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時(shí)間:2022-11-03 21:12:23
導(dǎo)言:作為寫(xiě)作愛(ài)好者,不可錯(cuò)過(guò)為您精心挑選的10篇大學(xué)物理公式總結(jié),它們將為您的寫(xiě)作提供全新的視角,我們衷心期待您的閱讀,并希望這些內(nèi)容能為您提供靈感和參考。
為什么工科大學(xué)生都要學(xué)學(xué)物理課程呢?其原因在于物理學(xué)的基本原理隱藏于物質(zhì)世界的方方面面,滲透在自然科學(xué)的所有學(xué)科之中,同時(shí)也常常被應(yīng)用于工程技術(shù)的各個(gè)領(lǐng)域。物理學(xué)是非常重要的一門(mén)學(xué)科,作為工科大學(xué)生,未來(lái)技術(shù)領(lǐng)域的領(lǐng)軍者,物理基礎(chǔ)的薄厚、物理意識(shí)的強(qiáng)弱都直接影響著學(xué)生對(duì)未來(lái)社會(huì)的適應(yīng)性、創(chuàng)造力和發(fā)展?jié)摿Γ砸蟠髮W(xué)生們一定要學(xué)習(xí)并學(xué)好這門(mén)重要的基礎(chǔ)課程。物理學(xué)所研究的范圍很廣,從空間上講,小到基本粒子,大到類(lèi)星體;從時(shí)間上講,短到基本粒子的壽命,長(zhǎng)到宇宙的壽命,幾乎包括了整個(gè)物質(zhì)世界。在物理學(xué)產(chǎn)生和發(fā)展的過(guò)程中,形成了各種各樣的科學(xué)研究方法,如實(shí)驗(yàn)法、分析綜合法、歸納演繹、科學(xué)抽象等方法。通過(guò)對(duì)大學(xué)物理的學(xué)習(xí),除了讓學(xué)生獲得物理方面的知識(shí),最重要的是讓學(xué)生在學(xué)學(xué)物理的過(guò)程中能夠受到方法論的教育。重點(diǎn)培養(yǎng)學(xué)生的觀察能力、分析能力、邏輯推理能力,學(xué)會(huì)正確的學(xué)習(xí)方法和科學(xué)研究方法。這才是工科學(xué)生學(xué)學(xué)物理的真正目的。
如何能學(xué)好大學(xué)物理呢?
一、大學(xué)物理和中學(xué)物理的學(xué)習(xí)方法有本質(zhì)區(qū)別
起初學(xué)學(xué)物理時(shí),學(xué)生們可能會(huì)覺(jué)得很多概念、定律、定理等都是中學(xué)時(shí)學(xué)過(guò)的,并且會(huì)發(fā)現(xiàn)有些問(wèn)題仍然可以用中學(xué)時(shí)學(xué)習(xí)過(guò)的數(shù)學(xué)知識(shí)就可以解決。從而導(dǎo)致部分學(xué)生掉以輕心,不認(rèn)真聽(tīng)講,有了這種想法之后,到了后期就會(huì)覺(jué)得學(xué)起來(lái)越來(lái)越困難,跟不上教師的教學(xué)進(jìn)度。最終出現(xiàn)批量學(xué)生掉隊(duì)、對(duì)大學(xué)物理課程失去興趣的現(xiàn)象,這也是大學(xué)物理課程不及格率較高的重要原因之一。因此,教師在進(jìn)行大學(xué)物理課程教學(xué)之前,一定強(qiáng)調(diào)大學(xué)物理和中學(xué)物理的學(xué)習(xí)方法是有本質(zhì)區(qū)別的,讓學(xué)生在課堂上要繃緊學(xué)習(xí)神經(jīng),戒驕戒躁。
二、大學(xué)物理與中學(xué)物理的差異
回顧中學(xué)物理的學(xué)習(xí)方式,可以簡(jiǎn)單的總結(jié)為:學(xué)生在教師講解知識(shí)點(diǎn)后,要?jiǎng)谟浺恍└拍睢?a href="http://m.ljhrchangan.com/haowen/4239.html" target="_blank">公式、定律和定理,然后會(huì)利用它們解決實(shí)際物理問(wèn)題即可。也就是說(shuō)我們中學(xué)時(shí)教師講解知識(shí)點(diǎn),最注重的是如何利用所學(xué)的知識(shí)點(diǎn)去解題,教師在講解知識(shí)點(diǎn)時(shí),并不注重講解這些概念、公式定律和定理都是如何演繹過(guò)來(lái)的。而在學(xué)學(xué)物理的過(guò)程中,學(xué)生們不僅僅要牢記一些物理概念、公式、定律和定理,最重要的是要掌握每個(gè)概念、定理的形成過(guò)程,要知道他們闡明了什么樣的物理規(guī)律,體現(xiàn)了什么樣的物理思想以及它們的適應(yīng)條件和范圍都是什么,在此基礎(chǔ)上還要求學(xué)生們學(xué)會(huì)運(yùn)用高等數(shù)學(xué)知識(shí)來(lái)解決物理問(wèn)題。
三、高等數(shù)學(xué)是大學(xué)物理研究的重要工具
高等數(shù)學(xué)貫穿于大學(xué)物理知識(shí)學(xué)習(xí)的全過(guò)程,學(xué)學(xué)物理知識(shí)的過(guò)程就是應(yīng)用高等數(shù)學(xué)知識(shí)的過(guò)程。大學(xué)物理學(xué)習(xí)中常用的高等數(shù)學(xué)的知識(shí)主要有:微積分、矢量和數(shù)學(xué)建模。微分、積分主要應(yīng)用于公式推導(dǎo)的定量,同時(shí)微積分的思想方法是解決大學(xué)物理中實(shí)際問(wèn)題的主要方法。比如:討論變力的功問(wèn)題時(shí),即采用了高等數(shù)學(xué)中的積分方法又采用了微分方法。因此,學(xué)生們一定要把高等數(shù)學(xué)學(xué)好,靈活的運(yùn)用數(shù)學(xué)知識(shí)解決物理問(wèn)題。
四、提高課堂聽(tīng)課效率,掌握正確的學(xué)習(xí)方法
1.在物理課堂上,學(xué)生們應(yīng)該更注重對(duì)物理思想和科學(xué)研究方法的掌握,學(xué)會(huì)舉一反三,不能死記硬背,不能只生搬硬套公式,要加深對(duì)物理概念、公式等的理解,了解定理的演繹過(guò)程,從本質(zhì)上弄清楚每個(gè)知識(shí)點(diǎn)中涉及到的物理原理。
2.課堂上學(xué)生一定要認(rèn)真記筆記,跟上教師的講課進(jìn)度。由于大學(xué)物理課程課時(shí)的限制以及講解內(nèi)容的限制,教科書(shū)上有些相對(duì)不重要的知識(shí)點(diǎn)會(huì)被教師略講或者刪除。講解的重點(diǎn)內(nèi)容都將體現(xiàn)在課堂板書(shū)或者說(shuō)學(xué)生的筆記中,所以學(xué)生一定要認(rèn)真聽(tīng)教師講解知識(shí)點(diǎn)的同時(shí),有選擇的記錄教師講解的重點(diǎn)、難點(diǎn)內(nèi)容,特別是課上例題和解決方法都要詳細(xì)記錄在筆記中。在期末復(fù)習(xí)時(shí),一本記錄詳實(shí)的筆記,會(huì)給學(xué)生們的期末復(fù)習(xí)帶來(lái)很大的便利,是期末復(fù)習(xí)的好幫手,也是今后學(xué)生走上工作崗位的指導(dǎo)書(shū)。
中學(xué)物理課程與大學(xué)物理課程在教材上有著一定程度的重復(fù),更有著深度、廣度與難度的提高和拓展,不可避免地在大學(xué)物理與中學(xué)物理之間存在著內(nèi)容和環(huán)節(jié)上的一些脫節(jié)。因此,找到大學(xué)物理教材和中學(xué)物理教材內(nèi)容上的銜接點(diǎn),然后抓住銜接點(diǎn)使大學(xué)新生順利完成從中學(xué)向大學(xué)的過(guò)渡,不僅可以提高學(xué)生學(xué)學(xué)物理的興趣,而且有助于大學(xué)后繼課程的學(xué)習(xí),有利于學(xué)生綜合素質(zhì)的提高。因此,對(duì)現(xiàn)行大學(xué)物理課程和中學(xué)物理課程的銜接情況進(jìn)行研究具有一定的必要性。
本文中,以理工科類(lèi)所采用的大學(xué)物理教材、普通高中理科生所采用的人教版物理教材和初中生采用的人教版物理教材(主要是前兩者)為參考,對(duì)大學(xué)物理的幾何光學(xué)部分(大學(xué)物理下冊(cè)第17章幾何光學(xué)[1])如何與中學(xué)物理中相應(yīng)知識(shí)(選修2―3的第1章光的折射和第2章光學(xué)儀器[2])銜接的問(wèn)題進(jìn)行了分析和探討,理清這些問(wèn)題將有助于促進(jìn)大學(xué)物理課程改革健康有序地發(fā)展,同時(shí)也希望為中學(xué)物理課程改革提供一定的借鑒。
1.大學(xué)物理課程和中學(xué)物理課程基本要求的對(duì)比
對(duì)照《大學(xué)物理基本要求》[3]與《全日制普通高中物理課程標(biāo)準(zhǔn)》(簡(jiǎn)稱(chēng)為《新課標(biāo)》),從教學(xué)目標(biāo)看,《中學(xué)物理課程標(biāo)準(zhǔn)》把基礎(chǔ)物理知識(shí)與技能學(xué)習(xí)、自主探究的過(guò)程訓(xùn)練和方法體驗(yàn)、情感與價(jià)值觀的培養(yǎng)有機(jī)地結(jié)合起來(lái)。而《要求》則強(qiáng)調(diào)在系統(tǒng)掌握物理知識(shí)和方法的同時(shí),還要注重培養(yǎng)學(xué)生分析問(wèn)題和解決問(wèn)題的能力,培養(yǎng)學(xué)生的探索精神和創(chuàng)新意識(shí),努力實(shí)現(xiàn)學(xué)生的知識(shí)、能力、素質(zhì)三方面的協(xié)調(diào)發(fā)展。顯然,大學(xué)物理教學(xué)要求是在高中物理要求的基礎(chǔ)上加以提高。
所以,將《要求》和《新課標(biāo)》中對(duì)幾何光學(xué)部分的基本要求做比較,分析大學(xué)物理中幾何光學(xué)部分知識(shí)點(diǎn)的分布特點(diǎn),結(jié)果見(jiàn)下表。
通過(guò)對(duì)比可以發(fā)現(xiàn),大學(xué)物理幾何光學(xué)部分中有60%以上的知識(shí)點(diǎn)在中學(xué)物理中出現(xiàn)過(guò)。然而,大學(xué)物理的內(nèi)容既不能是對(duì)中學(xué)物理知識(shí)的重復(fù)講解,又不能完全拋開(kāi)中學(xué)物理的內(nèi)容,直接引入新的知識(shí),否則就會(huì)出現(xiàn)知識(shí)連接脫軌的現(xiàn)象,那么大學(xué)物理應(yīng)該如何銜接中學(xué)物理知識(shí),并順利引入新的知識(shí)呢?下面我將針對(duì)部分典型問(wèn)題進(jìn)行具體分析。
2.共同涉及知識(shí)點(diǎn)的相關(guān)要求及教材銜接處理
通過(guò)對(duì)比,大學(xué)物理中幾何光學(xué)部分的知識(shí)點(diǎn)在中學(xué)物理中已涉及的主要有以下幾個(gè):幾何光學(xué)基本定律、折射率、光在平面上的反射和折射、全反射、薄透鏡及其成像公式和作圖法、光學(xué)儀器。
1)幾何光學(xué)基本定律包括:光的直線傳播定律,光的反射定律(鏡面反射和漫反射),光路可逆性,光的折射定律。前三個(gè)定律一帶而過(guò),做銜接的鋪墊。
2)折射率:在折射定律中將中學(xué)的折射率細(xì)分為:①相對(duì)折射率=n=(第二種介質(zhì)相對(duì)于第一種介質(zhì)的折射率);②絕對(duì)折射率n=(相對(duì)于真空的折射率)。然后斯涅耳定律是折射定律的另一種常用形式,由相對(duì)折射率和絕對(duì)折射率兩個(gè)公式推導(dǎo)而來(lái):nsini=nsinr。
3)光在平面上的反射和折射:大學(xué)物理教材上點(diǎn)了一下實(shí)像和虛像,由同心光束在折射時(shí)被破壞導(dǎo)出一種現(xiàn)象叫像散,從而接入新知識(shí)“視深度”,視深度是入射光線交主光軸的點(diǎn)離界面距離P與折射光線反向延長(zhǎng)線交主光軸的點(diǎn)離界面距離p′,得p′=p。
4)全反射、薄透鏡,薄透鏡的作圖法和光學(xué)儀器部分:除了基本的定義和條件外,還介紹了一些全反射的用途和薄透鏡的一些內(nèi)容,其他只做了解用。
3.新增知識(shí)點(diǎn)的相關(guān)要求及教材銜接處理
大學(xué)物理幾何光學(xué)部分知識(shí)點(diǎn)中新引入的知識(shí)點(diǎn)主要有以下幾個(gè):斯涅耳定律、視深度、光在球面上的反射和折射、薄透鏡的橫向放大率、薄透鏡的光焦度與焦距。下面以一個(gè)典型例子分析大學(xué)物理教材對(duì)該部分知識(shí)的設(shè)計(jì)。
如圖,從光源S發(fā)出光線SA到半徑r、曲率中心為C、頂點(diǎn)為O的球面反光鏡AOB上,反射光線交主軸于S′。則光線SAS′的光程為=nl+nl′;其中(余弦定理):
光程是角度φ的函數(shù),根據(jù)費(fèi)馬定理,物象間的光程應(yīng)取極值或常量。故對(duì)其求導(dǎo)并令其倒數(shù)為零。
=n[2r(r-p)sinφ]+n[-2r(p′-r)sinφ]=0;
化簡(jiǎn)得-=0
在近軸條件下,φ很小,可認(rèn)為cosφ≈1,此時(shí)l≈和l′==-p′;帶入上式得+=
當(dāng)入射光是平行光時(shí)即p=-∞,得p′=,此時(shí)p′即是焦點(diǎn),焦距f′=可得近軸區(qū)域的球面反射成像公式:+=,是一個(gè)普遍適用的物像公式。
就像這樣的推導(dǎo)方法一樣,先由中學(xué)的知識(shí)開(kāi)端,加進(jìn)大學(xué)物理的內(nèi)容,使定律從理想狀態(tài)的使用條件推廣到普遍適用的公式。
4.結(jié)語(yǔ)
大學(xué)物理中幾何光學(xué)部分的內(nèi)容除一些知識(shí)外,絕大多數(shù)概念學(xué)生在中學(xué)階段已有接觸,故教材設(shè)計(jì)中的展開(kāi)應(yīng)適度,避免重復(fù)。
對(duì)于大學(xué)物理中的新增知識(shí)點(diǎn),由于大學(xué)生都已初步具備了獨(dú)立思考、分析和應(yīng)用知識(shí)的能力,就不能像對(duì)待中學(xué)生一樣,應(yīng)用圖畫(huà)或大量例子使其理解的設(shè)計(jì)方法,大學(xué)教材對(duì)新知識(shí)的設(shè)計(jì),應(yīng)注重知識(shí)點(diǎn)之間的聯(lián)系,注重綜合分析能力和知識(shí)應(yīng)用能力的鍛煉,還應(yīng)突出設(shè)計(jì)手法上的靈活多變??傊?,大學(xué)物理教材的設(shè)計(jì)在知識(shí)的銜接上既不能繁瑣地重復(fù)講解,又不能出現(xiàn)知識(shí)的斷點(diǎn),這樣才能真正做到大學(xué)物理教材設(shè)計(jì)的最優(yōu)化。
參考文獻(xiàn):
引言
高等院校是素質(zhì)教育的主要陣地,承擔(dān)了向社會(huì)輸送高素質(zhì)、能力全面的人才的任務(wù)。為滿(mǎn)足該教學(xué)要求,在大學(xué)物理教學(xué)中應(yīng)該幫助學(xué)生系統(tǒng)理解和掌握物理教學(xué)知識(shí),并在教學(xué)過(guò)程中逐漸培養(yǎng)學(xué)生的邏輯思維能力、抽象思維能力,為學(xué)生后續(xù)的新理論、新知識(shí)的學(xué)習(xí)夯實(shí)基礎(chǔ)??荚囀菍?duì)大學(xué)教學(xué)效果進(jìn)行考察和評(píng)價(jià)的一種主要形式,考試形式是否合適,考試內(nèi)容是否恰當(dāng)都會(huì)對(duì)學(xué)生的學(xué)習(xí)態(tài)度和思維方式產(chǎn)生影響。當(dāng)前大學(xué)物理考試大多仍采用傳統(tǒng)教育方式下的一次性閉卷考試方式,考查內(nèi)容集中在定理定律的應(yīng)用、書(shū)本知識(shí)等方面,而沒(méi)有對(duì)物理教學(xué)和科研過(guò)程中的思想和方法體現(xiàn)出明確的考查,更無(wú)法讓學(xué)生形成全面的、有效的發(fā)現(xiàn)問(wèn)題、分析問(wèn)題和解決問(wèn)題的思維方式。這是非常限制學(xué)生的個(gè)人發(fā)展的。為彌補(bǔ)這種考試方式存在的不足,必須對(duì)其進(jìn)行改革,并在改革過(guò)程中不斷總結(jié)。
1.大學(xué)物理考試中的弊端分析
高校中的大學(xué)物理課程教學(xué)與評(píng)價(jià)受傳統(tǒng)考評(píng)體制的影響很大,其考試通常集中在基本知識(shí)的片面性考查方面,沒(méi)有對(duì)考試的評(píng)價(jià)功能引起足夠的重視,也沒(méi)有對(duì)考試的反饋和導(dǎo)向的作用形成正確的理解。綜合來(lái)看,大學(xué)物理考試中存在的弊端主要集中在以下方面。
1.1考試內(nèi)容固定,對(duì)學(xué)生應(yīng)用知識(shí)的能力考查有所欠缺。
目前的大學(xué)物理考試主要集中在固定定理、公式的記憶與簡(jiǎn)單應(yīng)用中,考點(diǎn)較多涉及經(jīng)典物理相關(guān)教學(xué)內(nèi)容,對(duì)于物理方法及思維方式的考查相對(duì)較少。在考試前教師還會(huì)向?qū)W生劃定考試范圍等。這些行為一方面助長(zhǎng)了學(xué)生的懶惰心理,容易使學(xué)生留下學(xué)習(xí)無(wú)用的印象或感覺(jué),另一方面阻礙了考試的評(píng)價(jià)功能的體現(xiàn),教師不能通過(guò)考試對(duì)教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方式等進(jìn)行總結(jié)和反思。
1.2考核形式單一,不利于學(xué)生個(gè)人素質(zhì)的發(fā)揮。
大學(xué)物理屬于公共基礎(chǔ)課,其教學(xué)定位決定了大學(xué)物理的考試是面向全校的,通常需要在全校范圍內(nèi)進(jìn)行統(tǒng)一命題和考試。但是這種按照一個(gè)模式評(píng)價(jià)學(xué)生的考試方式不利于學(xué)生個(gè)人素質(zhì)的發(fā)揮,對(duì)學(xué)生的創(chuàng)新精神具有阻礙作用。
1.3過(guò)于看重考試成績(jī),對(duì)考試的評(píng)價(jià)、反饋,以及分析作用認(rèn)識(shí)不足。
考試所面向的對(duì)象不僅僅是學(xué)生,還應(yīng)該包括教師,不僅僅是學(xué)生學(xué)習(xí)效果的反映,還應(yīng)該是教師教學(xué)效果的客觀評(píng)價(jià)和教學(xué)反饋。在考試結(jié)束后無(wú)論是學(xué)生還是老師都應(yīng)該對(duì)考試試題、考試方式等內(nèi)容進(jìn)行分析與總結(jié)。但是目前的大學(xué)物理考試更看重考試成績(jī),對(duì)于考試的本質(zhì)意義并沒(méi)有形成深刻、理性的認(rèn)識(shí)。
1.4注重結(jié)果評(píng)價(jià),對(duì)教學(xué)過(guò)程的考核關(guān)注度不夠。
大學(xué)物理教學(xué)知識(shí)點(diǎn)多,抽象度高,為實(shí)現(xiàn)內(nèi)容覆蓋、難度控制、試卷結(jié)構(gòu)的協(xié)調(diào),教師在出大學(xué)物理考試試卷時(shí)會(huì)盡量選取不同類(lèi)型和不同知識(shí)點(diǎn)的試題組合。但即便如此,單一一張?jiān)嚲磉€是無(wú)法全面、客觀、準(zhǔn)確地容納整個(gè)大學(xué)物理的教學(xué)過(guò)程和教學(xué)內(nèi)容。與此同時(shí),注重結(jié)果評(píng)價(jià),導(dǎo)致學(xué)生更加注重如何獲取更高的考試分?jǐn)?shù),對(duì)于考試試題深層的物理思維方式的考察并沒(méi)有形成統(tǒng)一認(rèn)識(shí),更談不上創(chuàng)新性活動(dòng)的開(kāi)展。
2.大學(xué)物理考試改革思考與探索
鑒于大學(xué)物理考試模式中存在較多的弊端和不足,無(wú)法滿(mǎn)足素質(zhì)教育、全面教育的教學(xué)要求,故對(duì)考試內(nèi)容和考試方式進(jìn)行改革和探索必然成為今后大學(xué)物理考試改革的發(fā)展方向,達(dá)到客觀、公正、全面反映與評(píng)價(jià)學(xué)生學(xué)習(xí)是否有效、教師教學(xué)方式與教學(xué)內(nèi)容是否符合要求的目的。
2.1更新考試內(nèi)容,增加考試題型。
近代物理的研究思想與研究?jī)?nèi)容對(duì)于促使學(xué)生認(rèn)識(shí)物理現(xiàn)象,探索物理規(guī)律,應(yīng)用物理工具解決實(shí)際問(wèn)題等都具有十分重要的意義。因?yàn)樵诖髮W(xué)物理考試中應(yīng)該適度添加對(duì)近代物理相關(guān)教學(xué)內(nèi)容的考查。同時(shí),大學(xué)物理考試的目的是考查學(xué)生是否在教學(xué)過(guò)程中學(xué)會(huì)了應(yīng)用所學(xué)知識(shí)解決具體問(wèn)題的能力,故大學(xué)物理考試中可以針對(duì)學(xué)生能力的考查設(shè)置新的題型或考查方式,如設(shè)置簡(jiǎn)答題“為什么橋都設(shè)計(jì)成凸形而不設(shè)計(jì)為凹形?”等考查點(diǎn)結(jié)合度高,與現(xiàn)實(shí)生活契合度高的問(wèn)題。
2.2豐富考試方式,分階段對(duì)學(xué)生進(jìn)行考核,形成綜合測(cè)評(píng)體系。
單次考核的偶然性相對(duì)較高,且考查內(nèi)容有限。為提高大學(xué)物理考試改革的有效性,可以在教學(xué)過(guò)程中分階段、分形式對(duì)當(dāng)前教學(xué)進(jìn)度范圍內(nèi)的內(nèi)容進(jìn)行測(cè)評(píng),并將測(cè)評(píng)結(jié)果作為最終成績(jī)的一部分計(jì)入考試總成績(jī)。
具體可以從以下兩方面著手。一方面,增大平時(shí)成績(jī)的占比,注重對(duì)學(xué)生大學(xué)物理學(xué)習(xí)過(guò)程的考查,充分調(diào)動(dòng)學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性,消除學(xué)生的僥幸心理,培養(yǎng)學(xué)生注重平時(shí)課程學(xué)習(xí)的態(tài)度。另一方面,增加其他考核方式,如針對(duì)某一學(xué)習(xí)內(nèi)容的小論文撰寫(xiě)、針對(duì)某一知識(shí)的實(shí)驗(yàn)操作設(shè)計(jì)等。這些考核方式的添加不僅能夠讓學(xué)生在大學(xué)學(xué)習(xí)階段對(duì)如何分析問(wèn)題、解決問(wèn)題形成更清晰的認(rèn)識(shí),還有助于學(xué)生后續(xù)工作的開(kāi)展。
2.3期末考試形式變更。
考試時(shí)間是有限的,學(xué)生的學(xué)習(xí)時(shí)間是有限的,如何在有限的時(shí)間內(nèi)提高學(xué)生對(duì)知識(shí)的理解與運(yùn)用能力是大學(xué)物理教學(xué)的重點(diǎn)和難點(diǎn)之一。將大學(xué)物理的期末考試方式由閉卷轉(zhuǎn)化為半開(kāi)卷,即允許學(xué)生考試過(guò)程中帶入自己認(rèn)為的與考試相關(guān)的公式或內(nèi)容等,不僅能夠減輕學(xué)生的學(xué)習(xí)負(fù)擔(dān),從而將精力更多地集中在對(duì)相關(guān)知識(shí)的理解與運(yùn)用方面,還能夠?yàn)榻處熖峁└鼜V闊的出題平臺(tái),讓教師在教學(xué)知識(shí)的基礎(chǔ)上出一些應(yīng)用性更強(qiáng)、關(guān)聯(lián)度更高的題目,這對(duì)于提高學(xué)生的自我學(xué)習(xí)、自我總結(jié)、自我歸納等能力具有積極的推動(dòng)作用。
結(jié)語(yǔ)
考試是檢驗(yàn)教學(xué)效果的一種載體,考試結(jié)果對(duì)于評(píng)價(jià)教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)模式等具有積極意義,考試方式和考試內(nèi)容對(duì)于學(xué)生的學(xué)習(xí)能力和創(chuàng)新精神的培養(yǎng)具有積極的推動(dòng)作用。推動(dòng)大學(xué)物理考試改革,充分發(fā)揮考試的作用是現(xiàn)代綜合素質(zhì)教學(xué)的必然要求。
參考文獻(xiàn):
1 大學(xué)物理中的安培力公式
此式也同時(shí)說(shuō)明,安培力是作用在整個(gè)帶電導(dǎo)線上的而不是集中作用于一點(diǎn)的。
對(duì)于以上公式的推導(dǎo)看似簡(jiǎn)單,但對(duì)于學(xué)生來(lái)說(shuō),從物理和數(shù)學(xué)的角度結(jié)合起來(lái)理解還是比較困難的。因?yàn)閷W(xué)生的思維仍然停留在高中時(shí)候的思維,對(duì)于怎么理解公式(2)還是一頭霧水。
2 從中學(xué)物理的安培力公式開(kāi)始
我們不妨從中學(xué)的知識(shí)開(kāi)始,然后利用高等數(shù)學(xué)的微積分思維,逐步過(guò)渡到公式(2)。
中學(xué)的安培力考慮的是一長(zhǎng)直導(dǎo)線,并且電流方向與磁場(chǎng)方向相互垂直(如圖2所示),則此直導(dǎo)線所受的安培力為:
公式(3)是中學(xué)生非常熟悉的公式,但我們講授的時(shí)候需要給學(xué)生強(qiáng)調(diào)的是:此公式只是相對(duì)于直導(dǎo)線而且電流方向與磁場(chǎng)方向相互垂直的情況。對(duì)于實(shí)際的帶電導(dǎo)線大多是彎曲的,對(duì)于彎曲的導(dǎo)線怎么辦?要想應(yīng)用在中學(xué)我們已有的并且熟悉的公式(3),必須把彎曲的導(dǎo)線變成直導(dǎo)線。我們很自然地想到把此彎曲導(dǎo)線分割成許多微小的均勻?qū)Ь€,曲線分的越多導(dǎo)線越接近直線,即可利用公式(3)。然后利用高等數(shù)學(xué)知識(shí)可知,分到無(wú)窮小的時(shí)候就是微分元dl,則此dl所受的微力dF即可應(yīng)用公式(3),如果考慮到電流方向與磁場(chǎng)方向不垂直的情況即為公式(1)。公式(1)只是彎曲導(dǎo)線分割的其中之一,要想求解整個(gè)導(dǎo)線所受的力,則需要對(duì)分割的每一個(gè)微小導(dǎo)線進(jìn)行矢量求和,根據(jù)微積分知識(shí),則為安培力的一般表達(dá)形式(2)。
3 總結(jié)
這樣,我們就用高中的已有知識(shí)加上簡(jiǎn)單的微積分知識(shí)給出安培力的一般表達(dá)形式,這種推導(dǎo)(準(zhǔn)確的說(shuō)應(yīng)該是演繹)方式不僅注重了學(xué)生物理思維的培養(yǎng)而且也對(duì)已有知識(shí)進(jìn)行了應(yīng)用推廣,使學(xué)生理解了學(xué)以致用的道理。
【參考文獻(xiàn)】
[1]戴敬好.探究安培力的有效教學(xué)[J].中國(guó)校外教育(理論),2008(S1).
[中圖分類(lèi)號(hào)] O4-4 [文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼] A [文章編號(hào)] 2095-3437(2014)18-0168-02
物理學(xué)是研究物質(zhì)的基本結(jié)構(gòu)和運(yùn)動(dòng)普遍規(guī)律的基礎(chǔ)學(xué)科,大學(xué)物理對(duì)很多理工科專(zhuān)業(yè)的學(xué)生都是必修課程。物理學(xué)在為理工類(lèi)專(zhuān)業(yè)課程的學(xué)習(xí)奠定知識(shí)基礎(chǔ)的同時(shí),還能培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)思維能力,因此做好大學(xué)物理的教學(xué)工作顯得至關(guān)重要。隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的快速發(fā)展,多媒體技術(shù)在教學(xué)領(lǐng)域的應(yīng)用也日益受到高校老師的重視。多媒體技術(shù)相對(duì)傳統(tǒng)的教學(xué)方式有諸多優(yōu)勢(shì),因此將多媒體技術(shù)與大學(xué)物理教學(xué)有機(jī)結(jié)合起來(lái),對(duì)提升大學(xué)物理的教學(xué)質(zhì)量有著重要意義。
一、大學(xué)物理教學(xué)的意義和現(xiàn)狀
當(dāng)前大學(xué)物理的教學(xué)現(xiàn)狀主要有以下幾個(gè)特點(diǎn):剛進(jìn)入大學(xué)階段的學(xué)生對(duì)物理既熟悉又陌生,他們從初中開(kāi)始接觸物理,到高中有了較深層次的理解,再到大學(xué)利用高等數(shù)學(xué)等相關(guān)知識(shí)對(duì)物理有了更深層次的認(rèn)識(shí)。然而,也正是因?yàn)閷?duì)物理的比較熟悉,使得學(xué)生在深入學(xué)習(xí)“重復(fù)知識(shí)”時(shí)會(huì)感覺(jué)乏味[1];第二,大學(xué)物理作為基礎(chǔ)課,主要在大一、大二開(kāi)設(shè),此時(shí)大部分專(zhuān)業(yè)課程還沒(méi)開(kāi),很多學(xué)生對(duì)本專(zhuān)業(yè)整體的知識(shí)架構(gòu)還不了解,尚不清楚物理學(xué)和專(zhuān)業(yè)課之間的關(guān)聯(lián),容易產(chǎn)生不重視物理學(xué)的現(xiàn)象;第三,大學(xué)物理教學(xué)中普遍都存在學(xué)時(shí)少、課程多的情況。例如徐州工程學(xué)院開(kāi)設(shè)的基礎(chǔ)課“大學(xué)物理C”(共12章)、專(zhuān)業(yè)課“原子物理學(xué)”(共11章),都只有48個(gè)學(xué)時(shí),教學(xué)難度較大。
在這種形勢(shì)下,傳統(tǒng)的“黑板+粉筆”的教學(xué)模式很難激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣,課堂效率也比較低,在學(xué)時(shí)少的情況下,教學(xué)效果一般。多媒體技術(shù)在大學(xué)物理教學(xué)中的應(yīng)用,能夠使課堂變得生動(dòng)、形象,也能提高講課效率,進(jìn)而促進(jìn)大學(xué)物理教學(xué)質(zhì)量的提高。
二、多媒體技術(shù)在大學(xué)物理教學(xué)中的優(yōu)勢(shì)
多媒體技術(shù)在教學(xué)中的應(yīng)用改變了教師以粉筆和黑板為主要教學(xué)媒介的單調(diào)模式,圖文并茂、聲像俱佳、表現(xiàn)形式多樣化,深受廣大師生歡迎。
(一)信息量大,教學(xué)效率高。大學(xué)物理課程中有大量的公式、圖形,如果僅靠手寫(xiě),會(huì)耗費(fèi)大量的教學(xué)時(shí)間,而且在合班教學(xué)時(shí),教師較多手寫(xiě)的內(nèi)容不易被所有學(xué)生看清,這都會(huì)影響到教學(xué)效率。多媒體教學(xué)中,教師備課時(shí)將要講的知識(shí)點(diǎn)事先做好課件,可以在課堂上節(jié)省出較多的時(shí)間,這些時(shí)間可以用來(lái)講解原理、公式的發(fā)現(xiàn)和推導(dǎo)過(guò)程。多媒體授課形式直觀、有效,能夠調(diào)動(dòng)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣,可以培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)思維方式,傳授知識(shí)的效果更好。
(二)直觀、生動(dòng),便于學(xué)生理解抽象的物理概念。物理課中有很多難以直接感知的概念和運(yùn)動(dòng)過(guò)程,例如:氣體分子速率分布、電磁波的產(chǎn)生和傳播、狹義相對(duì)論等,學(xué)生對(duì)這些物理模型僅憑想象很難理解。多媒體教學(xué)能夠?qū)⑦@些概念和運(yùn)動(dòng)過(guò)程用模擬的圖像、動(dòng)畫(huà)等多種方式表現(xiàn)出來(lái),這樣使學(xué)生能夠直觀、生動(dòng)的去感知物理現(xiàn)象和物理內(nèi)涵,再由表及里,由感性認(rèn)識(shí)上升到理性認(rèn)識(shí),從而加深學(xué)生對(duì)物理模型的理解。另外,物理是以實(shí)驗(yàn)為主的學(xué)科,利用多媒體技術(shù),可以將一些經(jīng)典的實(shí)驗(yàn)過(guò)程做成演示課件,緊密配合課堂教學(xué)內(nèi)容進(jìn)行演示,對(duì)物理理論知識(shí)的教學(xué)有積極促進(jìn)作用。[2]
(三)多媒體課堂互動(dòng)性強(qiáng)。學(xué)生參與教學(xué)活動(dòng)能夠提升學(xué)習(xí)的主動(dòng)性,多媒體教學(xué)可以實(shí)現(xiàn)互動(dòng)式教學(xué)。當(dāng)講解完某一知識(shí)點(diǎn)后,教師可以提出問(wèn)題讓大家分析、討論,當(dāng)教師總結(jié)時(shí),可以將已講過(guò)的相關(guān)內(nèi)容用多媒體課件再次演示,在這個(gè)過(guò)程中,加深了學(xué)生對(duì)知識(shí)點(diǎn)的理解,同時(shí)教師也知道了學(xué)生對(duì)知識(shí)點(diǎn)的掌握情況,因地制宜地調(diào)整教學(xué)節(jié)奏。針對(duì)一些難懂的知識(shí)點(diǎn),可以根據(jù)多媒體課件反復(fù)演示、講解,以免學(xué)生因不理解而造成興趣低落。
(四)有助于學(xué)生了解物理學(xué)的發(fā)展歷程和物理學(xué)在本學(xué)科中的作用。利用多媒體技術(shù),能夠更多地演示物理學(xué)的發(fā)展歷程和相關(guān)的物理學(xué)家圖片、視頻等,這有助于學(xué)生了解物理學(xué)的發(fā)展脈絡(luò)。也可以介紹一些當(dāng)前的研究特點(diǎn),尤其是物理學(xué)和本專(zhuān)業(yè)學(xué)科的交叉領(lǐng)域的研究特點(diǎn),這樣不僅能拓寬學(xué)生的物理視野,同時(shí)還能使學(xué)生對(duì)專(zhuān)業(yè)、學(xué)科有一個(gè)綜合的理性認(rèn)識(shí),也就是對(duì)物理學(xué)的重要性有了理性的認(rèn)識(shí),從而提高學(xué)習(xí)積極性。
三、大學(xué)物理多媒體教學(xué)實(shí)例
多媒體技術(shù)在教學(xué)中具有上述優(yōu)勢(shì),可如何將多媒體技術(shù)優(yōu)勢(shì)與具體的物理教學(xué)結(jié)合起來(lái)?我們以光的粒子性為例進(jìn)行探討。光的粒子性在《大學(xué)物理》的近代物理基礎(chǔ)部分,《原子物理學(xué)》、《固體物理學(xué)》和《半導(dǎo)體物理》的量子物理部分,以及《量子力學(xué)》均有體現(xiàn),是大學(xué)階段很重要的物理概念。因?yàn)楣饩哂辛W有裕援?dāng)光照射到金屬表面時(shí),電子從金屬表面逸出,稱(chēng)為光電子。這部分知識(shí)比較抽象,為了加深學(xué)生的認(rèn)知和理解,可以將光電效應(yīng)的原理和現(xiàn)實(shí)生活中的應(yīng)用利用多媒體課件展示給學(xué)生。
利用光電效應(yīng)開(kāi)發(fā)的光控繼電器,如圖1所示,其原理是:當(dāng)光照在光電管上,光電管電路中產(chǎn)生光電流,經(jīng)過(guò)放大器放大,使電磁鐵M磁化,而把銜鐵N吸住。當(dāng)光電管上沒(méi)有光照時(shí),光電管電路中沒(méi)有電流,電磁鐵就把銜鐵放開(kāi),將銜鐵和控制機(jī)構(gòu)相連接,就可以進(jìn)行自動(dòng)控制了。這種光控繼電器可以用于自動(dòng)控制,如自動(dòng)計(jì)數(shù)、自動(dòng)報(bào)警、自動(dòng)跟蹤等設(shè)備。在課堂上,展示給學(xué)生示意圖,并讓學(xué)生對(duì)光控繼電器的這些應(yīng)用展開(kāi)探討,拉近物理理論和現(xiàn)實(shí)生活的距離,同時(shí)讓學(xué)生認(rèn)識(shí)到物理的重要性,從而提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。
四、多媒體教學(xué)應(yīng)注意的事項(xiàng)
多媒體教學(xué)雖然有諸多優(yōu)勢(shì),但在教學(xué)過(guò)程中也碰到了一些問(wèn)題。任何事物都具有兩面性,因此我們也不能過(guò)分夸大多媒體教學(xué)的作用。以下結(jié)合多年教學(xué)經(jīng)驗(yàn),談一下多媒體教學(xué)過(guò)程中應(yīng)注意的問(wèn)題。
(一)教研室群策群力開(kāi)發(fā)高質(zhì)量的多媒體課件。課件的質(zhì)量影響著多媒體教學(xué)的效果,如果不結(jié)合教學(xué)實(shí)際,僅僅是網(wǎng)上復(fù)制、粘貼制作而成的課件,其教學(xué)效果難以保證。針對(duì)這一問(wèn)題,我院應(yīng)用物理教研室各位老師在素材的收集和編排上融入了集體的智慧,針對(duì)每個(gè)章節(jié)、每個(gè)演示內(nèi)容都做到精益求精。課件在教學(xué)使用中,我們還不斷收集學(xué)生對(duì)課件的意見(jiàn)和建議,而后進(jìn)行推敲、修改。制作課件要摒棄一勞永逸的態(tài)度,應(yīng)該緊跟學(xué)生的特點(diǎn)和時(shí)代的特征,不斷的優(yōu)化和完善課件內(nèi)容,從而使其作用發(fā)揮到最大。
(二)把握好教學(xué)節(jié)奏。多媒體課件的使用,使教師部分?jǐn)[脫了手書(shū)的辛苦,但也出現(xiàn)了一些老師講課速度過(guò)快,或者僅僅照著課件讀出來(lái)等現(xiàn)象,這非但不能提高教學(xué)質(zhì)量,而且還會(huì)造成學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣低落。[3]對(duì)此,教師應(yīng)該清醒地認(rèn)識(shí)到,多媒體只是輔助教學(xué)工具,不是萬(wàn)能的,只有對(duì)知識(shí)系統(tǒng)、詳細(xì)的講解和剖析,才能夠使學(xué)生聽(tīng)到關(guān)鍵內(nèi)容。教師備課時(shí)對(duì)課件內(nèi)容要爛熟于心,授課時(shí)可以以課件為提綱,實(shí)現(xiàn)課件頁(yè)面與知識(shí)點(diǎn)講解的有機(jī)對(duì)接,游刃有余地組織教學(xué),并且根據(jù)學(xué)生的掌握情況,適當(dāng)調(diào)整、安排進(jìn)度。
(三)多媒體教學(xué)應(yīng)與傳統(tǒng)教學(xué)有機(jī)結(jié)合。如果過(guò)分強(qiáng)調(diào)教學(xué)手段現(xiàn)代化的作用,只能導(dǎo)致教學(xué)重“形式”輕“效果”。從本質(zhì)上講,多媒體教學(xué)和傳統(tǒng)教學(xué)只是不同的教學(xué)形式,并不對(duì)立。[4]尤其是對(duì)于大學(xué)物理教學(xué),里面有很多重要公式,如果僅靠課件的展示,學(xué)生很難理解公式的推導(dǎo)過(guò)程,這時(shí)傳統(tǒng)教學(xué)的優(yōu)勢(shì)就體現(xiàn)出來(lái)了。教師將公式的詳細(xì)推導(dǎo)過(guò)程逐步書(shū)寫(xiě)出來(lái),學(xué)生在了解公式推演過(guò)程的同時(shí),能夠加深對(duì)公式的理解。對(duì)于部分例題,采用傳統(tǒng)的教學(xué)方法,循序漸進(jìn)地書(shū)寫(xiě)出每一步的推導(dǎo)過(guò)程,同樣也可以提高學(xué)生的科學(xué)思維能力。所以,在大學(xué)物理教學(xué)過(guò)程中,應(yīng)將多媒體教學(xué)與傳統(tǒng)教學(xué)巧妙地結(jié)合起來(lái),交替使用,才能真正提高教學(xué)效果。
五、結(jié)束語(yǔ)
綜上所述,多媒體教學(xué)具有效率高、內(nèi)容直觀、生動(dòng)、互動(dòng)性和拓展性強(qiáng)等諸多優(yōu)勢(shì),給大學(xué)物理教學(xué)提供了很多便捷,但同時(shí)也存在一些不足和局限性。在教學(xué)過(guò)程中,教師應(yīng)根據(jù)學(xué)科和專(zhuān)業(yè)、學(xué)生情況、教學(xué)需要等各方面的綜合情況,將多媒體教學(xué)與傳統(tǒng)教學(xué)有機(jī)融合起來(lái),充分協(xié)調(diào)發(fā)揮兩者的優(yōu)勢(shì),以提高大學(xué)物理的教學(xué)質(zhì)量。
[ 注 釋 ]
[1] 樊群超.大學(xué)物理教學(xué)存在的問(wèn)題及改革探索[J].高等教育研究,2013(2):27-31.
中圖分類(lèi)號(hào):G642.423 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A
1建立基于隨堂演示的大學(xué)物理“實(shí)驗(yàn)探究型”授課模式的重要意義
大學(xué)物理學(xué)是一門(mén)以實(shí)驗(yàn)為基礎(chǔ),集多種創(chuàng)新思想、探索理念與研究方法于一體的基礎(chǔ)科學(xué),其大多數(shù)物理原理都來(lái)源于對(duì)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象的升華或?qū)?shí)驗(yàn)規(guī)律的總結(jié)[1],因此教學(xué)大綱中明確規(guī)定了演示實(shí)驗(yàn)教學(xué)的地位和作用,要求“抽象的物理規(guī)律應(yīng)通過(guò)大量的實(shí)驗(yàn)和細(xì)致的觀察得到”。然而在過(guò)去的理論教學(xué)中,物理定理的證明及應(yīng)用大多采用公式推導(dǎo),其中用到的微積分[2]知識(shí)較多,學(xué)生感到枯燥,不易對(duì)物理這門(mén)課產(chǎn)生強(qiáng)烈興趣。結(jié)合近幾年的課堂教學(xué)實(shí)踐,發(fā)現(xiàn)很多看似深?yuàn)W的理論知識(shí)點(diǎn)若借助于課堂演示實(shí)驗(yàn)進(jìn)行啟發(fā)和引導(dǎo),立刻變得淺顯明了,大部分學(xué)員開(kāi)始主動(dòng)探究物理本質(zhì)規(guī)律,其“課堂參與”意識(shí)及互動(dòng)熱情遠(yuǎn)遠(yuǎn)勝于坐在“冷板凳”上當(dāng)聽(tīng)眾時(shí)的狀態(tài),課堂氣氛明顯活躍起來(lái),尤其讓人感動(dòng)的是,不少平時(shí)畏懼物理、對(duì)教員“敬而遠(yuǎn)之”的“弱勢(shì)學(xué)員”也開(kāi)始以“實(shí)驗(yàn)主人翁”的態(tài)度配合教員的課堂演示,方便了教員與這類(lèi)學(xué)員的近距離交流。由于演示實(shí)驗(yàn)教學(xué)過(guò)程突出了實(shí)踐對(duì)理論知識(shí)的檢驗(yàn),能夠化抽象為具體,使學(xué)生根據(jù)有趣的現(xiàn)象和些許點(diǎn)撥就能深刻理解物理概念和原理,實(shí)現(xiàn)事半功倍的教學(xué)效果,因此近年來(lái),全國(guó)各高校對(duì)物理演示實(shí)驗(yàn)都十分重視[3],本院也投入了經(jīng)費(fèi)進(jìn)行了物理演示實(shí)驗(yàn)室的初步建設(shè),然而,目前本院的課堂演示實(shí)驗(yàn)還基本沒(méi)有普及,只是少量教員在部分課堂上嘗試使用,大部分教學(xué)班級(jí)的教員基本沒(méi)有應(yīng)用該教學(xué)方法,原因如下:有的演示實(shí)驗(yàn)儀器設(shè)備復(fù)雜,比如J-LD23型復(fù)擺實(shí)驗(yàn)裝置,需要水平儀、光電計(jì)時(shí)器,光電門(mén)滑座等等,測(cè)量時(shí)必須幾次對(duì)儀器調(diào)平衡,操作步驟比較繁瑣,初學(xué)者容易測(cè)量不準(zhǔn),在課堂操作比較耽誤時(shí)間;有的演示儀器太大或太笨重,不易搬移,比如演示角動(dòng)量守恒定律的茹可夫斯基凳,教員或?qū)W員在挪動(dòng)那個(gè)底盤(pán)固定、能轉(zhuǎn)動(dòng)的鐵轉(zhuǎn)椅和兩個(gè)重錘時(shí)很不方便,在短短的課間十分鐘要將它們搬移出器材室再上下樓梯都有較大困難;還有的演示實(shí)驗(yàn)在課堂的明亮環(huán)境下,看不清楚實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象,比如光學(xué)的干涉、衍射實(shí)驗(yàn)······因此,教員自主開(kāi)發(fā)研究一些結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,攜帶方便的演示實(shí)驗(yàn)儀器就很有必要[4],下面以“擺的周期性演示案例”為例對(duì)大學(xué)物理“實(shí)驗(yàn)探究型”授課模式進(jìn)行初步的探討。
2大學(xué)物理“實(shí)驗(yàn)探究型”授課模式在我院推廣的基礎(chǔ)
信息化條件下軍事訓(xùn)練改革深化發(fā)展,對(duì)初級(jí)指揮人才的培養(yǎng)模式提出了新要求,我院培養(yǎng)的高素質(zhì)初級(jí)指揮軍官人才應(yīng)具有較強(qiáng)的創(chuàng)新能力和科學(xué)素質(zhì),這對(duì)大學(xué)物理的基礎(chǔ)教學(xué)提出了更高更新的要求?!皩?shí)驗(yàn)探究型”授課模式的特點(diǎn)是:教員不把現(xiàn)成的結(jié)論告訴學(xué)員,而是通過(guò)課堂演示,啟發(fā)學(xué)員自主考察實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象,學(xué)員通過(guò)分析實(shí)驗(yàn)表象的特點(diǎn)發(fā)現(xiàn)問(wèn)題,然后在教員的點(diǎn)撥下按照科學(xué)的方法探究(包括猜想與推導(dǎo))出相關(guān)的核心定理或重要概念的基本形式,從而獲取本堂課的核心知識(shí),一般學(xué)員通過(guò)觀摩課堂演示或參與實(shí)踐,能較快明白相關(guān)知識(shí)的靈活應(yīng)用。通過(guò)近幾年對(duì)不同層次學(xué)員進(jìn)行的問(wèn)卷調(diào)查分析,發(fā)現(xiàn)我院本科教學(xué)班由兩類(lèi)學(xué)員組成:大部分為高中畢業(yè)入伍的青年學(xué)員,這些學(xué)員基本為“九零后”的新一代大學(xué)生,課堂表現(xiàn)思想活躍,有較強(qiáng)的求知欲望,他們希望有發(fā)展自己聰明才智和創(chuàng)造能力的機(jī)會(huì)與場(chǎng)所,而陳舊的教學(xué)方式已不能滿(mǎn)足他們對(duì)新知識(shí)的渴望;另一小部分為戰(zhàn)士學(xué)員,他們有一定的基層部隊(duì)工作經(jīng)歷,大多數(shù)接觸過(guò)部隊(duì)裝備,這些學(xué)生普遍動(dòng)手能力較強(qiáng),與純理論課相比,他們也更喜歡“動(dòng)手+動(dòng)腦+用心”的演示教學(xué)法[5]——“實(shí)驗(yàn)探究型”授課模式,因此在我院大學(xué)物理課堂上推行“實(shí)驗(yàn)探究型”授課模式很有意義。
3用多種“擺的演示”案例探討物理“實(shí)驗(yàn)探究型”授課模式的實(shí)踐
通過(guò)課堂實(shí)踐及對(duì)學(xué)員的問(wèn)卷調(diào)查,發(fā)現(xiàn)我們?cè)O(shè)計(jì)的幾個(gè)簡(jiǎn)單的“擺的周期性振動(dòng)”演示案例能夠啟迪思維,增強(qiáng)課堂互動(dòng)效果,該類(lèi)演示實(shí)驗(yàn)成了新授課模式下物理課堂的亮點(diǎn)。
3.1單擺的設(shè)計(jì)——“微振動(dòng)的簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)規(guī)律”的演示案例
如圖1所示,將一根不能伸縮的長(zhǎng)細(xì)線的一端拴一個(gè)小掛鎖(或其他小物體),另一端固定在一個(gè)鐵架子上,當(dāng)長(zhǎng)細(xì)線的質(zhì)量與小掛鎖的體積都可以忽略時(shí),整個(gè)系統(tǒng)構(gòu)成了單擺,教員就可以用此裝置在課堂上演示“微振動(dòng)的簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)規(guī)律”了。這個(gè)演示實(shí)驗(yàn)的設(shè)計(jì)理念是:鼓勵(lì)學(xué)員在課堂上通過(guò)主動(dòng)參與實(shí)驗(yàn),細(xì)心觀察小掛鎖的運(yùn)動(dòng)規(guī)律,然后通過(guò)分組討論交流,研究小掛鎖做小角度擺動(dòng)過(guò)程中所受到的力和力矩,最終在教員的啟發(fā)下得到小掛鎖(擺錘)的角加速度公式:,然后教員再進(jìn)行提示:“此角加速度公式與簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)的典型微分方程式在形式上有什么關(guān)系呢?”,細(xì)心的同學(xué)很快回答:“它們的形式完全相同!”······于是本講的核心議題——“單擺擺錘做小角度擺動(dòng)時(shí)滿(mǎn)足簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)的基本規(guī)律”得到了證明。如果教員想讓學(xué)員更多地參與實(shí)驗(yàn)演示,并且讓課堂氣氛更活躍的話,可以用兒童玩具“溜溜球”來(lái)代替單擺的實(shí)驗(yàn)裝置,選一個(gè)手不發(fā)抖、軍事素質(zhì)過(guò)硬的學(xué)員來(lái)當(dāng)人體支架,學(xué)員在物理課堂做單擺演示實(shí)驗(yàn)時(shí),軍姿挺拔,臺(tái)下的觀眾更是屏住呼吸全神貫注地觀看實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象,一些學(xué)員甚至站起來(lái)準(zhǔn)備隨時(shí)搶答問(wèn)題。
3.2雙線擺的設(shè)計(jì)——“微振動(dòng)的簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)規(guī)律”的拓展演示案例設(shè)計(jì)之一
課堂演示實(shí)驗(yàn)的主旨不僅僅是為了得到本次課的核心知識(shí)原理而做的必要的鋪墊,它在挖掘?qū)W員的創(chuàng)新潛力、激發(fā)學(xué)員的課堂主體意識(shí)、完善課堂的育人功能方面都有著非常重要的作用,因此教員常??梢栽谧鐾杲滩闹付ǖ某R?guī)型演示實(shí)驗(yàn)后,拋出一些設(shè)計(jì)性演示實(shí)驗(yàn)的課題,引導(dǎo)學(xué)員的發(fā)散思維,得到更多創(chuàng)造性的“奇思妙想”,更大限度地給予年輕學(xué)生們創(chuàng)造的機(jī)會(huì):比如,當(dāng)教員完成單擺實(shí)驗(yàn)后,故意提出問(wèn)題:“在我們的日常生活中,除了單擺以外,還有什么樣的擺呢?它們的周期如何計(jì)算呢?”于是有的同學(xué)會(huì)提出鑰匙鏈類(lèi)型的擺,有的會(huì)說(shuō)瑞士掛鐘的鐘擺,五花八門(mén)的答案都會(huì)出來(lái),教員可趁機(jī)拿出早準(zhǔn)備好的雙線擺,因?yàn)槲覀冊(cè)谶x擇課堂演示實(shí)驗(yàn)器具時(shí),應(yīng)注重發(fā)展簡(jiǎn)易且新穎的實(shí)驗(yàn)手段和方法。如圖2所示:將單擺裝置上的無(wú)彈性的長(zhǎng)細(xì)線換成兩根,一端掛重物(小掛鎖),并將兩根線的長(zhǎng)度取齊,對(duì)稱(chēng)地固定懸掛在鐵架臺(tái)上,就構(gòu)成了雙線擺裝置。教員在演示雙線擺的小掛鎖(擺錘)做小角度擺動(dòng)時(shí),提醒學(xué)員:“觀察此時(shí)小掛鎖的擺動(dòng)規(guī)律與單擺的情況相比有什么共同點(diǎn)?”······引導(dǎo)學(xué)員發(fā)現(xiàn)小掛鎖運(yùn)動(dòng)的周期性規(guī)律,然后啟發(fā)學(xué)生思考:“當(dāng)雙線擺中折疊的兩根線長(zhǎng)度和單擺擺線的長(zhǎng)度相同時(shí),雙線擺的周期和單擺的周期一樣長(zhǎng)嗎?”同學(xué)們開(kāi)始猜想:一些人認(rèn)為它們的周期是一樣的,另一些人認(rèn)為雙線擺的周期等效于擺長(zhǎng)為雙線中垂線的單擺的周期,所以不一樣,于是部分人展開(kāi)了討論······這時(shí)教員再啟發(fā)學(xué)生類(lèi)比單擺的情況推導(dǎo)雙線擺的周期公式:(是雙線中垂線的長(zhǎng)度),這時(shí)教員總結(jié)歸納:不管是單擺,還是雙線擺,它們的周期公式都與擺錘的質(zhì)量無(wú)關(guān),可以用測(cè)量周期和擺長(zhǎng)的方法確定實(shí)驗(yàn)所在地的重力加速度的大小。最后教員還可與學(xué)員共同探討課下進(jìn)行實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證的方法:比如改變擺線長(zhǎng)度做幾組雙線擺、單擺周期的對(duì)比實(shí)驗(yàn)等。
3.3復(fù)擺的設(shè)計(jì)——“微振動(dòng)的簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)規(guī)律”的拓展演示案例設(shè)計(jì)之二
為了讓全體學(xué)員在達(dá)到共同要求的基礎(chǔ)上,實(shí)現(xiàn)多元化發(fā)展,激發(fā)他們不斷創(chuàng)新、持久求知的意識(shí),培養(yǎng)其樂(lè)于合作、善于交流、勇于實(shí)踐的科學(xué)態(tài)度,教員與學(xué)員共同設(shè)計(jì)制作了復(fù)擺演示實(shí)驗(yàn)裝置。如圖3所示:用厚的硬紙板和彩色卡紙做一個(gè)漂亮的小猴面具,將小猴面具的眼睛、嘴等部位鏤空,演示時(shí)教員將手指插入面具的眼睛或嘴等部位的鏤空處,并將此手指壓在黑板面上固定,讓面具繞手指做微振動(dòng),可以讓學(xué)員觀看“微振動(dòng)的簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)規(guī)律”了,教員在演示此復(fù)擺——小猴面具(擺錘)繞固定軸(手指)做小角度擺動(dòng)時(shí),提醒學(xué)員:“觀察此時(shí)面具的擺動(dòng)規(guī)律與單擺的情況相比有什么共同點(diǎn)?”引導(dǎo)學(xué)員答出面具運(yùn)動(dòng)的周期性規(guī)律,然后啟發(fā)學(xué)生思考其周期如何確定。當(dāng)教員一邊引導(dǎo)一邊帶領(lǐng)學(xué)員推導(dǎo)出復(fù)擺的周期公式:時(shí),可趁機(jī)啟發(fā):這為我們提供了一種測(cè)量物體(如圖3中的面具)轉(zhuǎn)動(dòng)慣量的方法,并提問(wèn):“要利用此公式得到物體的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量,需要測(cè)量哪些物理量呢?”讓學(xué)生思考討論后,教員進(jìn)行總結(jié)升華,課堂信息量將大大提升。
4多種“擺的演示”案例對(duì)大學(xué)物理“實(shí)驗(yàn)探究型”授課模式的啟示
從上述幾個(gè)課堂實(shí)驗(yàn)——“擺的微振動(dòng)演示案例”的實(shí)踐效果來(lái)看,物理課堂演示實(shí)驗(yàn)確實(shí)能為學(xué)員提供生動(dòng)鮮明的直觀形象,并且容趣、疑、難為一體,是創(chuàng)設(shè)思維情境的良好素材,由于演示實(shí)驗(yàn)要求內(nèi)容的安排由淺入深,由表及里,促使教員在備課時(shí)積極設(shè)計(jì)新實(shí)驗(yàn),探究實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象,并總結(jié)升華得到教材中的主要定理與定律,因此使教員自動(dòng)摒棄“照本宣科”教學(xué)狀態(tài),對(duì)教員的授課能力是全新的鍛煉;在“實(shí)驗(yàn)探究型”授課模式中,學(xué)員是實(shí)驗(yàn)操作、設(shè)計(jì)的參與者,更是見(jiàn)證實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象的觀摩、討論主體,部分課可以采用實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象對(duì)比、“物理原理辯論”的方式使課堂重要定理越辯越明。作為信息化條件下軍校物理課的教員,我們應(yīng)時(shí)刻關(guān)注如何利用有限的課堂時(shí)間,挖掘?qū)W生的科技創(chuàng)新潛能,磨練其嚴(yán)謹(jǐn)務(wù)實(shí)的性格、培養(yǎng)其合作探究的意識(shí)和手腦并用的習(xí)慣,才能讓這些未來(lái)的軍事精英更加有實(shí)力掌控變幻莫測(cè)的高技術(shù)戰(zhàn)場(chǎng)。
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知識(shí)是人們后天獲得的對(duì)自然界和客觀事物的認(rèn)識(shí),能力是人們完成某項(xiàng)活動(dòng)時(shí)表現(xiàn)出來(lái)的個(gè)性心理特征。知識(shí)的積累和能力的培養(yǎng)之間有著密切的聯(lián)系。課堂教學(xué)是傳授知識(shí)的主要途徑,也是教師的主要工作。因此,在教學(xué)過(guò)程中要重視知識(shí)的傳授與對(duì)學(xué)生能力的培養(yǎng)相結(jié)合。物理學(xué)是研究自然界的物質(zhì)結(jié)構(gòu)以及物質(zhì)運(yùn)動(dòng)的最普遍最基本規(guī)律的自然科學(xué),當(dāng)代許多新學(xué)科、新技術(shù)都是在物理學(xué)與其他學(xué)科的交叉點(diǎn)上興起的,物理學(xué)的原理和實(shí)驗(yàn)方法滲透到了一切科學(xué)領(lǐng)域。大學(xué)物理課程是理工科非物理專(zhuān)業(yè)必修的重要基礎(chǔ)課程,大學(xué)物理課程為學(xué)生后繼課程的系統(tǒng)學(xué)習(xí)打好必要的物理基礎(chǔ),在培養(yǎng)學(xué)生探索精神和創(chuàng)新意識(shí)方面具有其他課程不能替代的重要作用。 隨著科學(xué)技術(shù)的迅猛發(fā)展,對(duì)學(xué)生各方面的能力提出了更高的要求,因此,我們注意在傳授知識(shí)的同時(shí),著眼于調(diào)動(dòng)學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性與主動(dòng)性,將教師的指導(dǎo)作用與學(xué)生的主動(dòng)學(xué)習(xí)相結(jié)合,以提高學(xué)生的學(xué)習(xí)能力、創(chuàng)造能力和應(yīng)變能力。
1.引導(dǎo)學(xué)生總結(jié)教學(xué)中常用的方法,培養(yǎng)學(xué)生分析歸納的能力
學(xué)習(xí)的過(guò)程是循序漸進(jìn)的,物理的學(xué)習(xí)具有系統(tǒng)性和連貫性,物理課對(duì)學(xué)生來(lái)講并不是一門(mén)陌生的課程,大學(xué)物理的許多內(nèi)容都是中學(xué)物理的加深、提高和延展,但是大學(xué)物理課程由于教學(xué)內(nèi)容多,課時(shí)少,課堂教學(xué)的信息量大,老師主要以物理思想和知識(shí)整體結(jié)構(gòu)的講解為主,主要是講物理思想、物理方法的運(yùn)用。分析問(wèn)題所用的數(shù)學(xué)工具主要是高等數(shù)學(xué)、微積分、微分方程等。由于大學(xué)物理是學(xué)生進(jìn)入大學(xué)后第一門(mén)以高等數(shù)學(xué)、微積分為工具的課程,因此,學(xué)生在開(kāi)始學(xué)習(xí)時(shí)有些不適應(yīng)。我們的做法是,開(kāi)始的內(nèi)容講得慢些,使學(xué)生有一個(gè)逐漸適應(yīng)大學(xué)學(xué)習(xí)的過(guò)程,然后過(guò)渡到正常的教學(xué)進(jìn)度。告訴學(xué)生要改變中學(xué)時(shí)老師講一點(diǎn)學(xué)一點(diǎn)的學(xué)習(xí)方法,大學(xué)的學(xué)習(xí)方法是老師指導(dǎo)下的自學(xué)為主,學(xué)生必須做到課前預(yù)習(xí),帶著問(wèn)題去聽(tīng)課,課堂上集中精力,做好課堂筆記,抓住重點(diǎn)、難點(diǎn),課后及時(shí)復(fù)習(xí)、查閱有關(guān)參考書(shū),歸納總結(jié),自己感興趣的問(wèn)題或掌握不太好的內(nèi)容及時(shí)與同學(xué)老師討論,把學(xué)習(xí)的知識(shí)鞏固和掌握。
1.2 由對(duì)質(zhì)點(diǎn)運(yùn)動(dòng)的討論引申到對(duì)剛體定軸轉(zhuǎn)動(dòng)的討論:剛體可以看作由許許多多小質(zhì)元組成,每一質(zhì)元都很小,都可以作為質(zhì)點(diǎn)來(lái)處理,因此,剛體就可以看作質(zhì)點(diǎn)系統(tǒng)。在剛體定軸轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)每一質(zhì)元的運(yùn)動(dòng)都滿(mǎn)足牛頓運(yùn)動(dòng)定律,雖然每個(gè)質(zhì)點(diǎn)運(yùn)動(dòng)的加速度不同,但整個(gè)剛體上所有質(zhì)點(diǎn)繞定軸轉(zhuǎn)動(dòng)的角加速度相同,從牛頓定律出發(fā),利用角量與線量的關(guān)系,就可以得到用描述轉(zhuǎn)動(dòng)的物理量表示的轉(zhuǎn)動(dòng)定律 =J。
通過(guò)這樣的歸納總結(jié),學(xué)生轉(zhuǎn)變了中學(xué)討論問(wèn)題的思維模式,學(xué)會(huì)了用變化的眼光看問(wèn)題,使分析問(wèn)題,解決問(wèn)題的能力提高一大步。
2.注重在基礎(chǔ)理論教學(xué)中培養(yǎng)學(xué)生的學(xué)習(xí)能力
基礎(chǔ)知識(shí)由構(gòu)成學(xué)科的基本框架的概念、原理和它們的相互關(guān)系等組成。這些知識(shí)比其它知識(shí)具有更大的學(xué)習(xí)遷移價(jià)值。因此,學(xué)生掌握了這些知識(shí),會(huì)更有利于他們分析問(wèn)題和解決問(wèn)題能力的培養(yǎng),有利于智能的發(fā)展。
我們?cè)诮虒W(xué)過(guò)程中比較注意既重視對(duì)學(xué)生進(jìn)行系統(tǒng)知識(shí)的傳授,促進(jìn)學(xué)生自身理論知識(shí)的積累,更重視在傳授知識(shí)的同時(shí),培養(yǎng)學(xué)生分析問(wèn)題,解決問(wèn)題的能力,并在此基礎(chǔ)上培養(yǎng)學(xué)生獨(dú)立學(xué)習(xí)的方法,促進(jìn)學(xué)生能力的全面發(fā)展。工科大學(xué)生在學(xué)學(xué)物理課程中,由于學(xué)時(shí)數(shù)較少,一般不要求學(xué)生掌握推導(dǎo)公式的方法,對(duì)我們所用公式能看懂推導(dǎo)過(guò)程,記住適用條件會(huì)用即可。但是我們認(rèn)為,從推導(dǎo)公式的過(guò)程中可以培養(yǎng)學(xué)生分析問(wèn)題、解決問(wèn)題的思路和能力,因此我們?cè)谡n堂上一般還是要仔細(xì)推導(dǎo)所用公式以及公式應(yīng)用時(shí)所滿(mǎn)足的條件,否則,學(xué)生往往硬記公式而并不掌握公式適用條件,在處理問(wèn)題(或習(xí)題)中往往出錯(cuò)。
例如,在討論駐波這一部分時(shí),一般教材中都是這樣描述的:
駐波是波的干涉的特例。在同一介質(zhì)中兩列頻率相同、振動(dòng)方向相同,而且振幅也相同的簡(jiǎn)諧波,在同一直線上沿相反方向傳播時(shí)就疊加形成駐波。因此駐波是常見(jiàn)的現(xiàn)象。
即相鄰的波腹之間的距離或相鄰的波節(jié)之間距離為λ2。
這個(gè)公式在許多教材中沒(méi)有說(shuō)明適用條件,而往往很多時(shí)候被學(xué)生看成一般公式而套用,在解決問(wèn)題(或做題)時(shí)出現(xiàn)錯(cuò)誤。實(shí)際上,這個(gè)公式是在一特殊條件下,是假設(shè)坐標(biāo)原點(diǎn)的簡(jiǎn)諧振動(dòng)為已知,入射波和反射波的初相都為零的情況下得到的。為了讓學(xué)生學(xué)會(huì)分析一般問(wèn)題,我們?cè)谡n堂上引導(dǎo)他們推導(dǎo)比較一般的公式,即坐標(biāo)原點(diǎn)的簡(jiǎn)諧振動(dòng)為已知,入射波、反射波的初相不為零,分別
總之,教材上的公式一般不能硬套,一定要按照應(yīng)用條件,不然的話,在做題時(shí)就容易出錯(cuò)。通過(guò)這樣的討論讓學(xué)生學(xué)會(huì)看參考書(shū),對(duì)書(shū)上的公式不能死記硬背,要了解公式的來(lái)龍去脈,知道了適用條件再去應(yīng)用。這樣的學(xué)習(xí)就能把學(xué)習(xí)知識(shí)和學(xué)習(xí)分析問(wèn)題、解決問(wèn)題的能力結(jié)合起來(lái),從而提高學(xué)生的學(xué)習(xí)能力。
3.注重課堂討論,培養(yǎng)學(xué)生的自學(xué)能力
學(xué)生自學(xué)能力的培養(yǎng)是課堂教學(xué)的繼續(xù),是學(xué)生學(xué)習(xí)能力的發(fā)展和保證,培養(yǎng)學(xué)生的自學(xué)能力是我們教學(xué)中的重要任務(wù)。
我們?cè)诮虒W(xué)中,根據(jù)課程特點(diǎn)和教學(xué)進(jìn)度安排,對(duì)學(xué)生進(jìn)行自學(xué)內(nèi)容和自學(xué)方法的指導(dǎo),采取多種方法讓學(xué)生充分利用教科書(shū)和參考書(shū),對(duì)給定內(nèi)容或?qū)W生感興趣的內(nèi)容進(jìn)行學(xué)習(xí),達(dá)到對(duì)學(xué)科知識(shí)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的了解。例如,由老師根據(jù)課堂講授內(nèi)容提出問(wèn)題,引導(dǎo)學(xué)生思考和討論,或布置適當(dāng)?shù)膶W(xué)習(xí)內(nèi)容和參考書(shū),提出問(wèn)題,引導(dǎo)學(xué)生自己解決,讓學(xué)生通過(guò)查一些參考書(shū),資料、文獻(xiàn)等,學(xué)習(xí)這些內(nèi)容,自行分析、演繹證明、歸納總結(jié),寫(xiě)出讀書(shū)筆記,并組織學(xué)生在自學(xué)基礎(chǔ)上展開(kāi)討論。再比如,為學(xué)生準(zhǔn)備一些小的論文專(zhuān)題,讓學(xué)生利用課余時(shí)間對(duì)自己感興趣的領(lǐng)域和某些問(wèn)題進(jìn)行較深入的學(xué)習(xí)和探討,對(duì)學(xué)習(xí)收獲寫(xiě)成小論文的形式交上,老師檢查后選一些較好的讓學(xué)生在課堂上進(jìn)行交流、討論。以鞏固學(xué)生的自學(xué)成果,提高學(xué)生的自學(xué)能力,促進(jìn)學(xué)生獨(dú)立地獲取知識(shí)能力的發(fā)展。從完成情況看,學(xué)生對(duì)這一內(nèi)容比較感興趣,對(duì)新知識(shí),新領(lǐng)域有一種渴求的愿望,學(xué)生寫(xiě)的小論文所涉及的內(nèi)容是多方面的,有物理學(xué)發(fā)展史方面的,科學(xué)家的簡(jiǎn)介,固體物理的前沿研究及展望,高能物理的發(fā)展以及與物理學(xué)有關(guān)的新技術(shù)的應(yīng)用如量子磁懸浮技術(shù)、納米材料做成的彈性手機(jī),超聲波傳感器的應(yīng)用等等。涉及的領(lǐng)域之廣反映了學(xué)生對(duì)新知識(shí)、新技術(shù)的渴求及對(duì)物理學(xué)的興趣,促進(jìn)了學(xué)生學(xué)習(xí)的自覺(jué)性。
通過(guò)幾年的教學(xué)實(shí)踐取到了較好的教學(xué)效果,第一,課堂討論能夠促進(jìn)學(xué)生自學(xué)能力的培養(yǎng),有利于調(diào)動(dòng)學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性。因?yàn)樵谟懻撨^(guò)程中,學(xué)生無(wú)論是發(fā)表自己對(duì)問(wèn)題的理解和看法,還是傾聽(tīng)別人對(duì)問(wèn)題的理解和看法,都要在自學(xué)內(nèi)容的基礎(chǔ)上,對(duì)學(xué)習(xí)的知識(shí)信息進(jìn)行一系列的分析、概括、綜合等,形成自己對(duì)問(wèn)題的理解才能討論,這些都屬于積極的思維活動(dòng),可以充分發(fā)揮學(xué)生在學(xué)習(xí)中的主動(dòng)性。第二,通過(guò)課堂討論可有利于培養(yǎng)學(xué)生的獨(dú)立學(xué)習(xí)能力和創(chuàng)造能力。課堂討論要求學(xué)生在討論之前都要寫(xiě)好提綱,做好討論的準(zhǔn)備,為此,學(xué)生要查閱參考書(shū)、文獻(xiàn)資料,進(jìn)行分析、推導(dǎo)、歸納、總結(jié)等這些自學(xué)過(guò)程。這些過(guò)程都有利于提高學(xué)生的邏輯思維能力,歸納總結(jié)能力,語(yǔ)言表達(dá)能力和分析問(wèn)題解決問(wèn)題的能力,有利于開(kāi)發(fā)學(xué)生的創(chuàng)造才能。第三,通過(guò)課堂討論有利于激發(fā)學(xué)生參與討論的熱情和學(xué)習(xí)的潛能,加深鞏固了所學(xué)的知識(shí),體驗(yàn)到通過(guò)自身努力獲得知識(shí)的喜悅。通過(guò)自學(xué)和討論,使學(xué)生學(xué)會(huì)運(yùn)用學(xué)過(guò)的概念和原理解釋新的問(wèn)題,從而把知識(shí)連成面,達(dá)到融會(huì)貫通。
4.培養(yǎng)學(xué)習(xí)興趣,提高學(xué)生學(xué)習(xí)主動(dòng)性
興趣是學(xué)生學(xué)習(xí)最好的老師,只有引導(dǎo)學(xué)生的興趣才能喚起他們的學(xué)習(xí)積極性,使學(xué)生處于積極的思維狀態(tài)。積極的思維狀態(tài)有利于學(xué)生在教學(xué)過(guò)程中把已經(jīng)學(xué)到的知識(shí)和經(jīng)驗(yàn)與獲得的新知識(shí)融合起來(lái),使之成為一個(gè)有機(jī)的整體,成為可以運(yùn)用的知識(shí),而且思維能力和分析能力也會(huì)得到提高。我們?cè)诮虒W(xué)中,就比較注意介紹新知識(shí),新技術(shù)的應(yīng)用,以提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。例如,在課堂上介紹神州十號(hào)成功飛上藍(lán)天,與天宮一號(hào)成功對(duì)接情況;蛟龍?zhí)栞d人潛水器成功下潛7000米深度探索海底世界,完成我國(guó)深海技術(shù)的一項(xiàng)重大突破;我國(guó)高速鐵路技術(shù)已經(jīng)達(dá)到國(guó)際領(lǐng)先地位等等,使學(xué)生對(duì)我們國(guó)家的科學(xué)技術(shù)發(fā)展感到自豪同時(shí),還可以把學(xué)生的視野從課本延伸的書(shū)外,從基礎(chǔ)物理延伸到現(xiàn)代科技前沿。另外,在每年的十月份,諾貝爾獎(jiǎng)的發(fā)獎(jiǎng)季節(jié),給同學(xué)們介紹當(dāng)年的諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)獲得者在什么領(lǐng)域做出了貢獻(xiàn),以及獲獎(jiǎng)?wù)咄谔岢鲂吕碚?、新發(fā)現(xiàn)、新發(fā)明后,需要有多年的實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證及應(yīng)用推廣,以證明他(他們)的思想、觀點(diǎn)或發(fā)現(xiàn)發(fā)明確實(shí)對(duì)人類(lèi)或?qū)φJ(rèn)識(shí)自然界有較大貢獻(xiàn)才能獲獎(jiǎng)。以此告誡學(xué)生學(xué)習(xí)是一個(gè)長(zhǎng)期的過(guò)程,知識(shí)的積累是最基本的,在此基礎(chǔ)上提高自己的學(xué)習(xí)能力,主動(dòng)學(xué)習(xí)新知識(shí),新技術(shù),進(jìn)行創(chuàng)造性的學(xué)習(xí),積極探索新的領(lǐng)域,將來(lái)為國(guó)家、為社會(huì)做出自己的貢獻(xiàn)。
隨著科學(xué)技術(shù)的飛速發(fā)展,知識(shí)更新速度不斷的加快,知識(shí)轉(zhuǎn)化為生產(chǎn)力的周期縮短,這些對(duì)人們的知識(shí)和能力提出了更高更全面的要求。要求人的一生要不斷的學(xué)習(xí)、補(bǔ)充和更新知識(shí),通過(guò)大學(xué)物理課程的學(xué)習(xí)可以培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)思想,科學(xué)方法的應(yīng)用,培養(yǎng)學(xué)生各方面的綜合能力,使學(xué)生的學(xué)習(xí)能力不斷提高,成為建設(shè)國(guó)家需要的人才。
參考文獻(xiàn)
[1] 教育部高等學(xué)校物理學(xué)與天文學(xué)教學(xué)指導(dǎo)委員會(huì).理工類(lèi)大學(xué)物理課程教學(xué)基本要求 理工類(lèi)大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)課程教學(xué)基本要求(2010年版)[M]. 北京:高等教育出版社.
目前,多媒體教學(xué)模式已經(jīng)在高校中大量應(yīng)用,大有完全代替?zhèn)鹘y(tǒng)教學(xué)模式的趨勢(shì)。誠(chéng)然,合理使用多媒體教學(xué),確實(shí)可以大大大學(xué)物理的教學(xué)效率。研究表明,合理利用現(xiàn)代化教學(xué)媒體,能使學(xué)生學(xué)到比目前多三倍的知識(shí)。但是,現(xiàn)在的高校教學(xué)中,很多老師過(guò)度依賴(lài)多媒體教學(xué),忽略傳統(tǒng)教學(xué)以及板書(shū)的作用,板書(shū)隨意書(shū)寫(xiě),有的老師甚至一節(jié)課沒(méi)有一個(gè)字符板書(shū)在黑板上,僅僅照PPT過(guò)一遍。
經(jīng)過(guò)一段時(shí)間實(shí)踐表明,完全利用多媒體教學(xué),忽略傳統(tǒng)的板書(shū)教學(xué)模式,教學(xué)效果并不明顯,甚至?xí)驌魧W(xué)生的學(xué)習(xí)積極性,主要表現(xiàn)在教學(xué)速度過(guò)快,前面的還沒(méi)聽(tīng)懂,后面的新知識(shí)就來(lái)了;從而導(dǎo)致雖然上課的內(nèi)容豐富了,但是學(xué)生對(duì)知識(shí)點(diǎn)的掌握不扎實(shí);或者前面的只是剛剛掌握好,過(guò)一會(huì)兒后就忘記了。在本期的大學(xué)物理教學(xué)過(guò)程中,我們對(duì)傳統(tǒng)板書(shū)教學(xué)與多媒體技術(shù)的結(jié)合進(jìn)行了多種模式的探索,我們的探索表明,在大學(xué)物理的教學(xué)中,要把每節(jié)課的重點(diǎn),特別是公式、定理、定律等詳細(xì)地列舉在黑板上,特別是一些重要公式的推理過(guò)程能在黑板上詳細(xì)地帶領(lǐng)學(xué)生一起推一遍,這對(duì)公式的理解特別有用。同時(shí),每節(jié)課的重點(diǎn)知識(shí)板書(shū)到黑板上之后,在本節(jié)課中一定要保持不被抹掉,以便學(xué)生在后面新知識(shí)的學(xué)習(xí)時(shí)忘記前面學(xué)的知識(shí)點(diǎn)時(shí)能及時(shí)回過(guò)頭來(lái)隨時(shí)復(fù)習(xí)。而對(duì)于一些具體的例題、模型、物理實(shí)驗(yàn)、歷史物理典故等可以通過(guò)多媒體展示出來(lái),以豐富上課內(nèi)容,激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣。通過(guò)傳統(tǒng)上課模式和多媒體技術(shù)的有效結(jié)合,經(jīng)過(guò)一段時(shí)間的時(shí)間后,學(xué)生的反饋很好,包括對(duì)大學(xué)物理知識(shí)的理解,對(duì)大學(xué)物理的學(xué)習(xí)熱情等有了顯著提高。
二、基礎(chǔ)知識(shí)的傳授與前沿科學(xué)研究探討相結(jié)合,培養(yǎng)學(xué)生的綜合素質(zhì)和創(chuàng)造能力
長(zhǎng)期以來(lái),中國(guó)的傳統(tǒng)的教育以“傳道、授業(yè)、解惑”為主,特別注重于知識(shí)的傳遞與記憶,注重于知識(shí)的理解。在大學(xué)物理教育方面也傳承了許多歷史積累下來(lái)的慣性思維,例如基本公式、基本定義的講解,然后大量題型的訓(xùn)練。誠(chéng)然,這些訓(xùn)練對(duì)于大學(xué)物理基礎(chǔ)知識(shí)的理解和鞏固,對(duì)于培養(yǎng)學(xué)生扎實(shí)的大學(xué)物理功底有著非常重要的意義。然而,在當(dāng)代社會(huì),除了要培養(yǎng)學(xué)生扎實(shí)的基本功外,還需要特別注重創(chuàng)造性思維的培養(yǎng)。對(duì)大學(xué)生進(jìn)行創(chuàng)新思維的培養(yǎng)的途徑有很多,而在大學(xué)物理教學(xué)中把大學(xué)物理與科技前沿相結(jié)合,把反映當(dāng)代科學(xué)技術(shù)發(fā)展的重要成果和新的科學(xué)思想引入大學(xué)物理課堂,同時(shí),老師在自身的科研經(jīng)歷和研究過(guò)程中鼓勵(lì)和引導(dǎo)學(xué)生參與,這對(duì)培養(yǎng)學(xué)生的思辯能力、帶動(dòng)學(xué)生的學(xué)習(xí)愛(ài)好、提高學(xué)生自主學(xué)習(xí)能力、培養(yǎng)學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情,特別對(duì)于培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)造性思維能力,有著非常重要的現(xiàn)實(shí)意義。
從2010年秋季開(kāi)始,我們?cè)跈C(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化、汽車(chē)服務(wù)工程、信息與計(jì)算科學(xué)、物流工程、生物工程、高分子、林產(chǎn)化工等各理工科專(zhuān)業(yè)的教學(xué)中將最新的科研動(dòng)態(tài)滲透到相關(guān)的大學(xué)物理知識(shí)教學(xué)中,例如,在講到《大學(xué)物理》第16章量子力學(xué)基礎(chǔ)時(shí),我們把最新的前沿科學(xué)低維結(jié)構(gòu)中量子熱導(dǎo)、量子電導(dǎo)知識(shí)滲透到其中,并將我們正在進(jìn)行的科學(xué)研究,包括目前低維量子體系中熱、電輸運(yùn)需要解決的理論問(wèn)題、我們的研究方法、研究?jī)?nèi)容、正在主持的課題介紹給大家,同時(shí),把正在研究的問(wèn)題中急需解決的關(guān)鍵核心問(wèn)題介紹給大家,引導(dǎo)學(xué)生思考,在這些問(wèn)題的引導(dǎo)下,開(kāi)展撰寫(xiě)“小論文”的教學(xué)課外活動(dòng),引導(dǎo)學(xué)生開(kāi)展第二課堂。通過(guò)學(xué)生課后查資料,自主參與調(diào)研,主導(dǎo)思索,把自己的想法和構(gòu)建的解決方案在一段時(shí)間后集中在課堂討論。通過(guò)這種教學(xué)模式的實(shí)踐,結(jié)果表明,學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性得到了提高,激發(fā)了學(xué)生對(duì)新知識(shí)的求知欲,特別是通過(guò)這種與前沿科學(xué)研究相結(jié)合的教學(xué)模式,提高了學(xué)生研究問(wèn)題、解決問(wèn)題的能力,從而提高了學(xué)生的創(chuàng)造能力。
21世紀(jì)需要大量的高素質(zhì)、有創(chuàng)新性的復(fù)合型人才,人才的培養(yǎng)應(yīng)在教學(xué)中體現(xiàn)出來(lái)。由于社會(huì)在不斷進(jìn)步,需要老師們重新審視和定位各個(gè)有關(guān)的教學(xué)環(huán)節(jié)和更新教學(xué)觀念。
一、《大學(xué)物理》的內(nèi)容和作用
《大學(xué)物理》是學(xué)理工科類(lèi)本科的一門(mén)基礎(chǔ)課程,通過(guò)該課程的學(xué)習(xí),使學(xué)生了解自然現(xiàn)象,熟悉自然界物質(zhì)的結(jié)構(gòu)、性質(zhì),物質(zhì)間相互作用及其運(yùn)動(dòng)的基本規(guī)律,為后繼專(zhuān)業(yè)基礎(chǔ)與專(zhuān)業(yè)課程的學(xué)習(xí)及進(jìn)一步獲取有關(guān)知識(shí)奠定必要的物理基礎(chǔ)。
建筑類(lèi)、信息類(lèi)等工科專(zhuān)業(yè)是大學(xué)校園的熱門(mén)專(zhuān)業(yè),想要牢固的掌握相關(guān)工科知識(shí),需要有一些相關(guān)的理科背景,《大學(xué)物理》無(wú)疑對(duì)這些專(zhuān)業(yè)有巨大的幫助。如建筑類(lèi)的學(xué)生不可避免的會(huì)碰到各種工程力學(xué),如材料力學(xué)、結(jié)構(gòu)力學(xué)、流體力學(xué),想要掌握這些專(zhuān)業(yè)知識(shí),僅靠高中時(shí)學(xué)過(guò)的牛頓第二定律是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的,《大學(xué)物理》中有關(guān)剛體方面的知識(shí)和高等數(shù)學(xué)在物理模型中的應(yīng)用可以為他們學(xué)習(xí)本專(zhuān)業(yè)的相關(guān)課程打下一個(gè)很好的開(kāi)端;信息類(lèi)的同學(xué),如果不懂麥克斯韋方程組,不會(huì)電磁場(chǎng)理論的矢量分析,在專(zhuān)業(yè)知識(shí)方面有很大的不足,而《大學(xué)物理》從簡(jiǎn)單到復(fù)雜,能和高中的相關(guān)物理知識(shí)很好地銜接,使學(xué)生很容易的接收電磁學(xué)理論,學(xué)起自己的專(zhuān)業(yè)知識(shí)會(huì)事半功倍。
傳統(tǒng)的《大學(xué)物理》教學(xué)主要是對(duì)物理現(xiàn)象的描述,強(qiáng)調(diào)物理量之間的邏輯關(guān)系,無(wú)論是板書(shū)還是多媒體教學(xué),絕大部分的內(nèi)容都被相關(guān)定理、公式推導(dǎo)、例題所占據(jù),給學(xué)生的感覺(jué)就是枯燥、乏味,覺(jué)得沒(méi)什么實(shí)際用途。做題還由于涉及到許多初次接觸的高數(shù)知識(shí),遠(yuǎn)不如中學(xué)時(shí)代那么的心應(yīng)手,厭學(xué)情況非常普遍。有人做過(guò)相關(guān)調(diào)查,大一學(xué)生中對(duì)物理感興趣的只有4%,認(rèn)為學(xué)好物理對(duì)專(zhuān)業(yè)有幫助的也僅有5%[1],想要改變這一現(xiàn)狀,我們務(wù)比更新現(xiàn)有的教學(xué)觀念,首先要激發(fā)學(xué)生的興趣,即要有大量的演示實(shí)驗(yàn)配合教學(xué);其次要加強(qiáng)高數(shù)訓(xùn)練,大學(xué)物理和中學(xué)物理的一個(gè)本質(zhì)區(qū)別就在于所用的數(shù)學(xué)工具不同,而且利用《大學(xué)物理》課程提高學(xué)生對(duì)高數(shù)的掌握,對(duì)其綜合素質(zhì)的培養(yǎng)也有巨大的幫助。
二、演示實(shí)驗(yàn)與《大學(xué)物理》
楊振寧先生在談到物理學(xué)教學(xué)時(shí)指出:“很多學(xué)生在學(xué)習(xí)中形成了一種印象, 以為物理學(xué)就是一些演算。 演算是物理學(xué)的一部分,但不是最重要的部分。物理學(xué)最重要的部分是與現(xiàn)象有關(guān)的。絕大部分物理學(xué)(概念)都是從現(xiàn)象中來(lái)的。 現(xiàn)象是物理學(xué)的根源。 一個(gè)人不與現(xiàn)象接觸不一定不能做重要的工作,但是他容易誤入形式主義的歧途,他對(duì)物理學(xué)的了解不會(huì)是切中要害的”[2]。演示實(shí)驗(yàn)是讓學(xué)生認(rèn)識(shí)物理現(xiàn)象的最好的手段,國(guó)外知名高校都非常重視這一塊教學(xué)內(nèi)容。加州伯克利大學(xué)有演示實(shí)驗(yàn)660個(gè),加利福尼亞州立大學(xué)有演示實(shí)驗(yàn)437個(gè),在馬里蘭大學(xué)的物理演示實(shí)驗(yàn)網(wǎng)站更是給出了創(chuàng)記錄的1591個(gè),此外各大學(xué)還有大量的相關(guān)視頻資料[3],幾乎每堂課會(huì)有3個(gè)左右的實(shí)驗(yàn)來(lái)說(shuō)明相關(guān)物理問(wèn)題,取得了良好的教學(xué)效果。
隨著國(guó)家加大對(duì)教育的投資力度、多媒體技術(shù)的發(fā)展,演示實(shí)驗(yàn)可以越來(lái)越多的走進(jìn)課堂,學(xué)生可以直觀的看到許多奇妙的物理現(xiàn)象,激發(fā)學(xué)生的興趣和動(dòng)手欲望,加深對(duì)物理規(guī)律的理解,化抽象為具體,使模糊圖像變清晰,讓枯燥乏味的物理課堂生動(dòng)起來(lái),增加講課的說(shuō)服力。演示實(shí)驗(yàn)還是增強(qiáng)學(xué)生的觀察力,培養(yǎng)學(xué)生自己歸納總結(jié)物理規(guī)律的能力。此外許多演示實(shí)驗(yàn)直接和科學(xué)前沿結(jié)合,和實(shí)際應(yīng)用相聯(lián)系,讓學(xué)生感覺(jué)學(xué)有所用,從而熱愛(ài)物理,肯學(xué)物理,達(dá)到提高學(xué)生素質(zhì)的目的。
三、高等數(shù)學(xué)與《大學(xué)物理》
《大學(xué)物理》是一門(mén)理論與實(shí)驗(yàn)相結(jié)合數(shù)學(xué)化程度極高的課程。高等數(shù)學(xué)是舍棄了具體的對(duì)象,僅保留了數(shù)量關(guān)系和空間形式的高度抽象、邏輯嚴(yán)密、應(yīng)用廣泛的課程?!洞髮W(xué)物理》和高等數(shù)學(xué)是理工科學(xué)生必修的基礎(chǔ)課,二者之間存在密切聯(lián)系,決定了它們需要相互依托,貫通協(xié)調(diào),共同發(fā)展。《大學(xué)物理》通常是在大一的第二學(xué)期開(kāi)設(shè),本科生剛好學(xué)完極限、求導(dǎo)、簡(jiǎn)單積分,對(duì)微積分都是簡(jiǎn)單的了解,僅知道概念,會(huì)算題而已,還不能把數(shù)學(xué)當(dāng)成工具,熟練地應(yīng)用?!洞髮W(xué)物理》中許多問(wèn)題可以用到這些相關(guān)知識(shí),如變力做功問(wèn)題、剛體轉(zhuǎn)動(dòng)慣量的問(wèn)題,都可以通過(guò)“取微元,求和,取極限”的思路來(lái)解決,這正是數(shù)學(xué)中微積分的核心思想,通過(guò)這些題的訓(xùn)練,讓學(xué)生感受到微積分的魅力,數(shù)學(xué)工具的強(qiáng)大,不但會(huì)加深學(xué)生對(duì)數(shù)學(xué)概念的理解,而且還提高了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣,使學(xué)生主動(dòng)地去把數(shù)學(xué)用到自己相關(guān)專(zhuān)業(yè)中。
現(xiàn)階段《大學(xué)物理》和高等數(shù)學(xué)的教學(xué)基本都是單獨(dú)講授,很少將這兩門(mén)課程結(jié)合起來(lái)進(jìn)行對(duì)比分析和綜合討論。在內(nèi)容安排上各自?xún)H顧及本課程的內(nèi)容完整性,常常會(huì)導(dǎo)致二者協(xié)同作用的脫節(jié),針對(duì)這一情況,我們建議物理老師應(yīng)該首先系統(tǒng)的整理《大學(xué)物理》基本概念、公式、定理定律中高等數(shù)學(xué)的知識(shí)點(diǎn),單獨(dú)拿出來(lái)幾節(jié)課給學(xué)生復(fù)習(xí),讓學(xué)生再次理解極限、微分、積分、矢量、矢量叉乘、點(diǎn)乘等高等數(shù)學(xué)知識(shí)的意義及應(yīng)用方法。使學(xué)生更容易的利用數(shù)學(xué)思想與方法體會(huì)物理模型化思想和數(shù)學(xué)語(yǔ)言表達(dá)的簡(jiǎn)介和準(zhǔn)確。
《大學(xué)物理》對(duì)于理工科本科生來(lái)說(shuō)是一門(mén)承上啟下的關(guān)鍵課程,通過(guò)加大演示實(shí)驗(yàn)的力度,可以提高學(xué)生學(xué)習(xí)物理的興趣;通過(guò)加強(qiáng)高等數(shù)學(xué)知識(shí)在大學(xué)物理中的應(yīng)用,使學(xué)生容易去解決大學(xué)物理知識(shí)中的一些困難,提高學(xué)生應(yīng)用數(shù)學(xué)工具的能力,從而提高學(xué)生的綜合素質(zhì)。
參考文獻(xiàn):
一、教學(xué)理念
堅(jiān)持“教師為主導(dǎo),學(xué)生為主體”,堅(jiān)持“直觀教學(xué)和模擬實(shí)驗(yàn)教學(xué)激發(fā)學(xué)習(xí)興趣”,堅(jiān)持“STS教育滲透于科學(xué)教育”,堅(jiān)持“大學(xué)物理教學(xué)與大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)相結(jié)合”等原則。課堂充分發(fā)揮學(xué)生主動(dòng)性,活躍課堂氣氛,提高課堂教學(xué)效果。
二、教材內(nèi)容及地位
“磁場(chǎng)對(duì)運(yùn)動(dòng)電荷的作用”屬大學(xué)物理課程電磁學(xué)部分重要內(nèi)容之一。該內(nèi)容講述磁場(chǎng)的重要性質(zhì)--磁場(chǎng)對(duì)運(yùn)動(dòng)電荷的作用。運(yùn)動(dòng)電荷在磁場(chǎng)中受力特點(diǎn)及運(yùn)動(dòng)規(guī)律相關(guān)基礎(chǔ)理論為人類(lèi)現(xiàn)代文明的出現(xiàn),新技術(shù)、新能源的誕生奠定了基礎(chǔ)。
三、教學(xué)目標(biāo)
通過(guò)教學(xué)讓學(xué)生掌握洛倫茲力概念和洛倫茲力公式;掌握勻強(qiáng)磁場(chǎng)對(duì)運(yùn)動(dòng)電荷的作用規(guī)律;掌握螺旋運(yùn)動(dòng)規(guī)律;理解非勻強(qiáng)磁場(chǎng)對(duì)運(yùn)動(dòng)電荷的作用規(guī)律;了解磁場(chǎng)作用在工程技術(shù)中的重要應(yīng)用。會(huì)用洛倫茲公式處理問(wèn)題,會(huì)分析磁聚焦、磁約束的物理原理。讓學(xué)生感受物理理論與現(xiàn)代技術(shù)的密切聯(lián)系,體會(huì)科學(xué)的價(jià)值,學(xué)會(huì)更好地與他人合作。
四、教學(xué)重點(diǎn)和難點(diǎn)
教學(xué)重點(diǎn)包括洛倫茲力公式,勻強(qiáng)磁場(chǎng)對(duì)運(yùn)動(dòng)電荷的作用,包括速度方向與磁感應(yīng)強(qiáng)度方向垂直和成任意夾角兩種情況。教學(xué)難點(diǎn)是磁聚焦和磁約束兩種現(xiàn)象。
五、教學(xué)手段與方法
采取傳統(tǒng)教學(xué)與多媒體教學(xué)相結(jié)合的教學(xué)手段。PPT主要用于展示自然奇觀―極光,展示實(shí)驗(yàn)圖,展示現(xiàn)代應(yīng)用設(shè)備,展示比較表格、關(guān)系樹(shù)。使所講授內(nèi)容更立體、更直觀、更生動(dòng)。將“啟發(fā)式、討論式、探究式、練習(xí)法、比較分析法”等教學(xué)法滲透于教學(xué)過(guò)程。
六、教學(xué)過(guò)程
引入:教師展示課件圖片。并提問(wèn):這種美景(極光)是怎樣產(chǎn)生的?學(xué)生思考“極光”的產(chǎn)生原因。新課教學(xué)過(guò)程分5個(gè)模塊。
(一)模塊一:運(yùn)動(dòng)電荷在磁場(chǎng)中受力。
都是首先展示電荷在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)實(shí)驗(yàn)圖片。啟發(fā)學(xué)生分析實(shí)驗(yàn),提出問(wèn)題:為什么電子束在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)軌跡會(huì)改變? 學(xué)生觀察實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象,思考產(chǎn)生原因后,師生共同歸納得出:運(yùn)動(dòng)電荷在磁場(chǎng)中所受的作用力稱(chēng)為洛倫茲力。并閱讀教材認(rèn)知洛倫茲力公式
師生分析得出:(1) 時(shí),F(xiàn)=qvB。(2) 時(shí), 。(3)三者方向滿(mǎn)足右手螺旋關(guān)系。即q>0時(shí), 沿 方向;q<0時(shí),
沿 反方向。(4)因?yàn)?,所以, 對(duì)帶電粒子不做功。最后學(xué)生完成教材練習(xí),判斷三個(gè)量的方向。
(二)模塊二:帶電粒子在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)。
分速度v方向與磁場(chǎng)B方向垂直和速度v方向與磁場(chǎng)B方向成任意夾角兩種情型。
情型一:速度v方向與磁場(chǎng)B方向垂直。教師提問(wèn): 時(shí),帶電粒子如何運(yùn)動(dòng)?
學(xué)生運(yùn)用動(dòng)力學(xué)關(guān)系得出: 時(shí),帶電粒子作圓周運(yùn)動(dòng),并且推導(dǎo)半徑和周期表達(dá)式。 即:R=mv/qB ,T=2πm/qB 。
情形二:速度v方向與磁場(chǎng)B方向成任意夾角。教師板圖,并設(shè)問(wèn):速度v方向與磁場(chǎng)B方向成任意夾角θ時(shí),帶電粒子如何運(yùn)動(dòng)?學(xué)生在教師的提示下,將速度進(jìn)行分解,并推導(dǎo)出:v//=v cosθ v=v sinθ。教師引導(dǎo)學(xué)生,共同分析得出:(1)帶電粒子速度分解為兩個(gè)方向,一個(gè)方向不受力,一個(gè)方向受與之垂直的洛倫茲力。(2)在該洛倫茲力的作用下,帶電粒子作勻速圓周運(yùn)動(dòng),其半徑R=m v/qB。(3)在B方向上以v//=vcosθ的速度做勻速運(yùn)動(dòng)。(4)兩種運(yùn)動(dòng)合成,帶電粒子的運(yùn)動(dòng)軌跡是螺旋線,螺旋線的半徑為 ,粒子在垂直于磁場(chǎng)方向運(yùn)動(dòng)的周期為 。(5)螺距 。最后,教師運(yùn)用多媒體播放模擬動(dòng)畫(huà),讓學(xué)生觀察帶電粒子做螺旋運(yùn)動(dòng),加深理解。
(三)模塊三:例題與練習(xí)環(huán)節(jié)。及時(shí)鞏固洛倫茲力公式、螺旋運(yùn)動(dòng)等知識(shí)。教師布置課堂練習(xí),學(xué)生獨(dú)立完成洛倫茲力的計(jì)算,師指導(dǎo)學(xué)生計(jì)算粒子運(yùn)動(dòng)周期和螺距。為了檢查學(xué)習(xí)效果,增強(qiáng)學(xué)生自信,教師另給出兩題選擇題由學(xué)生獨(dú)立完成。
(四)模塊四:應(yīng)用案例。分析磁透鏡和磁約束裝置兩種應(yīng)用案例。案例1:磁透鏡。教師展示磁透鏡圖片,展示磁聚焦的物理原理圖,講授電子顯微鏡的概況。指導(dǎo)學(xué)生分析螺旋運(yùn)動(dòng)的螺距,掌握磁聚焦的物理原理。學(xué)生用已學(xué)知識(shí)分析電子顯微鏡的物理原理,認(rèn)識(shí)電子顯微鏡。體會(huì)科學(xué)的價(jià)值。案例2:磁約束裝置(超導(dǎo)托卡馬克)。教師用PPT展示磁約束裝置(托卡馬克)圖片,通過(guò)受力分析和半徑變化分析引導(dǎo)學(xué)生認(rèn)知?jiǎng)驈?qiáng)磁場(chǎng)和非勻強(qiáng)磁場(chǎng)對(duì)運(yùn)動(dòng)粒子作用的差別,及運(yùn)動(dòng)規(guī)律差別,進(jìn)而理解磁約束的的本質(zhì)。學(xué)生在老師的引導(dǎo)下學(xué)習(xí)磁約束相關(guān)內(nèi)容,掌握托卡馬克磁約束的物理原理,了解磁約束的應(yīng)用前景,認(rèn)識(shí)科學(xué)的價(jià)值。案例3:極光的產(chǎn)生。教師提出問(wèn)題:地磁場(chǎng)有什么特點(diǎn)?極光是如何產(chǎn)生的?學(xué)生通過(guò)思考、分析、討論并匯報(bào):地球磁場(chǎng)是一個(gè)天然的磁約束裝置,高能帶電粒子流使高層大氣分子或原子激發(fā)(或電離)而產(chǎn)生極光。極光的分析讓課堂首尾前呼后應(yīng)。
(五)模塊五:總結(jié)。用表格打出帶電粒子在電場(chǎng)和磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)差異,融會(huì)貫通;為了讓學(xué)生了解磁場(chǎng)對(duì)電荷作用的廣泛應(yīng)用,教師用PPT展出各種應(yīng)用,并作簡(jiǎn)要介紹。
七、個(gè)性化教學(xué)
對(duì)學(xué)習(xí)能力較強(qiáng)的學(xué)生:要求獨(dú)立分析所提供鞏練習(xí)題;提導(dǎo)出運(yùn)動(dòng)半徑公式、周期公式、螺距公式;獨(dú)立完成課堂練習(xí);要求掌握各應(yīng)用案例的物理原理。對(duì)學(xué)習(xí)能力偏弱的學(xué)生:組織學(xué)生分小組討論,并逐個(gè)輔導(dǎo),要求了解各應(yīng)用案例的物理原理。依據(jù)學(xué)生基礎(chǔ)及學(xué)習(xí)能力布置不同層次課后作業(yè)。