大學(xué)物理教學(xué)的革新及施行論文
1大學(xué)物理課程教學(xué)方案的調(diào)整
首先，應(yīng)針對(duì)不同專業(yè)設(shè)置不同的課程內(nèi)容。例如，我校就針對(duì)工程類本科專業(yè)將大學(xué)物理分成了A、B、C三類，分別包含不同的教學(xué)內(nèi)容，為各類工程類專業(yè)打好物理知識(shí)基礎(chǔ)。此外在授課時(shí)應(yīng)結(jié)合本專業(yè)的特征，適當(dāng)拓展一些與專業(yè)結(jié)合的知識(shí)點(diǎn)，讓大學(xué)物理教學(xué)內(nèi)容能服務(wù)于各專業(yè)的應(yīng)用。在分專業(yè)設(shè)置教學(xué)內(nèi)容后，一個(gè)突出的問(wèn)題就是課時(shí)數(shù)偏少。在保證教學(xué)效果的前提下，應(yīng)解決教學(xué)內(nèi)容多和教學(xué)時(shí)間少之間的矛盾，盡量讓學(xué)生在較少的時(shí)間內(nèi)掌握物理研究方法和思維方式。學(xué)生不僅要在上課時(shí)能“聽(tīng)得懂”講授的內(nèi)容，還要自己知道如何去下手處理問(wèn)題。這就要求把教師的精講和學(xué)生的課下練習(xí)結(jié)合起來(lái)，課上教師授課時(shí)不需要面面俱到。例如，在講述理論公式時(shí)只需要給出推導(dǎo)原理和所需要的數(shù)學(xué)方法即可，推導(dǎo)地具體過(guò)程要求學(xué)生課下自己完成，而應(yīng)該把時(shí)間花在對(duì)公式的產(chǎn)生背景、公式的應(yīng)用范圍以及理解和應(yīng)用上。大部分教材在每章的后面都有小結(jié)提綱，每一章結(jié)束之后小結(jié)部分讓學(xué)生自己來(lái)整理，教師可以簡(jiǎn)單提出歸納總結(jié)。另外，對(duì)一些有可比性的知識(shí)，可以精講一類，對(duì)比性的介紹另一部分的知識(shí)。例如，在電磁學(xué)中電場(chǎng)部分和磁場(chǎng)部分知識(shí)結(jié)構(gòu)基本相同，這樣可以把電場(chǎng)部分作為講述分析的重點(diǎn)。建立了基本的思維方式和研究方法后，對(duì)磁場(chǎng)部分的知識(shí)可以以此類推，很容易就能理解掌握。還有在力學(xué)中質(zhì)點(diǎn)系的動(dòng)量定理、動(dòng)量守恒和動(dòng)能定理、動(dòng)能守恒部分，也可以采取這樣類比講述的方式，節(jié)約上課時(shí)間，提高授課效率。
2多方式結(jié)合靈活教學(xué)
各專業(yè)學(xué)生在五年的中學(xué)物理教育后，對(duì)物理課程已經(jīng)有了一些認(rèn)識(shí)，加上應(yīng)試教育的影響，給多數(shù)學(xué)生留下了枯燥乏味的印象[2]。這就要求教師在教授大學(xué)物理課之前首先要在緒論部分指明大學(xué)物理和中學(xué)物理的不同之處，更正學(xué)生認(rèn)為大學(xué)物理就是對(duì)以前知識(shí)的`重復(fù)闡述，另外講述一下大學(xué)物理的現(xiàn)狀，尤其是前沿知識(shí)，調(diào)動(dòng)學(xué)生的積極性，激發(fā)學(xué)生的求知欲望。在今后的授課中，為了清除物理知識(shí)留給學(xué)生的枯燥乏味的壞印象，可以借助新的教學(xué)手段，例如多媒體教學(xué)。多媒體教學(xué)綜合了符號(hào)、圖像、聲音、影像等多種媒體信息，根據(jù)教學(xué)目標(biāo)和教學(xué)對(duì)象的特點(diǎn)，通過(guò)合理選擇和有機(jī)組合在教學(xué)過(guò)程中生動(dòng)演示各種物理現(xiàn)象和物理過(guò)程，達(dá)到最優(yōu)化的教學(xué)效果。例如：剛體轉(zhuǎn)動(dòng)、彈簧振動(dòng)、波動(dòng)以及氣體分子運(yùn)動(dòng)等多種抽象的物理模型和過(guò)程都可以通過(guò)多媒體直觀地展示出來(lái)，幫助學(xué)生提高空間想象能力。多媒體教學(xué)已經(jīng)成為不可替代的一種重要教學(xué)手段，它的優(yōu)勢(shì)和地位不容忽略。但是現(xiàn)在許多教師對(duì)多媒體教學(xué)手段過(guò)度依賴，忽視板書(shū)，走向了授課就是播放多媒體課件的另一個(gè)極端[3,4]。尤其是在講述例題時(shí)，速度較快的展示公式以及計(jì)算過(guò)程并不能吸引學(xué)生的注意力，反而會(huì)使得學(xué)生由于跟不上進(jìn)度而被迫放棄聽(tīng)課。如果在此時(shí)結(jié)合多媒體的圖形展示，利用板書(shū)將解題過(guò)程一一詳列，更會(huì)吸引學(xué)生的注意力，順著教師講解的步驟慢慢弄清楚問(wèn)題所在，實(shí)現(xiàn)多媒體技術(shù)和板書(shū)的完美結(jié)合。此外，必要時(shí)也可要讓具有一定計(jì)算機(jī)編程知識(shí)的學(xué)生來(lái)模擬或擬合一些現(xiàn)有的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)和圖形。例如，在講述熱學(xué)部分的麥克斯韋速率分布函數(shù)關(guān)系圖時(shí)，可以讓有matlab或mathmatic編程基礎(chǔ)的學(xué)生嘗試著去擬合一下速率分布函數(shù)關(guān)系圖，看得到的結(jié)果是否跟麥克斯韋總結(jié)出來(lái)的公式相同，加深學(xué)生的印象，同時(shí)提高學(xué)習(xí)興趣，幫助學(xué)生準(zhǔn)確掌握知識(shí)的難點(diǎn)和重點(diǎn)，提高學(xué)習(xí)效率。俗話說(shuō)，興趣是最好的老師。課堂上在介紹新知識(shí)之前，首先尋找新舊知識(shí)的矛盾點(diǎn)或者闡述現(xiàn)有的理論和不能解決的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)狀，讓學(xué)生看到以前知識(shí)的局限性，把握時(shí)機(jī)提出設(shè)想，提高學(xué)生的興趣，讓學(xué)生帶著濃厚的學(xué)習(xí)興趣和疑問(wèn)去接受新知識(shí)。例如：在講解氫原子的線狀光譜時(shí)，可以先把實(shí)驗(yàn)上得到的氫原子線狀光譜一一列出，并講明當(dāng)時(shí)的理論現(xiàn)狀（盧瑟福為解釋?duì)亮Ｗ由⑸鋵?shí)驗(yàn)中大角散射部分提出了原子核模型，但該模型存在局限性，沒(méi)有解決原子核外電子的運(yùn)動(dòng)情況），加之行星模型應(yīng)用原子體系的不適用性，勢(shì)必要求新的理論介入。隨后加入對(duì)量子背景的介紹，玻爾三大假設(shè)自然而然插入，非常完美地解釋了原子的線狀光譜和原子的穩(wěn)定性問(wèn)題。除了課堂上知識(shí)的傳授，課下通過(guò)組織物理興趣小組、成立物理協(xié)會(huì)、開(kāi)展家電維修、建模競(jìng)賽、大學(xué)生競(jìng)技賽等各種活動(dòng)參與創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)訓(xùn)練項(xiàng)目和大學(xué)生創(chuàng)新項(xiàng)目，讓學(xué)生有機(jī)會(huì)把課堂上學(xué)到的理論知識(shí)應(yīng)用到實(shí)際生活中來(lái)，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性，提高綜合素質(zhì)。上面從多媒體技術(shù)、計(jì)算機(jī)模擬、課堂設(shè)問(wèn)、課下興趣小組等幾個(gè)方面結(jié)合自己的教學(xué)心得對(duì)多種教學(xué)方式相結(jié)合的靈活教學(xué)模式做了初步探討和實(shí)踐。只有各種教學(xué)手段交錯(cuò)使用，揚(yáng)長(zhǎng)避短，才能合理利用資源達(dá)到最優(yōu)的教學(xué)效果。
3加強(qiáng)啟發(fā)式實(shí)驗(yàn)教學(xué)
大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)課程是大學(xué)物理的附屬課，是主要針對(duì)理工科大學(xué)的專業(yè)特點(diǎn)和基礎(chǔ)課程內(nèi)容開(kāi)設(shè)的驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)。學(xué)生課堂接受理論知識(shí)對(duì)實(shí)驗(yàn)基本原理有所了解后，通過(guò)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證，可以加深對(duì)基礎(chǔ)知識(shí)的理解。但由于實(shí)驗(yàn)過(guò)程和結(jié)果都早已被確認(rèn)，因此在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中應(yīng)不僅讓學(xué)生熟悉實(shí)驗(yàn)儀器、掌握基本實(shí)驗(yàn)方法、給出驗(yàn)證性結(jié)果，更重要是培養(yǎng)學(xué)生的觀察能力、分析和處理問(wèn)題的能力。根據(jù)實(shí)驗(yàn)過(guò)程中出現(xiàn)的問(wèn)題和不合理的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，找出原因所在，培養(yǎng)學(xué)生獨(dú)立思考、改裝實(shí)驗(yàn)的能力。因此，針對(duì)不同專業(yè)需求考慮一些實(shí)驗(yàn)的取舍，也可以增設(shè)設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)和綜合性實(shí)驗(yàn)。學(xué)生可以根據(jù)自己的合理想法在現(xiàn)有實(shí)驗(yàn)儀器的基礎(chǔ)上，重新整合實(shí)驗(yàn)過(guò)程，驗(yàn)證自己的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)，使學(xué)生充分發(fā)揮設(shè)計(jì)能力。例如，在“透鏡焦距測(cè)定”這個(gè)基礎(chǔ)物理實(shí)驗(yàn)過(guò)程中，在接收屏上觀察到的物象并不清晰，有時(shí)還會(huì)將光源的燈絲形狀呈現(xiàn)在物象里，這時(shí)可以啟發(fā)學(xué)生想辦法來(lái)解決該問(wèn)題。可以從改進(jìn)光源入手，設(shè)計(jì)一個(gè)適合本實(shí)驗(yàn)的平面光源，本人在教授該實(shí)驗(yàn)過(guò)程中受到這個(gè)實(shí)驗(yàn)誤差的啟發(fā)，設(shè)計(jì)了一種新型平面電光源裝置（專利：一種平面光源裝置，授權(quán)公告號(hào)：CN202580770U）。該面光源采用微單元平面光源結(jié)構(gòu)，可以根據(jù)需要定制微單元尺寸和個(gè)數(shù)，能保證光源的平面度和均勻度；在“楊氏模量測(cè)定”實(shí)驗(yàn)過(guò)程中可以對(duì)實(shí)驗(yàn)室的楊氏模量測(cè)定儀進(jìn)行改裝，利用激光器代替光杠桿中的平面鏡，并調(diào)節(jié)激光器使出射激光的方向與工作平臺(tái)平行，這樣射出的激光會(huì)打在遠(yuǎn)處的標(biāo)尺上，得到較大的光杠桿長(zhǎng)臂，降低機(jī)械結(jié)構(gòu)的復(fù)雜性，且測(cè)量方便。指導(dǎo)學(xué)生已將該實(shí)驗(yàn)儀器的改造申請(qǐng)到實(shí)用新型專利“激光楊氏模量測(cè)定儀”（授權(quán)公告號(hào)：CN202393656U）。通過(guò)設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)和啟發(fā)式實(shí)驗(yàn)教學(xué)，提高學(xué)生對(duì)知識(shí)的理解能力，進(jìn)而培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新意識(shí)。
4教師教學(xué)素養(yǎng)的提高
針對(duì)上面提出的改進(jìn)辦法，要求高校教師應(yīng)注重平時(shí)知識(shí)的積累，加強(qiáng)質(zhì)量文化建設(shè)。許多青年教師的教學(xué)效果不好，很大原因是自己對(duì)所要教授的內(nèi)容理解不到位。只有扎實(shí)的基礎(chǔ)理論和對(duì)專業(yè)知識(shí)的深刻理解，才能在課堂上講出道理，理清思路，指出方法；另外，還需高校教師將科研融入到教學(xué)中。根據(jù)現(xiàn)代科技快速發(fā)展的要求，借鑒國(guó)內(nèi)外各種教材的長(zhǎng)處，對(duì)大學(xué)物理授課內(nèi)容做出一些相應(yīng)的修改，適當(dāng)?shù)丶尤氩糠挚萍记把刂R(shí)。這就要求高校教師提高科研能力，教師在做科研的同時(shí)必然去查閱資料文獻(xiàn)，會(huì)對(duì)新的觀點(diǎn)進(jìn)行思考總結(jié)；在申報(bào)各類科研項(xiàng)目的同時(shí)會(huì)對(duì)科技前沿知識(shí)有一個(gè)總結(jié)性的認(rèn)識(shí)；在與同行進(jìn)行學(xué)術(shù)交流時(shí)，會(huì)交流觀點(diǎn)、思想碰撞、取長(zhǎng)補(bǔ)短，產(chǎn)生新的科學(xué)認(rèn)識(shí)，這樣就會(huì)夯實(shí)自己的專業(yè)基礎(chǔ)知識(shí)、修正自己思想上的紕漏，充分了解科技前沿的步伐。教師把在科研過(guò)程中提純的思維方法和前沿思想，在課堂上滲透給學(xué)生，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣，開(kāi)闊學(xué)生視野，培養(yǎng)學(xué)生的科研意識(shí)和創(chuàng)新能力。例如，在講述電磁學(xué)部分中的帶電體所帶電量時(shí)，需要對(duì)學(xué)生在中學(xué)時(shí)接受的“任何帶電體所帶的電量都是e的整數(shù)倍”這個(gè)觀點(diǎn)做一下修正。基本粒子質(zhì)子和中子這一類強(qiáng)子是由更基本的單元———夸克組成的，而夸克具有一個(gè)顯著的不同以往的特征就是它的帶電量是基本電量e的分?jǐn)?shù)倍23|e|或-13|e|。適時(shí)地加入一些前沿知識(shí)必定會(huì)開(kāi)闊學(xué)生的知識(shí)視野，集中學(xué)生的注意力，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。通過(guò)大學(xué)物理這門(mén)基礎(chǔ)課程的學(xué)習(xí)，使學(xué)生熟悉自然界物質(zhì)的結(jié)構(gòu)、性質(zhì)、相互作用及其運(yùn)動(dòng)規(guī)律，為后繼專業(yè)課程的學(xué)習(xí)奠定必要的物理基礎(chǔ)，尤其是養(yǎng)成良好的理科思維習(xí)慣和處理問(wèn)題的方法。從科學(xué)教育的基本規(guī)律出發(fā)，強(qiáng)化基礎(chǔ)知識(shí)積累，結(jié)合以上幾種方式，目前所教授的各專業(yè)理科生對(duì)本課程的學(xué)習(xí)效果興趣明顯提高，學(xué)生在學(xué)習(xí)過(guò)程中的主動(dòng)性和積極性也充分地調(diào)動(dòng)了起來(lái)。只要堅(jiān)持對(duì)教學(xué)過(guò)程中紕漏的不斷修正，師生共同努力，一定會(huì)提高學(xué)習(xí)效果，逐步形成科學(xué)的思維習(xí)慣，培養(yǎng)出具有創(chuàng)新性思維的高素質(zhì)理科人才。
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