非物理專業(yè)普通物理教學(xué)方法的探討論文
普通物理是工科專業(yè)的必修課，要求學(xué)生了解基本概念、基本理論。現(xiàn)在普遍存在一個(gè)奇怪的現(xiàn)象，很少有學(xué)生對(duì)普通物理感興趣。他們覺(jué)得學(xué)習(xí)普通物理，就是為了應(yīng)付考試，湊湊學(xué)分。出現(xiàn)這種現(xiàn)象的原因，是普通物理深?yuàn)W難學(xué)，不像文史知識(shí)一樣淺顯易懂。上課的時(shí)候，只有極少數(shù)學(xué)生認(rèn)真聽(tīng)講，大部分學(xué)生不是昏昏欲睡就是看課外書(shū)。為了調(diào)動(dòng)學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性，筆者根據(jù)學(xué)生的特殊情況，采取了如下對(duì)策。
一、將物理學(xué)史引入課堂
普通物理對(duì)非物理專業(yè)的學(xué)生來(lái)說(shuō)深?yuàn)W難懂[1]，如果在教學(xué)過(guò)程中，講授物理學(xué)史上科學(xué)家探索自然規(guī)律的故事，可以增加講課的感染力，吸引學(xué)生的注意力，提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，幫助學(xué)生透過(guò)現(xiàn)象抓住本質(zhì)，既讓學(xué)生知其然，更讓學(xué)生知其所以然。物理學(xué)史不僅讓學(xué)生學(xué)到相應(yīng)的物理知識(shí)，加深對(duì)物理概念、物理規(guī)律的理解，還可以學(xué)到做人做事的能力。下面舉兩個(gè)例子
1.德布羅意的故事。德布羅意是法國(guó)物理學(xué)家，他從小就酷愛(ài)讀書(shū)。中學(xué)時(shí)代顯示出文學(xué)天賦，后在巴黎索邦大學(xué)學(xué)習(xí)歷史，并獲得歷史學(xué)位。一次偶然的機(jī)會(huì)他聽(tīng)到實(shí)驗(yàn)物理學(xué)家的哥哥與人談到關(guān)于光、輻射、量子性質(zhì)等問(wèn)題的討論后，激起了學(xué)習(xí)物理的強(qiáng)烈興趣，特別是他讀了龐加萊的《科學(xué)的價(jià)值》等書(shū)后，轉(zhuǎn)向研究理論物理學(xué)。從他哥哥那里德布羅意了解到普朗克和愛(ài)因斯坦關(guān)于量子方面的研究，進(jìn)一步引起了他對(duì)物理學(xué)的極大興趣。經(jīng)過(guò)一翻思想斗爭(zhēng)之后，德布羅意終于放棄了已決定的研究法國(guó)歷史的計(jì)劃，選擇了物理學(xué)的研究道路，并且希望通過(guò)物理學(xué)研究獲得博士學(xué)位。經(jīng)過(guò)多年的努力，他提出實(shí)物粒子也具有波粒二象性，成為波動(dòng)力學(xué)的創(chuàng)始人，物質(zhì)波理論的創(chuàng)立者，量子力學(xué)的奠基人之一，于1929年獲得諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)。德布羅意的故事告訴我們，做任何事情，只要努力、用心去學(xué)，都會(huì)取得巨大的成就。
2.相對(duì)論的故事。大家都知道相對(duì)論是愛(ài)因斯坦創(chuàng)立的，卻不知荷蘭科學(xué)家洛侖茲已經(jīng)看到了相對(duì)論的曙光。洛倫茲是荷蘭權(quán)威物理學(xué)家，比愛(ài)因斯坦年齡大，是個(gè)卓越的物理學(xué)家但比較保守。他雖推導(dǎo)出了洛侖茲變換式，卻是為了維護(hù)牛頓的地位。當(dāng)年麥克爾遜-莫雷實(shí)驗(yàn)結(jié)果讓物理學(xué)家百思不得其解，很大程度上沖擊了以太學(xué)說(shuō)，光速不變的現(xiàn)象讓許多人震驚，為了維護(hù)牛頓力學(xué)經(jīng)典體系，洛侖茲通過(guò)簡(jiǎn)單的推理提出了著名的洛侖茲變換來(lái)“解釋”這一現(xiàn)象――他的意思是：正是以太的存在才導(dǎo)致了在其中運(yùn)動(dòng)的物質(zhì)收縮。可見(jiàn)他仍然沒(méi)有否定以太的存在，還是在為牛頓辯護(hù)。由于牛頓在物理界的威望太大，洛倫茲始終不敢背叛他。這也就導(dǎo)致了洛侖茲與相對(duì)論擦肩而過(guò)的遺憾。但愛(ài)因斯坦不一樣，他年輕，朝氣蓬勃，敢于向任何一個(gè)權(quán)威挑戰(zhàn)。洛倫茲變換公式被愛(ài)因斯坦引用，并給出了全新的解釋――沒(méi)有以太，只有光速不變。思想觀念的不同導(dǎo)致了他們不同的結(jié)果。相對(duì)論創(chuàng)立的故事告訴學(xué)生，在科學(xué)的道路上不要迷信任何權(quán)威，不要有任何盲目崇拜，否則，只會(huì)固步自封，裹足不前。
筆者認(rèn)為，在普通物理課堂中引入物理學(xué)史，不僅豐富了學(xué)生的課外知識(shí)，讓學(xué)生知道物理學(xué)家探索自然規(guī)律的艱難，而且在了解物理學(xué)家故事的過(guò)程中慢慢地學(xué)習(xí)物理概念、物理規(guī)律。無(wú)論在對(duì)學(xué)生進(jìn)行思想教育方面還是在提高課程的物理質(zhì)量方面都起了積極的作用，這是物理教師在教學(xué)過(guò)程中把教書(shū)與育人結(jié)合起來(lái)的有效方式。
二、傳統(tǒng)教學(xué)和多媒體教學(xué)相結(jié)合
非物理專業(yè)的課時(shí)有限，要在短短的一年之內(nèi)上完普通物理課程，采用傳統(tǒng)的“語(yǔ)言+板書(shū)”的形式勢(shì)必很難完成任務(wù)。而如果采用多媒體技術(shù)，學(xué)生則不能很好地理解解題方法和解題思路。筆者根據(jù)實(shí)際情況采用兩者相結(jié)合的方式[2]。對(duì)于難道高、需要計(jì)算推導(dǎo)的章節(jié)，采用傳統(tǒng)的教學(xué)方式，用粉筆書(shū)寫，步步為營(yíng)，一步一步推導(dǎo)，爭(zhēng)取讓大部分學(xué)生聽(tīng)懂。而對(duì)于只需要理解物理概念、物理圖像的地方，則采用現(xiàn)代多媒體技術(shù)，利用其豐富的聲像、信息資源，增大教學(xué)信息量，同時(shí)可使授課形象、生動(dòng)，便于學(xué)生理解。多媒體技術(shù)具有豐富的圖形變換、動(dòng)畫(huà)演示等功能，動(dòng)態(tài)的模擬和演示不僅能輔助學(xué)生對(duì)一些概念的理解，更能激發(fā)創(chuàng)新學(xué)習(xí)的興趣。例如在“振動(dòng)與波”這一章的.學(xué)習(xí)中，可通過(guò)多媒體技術(shù)生動(dòng)、形象地演示“勻速圓周運(yùn)動(dòng)的豎直投影運(yùn)動(dòng)是簡(jiǎn)諧振動(dòng)”這一重要的概念。
總之，在大學(xué)物理教學(xué)中，我們要辯證地看待和分析多媒體技術(shù)與傳統(tǒng)教學(xué)方法之間的關(guān)系，恰當(dāng)?shù)剡\(yùn)用多媒體技術(shù)激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和提高教學(xué)效率。對(duì)一些需要數(shù)學(xué)推導(dǎo)的內(nèi)容，可以采用傳統(tǒng)教學(xué)方式與多媒體技術(shù)相結(jié)合的方式，使傳統(tǒng)教學(xué)與多媒體技術(shù)教學(xué)相輔相成，渾然一體，構(gòu)筑獨(dú)具特色的課堂教學(xué)結(jié)構(gòu)模式，優(yōu)化教學(xué)效果。
三、類比法
類比法，是指由一類事物所具有的某種屬性，可以推測(cè)與其類似的事物也應(yīng)具有這種屬性的推理方法。在物理教學(xué)中利用類比法[3]，可以使學(xué)生很好地理解物理概念，達(dá)到事半功倍的效果。
盧瑟福在研究原子結(jié)構(gòu)時(shí)注意到原子與太陽(yáng)系之間的相似性。首先，原子核的質(zhì)量非常大，類似于太陽(yáng)，核外電子的質(zhì)量非常小，類似于地球的行星，它們占據(jù)的空間都非常小。其次，原子核與電子的引力為F=Kq1q2/r2，太陽(yáng)與行星之間的作用力為F=Gm1m2/r2，分析發(fā)現(xiàn)K相當(dāng)于G，m相當(dāng)于q，它們都與距離的平方成反比。因此它們之間必然有某種相似性。在太空中，行星圍繞太陽(yáng)運(yùn)行，因此盧瑟福大膽推測(cè)，原子系統(tǒng)中電子圍繞原子核旋轉(zhuǎn)。
四、結(jié)束語(yǔ)
筆者針對(duì)學(xué)生的特殊情況，采取以上對(duì)策，希望對(duì)非物理專業(yè)的普通物理教學(xué)有一定的幫助，把物理學(xué)的精髓和實(shí)質(zhì)進(jìn)一步發(fā)揚(yáng)光大，使物理學(xué)在21世紀(jì)發(fā)揮更強(qiáng)更大的作用。
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