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新時期大學物理教學改革探討

 論文欄目:大學物理論文     更新時間:2020/8/5 11:55:00   

摘要:大學物理在理工科高校扮演重要角色,是眾多理工科基礎。本文針對新時期理工科專業大學物理教學中的現狀,從教學內容、教學手段、教學形式等方面淺析教學改革舉措,促進大學物理學科發展,同時培養本科生邏輯思維、科學思維能力,更好的促進大學生全面發展。

關鍵詞:大學物理;教學改革;教學手段

《大學物理》是高等院校、理工科專業學生所必修的一門公共基礎課。主要內容包括力學、熱學、光學、電磁學及量子物理部分[1]。涉及內容較多,覆蓋面較廣,同時要求嚴密的邏輯推導能力與數學運算能力。因此理工科專業學生在學習過程中面臨較大困難。同時,很多理工學科的學生往往對大學物理重視程度不夠,視其為一般大學公共課程。此外,隨著互聯網技術發展,大學生往往被形形色色的網絡所吸引,相對枯燥的大學物理往往缺少足夠的趣味性以致不能激發大學生學習物理的興趣。以上種種因素造成大學物理學科發展緩慢。而事實上,大學物理不單單是理工專業公共基礎課,同時是其他學科如材料科學與工程、機械工程、通信工程、熱能與動力工程、土木工程等學科的基礎。此外,面對日益發展的科學技術,物理學科往往承載著重要作用。環顧三次工業革命,無一不一隨著物理學科發展而發生[2]。第四次工業革命也可能隨著量子通信、量子計算機、可控核聚變等物理技術的發展而發生。因此,新時期下《大學物理》教學改革非常必要,不但有利于促進物理學科的發展,同時有利于為社會培養高技能理工科專業人才。本文將從教學內容、教學手段、教學形式等方面淺析教學改革舉措,以此提高大學物理教學水平。

1教學內容改革

新時期下,理工專業對物理學科重視程度越來越低。由于課程較難、不及格學生較多,一些院校將大學物理的課程由通常的140學時,逐步減少至120學時、96學時甚至80學時[3]。因此,在有限授課時間內,對教學內容及時調整尤為重要。(1)因材施教、依據專業性質調整教學內容:由于大學物理涉及內容廣泛,而理工專業學科眾多。在有限的教學課時內,如若兼顧所有物理學研究內容,一是學而不精,二是容易造成顧此失彼。因此,按照專業相近程度,劃分不同大學物理教學內容,做到合理的取舍。如對材料科學與工程、化學與工程、環境與工程等學科,加重熱學、量子物理部分教學講解;對機械工程、土木工程、建筑環境與設備工程等學科,適當增加牛頓力學部分教學;對通信工程、電子信息與工程等學科,增加電磁學比重。這樣,即使在有限的教學課時內,突出重點,仍然能夠使學生掌握本科學所需的物理專業知識。(2)增加物理學史與物理趣味性,吸引學生學習興趣:物理課程不同于其他課程。物理課程需要嚴謹的邏輯推導與數學運算。物理往往比較枯燥,難于吸引學生興趣。因此,適當增加教學內容的趣味性,可以大大激發學生學習興趣,提高學生學習物理的動力;仡櫸锢韺W史,包含著無數趣味物理實驗,以及物理謬論引發的趣味討論,同時很多物理大家本身就幽默風趣。將這些有趣的故事,適當引入課堂,有助于緩解枯燥的物理教學,激發學生學習物理興趣,更好地掌握物理概念、物理原理及物理定律的推導方法。

2教學手段改革

(1)數學是物理學的基礎:縱觀每一位物理大師,都有著高深的數學基礎。數學與物理同為邏輯性較強的課程。然而,結合我們對以往教學的觀察,相比于高等數學等數學類公共基礎科,大學物理不及格人數相對較多。究其原因反應對物理概念、物理原理的綜合運用能力較差。因此,在教學過程中應該強調將復雜的物理模型具體數學化,轉化為數學問題,便于求解。比如,量子力學的核心內容是薛定諤方程和矩陣力學,簡單來說就是求解二階偏微分方程和矩陣求特征值的問題。用數學的語言去求解復雜的物理模型,往往事半功倍。(2)力是物理學的核心:大學物理主要內容包含力學、熱學、光學、電磁學、量子物理部分。這幾部分看似相互獨立,事實上這幾部分緊密聯系。學生對大學物理,由于找不到各個部分的關聯性,往往顧此失彼。剛學會新的,就忘記前面部分。因此,在教學過程中要注意各部分之間的關聯。大學物理是一脈相承,緊密相關的。力是連接各部分之間的紐帶。比如,量子力學的基礎是確定哈密頓量,進而轉化為數學問題;電磁學的基礎是分析帶點體系的庫侖力與洛倫茲力;熱學部分的基礎是熱力學第一定律,反映能量與做功的問題;光學部分雖然是光的相干性問題,干涉增強或者衍射增強的基礎仍然是基于振動力學合成問題。在教學過程中,引導學生善于運用力學的觀點去分析物理模型,做到綜合掌握物理各部分內容。(3)啟發、聯想式教學更容易掌握知識點:大學物理教學內容豐富,基本物理概念、物理定律,描述物體的物理量相對較多,各個物理量容易混淆。尤其力學部分,相關物理量、公式及定律達幾十個之多。在教學過程中,多多利用啟發、聯想式教學,可以讓學生充分把握相關物理原理,理清各部分之間的關聯與區別。比如,已知位矢,我們能夠得到哪些物理量?通過對時間求導,我們可以得出速度、加速度,物體的受力問題,進一步得到動量定理、動能定理,力對物體的做功;通過位矢與速度的叉乘,可以得到力矩信息,繼而得到剛體角動量定理、定軸轉動定理,剛體做功問題等等。從這個例子可以看出,只要得到位矢,整個力學部分便全部可以進行求解。通過這樣的聯想式、啟發式教學,有助于學生牢固大學物理相關原理與定理。(4)密切聯系生活,激發學生求知欲:大學物理與日常生活緊密相關。我們日常生活中所看見的、聽見的、感受到的,無一不充滿著物理原理。同時,大學物理中的基本原理在日常生活普遍存在。例如,雨天行走,撐傘往前撐,靜止時垂直撐傘;微波爐加熱物體的原理等等。培養學生對生活的洞察能力,善于發現問題,解決問題。有助于激發學生求知欲,主動學習大學物理的能力。

3教學形式改革

(1)多媒體教學為主,注重物理原理的動畫引入:隨著科技的進步,多媒體技術在現代教學中扮演重要作用。面對復雜的物理模型、物理原理,借助多媒體動畫展示,可以使學生直觀的理清物理原理,物理定律。將抽象的物理原理圖形化,以圖形化的記憶,更易于掌握物理相關知識點。(2)結合科技,線上發布與批改作業:作為一種邏輯性很強的學科,一定量的大學物理作業是必須的。經過作業的練習,可以使學生靈活運用物理原理而非只將知識點停留在課堂層面。傳統的紙質作業在作業發布、批改、分發作業本中浪費大量的時間;诳萍歼M步,采用線上發布作業,學生線下練習,并上傳系統,教師線上批改作業。不但節省大量時間,同時教師可以快速確定學生錯題范圍,集中降解。(3)結合國內外優秀公開課視頻,提升物理綜合素養:作為一種傳統學科,大學物理在全世界各個國家有著廣泛的基礎,世界知名高校為了推動學校全球化、物理學科發展,都不同程度地推出了公開課。課下鼓勵學生觀看網易公開課,觀看知名高校大學物理視頻。不但提升學生英語水平,同時讓學生體驗“原滋原味”的物理定律、物理原理描述,更好地掌握物理知識。

4結語

大學物理作為一門傳統的學科,是眾多理工科專業的基礎,對于推動科技進步起著至關重要的作用。本文圍繞大學物理教學改革,從教學內容、教學手段、教學形式等方面進行闡述。對學生而言,可以激發學生學習物理的興趣,進而積極主動的學習大學物理相關知識,提高大學物理相關知識的綜合運用能力;對教師而言,可以更好地提高對大學物理課程的教學;對社會而言,為高校、社會培養高技能人才打下堅實的基礎。同時,需要指出的是大學物理教學改革是一個循序漸進的過程,不斷的做到與時俱進,才能更好地培養人才,服務社會。

參考文獻

[1]馬文尉.物理學[M].北京:高等教育出版社,2006.

[2]劉瀚文.淺談物理學與工業革命之間的關系[J].教育科學,2017,07,00297.

[3]王麗梅.大學物理教學改革的探索與實踐[J].遼寧商務職業學院學報,2004,2,76.

作者:樊樂樂

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