时间:2022-12-08 11:05:33
开篇:写作不仅是一种记录,更是一种创造,它让我们能够捕捉那些稍纵即逝的灵感,将它们永久地定格在纸上。下面是小编精心整理的12篇大学物理质点运动学,希望这些内容能成为您创作过程中的良师益友,陪伴您不断探索和进步。
关键词:大学物理 分层次教学 因材施教
中图分类号:G420 文献标识码:A 文章编号:1673-9795(2013)03(b)-0075-01
大学物理是理工科高等院校中的重要基础课程之一,可以为学生学习专业课程奠定理论基础,也是训练学生自主学习、独立思考、创新思维及合作动手能力等的重要途径。物理学科是一门逻辑推断缜密、思维能力要求较高的自然学科,大学物理难度更大,使得许多大学生深感头疼,也为大学物理课程教学提出了新的要求。本文,笔者结合实际教学经验,提出大学物理课的分层次教学法,以期应对当前大学物理课学习难、教学难的现状。
1 教学目标分层
同一班级中的学生往往有着较大差异,物理基础不同,对物理学科的兴趣不同、逻辑思维能力有异、接受水平不尽一致,所以不能用一刀切的目标和标准来衡量。而将教学目标分层化,针对不同情况的学生,制定不同标准的目标更为可行。比如,针对物理基础知识薄弱、学习兴趣严重缺乏、学习非常吃力的这类学生,教学目标不宜过高,从最简单、最基础的物理概念、物理原理学起,循序渐进地实施教学。针对有一定物理基础知识,兴趣与能力处于不上不下位置的这类学生,在要求其掌握基本物理基础知识和解题方法的同时,还要多加激励,激发学生的学习兴趣、端正学习态度,制定较具挑战性的教学目标。而针对物理基础知识扎实、学习兴趣浓厚、学习态度端正、学习能力较强的这类学生,要求其在掌握基本功的基础上,加大学习难度,学会独立思考物理现象、寻找物理问题、总结物理规律,能够掌握难度大、要求高、思维复杂的物理题,能够活学活用、举一反三、透析现象看本质。只有将教学目标分层次制定,才能确保教学过程、教学方法及教学内容的因地制宜、有的放矢,有针对性地辅导学生,使得每个层次的学生物理成绩都有所提高。
2 教学方法分层
教学方法分层,及针对不同情况的学生采取不同的教学方法,使得物理教学呈现出差异化、层次化。对于基础差的学生,多采取直接传授法,强化其对物理概念和物理原理等基础知识的掌握,必要时还可以采取个别辅导,有针对性地解决问题;对于有一定基础但兴趣不高的学生,则采取趣味教学法,激发其学习兴趣和热情;对于基础好、能力强的学生,则适当引导即可,留出更多的时间和空间,让他们独立思考、自主发挥、探究学习,充分发挥他们的主观能动性。
比如在教学大学物理第一章《质点运动学》时,教学方法就可以分层次实施。对于基础较差的学生,多用直观教导、以通俗易懂的语言去解释复杂的物理现象,让学生们逐步理解并掌握质点模型、参照系、位移、矢量、速度以及加速度等基本概念和原理,能够初步理解质点的运动及运动变化等过程,对于质点运动学的基础知识有所掌握。而对于基础较好的学生,则采取问题诱导式、小组合作式、启发探究式等教学方法,不仅要让其掌握基础知识,还要掌握圆周运动时的角速度、角加速度、切向加速度以及法向加速度等重难点知识,并能够举一反三地解决相关物理题目,学以致用地解释自然界或生活中的相关现象。这样的分层教学法可以兼顾到各个学习层次的学生,促使全班学生共同进步。
3 作业布置分层
作业布置是巩固学生课堂学习知识、督促学生课后复习的有效手段。分层教学法要求,物理课程的作业布置也应该做到分层次进行。难度一致的作业布置并不适合差异较大的班级教学,因为若难度较大会打击基础较差部分学生的积极性,而难度过小又失去了作业练习的效能。难易适度、循序渐进、由表及里便是作业布置分层化的基本原则。
譬如学习《质点运动学》这章后,如何分层布置作业呢?首先,针对基础差这部分学生,以布置基础类习题作业为主,如质点运动方程运用,矢量、位移等概念的理解,对直线运动、圆周运动、曲线运动等多种质点运动过程中加速度等物理量的计算等等题型。这类题目都比较浅显,主要考察学生对基础知识的掌握和理解情况;通过作业练习,可以强化和巩固学生们的物理基础。其次,针对基础中等的学生,则安排基础题与有一定难度的题型相结合,让学生在作业练习中既巩固了基础知识,又接触到较具难度的题目,可以训练学生的思维、开拓眼界。而针对基础好、能力较强的学生,则在作业布置时以挑战性强的作业为主。例如结合生活实例,升降机的运动、河流中船只的运动等来求解其中相关的物理量,这样可以在加深学生基础知识的同时,训练他们的多向思维能力、应用迁移及创新能力等。
4 考评方式分层
分层教学法提倡对学生的考评方式也分层进行,而不是传统评价方式中的统一标准、统一考核、统一执行。这样差异化明显的考评方式,更适合多元化的学生主体,也更符合以人为本的现代教学理念。比如在期中或期末的物理测试试卷中,分为基础题、应用题及提高题三个部分,分别适合于基础差、中等及强的三类学生。教师根据测试成绩,便可以掌握学生的学习状况,学生也可以了解到自己的优势和薄弱环节。对于学生物理学习的态度、方法、兴趣等的考评,则可以指定跟踪记录表,一生一表,进行跟踪考评。将学生的课堂表现、迟到旷课行为、学习中的进步或后退现象进行详细记录。考评表中,成绩好的学生标准高,然后依次递减。这样既可以横向比较,又可以纵向评价,形成层次化、多元化、立体性的考评方式。
分层次的考评方式显得十分人性化,尤其是对于班级中的后进生,给予了他们更多学习进步的空间。对“后进生”而言,他们基础差、学习吃力,在心理上也已经掉队,而差异化的考评给予了他们更多的鼓励,让他们看到自己的优点,获取到更多的自信心和正能量,有利于促进其物理成绩的提高。这样,每个学生从考评中得到的不是畏惧和打击,而看到自己的每一点进步,能够正视自身的不足,真正发挥考评机制对学生的激励和引导作用,促进大学物理课程的顺利教学。
5 结语
新课程改革给大学物理教学带来机遇,也带来挑战。分层教学法则是新课改指引下教学方式的有效变革,适合当前大学生中物理基础不一、能力各异等现象。不过,大学物理教学中的分层次教学法是一项难度系数较大的工作,并非一朝一夕之事。教学过程中,我们的教师要坚持生本理念,有的放矢、因材施教、循序渐进地推进教学,以取得最佳的教学效果。
参考文献
[1] 许杰.大学物理分层次教学的实践与探索[J].牡丹江大学学报,2007(5):120-122.
关键词 教学的层次性 数学的立体性 物理教学
中图分类号:G424 文献标识码:A
大学物理是工科类大学生主要科学课程之一,对于提高学生的科学素质、培养学生的创新精神和实践能力具有重要的作用。该课程不仅是对学生进行严格的、系统的基本技能、科学方法、基础的知识及技巧的训练,更重要的是培养学生严谨的科学思维能力和创新精神,培养学生理论联系实际、分析和解决实际问题的综合能力。随着科技进步的新趋势和新挑战,大学物理教学应该面对时代的发展,针对学生的不同特点,在教学内容、教学方法等方面不断有所改革和创新。
大学物理教学的过程应引导学生从自然的现象发现其变化发展的规律,及其规律的实践应用。其过程需要不同的认识过程、逻辑的思考、科学方法及创新精神。蕴涵着“立体感”、“层次性”。发掘出其中的内涵去激励学生,影响他们对物理情感的体验。这种情感的影响有可能改变他们对物理的态度与兴趣,成为他们的“知己”,受用一生。
1 教学内容的层次性
从教学内容研究入手,根据认识过程的层次性,教学内容的联系层次性,从易到难、由浅入深、由高到低、循序渐进对大学物理中各部分内容进行有机结合。根据不同的专业需求,教学内容的设置有两种不同的体系:
分层次教学,把大学物理实验课的教学分成实验预备知识教学阶段;基础实验教学阶段;综合性实验教学阶段;设计性实验教学阶段四个层次,按着每个层次教学内容的要求,采用适当的教学方法和手段。
(1)对于工程类的学生,按照物理内容的基础性,难易程度与学生的知识水平及专业对物理的要求,依照教学内容层次,应将物理划分为两大部分:第一部分的内容:运动学、力对运动的影响(动力学)、自然界中两种常见的运动(振动与波动)。(重点内容:动力学、振动与波动)。第二部分的内容:静电场(电荷与电场)、静磁场(运动电荷与磁场)、电磁感应、光学、热力学(重点内容:热力学、电磁学)。
(2)对于电子信息类的学生,根据其专业对物理的要求, 依照教学内容层次,应将物理划分为两大部分:第一部分的内容:运动学、力对运动的影响(动力学)、静电场(电荷与电场)、静磁场(运动电荷与磁场)、电磁感应(重点内容:电磁学)。第二部分的内容:振动学、波动学、光学、量子力学基础(重点内容:振动与波动、量子力学基础)。
2 教学过程的层次性
教学是教师施展教育的平台,在这个平台上,教师要在教学那种严谨而刻板的“气质”中,“演活”物理深刻内涵与本质,教学不是曲高和寡的“阳春白雪”。爱因斯坦说过,兴趣乃创造之母。没能力激发兴趣,可也千万别“谋杀”了兴趣。根据教学大纲的要求,教学进度的安排,学生的理解与接受的,“我们应该精心设计内容,为学生真正理解或应用这些内容提供丰富的平台”。
分层次教学法,低起点、分层次、目标高、由浅入深、由易到难、循序渐进,按着学生的认知规律进行教学。
子弹以某一速度打入可转动的木棒中,大部分学生认为这一自然现象过程满足动量守恒。教师要善于抓住教学内容承载的素材来展开层次性的思维。帮助学生对物理概念的理解与定律应用;子弹可视为质点,而转动的木棒应视为刚体。刚体可视为质点的刚性组合,这蕴含着一个质点也可组合为刚体(即质点也可视为刚体),但刚体不一定由一个质点组成(即刚体不能视为质点)。动量守恒适用于质点,而角动量守恒适用于质点。
每一章节的教学内容都有着逻辑性、层次性。教师把握内容的关联性,像一个快乐的导游,层层深入,如数家珍,引领学生流连忘返于物理的美丽景观里。教师讲得行云流水,学生听得不急不燥。一堂教学课下来,好似受到(下转第132页)(上接第115页)了一次洗礼,身心俱悦。这应是教师追求的一种讲课的气氛。
3 教学方法与手段的立体化
教学的主要目的是知识的传承,对象是学生,如何使学生在较短的时间内学到较丰富,较系列化的知识、方法和技能,又开拓学生的思维,激发学生的想象力,有利于培养学生的创新精神。这就要求教师在教学上更立体。因此在教学上采用灵活的教学方法,教学方法必须与教学内容相结合。
在刚体的动力学教学中可类比质点的动力学;在磁场的教学进程中可对比电场的教学进程;波动的教学内容与振动的内容密不可分。在知识的传授过程中,建立以学生为主体,以教师为主导,根据厚基础,强能力,高素质的培养目标,由易到难、由浅入深、由高到低、循序渐进,采用灵活的教学方法,使教学简单明了,学生对概念的理解进一步加深,公式及应用得到进一步强化。
在应用类比教学法的同时,对比教学法也是必不可少的。不同的内容,虽有相似之处、互有联系,但毕竟各有特点、各不相同,如不加以严格区别,常由于十分相似而破坏记忆的准确性。为了准确地掌握知识,应该把相似的知识进行对比,找出它们的不同点与相似之处,加深学生的印象,以强化精确的记忆。例如,在探讨矢量场时,学生对旋度、方向旋度及方向旋度的极大值的理解与计算较为吃力。但学生对标量场的梯度、方向导数及方向导数的极大值的理解与计算较好。通过标量场的梯度与矢量场的旋度、方向导数与方向旋度对比,不难发现两者之间在数学的几何意义与的计算形式相类似,而不同之处是物理的意义与计算公式。
对比法也是物理学中常用的一种教学法,通过比较,找出不同物理规律、物理定律的共同点与差别,进一步加深学生对物理规律、物理定律的理解和掌握,同时也培养了学生分析问题、研究问题、思考问题能力。角动量和转动动能,有的学生就习惯写成线动量和平动动能。因此,必须讲清如何从质点力学发展,推广到刚体力学,使学生理解它们的内在联系,并把最后得到的相似公式进行对比,找出它们本质的区别,又如,电场是有源场,而磁场是涡旋场,正是这本质的区别导致电场的规律-高斯定理和场强环流定律与磁场的规律-磁学中的高斯定理和安培环路定律的不同。
在教学中注重创新,探索研究性教学,发现式教学、问题式教学、讨论式教学等教学方式,在电磁感应的内容中,动生电动势的产生原因是洛仑兹力做功的结果,但在静磁场的内容中,在讨论洛仑兹力的特点是不做功。洛仑兹力是否做功 如何解决该问题。引导学生从不同的角度来探讨。
通过教师的创新教学,来提高学生的创造能力。课堂上,多提为什么?如何做?在总结电磁场的内容时,学生了解电荷可以激发电场,运动电荷产生磁场。两者都是电荷产生的物质,问题是这两种物质有何关系。让学生自己通过实践去寻找正确的、合理的答案,培养其创造能力。
总之,在大学物理教学中,恰当地应用类多种教学方式,使学生学到的科学方法和逻辑思维方法,迅速获得新知识;理解新、旧知识的内在联系;更好地认识新事物的本质与特征;新知识更加鲜明、准确,旧知识更加深刻、牢固。使我们能提高课堂教学效率,取得事半功倍的效果。
参考文献
[1] 万勇,王春华等.物理教育研究方法[M].首都师范大学出版社,2000.12.
[2] 周昌忠.科学研究的方法[M].福建人民出版社,1983.8.
本文就高校体育户外运动安全策略进行了简单的分析,从三个方面来进行论述:高校体育户外运动的现状、我国普通高校户外运动意外事故发生原因及制约因素、高校体育户外运动的安全策略。高校户外运动课程开设率低、师资力量不足是目前我国高校体育运动的现状。发生户外运动安全事故时,活动者、组织者自身的原因、环境问题、安全问题等素都是其中不可避免的因素。
所以,要提高高校体育户外运动的安全策略,本文从开设相关课程、提高教师队伍水平、构建安全保障体系、完善户外运动保险制度、重视装备安全等几个方面展开论述。
一、高校体育户外运动的现状
户外运动对于大学生来说有着特殊的积极作用。所以,高校体育户外运动成为高校体育教育改革重要的一个方面,但是高校体育户外运动导致的问题也是值得我们去思考与探究的。本文在此简要分析当下高校体育户外运动的发展状况。
1.课程开设率较低
课程开设率较低,是高校体育户外运动的现状之一。户外体育运动的特性符合当代大学生的时尚与追求,但是这并不意味着这种运动形式在高校得到很好的发展,恰恰相反,它在高校的开展并不顺利,相关课程的开设率较低。在部分高校看来,户外体育运动存在一定的危险性,一旦发生安全事故,对学校和学生都会产生很大的消极影响,所以部分高校并不提倡开展户外体育运动。即便部分高校体育课程体系中开设了户外运动课程,但出于安全考虑,相关的户外运动开展也是比较谨慎的。
2.师资力量不足
户外运动的特点决定了其对参与者专业性有较高的要求,因此高校开设体育户外运动课程就要求有专业的教师进行授课和指导,强化学生们对户外运动的认识,同时教会学生们掌握必备的户外运动技巧和注意事项,保障学生安全。但目前的现状却是高校体育户外运动教学的师资力量缺乏,并不能与实际需求相匹配:一方面是由于户外体育运动课程的开设较晚,发展较慢,现有的从事户外体育运动教学工作的教师数量不多,这在一定程度上限制了高校体育课程体系中开设相关课程;
另一方面是因为现有的教师队伍专业化程度不够,虽然授课的老师都是专业的体育教师,但并不是所有的老师都是户外运动专业出身,他们或多或少都在户外活动的方法、形式以及专业性方面都比专业人员有所欠缺。师资力量的不足对于高校发展户外体育运动的消极影响是显而易见的,而且从当前的国内高校的实际状况来看这个问题在短时间内很难得到彻底的解决。
二、我国普通高校户外运动意外事故发生原因及制约因素
1.户外运动活动者自身原因
由活动者自身问题引发的户外运动意外事故的原因主要有以下几个方面:首先,活动者自身的安全意识薄弱。虽然在开展户外运动之前,组织者都会对参与人员进行相关的讲解和培训,但是有些参与者却对此不以为然,不认真培训,所以导致对实际需要注意的安全事项知之甚少,对可能使用到的一些专业技能也不能真正掌握或者不能实际运用;其次,有些活动者认为自己在户外运动的过程中不会出问题,过于自信。实际情况则不然,户外运动的过程中,人要遵循客观的自然规律,才能融入其中。否则,将会付出惨重的代价;最后,某些活动者缺乏团队合作的意识。户外运动是一项讲求团队合作的运动,要求所有参与者能够团结互助、齐心协力解决运动中遇到的问题。如果参与者缺乏合作意识,在运动过程中可能会导致危险情况的发生。
2.户外运动运动组织者的原因
我国普通高校户外运动意外事故发生原因之一是户外运动运动组织者的原因。其一,户外运动组织者的专业水平参差不齐。高校中具有户外运动知识的人才严重缺乏,导致户外运动的安全系数各不相同。一个好的组织者应该正确的指挥团队并且制定团队应该遵守的相关规则,如果发生意外事故的话,组织者必须组织人员进行救助。所以要求组织者具备专业的户外运动能力与素质,但是就目前的情况而言,高校户外运动组织者一般是在网上活动消息,有的组织者没有经过专业的户外运动训练,对户外运动的不熟悉,导致准备不足,致使活动增加了一定的危险性。
其二,从户外运动的特性来说,它具有多样化的特征,其承载的体育项目以及种类多种多样。组织者在户外运动活动前期,应该根据各种场地的不同来策划不同的活动。对于不同的人群要有不同的户外运动路线,保证每个人都可以享受到户外运动的乐趣、感受户外运动的魅力。
3.安全因素
户外运动由于其自身的特点,具有一定的体验性和挑战性,所以户外运动的危险性是非常高的,需要引起相关人员的注意。我们应该注意到户外运动的安全问题,支持大学生进行高校户外运动。高校大学生在户外运动的过程中着重看中其挑战性质,但是忽略了运动本身所具有的风险性因素,安全意识淡薄。学生们对于危险情况的认识不足,最后导致危险事故的发生。学生们还过高的估计自身的整体素质,追求挑战,盲目自信,在户外运动过程中留下了重要的安全问题。户外运动的经验是从自身的户外运动过程当中经历过来的,但是大学生由于各种因素的影响与制约,没有或者有较少的户外运动经验,遇到突况很难自救甚至救助他人。
4.环境因素
环境因素对高校体育户外运动的影响,可以从自然环境和社会环境两个方面来分析。就自然环境而言,户外运动的场所就是大自然,自然环境的变化势必会影响到户外运动的开展,甚至有些不可抗的自然环境改变还会带来安全事故,比如突发的地震、火山、泥石流等。因此自然因素对户外运动的开展存在着极大的影响。从社会环境的角度上来考虑,一方面户外体育运动相较于传统体育运动项目,起步晚发展慢,社会大众的认可和接受程度还不高,普及程度也较低;另一方面由于户外运动存在的安全隐患,无论是高校还是社会公众对此都是持保守观点,也是限制其快速发展的一个重要原因。
三、高校体育户外运动的安全策略
1.开设高校户外运动安全策略课程
要提高户外运动的安全性,有针对性的安全策略课程的开设必不可少。一方面高校可以通过开设相关的必修课、选修课或者讲座,从理论上教会学生户外运动的基本知识以及各种安全保障策略,从而提高学生们参与户外体育运动的安全系数。另一方面,高校可以和一些大的知名的户外运动俱乐部进行合作,共同开展一些户外运动项目,让学生参与其中,从实践上深化对户外运动的认识。
2.构建高校体育户外运动安全保障体系
由于户外运动的危险性和其自身特殊的性质,为了保障学生们的安全,构建高校体育户外运动安全保障体系是非常重要的。首先,建立和完善与户外运动有关的规章制度、档案资料,要求所有户外运动项目的开展必须按照规章制度执行,并做好登记,便于管理和总结;
其次,选择具有户外运动经验的老师作为学生户外运动的指导教师,给学生作相关的培训和经验指导,在运动中随时给学生们提供帮助;再次,配备齐全的体育器材与装备,为户外运动提供装备保障,同时做好相关器材的维护与保养;最后,加强后勤安全保障。对户外运动而言,做好后勤安全保障一方面能够保障活动的正常开展,另一方面能够及时采取相应措施应对突发状况。
所以,户外运动安全保障体系的构建是一项非常重要的工作,高校应该从人力、物力和财力方面给予相应的支持,从而推动户外运动在高校体育教育中的积极发展。
3.完善户外运动意外保险制度
户外运动是安全事故发生率较高的运动,因为各种意外引发的伤亡事件不胜枚举。同时在分析调查研究中发现,大学生的户外运动保险意识能力很弱。因此对于高校体育开展户外运动而言,保险的意义是十分重要的。学校可以根据户外运动项目类型、风险程度以及参与人数等建议参与学生购买对应的保险种类,为参与学生提供一定程度上的保障。
4.打造专业的户外运动教师队伍
教师队伍的专业性,对于户外运动的开展起着至关重要的作用。高校可以从以下几个方面着手,打造一支优秀的教师队伍,推动校园户外运动的发展。首先,引入专业的户外运动教师。高校可以通过外部招聘等方式聘请一些专业的户外运动教师充实到现有的教师队伍中,提升教师队伍的专业性。其次,对原有的体育教师进行专项培训。针对原有教师队伍的不足,进行理论培训和实践培训。高校可以与社会上有一定知名度的户外运动机构合作搭建培训平台,通过该平台对教师或者教练团队进行理论培训,然后再通过户外运动机构的一些运动项目来提升实践能力。
5.保障户外运动装备的安全认证
户外运动的开展对于装备的依赖度较高,因此在相关装备的安全性方面高校要引起高度重视。学校在引进户外运动装备时,要清楚相关的行业标准,同时认真检查装备生产企业的资质以及装备质量,从而确保户外运动装备的安全可靠。
户外运动的兴起和发展已经成为一种必然,而青春飞扬的大学生正是这一新兴运动形势的忠实拥趸。在这种形势下,高校开设体育户外运动课程,建设相关的制度体系,并引入专业的教师队伍,无论是对完善高校的体育课程教育体系还是提高户外运动在高校的普及,提升户外运动参与者的安全,都有积极的意义。
作者:顾先宇 来源:亚太教育 2016年19期
本人以牛顿力学章节部分,探索一种另外的教学方式,不再局限于公式的推导以及概念的灌输,而是采取数值试验的方式进行教学,经本人实践后,反响较好;提高了学生课堂的兴趣以及对大学物理学的探索的渴望。
质点运动学部分是大学物理学的重要章节,其中质点运动方程表示质点位置随时间变化的规律,它可以确定质点在任意时刻质点的位矢,质点运动学方程包含了质点运动中所有的信息,是该章节最核心的问题所在[1]。本文利用推导的相关公式,进行程序编写,从而在计算机上实现数值模拟位矢的演示。
在三维笛卡尔坐标系XYZ,在初始刻t=0,给定质点所在的位矢R0,
给定质点初始的速度,以及质点的受力F=F(t),是一个随时间变化的矢量,我们想知道质点在任意时刻的位矢,也就是要找出随着时间变化的位矢函数R(t)[1]。下面我们举两个例子来求解一下,第一个例子是双体问题,如图二所示,两个微观粒子,质量分别是M与N,初始时刻两个粒子相距x米,两者之间存在着作用力,其中作用力是两者间距的函数F=-dV(x)dt,其中是两体的莫尔斯势能函数[2、3]。
如何利用牛顿力学求出两个原子在作用力F的作用下的位矢呢?我们的策略如下。给定初始的位矢以及初始的速度,也同时给定了此位置时作用在M和N身上的力的大小和方向,利用牛顿第二定律F=ma,可以求出很短时间DT间隔的加速度,在DT间隔内认为粒子受到恒力F(T)的作用,作用了DT时间,从而求得T+DT时刻粒子的速度、位置;进而求得原子在新位置的受力F(T+DT),反复重复该策略,就得到了在任意时刻原子的位矢以及一切相关的物理学信息。图二是我们利用牛顿第二定律求得的,两体的计算机数值试验的结果。
很明显看出,双体粒子在做类似简谐振动的运动,符合物理直觉。
使我们求解得到的三体相互作用的结果,三体1,2,3三个质点两点之间有相互的作用力,可以很形象的看出来,标号为1,2的两个质点在力的作用下,来回的振动,此刻标号为3的质点在初时刻离1,2两个质点很远,然后标号为3的粒子逐渐靠近标号为1,2的粒子,最后,经过一阵子三体纠结,最终标号为3的粒子又逃逸掉了。
在教学中,我们进一步利用Matlab之类的软件进行一系列处理,形成动画教学。在这一系列过程中,包括公式的推导以及后期程序的编写全部由学生来完成并上机实现,既锻炼了学生的动手处理科学问题的能力,又提高了课堂的活跃性以及学生的兴趣。
结论与总结
本文双体、三体相互作用为例子,以牛顿力学为理论基础和依据,对双体、三体的相互作用进行了计算机数值试验,并进行了一系列后续形象化教学尝试。从理论公式的推导以及程序的上机实现,全部由学生来完成,在课堂教学过程中,学生情绪高涨并积极参与,实践教学中去的了良好的效果。本文为大学物理学的教学提供了另类的思路和尝试。
1启发式教学
根据生物医学工程专业学生基础较好,思维比较活跃,如果采用传统式的灌输式的教学方法,即只注重教师负责在课堂上讲授,学生负责听课就可以了,这样的方式授课的话,学生就是被动式的学习,学生也普遍反映这样满堂灌的方式比较枯燥,调动不了学习的积极性。而现在要强调学生站主导地位,教师是辅助学生学习。就要采用启发式教学,让学生参与整个教学过程,跟着教师的思维进行思考,活跃课堂的气氛。例如:讲授质点运动学开课时就在黑板上写上问题:1)你如何评价地心说,日心说,宇宙真有心吗?2)参考系、坐标系有何联系和区别?3)绝对、相对牵连速度之间有什么联系?4)多大物体可视为质点?5)在笛卡尔直角坐标系中,如何确定圆周运动的速度、加速度?讲授基本概念和公式后,根据学生人数分为几小组进行讨论这些问题后回答,最后点评总结学生的回答情况。并且按每组回答问题的情况进行计分作为考核他们的平时成绩。每次课都要根据课程内容启发他们思考物理原理,物理现象的原因,主动提出自己的见解,启迪学生的思维,加深学生对知识点的理解,通过实践发现采用启发式的教学活跃课堂的气氛,激起了学生学习物理课的兴趣。
2教学内容侧重于医学应用
生物医学工程专业具有医学背景的特点,主要培养生物材料,医学仪器等方面的人才。大学物理要为本专业人才培养计划服务,结合本专业的医学背景特点,因此,大学物理教学对纯理论和公式计算方面的内容要求相对较低,只要求将概念和公式的物理意义讲清楚,使学生能理解概念、公式等是怎样来的,着重培养他们的思维能力和侧重于多讲点医学方面的应用。这样,才能将大学物理和他们的专业很好地结合起来,满足生物医学工程专业的培养计划的要求。例如,带电粒子在电场和磁场中的运动,讲清楚带电粒子在磁场中所受的洛伦兹力公式后,着重讲解带电粒子在电场和磁场中运动的例子。如质谱仪是用物理方法分析同位素的仪器。在医学上,质谱仪作多离子检测,可用于定性分析,例如,在药理生物学研究中能以药物及其代谢产物在气相色谱图上的保留时间和相应质量碎片图为基础,确定药物和代谢产物的存在;也可用于定量分析,用被检化合物的稳定性同位素异构物作为内标,以取得更准确的结果。又如,讲解光学相干原理时,可以加入光学相干在医学上的应用,光学相干层析技术(OCT)是近十年来继超声成像,X射线,CT,MRI之后迅速发展起来的一种成像技术。它利用宽带光源的低相干特性,根据干涉测量原理,采用高精度,高速扫描驱动机构,通过检测生物组织不同深度层面的背向反射或散射信号,获得生物组织二维或三维结构。由于OCT系统主体功能是获取深度方向的层析信息,在实际应用中,一个点的层析信息远远不能满足需求,从而产生了各式各样横向扫描方式,形成二维层析图像,甚至三维层析图像,使其广泛应用于众多医学领域。通过讲解一个简单的物理原理却可以在医学上有深入的应用,可以制造医学检测仪器等。调动了生工专业学习物理的兴趣,充分展现物理课的基础性作用,以后工作和学习中会用到物理原理来解决实际问题和现象,提高了学生学习的积极性,取得了良好的教学效果。
3多增加物理实验课,培养学生动手能力
医科院校的生物医生工程专业要求学生以后能动手操作医学仪器或研发医学仪器,强调他们具有较强的动手能力。并且,通过调研发现,学生普遍比较喜欢实验课程。所以,大学物理课程设计为了适应专业发展的需要,应多开设物理实验课,首先从培养学生动手能力和创新能力。我们开设的实验课包括基础性,综合性和设计性三方面性能的实验。基础性和综合性实验,通过教师先教授实验原理,使学生能更好地将物理所学的知识结合起来,加深他们对知识的理解和扩展,然后让学生自己动手完成整个实验过程,如果发现问题及时指导,最后作总结和思考。学生反映通过做实验的内容,该物理原理和知识他们都能更加深刻地理解和记忆并且有的能加以应用,培养了他们的动手能力。最后一次实验是设计性的实验,通过教师给出一些仪器、题目或学生自己想设一个实验验证某物理原理或利用物理知识设计一个实验仪器检测某些参数等等,该实验的周期性较长,使学生能自由发挥,教师起辅助作用,整个实验过程充分调动了学生的积极性和创造性,使教师和学生都得到了提高。最后,通过这次设计性实验,有的学生还能发表文章,申请专利,培养了学生的创新能力。通过教学实践和结合生物医学工程专业的特点,对于大学物理的教学给出了上诉四个方面的建议,通过实践发现,他们能很好地激发学生的学习积极性和创造性,收到了良好的教学效果。
作者:莫增廖新华蒋洪孙丽丽单位:第三军医大学生物医学工程学院物理学与生物物理学教研室
【关键词】大学物理教学;教学效果;自主学习
大学物理教学对学生的作用不仅仅限于提供物理知识,它在培养学生的科学素质包括科学思维方法、科学研究方法和创新精神等方面,具有独特的优势。
1问题分析
由于近年来各高校扩招影响,生源质量参差不齐,给基础课程教学尤其是物理教学带来了一定困难。在教学过程中,发现很多学生学习的独立性、自主性较差,对教师的教学上的引导有很强的依赖性,许多学生课堂学习效果差,教学质量也难以得到提高。
1.1 学生功底较差
许多学生的中学物理基础差、物理思维训练不够,甚至有些学生对中学物理知识也没有什么概念。这样,就会造成部分学生很难跟上教学进度,平时的作业不能按时完成。有一部分学生甚至最后很难通过大学物理的考试。这些问题,既挫伤了学生的学习积极性,也影响其后面课程的学习。
1.2 学生学习兴趣不高
由于课时的限制,教师上物理课时不可能对所有的物理问题都像中学那样进行深入探讨,而大学物理知识理论性较强,内容比较抽象,需要较深层次的高等数学知识,导致学生在理解物理问题时感觉困难重重,久而久之将变得消极、懈怠。学生学习物理变得非常痛苦,无成就感。
1.3 课程节奏快使学生缺少独立思考过程
大学物理的理论性很强,有些内容比较抽象和深奥,并且高等数学的知识运用较多,通常把上课内容制成PPT教案,一定程度上缓解了学时少、教学内容多的矛盾,增大了上课的信息量,但由于课堂节奏加快,学生思考时间不够,课堂教学效率明显降低。
1.4 教学内容广课时不够
随着课程体系的改革,大学物理的总课时数不断减小。但是,作为一门完整的课程,大学物理内容多。为了完成教学大纲规定的内容,大学物理教师一般对要求的基本知识点进行描述性地讲解,很少像中学课程那样有时间进行详细分析和展开。这样,学生在学习的过程中难以把握重点,且很难关联各知识点,形成良好的结构体系。
2对策探讨
鉴于大学物理教学现状及存在的问题,为了提升物理课程的教学质量,培养学生探索和创新精神,有必要采取多个步骤,引导不同基础层次的学生提高其学习能力,树立起学习的自信心,以便在大学阶段获得比较全面的发展。
2.1 做好大学与中学物理课程的衔接
为了做好大学物理与中学物理课程的衔接,课程内容安排应由易到难、由少到多。刚上物理课时,应该让学生在思想上做好准备,知道有多少章节,每个章节花多少课时等,并在开始适当放慢教学进度,使学生逐渐适应后,再过渡到正常的教学进度。大学新生之前已习惯于中学课堂教学慢节奏、少容量、讲练结合的教学方法,不容易适应快节奏、大容量的教学,因此在大一上学期最容易有科目不及格的情况发生。物理课程虽然在大一下学期开始,学生也已经对大学的课程有了一定适应,但是考虑到大部分学生物理基础薄弱的情况,在教学进度安排上,开始时要尽量放缓节奏。比如绪论和第一章质点运动学,让学生从习惯了的教学模式过渡并接受新的教学模式。增加基础物理内容的简单教学,做好大学物理和中学物理的衔接教学,使学生尽快地适应大学物理的学习。
2.2 精心选编例题和习题
由大学物理的教学要求,学生只需对课程中的基本概念、基本理论、基本方法有较全面、系统的认识和正确的理解,并具有初步应用的能力;立足于对体现基本物理思想、思维技巧和计算方法的有关内容的认识。这些就规定了学生不必像中学那样陷入题海之中。于是,相对于中学物理教学来说,大学物理教学习题的数量大大减少。大学物理教学中的例题和习题,必须是经精选的典型例题和习题。并通过这些题目,达到巩固新知识的目的。用一些小题目来巩固所学的内容,以弄清物理定律、定理、物理意义及适用条件等,引导学生用高等数学微积分和矢量知识来解题,并且在与中学知识解题相比较的过程中,体会新方法的便捷性。
2.3 培养学生学习的主体意识
为了培养在将来学习、科研及工作中获得知识和运用知识的能力,在大学阶段必须培养学生学习的主体意识。具体可以从几方面人手:
首先,在课堂上布置自学的内容,在下周上课时抽查,让学生自己讲解这部分内容。并且,事先按学号编排小组。为了获得较好的效果,小组内进行分工,几个人写材料,几个人宣讲或补充,等等,这样就发挥出每个人的特长。小组之间的竞争,有效地激发了学生的兴趣。
其次,开列出参考书目录,要求学生借阅不同类型的参考书。一种是与教材相关的参考书,可以让学生在平时的学习中随时查阅书中有关内容,碰到重点难点便于跟教材相互印证,方便自己总结、归纳每个章节的主要内容、重要定理、解题方法等;一种是物理应用类的参考书,让学生在学习物理知识的过程中了解这些定律、定理有什么实际的应用价值。
再次,在平时的教学过程中,针对不同专业的学生,有目的地增加与不同专业联系紧密的内容,扩展其深度,侧重于展示科技进展给人们日常生活带来的影响。比如对电信专业的学生,讲到光波在一定条件下遇到折射率大的界面发生全反射,举例光纤正是基于这个原理进行远距离通信,这部分内容书上虽然有所涉及但并不详细,我们在教学时也总是有意识地把相关内容传递给学生。
2.4 建设网络教学系统
利用当前完善的网络平台,建立大学物理学习QQ群,或QQ群联,将各种教学资料置于群共享,让学生自由下载,实现学生自主学习。这样,就建立起包括学生辅助教材和复习题库在内的大学物理立体化教学体系,方便学生的自习和复习,以系统地掌握大学物理的知识体系。
关键词 大学物理;中学物理;教学衔接
中图分类号:G642.4 文献标识码:B
文章编号:1671-489X(2014)14-0080-03
1 引言
物理学是一门研究物质的基本结构以及包括机械运动、热运动、电磁运动、原子运动等在内的物质运动最基本形式、最普遍相互作用及相互转化规律的基础自然科学[1]。它的基本概念、基本理论及其基本研究方法已广泛应用于各学科领域,推动着生产技术部门的飞速发展,成为其他自然科学和工程技术的重要理论基础。大学物理课程是高等学校理工科各专业学生必修的一门重要的基础理论课,对后续课程的学习和学生综合素质的提高都有很大帮助。但由于中学物理与大学物理在教学内容、教学方法、教学模式等方面都存在较大差异,低年级学生刚进入一个全新的学习环境,无法较快适应大学物理的学习,在实际教学过程中还要面临“课时少,任务重,教学内容难,教学方法陈旧,学生素质不齐”等问题[2]。学生常常是上课能听懂,但无法自主分析解决问题,缺乏主动学习的习惯,并对物理知识已形成固定思维模式,无法从中学物理的学习惯性中解脱出来,逐渐会对大学物理缺乏学习兴趣,产生畏难情绪,从而影响学习效率。
如何做好大学物理与中学物理教学的有效衔接是一个迫切需要解决的问题,从而引导学生尽快从中学物理的学习过渡到大学物理的学习。本文从教学内容衔接、教学方法衔接、学习方法衔接等方面针对存在的问题提出一些建议,并给出实践案例,希望能弥补中学物理与大学物理教学衔接中存在的缺失,促进大学物理教学。
2 大学物理与中学物理教学有效衔接的现状与措施
教学内容的衔接
1)大学物理与中学物理教学内容衔接的现状。大学物理学存在教学难的一个原因在于,中学物理与大学物理课程内容都各自形成较完整的知识体系,只是课程难易程度由浅入深,呈螺旋式上升趋势,在内容上存在必然的重复,若处理不当,就会认为是简单重复中学内容,比如力学部分在质点运动学、动力学、机械振动与机械波等章节,致使大学生对大学物理学习失去兴趣,甚至产生厌学情绪,并且会让他们觉得大学物理理论性强,但缺乏实用性,不能适应社会发展需求。大学物理与中学物理大多以基本概念、基本定律、基本计算为主线,而对物理学基本思想、基本研究方法等方面不够突出,抑制了大学物理教育功能的实现。虽然部分高校已经采取新编教材,能基本克服教学内容、教学体系的过多重复,但知识梯度太大,加大了教学难度,从而也会促使学生丧失对大学物理的学习兴趣[3]。
2)大学物理与中学物理教学内容顺利衔接的建议。大学物理教材改革必须以教育学理论为指导,并结合教学秩序渐进或有序性原则,密切联系大学物理教学实际,结合中学物理教学内容和教学情况,注重基本概念、基本规律、基本研究方法、基本物理思想及物理精神[3]。大学物理教学内容应具有适当的深广度,让大学物理内容与现代科学技术及日常生活紧密结合在一起,使学生强烈感受到大学物理内容贴近生活,增强学生的学习兴趣及好奇心。关注物理学前沿及热点问题,用现代物理思想引入近代物理知识,尽量避免知识内容的重叠,拓宽知识面,适当降低知识难度,注重素质教育的全面推进,培养学生创新思维能力及科研能力,真正使学生成为社会所需要的创新型人才[3]。
教师教学方法的衔接
1)教师教学方法衔接的现状。中学物理教学注重提高学生的学习成绩,要求学生能记住公式、定理定律并会简单的应用即可,对公式、定理的推理、论证不做要求。大学物理学受到应试教育的延续,同样可能习惯于注入式教学,过分强调体系的完整性,强调循序渐进的教学[4]。若不注意教学方法的有效衔接,将会影响学生独立获取知识能力的培养以及学生对物理思想、方法的学习和理解,抑制学生发现问题、思考问题和解决问题的能力,无法培养学生的探索和创新精神。
2)教师教学方法衔接的建议。
①充分调动学生的学习主动性。重视大学物理学每部分前沿和结论的教学并加强对其研究方法的讲述。针对中学生和大学生学习特点的不同,教师讲授方法和侧重点也应不同。在教学的每部分开始应该将该部分的授课计划、授课内容和目标要求及考核办法等预先告知学生,让学生对大学物理与中学物理的学习内容差别有更好的了解,指出中学物理的局限性和特殊性,促使学生积极主动学习,更易达到理想的教学效果。在讲授知识的同时,与中学物理对比讲授大学物理的研究方法,丰富的物理思维方法让学生认识到大学物理并不是中学物理的简单重复,而是更高层次地研究物理问题,充分调动学生的好奇感和求知欲。
教师有目的地培养学生的自学能力,针对课时少、内容多的矛盾,在有限的课堂时间内可采取启发式教学,在讲清基本概念、基本理论和基本方法的同时,采用“渗透法”,通过前后内容的相互联系、相互渗透,达到教学目的。留给学生若干推导细节和应用方面的问题,让学生通过课外学习自行解决,提高学生的阅读能力和探索能力,充分调动学生学习的积极性、主动性和独立性,发挥每个学生的创造性,让学生在长期的自主学习过程中摸索出适合自身实际情况的学习方法。在教学评价方面,并不采用中学物理以期末试卷作为唯一评价标准,可以通过多种方式相结合的办法,诸如课堂提问、学生作业和小论文写作、问题探讨以及辩论和竞赛方式等,培养学生独立思考问题的能力与创新能力,投身到科学发展的前沿领域。
②重视大学物理演示实验。物理学是一门以实验为基础的科学,在中学物理教学中,让学生在理解物理概念、物理规律基础上,通过演示实验不仅可以使学生掌握实验的基本常识,更能培养学生观察问题、分析问题的能力,达到极好的教育功能[4]。在大学物理教学中,开设有专门的实验课,但是可能不会很好地同步,而若缺乏演示实验,学生普遍会感受到大学物理与中学物理相比更抽象、更难懂。为了改善这样的状况,可将现代信息技术融入大学物理教学中去,充分利用教学资源及多媒体和信息技术手段,使大学物理问题简单化,更具生动性、直观性,有效激发学生学习动机,让学生在愉悦的气氛中学习,增强教学效果。
③培养学生利用高等数学分析物理问题的能力。中学物理常常采用初等数学求解物理问题,而运用高等数学处理和解决物理问题是大学物理教学给学生提出的基本要求,若仍运用初等数学将可能无法处理一些特殊问题。教师应该尽可能地引导学生加强培养利用高等数学理解和处理物理问题的能力,让学生多加练习、用心揣摩,尽快适应使用高等数学这个重要工具。
④摒弃“题海”与精选典型例题习题。中学物理教学会受到应试教育及升学率等因素的干扰,在教学过程中过分强调学生的解题能力,往往采取“题海”战术,花大量时间和精力进行习题讲解与练习。中学物理内容相对较少,课时也较多,讲课进度慢,为“题海”模式也提供了条件。但是,这样往往会让学生形成思维定势,一味套用物理公式、定理定律,抹杀了学生的抽象思维能力和逻辑思维能力。大学物理教学内容多、课时少、进度快,若仍采取大量的习题训练,则不仅无法适应大学物理的学习,反而会成为绊脚石[5]。教师在教学过程中可以适当放慢教学节奏,让学生逐渐适应大学物理教学,并精选部分例题渗透物理教学思想和教学方法,通过“少而精”的习题练习,使学生掌握课程内容,让学生有独立钻研、独立思考的时间,强调学生知识、能力与素质的协调发展。还可以通过课堂讨论、调研报告等多种灵活形式激励学生进行研究性学习,使其综合素质得以全面提升。
学生学习方法的衔接
1)学生学习方法衔接的现状。在应试教育及高考指挥棒的魔力驱使下,中学物理的学习方法主要为“题海战术”型,被动接受知识,片面追求考试分数及升学率,忽略学生素质的全面提高[6]。不良的学习方式和学习倾向势必带入高校,加上大学物理“内容多,课时紧”的情况,不再实行“注入式”教学,应该在教师引导下自主学习,若不注意学生学习方法的指导及学生学习习惯的正确培养,将会直接影响大学物理的教学效果,乃至影响高校教育目标的实现。因此,必须做好大学物理与中学物理学习方法的顺利衔接。
2)学生学习方法衔接的建议。
①注重学生从“被动学习”到“主动学习”的转变。教师必须重视学生学习方法的指导,让学生不仅“学会”,还要“会学”,变“被动学习”为“主动学习”[7]。采取启发式教学,充分发挥学生学习主体的能动作用,通过物理学史及趣味实验等激发学生的学习兴趣,让学生在最佳的学习状态及积极的学习氛围中学习,做到课前预习、课后复习、大胆探索。课外利用现代教育手段,培养学生探究能力及创新精神。
②加强从“接受式学习”到“研究式学习”的转变。中学物理课程标准中明确规定“要重视科学态度和科学方法的教育”,但由于中学物理教学长期受到应试教育的负面影响,物理学研究方法一直无法得到重视[7]。物理学研究方法通常包括实验方法、归纳方法、假设方法、理想化方法、数学方法、类比方法等。加强对大学物理研究方法的学习,可以提高学生研究物理的能力,探索大学物理中的“研究式学习”,实现中学物理到大学物理学习方法的飞跃,对更好地培养研究型人才具有积极意义。
3 结束语
由于升学压力、教育体制等因素的影响,使得教学衔接问题日益凸显,大学物理课程不能是中学物理课程的简单重复或扩充,而应在概念上深化,理论上螺旋上升,地位、作用,深度、广度,研究工具等有所区别。本文主要从大学物理教学内容、教学方法、学生学习方法的现状入手,提出了大学物理与中学物理有效衔接的对策和建议,希望对大学物理教学的改革与发展具有一定的参考价值,真正提高大学物理的教学质量,充分调动学生的学习积极性,激发学生的学习兴趣,使学生在主观意识上接收新知识,积极主动地去探索问题、解决问题,不断培养学生的创新意识。
参考文献
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[5]杨毅,党玉敬,顾玉宗,等.大学物理与中学物理在教学内容与教学方法上的衔接[J].物理通报,2012(4):31-33.
一、翻转课堂教学模式概述
翻转课堂(FlippedClassroom)起源于美国科罗拉多州落基山林地公园高中的JonBergmann和AaronSam这两位化学老师,他们将带有实时讲解的视频传到网络上引起众人关注[1]。两位教师以学生在家看视频、听讲解为基础,课上时间用来为完成作业或实验过程中有困难的学生提供帮助。国内外众多学者对翻转课堂进行了研究和定义。钟晓流认为[2],翻转课堂是在课堂信息化环境中,教师提供以教学视频为主要形式的学习资源,学生在上课前完成对教学视频等学习资源的观看和学习,师生在课堂上一起完成作业答疑、协作探究和互动交流等互动的一种新型的教学模式。翻转课堂的特点主要表现在以下几个方面:(1)在教学目标方面,翻转课堂教学目标是提高学生的全面素质,不但注重知识的传授更注重知识的建构和内化。课外通过学生观看视频预习、学习,培养学生的自主学习能力、协作学习能力;课内通过课堂讨论、小组交流、教师答疑等方式提升学生的语言表达能力、创新思维、交流与合作能力等。(2)在课堂时间分配方面,在传统课堂里,课堂时间由教师掌控,并且大部分用来进行知识讲解,满堂灌,学生没有时间思考、内化知识。在翻转课堂里,学习不再受时间限制,课前学生按自己的节奏学习,直至掌握所安排的内容。课内大部分时间用来进行师生、生生互动探究。(3)学习流程方面,传统课堂中“知识传授”阶段是通过教师和学生之间的互动来实现的;“知识内化”阶段往往由学生课后通过作业、复习等活动自己来完成。由于缺少教师的指导和同伴的帮助,“知识内化”阶段常常效果不佳。“翻转课堂”打破了原有的学习流程,对学习过程进行了重构。“知识传授”是学生在课前通过观看视频、PPT,进行测试等活动完成;“知识内化”是在课堂上通过师生、生生互动来完成。教师能够在课堂上给予学生有效的指导,同学之间的相互交流有助于学生知识内化和吸收。
二、翻转课堂教学实践
美国富兰克林学院的RobertTalbert经过多年翻转课堂教学模式的实践,总结了翻转课堂实施的结构模型[3],如图1所示。翻转课堂不管是学生在家观看教学视频,还是在课堂上师生面对面地互动交流,都是围绕着“学生为中心”展开[4]。依据RobertTalbert的翻转课堂的结构,我们在2013级通信工程专业1、2班进行了翻转课堂教学模式实践。
1.设计、制作教学视频。课前教师为学生准备丰富的学习资源,包括课堂教学视频、授课教案(PPT)、趣味实验视频等,资源上线供学生课前自学。制作教学视频时,应明确学生必须掌握的目标,考虑教师和班级的差异[5],还要兼顾不同学生的学习方法和习惯。笔者结合大学物理精品课程制作了“质点运动学”、“动量”、“简谐运动”、“刚体角动量守恒定律”、“高斯定理”等30多集教学录像。教师要给出自学提纲,提出一些在学习过程中可以讨论的问题,包括自学过程的自测题、可以相互讨论的问题以及能力拓展的问题等。
2.针对性的课前练习。在翻转课堂教学模式中,教师课堂讲得少,学生在课堂上讨论和练习多,这样的模式使得学生必须进行课前预习。教师要制定课前针对性联系,合理设计练习题的数量和难度,让学生带着问题有目的地进行课前预习[5]。为了帮助学生预习掌握,在视频后面设计三四个小问题,帮助学生及时进行检测,并对自己的学习情况做出判断。如果发现几个问题回答得不好,学生可以反复观看视频,仔细思考找出问题答案。如:在刚体角动量守恒定律一节中提出问题“运动员的身体变化和转速变化之间有什么样的关系”、“运动员为什么能高速转动,为什么伸开四肢,转速加快,收拢四肢,转速减慢”。
3.快速少量的测评。在课堂活动中,教师准备少量的测评,测试学生,了解学生对知识的理解和掌握程度以及难点和存在的疑惑。学生的对问题的回答情况,能够及时地进行汇总处理,帮助教师了解学生的学习状况。在刚体角动量守恒定律一节中,提出如下测评问题:人与转盘的转动惯量J0,伸臂时臂长为l1,收臂时臂长为l2。人站在不计摩擦的自由转动的圆盘中心上,每只手抓有质量为m的哑铃。伸臂时转动角速度为ω1,求:收臂时的角速度ω2。
4.解决问题,促进知识内化。课内则以讨论式学习为主,教师根据实际情况和教学内容的重难点提出问题,学生根据课前观看教学视频、课前针对性练习时发现的疑问提出问题,进行课堂探究。教师根据学生的不同特点进行分组探究,学生主动参与课堂学习。通过教师的引导,学生通过独立思考、小组讨论交流,解决问题,有效地将知识内化,构建自己的知识体系[6]。学生通过演讲、成果展示、小型竞赛等形式及时进行交流与展示,分享自己的学习收获。为激励学生参与课堂自主学习,可以将课堂学习表现计入平时成绩。还要注意,针对教学内容设计的讨论题、思考题和练习题应具有梯度性,学生可以轻松跨越相邻问题梯度的高度,能让大部分学生达到自主学习、自我总结规律的目的。例如,在刚体的角动量守恒定律这节课中,设置了10道讨论题和练习题,题目难度逐步加大,最终让学生自己总结出角动量守恒定律。5.总结反馈。知识总结和课后任务布置。经过课堂学习后,用几分钟时间进行知识总结,这样有利于学生将知识整合并凝华,最后布置下一次翻转课堂学生的预习任务、作业等。教师根据这些反馈的评价结果制定下一步的教学计划和确定下节课的探究问题。再如让学生利用刚体角动量守恒定律来解释下落的猫尾巴的作用、飞机的螺旋桨的原理。
三、结论
在大学物理课中进行翻转课堂教学,教师要付出很多的时间和精力为学生准备课前预习资源(特别是视频资源),要精心准备课堂用的讨论题、思考题和课堂练习题。课堂所使用的问题最好呈台阶型。为了激励学生参与课前和课堂学习,要对课堂学习进行量化并计入总成绩。翻转课堂中充分利用了现代网络媒体技术,如个人主页、精品课程网站、江苏师范大学物理课程中心等。大学阶段学习具有自主性和探索性,大学教学应以自学为主,让学生在研讨式教学、自主课外学习中得到自由全面的发展。翻转课堂完全符合这种理念,在大学教学中具有良好的应用前景。与此同时,结合不同的学科特点,其他形式的教学手段可以作为有益的辅助和补充。以翻转课堂为主体,微课、多媒体、双语教学、演示实验等手段为辅的大学物理综合教学改革任重道远,在实践过程中还要进一步探索如何扬长避短,为促进素质教育,全面提高人才培养质量发挥更大的推动作用。
作者:蔡廷栋 单位:江苏师范大学
【关键词】创新教学;研究型教学;大学物理
1.前言
海森堡是量子力学创始人之一,他曾经说过:“科学植根于讨论之中”,这句话表明了讨论在探索科学知识的道路上的重要性。然而对于现在的大学课堂,特别是大学物理课堂,却是无比的安静,只有教师在一个人唱独角戏,难道学生们都听懂了么,其实,并不是学生们没有问题,而是他们不愿意去“提”出问题,或者说是教师们没有诱导学生们如何勇敢的反应自己的问题,如何激发同学们的学习兴趣,让他们勇敢的站起来提出自己的疑问,和大家一起解决困惑,成为了现代大学课堂教学必须探索的重要问题。
大学物理的课堂内容是比较抽象的,假如只是教师单纯的讲,同学们听,学起来就相当的枯燥无味,课堂气氛也会很低沉,学生们的接受能力和接收效果会很差。更何况经典物理部分的内容和中学所学知识点有许多重叠的地方,更加难以激发一些历经高考“磨砺”学生探索新知识的兴趣。毋庸置疑,大学物理的教学方法和教学模式应成为所有大学物理老师们静下来思考的一个问题,教师们应该针对不同类型的教学内容,制定不同的授课方式。
2.杜绝“满堂灌”的教学方法
子曰:“知之者不如好之者,好之者不如乐之者。”目前,为了应付各种考试,各种作业,同学们往往都成了被动接受知识的“容器”,物理教学课程中,不做实验或者少做实验,教师重讲述,学生少动手的现象很普遍。这也是导致很多物理学专业的学生毕业了高分低能的重要原因。教师们仅仅围绕“考试”,考什么就重点讲什么,完全约束了学生们主动学习和探索的积极性,成为了只是为了完成考核而死记的“机器”。
实验教学是物理学教学的基础,也是最常见的教学手段,是激发学生们探索物理问题的重要途径。大学物理教学可以分为实验,概念体系和教学三个基本的因素。这里我们也可以看出实验的重要性。实验教学可以引出问题,形成基本的概念体系,教师们才可以进行物理的整体教学。学生们动手实验是培养学生们问题意识的重要过程,从而有效的引导他们去发现问题,分析问题和解决问题。当然,也可以由教师们提出一些探究性的问题,然后让学生们带着问题做实验,这样可激发学生的探索未知的兴趣,进而提高了学习兴致。
(下转第55页)
(上接第54页)
3.“要我学”到“我要学”的转变
任何的教学活动都是学生“学”和教师“教”的统一,“学”离不开“教”,“教”也离不开“学”。随着教育改革的深入和教育理论的发展,学生成为了学习的主题和教学的中心,因材施教决定教育实效已经成为广为人知的教育理念。我们必须要尊重学生们的学习兴趣的差异,合理的设置教学的内容。利用现代的教学资源,增强教学的艺术性,进而提高大学物理课程的教学效能。
学生看课件,教师读课件,老师和学生们的互动少,课堂教学没有什么艺术性,自然就没什么活跃的气氛。现代教学论认为,我们只有从根本问题出发,从情境出发,从感性经验出发,才能真正的激发学生们的积极性。要充分的发挥学生的主动性,引导学生积极体验,动手动脑,才能真正帮助学生运用知识和掌握知识,才可以培养学生们分析和解决问题的能力,才可以促进学生价值观和积极情感的形成。例如,在讲解经典物理理论时,除了介绍基本的知识点,可以掺杂一些古代科学家是如何发现和探索真理的,让学生能够知其然并知其所以然。
教学是一个非常复杂的双向活动,教师们在教学的过程中需要不断的摸索如何才能教的更好,同时,学生们也在不断地在探索中获得知识,培养能力,这是教学的目的所在,也是从“要我学”向“我要学”转变的重要根本。
4.推陈出新,培养科学精神
研究型学习是一种现代化的学习模式,学生们在探索中获得新知识,通过利用新知识来解决实际中的问题。不同于那些培养模仿能力,浅层记忆和机械记忆的老套教学模式,在研究型学习过程中,学生们把生活实践和空洞的理论有机结合起来,调动学生们物理兴趣,学生通过实践与体验形成便于记忆和掌握的方法,也能体验到学习的乐趣。
研究型学习是一种开放式的学习过程,类似于科学家们做科研的方法。在实施研究型教学的过程中,学生们可初步学会从事课题研究的基本方法。从确定课题查阅文献和资料调查研究设计实验理论分析推断结论撰写论文。其中,每一步的完成都需要学生们的努力和钻研、讲求科学方法和严肃认真的学习态度,这些可培养他们的科学精神、科学方法和科学态度。在此过程中,也给学生们提供了一个沟通与合作的空间,学生们分工合作,让他们感受到团结合作和共享成果的快乐,这样也可以培养他们的团队精神。
由于课程性质和时间所限,一般很难由老师指导所有学生完成研究型学习从提出课题到撰写论文的整个过程。但老师完全可以引导学生主动往研究型学习的方向上去思考问题,能在学生的心里埋下一颗研究型学习和独立思考问题的种子即可,最终的结果不一定是使所思考的问题有明确答案。
笔者在大学物理的授课过程中,为了尝试研究型教学,将班级学生随机分成若干个组,每个组指定一位小组长,要求每个小组长组织组员在课后讨论问题,话题自定,并在每次讨论完后写一个讨论纪要反馈给老师。这种小组讨论按组计入平时成绩。笔者经过一段时间的教学实践可以看出,这种模式对于激发学生们的学习热情和活跃课堂是正相关的。刚进入大学的学生们通常习惯独自学习,经过一两次小组讨论,学生们很快就能相互熟悉,会习惯并喜欢小组讨论这种共同学习的模式。关于讨论的话题,笔者会鼓励学生们自由发挥,并通过课堂和网络途径给予一定程度的引导。例如,在质点运动学的授课过程中,笔者提出过雨滴从高空落下为什么不会砸伤人,10米跳台跳水至少需要多深才能确保安全等与生活相关的问题,也提出过电磁驱动装置(Electromagnetic Drive)是否违反了牛顿第三定律[3]等前沿科学问题,但在课堂上并未仔细讲解。笔者从学生们对小组讨论的反馈可以看出,学生们对于未知还是具有强烈的好奇心,而在这种好奇心的驱动下,小组讨论模式的学习效率和学习能力是惊人的。对于电磁驱动装置这种最新的研究话题,大部分学生都非常感兴趣,小组讨论时能够自发地去找英文论文来研读和总结,而不仅仅通过百度搜索来找“二手”信息。
5.结语
教学理论不能只停留在对理论的探究上,而是应该应用于实践教学中,更大效率的提高学生们对大学物理的学习兴趣。在课堂中的“实验环节”应该充分调动学生的参与积极性,以此激发学生们在课下的学习“主动性”与课堂教W的“生动性”;在课堂以外的“课外实验”中,应该让同学们互助互学,强调学习小组的组织方式;在“网络平台”中推送教学资源,让学生及时复习重要知识点,促进教学的可持续发展。在研究型教学中利用研究型教学模式,既可以培养学生们的学习兴趣,有可以培养学生们发现问题,分析和解决问题的能力,使学生掌握既扎实又系统的基础知识。
【参考文献】
[1]徐辉,李子根,李阳华.物理讨论式教学设计原则及实例分析[J].中国民族教育,2013(Z1)
【摘要】物理学方法是连接原有物理知识与新物理概念、规律的桥梁。文章讨论了几种常见的物理学方法,分析并阐述了物理学方法在物理学学习中的作用以及在培养学生物理学习能力方面的重要意义。
关键词 物理学方法;物理概念;物理学习
中图分类号:G633.7文献标识码:A文章编号:1671-0568(2014)24-0025-02
基金项目:本文系国家科技部项目“沙漠腹地沙尘监测与信息获取关键技术合作研究”(项目编号:2011DFA11780)的阶段性成果。
一、物理学方法的界定
方法是研究问题的门路和程序,也是方式和办法的整合。所谓物理学方法,就是研究、学习和应用物理学的方法,是物理思想的具体表现。物理学方法的指导思想是唯物辩证法理论,它是一种研究性方法,其中包括如何描述、研究物理现象,如何验证、总结物理规律等。
二、物理学方法的分类
在物理学习、研究中用到的物理学方法比比皆是,下面具体介绍几种常用的方法:
1.实验法。物理是一门以实验为基础的学科,实验法是指通过利用实验仪器观察实验现象,记录实验数据,经过整理、分析实验数据进而得出规律性结论的一种方法。在物理的学习中,物理实验与我们形影不离。尤其是理想实验,如“高速运动的汽车”、“伽利略的斜面理想实验”等这种理想实验模型把在实验室中无法完成的实验用人的想象力在人的思维中完成。实验法也是大家最运用自如的物理学方法。当然,在实验法中最重要的就是明察秋毫、实事求是、一丝不苟的实验态度。
2.假设法。由于现实生活与理想的物理环境相差甚远,假设法就成为一种分析物理现象的重要方法。当我们在物理学习和物理教学中遇到一些似是而非的物理问题时,用假设法会有意想不到的收获。例如,分析“放置在墙角的足球是否受到竖直墙面给的支持力”时,我们可以假设没有竖直墙面,看看足球的运动状态是否改变,若改变则竖直墙面对它有支持力,反之没有。这个方法在判断摩擦力的有无时屡试不爽;另外,如果遇到一些较为抽象的物理文字题时,我们不妨大胆地创设相关物理情境,就可以化抽象为具体;还有些题目中已知的物理量较少,这时若能先适当介入一些物理量,或许就会豁然开朗。
3.极限法。自然科学中利用临界条件处理问题的方法叫做极限法。初中物理告诉我们运动是绝对的,静止是相对的,尤其是在解决运动学问题时,当有物理量发生突变时的运动状态就是一种临界状态。把临界状态作为解题的切入点,往往能够化难为易。例如,在高一物理的运动学学习中会遇到很多“追及问题”,这时利用极限法,就会发现当两物体速度相同时,这两个物体间距出现极值,即距离最大、最小或是恰好追上,后面的问题就迎刃而解。
4.类比法。类比法就是在与一些内容、方法或形式相同的事物的比较中发现异同点的方法,在学习物理概念、分析物理规律、推导公式时都会用到。同类比较有:“串联”和 “并联”电路的电压、电流、电阻特点,动量定理与动能定理的区别与联系;以“电流”和“水流”相比来研究电流,通过比较“水压”引入“电压”的概念都是异类比较的例子。类比法不仅仅是一种物理学方法,是一种通用的科学方法,更是提出科学假说、做出科学预言的重要途径。
5.控制变量法。当一个物理过程受多个物理量影响时,我们为了研究某两个量之间的关系,而控制其他物理量不变的方法就叫控制变量法。例如,在探讨“影响滑动摩擦力大小的因素”时,在接触面粗糙程度不变的情况下,反映的是滑动摩擦力与正压力的关系;而在正压力不变的情况下,反映的则是滑动摩擦力与接触面粗糙程度的关系。
6.模型法。在物理学习中经常用通过简化、抽象的方法建立的模型去研究问题。例如,经典物理学中的一个最简单、最重要的质点模型,它把物体看作有质量的点,忽略物体的形状、大小和结构等。在描述光的传播方向和途径时引入了“光线”这一物理模型;在描述磁场的强弱与方向时引入了“磁感线”;我们生活中的实物电路错综复杂,但是通过“电路图”模型电路连接方式就能一目了然。模型法是科学的抽象,通过忽略次要因素,凸显主要因素的作用,用比实际情况简单但同样可以反映实际本质的模型简化问题的方法。
以上物理学方法虽然各不相同,但在物理学习中却彼此联系,相融贯通。
三、物理学方法对物理学习的作用
物理学的发展史告诉我们,物理知识的发展与物理学方法的探究是紧密联系的,没有物理学方法的辅佐就谈不上物理学。任何一位物理学家所取得的成就不仅与他的知识积淀、实验条件有关,而且与物理学方法有关。研究这些方法在物理学习中的作用,对于理解物理学概念和规律无不有很大帮助。方法比物理知识更加通用、普遍、稳定。同一个方法可以应用在不同的物理学领域,同时物理学方法也更有创新意义。
1.在物理概念学习中,物理学方法化抽象为具体。物理概念是物理基础知识中最基本最重要的内容,概念的引入是概念教学中一个关键环节。教师可以通过类比法利用身边事物引入物理概念,也可以借助实验来创设概念学习的情境。中学生学习物理的兴趣几乎都来自直觉兴趣,在物理概念教学时综合利用类比、实验等方法可以将电场强度、电阻、速度等概念具体化,不仅理解起来容易,而且记忆深刻。
2.探究物理规律时,物理学方法如影随形。物理是一门以实验为基础,以思维为核心的课程。在中学阶段,探索并总结物理规律主要运用实验归纳和理论分析的方法。学生可以通过观察、演示实验,分析实验现象,归纳、总结出有关物理规律;或者让学生自己做实验并通过实验进行探究,总结出有关规律。其实,学生综合运用实验、猜想、类比、推导、控制变量法等方法的过程也就是探究物理规律的过程。
3.物理学方法的学习与能力培养的关系。物理教学要培养学生的实验能力,思维能力,分析问题、解决问题的能力等,这些能力与物理方法密切相关,要具备实验能力就要掌握实验的方法;要有较强的思维能力就应该在物理学习中通过多种物理学方法的训练逐步提高;要分析解决物理问题,就应该掌握实验法、假设法、极限法、类比法、控制变量法、模型法。由此可见,要培养学生的物理能力必须从学习物理学方法入手。
4.物理学方法教会我们学习物理。实事求是、独立思考、追求真理是科学的学习精神,也是构成高素质人才的重要因素。而物理学方法更有益于培养学生的这些物理品质,在物理学习和教学中将物理学方法和物理学史相结合,让学生在体会前辈努力探索的同时,用适合的物理学方法认识自然、悟出其理。物理学方法不仅是物理学习的手段,更是沟通能力与知识的桥梁,离开物理学方法就谈不了物理概念、物理规律、物理过程、物理思想。任何一种能力的发展都离不开方法的有效运用,学生的学习效果很大程度上由他们掌握的方法决定。所以,在学习过程中学生要不断探索物理学方法,进而提高解决物理问题的能力。物理学方法论不仅帮助学生有效地掌握物理概念,正确认识物理规律,提高学生解决物理问题的能力,更有益于创造性思维的培养。
会“渔”者必得“鱼”,科学的方法对于不同的学科也可以通用,加强物理学方法教育对学生的综合能力也有重要意义。学生可能会忘记具体的概念、公式,但科学的态度和方法一定可以使他们终身受益。
参考文献:
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