,簡稱 通量,方向和電通量一樣,即“穿出為正,穿入為負”。
通過類比,在區別中鑒別,使學生對新舊知識得以很好的理解掌握。
二、場方程(高斯定理和環路定理)
電磁學中的兩場方程即高斯定理和環路定理是電磁學中較為重要的定理,這兩定理始終貫穿在靜電場和穩恒磁場中,反映了場的基本性質。
1.高斯定理和環路定理的基本公式
靜電場和穩恒磁場中的高斯定理和環路定理,它們互為對稱。學習磁場中高斯定理和環路定理可類比于靜電場中的高斯定理和環路定理的推導與討論,之后可列表類比總結,如表二。
公式表格化便于學生的理解掌握,在真空中如此,在介質中也如此,也可列表進行系統化的比較。
2.對電場中的高斯定理和磁場中環路定理的理解
針對這些相似點逐一給學生進行分析講解,類比學習,讓學生在區別與聯系中掌握其物理本質。
3.電場中的高斯定理和磁場中環路定理的運用
在求電場中場強的分布時,當電場具有某種對稱性(球對稱或軸對稱等)時,可利用高斯定理來求解,即先分析其對稱性作出適當的高斯面,從而利用高斯定理進行求解,即可求出場強 的分布;同理在穩恒磁場中求磁感應強度的分布時,當磁場具有某種對稱性時,可利用磁場中的環路定理來進行求解,即可求出磁感應強度 的分布。以下面兩例題來證明此相似性的運用。
例1:求均勻帶電球體的電場強度的分布。已知q,R
解: 先分析電場的對稱性,由于電荷球形均勻分布,其電場線必由球心向外輻射,故以O為球心的各同心球面上場強大小相等,方向垂直球面向外。以任一同心球面作為高斯面r,電場強度處處與球面垂直且大小相等。
例2:求無限長圓柱載流導體的磁場分布(電流均勻流過導體橫截面)。
解:設圓柱半徑為R,電流為 均勻流過導體橫截面,電流分布具有軸對稱,因此圓柱體內外空間中的磁感應強度也具有軸對稱,磁感應線是以軸線為中心的一系列同心圓。可用磁場中的安培環路定理來進行求解。
已知: 、R;電流沿軸向,在截面上均勻分布;電流分布―--軸對稱;磁場分布―---軸對稱;作積分環路r并計算環流
從這兩例題解題過程看出:不管是求靜電場中的電場分布還是求穩恒磁場中磁感應強度的分布,均要分析其對稱性,作出相應的高斯面或積分環路,再利用相應的公式來進行求解。
其實在靜電場和穩恒磁場章節中,還有很多物理量都具有上述的類比性。如:點電荷對應電流元;電介質對應于磁介質;電極化強度對應于磁化強度;電能與磁能對應等均存在著驚人的相似性,在教學中可以充分地利用類比法來加以講授,仔細辨析其中概念的內涵、公式的推到、習題的計算過程的同異之處,使學生很好的掌握其學習技巧,學習起來將會省時省力,事半功倍,熟練把握好所學的知識點并能靈活的加以運用。
參考文獻:
[1]羅益民,余燕. 《大學物理》[M].北京郵電大學出版社,2008
[2]范仰才,胡義華.《大學物理簡明教程》[M].科學技術文獻出版社,2015
關鍵詞: 大學物理 中學物理 銜接教學
對于理工科的大學生來講,物理不是一門全新的、陌生的課程,他們從初中開始接觸物理知識,這有助于大學物理的教學。但學生已具有的物理基礎知識也可能不利于大學物理的教學,因為大學物理和中學物理在教學方法、學習方法等各方面有許多不同,若學生已習慣于中學物理的教學方法和學習方法,已經形成了一定的思維定勢,將對大學物理的教學和學習帶來負面影響。所以,盡量做好大學物理和中學物理的銜接教學,使學生盡快地從中學物理過渡到大學物理的學習,是大學物理教學迫切需要解決的一個問題。
一、大學物理和中學物理的主要區別
1.教學方法和手段的區別。
中學物理教學內容少,課時多,所以教學進程相對較慢,老師有時間對內容進行詳細講解、分析,對學生提問,并通過課堂演練題目的形式邊講解、邊討論、邊練習,加深學生的理解和記憶,在每一章節或每一部分內容結束后,安排課堂練習或習題課,幫助學生總結歸納本章節的主要內容。大學物理由于教學內容多、課時少,課堂教學的信息量大,很少有時間進行課堂練習、介紹各種類型的習題,課堂上以老師講解為主,學生當堂理解和掌握課堂內容有很大的困難,要求學生課后自己總結和歸納。中學物理教學以物理知識點的傳授為主,將知識點講深講透;大學物理教學以物理思想和知識整體結構講解為主,主要是物理思想、方法的運用。中學物理中的許多物理現象都可通過實驗進行演示;大學物理教學由于種種原因,基本不進行課堂演示實驗。
2.教材的區別。
從教材的種類來看:中學物理教材種類少,只有必修教材和選修教材兩種版式;而大學物理教材種類多,據我們調查,現在各高校比較流行的大學物理教材版式有十多種。
從教材的內容來看:中學物理教材的內容雖然包括力學、熱學、電磁學、光學和原子物理五大部分,但都是五大部分的一些基本知識,而且與數學知識的結合不是非常緊密,物理中要用到的數學知識,學生已在數學課上學過,所以難度較小;而大學物理教材的內容雖然也是力學、熱學、電磁學、光學和原子物理五大部分,但在深度和廣度上都有加深和拓展,而且與高等數學知識的結合比較緊密,大學物理中要用到的高等數學知識,有許多內容學生在高等數學課還沒學過,所以難度增加了。
3.學習目的和目標上的區別。
雖然中學物理教學大綱已經明確規定了學習中學物理的目的,但大多數中學生學習物理的目的是為了在高考中取得好成績,考入理想的大學,因為目標明確,所以學習比較刻苦、自覺。雖然大學物理教學大綱已經明確規定了學學物理的目的,但現實情形是,剛考入大學的許多新生(因為大學物理一般在大一開設)學習目的不明確,學習目標不確定;一些學生學學物理的目標是在期末考試中能夠及格,拿到學分即可;作業只是應付了事;上課不認真聽講,個別學生甚至隨意曠課。
4.學習方法上的區別。
學習方法在大學物理的學習中也是非常重要的,掌握得好,事半功倍;掌握得不好,事倍功半。在大學物理的學習中要注重物理概念的理解和物理問題的分析。物理理論是高度概念化和定律化的知識體系,中學物理由于數學上的局限,很多物理概念無法用數學公式形式表示出來,只能解決一些簡單的問題,稍復雜一點的問題就要設法化為用初等數學可以解決的形式,學習的難點在數學技巧上,所以要多做計算練習,熟能生巧。而大學物理由于微積分的引入,各類物理問題大都可用相應的公式形式表示出來。
5.學習心理上的區別。
在中學,接二連三的小考、大考、聯考、模擬考,迫使學生緊張地并超負荷地學習。考入大學后,部分新生存在“休整”心理,所以思想上產生了一種惰性;部分學生自制能力較差,在中學里,學校的老師,家長對他們是保姆式管理,在大學里,基本是自我管理,生活、學習、工作等事情主要都得靠自己來安排,使他們產生了茫然不知所措的心理;部分新生由于中學物理沒有學好,對大學物理產生畏懼心理。
二、如何做好教學的銜接
1.適當放慢教學進度,使學生逐漸適應、過渡。
教育心理學的研究表明:學生由原來已習慣了的教學方法過渡到一種新的教學方法,需要一定的時間。學生已習慣于中學物理課堂教學慢節奏、少容量、講練結合的教學方法,若一開始就進行快節奏、大容量的教學,往往不能適應,不僅影響大學物理的教學效果,而且會挫傷學生學習物理的積極性。所以,要使學生有一個逐漸適應的過程,最后過渡到正常的教學進度。
2.重視緒論課的教學。
良好的開端是成功的一半。在大學物理的第一堂課,應將大學物理和中學物理的區別,學學物理的目的,本學期的教學計劃、教學內容、教學方法,成績考核、評定方法告知學生,同時介紹一些好學習的方法和經驗,使學生一開始就明白大學物理和中學物理有許多的不同。
3.研究中學教材內容,由中學物理知識過渡到大學物理知識的學習。
物理知識具有系統性和連貫性,大學物理的部分知識是在中學物理基礎上的提高,在進行這部分內容教學時,首先簡要復習中學物理知識,隨后指出中學物理知識的局限性或特殊性,從而比較自然地引入課題。要做到這一點,首先必須了解和研究中學物理教材內容,這部分內容較多,如圓周運動,中學研究的是勻速圓周運動的規律,但當速率變化時,圓周運動的規律如何?中學學過速度方向在一條直線上的相對速度問題,速度方向不在一條直線上的相對速度如何求解?恒力沖量的定義式和恒力做功公式中學里都學過,變力沖量和變力做功如何計算?但在教學中有一點要注意,復習中學的內容要重點突出,簡明扼要,目的是要由此引入大學物理新內容,重點是講解大學物理知識。
4.精心選擇例題和習題,鞏固所學的新知識和新方法。
大學物理教學和中學物理教學的一個重要區別是例題和習題的數量大大減少,但這并不是說在大學物理教學中不需要例題和習題,而是要精選例題和習題。通過典型例題講解和布置作業,達到鞏固新知識的目的。但由于大學物理教材中習題配置的一個共同性問題,用中學物理知識能完全求解的習題過多。所以,我們精選習題布置作業的原則是:完全用中學物理知識求解的習題一律不布置,凡是布置的習題要么規定必須用大學物理的新方法去求解,要么含有大學物理的新知識,以達到通過做作業來鞏固所學的新知識、新方法的目的。
5.采用多媒體教學手段,激發學生學學物理的興趣。
為了克服大學物理教學過程中基本上沒有課堂演示實驗,使學生覺得大學物理比較抽象、深奧的問題,應利用多媒體進行大學物理教學,充分利用多媒本教學的優點,用計算機上的模擬實驗來代替演示實驗,利用多媒體特有的聲光效果來吸引學生的注意力,激發學生的學習興趣。
物理教學 大學物理中學物理數學 知識結構 大學物理是理工科各專業的一門重要基礎課,通過學習物理學可以使學生熟悉自然界物質的結構、性質、相互作用及其運動的基本規律,而且能擴展和提高學生對其他學科的理解能力。大學物理課程在為學生系統地打好必要的物理基礎,培養學生樹立科學的世界觀,增強學生分析問題和解決問題的能力,培養學生的探索精神和創新意識等方面,具有其他課程不能替代的重要作用。
一、注意做好大學物理與中學物理的銜接
對于很多理工科類的大學生而言,在大學學習之前基本都接受過中學階段的物理課程學習,學生具備了一定的理論基礎,這對于大學物理的教學工作有一定的好處,但是也有可能對其造成不利影響,學生學習時會出現思維定勢的現象。而中學物理和大學物理在教學內容、教學方法、學生的學習方法等方面都存在著很大差異,因此,要想在大學物理教學過程中取得很好的教學效果,就必須要對大學物理與中學物理在教學層面上的銜接問題充分重視。我們必須要深入系統的分析兩者之間的差異性,以及兩者銜接問題的關鍵所在,并及時采取相關措施促進兩者之間的自然銜接。
比如,在課程內容方面,大學物理的教學內容是在中學物理內容的基礎之上進行理論深度的提升,因此,在大學物理的教學過程中應當重視大學物理課程內容的設計,注重從中學物理逐漸向大學物理內容的過渡,使學生更容易理解接受。比如我們可以在每一章節的開頭對中學物理涉及到的相關內容加以簡要回顧,然后總結中學物理課內容的特殊性與局限性,進而自然地引出大學物理對應部分的學習目的和主要學習內容。這就要求教師在備課時要對中學物理的教學內容加以充分的了解與研究。如果在大學物理教學內容上加以這樣的引導性內容的設計,那么可以讓學生在學習過程中更加自然的過渡到大學物理的學習過程中來。
二、注意數學工具在大學物理教學中的作用
不難發現,物理學是由一些基本定律構成的,而這些規律是以數學作為語言工具,然后賦以物理概念總結歸納推導形成的。所以要想學好物理學,高等數學是前提。主要涉及到的數學知識有以下兩方面:
一是微積分思想。大學物理不同于高中物理的一個重要特點就是廣泛運用微分、積分的知識,高中物理研究的是一些簡單特殊的現象,很多規律都是通過實驗給學生總結出規律或直接給定學生規律,然后應用,而大學物理中所描述的物理現象比較復雜,上升了一個理論高度,很多問題的解決必須用到微積分思想,所以必須學會用微積分思想去思考問題。
二是矢量運算。中學物理中矢量是把它當作標量來運算的,所以學生對矢量的方向性概念不深刻。而大學物理中矢量的方向性是不得不考慮的問題,很多物理規律的表示也經常采用矢量式去描述,方向大小就可以用一個式子簡單地表達出來。學生在學習過程中初次接觸矢量運算常犯一些錯誤:書寫時不能正確表示矢量式,任意刪加矢量箭頭;將矢量運算混同于一般代數運算,隨意書寫運算符號,“叉乘”隨便顛倒先后位置,點乘不寫中間的“點”等等。并且矢量的叉乘、點乘和矢量積分運算,剛開始學生在接受上會存在一定的困難,所以老師要引起注意,應該精講,并多加練習。
三、注意知識結構的系統性
每一門學科都是嚴密的科學體系,都是前人經過漫長的科學研究不斷探索而形成的理論體系。大學物理是由多種學科的基礎部分構成,每一部分都自成體系。在教學中我們要注意這些知識的系統性和連貫性,把握體系的整體框架,承前啟后,不斷打下伏筆,引導學生思考。以電磁學部分為例,電磁學是研究電磁場規律的學科。不外乎就是研究電場和磁場的規律,那么什么是電場?任何電荷周圍都激發電場,該電場有什么特征?對處于電場中的電荷施以電場力的作用,據此特征在電場中引入檢驗電荷,提出了描述電場強弱的物理量電場強度,討論了靜電場中對于閉合曲面的積分即電通量、對閉合曲線的積分即環流,也就是電場的高斯定理和環路定理。那么有電介質存在的時候電通量和環流又有什么特征呢?磁場是不是也可以照此思維去討論?描述磁場強弱的物理量磁感應強度的特征如何?對于閉合曲面的積分即磁通量、對于閉合曲線的積分即安培環路定理與電場的高斯定理和環路定理有什么不同?有磁介質存在的時候又怎么樣呢?最后引導學生得出完整而精美的麥克斯韋方程組,使得電磁運動規律在學生腦海中形成一個整體的理論體系。照這樣的思路去啟發學生,引導學生思考,不僅便于學生從學科整體框架結構上有一個宏觀的把握,而且能鍛煉學生的思維能力。
四、注意激發學生的學習興趣
學習興趣是學生在學習過程中產生的一種心理傾向。在這種心理傾向支配下,學生會對所學內容產生強烈的探其究竟的心理,從而增進觀察力的敏銳度。同時會使學生的學習具有定向的傾向性,意志品質得到增強,能在困難和挫折面前不折不撓,使學習物理的活動堅持下去。因此,激發學生學習物理的興趣,并由興趣激發出學習的動力,是學好物理的根本。
那么如何激發學生的學習興趣呢?我們可以從教學內容、手段等方面下功夫。
1.可以適時引入物理學史的介紹,給學生講述科學家們為了追求真理孜孜不倦的奉獻精神,也可以經常科普性地介紹一些物理前沿問題,使學生在課堂上思維得到放松調節,又能教育學生熱愛科學、培養學生科學思維和創新能力。
2.在物理教學過程中加入一些實驗,通過操作實驗,可以使學生對書本上的知識有一定的感性認知,加深學生對物理概念、定理等方面的理解,增強學生在學習過程中對抽象物理問題的理解,借助物理實驗可使抽象的物理知識變的形象化、具體化,比較直觀地說明了問題,并且可以調動學生學習的積極性和主動性,使學生更好的理解和掌握課本中的理論知識,從而提高教學效果。
3.在大學物理教學過程中可以把傳統板書教學和多媒體教學相結合。板書教學是大學物理教學過程中傳統的教學方法,板書教學有利于知識的表達和傳授,有利于數學推導過程的演繹。如果能結合多媒體教學,比如涉及到的圖形、簡單的實驗制作成動畫效果以多媒體的形式展現出來,豐富課堂形式,有利于活躍課堂氣氛。
4.在教學的過程中也可以讓學生參與到教學過程中,進行一些題目的計算、做一些圖像和設計一些小實驗,調動學生參與思考,形成師生互動的教學模式。
我們在教學過程中要注意勤動腦筋,不斷總結,認真備好每一堂課,生動詳實地上好每一堂課,這是我們每個教師義不容辭的責任。
參考文獻:
[1]教育部高等學校物理學與天文學教學指導委員會物理基礎課程教學指導分委員會.理工科類大學物理課程教學基本要求(2010年版)[M].北京:高等教育出版社,2011.
關鍵詞:獨立學院 大學物理 教學質量
《大學物理》課程是獨立學院工科專業學生開設的一門基礎課,該課程的學習有利于學生進一步認識客觀世界的本質,探究事物的發展規律,培養學生分析問題和解決問題的能力。該課程教學質量的提高有助于工科學生加強后續專業課程的學習,使學生進一步培養良好的科學素養和科學探究能力!
一、獨立學院《大學物理》課程教學現狀
目前,獨立學院的《大學物理》課程仍以理論講授為主,主要精力放在介紹物理學的基本概念,基本理論上面。這種學習往往沿襲了中學時代的學習套路,從而使學生的水平沒有從質上得到飛躍。大學物理的學習應該將重點放在微積分和矢量數學工具的應用上面,這樣會使大學生對物質世界的認識更客觀,更深刻。力學,熱學,電磁學,波動學各個部分并不是孤立的,而是具有共通的學習規律,單純的物理理論講授不能夠讓學生從整體上把握大學物理學習的核心。
二、獨立學院《大學物理》課程教學現狀的原因分析
形成獨立學院《大學物理》課程教學現狀的原因是多方面的,涉及到高等教育所有的主要職能及活動。其中高校自身的影響最為直接,主要取決于教學人員、學生質量、教學過程管理。
1.教師隊伍結構不合理
獨立學院作為我國高等教育的新興事物,近幾年發展迅速,但從事大學物理課程教學的專職教師隊伍構成不盡合理,主要是因為獨立學院的科研氛圍不濃、人才管理機制不健全,自己招聘的專職教師多為青年教師,他們大多是應屆畢業的研究生,甚至還有一些本科生,他們并不全是師范專業出身,也從來沒有參加過教學活動,因此教學經驗缺乏,實踐能力不足,不能很好地因材施教,無法很好地掌握教學進度和課程內容的取舍。此外,獨立學院還有相當一部分《大學物理》課程教師來源于原母體高校專職教師、退休教師和向社會公開招聘的退休教師。這三種不同來源的教師雖各有其優勢,卻也存在著一些不同層面的問題。母體高校專職教師不但要完成本校額定的教學和科研任務,還要利用屬于自己的休息時間到獨立學院任教,如此一來,在時間和精力上都會有很重的負擔。而且這些教師也不會因為獨立學院學生基礎較差而調整其教學內容,改變其教學風格,退休教師具有較為豐富的教學經驗,但由于年齡較大,體力和精力不足。
2.獨立學院生源質量較低,自主學習能力較差
獨立學院學生是高等教育改革和新的教育模式的嘗試者,根據國家招生政策,他們入學時的錄取分數線比第一、第二批本科適當降低。以河北省為例,2007年-2009年獨立學院錄取的最低分比第一批本科低91~137分,比第二批本科低63~92分(具體見表1)。因此,相對于第一批和第二批本科高校學生,獨立學院學生的文化基礎相對較差。
表1 河北省2007-2009年高考招生省控線對照表
《大學物理》課程作為工科學生的一門專業基礎課,往往在大學一年級第二學期開設。學生剛進入大學,中學階段受應試教育的影響,習慣于題海戰術,習慣于依賴老師,依賴課堂教學,對大學“引導式”的教學模式不適應,學習方法和認知規律還未改變,缺乏自主學習能力,雖然很努力但接受新知識較慢;還有一部分學生沒有養成良好的學習習慣,缺乏學習興趣和動力,學習上不求上進,不思進取,行為上缺乏自我約束力,上課玩手機,不帶書本,不做筆記,甚至遲到、早退、無故缺課。出于上述原因,部分學生自學能力低在獨立學院學生中尤為突出。
3.教學過程管理存在不足
(1)教學大綱難以滿足教學目標的要求
由于獨立學院發展速度快,申報的專業與普通本科高校相同或相近,往往沿用已有的教學大綱,而忽視了獨立學院側重于應用型、創業型人才培養的辦學宗旨。物理專業的《大學物理》課程教學大綱與獨立學院教學目標不盡相同,導致教學重點偏向純理論的鉆研,從而忽視了對獨立學院學生培養目標的整體把握。
(2)教學時數難以保證教學效果
以北京化工大學北方學院為例,工科學生的《大學物理》課程,課時為64學時。內容涵蓋了力學、熱學、電磁學、波動學,以及近代物理學內容。因此,課堂教學容量大,講課速度快,有些內容只能點到為止,這種講法會使獨立學院的許多學生吃不消跟不上。學完《大學物理》課程后,有些學生只能記得一些干巴巴的公式。
(3)適合獨立學院的教材征訂困難
獨立學院目前所采用的教材多為普通高校本科教材,理論性較強,而實踐操作訓練不足。有些獨立學院為了適應“少學時,學生基礎薄弱”的實際情況,只是將普通高校的本科教材做簡單機械的刪減,這樣做適得其反,增加了學生理解問題的難度。作為獨立學院《大學物理》課程配套教材的有關實驗教材更少。
三、獨立學院提高《大學物理》課程教學質量的對策
1.加強師資隊伍建設,全面提升教學質量
教師是開展教學活動的主體,是學校發展的脊梁,因此,提高教學質量關鍵在于師資隊伍建設。獨立學院應盡快構建相對穩定的骨干層和進出有序的流動層相結合的師資隊伍。相對穩定的骨干層應立足于對專職教師的培養,通過建立助課制度、聽課制度和教學經驗交流會等形式積累年輕教師的教學經驗.進出有序的流動層要求學院在外聘教師中選擇有深厚的理論功底又有豐富的實踐經驗、責任心強的教師,盡可能延長其授課時期。通過以老帶新,以新促老,在流動中優化隊伍,克服只教書不育人,只上課不答疑等問題。
2.圍繞教學目標,開展有效教學
圍繞獨立學院的教學目標,根據獨立學院學生的實際情況,大學物理課程的教學重點應該從以下幾個方面進行把握:
(1)輔導員,班主任,任課教師相互協作從方法上引導學生自學學生應配有專職輔導員,引導學生盡快適應大學生活,同時選擇有經驗的任課教師作為學生的班主任,幫助學生了解專業特點、課程設置、考核要求等;還要積極開展專題墻報、知識辯論賽、專題講座等第二課堂建設,引發學生的學習興趣。
任課教師從教學上首先要使學生對本課程有一個總體框架,理清內容體系與結構層次。明確大學物理各部分教學的重點、難點。深化學生對微積分以及矢量知識的重視,并掌握如何靈活地使用微元思想解決物理問題。
(2)充分利用三本學生的活躍個性展開基于應用的討論式教學
教學過程中時刻聯系所教學生的專業,比如在學習熱力學原理時,可以引導學生去分析和處理化學工程中的實際問題,結合一些專業知識,讓學生參與討論,鞏固學生對基本概念和原理的理解,讓學生開闊視野,感受到該課程對生產實際的指導作用,培養和提高學生的實際應用能力。
(3)結合本課程開展導向型的專題研究
隨著科技的飛速發展,物理學已經滲透到材料,生化,能源,信息與環境等領域,比如在學習電磁學的時候,讓學生調查一下電磁爐的工作原理;在學習電容器原理后,讓學生了解收音機的工作原理;在學習光電效應時,讓學生查閱CCD攝像頭的工作原理。通過導向型的專題研究和討論,有助于學生拓寬知識面,了解學科發展前沿,學會解決實際問題。在專題討論和研究中鼓勵學生結合所學選擇自己感興趣的專題撰寫小論文進行交流。同時,研究中要在教師的引導下,讓學生學會利用圖書館及網絡資源,自己查找與所選專題相關的文獻資料,進行整理、綜合、歸納完成專題論文的撰寫。由于學生自己從資料查找,論文撰寫以及匯報演講進行了全程訓練,他們會有很深的體會,就如一句諺語所說“我聽到的會忘掉,我看到的能記住,我做過的才真正明白”。
(4)作為教學指揮棒的綜合考核方式
以期末一張考卷為準的考核方式不利于學生能力的培養。因此將期末考試、平時學習與專題討論成績結合起來評判,期末考試考查學生對所學知識的掌握程度,占總成績的70%,采用閉卷方式考試,考試題目偏重于理解和應用,著重考查學生應用所學知識提出問題,分析問題和解決問題的能力,平時學習占15%,包括平時問題討論的表現、完成作業狀況和上課出勤情況;專題討論占15%,包括小論文寫作和上臺演講。
3.加強教學過程管理
(1)優化教學大綱,與教學目標協調一致
獨立學院教育應將突出應用能力教育作為學校的基本定位和培養目標。這就要求教育和培訓應以培養、提高學生的應用能力為中心,并以此來開發課程體系、決定教學內容、組織教學管理。《大學物理》課程教學大綱的制定應以“夠用、管用、實用”為原則,教學內容側重于適用,不側重于前沿;側重于實用,不側重于理論。
(2)優化課程內容,改善實踐環節
大學物理是一個龐大的理論體系,為了要在較短的時間內系統地講授好這門課程,使學生能夠掌握大學物理各部分的精髓,學會在實際問題中舉一反三、靈活運用,教學中應特別注意微積分知識的應用,微元思想貫穿物理學的每一部分。比如,在講授變力做功時,首先考慮一個位移微元上面力做功的大小;講授氣體壓強時,首先考慮一個分子對容器壁產生的壓強;講授磁場對通電導線的作用力時,首先考慮一個電子的受力情況;講授波動學時,首先考慮一個質點的運動情況等等。所以,只要掌握了微積分思想的應用,那么就可以抓住物理學的精髓。
因為本課程教學內容涉及面廣、概念多、原理抽象、內容繁瑣,頻繁的板書既增添了說明問題的難度,又延緩了教學進度,特別是獨立學院的學生基礎較差,更加容易使他們失去學習的興趣和信心,給老師教學和學生學習理解造成了很大的困難。因此,采用多媒體教學課件與黑板板書相結合的教學手段,將定義和定理的敘述、公式的描述、結論的總結、圖形等可以事先作成課件,在課堂上只需播放一下即可。特別是一些物理現象的動畫播放,不僅增強直觀的理解,提高學生學習物理的興趣,還可以省下時間來增加課堂的信息量,提高教學效率。比如在講述卡諾循環、電磁感應現象、楊氏雙縫干涉、波的衍射時,動畫演示要比枯燥的公式更具有說服力,更容易使學生理解。
(3)盡快組織《大學物理》教材以及實驗教程的編寫
獨立學院的教學管理機構應盡快組織物理教師,按照教育部制定的《理工科非物理專業大學物理課程教學基本要求》規定,遵循“以應用為目的”“以必需,夠用為度”的原則,適應少學時,學生基礎薄弱的現實情況,并注意與高中物理課程改革相協調。編寫適合本校學生使用的《大學物理》教材。在教學內容上抓基本內容,基本方法,便于學生加深對基本原理的理解,切實體會物理學的實用性。
Practice teaching investigation on“college physics”in Separate Institute
Zhang Yamin
Abstract:As a very importantbasic lesson,“college physics”is the required course for all most engineering course speciality students of separate institute.The article expounds the problem in the teaching,analyzes the reason.and puts forward the approaches to improving the teaching quality of this lesson.
Key words:separate institute;college physics;teaching quality
參考文獻:
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作者簡介:張亞民,男 1982.2 漢 籍貫:山東 學歷:碩士 主要研究方向:納米電子學
關鍵詞 教學的層次性 數學的立體性 物理教學
中圖分類號:G424 文獻標識碼:A
大學物理是工科類大學生主要科學課程之一,對于提高學生的科學素質、培養學生的創新精神和實踐能力具有重要的作用。該課程不僅是對學生進行嚴格的、系統的基本技能、科學方法、基礎的知識及技巧的訓練,更重要的是培養學生嚴謹的科學思維能力和創新精神,培養學生理論聯系實際、分析和解決實際問題的綜合能力。隨著科技進步的新趨勢和新挑戰,大學物理教學應該面對時代的發展,針對學生的不同特點,在教學內容、教學方法等方面不斷有所改革和創新。
大學物理教學的過程應引導學生從自然的現象發現其變化發展的規律,及其規律的實踐應用。其過程需要不同的認識過程、邏輯的思考、科學方法及創新精神。蘊涵著“立體感”、“層次性”。發掘出其中的內涵去激勵學生,影響他們對物理情感的體驗。這種情感的影響有可能改變他們對物理的態度與興趣,成為他們的“知己”,受用一生。
1 教學內容的層次性
從教學內容研究入手,根據認識過程的層次性,教學內容的聯系層次性,從易到難、由淺入深、由高到低、循序漸進對大學物理中各部分內容進行有機結合。根據不同的專業需求,教學內容的設置有兩種不同的體系:
分層次教學,把大學物理實驗課的教學分成實驗預備知識教學階段;基礎實驗教學階段;綜合性實驗教學階段;設計性實驗教學階段四個層次,按著每個層次教學內容的要求,采用適當的教學方法和手段。
(1)對于工程類的學生,按照物理內容的基礎性,難易程度與學生的知識水平及專業對物理的要求,依照教學內容層次,應將物理劃分為兩大部分:第一部分的內容:運動學、力對運動的影響(動力學)、自然界中兩種常見的運動(振動與波動)。(重點內容:動力學、振動與波動)。第二部分的內容:靜電場(電荷與電場)、靜磁場(運動電荷與磁場)、電磁感應、光學、熱力學(重點內容:熱力學、電磁學)。
(2)對于電子信息類的學生,根據其專業對物理的要求, 依照教學內容層次,應將物理劃分為兩大部分:第一部分的內容:運動學、力對運動的影響(動力學)、靜電場(電荷與電場)、靜磁場(運動電荷與磁場)、電磁感應(重點內容:電磁學)。第二部分的內容:振動學、波動學、光學、量子力學基礎(重點內容:振動與波動、量子力學基礎)。
2 教學過程的層次性
教學是教師施展教育的平臺,在這個平臺上,教師要在教學那種嚴謹而刻板的“氣質”中,“演活”物理深刻內涵與本質,教學不是曲高和寡的“陽春白雪”。愛因斯坦說過,興趣乃創造之母。沒能力激發興趣,可也千萬別“謀殺”了興趣。根據教學大綱的要求,教學進度的安排,學生的理解與接受的,“我們應該精心設計內容,為學生真正理解或應用這些內容提供豐富的平臺”。
分層次教學法,低起點、分層次、目標高、由淺入深、由易到難、循序漸進,按著學生的認知規律進行教學。
子彈以某一速度打入可轉動的木棒中,大部分學生認為這一自然現象過程滿足動量守恒。教師要善于抓住教學內容承載的素材來展開層次性的思維。幫助學生對物理概念的理解與定律應用;子彈可視為質點,而轉動的木棒應視為剛體。剛體可視為質點的剛性組合,這蘊含著一個質點也可組合為剛體(即質點也可視為剛體),但剛體不一定由一個質點組成(即剛體不能視為質點)。動量守恒適用于質點,而角動量守恒適用于質點。
每一章節的教學內容都有著邏輯性、層次性。教師把握內容的關聯性,像一個快樂的導游,層層深入,如數家珍,引領學生流連忘返于物理的美麗景觀里。教師講得行云流水,學生聽得不急不燥。一堂教學課下來,好似受到(下轉第132頁)(上接第115頁)了一次洗禮,身心俱悅。這應是教師追求的一種講課的氣氛。
3 教學方法與手段的立體化
教學的主要目的是知識的傳承,對象是學生,如何使學生在較短的時間內學到較豐富,較系列化的知識、方法和技能,又開拓學生的思維,激發學生的想象力,有利于培養學生的創新精神。這就要求教師在教學上更立體。因此在教學上采用靈活的教學方法,教學方法必須與教學內容相結合。
在剛體的動力學教學中可類比質點的動力學;在磁場的教學進程中可對比電場的教學進程;波動的教學內容與振動的內容密不可分。在知識的傳授過程中,建立以學生為主體,以教師為主導,根據厚基礎,強能力,高素質的培養目標,由易到難、由淺入深、由高到低、循序漸進,采用靈活的教學方法,使教學簡單明了,學生對概念的理解進一步加深,公式及應用得到進一步強化。
在應用類比教學法的同時,對比教學法也是必不可少的。不同的內容,雖有相似之處、互有聯系,但畢竟各有特點、各不相同,如不加以嚴格區別,常由于十分相似而破壞記憶的準確性。為了準確地掌握知識,應該把相似的知識進行對比,找出它們的不同點與相似之處,加深學生的印象,以強化精確的記憶。例如,在探討矢量場時,學生對旋度、方向旋度及方向旋度的極大值的理解與計算較為吃力。但學生對標量場的梯度、方向導數及方向導數的極大值的理解與計算較好。通過標量場的梯度與矢量場的旋度、方向導數與方向旋度對比,不難發現兩者之間在數學的幾何意義與的計算形式相類似,而不同之處是物理的意義與計算公式。
對比法也是物理學中常用的一種教學法,通過比較,找出不同物理規律、物理定律的共同點與差別,進一步加深學生對物理規律、物理定律的理解和掌握,同時也培養了學生分析問題、研究問題、思考問題能力。角動量和轉動動能,有的學生就習慣寫成線動量和平動動能。因此,必須講清如何從質點力學發展,推廣到剛體力學,使學生理解它們的內在聯系,并把最后得到的相似公式進行對比,找出它們本質的區別,又如,電場是有源場,而磁場是渦旋場,正是這本質的區別導致電場的規律-高斯定理和場強環流定律與磁場的規律-磁學中的高斯定理和安培環路定律的不同。
在教學中注重創新,探索研究性教學,發現式教學、問題式教學、討論式教學等教學方式,在電磁感應的內容中,動生電動勢的產生原因是洛侖茲力做功的結果,但在靜磁場的內容中,在討論洛侖茲力的特點是不做功。洛侖茲力是否做功 如何解決該問題。引導學生從不同的角度來探討。
通過教師的創新教學,來提高學生的創造能力。課堂上,多提為什么?如何做?在總結電磁場的內容時,學生了解電荷可以激發電場,運動電荷產生磁場。兩者都是電荷產生的物質,問題是這兩種物質有何關系。讓學生自己通過實踐去尋找正確的、合理的答案,培養其創造能力。
總之,在大學物理教學中,恰當地應用類多種教學方式,使學生學到的科學方法和邏輯思維方法,迅速獲得新知識;理解新、舊知識的內在聯系;更好地認識新事物的本質與特征;新知識更加鮮明、準確,舊知識更加深刻、牢固。使我們能提高課堂教學效率,取得事半功倍的效果。
參考文獻
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19世紀法國雕塑家羅丹曾說過:“生活中不是沒有美,而是缺少發現美的眼睛。”物理學是一門自然科學,它研究自然的規律和法則,大自然本身處處存在著天然的藝術設計,因而,物理學和美學是分不開的。許多文科生認為物理是較為抽象的自然科學,學起來艱澀而枯燥乏味。為了提高文科生對物理的學習興趣,教師應針對文科生形象思維和語言感知能力強的特點,在講解物理學中讓他們明白物理學中蘊含著對稱美、簡約美與和諧美。
1.對稱美
對稱總給人美感,物理學規律的描述處處顯示出了對稱美。例如,平面鏡成像、電荷的正負、作用力和反作用力、電生磁和磁生電、物質與反物質等空間對稱性,角動量守恒體現了宇宙的空間轉動對稱性,能量守恒體現了宇宙的時間平移對稱性。
2.簡約美
在一個藝術家眼里,簡潔就是一種美。物理學源于對自然現象的解釋和摸索,曾經是很繁瑣的,隨著物理學家對自然規律一步步探究,他們逐漸總結出了反映物理本質屬性的基本概念、定理和定律。例如,宇宙中的種種作用力可歸納為萬有引力、電磁力、強相互作用力、弱相互作用力四種;牛頓三定律解釋了低速條件下的物體動力學特征;麥克斯韋方程組可以解釋電磁學的許多問題;愛因斯坦相對論內涵很神奇,它的原理卻十分簡單明了。
3.和諧美
自然界既是千姿百態的,又是統一的,萬千事物的存在和變化遵從一定的規律,這些為數不多的規律體現了自然界的統一與和諧之美。牛頓將“落下的蘋果”和行星運動引力聯系起來;麥克斯韋理論統一了電、磁、光;愛因斯坦廣義相對論將引力、時間、空間、物質聯系起來;德布羅意關系揭示了物質波動性和粒子性的統一。物理學不僅是一門科學,也是一種文化,在理科生大學物理課堂上,教師可以將物理與文學結合起來,借助優美的古詩詞句加深學生對物理規律的理解和記憶,同時培養他們的文學素養。張若虛的《春江花月夜》中,詩句“春江潮水連海平,海上明月共潮生”描繪了明月與潮水同升的景象;史達祖在《滿江紅•中秋夜潮》中用詩句“萬水歸陰,故潮信盈虛因月”提示了潮汐現象與月亮相關。由此,教師可以讓學生明白:利用萬有引力公式定量計算發現,月球的引潮力是太陽的2倍多,潮汐主要是月球對潮水的引力而形成的。蘇軾的詩“峰多巧障目,江遠欲浮天”形象講述了“光沿直線傳播”的理論。教學中以詩句引趣,以意激情,使學生自然地進入最佳學習狀態,有利于啟發學生思維,強化學生記憶,調動課堂氣氛。
二、注意文理科生大學物理教學的差異性
文理科生物理基礎差距大,理科生熟悉的內容,文科生可能并不了解。文科生具有較強的文字功底和語言表達能力,理科生獨立思考和邏輯思維強。為解決不同知識背景學生的需求,教師應從教學內容、考核方式和教學方法等方面探索出適合高等院校實際的、能充分調動師生積極性的教學模式。
1.教學內容的不同
文科學生與理工科學習物理知識有著本質不同。首先,課時差距很大,北京工商大學(以下簡稱“我校”)理工科每學年總課時為119課時,而文科學生只有34課時,這要求教師要精選文科生物理學習內容;其次,物理基礎的不同使得任課教師在教學深度和難度上要把握得當。另外,理工科大學物理教學是為了培養研究和應用型人才,文科學生學物理是為了提高他們的科學素養。因而,理工科教學內容應“系統化”、“邏輯化”和“研究型”,而文科學生側重于科學精神和物理規律的定性學習。我校理工科大學物理教學內容系統化,涉及力學、熱學、振動和波動、光學、電磁學和近代物理。教師教學不單純以“傳授知識”活動為主,而且要輔之以“探索知識”活動,這不但發展一般應用知識的能力,還要發展高層次能力,即創造力。在教學中,注重教學主題的引入,啟發學生思考問題,理論聯系實際,從而培養學生分析問題和解決問題的能力,讓學生從單純的物理知識學習上升到創新能力的培養。我校教師讓學生走進實驗室,引導學生自主設計和開發新的實驗儀器,通過這樣的教學方式,提高學生動手能力和科研技能,培養他們的創新能力。最終,教師指導學生獲得三項物理演示實驗競賽獎:2011年北京市大學生物理實驗競賽一等獎,2011年北京市大學生物理實驗競賽三等獎,全國高校第10屆物理演示教學儀器一等獎。文科大學物理教學中注重物理學史的介紹,讓學生了解物理學規律和定律變革的洗禮,深刻領會物理學家思想的真諦,感悟科學家所具有的探索精神、求真精神、創新精神和獻身精神,以及科學家們所表現出的謙虛、誠實、合作、淡泊名利的優秀品質。例如,在講述卡諾循環物理原理時,介紹了法國青年工程師卡諾如何在前人研究基礎上找到了提高蒸汽機效率方法的研究過程,由此激勵學生在學習中應像卡諾那樣具備不斷探索的精神。又如在引入庫倫定律時,不僅讓學生了解庫倫,還要了解卡文迪許、富蘭克林等科學家為該定律的建立付出的不懈努力,使庫侖定律最終在1784~1785年間通過紐秤實驗得以驗證。課堂物理學史的引入不僅能使學生對所學內容印象深刻,還激發了他們學習物理的興趣,培養了他們的人文精神。
2.課堂教學方式不同
針對理工科學生特點,教師著重訓練他們的邏輯思維能力、空間想象能力、運算能力和科學研究能力,可以采取下面幾種教學方式:第一,運用所學物理知識,教師引導學生對物理問題進行科學分析,形成一定的邏輯思維習慣、抽象思維能力、解題思路和物理模型。第二,教師指導學生熟練運用高等數學知識解決物理問題。微積分是最常用的數學分析手段,也是學生覺得最難的數學工具,物理教師應向學生深入剖析微積分的物理意義,以此提高他們的運算能力。第三,大學物理實驗數據經常要使用計算機軟件來處理,有些學生計算機水平低,教師應加強他們的信息處理能力。第四,物理規律和理論來源于實驗和生產實踐,教師通過大學物理實驗課培養學生的實驗動手能力和創造力。大學物理學習對文科生要求相對比較低,主要掌握基本物理概念和原理,培養一定的科學思維方式。考慮到文科生物理基礎薄弱,教師可利用輕松愉悅的教學方式引入教學主題,向文科學生適當介紹與物理有關的社會問題如能源、環境問題,當代科技前沿知識如航天飛機、納米材料知識,而最簡單形象的就是利用實驗儀器的演示來解釋物理問題。我校大學物理演示實驗室已向文科生開放,“法拉弟籠”是學生最感興趣的實驗之一。當約50~100KV高壓電源向法拉第籠放電時,籠內的同學安然無恙,學生對此驚訝不已,覺得真不可思議。教師用靜電屏蔽的物理理論進行解釋后,并啟發學生思考:在生活中是否存在類似現象?學生想到了高壓線圈外的鐵架,還有些同學想到如果將易發生雷電地區的房屋裝上這些具有屏蔽作用的籠網,可以保護人身安全,這樣的演示實驗讓學生感覺到物理現象就在身邊。物理演示實驗室展廳還擺放有許多生活中可以見到的實驗儀器,如三維電影、魚洗盆。這些實驗儀器越貼近生活,學生越有興趣,急切地想知道它們的物理本質。教師再引導學生分析其中的物理奧妙,學生必然興趣盎然,覺得物理大有用處。
3.教材和考核方式不同
1)方法意識障礙原因分析。高中階段學生陷于題海戰術而不能自拔,無暇研究學習方法。大一新生受學習慣性影響,尚未從應試教育的桎梏中走出,學習上仍處于被動依賴狀態,只能簡單沿用高中的學習方法來應付大學物理學習。2)程序方法障礙原因分析。大學物理內容多課時少,教師在課堂上只能講解重點、難點和疑點,學生不可能在課堂上理解消化所有內容,必須重視每個學習環節才能學好大學物理。學生普遍對學習各環節的重要性認識不足而忽略某些學習環節,又沒掌握好各個環節的學習方法,往往引發程序方法應用障礙。3)常規方法障礙原因分析。教師偏重知識傳授而疏于學法指導,導致學生對物理學習的常規方法缺乏系統了解;教材中涉及的學習方法往往隱藏在知識內容之中,學生只注重知識學習而忽視方法學習;缺乏學習方法系統訓練,學生的學習方法是零碎的而不是系統的。上述三種原因導致學生應用常規方法時力不從心,比如觀察無計劃、無重點、無總結;實驗時只知照本宣科,而對實驗原理和實驗思想缺乏深入鉆研,對實驗現象和出現的問題缺乏理論思考,只有直覺興趣和操作興趣,缺乏因果認識興趣和概括性認識興趣;思考茫然而無頭緒,沒有經過抽象概括形成概念的習慣,只注意規律的表述本身而忽視其建立過程,只有物理知識而沒有物理思想;應用知識只限于解題,不善于運用所學知識去解釋自然現象和解決實際問題。4)自學方法障礙原因分析。學生依賴心理強,自學積極性低;獨立獲取學習信息的能力差,不善于利用圖書期刊和網絡信息解決問題,畏難而放棄自學;自學方法不當,盲目貪多求快不求甚解,問題越積累越多最后不得不放棄自學。5)個性方法障礙原因分析。大一新生由于方法意識淡薄,程序方法不愿用,常規方法不會用,自學方法不能用,方法水平還停留在較低的層次上,無法通過堅持使用程序方法、活用巧用常規方法、不斷創新自學方法,逐步形成獨特而系統的個性學習方法。
2教學對策
必須采取系統化的教學對策,才能有效地消除物理學習方法障礙。教學對策的指導思想是:以自學能力的培養為主線,以方法意識樹立為前提,以程序方法指導為基礎,以常規方法訓練為核心,以個性方法確立為目標,全面統籌學法指導,寓學法指導于知識傳授之中,貫穿于整個教學過程之中。1)牢固樹立方法意識。教學過程中一手抓傳授知識,一手抓學法指導,方法得當則事半功倍。中國古話“授人以魚,不如授人以漁”,達爾文名言“最有價值的知識是關于方法的知識”都非常深刻地說明了做事方法的重要性。制訂學習方法培養大綱,將方法培養與知識傳授有機地滲透和結合起來,并精心安排到每次課的教學中去。樹立班級內部學習方法的好典型,激勵其他同學積極探索大學物理學習方法,形成人人重視學習方法的良好氛圍。2)夯實程序方法基礎。強調學習環節的重要性,促使學生克服惰性,堅持使用程序方法,避免環節缺失給學習造成不必要的困難。利用緒論課系統講解各學習環節的學習方法及具體要求,通過教師隨時抽查和學生自查互查相結合的辦法確保學生按要求完成每一次課的學習循環。掌握程序方法并不難,難在長期堅持,剛開始需要教師耐心督促和鼓勵,當學生感覺到應用程序方法的好處時,就會自覺地堅持下去。(1)預習方法。弄清學習內容的重點、難點、疑點并分類標記,梳理知識脈絡,行有余力的同學可以完成課后練習以檢查預習的效果;(2)聽課方法。留意教師解決問題的思路和方法,達到鞏固重點內容、突破難點內容、澄清疑點內容的目的,簡記內容要點、分析和解決問題的思路、補充知識及自己對某些問題的看法或疑點;(3)復習方法。德國心理學家艾賓浩斯的研究表明,遺忘在學習之后立即開始,最初遺忘速度很快,以后逐漸變慢。課后要盡早復習避免遺忘,如利用課間時間迅速將所學內容在頭腦中過一遍“電影”;復習既要理解和鞏固所學知識,又要將知識條理化,還要對聽課時產生的疑點進行深入思考;復習要在作業之前完成;(4)作業方法。獨立完成作業既能通過對知識的直接應用來鞏固知識,也能準確地暴露出學習中存在的問題,面對問題先獨立思考,反復思考仍無法解決時再請教。歸納各種題型及其常規解法,探討一題多解和最優解法;(5)總結方法。總結是鞏固提高的過程,每次課后做個小結,每章后做小總結,學期末做大總結,總結可以使知識條理化和系統化,便于形成網絡化的知識結構,促進知識融會貫通。3)結合知識傳授進行常規方法指導。常規方法是物理學習的核心方法,物理學習過程離不開觀察、實驗、思考、遷移等方法。各種方法的運用要點如下:(1)觀察方法。先做觀察計劃,再確定觀察步驟等細節,確保觀察有目的、周到、細致、深刻,最后總結觀察內容,有些情況下需要經過多次觀察才能達到目的;(2)實驗方法。避免盲目實驗,從實驗目的、實驗儀器的選用、實驗原理的推敲、實驗內容的確定、數據處理方法的選擇、從實驗中合理得出結論等方面都要認真鉆研,務必通過實驗激發學習興趣、增強感性認識、鞏固理論知識;(3)思考方法。思考是學習的核心任務。在觀察和實驗的基礎上,通過分析得到合乎規律的理性認識,完成從實踐到理論的第一次飛躍離不開思考的積極參與。物理學習就是要善于通過抽象和概括的方法形成物理概念,通過歸納、演繹、概括的方法建立物理規律,通過分析、綜合、比較等方法解決物理問題;(4)遷移方法。遷移就是物理知識在其它條件下的應用。解題是物理知識最直接的應用;運用物理知識解釋自然現象能讓學生感受到物理知識的實際作用,產生成就感并從內心深處激發學習興趣;解決實際問題是理論向實踐的第二次飛躍,也讓物理知識應用的進一步深化和活化。常規方法伴隨學習過程的始終,常規方法學法指導是一項經常和長期的任務,應抓住一切教學時機結合教學內容反復進行指導和系統歸納,促使學生對常規方法從模仿使用到熟練使用,從無意識使用到自覺使用,逐漸掌握常規方法的應用技巧和規律。4)促使學生探索自學方法。終生學習主要依靠自學,自學方法應該成為大學階段的常規學習方法。自學方法沒有統一的模式,也不是單一的方法,而是包含程序方法、常規方法的方法體系。大學生缺乏自學經驗,需要老師善加引導才能逐步掌握自學方法。一是要介紹自學的基本方法,明確自習、復習、作業、總結等學習環節的基本方法和具體要求;二是要教會學生獲取資料的方法,培養學生通過各種媒介獲取學習信息的能力;三是要做好四個結合:即學與思結合,學與問結合,學與習結合,學與用結合;四是要不斷探索最佳學習方法;五是要磨練學生克服困難的堅強意志。5)鼓勵學生形成個性方法。個性方法是個體面對物理學習內容時獲取知識的特殊方法。個性方法具有綜合性、獨特性、高效性和創造性的特征。綜合性是指個性方法并非單一的學習方法,而是融合程序方法、常規方法和自學方法于一體的方法體系;獨特性是指個性方法具有與學生個性特點相結合的特殊性;高效性是指個性方法具有比共性方法更高的學習效率;創造性是指個性方法是對學習方法的創新。上述四個特征是檢驗學習方法是否為個性方法的標準,應引導學生在堅持使用程序方法和熟練掌握常規方法的基礎上,通過提高學習方法理論素養和借鑒優秀的學習方法,結合學習基礎、學習內容和個性特點不斷完善和創新自學方法,力爭形成一套高效率的個性學習方法。
3教學對策的實施效果
開展物理教育實驗,具體步驟如下:(1)利用觀察、訪談等方法初步了解大學物理學習方法障礙現狀;(2)設計大學物理學習方法障礙調查問卷并實施調查統計,歸納大學物理學習方法障礙的各種類型并分析原因,提出針對性強的教學對策;(3)在同一專業隨機編班的基礎上,通過前測試卷了解各班的物理基礎并從中挑選出實驗班和對照班。前測試于學期初進行,考查高中物理力學和電磁學內容;(4)實驗班采用學習方法障礙對策教學,對照班采用常規教學法教學,實驗過程中教師相同,教材相同,學生都在不知情的自然情況下參與;(5)通過后測試卷評價教學對策的教學效果。后測試于學期末進行,考查大學物理力學、電磁學內容。實驗班和對照班測試時間相同,批改采用流水作業;(6)分析成績統計數據以檢驗教學對策的實際效果。教育實驗中應注意以下問題:(1)保證教育實驗的必要前提,即實驗班和對照班的學習基礎差異要在實驗允許的范圍內;(2)創造教育實驗的良好條件,一要讓學生在不知情的自然情況下參與,二是教師在對照班的教學中要避免使用實驗班的教學對策;(3)精心設計測試試卷,測試問題要能較好地反映學生的學習方法水平,這是測試能否達到目的和實驗結果是否真實可靠的關鍵。實驗結果如表1和表2所示,以2010級材料實驗班與對照班為對象。
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