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新时期大学物理教学改革探讨

 论文栏目:大学物理论文     更新时间:2020/8/5 11:55:00   

摘要:大学物理在理工科高校扮演重要角色,是众多理工科基础。本文针对新时期理工科专业大学物理教学中的现状,从教学内容、教学手段、教学形式等方面浅析教学改革举措,促进大学物理学科发展,同时培养本科生逻辑思维、科学思维能力,更好的促进大学生全面发展。

关键词:大学物理;教学改革;教学手段

《大学物理》是高等院校、理工科专业学生所必修的一门公共基础课。主要内容包括力学、热学、光学、电磁学及量子物理部分[1]。涉及内容较多,覆盖面较广,同时要求严密的逻辑推导能力与数学运算能力。因此理工科专业学生在学习过程中面临较大困难。同时,很多理工学科的学生往往对大学物理重视程度不够,视其为一般大学公共课程。此外,随着互联网技术发展,大学生往往被形形色色的网络所吸引,相对枯燥的大学物理往往缺少足够的趣味性以致不能激发大学生学习物理的兴趣。以上种种因素造成大学物理学科发展缓慢。而事实上,大学物理不单单是理工专业公共基础课,同时是其他学科如材料科学与工程、机械工程、通信工程、热能与动力工程、土木工程等学科的基础。此外,面对日益发展的科学技术,物理学科往往承载着重要作用。环顾三次工业革命,无一不一随着物理学科发展而发生[2]。第四次工业革命也可能随着量子通信、量子计算机、可控核聚变等物理技术的发展而发生。因此,新时期下《大学物理》教学改革非常必要,不但有利于促进物理学科的发展,同时有利于为社会培养高技能理工科专业人才。本文将从教学内容、教学手段、教学形式等方面浅析教学改革举措,以此提高大学物理教学水平。

1教学内容改革

新时期下,理工专业对物理学科重视程度越来越低。由于课程较难、不及格学生较多,一些院校将大学物理的课程由通常的140学时,逐步减少至120学时、96学时甚至80学时[3]。因此,在有限授课时间内,对教学内容及时调整尤为重要。(1)因材施教、依据专业性质调整教学内容:由于大学物理涉及内容广泛,而理工专业学科众多。在有限的教学课时内,如若兼顾所有物理学研究内容,一是学而不精,二是容易造成顾此失彼。因此,按照专业相近程度,划分不同大学物理教学内容,做到合理的取舍。如对材料科学与工程、化学与工程、环境与工程等学科,加重热学、量子物理部分教学讲解;对机械工程、土木工程、建筑环境与设备工程等学科,适当增加牛顿力学部分教学;对通信工程、电子信息与工程等学科,增加电磁学比重。这样,即使在有限的教学课时内,突出重点,仍然能够使学生掌握本科学所需的物理专业知识。(2)增加物理学史与物理趣味性,吸引学生学习兴趣:物理课程不同于其他课程。物理课程需要严谨的逻辑推导与数学运算。物理往往比较枯燥,难于吸引学生兴趣。因此,适当增加教学内容的趣味性,可以大大激发学生学习兴趣,提高学生学习物理的动力。回顾物理学史,包含着无数趣味物理实验,以及物理谬论引发的趣味讨论,同时很多物理大家本身就幽默风趣。将这些有趣的故事,适当引入课堂,有助于缓解枯燥的物理教学,激发学生学习物理兴趣,更好地掌握物理概念、物理原理及物理定律的推导方法。

2教学手段改革

(1)数学是物理学的基础:纵观每一位物理大师,都有着高深的数学基础。数学与物理同为逻辑性较强的课程。然而,结合我们对以往教学的观察,相比于高等数学等数学类公共基础科,大学物理不及格人数相对较多。究其原因反应对物理概念、物理原理的综合运用能力较差。因此,在教学过程中应该强调将复杂的物理模型具体数学化,转化为数学问题,便于求解。比如,量子力学的核心内容是薛定谔方程和矩阵力学,简单来说就是求解二阶偏微分方程和矩阵求特征值的问题。用数学的语言去求解复杂的物理模型,往往事半功倍。(2)力是物理学的核心:大学物理主要内容包含力学、热学、光学、电磁学、量子物理部分。这几部分看似相互独立,事实上这几部分紧密联系。学生对大学物理,由于找不到各个部分的关联性,往往顾此失彼。刚学会新的,就忘记前面部分。因此,在教学过程中要注意各部分之间的关联。大学物理是一脉相承,紧密相关的。力是连接各部分之间的纽带。比如,量子力学的基础是确定哈密顿量,进而转化为数学问题;电磁学的基础是分析带点体系的库仑力与洛伦兹力;热学部分的基础是热力学第一定律,反映能量与做功的问题;光学部分虽然是光的相干性问题,干涉增强或者衍射增强的基础仍然是基于振动力学合成问题。在教学过程中,引导学生善于运用力学的观点去分析物理模型,做到综合掌握物理各部分内容。(3)启发、联想式教学更容易掌握知识点:大学物理教学内容丰富,基本物理概念、物理定律,描述物体的物理量相对较多,各个物理量容易混淆。尤其力学部分,相关物理量、公式及定律达几十个之多。在教学过程中,多多利用启发、联想式教学,可以让学生充分把握相关物理原理,理清各部分之间的关联与区别。比如,已知位矢,我们能够得到哪些物理量?通过对时间求导,我们可以得出速度、加速度,物体的受力问题,进一步得到动量定理、动能定理,力对物体的做功;通过位矢与速度的叉乘,可以得到力矩信息,继而得到刚体角动量定理、定轴转动定理,刚体做功问题等等。从这个例子可以看出,只要得到位矢,整个力学部分便全部可以进行求解。通过这样的联想式、启发式教学,有助于学生牢固大学物理相关原理与定理。(4)密切联系生活,激发学生求知欲:大学物理与日常生活紧密相关。我们日常生活中所看见的、听见的、感受到的,无一不充满着物理原理。同时,大学物理中的基本原理在日常生活普遍存在。例如,雨天行走,撑伞往前撑,静止时垂直撑伞;微波炉加热物体的原理等等。培养学生对生活的洞察能力,善于发现问题,解决问题。有助于激发学生求知欲,主动学习大学物理的能力。

3教学形式改革

(1)多媒体教学为主,注重物理原理的动画引入:随着科技的进步,多媒体技术在现代教学中扮演重要作用。面对复杂的物理模型、物理原理,借助多媒体动画展示,可以使学生直观的理清物理原理,物理定律。将抽象的物理原理图形化,以图形化的记忆,更易于掌握物理相关知识点。(2)结合科技,线上发布与批改作业:作为一种逻辑性很强的学科,一定量的大学物理作业是必须的。经过作业的练习,可以使学生灵活运用物理原理而非只将知识点停留在课堂层面。传统的纸质作业在作业发布、批改、分发作业本中浪费大量的时间。基于科技进步,采用线上发布作业,学生线下练习,并上传系统,教师线上批改作业。不但节省大量时间,同时教师可以快速确定学生错题范围,集中降解。(3)结合国内外优秀公开课视频,提升物理综合素养:作为一种传统学科,大学物理在全世界各个国家有着广泛的基础,世界知名高校为了推动学校全球化、物理学科发展,都不同程度地推出了公开课。课下鼓励学生观看网易公开课,观看知名高校大学物理视频。不但提升学生英语水平,同时让学生体验“原滋原味”的物理定律、物理原理描述,更好地掌握物理知识。

4结语

大学物理作为一门传统的学科,是众多理工科专业的基础,对于推动科技进步起着至关重要的作用。本文围绕大学物理教学改革,从教学内容、教学手段、教学形式等方面进行阐述。对学生而言,可以激发学生学习物理的兴趣,进而积极主动的学习大学物理相关知识,提高大学物理相关知识的综合运用能力;对教师而言,可以更好地提高对大学物理课程的教学;对社会而言,为高校、社会培养高技能人才打下坚实的基础。同时,需要指出的是大学物理教学改革是一个循序渐进的过程,不断的做到与时俱进,才能更好地培养人才,服务社会。

参考文献

[1]马文尉.物理学[M].北京:高等教育出版社,2006.

[2]刘瀚文.浅谈物理学与工业革命之间的关系[J].教育科学,2017,07,00297.

[3]王丽梅.大学物理教学改革的探索与实践[J].辽宁商务职业学院学报,2004,2,76.

作者:樊乐乐

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