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大學物理公式總結實用13篇

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大學物理公式總結

篇1

大學物理是理工科專業的基礎必修課程,學好大學物理對理工科學生的專業課學習及未來發展有很大的促進作用。但是,隨著大學課程的改革,很多院校都大幅度地壓縮或刪減了大學物理的教學課時。

在大學物理課時減少的情況下,為不影響學生專業課的學習,很多院校的物理教學部門都采取了模塊化分層教學[1,2],即針對不同專業的不同的大學物理知識側重點,分別制定教學大綱進行教學。與以往的追求大學物理知識體系的完美不同,模塊化分層教學針對一些不必要的或與專業課學習關聯很少的章節,進行了大幅度的刪減,在學時減少的情況下,將學時用在專業學習必需的知識內容講授上。

筆者所在單位也采用了分層教學模式,但經過一段時間的教學實踐,我們發現教學的效果在逐漸減弱。筆者曾對所帶的5屆約10個批次的學生的大學物理學習情況進行了統計和分析,結果表明:1.大學物理繁雜的公式和較多的內容,使大部分學生對大學物理存在畏難情緒。2.大學物理是非專業課,學生重視不夠。3.在手機功能日益廣泛的情況下,學生上課的注意力逐漸轉移到玩手機上,這就導致課堂風氣越來越差。筆者還調研了省內多所高校學生的大學物理的教學情況,發現幾所高校學生的大學物理學習情況類似。

這就引發了筆者的思考:教師在最大可能地約束學生聽課的情況下,其教學方式還能進行怎樣的調整和改革,以適應目前學生的聽課狀態,提高學生學習物理的興趣,提高課堂的教學效率呢?

二、新情況下的教學方法探索

基于以上問題的思考,結合平時的科研方法和課堂教學后的總結,筆者在教學課堂上,首先幫助學生對大學物理的整個體系進行了梳理,對大知識板塊及各個知識板塊中的每個章節都進一步地進行了細分,劃分為更詳細的知識模塊,結合專題講解,并取得了一定的效果,現對做法歸納如下:

1.根據每個知識板塊的特點,打亂知識點細分成幾個不同的二級模塊。例如:力學部分可以分為運動的描述、平動和剛體的定軸轉動三個部分。這樣的劃分,使學生能在一個較高的高度把握力學部分的知識體系。

對二級模塊的細分主要依據核心定律進行。例如:簡諧振動及機械波部分,雖為兩個章節,但其核心只有一個,即簡諧振動方程x=Acos(ωt+?準),只要掌握了這個方程,就能完全掌握簡諧振動及機械波的內容。因此,此部分的內容就可以打亂重新排列:(1)方程中的各物理量的理解。(2)各物理量的求法。(3)兩種振動的合成及能量。(4)波函數及求法。

2.課程講解要緊扣重點,并不斷進行總結,展示出知識脈絡。在對各個知識點講解的過程中,應該緊扣重點核心公式。所謂知識脈絡即在講解一個小知識點之后,就把此部分聯系到二級知識這個整體上,不脫離主題,不斷總結讓學生清楚地知道所學知識點在脈絡中的位置。例如:筆者在講解簡諧振動及機械波部分時,就反復給學生灌輸x=Acos(ωt+φ)是本部分重點,所有的知識點都是圍繞這個公式展開的觀念。這樣學生就能很清晰地把握教師講課的思路,自己課后復習也會很輕松。

3.對重點或難點知識進行專題講解。在大學物理教學中運用專題講解,能取得很好的效果。

大學物理的理論推導較高中更繁復,專題講解可以幫助學生更好地掌握公式的內涵,理解公式中每個物理量的含義及運用的范圍。例如:簡諧振動方程的求解,其重點和難點歸根到底只有一處,即質點振動的初相的求解,而對旋轉矢量對質點振動的過程進行分析,并結合具體的問題運用,則可以幫助學生很好地掌握振動和波動。

在專題講解的時候,教師應注意發揮學生的主動性,引導學生自己動手計算,自己總結,培養他們的成就感,提高學習興趣。筆者調查發現,畏懼物理學習或者對物理學習失去興趣的學生,在開始的幾節課時都還能集中注意力,但是隨著教師的公式及定律的推導,這部分學生在課上就只關注推導的過程了,至于教師所講解的公式或定律該如何運用就不能很好地理解了。針對這種普遍存在的情況,教師在課堂上要摒棄傳統的“一言堂”的講課方式,讓學生發揮主動性參與到學習中,調動他們的積極性。

專題講解不能局限于例題的講解,教師還應該結合生活中的實際及高科技的應用,這不僅能讓學生非常牢固地記住所學內容,還讓學生認識到所學知識并不空洞,從而體會到物理是活生生的,是精彩的,是非常有趣的一門學科,可以使他們產生更加濃厚的學習興趣。

三、新形勢下對大學物理教師的要求

要做到以上幾點,教師需做到以下幾點。

1.認真備課。只有詳細分析各章節的內容、章節間的聯系,才能對知識塊有一個更清晰的脈絡認識,進而進行多次劃分。

2.廣泛的知識面。不僅要閱讀相關的參考書,還要緊緊跟蹤熱點前沿,并將其與相關的物理知識點進行聯系,豐富教學內容。

3.勇于創新。物理知識的體系已經很完美了,但是,在分層教學的基礎上,針對不同專業不同的知識需求,教師要在自己詳細研究的基礎上,勇于打破原有的知識點的分布順序,將其重新排列,以學生更容易接受的順序講解,而不是墨守成規。

隨著大學教學改革的推進和新情況的出現,大學物理教師應該與時俱進,在研究教學內容的同時,更要研究學生的特點,才能因地制宜地調整自己的教學方式和方法。

篇2

1.1大學物理的學科地位正在逐步弱化

當前有一定數量的師生群體對大學物理的學科地位缺乏深刻的認識,他們認為非物理專業的學生將大學物理作為必修課沒有多少實際意義,同時許多院校非物理專業學生的大學物理課時數量也在逐漸下降。[1]國家教育部門2015年頒布的關于大學物理課程的規范要求各院校大學物理的課時不能少于144課時,然而真正嚴格按照要求執行的院校少之又少,大部分院校的課時在72至108之間,課時數量更少的也不在少數。

1.2大學物理的教學內容顯得過于陳舊

物理學主要劃分為經典物理和近代物理兩個版塊,然而值得注意的是,當前大部分高校的大學物理所講授的內容中經典物理占據超過了百分之八十的比例,近代物理部分的知識講授嚴重不足。經典物理所包含的理論與概念都是二十世紀前的研究成果,這些在大部分中學物理教材中都有所涉及,因此難以調動學生的學習興趣。然后近代物理的有關內容卻因為課時原因而無法做足夠的介紹,這就從根本上導致了教學內容的陳舊。

1.3大學物理的考核評價方式過于單一

絕不部分院校在大學物理這門課上采取的計分方式都是綜合評價,即平時成績與期末卷面成績的加權分數。平時成績主要又來自課后作業,然后由于網絡的便捷性,基本上所有習題的答案都能通過網絡找到,因此課后作業的成績很難反映出學生是否真的掌握了知識點以及學習態度是否端正。而期末考試也只是單純的卷面答題,這對于學生綜合能力的培養造成了巨大障礙,難以真正鍛煉學生的自學能力以及創新思維。

2大學物理教學新方法

2.1緒論部分

緒論部分是整個課程的引入,包含了大學物理所要研究的對象、內容以及需要用到的方法。緒論部分作為大學物理的第一節課,對于調動學生的學習興趣起到了關鍵作用。任課教師不應當只是照本宣科,將大學物理的各個章節羅列出來。為了增強課程的趣味性,在介紹物理學的研究對象和內容時,應當適當運用現實生活中的案例來解釋,特別是采用當下大學生感興趣的話題,例如使用汽車在上坡時采用的是高檔位還是低檔位來解釋其中的物理原理。[2]在介紹物理學的發展歷程時,可以具體介紹某一物理學家發現某一物理定律的過程,并在介紹過程中不斷提問,讓學生發現問題,自己解決問題,總結問題,形成科學研究思路。在強調物理學的研究意義時,教師可以多舉一些物理學在所教學生的專業領域的實際應用案例,例如對于計算機專業的學生,可以舉一些量子物理學在晶體管研究上的應用。

2.2物理課程分層次教學模式的實施

根據不同專業的實際需求進行教學層。將學緣相近的幾個專業作為一個單位,按照入學時學生的成績,將全部學生分成兩類班級,成績優異的歸為一類,這類學生不需做進一步細分;成績較差的也歸為一類,但是這類學生需做進一步細分,綜合分析實際情況調整教學內容。同時多層次內容選擇也可以安排在網上選修時由學生自主選擇,但是校方需要對選課系統做出一定限制,避免大部分學生都故意選擇內容較淺的課程。

2.3經典物理部分

經典物理部分的內容大多都在中學課程中介紹過,因此不必面面俱到,對于不同專業的學生應該有所側重,例如對于化工類的學生,應該著重講授熱力學模塊,為化工類學生后續的物化課程做鋪墊;對于機械類的學生,應該著重講授力學模塊,為機械類學生后續的結構力學課程做鋪墊;對于信息類的學生,應該著重講授電磁學版塊,為信息類學生后續的光電學課程做鋪墊。[3]在對各專業學生授課時,要注意有的放矢,使得學生在學學物理時能夠感受到其與自身專業的關聯性,從而獲得更大的學習目的性和動力。對各專業學生講授經典物理的其他版塊時,應當以實例為引入,以拓寬視野為主要教學目標。

2.4近代物理部分

近代物理學的重要理論對于現代科學技術的進步具有巨大價值,然而,這個部分的內容過于抽象,一般學生難以熟練掌握。因此,大學物理教師在講授這個版塊的內容時,應當強化對概念的介紹,盡量跳過對定理的推導,并以近代物理的研究成果為依托,著重對理論進行初步介紹。著名物理學家費恩曼對于物理的學習曾提出過自己的看法,“學習物理的人不應該只是試圖去解出微分方程,而是應當嘗試理解它們的涵義”。在狹義相對論的教學中,我國教師的教學重點普遍在于洛侖茲推導公式,并以此為基礎,推導出一系列公式,注重的是公式的推導而不是內涵的探索。相反,國外的部分物理教材一般會通過簡單的舉例來解釋公式的導出,而不是用嚴格、冰冷的數學方式進行推導,這種方法能夠大大節約公式的學習時間,加深公式的理解程度,這顯然更加符合大學物理的教學目的。此外,高校還應當適時舉辦一些物理學專題講座,向學生們宣導物理技術近年來的發展概況,使學生們在了解理論知識的基礎上,對物理技術的動向也能有所認知。

3結語

物理學作為一門基礎學科,是廣大科研工作者從事科學研究的基礎,大學物理作為理工科學生的必修課程,其包含了對于科學研究理論與方法的傳授,對于理工科學生的專業發展具有重要價值。因此,各高校應當重視大學物理這門課程的教學,并從教學方法上入手,解決當前大學物理教學中存在的諸多問題。

參考文獻:

[1]陶薇,謝柏林,萬士保.基于應用型人才培養的民辦高校大學物理教學方法探討與實踐[J].教育教學論壇,2015(12):182~183.

篇3

高等院校是素質教育的主要陣地,承擔了向社會輸送高素質、能力全面的人才的任務。為滿足該教學要求,在大學物理教學中應該幫助學生系統理解和掌握物理教學知識,并在教學過程中逐漸培養學生的邏輯思維能力、抽象思維能力,為學生后續的新理論、新知識的學習夯實基礎。考試是對大學教學效果進行考察和評價的一種主要形式,考試形式是否合適,考試內容是否恰當都會對學生的學習態度和思維方式產生影響。當前大學物理考試大多仍采用傳統教育方式下的一次性閉卷考試方式,考查內容集中在定理定律的應用、書本知識等方面,而沒有對物理教學和科研過程中的思想和方法體現出明確的考查,更無法讓學生形成全面的、有效的發現問題、分析問題和解決問題的思維方式。這是非常限制學生的個人發展的。為彌補這種考試方式存在的不足,必須對其進行改革,并在改革過程中不斷總結。

1.大學物理考試中的弊端分析

高校中的大學物理課程教學與評價受傳統考評體制的影響很大,其考試通常集中在基本知識的片面性考查方面,沒有對考試的評價功能引起足夠的重視,也沒有對考試的反饋和導向的作用形成正確的理解。綜合來看,大學物理考試中存在的弊端主要集中在以下方面。

1.1考試內容固定,對學生應用知識的能力考查有所欠缺。

目前的大學物理考試主要集中在固定定理、公式的記憶與簡單應用中,考點較多涉及經典物理相關教學內容,對于物理方法及思維方式的考查相對較少。在考試前教師還會向學生劃定考試范圍等。這些行為一方面助長了學生的懶惰心理,容易使學生留下學習無用的印象或感覺,另一方面阻礙了考試的評價功能的體現,教師不能通過考試對教學內容、教學方式等進行總結和反思。

1.2考核形式單一,不利于學生個人素質的發揮。

大學物理屬于公共基礎課,其教學定位決定了大學物理的考試是面向全校的,通常需要在全校范圍內進行統一命題和考試。但是這種按照一個模式評價學生的考試方式不利于學生個人素質的發揮,對學生的創新精神具有阻礙作用。

1.3過于看重考試成績,對考試的評價、反饋,以及分析作用認識不足。

考試所面向的對象不僅僅是學生,還應該包括教師,不僅僅是學生學習效果的反映,還應該是教師教學效果的客觀評價和教學反饋。在考試結束后無論是學生還是老師都應該對考試試題、考試方式等內容進行分析與總結。但是目前的大學物理考試更看重考試成績,對于考試的本質意義并沒有形成深刻、理性的認識。

1.4注重結果評價,對教學過程的考核關注度不夠。

大學物理教學知識點多,抽象度高,為實現內容覆蓋、難度控制、試卷結構的協調,教師在出大學物理考試試卷時會盡量選取不同類型和不同知識點的試題組合。但即便如此,單一一張試卷還是無法全面、客觀、準確地容納整個大學物理的教學過程和教學內容。與此同時,注重結果評價,導致學生更加注重如何獲取更高的考試分數,對于考試試題深層的物理思維方式的考察并沒有形成統一認識,更談不上創新性活動的開展。

2.大學物理考試改革思考與探索

鑒于大學物理考試模式中存在較多的弊端和不足,無法滿足素質教育、全面教育的教學要求,故對考試內容和考試方式進行改革和探索必然成為今后大學物理考試改革的發展方向,達到客觀、公正、全面反映與評價學生學習是否有效、教師教學方式與教學內容是否符合要求的目的。

2.1更新考試內容,增加考試題型。

近代物理的研究思想與研究內容對于促使學生認識物理現象,探索物理規律,應用物理工具解決實際問題等都具有十分重要的意義。因為在大學物理考試中應該適度添加對近代物理相關教學內容的考查。同時,大學物理考試的目的是考查學生是否在教學過程中學會了應用所學知識解決具體問題的能力,故大學物理考試中可以針對學生能力的考查設置新的題型或考查方式,如設置簡答題“為什么橋都設計成凸形而不設計為凹形?”等考查點結合度高,與現實生活契合度高的問題。

2.2豐富考試方式,分階段對學生進行考核,形成綜合測評體系。

單次考核的偶然性相對較高,且考查內容有限。為提高大學物理考試改革的有效性,可以在教學過程中分階段、分形式對當前教學進度范圍內的內容進行測評,并將測評結果作為最終成績的一部分計入考試總成績。

具體可以從以下兩方面著手。一方面,增大平時成績的占比,注重對學生大學物理學習過程的考查,充分調動學生的學習積極性,消除學生的僥幸心理,培養學生注重平時課程學習的態度。另一方面,增加其他考核方式,如針對某一學習內容的小論文撰寫、針對某一知識的實驗操作設計等。這些考核方式的添加不僅能夠讓學生在大學學習階段對如何分析問題、解決問題形成更清晰的認識,還有助于學生后續工作的開展。

2.3期末考試形式變更。

考試時間是有限的,學生的學習時間是有限的,如何在有限的時間內提高學生對知識的理解與運用能力是大學物理教學的重點和難點之一。將大學物理的期末考試方式由閉卷轉化為半開卷,即允許學生考試過程中帶入自己認為的與考試相關的公式或內容等,不僅能夠減輕學生的學習負擔,從而將精力更多地集中在對相關知識的理解與運用方面,還能夠為教師提供更廣闊的出題平臺,讓教師在教學知識的基礎上出一些應用性更強、關聯度更高的題目,這對于提高學生的自我學習、自我總結、自我歸納等能力具有積極的推動作用。

結語

考試是檢驗教學效果的一種載體,考試結果對于評價教學內容、教學模式等具有積極意義,考試方式和考試內容對于學生的學習能力和創新精神的培養具有積極的推動作用。推動大學物理考試改革,充分發揮考試的作用是現代綜合素質教學的必然要求。

參考文獻:

篇4

大學物理是高等院校對理工科學生必開的一門公共基礎課[1],使學生通過物理課程的學習樹立科學的人生觀、價值觀,具備一定的邏輯思維能力和利用物理知識解決問題的能力,同時還可以提高學生的求知欲和創新能力,對學生今后的發展有著舉足輕重的作用。

大學物理與中學物理相比研究的問題更接近生產、生活實際,更具有普遍性,如中學階段介紹加速運動時只涉及到勻加速運動,即加速度的大小和方向都不隨時間發生變化,由牛頓第二定律可知此時所涉及的力也是恒力,最典型的是自由落體運動。而生產工作中常遇到的是加速度的大小和方向可能時刻發生變化,如學生騎車從宿舍到教室的路上速度的大小和方向就會不停地變化。這種情況必然導致大學物理研究問題的方式與中學物理不同。

每學期上大學物理緒論課時,學生翻開課本總會發現大學物理課本中有大量的矢量和微積分,事實上這是中學物理向大學物理轉變的必然結果。矢量和微積分貫穿整個大學物理始終。在塔里木大學這所綜合性大學里面,大學物理通常在大一第二學期或大二第一學期開課,這時的學生經過一年高等數學的學習,對矢量和微積分已經有了初步的了解,但是在上課過程中發現學生還是習慣于用初等數學知識去思考和解決大學物理問題,將矢量和微積分應用到大學物理學習過程中成了學生普遍認為的難點。

一、矢量及微積分在大學物理學習中的重要性

物理學研究問題總是從簡單到復雜,從特例到普遍這樣一個過程,大學物理研究物理問題的過程也不例外。如介紹加速度時從中學階段的勻加速運動開始,然后提出該方法的局限性,引入變加速運動,里面又涉及到加速度隨時間變化或隨空間變化,由于在這個過程中加速度是隨時間或空間變化的,才引入矢量及微積分的運算。大學物理的前兩章介紹質點運動學和動力學,為后面其他章節的學習做鋪墊,因為剛體、理想氣體、理想流體及點電荷均可看作是由很多質點組成的質點系,即先把這些理想化模型進行無限分割,每一個小質元均可看作一個質點,先研究各個質點的運動情況,然后對所有的質點運動情況進行疊加就得到整個理想化模型的運動情況,事實上在對理想化模型進行分割的過程就是在進行微分,而對所有質點運動情況進行疊加的過程就是在進行積分。同時,大學物理所研究的物理量不再是恒定不變的,如力是變力,會隨空間位置和時間發生變化,什么情況下力才可以看作恒力呢?當對時間或空間進行微分時,在無限短的時間或無限小的位移內力可以看作是恒力,相應的物理過程就趨向于無限小,有限的物理過程就需要對其進行積分。由于所研究的物理量不再是恒量,相應的中學階段的標量表示方法已不再適用,需要用到矢量來表示。因此矢量和微積分貫穿整個大學物理學習過程的始終,在大學物理的學習過程中占有重要的地位。

二、大學物理初學者常出現的問題

在中學階段由于很多情況下研究的力是恒力,即其大小和方向是不發生變化的,因此通常情況下力采用一個標量來表示,同樣情況的還有位移、力矩等,而大學階段由于通常情況下所研究問題中的力是變力,所以必須用矢量來表示。矢量的合成必須符合三角形法則或平行四邊形法則,大學物理中矢量的運算涉及到矢量的點乘和叉乘,如計算功用到點乘,計算力矩用到叉乘。大學物理緒論課上筆者會詳細講三維直角坐標系中矢量的點乘與叉乘,要求學生做好課堂筆記。

微積分思想在大學物理中應用也較多,主要涉及到微分和積分兩部分,這點在質點運動學中體現得較典型,在已知位矢表達式的情況下會通過微分求導的方法求出速度和加速度,同樣的,在已知加速度和初始條件的情況下會通過積分的方法求速度和位矢表達式。開學初緒論課上筆者會給出大學物理中常用到的微積分公式,并要求學生做一些相關的習題。

大學物理初學者雖然已經在高等數學課中學習過矢量和微積分,但是要把這些數學知識與物理模型結合起來并不是一個簡單的過程。初學者常犯的錯誤有以下幾種:對矢量的計算過程中,矢量一會兒就變成了標量,往往忘記矢量符號,或者等式的左邊是矢量右邊是標量;矢量的點乘與叉乘區分不開,通常會混淆三維直角坐標系中單位矢量之間的點乘與叉乘的結果;不清楚哪些物理量可以無限分割,往往一個單重積分式中有兩個或多個微分量,不明白這些物理量之間的變換關系,或者說是對積分式的意義理解不夠深入。

三、如何引導學生采用矢量及微積分方法處理物理問題

高等數學比初等數學更為抽象,同樣的,大學物理較中學物理抽象,當數學公式被用來解決物理問題的時候,數學公式不再是單純的公式那么簡單,而是被賦予了物理意義[2]。如何有效地將數學公式應用到解決物理問題中,特別是使初學者具備這方面的能力是很重要的。教師在教學過程中需要對學生加以引導,使學生盡早適應這種方法去學學物理。

在平時的課堂教學過程中教師要不斷去分析目前所研究的物理問題與高中物理的不同之處,自如地引入微積分思想,剛開始可以不用微積分去計算,但是要使學生習慣這樣一種思維方式,改變中學階段形成的思維定式,當學生的思維方式發生改變后,再逐漸將微積分的計算加入到課堂訓練中。往往經過幾道例題的講解大多數學生自認為可以采用矢量及微積分去處理問題了,此時筆者通常會請一個學生到講臺上給大家講解一道例題,采取邊做邊講的方式,而講臺下的同學則要集中精力去發現臺上同學出現的問題,力爭使這道例題講解完美,最后會利用幾分鐘的時間去歸納總結或者留出兩分鐘時間給大家自由討論,小組總結。采用這種方法既調動了學生學習的積極性和主動性,同時還使學生在練習的過程中及時發現問題并改正自身的錯誤。

n堂所列舉的事例一定要貼近生活,比如講剛體轉動慣量的計算時,當剛體的質量為連續分布必須采用微積分的方法去計算其轉動慣量。課本上的例子是均質細桿,可以換成均質掛面,球面的例子可以舉籃球,球體的可以說鉛球,一個個活生生的例子擺在學生面前,學生才會去思考怎么去分割,怎么去求和,無形之中強化了微積分的思想。

四、結束語

微積分在大學物理研究問題上的思想方法是將復雜的物理學問題,無論是在時間上也好空間上也好首先進行無限地分割,分割成無限小量,即微分;然后將各個無限小量進行求和疊加,即積分。學生只有經過反復地訓練掌握了矢量和微積分的思想和精髓才能將其自如地應用到大學物理的學習過程中,這種素質需要經過長時間的強化練習。而這種素質的形成會使學生樹立學好大學物理的信心,提高他們應用高等數學知識解決物理問題的能力,為今后專業課程的學習打下堅實的基礎。

參考文獻:

[1]王娜.談大學物理微積分思想和方法[J].江西教育,2015-28-28.

[2]熊青玲.大學物理中關于矢量的應用問題探討[J].希望月報,2008,(3):14-15.

The Role of Vector and Calculus in College Physics Teaching

ZHANG Hong-mei,KONG De-guo*

篇5

1、多媒體教學的現狀

目前,大學物理多媒體教學已廣泛開展[n}。多媒體教學與傳統教學手段相比有諸多優勢,例如便于資源共享,增加了信息量,通過圖片動畫使一些抽象的物理概念、物理模型和物理過程得以形象生動地展示。因此有些學校有些教師便過分地強調多媒體教學的作用,教學過程完全依賴并不理想的課件,依靠電腦和投影儀,不使用其它教學手段,拋棄了傳統的黑板和粉筆,一堂課寫不了幾個字,教師變成了PPT的解說員,甚至出現年輕教師離開多媒體課件講不出完整的授課內容的現象。學生坐在下面似聽非聽,難以做筆記,來不及思考,昏昏欲睡,完全沒有了課堂應有的氣氛,更談不上提高教學質量,于是出現又一現象即有人懷疑否定多媒體教學的作用。

2、運用多媒體教學的體會

通過我們在教學實踐中的探索,體會到使用多媒體教學會對提高教學質量有幫助,但要真正發揮多媒體教學的作用,需要制作合適的多媒課件,需要教師在實施多媒體教學過程中的組織技巧,將傳統的教學手段與多媒體教學手段相結合,并找出其最佳結合點。

2.1多媒體課件的制作

一個好的多媒體課件是提高大學物理多媒體教學質量的基礎。課件的制作要注意以下幾點:

2.1.1簡潔明確有特色

篇6

1建立基于隨堂演示的大學物理“實驗探究型”授課模式的重要意義

大學物理學是一門以實驗為基礎,集多種創新思想、探索理念與研究方法于一體的基礎科學,其大多數物理原理都來源于對實驗現象的升華或對實驗規律的總結[1],因此教學大綱中明確規定了演示實驗教學的地位和作用,要求“抽象的物理規律應通過大量的實驗和細致的觀察得到”。然而在過去的理論教學中,物理定理的證明及應用大多采用公式推導,其中用到的微積分[2]知識較多,學生感到枯燥,不易對物理這門課產生強烈興趣。結合近幾年的課堂教學實踐,發現很多看似深奧的理論知識點若借助于課堂演示實驗進行啟發和引導,立刻變得淺顯明了,大部分學員開始主動探究物理本質規律,其“課堂參與”意識及互動熱情遠遠勝于坐在“冷板凳”上當聽眾時的狀態,課堂氣氛明顯活躍起來,尤其讓人感動的是,不少平時畏懼物理、對教員“敬而遠之”的“弱勢學員”也開始以“實驗主人翁”的態度配合教員的課堂演示,方便了教員與這類學員的近距離交流。由于演示實驗教學過程突出了實踐對理論知識的檢驗,能夠化抽象為具體,使學生根據有趣的現象和些許點撥就能深刻理解物理概念和原理,實現事半功倍的教學效果,因此近年來,全國各高校對物理演示實驗都十分重視[3],本院也投入了經費進行了物理演示實驗室的初步建設,然而,目前本院的課堂演示實驗還基本沒有普及,只是少量教員在部分課堂上嘗試使用,大部分教學班級的教員基本沒有應用該教學方法,原因如下:有的演示實驗儀器設備復雜,比如J-LD23型復擺實驗裝置,需要水平儀、光電計時器,光電門滑座等等,測量時必須幾次對儀器調平衡,操作步驟比較繁瑣,初學者容易測量不準,在課堂操作比較耽誤時間;有的演示儀器太大或太笨重,不易搬移,比如演示角動量守恒定律的茹可夫斯基凳,教員或學員在挪動那個底盤固定、能轉動的鐵轉椅和兩個重錘時很不方便,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;還有的演示實驗在課堂的明亮環境下,看不清楚實驗現象,比如光學的干涉、衍射實驗······因此,教員自主開發研究一些結構簡單,攜帶方便的演示實驗儀器就很有必要[4],下面以“擺的周期性演示案例”為例對大學物理“實驗探究型”授課模式進行初步的探討。

2大學物理“實驗探究型”授課模式在我院推廣的基礎

信息化條件下軍事訓練改革深化發展,對初級指揮人才的培養模式提出了新要求,我院培養的高素質初級指揮軍官人才應具有較強的創新能力和科學素質,這對大學物理的基礎教學提出了更高更新的要求。“實驗探究型”授課模式的特點是:教員不把現成的結論告訴學員,而是通過課堂演示,啟發學員自主考察實驗現象,學員通過分析實驗表象的特點發現問題,然后在教員的點撥下按照科學的方法探究(包括猜想與推導)出相關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,一般學員通過觀摩課堂演示或參與實踐,能較快明白相關知識的靈活應用。通過近幾年對不同層次學員進行的問卷調查分析,發現我院本科教學班由兩類學員組成:大部分為高中畢業入伍的青年學員,這些學員基本為“九零后”的新一代大學生,課堂表現思想活躍,有較強的求知欲望,他們希望有發展自己聰明才智和創造能力的機會與場所,而陳舊的教學方式已不能滿足他們對新知識的渴望;另一小部分為戰士學員,他們有一定的基層部隊工作經歷,大多數接觸過部隊裝備,這些學生普遍動手能力較強,與純理論課相比,他們也更喜歡“動手+動腦+用心”的演示教學法[5]——“實驗探究型”授課模式,因此在我院大學物理課堂上推行“實驗探究型”授課模式很有意義。

3用多種“擺的演示”案例探討物理“實驗探究型”授課模式的實踐

通過課堂實踐及對學員的問卷調查,發現我們設計的幾個簡單的“擺的周期性振動”演示案例能夠啟迪思維,增強課堂互動效果,該類演示實驗成了新授課模式下物理課堂的亮點。

3.1單擺的設計——“微振動的簡諧運動規律”的演示案例

如圖1所示,將一根不能伸縮的長細線的一端拴一個小掛鎖(或其他小物體),另一端固定在一個鐵架子上,當長細線的質量與小掛鎖的體積都可以忽略時,整個系統構成了單擺,教員就可以用此裝置在課堂上演示“微振動的簡諧運動規律”了。這個演示實驗的設計理念是:鼓勵學員在課堂上通過主動參與實驗,細心觀察小掛鎖的運動規律,然后通過分組討論交流,研究小掛鎖做小角度擺動過程中所受到的力和力矩,最終在教員的啟發下得到小掛鎖(擺錘)的角加速度公式:,然后教員再進行提示:“此角加速度公式與簡諧運動的典型微分方程式在形式上有什么關系呢?”,細心的同學很快回答:“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時滿足簡諧運動的基本規律”得到了證明。如果教員想讓學員更多地參與實驗演示,并且讓課堂氣氛更活躍的話,可以用兒童玩具“溜溜球”來代替單擺的實驗裝置,選一個手不發抖、軍事素質過硬的學員來當人體支架,學員在物理課堂做單擺演示實驗時,軍姿挺拔,臺下的觀眾更是屏住呼吸全神貫注地觀看實驗現象,一些學員甚至站起來準備隨時搶答問題。

3.2雙線擺的設計——“微振動的簡諧運動規律”的拓展演示案例設計之一

課堂演示實驗的主旨不僅僅是為了得到本次課的核心知識原理而做的必要的鋪墊,它在挖掘學員的創新潛力、激發學員的課堂主體意識、完善課堂的育人功能方面都有著非常重要的作用,因此教員常常可以在做完教材指定的常規型演示實驗后,拋出一些設計性演示實驗的課題,引導學員的發散思維,得到更多創造性的“奇思妙想”,更大限度地給予年輕學生們創造的機會:比如,當教員完成單擺實驗后,故意提出問題:“在我們的日常生活中,除了單擺以外,還有什么樣的擺呢?它們的周期如何計算呢?”于是有的同學會提出鑰匙鏈類型的擺,有的會說瑞士掛鐘的鐘擺,五花八門的答案都會出來,教員可趁機拿出早準備好的雙線擺,因為我們在選擇課堂演示實驗器具時,應注重發展簡易且新穎的實驗手段和方法。如圖2所示:將單擺裝置上的無彈性的長細線換成兩根,一端掛重物(小掛鎖),并將兩根線的長度取齊,對稱地固定懸掛在鐵架臺上,就構成了雙線擺裝置。教員在演示雙線擺的小掛鎖(擺錘)做小角度擺動時,提醒學員:“觀察此時小掛鎖的擺動規律與單擺的情況相比有什么共同點?”······引導學員發現小掛鎖運動的周期性規律,然后啟發學生思考:“當雙線擺中折疊的兩根線長度和單擺擺線的長度相同時,雙線擺的周期和單擺的周期一樣長嗎?”同學們開始猜想:一些人認為它們的周期是一樣的,另一些人認為雙線擺的周期等效于擺長為雙線中垂線的單擺的周期,所以不一樣,于是部分人展開了討論······這時教員再啟發學生類比單擺的情況推導雙線擺的周期公式:(是雙線中垂線的長度),這時教員總結歸納:不管是單擺,還是雙線擺,它們的周期公式都與擺錘的質量無關,可以用測量周期和擺長的方法確定實驗所在地的重力加速度的大小。最后教員還可與學員共同探討課下進行實驗驗證的方法:比如改變擺線長度做幾組雙線擺、單擺周期的對比實驗等。

3.3復擺的設計——“微振動的簡諧運動規律”的拓展演示案例設計之二

為了讓全體學員在達到共同要求的基礎上,實現多元化發展,激發他們不斷創新、持久求知的意識,培養其樂于合作、善于交流、勇于實踐的科學態度,教員與學員共同設計制作了復擺演示實驗裝置。如圖3所示:用厚的硬紙板和彩色卡紙做一個漂亮的小猴面具,將小猴面具的眼睛、嘴等部位鏤空,演示時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,可以讓學員觀看“微振動的簡諧運動規律”了,教員在演示此復擺——小猴面具(擺錘)繞固定軸(手指)做小角度擺動時,提醒學員:“觀察此時面具的擺動規律與單擺的情況相比有什么共同點?”引導學員答出面具運動的周期性規律,然后啟發學生思考其周期如何確定。當教員一邊引導一邊帶領學員推導出復擺的周期公式:時,可趁機啟發:這為我們提供了一種測量物體(如圖3中的面具)轉動慣量的方法,并提問:“要利用此公式得到物體的轉動慣量,需要測量哪些物理量呢?”讓學生思考討論后,教員進行總結升華,課堂信息量將大大提升。

4多種“擺的演示”案例對大學物理“實驗探究型”授課模式的啟示

從上述幾個課堂實驗——“擺的微振動演示案例”的實踐效果來看,物理課堂演示實驗確實能為學員提供生動鮮明的直觀形象,并且容趣、疑、難為一體,是創設思維情境的良好素材,由于演示實驗要求內容的安排由淺入深,由表及里,促使教員在備課時積極設計新實驗,探究實驗現象,并總結升華得到教材中的主要定理與定律,因此使教員自動摒棄“照本宣科”教學狀態,對教員的授課能力是全新的鍛煉;在“實驗探究型”授課模式中,學員是實驗操作、設計的參與者,更是見證實驗現象的觀摩、討論主體,部分課可以采用實驗現象對比、“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,我們應時刻關注如何利用有限的課堂時間,挖掘學生的科技創新潛能,磨練其嚴謹務實的性格、培養其合作探究的意識和手腦并用的習慣,才能讓這些未來的軍事精英更加有實力掌控變幻莫測的高技術戰場。

參考文獻:

[1]周風帆,王浩程.大學物理演示實驗的價值重構[J].大學物理,2011,30(8):46-50.

[2]黃英.關于提高大學物理課堂教學質量的方法與實踐[J].北京師范大學學報(自然科學版增刊),2012,19-20.

[3]鄭志遠,張自力,樊振軍等.物理演示實驗的作用與課程建設實踐[J].中國科技信息,2010,(20):318-319.

[4]黃英,潘學琴,戚英華.大學物理簡易演示實驗的設計[J].中國教育科研雜志,2010,22(4):29-30.

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1.教材的區別。

從教材的種類來看:中學物理教材種類少,只有必修教材和選修教材二種版式;而大學物理教材種類多,據我們調查,現在各高校比較流行的大學物理教材版式有十多種。

從教材的內容來看:中學物理教材的內容雖然包括力學、熱學、電磁學、光學和原子物理五大部份,但都是五大部份的一些基本知識,而且與數學知識的結合不是非常緊密,物理中要用到的數學知識,學生已在數學課上學過,所以難度較小;而大學物理教材的內容雖然也是力學、熱學、電磁學、光學和原子物理五大部份,但在深度和廣度上都有加深和拓展,而且與高等數學知識的結合比較緊密,大學物理中要用到的高等數學知識,有許多內容學生在高等數學課還沒學過,所以難度增加了。

從教材的編寫體系和書寫風格來看:中學物理教材一般由演示實驗、生產實際、生活經驗等引入相關知識,配有較多的插圖,所以比較形象生動;每節內容后都配置有關本節主要內容的練習題,這除了使學生掌握本節主要內容外,還有二個重要作用:一是幫助學生及時鞏固、復習所學內容,二是增強學生學好物理的自信心,因為每節內容后給出的練習題都是本節公式、原理的直接應用,所以絕大多數學生都能正確求解,而教學心理學的研究表明,學生能正確求解習題時會有一種成功的感覺,這種感覺不僅會提高學習物理的興趣,而且會增強學好物理的自信心(中學物理實驗編排在教材之中)。大學物理教材很少從演示實驗,生產實際,生活經驗等引入相關知識,它注重理論上的分析、推理、論證;插圖較少,所以比較抽象;每章后才配有思考題和習題,對學生及時鞏固、復習帶來一定的困難(大學物理實驗不編排在教材中)。

2.教學方法和手段的區別。

中學物理由于教學內容少,課時多,所以教學進程相對較慢,老師有時間對內容進行詳細講解、分析,對學生進行提問,并通過課堂演練題目的形式邊講解、邊討論、邊練習,加深學生的理解和記憶,在每一章節或每一部分內容結束后,安排課堂練習或習題課,幫助學生總結歸納本章節的主要內容。大學物理由于教學內容多、課時少,課堂教學的信息量大,很少有時間進行課堂練習、介紹各種類型的習題,課堂上以老師講解為主,要使學生當堂理解和掌握課堂內容有很大的困難,要求學生課后自己總結和歸納。中學物理教學,以物理知識點的傳授為主,將知識點講深講透;大學物理教學,以物理思想和知識整體結構講解為主,主要是物理思想、方法的運用。中學物理中的許多物理現象都可通過實驗進行演示,大學物理教學中由于種種原因,基本不使用課堂演示實驗的手段進行教學。

3.教學信息反饋方法的區別。

中學物理老師和中學生平時接觸時間多,學生會隨時隨地向老師反饋有關信息,大學物理老師和大學生除上課外,平時接觸時間比較少,學生平時很少向老師反饋有關信息,并且平時很少進行單元測驗,課堂練習等,只能通過作業得到學生平時的學習情況,由于部分學生有抄作業的現象,所以這樣的反饋信息有一部分是不真實的。

4.學習方法上的區別。

中學生一般課前不預習,上課不做課堂筆記,課后很少仔細閱讀教材,課余時間用來完成老師布置的作業外,就是求解大量的題目,學習的主體意識不強,對教師的依賴性較強。大學生必須做到課前預習,帶著問題去聽課,課堂上抓住重點、難點,做好課堂筆記,課后及時復習,總結,做的題目不在多,而在精;要有比較強的學習主體意識。

5.學習目的和目標上的區別。

雖然中學物理教學大綱已經明確規定了學習中學物理的目的,但現實中大多數的中學生學習物理的目的是為了在高考中取得好成績,考入理想的大學,因為目標明確,所以大多數中學生學習比較刻苦、自覺。同樣,雖然大學物理教學大綱已經明確規定了學學物理的目的,但現實情形是,剛考入大學的許多新生(因為大學物理一般在大一開設)學習目的不明確,學習目標不確定;一些學生學學物理的目標是在期末考試中能夠及格,拿到學分即可;作業只是應付了事;上課不認真聽講,甚至于個別學生隨意曠課。

6.學習心理上的區別。

在中學,接二連三的小考、大考、聯考、模擬考,迫使學生緊張地并超負荷地學習。考入大學后,部分新生存在“休整”心理,所以思想上產生了一種惰性;部分學生自制能力較差,在中學里,學校的老師,家長對他們是保姆式的管理,在大學里,主要是自我管理,生活、學習、工作等事情主要都得靠自己來安排,使他們產生了茫然不知所措的心理;部分新生由于中學物理沒有學好,對大學物理產生畏懼心理。

二、如何做好銜接教學

1.重視緒論課的教學。

良好的開端是成功的一半。在大學物理的第一堂課,應將大學物理和中學物理的區別,學學物理的目的,本學期的教學計劃,教學內容,教學方法,成績考核、評定方法告知學生,同時介紹一些好學習的方法和經驗,使學生一開始就明白大學物理和中學物理有許多的不同。

2.適當放慢起始教學進度,使學生逐漸適應后再過渡到正常的教學進度。

教育心理學的研究表明:學生由原來已習慣了的教學方法過渡到一種新的教學方法,需要一定的時間。學生己習慣于中學物理課堂教學慢節奏,少容量,講練結合的教學方法,若一開始就進行快節奏,大容量的教學,學生一下子不能適應,這不僅影響了大學物理的教學效果,同時也會挫傷學生學習物理的積極性。所以,要使學生有一個逐漸適應的過程,最后過渡到正常的教學進度。

3.研究中學教材內容,由中學物理知識順利過渡到大學物理知識的學習。

物理知識具有系統性和連貫性,大學物理的部分知識是在中學物理基礎上的提高,在進行這部分內容教學時,首先簡要復習中學物理知識,隨后指出中學物理知識的局限性或特殊性,從而比較自然地引入課題,要做到這一點,首先必須了解和研究中學物理教材內容,這部分內容較多,如圓周運動,中學研究的是勻速圓周運動的規律,但當速率變化時,圓周運動的規律如何?中學學過速度方向在一條直線上的相對速度問題,速度方向不在一條直線上的相對速度如何求解?恒力沖量的定義式和恒力做功公式中學里都學過,變力沖量和變力做功如何計算?但在教學中有一點要注意,復習中學的內容要重點突出,簡明扼要,目的是要由此引入大學物理新內容,重點是講解大學物理知識。

4.精心選擇例題和習題,鞏固所學的新知識和新方法。

大學物理教學和中學物理教學的一個重要區別是例題和習題的數量大大減少,但這并不是大學物理教學中不需要例題和習題,而是要精選例題和習題.通過典型例題講解和補置作業,達到鞏固新知識的目的。但由于大學物理教材中習題配置的一個共同性問題,用中學物理知識能完全求解的習題過多。所以,我們精選習題補置作業的原則是:完全用中學物理知識求解的習題一律不補置,凡是補置的習題要么規定必須用大學物理的新方法去求解,要么含有大學物理的新知識,以達到通過做作業來鞏固所學的新知識、新方法的目的。

5.通過指定參考書等方法,有意識地培養學生的自學能力和學習的主體意識。

為了培養學生的自學能力和增強學習的主體意識,應開列出參考書目錄,要求學生借二本不同類型的參考書,一本是教材型的參考書,讓學生在平時的學習中隨時去查閱書中有關內容;一本是復習型或習題解答型的參考書,讓學生在學完一章內容后通過查閱該參考書,自己總結、歸納本章節的主要內容、重要定理、習題類型、解題方法等。在平時的教學過程中,一是不完全按照教材內容和次序進行教學,如有的內容教材中介紹得比較簡單或沒有介紹,而在課堂上講得比較詳細,這樣就迫使學生找參考資料去查閱該內容;二是將教材中部分內容定為自學內容,列出自學提綱要求學生課后自學。

6.采用多媒體教學手段,激發學生學學物理的興趣。

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經過一段時間實踐表明,完全利用多媒體教學,忽略傳統的板書教學模式,教學效果并不明顯,甚至會打擊學生的學習積極性,主要表現在教學速度過快,前面的還沒聽懂,后面的新知識就來了;從而導致雖然上課的內容豐富了,但是學生對知識點的掌握不扎實;或者前面的只是剛剛掌握好,過一會兒后就忘記了。在本期的大學物理教學過程中,我們對傳統板書教學與多媒體技術的結合進行了多種模式的探索,我們的探索表明,在大學物理的教學中,要把每節課的重點,特別是公式、定理、定律等詳細地列舉在黑板上,特別是一些重要公式的推理過程能在黑板上詳細地帶領學生一起推一遍,這對公式的理解特別有用。同時,每節課的重點知識板書到黑板上之后,在本節課中一定要保持不被抹掉,以便學生在后面新知識的學習時忘記前面學的知識點時能及時回過頭來隨時復習。而對于一些具體的例題、模型、物理實驗、歷史物理典故等可以通過多媒體展示出來,以豐富上課內容,激發學生學習興趣。通過傳統上課模式和多媒體技術的有效結合,經過一段時間的時間后,學生的反饋很好,包括對大學物理知識的理解,對大學物理的學習熱情等有了顯著提高。

二、基礎知識的傳授與前沿科學研究探討相結合,培養學生的綜合素質和創造能力

長期以來,中國的傳統的教育以“傳道、授業、解惑”為主,特別注重于知識的傳遞與記憶,注重于知識的理解。在大學物理教育方面也傳承了許多歷史積累下來的慣性思維,例如基本公式、基本定義的講解,然后大量題型的訓練。誠然,這些訓練對于大學物理基礎知識的理解和鞏固,對于培養學生扎實的大學物理功底有著非常重要的意義。然而,在當代社會,除了要培養學生扎實的基本功外,還需要特別注重創造性思維的培養。對大學生進行創新思維的培養的途徑有很多,而在大學物理教學中把大學物理與科技前沿相結合,把反映當代科學技術發展的重要成果和新的科學思想引入大學物理課堂,同時,老師在自身的科研經歷和研究過程中鼓勵和引導學生參與,這對培養學生的思辯能力、帶動學生的學習愛好、提高學生自主學習能力、培養學生的學習熱情,特別對于培養學生的創造性思維能力,有著非常重要的現實意義。

從2010年秋季開始,我們在機械設計制造及其自動化、汽車服務工程、信息與計算科學、物流工程、生物工程、高分子、林產化工等各理工科專業的教學中將最新的科研動態滲透到相關的大學物理知識教學中,例如,在講到《大學物理》第16章量子力學基礎時,我們把最新的前沿科學低維結構中量子熱導、量子電導知識滲透到其中,并將我們正在進行的科學研究,包括目前低維量子體系中熱、電輸運需要解決的理論問題、我們的研究方法、研究內容、正在主持的課題介紹給大家,同時,把正在研究的問題中急需解決的關鍵核心問題介紹給大家,引導學生思考,在這些問題的引導下,開展撰寫“小論文”的教學課外活動,引導學生開展第二課堂。通過學生課后查資料,自主參與調研,主導思索,把自己的想法和構建的解決方案在一段時間后集中在課堂討論。通過這種教學模式的實踐,結果表明,學生的學習積極性得到了提高,激發了學生對新知識的求知欲,特別是通過這種與前沿科學研究相結合的教學模式,提高了學生研究問題、解決問題的能力,從而提高了學生的創造能力。

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一、《大學物理》的內容和作用

《大學物理》是學理工科類本科的一門基礎課程,通過該課程的學習,使學生了解自然現象,熟悉自然界物質的結構、性質,物質間相互作用及其運動的基本規律,為后繼專業基礎與專業課程的學習及進一步獲取有關知識奠定必要的物理基礎。

建筑類、信息類等工科專業是大學校園的熱門專業,想要牢固的掌握相關工科知識,需要有一些相關的理科背景,《大學物理》無疑對這些專業有巨大的幫助。如建筑類的學生不可避免的會碰到各種工程力學,如材料力學、結構力學、流體力學,想要掌握這些專業知識,僅靠高中時學過的牛頓第二定律是遠遠不夠的,《大學物理》中有關剛體方面的知識和高等數學在物理模型中的應用可以為他們學習本專業的相關課程打下一個很好的開端;信息類的同學,如果不懂麥克斯韋方程組,不會電磁場理論的矢量分析,在專業知識方面有很大的不足,而《大學物理》從簡單到復雜,能和高中的相關物理知識很好地銜接,使學生很容易的接收電磁學理論,學起自己的專業知識會事半功倍。

傳統的《大學物理》教學主要是對物理現象的描述,強調物理量之間的邏輯關系,無論是板書還是多媒體教學,絕大部分的內容都被相關定理、公式推導、例題所占據,給學生的感覺就是枯燥、乏味,覺得沒什么實際用途。做題還由于涉及到許多初次接觸的高數知識,遠不如中學時代那么的心應手,厭學情況非常普遍。有人做過相關調查,大一學生中對物理感興趣的只有4%,認為學好物理對專業有幫助的也僅有5%[1],想要改變這一現狀,我們務比更新現有的教學觀念,首先要激發學生的興趣,即要有大量的演示實驗配合教學;其次要加強高數訓練,大學物理和中學物理的一個本質區別就在于所用的數學工具不同,而且利用《大學物理》課程提高學生對高數的掌握,對其綜合素質的培養也有巨大的幫助。

二、演示實驗與《大學物理》

楊振寧先生在談到物理學教學時指出:“很多學生在學習中形成了一種印象, 以為物理學就是一些演算。 演算是物理學的一部分,但不是最重要的部分。物理學最重要的部分是與現象有關的。絕大部分物理學(概念)都是從現象中來的。 現象是物理學的根源。 一個人不與現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,他對物理學的了解不會是切中要害的”[2]。演示實驗是讓學生認識物理現象的最好的手段,國外知名高校都非常重視這一塊教學內容。加州伯克利大學有演示實驗660個,加利福尼亞州立大學有演示實驗437個,在馬里蘭大學的物理演示實驗網站更是給出了創記錄的1591個,此外各大學還有大量的相關視頻資料[3],幾乎每堂課會有3個左右的實驗來說明相關物理問題,取得了良好的教學效果。

隨著國家加大對教育的投資力度、多媒體技術的發展,演示實驗可以越來越多的走進課堂,學生可以直觀的看到許多奇妙的物理現象,激發學生的興趣和動手欲望,加深對物理規律的理解,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起來,增加講課的說服力。演示實驗還是增強學生的觀察力,培養學生自己歸納總結物理規律的能力。此外許多演示實驗直接和科學前沿結合,和實際應用相聯系,讓學生感覺學有所用,從而熱愛物理,肯學物理,達到提高學生素質的目的。

三、高等數學與《大學物理》

《大學物理》是一門理論與實驗相結合數學化程度極高的課程。高等數學是舍棄了具體的對象,僅保留了數量關系和空間形式的高度抽象、邏輯嚴密、應用廣泛的課程。《大學物理》和高等數學是理工科學生必修的基礎課,二者之間存在密切聯系,決定了它們需要相互依托,貫通協調,共同發展。《大學物理》通常是在大一的第二學期開設,本科生剛好學完極限、求導、簡單積分,對微積分都是簡單的了解,僅知道概念,會算題而已,還不能把數學當成工具,熟練地應用。《大學物理》中許多問題可以用到這些相關知識,如變力做功問題、剛體轉動慣量的問題,都可以通過“取微元,求和,取極限”的思路來解決,這正是數學中微積分的核心思想,通過這些題的訓練,讓學生感受到微積分的魅力,數學工具的強大,不但會加深學生對數學概念的理解,而且還提高了學生的學習興趣,使學生主動地去把數學用到自己相關專業中。

現階段《大學物理》和高等數學的教學基本都是單獨講授,很少將這兩門課程結合起來進行對比分析和綜合討論。在內容安排上各自僅顧及本課程的內容完整性,常常會導致二者協同作用的脫節,針對這一情況,我們建議物理老師應該首先系統的整理《大學物理》基本概念、公式、定理定律中高等數學的知識點,單獨拿出來幾節課給學生復習,讓學生再次理解極限、微分、積分、矢量、矢量叉乘、點乘等高等數學知識的意義及應用方法。使學生更容易的利用數學思想與方法體會物理模型化思想和數學語言表達的簡介和準確。

《大學物理》對于理工科本科生來說是一門承上啟下的關鍵課程,通過加大演示實驗的力度,可以提高學生學習物理的興趣;通過加強高等數學知識在大學物理中的應用,使學生容易去解決大學物理知識中的一些困難,提高學生應用數學工具的能力,從而提高學生的綜合素質。

參考文獻:

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1.對大學物理實驗緒論課的教學不夠重視

大學物理實驗緒論課是在實驗課開始前指導教師就實驗基本理論知識方面的內容向學生進行講授,主要是向學生講授大學物理實驗的地位和作用、大學物理實驗的目的和任務、大學物理實驗的基本過程以及有關實驗數據處理及實驗報告的書寫等方面的知識。通過實驗緒論課的教學,使學生明確大學物理實驗課的重要性,對大學物理實驗有一個整體上的認識,掌握實驗報告的書寫及實驗數據處理等方面的內容。但是,在我校大學物理實驗緒論課的教學中,由于所給緒論課的學時較少,再加之大學物理實驗緒論課的教學內容較多,為了節約時間,實驗指導教師往往沒有顧及學生的接受能力和理解能力,急于在有限的教學時間內把實驗報告的書寫、實驗誤差理論、不確定度的有關知識、有效數字的計算和實驗數據的處理等方面內容教授給學生,這樣學生對這部分的內容沒有完全理解,更不用說運用了。導致的結果是在實驗之后,學生對測量所得的實驗數據不知如何處理,更不用說寫出合格的實驗報告了。

2.學生實驗主動意識差,實驗預習不到位

大學物理實驗主要是為了訓練學生的思維能力和動手能力,要求學生具有較強的自主學習能力。我校的大學物理實驗要求學生在實驗課之前對所做的實驗進行預習,實驗預習要求學生對實驗原理、實驗儀器、實驗操作原理等方面的知識進行自主學習,在預習的過程中對其中存在的一些問題記錄在記錄本上,然后寫出實驗預習報告,作出記錄實驗原始數據的表格。然而,由于我校很多學生把中學的灌輸式的學習方式帶到了大學,沒有?B成良好的學習習慣,學習的主動意識差,再加之在中學對實驗教學不夠重視,有的學生在中學根本就沒有做過實驗,學生的動手能力差。因此,在實際的預習過程中,大多數學生在預習時就是原封不動地抄襲課本上的文字,而對于其中的一些重要的實驗原理圖及公式也不理解。由于學生的預習不到位,在做實驗面對實驗儀器時就無從下手,甚至有的學生就等著實驗指導教師對實驗進行演示,然后按照指導教師的步驟進行實驗。

3.教學理念、教學方法陳舊落后

由于學生在先前的實驗預習中沒有預習到位,再加之在實驗之前沒有見到過實驗儀器的實物。因此,當學生走進實驗室面對實驗儀器時,顯示出了滿臉的茫然,不知如何下手去做實驗。因此,實驗指導教師一般都采用了傳統的實驗教學模式,即實驗指導教師先講解實驗原理、實驗方法和實驗步驟,甚至有的實驗教師連做實驗的過程也給學生進行演示,學生只要按照實驗指導教師演示的步驟進行實驗就能測出實驗數據。由于實驗指導教師采用了這種沿用了多年的老套的實驗教學方法,在實驗的教學理念和教學方法上沒有加以創新和發展。因此,在整個實驗過程中實驗指導教師都是處于主導地位,學生在實驗過程中沒有發揮出應有的作用,有的學生甚至不要動腦,只要按照指導教師的步驟進行實驗就能很好的做完實驗。這種教學方法不但使實驗課失去了實踐性的作用,而且把實驗課變成了一種簡單的模仿過程。這樣的實驗課毫無創新而言,使得實驗課也就變得枯燥無味了,久而久之學生也就把大學物理實驗當做要完成的一名課程罷了,使學生失去了做實驗的積極性和主動性,這嚴重影響了學生的創新意識和創新能力的培養。

4.實驗考核內容不合理

實驗考核是實驗教學中的一個重要環節。合理的考核辦法能夠激發學生的學習興趣,也能反映出學生的綜合索質,體現用知識分析問題和解決問題的能力[1]。大學物理實驗的考核是一個綜合的過程,在此考核過程中,實驗指導教師應該要考慮到實驗課程的特殊性,要考慮到實驗課的方方面面,不能單看哪一個方面。但是,在我校物理實驗的考核過程中,實驗指導教師往往只以實驗報告書寫的好壞來對實驗進行考核,也就是說把實驗報告作為唯一一個考核點。這種考核方法有失公允,因為大學物理實驗的過程包括實驗預習、實驗操作和書寫實驗報告三個部分,如果我們只考核實驗報告的話,那么勢必會忽視其他兩個方面在大學物理實驗教學中的作用,這種考核模式只重視實驗結果而忽視了做實驗的過程。實驗報告寫的好不好固然可以在一定程度上反映出學生的實驗能力,但是如果只片面地強調實驗報告,會誘導學生把所有的精力都集中在怎么樣才能寫出一份完美的實驗報告來,而且,有的學生即使在實驗前沒有很好地預習實驗,在實驗操作時沒能測出很好的實驗數據,如果通過編造實驗數據和抄襲別人的實驗數據照樣可以寫出一份完美的實驗報告來。因此,這種考核方式忽略了學生自學能力和動手能力的培養。

二、提高大學物理實驗教學效果的措施

1.加強大學物理實驗緒論課的教學

大學物理實驗緒論課是教師在做實驗之前給學生所講授的實驗理論課,緒論課是將學生引入到實驗教學環節的先導。大學物理實驗緒論課的科學性、完整性及嚴謹性將直接影響學生在后續實驗課中的學習興趣[2]。

在實驗教學的過程中,由于大學物理實驗緒論課要講解的內容比較多,而我校可用于安排緒論課教學的時間相對較少,因此,在上大學物理實驗緒論課時要抓住重點,不能泛泛而談,對于不同知識點的講解要采用不同的教學方法。如為了提高學生實驗的積極性,我校在緒論課上先采用PPT教學的方式簡短地向學生講解開設大學物理實驗課的重要性和必要性,大學物理實驗課在后續課程及在科研中的地位和作用,物理學實驗的發展歷史及對現代科學技術的推動作用,還特別介紹了一些對現代科技發展和社會進步起到巨大推動作用的經典物理學實驗。在講解到基本概念和基本公式時,采用了歸納法,在講解的過程中還附以實例進行講解,這樣便于學生對這些內容的理解和記憶。對于誤差傳遞公式 、有效數字計算 、有效數字的修約等知識,采用了理論結合實例來進行講解,然后再附以課堂練習,這樣加強了學生對所學知識的運用。在講解到具體的實驗數據處理方法時,我們都以具體的實驗實例來進行講解,讓學生掌握各種實驗數據處理方法,另外,我們還向學生介紹了一些處理實驗數據的軟件,以培養學生利用現代科技手段對實驗數據進行處理的能力。

2.改革教學理念和教學方法,采用“2+1”的教學模式

在相當長的一段時間內,我校在大學物理實驗的教學上采用的都是傳統的教學模式,即在開始做實驗之前,先由實驗指導教師對本次的實驗進行講解,講解內容包括實驗目的、實驗儀器、實驗原理、實驗數據的處理及做實驗的過程,有的實驗指導教師甚至把所做的實驗向學生演示一遍。這種教學模式顛倒了主次,大學物理實驗主要是為了培養學生的思維能力和動手能力,實驗的主角是學生,而不是實驗指導老師。這種教學模式,指導教師把學生要做的事情在實驗之前都給學生講清楚了,學生根本不需要思考,只要按照指導教師的思路操作即可得出想要的實驗數據。針對傳統教學模式的弊端,我校在大學物理實驗的教學上提出了“2+1”的教學模式。“2+1”的教學模式就是我們把每個實驗分成兩個階段,即實驗預習階段和實驗操作階段,其中實驗預習?A段1學時,實驗操作階段2學時,所以叫做“2+1”的教學模式,這兩個階段是我們根據多年的實驗教學經驗提出來的。實驗預習階段,就是學生走進實驗室面對實驗儀器進行預習,預習時間為1個學時,在實驗預習階段要求學生熟悉實驗儀器的使用方法并做相應操作,在此階段如果學生遇到什么問題,可以問實驗指導教師,在實驗室預習以后,學生再根據要求寫出實驗預習報告。實驗操作階段的時間為2個學時,在實驗操作階段實驗指導教師只對本次實驗的實驗要求、實驗注意事項及實驗數據的處理方法進行講解,實驗操作由學生獨立完成,學生在做實驗的過程中是不允許講話的。通過一年的教學實踐,我校大學物理實驗課在采用“2+1”的教學模式后,教學效果明顯提升。

3.改革實驗的考核內容,采用“3+1”的實驗考核辦法

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Key words: high school physics;university physics;cohesion

中圖分類號:G624 文獻標識碼:A 文章編號:1006-4311(2014)10-0264-02

0 引言

大學物理是工科院校一門十分重要的基礎課程,大學物理一般都是面向大學低年紀的學生開設的基礎課程,筆者在實際的教學中發現,雖然學生剛從高中階段過來,但在大學物理的學習中,學生總習慣用高中的思維和方法來理解已經比較復雜的大學物理問題,比較難接受新的概念和方法,比如在中學物理中的路程等于速度乘以時間沒有錯,但在大學物理中求物理碰撞后移動的距離再利用這個規律就不對了,很多同學在學學物理的過程中還是習慣用中學的題海戰術來學習發現最終掌握知識的效果并不好。

下面筆者從以下方面來談幾點感受。

1 中學物理和大學物理的聯系與區別

1.1 中學物理和大學物理的聯系與區別

大學物理和中學研究都是物體運動規律的學科,包括:力學,熱學,光學,電磁學以及原子物理五大內容,雖然在內容上有所重復,但中學物理只是描述了基本的物理現象和概念,而大學物理是通過深入的學習并揭示出產生這些現象的物理規律,研究這些規律所需要的數學表達式和推導過程。

比如在靜電場中,高中物理因為數學知識的限制只講述了一些基本的規律和概念,無法描述靜電場的相關性質,大學物理通過靜電場中的高斯定理,環路定理揭示了靜電場為有源無旋場,這是在高中學習中無法做到的。

1.2 在教學和學習方法上的區別

大學學習主要以復習和自學為主,而中學往往是集中時間學習一個概念和公式,然后強化訓練舉一反三,在教學形式上,高中物理內容比較少,課時多教學進度比較緩慢,教師有時間對內容進行講解,分析,提問并進行隨堂練習,大學物理在內容上多,課時卻相對很少,所以課堂教學知識量需要學習的就比較大,在大學物理學習中如果學生不能從高中的學習方法上過渡過來在某個知識點方面花過多的時間就會感到力不從心,學習進度跟不上來。

1.3 學生學習目的和學習心理的區別

在高中階段學生學習物理的目的就是為了高考有個理想的分數,所以在成績決定論的作用下學生學習很刻苦,鉆研也比較深,但在大學中由于大學沒有了升學率的要求,只需要修完相應科目的學分即可,60分就算合格,所以在這樣的要求下,學生學習積極性下降學習起來比較隨意,甚至有曠課,考試的時候帶小抄蒙蔽過關的情況。

2 如何做好中學物理和大學物理的銜接

2.1 教師在教學方法和手段上要更新

在大學物理開課時候就要向學生講解高中物理和大學物理在學習方法上的區別,并介紹一些有建設性的意見。

教師要根據學生從高中過渡到大學的特點,剛開始適當的放慢教學進度,從學生由高中比較緩慢的節奏過渡到相對快,學習內容信息大的教學當中,對高中已經學習過的基礎知識只需要復習一下,對需要加深的內容花更多的時間進行推導和講解,采用啟發式和討論式的教學方法,增強師生的互動和交流,教師在上新課程之前可以向學生以布置作業的形式,提出相關的問題,讓學生通過查找資料,預習教材相互討論得到初步的答案,教師在上課的同時讓學生回答相應的答案,通過答案給予肯定和意見,在比較抽象和深奧的知識點,應多利用多媒體教學的優點和演示實驗通過模擬實驗生動畫面和實際的操作相結合,這樣就使學生從高中的生硬的學習到能自主學習的成功轉變,同時也加深了學生對理論知識的理解,也鍛煉了他們的想象力。

2.2 了解中學物理教學,加強教材改革

大學老師應該首先對中學物理的教育特點,現狀和內容有非常明確的了解,這樣在實際的教學中能知道哪些知識點是學生可以掌握的,哪些知識點是需要重點講解的,比如恒力沖量的定義式和恒力做功公式在中學都學過,但變力沖量和變力做功沒有接觸,在教學中在可以先通過簡明扼要復習高中的知識,目的是引入大學的物理新內容。

在教材上,要了解中學物理教材改革的動向,密切聯系學生學習的實際,把大學的物理教材和高中的物理教材緊密聯系起來,避免知識點重復和過大的跨越,內容要做到少而精,真正把高中的物理和大學物理很好的銜接起來。

3 總結

目前已有許多高校開始重視大學物理和高中物理教學的銜接,根據自己學校學生的學習水平來制定適合本學校的大學物理教材,做好兩者之間的銜接不僅可以增強學生學習的興趣同時也提高了大學物理教學的質量,有助于學生對知識的全面理解達到一個全新的高度。所以現階段作為大學物理教學的工作者要重視中學物理和大學物理銜接的工作,使大學物理的教學質量得到不斷的提高。

參考文獻:

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一、利用習題集學學物理的必要性

1.利用習題集學習是鞏固、深化所學大學物理知識的必要環節

學習物理,學生的普遍反應是“一學就懂,一做就難”,表現在日常學習過程中就是聽老師講課感覺簡單,遇到解題、考試時則愁眉不展、無從下手。這種學習物理的持續困難狀態延續下去就會嚴重挫傷學生的學習積極性、打擊他們的自信心。解決這一問題的最好方法莫過于做習題。做習題的過程就是對物理概念、原理仔細思考并反復運用的過程,通過習題的反復練習,可以實現鞏固、深化所學大學物理知識的日的,培養解決物理問題的基本思維能力。此外,一些擴展性和研究性習題還有助于拓展學生知識而,培養他們的創新意識,從而提高其自主學習能力和研究性學習能力。

2.利用習題集學習是訓練學生科學思維的重要方法

大量做大學物理習題也是一種訓練學生科學思維的好方法。物理習題都是基于物理模型表象的定性分析與基于物理公式的定量計算相結合的問題,這種模式的問題不僅存在于物理學中,在其他科學和工程學等領域均隨處可見,具有廣泛的代表性。通過大學物理一般層面的習題訓練,學生可以獲得習題的具體解題方法和解題經驗,再經過歸納、抽象、綜合等過程,形成科學的思維習慣。通過大量的專題訓練,學生從中可以獲得一般性的解題方法,如圖像法、微元法、等效替代法等;再通過長期的習題訓練和總結、提高,最終實現內化,升華為科學的思維方法。這種一般性的解題策略和科學的思維方法一經形成,不僅適用于物理學,也適用于其他科學,具有普遍的指導意義。

二、利用習題集學學物理的方法

1.挑選適合自己的習題集

根據自己學習的不同階段,要學會選擇適合自己的習題集。一般在剛學完新知識時選擇學習指導書,其中應包括知識點歸納、重難點辨析、典型例題剖析、思考題、習題等;在提高階段,我們選擇拓展性、研究性習題和綜合性測試題。但不管是哪個學習階段,所選習題集都應具有如下特色:內容新穎,涉及新興和邊沿交叉學科;思路靈活,解決方法多樣;試題本身解題方法和結論應該簡單實用且抓住物理本質,顯得“物理味”很濃。挑選習題集的能力與大學物理學習效果是成正比的。

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實驗對于激發學生的學習興趣,培養學生觀察和思維能力以及探索精神均有著重要的作用。但是,近些年?硭孀啪?濟的發展和高校的擴招,普通高校的人才培養向應用型、多元化、創新型方向發展,在教學設置上以專業課程和實訓為主,公共基礎課為輔的教學模式。在這樣的形勢下,包括大學物理在內的公共基礎課的課時大幅縮減,由于課時的減少,演示實驗由大學物理理論教學中的一個重要環節變成了一種可有可無的點綴,浪費了學校的建設資金和教育資源的同時,理論教學也會受到一定的影響。[1]

二、大學物理演示實驗室利用存在的問題

第一,為了應對本科院校的教學評估,很多高校在演示儀器的采購方面加大投入,增加演示實驗室的面積及實驗儀器數量。同時,實驗儀器也越來越新穎、越來越具有趣味性。但是,在這些演示實驗儀器中能夠走進課堂,投入教學實踐或者為學生的學習提供輔助作用的越來越少,不乏一些實驗儀器從買來就從沒用過。

第二,多年來,很多高校的大學物理教學基本上是一根粉筆和一塊黑板的教學模式,老師通過理論推到得出某一結論,使得本來實驗性極強的一門課程變成了抽象的純理論假設課程。盡管有少量的演示實驗被帶入課堂,由于課時緊,學生人數多,演示效果差,使得教師不是必需就避免課堂演示。

第三,有些學校將大學物理演示實驗作為開放實驗室給學生開設,但是有的學生一看到“物理”連個字就表示出強烈的畏難情緒,導致本門選修課無人敢選。有些成功開設了本門選修課,由于管理人員短缺嚴重,使得一學期下來實驗儀器損壞程度嚴重。

三、大學物理演示實驗室利用的幾點建議

大學物理演示實驗室是高校一個很好的教學資源,演示實驗儀器不像其他的實驗儀器那么復雜和深奧,甚至有些演示實驗儀器特別具有科普的意義。為了不使這些實驗儀器空放在實驗室內不能物盡其用,現提出一下幾點建議:

1.提高演示實驗在大學物理課堂上的使用

由于演示實驗在大學物理課堂使用頻率低,學生普遍反映大學物理這門課抽象難懂,與實際生活和工作聯系不大,減弱學生對大學物理課的興趣,嚴重影響教學質量。其實,物理演示實驗是展現物理學魅力的最有效手段,演示實驗生動具體,可以使學生透過現象更好的理解本質和規律,從感性認識上升到理性認識,提高教學效果。這樣就需要實驗室的管理者和大學物理教師努力發掘現有的演示實驗項目與大學物理教學內容之間的聯系,根據現有的實驗儀器資源和大學物理教學大綱的要求,選擇一些輕小、操作簡潔而現象明顯的實驗儀器,帶到大學物理課堂上,這樣既能提升學生對大學物理的學習興趣又能使學生將理論與實際聯系起來。讓學生不再覺得大學物理只是一些抽象的定義和公式,而是與生產生活緊密相連的有趣的科學現象。

2.將大學物理演示實驗作為選修課

由于演示實驗項目涉及內容廣,課時有限,所以可以將大學物理實驗分類,如力學類、熱學類、光學類和電磁學類等,教師分類講解,從某一類中選擇具有代表性的重點演示,或者逐個實驗項目講解、粗略演示。在講解過程包含概念講解、啟發誘導和歸納總結等,注意引導學生如何去發散思維。選修課的考核可以采用提交感知或觀察報告的形式,要求學生經過觀察物理現象之后談談結合本專業的特點可以實現的應用。如果有條件,可以對于一些基礎好、有興趣的同學,鼓勵其細致觀察實驗現象,深入研究設計方案,定性或半定性測量實驗結果。還可以讓學生針對某一個或一類實驗,課后利用學校的圖書館或豐富的網絡資源查閱資料,熟悉實驗的基礎理論、實驗操作和實際應用等,形成講稿,以視頻或現場講解的形式作為本門課程的總結。這樣既能使學生對實驗的深刻把握,又訓練了學生的知識積累、動手操作和語言表達能力。

3.服務社會是高校教學和科研外延的四大職能之一