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Abstract: No matter from the teaching content and teaching method, teaching purpose, high school physics and the university physics have obvious differences. This article embarks from the differences and relation of high school physics and university physics to find a solution to move between cohesive device.
关键词: 中学物理;大学物理;衔接
Key words: high school physics;university physics;cohesion
中图分类号:G624 文献标识码:A 文章编号:1006-4311(2014)10-0264-02
0 引言
大学物理是工科院校一门十分重要的基础课程,大学物理一般都是面向大学低年纪的学生开设的基础课程,笔者在实际的教学中发现,虽然学生刚从高中阶段过来,但在大学物理的学习中,学生总习惯用高中的思维和方法来理解已经比较复杂的大学物理问题,比较难接受新的概念和方法,比如在中学物理中的路程等于速度乘以时间没有错,但在大学物理中求物理碰撞后移动的距离再利用这个规律就不对了,很多同学在学学物理的过程中还是习惯用中学的题海战术来学习发现最终掌握知识的效果并不好。
下面笔者从以下方面来谈几点感受。
1 中学物理和大学物理的联系与区别
1.1 中学物理和大学物理的联系与区别
大学物理和中学研究都是物体运动规律的学科,包括:力学,热学,光学,电磁学以及原子物理五大内容,虽然在内容上有所重复,但中学物理只是描述了基本的物理现象和概念,而大学物理是通过深入的学习并揭示出产生这些现象的物理规律,研究这些规律所需要的数学表达式和推导过程。
比如在静电场中,高中物理因为数学知识的限制只讲述了一些基本的规律和概念,无法描述静电场的相关性质,大学物理通过静电场中的高斯定理,环路定理揭示了静电场为有源无旋场,这是在高中学习中无法做到的。
1.2 在教学和学习方法上的区别
大学学习主要以复习和自学为主,而中学往往是集中时间学习一个概念和公式,然后强化训练举一反三,在教学形式上,高中物理内容比较少,课时多教学进度比较缓慢,教师有时间对内容进行讲解,分析,提问并进行随堂练习,大学物理在内容上多,课时却相对很少,所以课堂教学知识量需要学习的就比较大,在大学物理学习中如果学生不能从高中的学习方法上过渡过来在某个知识点方面花过多的时间就会感到力不从心,学习进度跟不上来。
1.3 学生学习目的和学习心理的区别
在高中阶段学生学习物理的目的就是为了高考有个理想的分数,所以在成绩决定论的作用下学生学习很刻苦,钻研也比较深,但在大学中由于大学没有了升学率的要求,只需要修完相应科目的学分即可,60分就算合格,所以在这样的要求下,学生学习积极性下降学习起来比较随意,甚至有旷课,考试的时候带小抄蒙蔽过关的情况。
2 如何做好中学物理和大学物理的衔接
2.1 教师在教学方法和手段上要更新
在大学物理开课时候就要向学生讲解高中物理和大学物理在学习方法上的区别,并介绍一些有建设性的意见。
教师要根据学生从高中过渡到大学的特点,刚开始适当的放慢教学进度,从学生由高中比较缓慢的节奏过渡到相对快,学习内容信息大的教学当中,对高中已经学习过的基础知识只需要复习一下,对需要加深的内容花更多的时间进行推导和讲解,采用启发式和讨论式的教学方法,增强师生的互动和交流,教师在上新课程之前可以向学生以布置作业的形式,提出相关的问题,让学生通过查找资料,预习教材相互讨论得到初步的答案,教师在上课的同时让学生回答相应的答案,通过答案给予肯定和意见,在比较抽象和深奥的知识点,应多利用多媒体教学的优点和演示实验通过模拟实验生动画面和实际的操作相结合,这样就使学生从高中的生硬的学习到能自主学习的成功转变,同时也加深了学生对理论知识的理解,也锻炼了他们的想象力。
2.2 了解中学物理教学,加强教材改革
大学老师应该首先对中学物理的教育特点,现状和内容有非常明确的了解,这样在实际的教学中能知道哪些知识点是学生可以掌握的,哪些知识点是需要重点讲解的,比如恒力冲量的定义式和恒力做功公式在中学都学过,但变力冲量和变力做功没有接触,在教学中在可以先通过简明扼要复习高中的知识,目的是引入大学的物理新内容。
在教材上,要了解中学物理教材改革的动向,密切联系学生学习的实际,把大学的物理教材和高中的物理教材紧密联系起来,避免知识点重复和过大的跨越,内容要做到少而精,真正把高中的物理和大学物理很好的衔接起来。
3 总结
目前已有许多高校开始重视大学物理和高中物理教学的衔接,根据自己学校学生的学习水平来制定适合本学校的大学物理教材,做好两者之间的衔接不仅可以增强学生学习的兴趣同时也提高了大学物理教学的质量,有助于学生对知识的全面理解达到一个全新的高度。所以现阶段作为大学物理教学的工作者要重视中学物理和大学物理衔接的工作,使大学物理的教学质量得到不断的提高。
参考文献:
[1]赵水标等.关于大学物理习题的几个问题[J].宁波教育学院学报,2003(4).
关键词:电磁学教学;静电场;稳恒磁场
电磁学作为物理教育专业的一门重要专业基础课程,为光学、电动力学、电工学、原子与分子物理等后续课程奠定基础。电磁学承接了力学中关于物体的受力、做功、运动规律等内容的分析,同时也增加了对“场”这一抽象概念的处理,需要有较扎实的高等数学知识并能灵活运用高等数学处理问题的方法,同时它又具有较强基础性和应用性,学生普遍反映电磁学难懂难学。分析其中原因并设法解决,才能提高学生学习的积极性,改善学习效果,从而达到提高教学质量的目的。通过不断摸索,发现学生学习电磁学过程中存在困难,主要集中在以下几个原因,现对其进行逐个分析并探讨解决的办法。
1对课程重要性认识不足
“兴趣是最好的老师”,若理论学习脱离了实际,一味进行枯燥乏味的理论推算,对学习该门课程的重要性不明确,不了解该学科的历史背景、现实应用,难以提高学生的学习兴趣。物理学是一门实用性很强的自然科学,电磁学作为其中的重要分支学科,在工业生产、生活、医疗、科研及国防建设诸方面均有广泛应用,对当代社会发展起到至关重要的作用。[1]在介绍教学内容的过程中,可适当融入物理学史的内容:通过库仑、奥斯特、安培、法拉第、麦克斯韦等对电磁学作出了重大贡献的伟大科学家的事迹,了解他们的科学研究历程,学习他们崇尚理性、勇于探索、锲而不舍的科学精神。麦克斯韦预言电磁波的存在,赫兹实验发现电磁波,马可尼发明电报,推动着人类通讯发展进入崭新的阶段。从直流发电机的发明到交流发电机的广泛应用,为人类提供了将其他能源转换为便于储存运输的电能的途径,电力的广泛应用推动人类社会进入电气时代。[2]在涉及具体知识点的教学活动中,也可适时联系在生活、生产等方面的应用实例,如介绍静电屏蔽这一知识点时,引入电工工作服的使用原理,并让学生查找其他类似应用实例;又如学习电介质的极化时,插入微波炉的工作原理、使用过程中的禁忌及其原因等,增加生活常识。如此将理论联系实际,特别是日常生活熟悉的例子,学以致用,有助于提高学生学习的兴趣。此外,结合物理教育专业的就业方向,联系《新课标》对电磁学内容的要求,分析近年高考理综卷中电磁学所占的比例,介绍近年高考电磁学的热门考点、考试题型,比如带电粒子在电场、磁场或复合场中的运动类题型是近年高考理综物理卷中的常客,对电路的分析或常见仪表的结构、使用也是常见考题。这样既可强化其专业意识,也可提高学生对电磁学的重视程度,增加学习动力。
2高等数学知识准备不足
电磁学难学还在于这门课程对高等数学的要求高,需要掌握微积分、矢量运算、线性代数、坐标系转换等多项内容,其中高等数学微积分是处理大学物理各门专业课程最基本的数学工具,如果学生没有较好地掌握这部分内容,将增加专业学习的难度。因此有必要在教学过程中让学生明确高等数学的重要性,引导学生打下扎实的高等数学基础。在学习电磁学的同时,部分高等数学内容的学习却未能及时跟进。比如在电磁学第一章就要求运用多重积分计算电场强度和电场强度通量,但二重积分、三重积分的学习都要等到下半学期才能进行,学生在处理相关问题时倍感吃力。在电磁学中涉及各种对称性问题的处理,不同对称特点的问题需要用适当的坐标系,使处理问题更加简便。如当带电体具有球状或半球状外形时,若用叠加原理计算电场强度,选用球坐标会使问题的处理更为便捷。在处理这类问题时同样面临相关高等数学知识尚未学习的难题,解决办法通常有以下几种。方法一:调整培养方案,将电磁学课程开设时间往后延。但若采用这种方法,仅能解决电磁学一门课程的问题,却会影响光学、电动力学等后续课程的学习,因此这种方法难以被采纳。方法二:在教学过程中补充尚未学习但需要用到的高等数学知识。但这样会占用一些理论教学课时,增加教学难度,需要教师能处理好教学课时安排,较好地掌控教学进度。方法三:通过物理思想简化数学计算。如运用叠加原理处理电场问题时,若已知线电荷电场的分布,把面电荷看成线电荷的集合,同理也可把体电荷分解为面电荷的叠加,便于将多重积分替换为一重积分,降低计算难度。方法四:用几何的方法,尽量把积分变量变成角变量,进行三角函数积分,将数学计算化繁为简。[3]方法五:场的分布具有一定的对称性时,尽量用高斯定理或安培环路定理解决问题。如常见的求解具有轴对称、面对称、球对称等对称性的静电场电场强度时,采用静电场的高斯定理可以避免多重积分和坐标系的选取问题。即使学生已经进行了相关高等数学知识的学习,但如何灵活运用高等数学工具解决各种电磁学问题仍是个难题。如微积分的运用,学生先要熟悉电磁学的定理、定律,根据给定条件建立微分式或积分式乃至微分方程或积分方程,还要根据物理过程的给定条件确定初始条件和积分上下限,物理专业知识与高等数学工具双管齐下方能求解出结果。因此,在教学过程中教师有必要多做示范、练习数学知识在物理学上的应用,让学生经过反复练习找出规律,直至达到熟能生巧的程度。[4]
3对课程内容结构认识不足
电磁学内容抽象繁多,题型灵活多变,若对课程整体内容没有深入了解,容易望而生畏。纵观电磁学的主要教学内容,分为“场”和“路”这两大块内容,而“路”即电路部分将在后续的电工学等课程里作进一步的学习,因此应将教学重点放在“场”即电磁场这部分。按照惯例,通常遵循静电场——>稳衡磁场——>变化的电磁场这样的教学次序,静电场与稳衡磁场不管是在概念、定理定律等内容结构方面,还是处理问题的思想方法都有惊人的相似之处。在教学过程中采用对称性分析,在学习静电场的基础上,对比学习稳恒磁场,分析两种场的异同,可提高学习效率,达到事半功倍的效果。
4电磁学处理问题的基本方法和思路不明确
同其他学科一样,电磁学有具有其自身特点的处理问题的基本方法和思路,掌握这些基本方法和思路对学好电磁学极为重要。电磁学处理问题的基本方法比较固定,以静电场和稳衡磁场为例,静电场的常用计算方法有三种:利用库仑定律、电场强度定义和电场叠加原理计算,原则上可以计算任意静电场,但计算通常较繁琐;利用高斯定理计算,需电场具有某些对称性才方便计算;利用场强与电势的微分关系计算。静电场分真空中、有导体时和有电介质时三种情况,计算真空中的情况最为简单,有导体时需考虑静电感应效应,有电介质时则需考虑极化效应。稳衡磁场分真空中、有磁介质时的情况,计算稳恒磁场的常用方法有:利用毕-萨定律和磁场叠加原理计算,原则上可以计算任意恒定电流分布产生的磁场;利用安培环路定律计算,需磁场分布具有一定的对称性才便于计算。采用不同的处理方法时对应不同的解决问题的思路,如用上述第一种方法计算稳恒磁场时的基本思路通常是这样。第一步:将各种电流分布分割为电流元;第二步:利用毕-萨定律和磁场叠加原理建立积分式,并根据已知条件设定积分上下限;第三步:计算积分结果。为简化计算,第一步也可作适当的调整,如将旋转的带电圆盘分割为带电圆环,无限长通电圆柱面可分割成无限长通电直导线,大大降低积分难度。如用安培环路定理解决问题的基本思路则为:第一步,对称性分析;第二步,选取合适的积分环路;第三步,根据安培环路定理建立积分方程;第四步,求解方程。其中前两步最为关键。[5]掌握了解决问题的基本方法和思路,才能自如应对千变万化的问题。教学过程中不妨先教会学生部分基本方法和思路并通过练习不断熟悉,再引导学生学会自己摸索和总结,让学生掌握知识点的同时更重视掌握基本方法和思路,培养良好的学习方式。学生才是学习的主体,高校强调学生学习的自主性,造成电磁学难教难学问题还有其他多方面的原因,但解决问题的根本在于培养和激发学生学习的主观能动性,让学生乐学并有信心学好电磁学。通过教学实践,解决上述几个问题可有效改善学习效果,同时也在不增加学习难度的基础上扩大知识面,有助于物理教育专业学生更好地适应今后的学习和工作。
参考文献:
[1]杨凡。《电磁学》课程教学改革探讨[J]。绵阳师范学院学报(自然科学版),2011,30(5):133~136。
[2]宋德生,李国栋。电磁学发展史[M]。广西人民出版社,1987,4。
[3]马文蔚。物理学(上)[M]。高等教育出版社,2012,12。
[4]王玉琢。《物理学》教学中应注意的几个问题[J]。辽宁师专学报,2007,9(2):12~13,88。
Abstract: In order to promote the rapid growth of youth teachers in our institute, the leaders have repeatedly organized youth teacher training activities. During the activity, there are not only class presentations from youth teachers, but also model lessons given by teaching masters invited to our institute. The model lessons are colorful and unique, which is a reflection of the teaching masters' rich teaching experience, exquisite and distinctive personal teaching style. These high level and high quality lessons have broadened the horizon of youth teachers and benefited them a lot. Starting from the perspective of university physics teaching method, this article summarizes some enlightenment through blackboard-writing and listening to the model lessons including requirements for solid professional knowledge, attention to difference of middle school physics and university physics, rigorous examples, summary of the content, and the combination of multimedia and blackboard-writing.
关键词: 青年教师;教学名师;示范课;大学物理
Key words: youth teachers;teaching masters;model lesson;university physics
中图分类号:G451 文献标识码:A 文章编号:1006-4311(2013)26-0230-02
0 引言
听教学名师的示范课,是引领青年教师快速成长的最有效途径。教书育人是教师的天职,作为刚从校门走出的青年教师,无论是对知识点的内涵还是在教学艺术上都很欠缺,因此,急需一批教学方面的专家、带头人来给青年教师一个正确的指引,促进青年教师的专业成长、提高青年教师的专业素质。
1 专研专业知识
青年教师的发展主要取决于自身,一方面要虚心学习老教师的教学方法;另一方面要对专业知识进行深入的专研,避免授课时出现明显的错误。在教学过程中,要严谨、准确的表达每一个知识点。如,当给学生讲解弹力和弹性势能概念的时候,部分学生将弹性势能叫做弹性力势能是不正确的,教师要给予及时的纠正。发生弹性形变的物体各部分之间,由于有弹力的作用而具有了势能,这种能量叫弹性势能。物体的形变量越大,弹性势能就越多,反之,则越小。要告知学生弹性力是力,而弹性势能是能量,其大小取决于物体克服弹力所作的功。再比如,曾有一名青年教师在讲解静电场中高斯定理之前,首先讲解了电通量的概念,“电通量表示穿过闭合曲面的电场线的条数”。显然,该教师没有准确的掌握电通量的概念,高斯定理表达的是穿过闭合曲面的电通量或者说电场线条数与电荷之间的关系,但并不能把电通量的概念直接定义为穿过闭合曲面的电场线条数,而应陈述为穿过任意曲面的电场线的条数。以上举例说明,部分青年教师对知识点本身的理解如果不够,会出现对相关知识点或者概念讲解错误的现象。因此,专业知识扎实很重要,备课过程中要多专研、多思考,不断提升自身的理论功底。
2 注重讲解大学物理与中学物理的区别
在中学阶段,学生在教师讲解知识点后,要劳记一些概念、公式、定律和定理,然后会利用它们解决实际物理问题,最注重的是如何利用所学的知识点去解题,教师在讲解知识点时,并不注重讲解这些概念、公式定律和定理都是如何演绎过来的。而在学学物理的过程中,学生们不仅仅要牢记一些物理概念、公式、定律和定理,最重要的是要掌握每个概念、定理的形成过程,要知道他们阐明了什么样的物理规律,体现了什么样的物理思想以及它们的适应条件和范围都是什么,在此基础上还要求学生们学会运用高等数学知识来解决物理问题。如,中学物理学生就学习过冲量的概念,但仅学习了物体在某个时刻冲量的算法,不知冲量概念是如何衍生过来的,是一个状态量。而大学物理教学中,教师先通过牛顿第二定律的数学表达式,推倒得出了动量定理的表达式,从而引出了冲量的概念,若已知力作用在物体上的时间范围,则在此时间范围内力对时间持续作用的效果对应的就是冲量,其表达式为■=■■dt,显然这里的冲量是一个过程量,适合求解物体在变力作用下所产生的冲量,而中学时学习的冲量■=■t只适合求解力在瞬时产生的冲量。因此,教师在讲解概念时,要通过给学生讲解概念的演绎过程,使学生更深刻的理解相应的物理概念,从而游刃有余的解决相关物理问题。
3 讲解例题时,出题要严谨,注意展开并进行总结
教师在讲解知识点之后,要讲解几道例题帮助学生消化以上知识点。例题不能随意出,不仅要将所教内容都能运用到例题中,还要注意出题要严谨,准确。如,在讲解变力所做的功例题时,书写力的表达式后要紧跟单位,位移后也要紧跟单位,从而影响着学生形成严谨的治学态度。再如,讲解迈克尔逊干涉仪时,会涉及到求解入射光波长的问题,教师举例时要注意给出合理的薄膜厚度等物理量,确保所求红光波长在实际620-760纳米范围之内。最后,讲解例题后一定要进行总结,让学生明白为何此题用以上知识点进行解决,要总结解题时需要注意哪些问题,此结果可以进行哪些延伸,会得出什么其他重要的结论,只有这样讲解例题,学生才能更深刻的理解该知识点的应用。除了讲解例题要有总结,每次讲完理论课都要对所学知识点进行总结和延伸,展开说明每个知识点的深刻内涵及其应用范围等,只有对知识点进行充分展开,才能让学生更深刻的记住这部分知识的物理意义。
4 板书与多媒体教学相结合
由于大学物理课程,教学面宽,学生普遍反映较难。如果一味使用多媒体进行教学,学生学习效果不会很理想。因此,教师要根据学生的特点,尽量使用板书进行教学。教师在上课之前,要精心设计板书,将每次课的重点内容全部体现在板书中。教师在教学过程中,要边讲解知识点边及时的书写板书,只有这样学生才能紧跟教师思路,当然部分物理知识使用多媒体和板书结合进行教学更合适。如,在讲机械波的干涉知识时,如果只利用数学推导方式,可以很容易得出驻波的波动方程,但多数学生仍不理解驻波的波形图是什么形态,此时采用多媒体进行演示,会更形象生动的展示驻波的波形图。因此,将板书和多媒体教学相结合,是提高课堂质量的有效方法。
以上是笔者通过多年来的自我专研,并总结教学名师的示范课程所形成的一些新的认识。总之,希望青年教师在走上教学之路之前,能具备扎实的专业知识;注意讲解大学物理与中学物理的区别;有针对性的讲解例题;以板书为主,采用板书和多媒体相结合的教学方式,这样才能提高教师的教学效率,从而提高学生的学习效率。
参考文献:
[1]浅析大学物理的学习方法[J].成功,2013,4.
根据应用型本科院校理工科大学物理教学现状和存在的问题,提出针对不同专业大学物理教学内容模块化,教学过程中引入课内实践教学环节和大学物理考评方式等方面改革,可以有效调动学生学习的积极性和主动性,培养学生独立思维能力和创新能力,提高教学效果。
[关键词]
大学物理;教学改革;课内实践
1引言
大学物理是应用型本科院校理工科专业学生的一门重要的通识性必修公共基础课程。它在培养理工科专业学生的科学创新思维、综合分析能力和应用能力方面起到其它课程无法代替的作用。大学物理课程教学应达到以下几个目的:首先是使学生对物理学的基本概念、理论和方法有系统的认知和理解,其次是培养学生解决和分析问题的能力,同时还要培养学生创新意识探索精神,实现学生知识、能力和素质的协调发展。然而现在大学物理教学效果不容乐观,存在着许多亟待解决的问题。首先,教学内容固化,与专业脱节。大学物理是一门专业基础课程,大家过多强调它系统性和基础性的,不同理工科专业采用学大纲和授课标准。由于物理本身逻辑性、理论性较强,而忽略不同理工科专业对物理教学内容的不同要求,多年来教学模式固定,专业课程联系不紧密,导致学生对大学物理的学习感到乏味,学习兴趣不高,认为大学物理对专业学习帮助不大。其次,学时有限,教学内容宽泛。高等院校基础课程教学委员会建议大学物理核心内容教学最低学时数为126学时,而大多数应用型本科院校在制定培养方案时增加各自专业课的课时,调整大学物理及实验课时,远达不到大学物理规定的最低学时标准。教师为完成规定的教学内容,只有照本宣科,很少对大学物理知识点与实际问题及专业方向联系,显得乏味,应用性不强。然后,考评方式单一。成绩考核基本上是由课外作业情况、出勤率和期末考试等三方面组成,无法客观真实反映大学物理教学效果,也无法提高学生的大学物理自主学习的兴趣。另外,教学方法和手段单一。教学以传统板书和PPT授课相结合为主,老师只是知识的传播者,学生只是知识的被动接收者,这些导致学生主动学习不够、缺乏热情和学习兴趣。我校结合大学物理教学一些问题,结合学校和学生实际情况,对大学物理教学提出改革并取得不错效果。
2大学物理教学改革和实践
2.1大学物理教学方向归并和教学内容的模块化
在大学物理教学内容调整之前,大学物理授课教师深入各二级学院调研,与各专业课老师座谈,了解各不同专业需求和学科交叉点。根据前期调研,和不同专业的要求调整相应的教学内容,控制与各专业关联小的章节的课时,适当提高与专业连接紧密章节的课时。教师教学中根据不同专业突出重点,充分利用各专业学生对各业知识的渴望来提升对大学物理的兴趣,从而提高学学物理的信心。根据我校理工科专业对大学物理知识的不同的要求,形成三个主要教学模块:对力学和机械振动(波)知识需求较高的机械和土木类、对电磁学和光学需求较高的电子信息类、对热学知识需求较高的热能和材料类。在确保大学物理教学基本需求的前提下,根据以上三个教学模块对大学物理知识需求的重点不同,对不同类专业教学内容进行调整。同时,对不同类专业相同知识点的深度及教学方法也有所区别,特别是与各专业课程连接紧密的内容要进行重点讲解。电子信息类专业开设的《电子技术》、《电路分析》、《电磁场与电磁波》和《通信原理》等课程与大学物理密切联系。相关联的内容主要包含:静电场、静磁场、电磁感应、电磁波和麦克斯韦方程等。大学物理中的电磁学重点强调电场与磁场的基本原理、场的相互作用、电磁场与电磁波基础理论和光学基本规律。对电子信息类专业学生应侧重对电磁场与电磁波及其相关最新进展的讲解,以便提高学生对大学物理的学习兴趣。老师在讲授这些内容的时候,利用PPT、模型演示和课堂小实验等教学方法相结合向学生展示电场、磁场产生和电磁波的产生、传播过程,讲解它们产生的原理及它们在生活中的应用,让学生体会到大学物理与本专业的知识和工程实践的联系,激发学生学习的主动性和积极性。
2.2大学物理教学方法的改革
为提高学生大学物理的学习兴趣,我们在大学物理教学中引入课内实践环节。教师根据教学模块,对不同专业提炼出与专业知识联系紧密且有实践应用的题目。教师把班级分成几个课内实践小组,要求以小组为单位调研与课内实践题目相关知识,然后根据所学大学物理和本专业知识完成一份调研报告。各小组在下次课内实践课阐述本组调研报告内容,然后讨论,最后由授课老师总结。有时提出一些小实验,要求同学设计并完成实验,然后全班同学评比。通过课外调研、课内讨论的课内实践环节,激发学生对大学物理学习兴趣,同时也培养学生调研能力、分析总结问题能力,学生受益匪浅,效果良好。如在多普勒效应时提出监测车速,电磁学时提出电磁悬浮技术,光学薄膜干涉提出增透膜和增反膜利用,光的衍射提出光的单缝衍射在测量中应用等课内实践题目。
2.3大学物理考评方式改革
传统大学物理总评成绩是三七开,期末成绩占七,平时成绩占三,这种评定方式是强调结果而弱化学习过程,很难提高学生学学物理的积极性。我们提出大学物理成绩评定五五开,期末成绩和平时成绩各占一半。平时成绩包括课堂表现占15%、课内实践占20%、课外作业占15%,而且课堂表现和课外作业都不少于3次,课内实践不少于2次。我们适当提高课内实践和课堂表现等方面评定,有利于让学生主动参与大学物理的学习过程,加深学生对大学物理知识的理解,提升学生对大学物理与自己专业关系的认知。
3大学物理教学改革存在不足和改进
通过实施上述教学改革,经过一学年的教学实践,我校大学物理教学获得良好的教学效果。教学改革提高了学生的学习兴趣。但是,我们清醒的认识到上述改革措施在实践过程中存在一些缺点,使得教学改革距预期目标还有一些距离。主要表现在如下:第一,课内实践课题设置和实施过程对学生的自学能力有一定要求,学生自学能力和知识储备参差不齐,这容易导致两极分化。如何使课内实践教学模式让绝大部分学生从中获益是一个值得进一步研究的教学课题。第二,课堂表现分值量化问题,有些老师给分很粗糙,达不到提高学生学习兴趣的要求。针对大学物理改革缺陷,作者任为在今后教学中从几方面改进。第一,课内实践课题内容的选择。在第一轮课内实践基础上,教研室老师进行更深入调研,根据学生实际情况,设计不同深度的实践内容,满足相应同学需要,达到提高学生学习兴趣和其它能力的培养。第二,课堂表现给分,对于课堂表现应该有量化和模糊两种模式,例如课堂笔记是具体量化分数,而课堂回答和讨论问题的积极性等表现以模糊方式记录,两者结合。
4总结
大学物理课程教学改革是一个长期系统的工程。改革者要持有实事求是的工作态度,深入调研,根据各自学校的教学模式和学生实践情况提出具有本校特色的改革方案。
作者:臧学平 单位:池州学院机电工程学院
参考文献:
[1]张茹,吴高建.基于翻转课堂模式的工科大学物理教学改革实践与探索[J].时代教育,2014(21):200-201.
【关键词】多元化人才 大学物理实验 开放式教学
现阶段,我国已经步入一个多元化的社会,其需要的是多元化人才。而作为人才培养重要机构之一的高校,却仍旧沿袭着“一刀切”的人才培养模式,这与当前社会的需求极为不符。因此,必须对当前这一现状进行改革。借此本文基于多元化人才培养的角度,对大学物理实验开放式教学进行研究。
一、大学物理实验开放式教学的特点
(一)开放式教学重在强调主体性
开放式教学遵循的是以人为本的教学理念,这样有利于体现学生的主体地位,学生在学习过程中,可以按照自身的具体情况对实验的时间、次数、内容以及方法等进行自主决定、自行安排。开放式教学最大的特点就是不对学生的具体学习过程进行限制,从而最大程度地发挥了学生的主体性。而教师在这一过程中扮演着指导者或辅导者的角色,并为学生提供一种开放的、自主参与的情景,进而促进学生在观察实验时能够从中发现问题,并发挥想象力再结合以往所学的知识去解决问题,无论最后成功或是失败,学生均会在其中积累一定的经验,这有助于提高学生各方面的综合能力,为其成为多元化人才奠定基础。
(二)开放式教学具有较强的灵活性
开放式教学可以让每个学生按照自身的实际情况制定起点,然后通过不同的学习途径达到预定的学习目标。而教师在教学过程中所采用的教学手段相对而言也是较为灵活的,如可以对不同层次的学生采取不同的教法、对不同类型的实验采用不同的实验教法等。因此,开放式教学属于一种自由度较强的教学模式,并且在教学管理方面也相应地比较灵活。
二、基于多元化人才培养角度的大学物理实验开放式教学实施策略
在基于多元化人才培养角度的大学物理实验开放式教学的实施过程中,应尽可能从学生的实际情况出发。为此,笔者根据多年的教学工作经验,设计了一种全新的开放式教学模式,即两段三层、全程开放。
(一)“两段”物理实验教学实施方法
这里的两段主要是将物理实验教学的进程分为两个阶段,考虑到大学生的物理基础有所差异,因此,在第一阶段中仍旧采用传统的实验教学方法,而在第二阶段中则完全采用开放式的方法进行教学。各个阶段的学时可以按照学生所选的专业特点及教学任务进行合理分配。
在第一阶段中,教学内容仍以基础性实验教学为主,学生可采取按课表、分组循环的组织形式进行物理实验课的学习,这种形式有利于学生对物理实验进行系统的学习,而且该形式还具有效率高、易于监控及管理等特点。由于是分组学习,所以基本能够保证每个学生人手一套实验仪器,这样可以确保学生在整个实验过程中独立操作、独立完成,教师则从旁给予适当的指导、演示和讲解;在第二阶段中,教学内容则主要以提高及创新实验为主,打破教材的局限,开放实验项目。在这一阶段应将开放式教学进行合理运用,教师可以让学生自行选择实验时间及项目,不限制实验项目的具体完成时间,仅需在考试之前予以完成即可。同时对实验项目的最低个数进行要求,并鼓励有能力完成的学生尽量多做。在物理实验的全过程中,从实验项目的选择、实验方案的制订直到完成整个实验,因没有教材可循,所以必须凭借学生自己的努力才能实现,教师在此过程中主要起辅助指导的作用。通过以上这两个阶段的实验教学,一方面可以巩固学生的物理实验基础,另一方面运用开放式教学还能提高学生的创新实践能力,这样有利于实现多元化人才的培养目标。
(二)“三层”物理实验教学实施方法
三层是按照功能将物理实验划分为三个层面,即基础性实验、提高试验以及创新实验。在实际教学过程中,教师应掌握好这三个层面之间的难易衔接,并以循序渐进的方式进行实验教学。
1.基础性实验。这部分的主要教学目的是为了培养学生了解和掌握物理实验基础知识及技能,如实验过程中概念的应用、实验数据的处理、实验仪器的操作以及实验的基本方法等等。教学条件允许的高校可以为学生精选一些比较典型的试验项目作为基础性实验,例如夫兰克赫兹实验、霍尔效应等。
2.提高实验。这部分教学内容主要是为了培养学生独立动手操作、合作学习、资料查找、知识应用以及自学等方面的能力。教师在制定实验项目时,应遵循成功性原则,不要设计太难的实验,应以定性半定量及综合性的实验为主。如π的称量、静电场描绘等等。
3.创新实验。这部分内容主要包括探究性实验及设计性试验,其作用在于培养学生创新意识。而教师应鼓励学生进行大胆的尝试,不要害怕实验失败,使学生能够在不断的失败中总结经验。就探究性实验而言,其属于物理实验中较高层次实验项目,通过这样的实验不仅能够充分地挖掘出学生的潜质,而且还可以启发学生的思维及创造能力,从而使学生能够向着个性化的方面发展。在整个大学物理实验开放式教学中,这类实验是培养多元化人才的最佳途径。
(三)“全程开放”物理教学实施方法
全程开放则是指以物理实验教学网站全天候开通为前提,以物理实验室全面开放为保障,将开放式的教育理念贯穿于整个教学过程当中。
1.实验室全程开放。对于一些条件允许的高校可以建立物理实验中心,或是对原有的基础实验室进行改扩建,从硬件设施上保障实验室的利用效率。
2.借助教学网站实现开放式教学。随着计算机网络的广泛普及,各大高校可借助教学网站来拓宽教学空间、时间及教学内容,以此来为学生提供更多的学习途径和机会,充分体现开放式教学的优势。
【参考文献】
关键词:大学物理课程 电磁感应定律 教学设计
中图分类号:G633.7 文献标识码:A DOI:10.3969/j.issn.1672-8181.2013.19.126
进入新世纪以后,我国高等教育事业迅速发展,大学物理课程的教学理念、内容、方法等都要适应教育改革的新形式。物理教师的任务就是探索如何在新形势下,教好大学物理这门课,以适应21世纪对高素质人才的科学素质的需要[1]。教师在教学实践过程中应不断学习,拓宽自己的知识面,精心设计探究性课题,确立学生的主体地位,通过多样化的教学方式,增强学生独立思考能力,主动获取知识、应用知识、解决实际问题[2]。教学设计是指教师依据教育教学理论、教学艺术原理,为了达到某阶段教学目标,根据学生的认知结构,对教学目标、教学内容、教学组织形式、教学方法和需要使用的教学手段进行的策划[3]。下面以《电磁感应定律》一节为例,谈谈笔者在这方面的做法。
1 教学任务分析
教材依据:《物理学》(高等教育出版社,马文蔚,第五版)。
教学内容:第八章第一节《电磁感应定律》。
教学对象:本科学生。
教学时间:45分钟。
本课题是大学物理中电磁感应部分的一个重要内容,是学习后续内容的前提和基础,也是统领第八章的纲要。
2 学情分析
学生已学习了《静电场》与《稳恒磁场》的内容,为本节课的学习奠定了理论基础。中学楞次定律的学习,便于学生理解电磁感应定律数学表达式中“-”的具体物理意义。
3 教学目标
知识目标:理解产生电磁感应现象的条件;掌握电磁感应定律的内容;了解电磁感应定律的应用。
能力目标:增强学生探究的兴趣,培养学生严谨的物理思维方法,提高学生运用电磁感应定律分析问题解决实际问题的能力。
情感目标:通过三峡水电站的介绍,增强学生们的民族自信心和自豪感。
4 教学重难点分析
重点:电磁感应定律内容的理解。
难点:电磁感应定律的应用。
5 教学内容及设计
5.1 引入新课
由诗词《水调歌头·游泳》诗句“截断巫山云雨,高峡出平湖”引入,图片展示三峡水电站,提出问题:为什么水轮发电机定子直径如此大,而工业用电都是交流电,发电机到底如何发电?
设计意图:创设情境,提问引导学生思考,激发学生学习本次课的兴趣,增强学生们的民族自信心和自豪感。
5.2 新课教学
5.2.1 引言
1820年奥斯特发现电流磁效应;
1831年8月,法拉第通过一系列的实验发现了“磁生电”现象;
1831年11月24日,法拉第向皇家学会提交的一个报告中,把这种现象定名为“电磁感应现象”,并概括了可以产生感应电流的五种类型:变化着的电流、变化着的磁场、运动的稳恒电流、运动的磁铁、在磁场中运动的导体。
设计意图:通过物理学史,介绍科学家探索磁生电的过程,使学生体会科学发现的不易,进入本节课教学。并设疑:在现在我们看来,法拉第总结的这五种类型都是引起了某一个物理量的变化,具体是哪个物理量呢?下面就来研究一下电磁感应现象,探究一下磁生电的条件。
5.2.2 电磁感应现象
实验演示和Flash展示磁生电的实验,学生观察实验现象,采用启发式的教学方式,引导学生分析演示实验,加强师生之间的互动交流,探究并讨论产生感应电流的条件。
【实验一】条形磁铁插入、拔出线圈(实验演示)。
实验一
提问:电流计指针是否偏转,偏转方向如何?快速慢速移动条形磁铁,电流计偏转幅度差异?
答:电流计指针有偏转,说明线圈回路产生了电流,虽然线圈回路面积S没变,但穿过线圈回路的磁场的磁感强度B发生了变化,即S不变,B变;电流计偏转方向不同,说明电流流向与磁场变大变小有关;快速移动条形磁铁幅度大,慢速幅度小,说明电流大小与磁场变化率有关。
引导:是不是磁场不变,就不会产生电流呢?
【实验二】处于U形磁铁磁场中的导体棒移动(实验演示)。
实验二
提问:磁场发生变化没有?是什么原因在导体棒回路里产生了电流?
答:U形磁铁产生的是恒定磁场,磁场没变,但处于磁场中的导体回路的面积发生了变化也会产生电,即S变,B不变。
引导:是不是磁场不变,回路面积不变,就不会产生电了呢?
【实验三】处于恒定磁场中的矩形线圈转动(Flash展示)。
实验三
分析:磁场不变,处于磁场中的线圈回路面积没变,但发现白炽灯在线圈转动时时亮时灭,说明有电流产生,此时磁场方向与面积方向的夹角发生变化,即B、S都不变,B、S夹角变。
引导:处于磁场中的导体回路B、S、中任何一个物理量发生变化都会在导体回路中产生电流?那B、S、所确定的物理量是什么呢?
结论:通过一个闭合回路所包围的面积的磁通量发生变化时,不管这种变化是由什么原因引起的,回路中就有电流产生,这种现象称为电磁感应现象。回路中的电流叫做感应电流,回路中的电动势叫做感应电动势。
承上启下:电磁感应现象的本质是产生了感应电动势,那感应电动势的大小方向如何?
5.2.3 法拉第电磁感应定律
从前面演示实验启发学生思考:感应电动势与磁通量的变化的关系,同时引出电磁感应定律的内容。本节课的重点是电磁感应定律,予于详细阐述。
5.2.3.1 内容
当穿过回路所包围面积的磁通量发生变化时,回路中产生的感应电动势与穿过回路的磁通量对时间变化率的负值成正比。
此公式不仅给出了感应电动势大小计算还可以用来计算感应电动势的方向。
①感应电动势大小:磁通量对时间变化率的绝对值。
②感应电动势方向:设回路的绕行方向,按右手螺旋法则定出回路所包围面积的正法线方向;根据磁通量的定义确定其正负;将磁通量代入电磁感应定律的数学表达式,计算电动势的数值。若电动势是正值,电动势方向与绕行方向相同,负值则相反。
引入中学知识楞次定律,加深对公式中“-”物理意义的理解。举例说明感应电动势方向的判断方法。
5.2.3.2 讨论
拓展讨论,多匝线圈的感应电动势,闭合回路感应电流、感应电荷的计算。引导学生根据所学知识解决新问题。
①若回路由N匝线圈串联
②感应电流
③感应电荷
5.2.3.3 例题讨论:交流发电机原理
通过例题,Flash展示交流发电机原理,利用法拉第电磁感应定律解释课前提出的三峡水电站的相关问题。
5.2.4 应用
理论联系实际,采用图片、动画、视频展示应用实例:动圈式话筒、金属探测器、电磁炉和感应淬火,开阔学生视野和知识面,从而突破难点。
5.3 小结
主要结论多媒体显示,概括归纳,使知识系统化,便于学生理解和记忆。
5.4 谈论与拓展
直观实例,提问思考问题:信鸽如何实现导航,拓展培养学生查阅相关资料,学以致用的能力。
5.5 作业
布置作业使学生对本节所学知识点的学习得到巩固与加强。
6 教学总结
通过对大物理教材和高中物理课程教材的分析,本节课的设计使得教学内容紧密联系实际。教师一方面采用传统实验演示,一方面充分利用各种现代教学技术手段,全面整合文本形式、动画、图片以及视频等各类型教学资源,引导学生进行分析推导,发挥学生的主观能动性,培养了学生分析能力和利用所学知识解决实际问题的能力。通过对电磁感应在实际工程中的应用的介绍,锻炼了学生发散性思维能力。
注:此为作者在长江大学第五届青年教师讲课比赛获一等奖的教案设计。
参考文献:
[1]马文蔚.物理学(第五版)上册[M].高等教育出版社,2010:296-300.
[2]张晴.劈尖干涉教学设计案例[J].教学探索与实践杂志,2010,(12):128-130.
[3]朱美健,张军朋.谈物理课堂教学设计[J].物理教学探讨,2007,(8):7-9.
作者简介:黄海(1980-),男,湖北荆州人,硕士,讲师,主要从事大学物理教学工作,长江大学物理科学与技术学院,湖北荆州 424023
杨长铭,副教授,长江大学物理科学与技术学院,湖北荆州 424023
关键词:电磁学实验;教学改革;创新能力
作者简介:刘静(1977-),女,河南灵宝人,民族学院信息工程学院,讲师;程江洁(1980-),男,陕西蒲城人,民族学院信息工程学院,讲师。(陕西?咸阳?712082)
中图分类号:G642.423?????文献标识码:A?????文章编号:1007-0079(2012)23-0076-01
电磁学实验是工科院校学生的一门基础必修课,所涉及的误差分析、数据处理、基本实验方法、基本实验仪器操作等都是学生从事其他专业实验课的基础知识和基本实验技能的训练。[1]电磁学实验在整个学生创新能力和科学试验素质的培养过程中起着基础和桥梁的作用。随着科学技术的日新月异,电磁学实验教学也需要跟上时代的步伐,与时俱进,着力培养具有创新能力的学生。本文以民族学院为例,探讨了对电磁学实验教学进行的相应的改革,以期达到理想的教学效果。
一、转变重理论、轻实验的思想观念
电磁学实验课程和理论课程同等重要,不能轻实验重理论。有些人甚至认为根本不用开设实验课,是浪费时间。这种想法不仅仅在部分教师当中存在,而且在学生当中也普遍存在这种想法。这无形中导致了学生上实验课敷衍了事的学习态度,实验课的课堂纪律远远比不上理论课,学生在实验课中也很难得到相应的能力培养和提高。久而久之,教师和学生都觉得上实验课没有意思,实验课就是一种负担,既费力又无法收到相应的教学效果。有些教师干脆在实验课上讲理论,把原本以培养学生科学探索能力和实践能力为主的实验课变成了理论课的延伸,完全偏离了实验课的培养目标。
然而,电磁学实验课程除了能加深学生对相应理论知识的理解之外,还能培养学生的科学研究能力和创新实践能力,所以理应得到教师和学生的足够重视。只有在重视的基础上才能消除消极学习的心态带来的负面影响,才能树立积极和主动学习的态度,进而完全冲破重理论轻实验的思想观念的束缚。
二、转变僵化实验教学程序,激发学生实验热情
长期以来,电磁学实验课采取的教学程序就是学生课前预习实验—教师讲解实验目的及原理—教师演示实验—学生做实验及完成实验—学生提交实验报告。[2]这种流水线式的教学过程抹杀了学生的好奇心和主动学习的源动力,学生仿佛成了流水线旁作业的流水工,整个实验过程也变成了对教师演示过程的不完全复制,在此期间没有任何过多的思考和探索。这样的实验课程失去了对学生创新能力的培养,也失去了实验课程的真正意义。在正式上实验课之前,教师会把实验的内容布置给学生,留给学生充分的时间去预习实验。学生大都只是通过网络和教材把实验目的、实验原理以及实验步骤等内容照搬到预习报告上,实现了位置的迁移,但并没有真正理解和掌握,所以预习实验等同虚设,学生预习实验的效果不尽如人意。按照预先设定的程序,教师在仔细讲解完实验目的、实验原理等内容后就开始演示实验,所以学生觉得听不听实验目的和原理都无关紧要,只要看懂记住教师的操作过程就可以了,从而忽视了教师对实验目的及原理的讲解,只注重教师在接下来的演示实验的操作过程。紧接着学生的实验操作就基本上是老师实验操作过程的机械化重复,而没有添加任何的思考。有些学生急功近利,为了逃避自己动手做实验,在教师演示完实验后就抄写数据为写实验报告做准备。有些学生虽然能够按照教师要求自己动手做实验,但也缺乏对“为什么这么做”的思考。做完实验,实验数据的处理也只是机械套入事先写好的公式,有些学生甚至随意编造实验数据,只为求得更好的实验结果。
只有对传统的教学程序进行改革,建立合理的电磁学实验教学程序,才能激发学生学习的主动性。改革后的教学程序如下:学生课前预习实验—学生做实验—发现问题—展开讨论—完成实验及提交实验报告。与上述传统的教学程序不同的是,教师不再演示实验,而是将实验的主动权切实交给学生,只是在学生遇到问题时给予适当的点拨,如果遇到仪器操作的问题,比如水平仪的调整,教师可以给学生口头的指导,然后要求学生耐心调整,而不是越俎代庖。如果遇到原理上的问题,教师可以引导学生找教材上相应的理论知识,激发学生主动探究问题的能力。如果遇到共性的问题,可以在大范围内引导学生进行讨论,并对讨论得出的结果给予积极评价,从而使得学生得到相应的鼓励,激发学生积极实验的主动性。由此可见,整个实验过程,学生是主体,教师是主导,有利于学生创新实践能力的开发与培养。
三、调整实验教学内容,培养学生的实验创新能力
实验教学必须从思想上得到教师和学生的重视,在教学程序上突出教师主导、学生主体的教育理念,还必须在教学内容上进行相应的革新,才能有效激发学生进行电磁学实验的兴趣,更有利于学生实验创新能力的培养。根据“基于经典、充实内容”的原则,对传统电磁学实验的教学内容进行重新调整和整合,保持一定数量的经典验证性实验的基础地位,大力开发综合设计实验项目,组成的新的电磁学实验教学体系。
电磁学经典实验基本是验证性的实验,虽然对于学生创新能力的培养十分有限,但是对于学生的基本科研能力和实验技能的培养却担负着基础和桥梁的作用。比如密立根油滴实验是静电场的经典实验,该实验培养学生的观察能力和动手协调能力,同时学生通过该实验能够加深对电荷量子性的理解。虽然是基础性实验,但是该实验的操作的确有一定难度,很多学生会在实验仪器的调试上花费很多的时间。同时该实验也考验着学生的耐心,比如调整水平仪中的气泡的操作,并不是一蹴而就的事情。继而,学生会发现找油滴的过程也不是想象中那么顺利,有些学生会因此沮丧而放弃实验。所以经典实验除了培养学生基本操作技能之外,对学生良好的心理状态也是一种考验和培养。教师在学生苦于观察不到油滴时给予学生正确及时的理论指导,纠正学生错误的操作行为,然后鼓励学生继续调整操作,直至观察找到油滴为止。学生在教师的适当点拨下,通过自己的努力找到油滴,增强了学生的实验信心,同时也培养了学生的基本实验技能。
只有在通过验证性实验对学生基本能力有所培养的基础上开发综合设计实验项目,才能实现学生创新实践能力的培养。教师在给出综合设计实验项目后,要求学生通过查阅文献制订实验方案,然后要求学生对方案的可行性进行评估,在实验设备允许的范围内找出最佳实验方案,设计出相应的实验步骤,然后独立进行实验探索,最后撰写小论文完成综合设计实验。对于学生实验过程中出现的问题,教师组织小组同学共同探究解决,并在实验报告中对实验过程中的问题进行讨论并给出合理化建议。
四、改革实验考核体系,提高学生实验的主动性
以往只凭实验报告对学生进行考核的方法比较片面,有些学生一学期都做实验,最终抄写他人实验报告,也能取得较好实验成绩。这种考核方式不能全面考查学生的实验技能,不利于实验教学的有效进行。现行的考核办法改革为:考试成绩=平时成绩50%+操作考试30%+理论考试20%。[3]其中,平时成绩=预习10%+实验操作30%+数据处理60%。该方法的实施可以比较全面地考查学生在实验各环节的表现,使学生主动参与实验的积极性大大提高。
五、实践与总结
通过电磁学实验教学的改革,学生“重理论、轻实验”的学习态度得到了明显改善,实验能力、实验素养明显提高。随着电磁学实验教学改革不断深化,将进一步加强学生对理论和应用的融合的能力,提高学生的动手能力,开阔学生的视野,整合学生的系统知识,提高包括物理素质在内的综合素质,培养创新精神和创新能力,从而在后续专业课程中实现学生创新能力的可持续化培养。
参考文献:
[1]李恩普,等.大学物理实验[M].北京:国防工业出版社,2009.