時(shí)間:2023-03-07 15:20:54
導(dǎo)言:作為寫作愛好者,不可錯(cuò)過為您精心挑選的10篇大學(xué)物理機(jī)械振動(dòng)總結(jié),它們將為您的寫作提供全新的視角,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。
2大學(xué)生大學(xué)物理課程的學(xué)習(xí)現(xiàn)狀
在課堂學(xué)習(xí)效果方面[5],大學(xué)物理課堂里集中精力聽課的學(xué)生相對(duì)于中學(xué)生下降了約34%,課堂上能夠聽懂的學(xué)生為43.42%,即大學(xué)物理課堂的聽課效果不是很好。在課前預(yù)習(xí)方面,相對(duì)于中學(xué)生,大學(xué)生的預(yù)習(xí)狀況更差。在筆者大學(xué)物理的教學(xué)中,同樣發(fā)現(xiàn)許多理工科學(xué)生上大學(xué)物理課時(shí)基本上不預(yù)習(xí)。在課后整理復(fù)習(xí)方面,大學(xué)生基本上不再整理錯(cuò)題集,已認(rèn)識(shí)到解答題不是學(xué)習(xí)物理的目的;遇到問題或者做習(xí)題時(shí),大學(xué)生更傾向于通過自己查閱資料來解決,也有部分學(xué)生的作業(yè)存在抄襲現(xiàn)象。此外,在同老師的交流方面,相對(duì)于中學(xué)生,大學(xué)生同老師的交流大大減少了。對(duì)于課堂上的遺留問題,很少有學(xué)生在課后和任課教師主動(dòng)聯(lián)系解決的。
3對(duì)大學(xué)物理教學(xué)模式改革的建議
3.1教學(xué)內(nèi)容改革方面
針對(duì)目前大學(xué)物理教學(xué)中存在的問題,有人認(rèn)為應(yīng)該根據(jù)不同專業(yè)開設(shè)相應(yīng)的大學(xué)物理課程[4]。比如,生物學(xué)、化學(xué)專業(yè)對(duì)熱學(xué)等理論要求較高,計(jì)算機(jī)、數(shù)學(xué)等專業(yè)對(duì)力學(xué)、電磁學(xué)要求較高。因而不同專業(yè)不能完全依靠統(tǒng)一的一門公共基礎(chǔ)課。針對(duì)不同的專業(yè),應(yīng)設(shè)計(jì)相應(yīng)的大學(xué)物理基礎(chǔ)課程,即認(rèn)為對(duì)于不同專業(yè),教學(xué)內(nèi)容應(yīng)該有所取舍。然而,筆者認(rèn)為大學(xué)物理課程的內(nèi)容是一套系統(tǒng)完整的理論體系,只有通過系統(tǒng)的學(xué)習(xí),才能夠培養(yǎng)學(xué)生獨(dú)立獲取知識(shí)的能力、科學(xué)觀察和思維的能力、分析問題和解決問題的能力。即使對(duì)于不同的專業(yè),也不能隨意刪除講授內(nèi)容。當(dāng)然,對(duì)于不同專業(yè)的大學(xué)物理課程,講授內(nèi)容可以有所側(cè)重,在整個(gè)課程學(xué)時(shí)壓縮的情況下,對(duì)于本專業(yè)要求較高的部分內(nèi)容,講授的學(xué)時(shí)可以相對(duì)增加。但是一定按照理工科類大學(xué)物理課程基本要求,保證教學(xué)內(nèi)容的系統(tǒng)性和完整性。
微課是指時(shí)間在十分鐘左右以內(nèi),內(nèi)容短小且高效集中的講述或解決教學(xué)難點(diǎn)或重點(diǎn)的短課程。微課具有內(nèi)容精、時(shí)間短、移動(dòng)性、便于傳播和成本低等特征,即可以作為課程的一部分,也可以作為輔助教學(xué)資源。
大學(xué)物理是一門理論性比較強(qiáng)的基礎(chǔ)學(xué)科,是理工科學(xué)生進(jìn)入大學(xué)后的必修科目。傳統(tǒng)大學(xué)物理課堂教學(xué)主要依賴教師的板書講解和分析,或者結(jié)合多媒體教學(xué)模式,但由于物理學(xué)理論本身的抽象性和復(fù)雜性,使得較大篇幅的講解很難吸引學(xué)生長(zhǎng)時(shí)間的注意力。而隨著互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)和移動(dòng)終端的快速發(fā)展和應(yīng)用普及化,新的微課教學(xué)模式因其便宜且簡(jiǎn)短的特性正受到教學(xué)理論研究者、教師和學(xué)生的廣泛關(guān)注和重視。
本文主要針對(duì)大學(xué)物理教學(xué)本身的特點(diǎn),并將微課視作課堂教學(xué)前后的重要支撐和輔助力量,對(duì)微課的選題及可行性進(jìn)行深入而細(xì)致的分析。
1 大學(xué)物理教學(xué)分析
大學(xué)物理的主要內(nèi)容包括了力學(xué)、熱學(xué)、靜電場(chǎng)、穩(wěn)恒磁場(chǎng)、電磁場(chǎng)理論和近代物理基礎(chǔ),所涉及的概念、模型、定律、數(shù)學(xué)、思想、科學(xué)史都相當(dāng)龐雜,也都無法一一在課堂教學(xué)中全部呈現(xiàn),但它們對(duì)初學(xué)者理解和把握大學(xué)物理的內(nèi)在規(guī)律和科學(xué)精神都是不可或缺的。大學(xué)物理課堂教學(xué)有其使命和條理性,但很少對(duì)某個(gè)知識(shí)點(diǎn)的歷史背景和相關(guān)物理學(xué)家做出充分的解說;某些知識(shí)點(diǎn)的近現(xiàn)展在教材中一般只被略微提及,但并不被初學(xué)者所注意;大學(xué)物理經(jīng)常用到的數(shù)學(xué)技巧如微元法帶有一定的技巧性,而大學(xué)物理教材常將之歸于數(shù)學(xué),而并不考慮數(shù)學(xué)思想和方法如何在大學(xué)物理中的應(yīng)用。
2 大學(xué)物理微課選題及分析
憑借微課教學(xué),大學(xué)物理教學(xué)的以上缺憾可以一定程度上得到彌補(bǔ)。
2.1 大學(xué)物理中比較富于思想性的知識(shí)點(diǎn)
大學(xué)物理作為一門基礎(chǔ)理論課,其概念和定理、定律都具有一定的抽象性,對(duì)于初學(xué)者而言,在理解和應(yīng)用上都有很大難度,而概念、定律在物理教學(xué)中起到基礎(chǔ)性的作用。例如牛頓力學(xué)中的絕對(duì)時(shí)空觀念,既作為牛頓力學(xué)的邏輯前提,又為日后狹義相對(duì)論的時(shí)空觀做鋪墊;又如麥克斯韋提出位移電流概念對(duì)電磁對(duì)稱性的考慮和分析,也可以在此引申到磁單子假說。
2.2 大學(xué)物理中典型題的分析及求解過程
在學(xué)學(xué)物理中必不可少的一個(gè)環(huán)節(jié)便是習(xí)題練習(xí),教師可以在每一章選取幾道典型的例題、習(xí)題做細(xì)致的分析和講解,以期學(xué)生可以以此類推觸類旁通。
2.3 大學(xué)物理知識(shí)點(diǎn)的系統(tǒng)化梳理
在大學(xué)物理中結(jié)束每一章的學(xué)習(xí)時(shí),教師有必要將本章知識(shí)整理有脈絡(luò)的知識(shí)系統(tǒng),有助于學(xué)生形成合理的知識(shí)框架。
2.4 大學(xué)物理相關(guān)知識(shí)點(diǎn)的前沿發(fā)展
由于教學(xué)的課時(shí)所限,相關(guān)物理知識(shí)的大量前沿發(fā)展并不能都在課堂教學(xué)中展開,但其對(duì)培養(yǎng)學(xué)生對(duì)物理的重視和興趣極其重要。如陀螺在定位導(dǎo)航中的應(yīng)用、物質(zhì)的磁性和超導(dǎo)體的磁現(xiàn)象、納米材料的超疏水性等等。
2.5 工業(yè)或生活中現(xiàn)象分析與探討
工業(yè)以及生活中有大量有趣的物理現(xiàn)象,這些現(xiàn)象對(duì)學(xué)生領(lǐng)會(huì)物理學(xué)相關(guān)知識(shí)和原理很有幫助。如演示二維駐波的克拉尼圖案,如墻上兩個(gè)掛鐘的鎖頻現(xiàn)象等等,可以借助這些現(xiàn)象對(duì)大學(xué)物理中的理想模型及相關(guān)方法進(jìn)行深化和啟發(fā)。
2.6 相關(guān)物理學(xué)家和物理學(xué)史的介紹
由于課堂教學(xué)內(nèi)容的局限,并沒有充裕的時(shí)間對(duì)物理學(xué)家生平和物理學(xué)相關(guān)領(lǐng)域的歷史發(fā)展做比較充分的講解,而重要物理學(xué)家的人和事本身又對(duì)物理學(xué)的發(fā)展起著關(guān)鍵性的作用。物理學(xué)史主要側(cè)重于對(duì)于同一個(gè)問題不同物理學(xué)家的探索和研究,而對(duì)物理學(xué)家的介紹則側(cè)重于其人生的履歷和大事件,這些故事性的內(nèi)容可以激發(fā)學(xué)生對(duì)大學(xué)物理的感性認(rèn)知。
2.7 大學(xué)物理中相關(guān)的數(shù)學(xué)知識(shí)和技巧
大學(xué)物理的學(xué)習(xí)和解題過程中涉及到大量的數(shù)學(xué)知識(shí)和技巧,但是大學(xué)物理中的數(shù)學(xué)又和純粹的數(shù)學(xué)有所區(qū)別,更側(cè)重于技巧和應(yīng)用。如機(jī)械振動(dòng)一章的旋轉(zhuǎn)矢量法、剛體定軸轉(zhuǎn)動(dòng)中進(jìn)動(dòng)和章動(dòng)的方向等等。
3 大學(xué)物理微課實(shí)踐中應(yīng)當(dāng)注意的問題
3.1 微課教學(xué)應(yīng)處于輔助課堂教學(xué)的地位
大學(xué)物理教學(xué)內(nèi)容的系統(tǒng)性和連貫性,決定了微課視頻選題和互動(dòng)上的局限性,也決定了并非所有大學(xué)物理知識(shí)都適合處理為微課模式。微課教學(xué)是為了學(xué)生更好的回歸課堂,更好的領(lǐng)會(huì)和理解物理的認(rèn)知模式和思想方法。
3.2 微課視頻中的講解應(yīng)輕松活潑且點(diǎn)到為止
微課中的講解應(yīng)不同于課堂講解,因?yàn)閷W(xué)生進(jìn)入“微課堂”本身是自由的,并不能被嚴(yán)格約束在其中,所以如何使學(xué)生感興趣便顯得非常重要。語言上的活潑是為了拉近與學(xué)生的距離,而點(diǎn)到為止是為了啟發(fā)更進(jìn)一步的思考。
4 總結(jié)
綜上可見,微課可以在大學(xué)物理教學(xué)中發(fā)揮更多的支撐或輔助功效。大學(xué)物理微課可以激發(fā)學(xué)生學(xué)學(xué)物理的興趣和熱情,也可以加強(qiáng)課堂教學(xué)中對(duì)教學(xué)重點(diǎn)難點(diǎn)的理解。通過適當(dāng)?shù)奈⒄n選題,將大大改善大學(xué)物理的教學(xué)效果,為理工科學(xué)生學(xué)習(xí)后續(xù)課程奠定良好的基礎(chǔ)。
【⒖嘉南住
關(guān)鍵詞:
轉(zhuǎn)型發(fā)展期;大學(xué)物理;教學(xué)現(xiàn)狀;教學(xué)改革
引言
教學(xué)模式問題是地方本科院校轉(zhuǎn)型發(fā)展所面臨的一個(gè)亟待解決的難題。地方本科院校在課程實(shí)施過程中大多屬于保守性教學(xué),一直沿用“以教材為中心、以課堂為中心、以教師為中心”的教學(xué)模式,“教師負(fù)責(zé)講,學(xué)生負(fù)責(zé)聽”的傳統(tǒng)灌輸式教學(xué)方法依然沿用。[1]雖然,國(guó)家和地方政府教育行政部門在下發(fā)的相關(guān)文件中多次提出倡導(dǎo)“啟發(fā)式、探究式、討論式、參與式”教學(xué);推行“基于問題、基于項(xiàng)目、基于案例”的教學(xué)方法和學(xué)習(xí)方法;加強(qiáng)“產(chǎn)教融合、工學(xué)結(jié)合、頂崗實(shí)習(xí)、校企合作”;“改革考試方法,注重學(xué)習(xí)過程考查和學(xué)生能力評(píng)價(jià)”,但是在實(shí)際教學(xué)環(huán)節(jié)中,由于缺乏推進(jìn)教學(xué)改革的“組織激勵(lì)”和“個(gè)人激勵(lì)”機(jī)制,傳統(tǒng)教學(xué)方式和教學(xué)習(xí)慣在教師教學(xué)過程中依然根深蒂固的存在,未見任何成效。[2]作為理工科各專業(yè)學(xué)生的通識(shí)性公共必修基礎(chǔ)課程,大學(xué)物理課程的教學(xué)目的在于一方面為學(xué)生較系統(tǒng)地打好必要的物理基礎(chǔ);另一方面使學(xué)生初步學(xué)會(huì)科學(xué)的思維方式和分析問題的方法。該課程的學(xué)習(xí)能夠使學(xué)生思路開闊、探索和創(chuàng)新精神得到激發(fā)、適應(yīng)能力得到增強(qiáng)。[3-4]因此,大學(xué)物理課程教學(xué)將直接影響后續(xù)課程的學(xué)習(xí)及對(duì)人才的培養(yǎng)。適逢地方高校轉(zhuǎn)型發(fā)展的關(guān)鍵時(shí)期,作為先行學(xué)科的大學(xué)物理課程,教學(xué)過程中要不斷優(yōu)化教學(xué)方法、教學(xué)手段,解決地方本科院校轉(zhuǎn)型發(fā)展所面臨的教學(xué)模式改革難題。
一、大學(xué)物理教學(xué)中存在的問題
當(dāng)前大學(xué)物理教學(xué)存在著短板,亟待解決。我們對(duì)全校理工科中5個(gè)專業(yè)的284名學(xué)生進(jìn)行了問卷調(diào)查,被調(diào)查的學(xué)生均已經(jīng)過大學(xué)物理課程的學(xué)習(xí)過程,調(diào)查目的在于了解我校學(xué)生對(duì)大學(xué)物理課程學(xué)習(xí)的真實(shí)感受,同時(shí),依據(jù)我校大學(xué)物理課程教學(xué)實(shí)際狀況,我們對(duì)全校正在講授和曾經(jīng)有過大學(xué)物理課程教學(xué)經(jīng)歷的7位教師進(jìn)行了訪談。當(dāng)前我校大學(xué)物理教學(xué)中突出問題表現(xiàn)在:第一,統(tǒng)一模式的教學(xué)內(nèi)容,與學(xué)生所學(xué)專業(yè)銜接不好。作為各專業(yè)學(xué)生學(xué)習(xí)的基礎(chǔ)課程,教師在講授大學(xué)物理的過程中較多的強(qiáng)調(diào)它的系統(tǒng)性和基礎(chǔ)性,不考慮學(xué)生所學(xué)的專業(yè)而采用學(xué)大綱和同一授課標(biāo)準(zhǔn),多年來教學(xué)模式從未改變,專業(yè)課程之間交叉銜接不良,導(dǎo)致學(xué)生對(duì)大學(xué)物理的學(xué)習(xí)感到枯燥疲憊,缺乏學(xué)習(xí)興趣,久而久之,在學(xué)生的腦海中就會(huì)形成大學(xué)物理對(duì)專業(yè)知識(shí)的學(xué)習(xí)無幫助的錯(cuò)誤認(rèn)識(shí)。第二,課時(shí)不多,內(nèi)容不少。在修訂培養(yǎng)方案時(shí),各專業(yè)不斷增加本專業(yè)課程的學(xué)時(shí)數(shù),致使像大學(xué)物理及其實(shí)驗(yàn)課程這類非專業(yè)課程的學(xué)時(shí)數(shù)一再被縮減,而教師為完成教學(xué)大綱要求的教學(xué)任務(wù),只好照本宣科,根本沒有時(shí)間對(duì)大學(xué)物理課程的知識(shí)點(diǎn)與實(shí)際生活及專業(yè)方向之間聯(lián)系的拓展,導(dǎo)致學(xué)生感覺學(xué)習(xí)乏味,知識(shí)的應(yīng)用性也得不到體現(xiàn)。第三,課程考核結(jié)構(gòu)單一。成績(jī)考核基本上是由平時(shí)成績(jī)和期末考試組成,平時(shí)成績(jī)看考勤,期末成績(jī)看試卷,不能夠客觀地、真實(shí)地反映大學(xué)物理教學(xué)效果,更甭提調(diào)動(dòng)學(xué)生學(xué)學(xué)物理的積極性了。第四,教學(xué)方法單調(diào)。大部分教師仍以傳統(tǒng)的板書和PPT授課相結(jié)合的講授式教學(xué)方法為主,老師扮演了知識(shí)傳遞者這個(gè)主角,學(xué)生自然地就變成了知識(shí)的被灌輸者這個(gè)配角,這些也會(huì)導(dǎo)致學(xué)生學(xué)習(xí)過程中不積極主動(dòng)、缺乏學(xué)習(xí)興趣根源。
二、針對(duì)大學(xué)物理教學(xué)改革的探討
(一)以培養(yǎng)應(yīng)用型人才應(yīng)用能力為基礎(chǔ),改革教學(xué)內(nèi)容
在改革大學(xué)物理教學(xué)內(nèi)容之初,我們首先對(duì)各專業(yè)的培養(yǎng)方案進(jìn)行了認(rèn)真分析,并與講授各門主干專業(yè)課程的老師座談,了解各專業(yè)的需求和學(xué)科交叉領(lǐng)域,然后,梳理大學(xué)物理教材中的知識(shí)點(diǎn),根據(jù)不同專業(yè)的要求適當(dāng)?shù)恼{(diào)整教學(xué)基本內(nèi)容,盡量縮減與各專業(yè)關(guān)聯(lián)小的章節(jié)的課時(shí),增加與專業(yè)知識(shí)內(nèi)容聯(lián)系緊密的知識(shí)點(diǎn)的課時(shí)。教師根據(jù)不同專業(yè)對(duì)知識(shí)需求不同,在教學(xué)過程中突出重點(diǎn),充分利用各專業(yè)學(xué)生對(duì)專業(yè)知識(shí)的渴求,來提升學(xué)生對(duì)大學(xué)物理課程學(xué)習(xí)的興趣。我校理工科專業(yè)對(duì)大學(xué)物理知識(shí)的需求主要集中在:(1)對(duì)力學(xué)、熱學(xué)和機(jī)械振動(dòng)(機(jī)械波)知識(shí)需求較高的土木工程類專業(yè);(2)對(duì)力學(xué)、電學(xué)和磁學(xué)需求較高的機(jī)械工程類;(3)對(duì)電學(xué)、磁學(xué)和光學(xué)需求較高的電子信息工程類。在確保大學(xué)物理教學(xué)基本需求的前提下,根據(jù)三類專業(yè)對(duì)大學(xué)物理知識(shí)需求的側(cè)重點(diǎn)不同,我們對(duì)不同類專業(yè)教學(xué)內(nèi)容進(jìn)行適度調(diào)整,重新修訂大學(xué)物理課程教學(xué)大綱內(nèi)容。同時(shí),對(duì)不同類專業(yè)相同知識(shí)點(diǎn)的深度、廣度及教學(xué)方法加以區(qū)別,特別突出與專業(yè)課程關(guān)系緊密的知識(shí)點(diǎn)的重點(diǎn)講授。另外,結(jié)合生產(chǎn)和生活以及科學(xué)研究中所涉及的實(shí)際的物理現(xiàn)象和問題,有針對(duì)性的重新編寫例題和習(xí)題,并根據(jù)各專業(yè)的實(shí)際需要調(diào)整其教學(xué)內(nèi)容,使所編寫的例題和習(xí)題能夠充分體現(xiàn)其在各個(gè)領(lǐng)域的實(shí)際應(yīng)用價(jià)值,而不是泛泛的針對(duì)抽象的物理模型編寫習(xí)題和例題,從而增強(qiáng)學(xué)生學(xué)學(xué)物理課程的興趣,進(jìn)而在培養(yǎng)學(xué)生解決實(shí)際問題的能力方面起到積極的作用。
(二)以培養(yǎng)應(yīng)用型人才創(chuàng)新能力為目標(biāo),改革教學(xué)方法
結(jié)合應(yīng)用型人才能力培養(yǎng)要求,我們逐步推進(jìn)以學(xué)生為中心,以啟發(fā)式、合作式、參與式教學(xué)為主流的大學(xué)物理課程教學(xué)方法改革與推廣。我們強(qiáng)調(diào)以激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣、培養(yǎng)創(chuàng)新能力為主的大學(xué)物理課程教學(xué),在開課的前兩學(xué)時(shí),結(jié)合實(shí)際案例向?qū)W生介紹當(dāng)前科學(xué)技術(shù)領(lǐng)域的新發(fā)現(xiàn)和新成就,對(duì)物理學(xué)的知識(shí)領(lǐng)域、思維方式方法和分析處理問題的方法在現(xiàn)代科技發(fā)展中所起的重要作用進(jìn)行詳細(xì)闡釋,來達(dá)到提高學(xué)生對(duì)學(xué)學(xué)物理重要性認(rèn)識(shí)的目的,在課程講授過程中適當(dāng)引入課內(nèi)實(shí)踐環(huán)節(jié),使學(xué)生掌握大學(xué)物理與其他專業(yè)課程之間的聯(lián)系,關(guān)注物理知識(shí)在生產(chǎn)技術(shù)等實(shí)踐活動(dòng)中的應(yīng)用,從而使學(xué)生在比較和綜合中學(xué)習(xí),培養(yǎng)運(yùn)用知識(shí)的能力,培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)造性思維和創(chuàng)新能力。教師針對(duì)不同專業(yè)的授課對(duì)象,提煉出與所學(xué)專業(yè)知識(shí)聯(lián)系緊密,且有實(shí)踐應(yīng)用價(jià)值的題目。例如:講授圓周運(yùn)動(dòng)時(shí)提及航天技術(shù),講授靜電場(chǎng)中導(dǎo)體時(shí)提及靜電屏蔽原理應(yīng)用,講授安培力時(shí)提及磁懸浮技術(shù),講授光的衍射時(shí)提及測(cè)量技術(shù)中的應(yīng)用等。使學(xué)生真正感受到高科技并不是高不可攀,其應(yīng)用的基本原理就在我們所學(xué)習(xí)的大學(xué)物理課程之中。授課教師把班級(jí)成員分成若干課內(nèi)實(shí)踐小組,要求以小組為基本單位,進(jìn)行與課內(nèi)實(shí)踐題目相關(guān)的知識(shí)的課外調(diào)研,然后,結(jié)合在大學(xué)物理課程中所學(xué)知識(shí)及所學(xué)相關(guān)專業(yè)知識(shí)完成一份小報(bào)告,闡述與這些實(shí)踐題目相關(guān)專業(yè)知識(shí)在各領(lǐng)域的具體應(yīng)用,然后由授課教師組織討論并總結(jié)。學(xué)生對(duì)科技前沿的知識(shí)方面的普遍表現(xiàn)是很感興趣,所以,在課內(nèi)實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)中會(huì)提出很多問題,進(jìn)行不斷的分析討論,因此,通過引入課外調(diào)查研究、課內(nèi)分析討論的課內(nèi)實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié),激發(fā)學(xué)生對(duì)大學(xué)物理學(xué)習(xí)興趣,同時(shí)也能夠培養(yǎng)學(xué)生調(diào)查研究能力、分析總結(jié)的能力,也可以提高學(xué)生的實(shí)踐創(chuàng)新能力,使學(xué)生在學(xué)習(xí)過程中受益。
(三)以培養(yǎng)應(yīng)用型人才綜合素質(zhì)為核心,改革課程考核方式
課程考核是課程教學(xué)的重要環(huán)節(jié)之一,也是影響教學(xué)質(zhì)量的重要因素。我校傳統(tǒng)的大學(xué)物理成績(jī)?cè)u(píng)定以期末考試成績(jī)?yōu)橹鳎傇u(píng)成績(jī)側(cè)重三七分,平時(shí)成績(jī)占30%,期末成績(jī)占70%(甚至所占比例更高),這種考核方式弊端在于重結(jié)果而輕過程,很難提高學(xué)生學(xué)學(xué)物理的積極性。針對(duì)我校課程考核方式所帶來的弊端,我們改革考試方法,注重學(xué)習(xí)過程考查和學(xué)生能力評(píng)價(jià)。增加課堂考勤、期中考試、隨堂測(cè)驗(yàn)、課后作業(yè)、調(diào)研小報(bào)告(小論文)等學(xué)習(xí)與考核環(huán)節(jié),并將考核成績(jī)折合后計(jì)入課程考核總分,重點(diǎn)提出大學(xué)物理課程成績(jī)考核的“五+五”評(píng)定結(jié)構(gòu),即,平時(shí)成績(jī)和期末成績(jī)各占總成績(jī)的50%,平時(shí)成績(jī)中,課堂表現(xiàn)部分占10%、課內(nèi)(包括理論課及實(shí)驗(yàn)課)實(shí)踐部分占30%、課外作業(yè)部分占10%,而且課堂中學(xué)生學(xué)習(xí)表現(xiàn)和課外作業(yè)情況評(píng)定要求均不低于3次,課內(nèi)實(shí)踐情況評(píng)定不少于3次,另外,學(xué)生平時(shí)成績(jī)或期末成績(jī)中如有一項(xiàng)不及格,那么,該生總成績(jī)視為不及格。課內(nèi)實(shí)踐成績(jī)?cè)u(píng)定的適當(dāng)提高,有利于調(diào)動(dòng)學(xué)生主動(dòng)參與大學(xué)物理知識(shí)的學(xué)習(xí),鞏固學(xué)生對(duì)大學(xué)物理知識(shí)點(diǎn)的理解和掌握,提升學(xué)生對(duì)大學(xué)物理知識(shí)與自己本專業(yè)知識(shí)之間聯(lián)系的認(rèn)知,遏制目前存在的學(xué)生考前突擊復(fù)習(xí)應(yīng)付考試及部分學(xué)生考試違紀(jì)等現(xiàn)象。改革課程考核內(nèi)容和形式就是要加強(qiáng)對(duì)學(xué)生學(xué)習(xí)過程的管控,以保證學(xué)生有足夠的精力、足夠的時(shí)間投入到大學(xué)物理課程的學(xué)習(xí)。
結(jié)束語
教學(xué)模式問題是地方本科院校轉(zhuǎn)型發(fā)展所面臨的一個(gè)亟待解決的難題。本文結(jié)合培養(yǎng)應(yīng)用型人才要求,針對(duì)應(yīng)用型本科院校理工科大學(xué)物理教學(xué)中存在的問題,提出根據(jù)不同專業(yè)對(duì)大學(xué)物理教學(xué)知識(shí)點(diǎn)需求調(diào)整教學(xué)內(nèi)容,激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣;根據(jù)所學(xué)專業(yè)知識(shí)銜接關(guān)系引入課內(nèi)實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié),提高學(xué)生自主學(xué)習(xí)的能力;根據(jù)“三七分”考核方式存在的弊端提出“五+五”結(jié)構(gòu)的考核方式,強(qiáng)化學(xué)生對(duì)知識(shí)的理解等方面教學(xué)改革,有效調(diào)動(dòng)學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性和主動(dòng)性,培養(yǎng)學(xué)生獨(dú)立思維能力和創(chuàng)新能力,提高教學(xué)效果。大學(xué)物理課程教學(xué)改革不是一朝一夕一蹴而就的工作,作為教學(xué)改革的探索者,要帶著實(shí)施求實(shí)的態(tài)度,不斷深入教學(xué)一線調(diào)研分析,掌握各自學(xué)校的教學(xué)模式和學(xué)生實(shí)踐情況,制定合理有效的措施,才能解決當(dāng)前地方本科院校轉(zhuǎn)型發(fā)展所面臨的教學(xué)模式改革中的難題。
作者:張繼德 車立新 馬宏源 肖俊平 單位:白城師范學(xué)院物理與電子信息學(xué)院
參考文獻(xiàn):
[1]孫澤平.關(guān)于應(yīng)用性本科院校應(yīng)用型人才改革的思考[J].中國(guó)高教研究,2011(4):55-57.
作者簡(jiǎn)介:李玲(1980-),女,湖北荊州人,長(zhǎng)江大學(xué)工程技術(shù)學(xué)院,講師。(湖北 荊州 430020)
基金項(xiàng)目:本文系長(zhǎng)江大學(xué)工程技術(shù)學(xué)院教研基金項(xiàng)目(項(xiàng)目編號(hào):JY201112)的研究成果。
中圖分類號(hào):G642.0 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A 文章編號(hào):1007-0079(2014)08-0122-02
一、大學(xué)物理課程的意義
物理是自然科學(xué)的基礎(chǔ)性學(xué)科,它的知識(shí)體系和思維方法貫穿人們學(xué)習(xí)自然科學(xué)知識(shí)的始終,培養(yǎng)人的科學(xué)精神,陶冶人的科學(xué)思維,教會(huì)人應(yīng)用科學(xué)方法解決具體問題。大學(xué)物理是工程技術(shù)學(xué)院(以下簡(jiǎn)稱“我院”)相關(guān)系部許多專業(yè)課的理論基礎(chǔ),但因有些學(xué)生認(rèn)識(shí)不到這門課的重要性,經(jīng)常在課程中期出現(xiàn)畏難厭學(xué)現(xiàn)象?,F(xiàn)通過改革課堂教學(xué)內(nèi)容,提高學(xué)生對(duì)物理的學(xué)習(xí)興趣,以期提高教學(xué)質(zhì)量。
物理學(xué)史上的許多名人軼事及其主要研究成果的研發(fā)過程都對(duì)今人有積極的指導(dǎo)作用,如光學(xué)波粒二象性對(duì)立統(tǒng)一的認(rèn)知發(fā)展過程。若能結(jié)合教學(xué)內(nèi)容將物理學(xué)史中有代表性的知識(shí)體系發(fā)展融入教學(xué)過程,既可激發(fā)學(xué)習(xí)興趣,改變滿堂灌的理論推導(dǎo),又可有機(jī)地將物理知識(shí)要點(diǎn)與科學(xué)的世界觀及哲學(xué)發(fā)展理論結(jié)合起來,有利于學(xué)生知識(shí)底蘊(yùn)的累積和眼界的開闊。
表1 大學(xué)物理全模塊教學(xué)內(nèi)容及課時(shí)分配
我院經(jīng)過數(shù)年的大學(xué)物理模塊化教學(xué)改革[1]后,將學(xué)科內(nèi)容分為六個(gè)模塊(表1),參考課時(shí)分配,本文討論如何在課堂教學(xué)中將物理學(xué)發(fā)明史、名人史等容易激發(fā)學(xué)生興趣的內(nèi)容導(dǎo)入,以及導(dǎo)入后其對(duì)課題教學(xué)可起到的積極作用,課程內(nèi)容以我院現(xiàn)在使用的大學(xué)物理教材[2]為準(zhǔn)。
二、大學(xué)物理全模塊教學(xué)內(nèi)容
1.力學(xué)
力學(xué)部分的講授內(nèi)容比較多,是物理學(xué)實(shí)踐探索方法與思想體系建立的基礎(chǔ)。質(zhì)點(diǎn)運(yùn)動(dòng)學(xué)有兩次課,第一次課緒論開端討論物理學(xué)科的研究范圍,介紹從古人對(duì)自然的樸素的感性認(rèn)知,到近代利用微積分等數(shù)學(xué)工具歸納推導(dǎo)大量天文觀測(cè)數(shù)據(jù)及實(shí)驗(yàn)室數(shù)據(jù)而獲得的經(jīng)典物理學(xué)基本定理與定律,再到近現(xiàn)代的量子物理和相對(duì)論,物理的發(fā)展史即人類文明的發(fā)展史。這兩次課中要將大學(xué)物理用到的微積分、矢量等數(shù)學(xué)知識(shí)進(jìn)行系統(tǒng)化介紹,而微積分的發(fā)明者之一牛頓正是近代物理的標(biāo)志人物。
牛頓定律部分由于學(xué)生熟悉內(nèi)容,在理論講授部分很容易分散注意力,因此,介紹相關(guān)物理學(xué)史知識(shí)可以有效地激發(fā)學(xué)生興趣。如被稱為近代物理學(xué)之父的伽利略,其著名的比薩斜塔落體實(shí)驗(yàn)、斜面實(shí)驗(yàn)皆入選最美麗的十大物理實(shí)驗(yàn),[3]其物理思想如慣性、力與運(yùn)動(dòng)的關(guān)系等,是牛頓定律得以建立的基石。而牛頓在1687年發(fā)表的《自然哲學(xué)的數(shù)學(xué)原理》里提出的萬有引力定律以及他的牛頓運(yùn)動(dòng)定律是經(jīng)典力學(xué)的基石。質(zhì)點(diǎn)動(dòng)力學(xué)的最后一節(jié)非慣性系略有些抽象。以科里奧利命名的旋轉(zhuǎn)參考系中的慣性力有許多常見實(shí)例,很容易激發(fā)學(xué)生探究興趣,如臺(tái)風(fēng)氣旋、下水方向、河道兩邊的不對(duì)稱沖刷,以及著名的列入十大最美物理實(shí)驗(yàn)之一的傅科擺。[3]
剛體力學(xué)三次課相對(duì)來講較難較抽象,需要用到微積分、空間立體幾何及矢量叉乘知識(shí),質(zhì)點(diǎn)的角動(dòng)量守恒可以將開普勒第二定律的反向證明作為計(jì)算實(shí)例,而歷史上牛頓正是由開普勒第二定律推導(dǎo)定義角動(dòng)量的概念。在大段相對(duì)沉悶的概念講解和定理推導(dǎo)之后,第谷與開普勒師生的歷史故事以及他們對(duì)物理學(xué)發(fā)展的貢獻(xiàn)很容易引起學(xué)生的興趣。
2.振動(dòng)與波
由于簡(jiǎn)諧振動(dòng)的振動(dòng)方程、平面簡(jiǎn)諧波的波動(dòng)方程等都比較抽象,其對(duì)應(yīng)物理量的計(jì)算和轉(zhuǎn)換多,所以此處學(xué)生最易產(chǎn)生厭學(xué)情緒。
機(jī)械振動(dòng)兩次課,第一節(jié)課可用中國(guó)2013年6月太空課堂的單擺實(shí)驗(yàn)導(dǎo)入;第二次課的利薩,及其后的阻尼振動(dòng)及共振在生活中的應(yīng)用及歷史中的實(shí)例就更多了,例如著名的18世紀(jì)拿破侖士兵齊步過橋致橋塌事件。在西方,波動(dòng)現(xiàn)象的本質(zhì)首先是由達(dá)芬奇發(fā)現(xiàn)的。機(jī)械波致質(zhì)點(diǎn)受迫振動(dòng)也可舉共振的例子,如中國(guó)古代戰(zhàn)場(chǎng)上利用共振器判斷敵軍多寡和方位、唐朝寺廟鐘磬聲波共鳴等事例。第二次課中可以用1842年多普勒在散步時(shí)的“多普勒效應(yīng)”導(dǎo)入,目前該效應(yīng)應(yīng)用很廣。
3.熱學(xué)
熱學(xué)部分我院僅勘工和化工類專業(yè)需要學(xué)習(xí)。氣體動(dòng)理論部分的兩次課中涉及到微積分的計(jì)算不太多,學(xué)生們對(duì)克拉伯龍方程也有一定基礎(chǔ),總體難度不大。第二次課講自由度及麥?zhǔn)纤俾史植悸蕰r(shí),由于涉及到統(tǒng)計(jì)學(xué),相對(duì)比較枯燥且理論公式冗長(zhǎng)??梢栽谇捌谝延^察到學(xué)生狀態(tài)及接受水平的基礎(chǔ)上,淡化理論,介紹一下科學(xué)家麥克斯韋生平。麥克斯韋被譽(yù)為牛頓與愛因斯坦之間最偉大的物理學(xué)家,其一生對(duì)物理學(xué)的卓越貢獻(xiàn)不僅表現(xiàn)在對(duì)后世產(chǎn)生巨大影響的電磁學(xué)上。他在熱力學(xué)方面提出的麥克斯韋速率分布式也是應(yīng)用最廣泛的科學(xué)公式之一,在許多物理分支中起著重要的作用。同時(shí)代的科學(xué)家玻爾茲曼將麥克斯韋速率分布式應(yīng)用到保守力場(chǎng)中,提出了玻爾茲曼速率分布律,在熱力學(xué)研究中也具有重要地位。玻爾茲曼把物理體系的熵和概率聯(lián)系起來,闡明了熱力學(xué)第二定律的統(tǒng)計(jì)性質(zhì)并引出了能量均分原理。
熱力學(xué)基礎(chǔ)三次課,可聯(lián)系科學(xué)發(fā)展史上對(duì)永動(dòng)機(jī)的探索導(dǎo)入。如第一類永動(dòng)機(jī)不可能被創(chuàng)造出來是違背了能量守恒定律,但其探索過程為熱力學(xué)第一定律的建立提供了實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ);第二類永動(dòng)機(jī)則違背了熱力學(xué)第二定律。此外,熱機(jī)的發(fā)明是工業(yè)革命的標(biāo)志之一,第二次課的循環(huán)過程可借此話題導(dǎo)入。
4.光學(xué)
光學(xué)是一個(gè)古老而充滿活力的學(xué)科。[4]從十七世紀(jì)中葉牛頓和惠更斯分別提出光的微粒學(xué)說和波動(dòng)學(xué)說之后,對(duì)于光的本質(zhì)的討論一直是科學(xué)界熱點(diǎn)話題,直到二十世紀(jì)愛因斯坦提出光的波粒二象性才告一段落。牛頓對(duì)光學(xué)的研究可視為近代光學(xué)的開端,其棱鏡分解白光實(shí)驗(yàn)入選十大最美物理實(shí)驗(yàn),[3]而牛頓環(huán)實(shí)驗(yàn)至今仍是大學(xué)普通物理實(shí)驗(yàn)室經(jīng)典必選實(shí)驗(yàn)之一。因牛頓的權(quán)威,光的微粒學(xué)說在科學(xué)界占主導(dǎo)地位達(dá)一個(gè)多世紀(jì)。光的干涉第一次課以十九世紀(jì)初托馬斯楊的雙縫干涉實(shí)驗(yàn)導(dǎo)入,這一實(shí)驗(yàn)揭開了近代波動(dòng)光學(xué)的序幕,亦是十大最美麗的物理實(shí)驗(yàn)之一。[3]第二次課薄膜干涉可以用牛頓環(huán)導(dǎo)入。第三次課中介紹在物理學(xué)史上有重要地位的邁克爾遜(1907年獲諾貝爾獎(jiǎng))干涉儀。
在衍射部分,將菲涅爾等實(shí)驗(yàn)證明的著名泊松亮斑在第一次課中作簡(jiǎn)單介紹,可以很好激發(fā)學(xué)生的討論熱情,因泊松亮斑的相關(guān)歷史很多學(xué)生都有所了解。第二次課的X射線衍射的發(fā)現(xiàn)過程亦十分有趣,倫琴(1901年獲諾貝爾獎(jiǎng))夫人戴婚戒的手骨底片是第一張X光照片。
光的偏振總體上是介紹性質(zhì)的講授,重點(diǎn)是1808年發(fā)現(xiàn)的馬呂斯定律和1815年布儒斯特定律,不作重點(diǎn)但比較有趣的雙折射現(xiàn)象則是早在1669年就被人們發(fā)現(xiàn)的,其在生活中可作為辨別晶體與非晶體的一種方式。
5.電磁學(xué)
經(jīng)典電磁學(xué)理論是大學(xué)物理中的必修模塊,雖然理論推導(dǎo)多、微積分計(jì)算多,但現(xiàn)在電磁學(xué)在生活中的應(yīng)用無處不在,且名人輩出,將課上得生動(dòng)有趣并不困難。如靜電學(xué)部分的庫侖定律是1785年的庫侖扭秤實(shí)驗(yàn)確立的,電荷的不連續(xù)性是由1909年密立根油滴實(shí)驗(yàn)證明,該實(shí)驗(yàn)是十大最美物理實(shí)驗(yàn)之一。[3]第三次課講授的靜電場(chǎng)高斯定理因“數(shù)學(xué)之王”高斯得名。高斯生平傳聞?shì)W事很多,尤其是其研究生時(shí)期,誤將懸留兩千余年未解的尺規(guī)作正十七邊形問題作為導(dǎo)師布置的課后作業(yè)一夜解決的故事,與學(xué)生們發(fā)散討論其心理學(xué)與教育學(xué)意義,對(duì)于學(xué)生打破心理設(shè)限努力鉆研學(xué)習(xí)很有意義。
穩(wěn)恒磁場(chǎng)八次課,第一次課可介紹中國(guó)古人在磁學(xué)方面的發(fā)現(xiàn),司南和指南針的意義;1820年近代磁學(xué)標(biāo)志性的奧斯特實(shí)驗(yàn)等,也是學(xué)生們熟悉且有興趣的內(nèi)容。第二次課的畢奧-薩伐爾定律,可介紹其定律的得出與安培、拉普拉斯等在數(shù)學(xué)上的幫助密不可分,再次強(qiáng)調(diào)大學(xué)物理學(xué)習(xí)中高數(shù)知識(shí)的重要性。安培是一位在數(shù)學(xué)、物理、化學(xué)領(lǐng)域都有很高造詣的科學(xué)家,約第四、五次課中學(xué)習(xí)的磁場(chǎng)安培環(huán)路定理、安培定律都由他發(fā)現(xiàn),被稱為“電學(xué)中的牛頓”。
電磁感應(yīng)部分則由著名科學(xué)家法拉第的故事導(dǎo)入。被譽(yù)為電磁學(xué)領(lǐng)域的平民巨人,著名的自學(xué)成才的科學(xué)家法拉第,生于英國(guó)一個(gè)貧苦鐵匠家庭,僅上過小學(xué)。1831年,他作出了關(guān)于力場(chǎng)的關(guān)鍵性突破,永遠(yuǎn)改變了人類文明。[4]法拉第是一位無以倫比的實(shí)驗(yàn)物理學(xué)家,在電磁學(xué)、化學(xué)、電解、氣體液化等實(shí)驗(yàn)方面都做出了巨大貢獻(xiàn)。而且法拉第十分幸運(yùn)地在晚年遇到了既能理解他的物理思想,又長(zhǎng)于數(shù)學(xué)的麥克斯韋,第三、四次課中的感生電場(chǎng)和位移電流假設(shè)都是由麥克斯韋提出。麥克斯韋于1873年出版了科學(xué)名著《電磁理論》,系統(tǒng)、全面、完美地闡述了電磁場(chǎng)理論,這一理論成為經(jīng)典物理學(xué)的重要支柱之一。1888年,赫茲經(jīng)反復(fù)實(shí)驗(yàn),終于發(fā)現(xiàn)了人們懷疑和期待已久的電磁波,由法拉第開創(chuàng)、麥克斯韋總結(jié)的電磁理論,得以完美的證明。
6.相對(duì)論與近代物理
這部分內(nèi)容我院只有全模塊的勘工和建環(huán)專業(yè)按十六課時(shí)教學(xué)并考試,其他專業(yè)都只作為了解內(nèi)容,用物理學(xué)史的故事串講主要內(nèi)容即可:
(1)被譽(yù)為20世紀(jì)最偉大物理學(xué)家的愛因斯坦,其狹義相對(duì)論的兩個(gè)重要結(jié)論:時(shí)間延緩和長(zhǎng)度收縮效應(yīng),及物理學(xué)史上著名的雙生子佯謬已被實(shí)驗(yàn)證明,而為愛因斯坦贏得1921年諾貝爾獎(jiǎng)的是光電效應(yīng)的研究。
(2)光電效應(yīng)方程中的普朗克常數(shù)對(duì)描述光的量子性非常重要,因研究黑體輻射而提出該常數(shù)的普朗克(1918年諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng))是量子力學(xué)的創(chuàng)始人。有趣的是,普朗克本人并不認(rèn)同量子理論的許多觀點(diǎn),直到愛因斯坦利用能量子假設(shè)完美地解釋了光電效應(yīng)。
(3)被戲傳一舉拿下諾貝爾獎(jiǎng)(1929)的德布羅意也是量子力學(xué)創(chuàng)始人之一,以物質(zhì)波假設(shè)理論最初的確是在其博士論文中提出的,因德布羅意是法國(guó)公爵兼德國(guó)王子,使其曾被傳聞是一位花花公子,事實(shí)上德布羅意終身獻(xiàn)身于科學(xué),深居簡(jiǎn)出,是個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的工作狂。
(4)提出氫原子能級(jí)假設(shè)的天才玻爾是著名的哥本哈根學(xué)派創(chuàng)始人,量子力學(xué)的奠基人之一。
(5)概率波動(dòng)力學(xué)的創(chuàng)始人薛定諤,提出著名假設(shè)“薛定諤的貓”。
三、結(jié)束語
本文按長(zhǎng)江大學(xué)使用的《大學(xué)物理》教材[2]中各章節(jié)先后順序列出各章可能提及的名人軼事,希望對(duì)執(zhí)教于大學(xué)物理的同仁們?cè)谡n堂教學(xué)中有所助益。
參考文獻(xiàn):
[1]李玲,梅麗雪.獨(dú)立學(xué)院大學(xué)物理模塊化教學(xué)探討[J].華章,
2009,(9).
[2]康垂令, 伍嗣榕,李玲.大學(xué)物理[M].武漢:武漢理工大學(xué)出版社,2013.
【中圖分類號(hào)】G64 【文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼】A 【文章編號(hào)】2095-3089(2015)09-0148-02
作為一所應(yīng)用型人才為培養(yǎng)目標(biāo)的三本院校,大學(xué)物理是學(xué)生們的必修基礎(chǔ)課,其研究思想和方法在培養(yǎng)學(xué)生的專業(yè)基礎(chǔ)和專業(yè)能力方面發(fā)揮著重要的作用,而三本院校的學(xué)生由于其群體特征,普遍覺得大學(xué)物理是一門比較難學(xué)的課程,學(xué)生基礎(chǔ)又差,掌握物理知識(shí)較為困難,這就產(chǎn)生了矛盾勢(shì)必影響大學(xué)物理教學(xué)的效果,因此,不斷提高三本院校大學(xué)物理教學(xué)質(zhì)量是適應(yīng)時(shí)展,造就應(yīng)用型人才的需要。
一、影響大學(xué)物理教學(xué)質(zhì)量的因素
結(jié)合幾年來的教學(xué)體會(huì)及對(duì)整個(gè)學(xué)校的調(diào)查,認(rèn)為影響大學(xué)物理教學(xué)質(zhì)量的因素主要有以下幾個(gè)方面。
(一)學(xué)生群體自身的弱點(diǎn)
三本院校學(xué)生很多家庭經(jīng)濟(jì)條件較好并且又多是獨(dú)生子女,這種優(yōu)越的條件使他們從小養(yǎng)成了衣來伸手飯來張口的習(xí)慣,他們學(xué)習(xí)的內(nèi)部動(dòng)機(jī)因素的激勵(lì)作用很小,對(duì)學(xué)習(xí)不感興趣,學(xué)習(xí)目的不明確。學(xué)習(xí)紀(jì)律松散,自我約束能力差,在中學(xué)他們是在家長(zhǎng)和老師的監(jiān)督下被動(dòng)的學(xué)習(xí),沒有養(yǎng)成很好的自制力。進(jìn)入大學(xué)后面對(duì)全新的、寬松的學(xué)習(xí)環(huán)境就更不可能進(jìn)行艱苦的學(xué)習(xí)。因此他們上課基本不聽,課后基本不問,作業(yè)基本不做,要做基本照抄。也就領(lǐng)會(huì)不到大學(xué)物理的精髓,所以不能轉(zhuǎn)化學(xué)習(xí)方式,對(duì)大學(xué)物理的知識(shí)理解還只停留在中學(xué)時(shí)代,不能運(yùn)用高等數(shù)學(xué)知識(shí)來解決物理問題。
(二)教師群體自身的弱點(diǎn)
作為三本院校的教師,由于三本院校自身的特點(diǎn),大多被引進(jìn)學(xué)校以后,沒有受到系統(tǒng)有效的課程培訓(xùn),只能參考網(wǎng)絡(luò)資料或者借鑒其他老師的方法。大多都是在簡(jiǎn)單的沿用一本二本的傳統(tǒng)教學(xué)方法,并沒有考慮到學(xué)生的整體情況,所以上課講的內(nèi)容對(duì)于基礎(chǔ)差的三本生來說存在著聽不懂的現(xiàn)在。教師所使用的教材沒有針對(duì)性,與之有關(guān)聯(lián)的課程老師之間缺乏交流。大多三本院校為了降低成本,老師的工作量比較大,大部分時(shí)間都在課堂上,沒有時(shí)間和精力進(jìn)行思考設(shè)計(jì)改善課堂教學(xué)質(zhì)量。
二、提高大學(xué)物理教學(xué)質(zhì)量的有效途徑
(一)根據(jù)成果為本制定教學(xué)目標(biāo)
在通識(shí)教育的大環(huán)境下“成果為本”教學(xué)已經(jīng)成為一個(gè)國(guó)際性的趨勢(shì),學(xué)習(xí)成果就是學(xué)生在完成了學(xué)習(xí)之后達(dá)到的成果,應(yīng)該包括:知識(shí),能力,素質(zhì)。這就需要我們實(shí)現(xiàn)兩個(gè)方面的轉(zhuǎn)變:一是從“內(nèi)容為本”到“成果為本”的轉(zhuǎn)變,我們傳統(tǒng)的教學(xué)內(nèi)容計(jì)劃比較看重知識(shí),以成果為本教學(xué)的話,根據(jù)學(xué)習(xí)成果為本計(jì)劃就要包括知識(shí),能力,素質(zhì),除了使學(xué)生具有知識(shí)之外更重要的是要使學(xué)生具有終身學(xué)習(xí)的能力,就是培養(yǎng)學(xué)生的觀念和意識(shí)。二是要從教師角度向?qū)W生角度轉(zhuǎn)變,也就是我們?cè)谥贫ń虒W(xué)目標(biāo)時(shí)要與學(xué)生形成共識(shí)。因?yàn)閷W(xué)生的群體特征,普遍基礎(chǔ)差,起點(diǎn)低,所以制定目標(biāo)時(shí)要考慮學(xué)生的實(shí)際情況不能太高,制定教學(xué)目標(biāo)時(shí)還應(yīng)注意語言的應(yīng)用,不要用空洞的詞,要多用淺顯具體的詞匯。比如我們?cè)趯懡贪笗r(shí),要達(dá)到的學(xué)習(xí)成果,往往都用“理解……,掌握……”這些就是空洞的。因?yàn)椴煌娜藢?duì)理解的解釋是不同的,教師對(duì)學(xué)生達(dá)到的較高層次的理解的渴望,往往會(huì)被學(xué)生解釋為較低層次的理解。在講高斯定理時(shí)我們就可以把理解掌握高斯定理寫成能夠獨(dú)立分析并作出……習(xí)題。我們上課雖然都會(huì)給學(xué)生明確每章的教學(xué)目標(biāo),但由于學(xué)生的特點(diǎn),他們往往都是左耳進(jìn)右耳出,很少有記筆記。根據(jù)實(shí)際情況我們可以把教案改成學(xué)案,上課之前發(fā)給大家,并要求保存,定期檢查,期末進(jìn)行總結(jié)。以督促學(xué)生學(xué)習(xí),提高教學(xué)和學(xué)習(xí)質(zhì)量。
(二)教和學(xué)的活動(dòng)要與評(píng)核方式建構(gòu)性配合
在第二輪復(fù)習(xí)中,我們不可能再面面俱到,“眉毛胡子一把抓”,而且時(shí)間也不可能允許這樣做。
概括起來高中物理的主干知識(shí)有以下方面的內(nèi)容:
(1)力學(xué)部分:物體的平衡;牛頓運(yùn)動(dòng)定律與運(yùn)動(dòng)定律的綜合應(yīng)用;動(dòng)量守恒定律的應(yīng)用;機(jī)械能守恒定律及能的轉(zhuǎn)化和守恒定律。
(2)電磁學(xué)部分:帶電粒子在電、磁場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng);有關(guān)電路的分析和計(jì)算;電磁感應(yīng)現(xiàn)象及其應(yīng)用。
光學(xué)部分;光的反射和折射及其應(yīng)用。
在各部分的綜合應(yīng)用中,主要以下面幾種方式的綜合較多:
(1)牛頓三定律與勻速直線運(yùn)動(dòng)的綜合;
(2)動(dòng)量和能量的綜合;
(3)以帶電粒子在電場(chǎng)、磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)為模型的電學(xué)與力學(xué)的綜合;
(4)電磁感應(yīng)現(xiàn)象與閉合電路歐姆定律的綜合,用力學(xué)和能量觀點(diǎn)解決導(dǎo)體在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)問題;
(5)串、并聯(lián)電路規(guī)律與實(shí)驗(yàn)的綜合。
對(duì)以上的知識(shí)一定要特別重視,盡可能做到每個(gè)內(nèi)容都能過關(guān),決不能掉以輕心。
二、針對(duì)高考能力的要求,做好以下幾個(gè)專項(xiàng)訓(xùn)練
高考《考試大綱》中明確表示學(xué)生應(yīng)具有五個(gè)方面的能力,即:理解能力、推理能力、分析綜合能力、應(yīng)用數(shù)學(xué)處理物理問題的能力和實(shí)驗(yàn)?zāi)芰?。針?duì)以上能力的要求,要注意加強(qiáng)二個(gè)方面的專項(xiàng)訓(xùn)練。
(1)審題能力:雖是一種閱讀能力,實(shí)際上還是理解能力。每次考試總有人埋怨自己因看錯(cuò)了題而失分,甚至還有一些人對(duì)某些題根本看不懂(主要是信息題,因題干太長(zhǎng),無法從中獲取有用信息,有些同學(xué)對(duì)這類題有一種恐懼感,影響其他題的解答)。這都是審題能力不強(qiáng)的表現(xiàn),如何才能避免呢?具體來說,在審題過程中一定要注意以下三方面的問題:
①關(guān)鍵詞語的理解;
②隱含條件的挖掘;
③排除干擾因素。
(2)表達(dá)能力及解題的規(guī)范化訓(xùn)練。每次考試閱卷完后,總是感嘆學(xué)生在表述方面存在相當(dāng)大的差距,往往是語不達(dá)意,甚至一道綜合應(yīng)用題,有時(shí)就是聊聊幾句就完事。使得該得分的得不到分,或得不到滿分,實(shí)在可惜。提高語言表達(dá)能力、規(guī)范解題格式是目前廣大同學(xué)應(yīng)解決的重大問題。
三、量力而行,量體裁衣
在后階段的模擬練習(xí)中,一般會(huì)遇到三種類型:
一是有十足的把握完成的;二是難啃得題,即有時(shí)反復(fù)看題都看不懂,很難進(jìn)入物理情景的“生題、難題、怪題”,有時(shí)甚至通過老師的講解都不明白的題目;三是中心無底的題,即解答過程中能找到一些頭緒,好像能做的出,但心中又不能完全理解。
對(duì)于以上三種類型,分別應(yīng)以三種不同的對(duì)策應(yīng)付:對(duì)于第一種類型:可以采取“做過且過”,主要目的在于復(fù)習(xí)、鞏固、加深印象。對(duì)于第二種類型:只好忍痛割愛,“得過且過”因?yàn)檫@類題型可能已超過你的能力水平范圍,不要使自己鉆入死胡同,浪費(fèi)大好的時(shí)間。對(duì)于第三種類型的解決要作為重點(diǎn)對(duì)象,做到“堅(jiān)決不放過”,正如阿杜所唱的“堅(jiān)持到底”,因?yàn)橹灰恪疤惶?,樹上的那個(gè)桃子就能摘得到”,是可望且可及的目標(biāo)。而且也說明這方面對(duì)你來說是薄弱環(huán)節(jié),因此要下狠功夫,決不能含糊。
四、 選題要“精”,評(píng)講要“細(xì)”,做題要注意“精”“細(xì)”結(jié)合
選題要“精”,主要體現(xiàn)在新穎性、梯度性、適度性、針對(duì)性和創(chuàng)新性,在第二輪復(fù)習(xí)中,可謂是模擬試題滿天飛,如何采用這些資料呢?首先要對(duì)手中的資料仔細(xì)分析,在此基礎(chǔ)上針對(duì)性的選好題,采用拼盤的方式組織起來讓學(xué)生練習(xí)。
評(píng)講要“細(xì)”,即重思路、善引導(dǎo)、做示范、細(xì)糾正。每次評(píng)講時(shí),必須先對(duì)各題的得分情況進(jìn)行具體的分析與總結(jié),然后才能做到有的放矢,同時(shí),要重視個(gè)別指導(dǎo),對(duì)問題較大或問題比較明顯的單獨(dú)進(jìn)行點(diǎn)評(píng)。
五、精讀課本、不留死角
對(duì)物理學(xué)中的機(jī)械振動(dòng)、機(jī)械波、光學(xué)部分,要求是比較低的,也正因?yàn)槿绱?,往往?fù)習(xí)中花的功夫不是很多。雖在這幾方面難度不是很大,綜合也并不是很多,但絕不能掉以輕心,在復(fù)習(xí)中要特別注意課本的重要性,課本是知識(shí)之源,對(duì)這幾部分的內(nèi)容一定要做到熟讀、精讀課本,看懂、看透,一次不夠,二次,二次不行,再來,絕不能留任何死角。包括課后的閱讀材料、小實(shí)驗(yàn)、小資料等。
中圖分類號(hào):O42文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A文章編號(hào):1007-3973 (2010) 07-084-02
機(jī)械振動(dòng)在媒質(zhì)中的傳播過程稱為機(jī)械波。聲波是一種機(jī)械波。適當(dāng)頻率和強(qiáng)弱的聲波傳到人的耳朵,人們就感受到了聲音。彈性媒質(zhì)的存在是聲波傳播的必要條件,人們很早做過一個(gè)簡(jiǎn)單實(shí)驗(yàn)也清楚地證明了這一點(diǎn),把電鈴放在玻璃罩中,抽去罩中作為彈性媒質(zhì)的空氣,結(jié)果只能看到電鈴的小錘在振動(dòng),卻聽不到由它發(fā)出的電鈴聲。
波速是媒質(zhì)的一種特性。流體只能傳播縱波(表面除外),固體既能傳播縱波,又能傳播橫波。波速隨媒質(zhì)中波的種類而異。在不均勻媒質(zhì)中,各部分媒質(zhì)的波速可以不同,在各向異性媒質(zhì)中,沿各個(gè)方向傳播的速度可以不同。這里我們僅討論各向同性的均勻媒質(zhì)。主要是討論在空氣中傳播的聲波的速度。
1流體中的平面波方程
為了使問題簡(jiǎn)化,我們僅討論流體中平面聲波的波動(dòng)方程,并假定媒質(zhì)為理想流體,不存在粘滯性,傳播時(shí)沒有能量耗損。沒有聲擾動(dòng)時(shí),媒質(zhì)在宏觀上是靜止的,均勻連續(xù)。設(shè)靜態(tài)壓強(qiáng)P0、靜態(tài)密度都是常數(shù) 0。聲波傳播時(shí),媒質(zhì)中稠密和稀疏的過程是絕熱的。并且媒質(zhì)中傳播的是小振幅聲波。
圖1
設(shè)想在空間取一體積元,如圖1所示,媒質(zhì)中靜止壓強(qiáng)為P0,則有聲波傳播時(shí),總壓強(qiáng)P將在P0附近振動(dòng),這個(gè)交變振動(dòng)的附加壓強(qiáng)P就稱為聲壓。由于聲壓P隨位置y而異,因此作用在體積元左右側(cè)面上的力是不相等的,其合力就導(dǎo)致這個(gè)體積元里的質(zhì)點(diǎn)沿y方向的運(yùn)動(dòng)。當(dāng)有聲波傳過時(shí),體積元左側(cè)面處的壓強(qiáng)為P0+P,所以作用在該體積元左側(cè)面(S為側(cè)面積)上的力為F1(P0+P)S,因?yàn)樵诶硐肓黧w媒質(zhì)中不存在切向力,內(nèi)壓力總是垂直于所取的表面,所以F1的方向是沿y的正方向。體積元右側(cè)面處的壓強(qiáng)為P0+P+dP,其中為位置從x變到x+dx以后聲壓的改變量, F2=(P0+P+dp)S,其方向沿y負(fù)方向??紤]到媒質(zhì)靜態(tài)壓強(qiáng)P0不隨y而變。因而作用在該體積元上沿x方向的合力 ,該體積元內(nèi)媒質(zhì)的質(zhì)量為 sdx,它在力F作用下得到沿x方向的加速度,因此由牛頓第二定律有:
即: …………………………(1)
式中 為媒質(zhì)的靜態(tài)密度 0,因?yàn)閷?duì)小振幅聲波,媒質(zhì)密度 0增量甚小于靜態(tài)密度,u表示體積元的振動(dòng)速度。
設(shè)y為體積元左側(cè)的位移,則右側(cè)面的位移可表為體積元的體積應(yīng)變?yōu)?
流體的體積彈性模量k為 …………(2)
將式(2)的p代入式(1)
并考慮到 ,即得到平面聲波的波動(dòng)方程:
………………………………………………(3)
聲波的傳播速度應(yīng)為:…………………………(4)
2空氣中聲速與溫度的關(guān)系
如媒質(zhì)可看成是理想氣體,并把聲波過程看作絕熱過程,則根據(jù)絕熱方程恒,得
………(5)
這里因?yàn)镻=P0+dp,dp就是附加壓強(qiáng),式中r是定壓比熱與定容比熱的比值,由此得到理想氣體中的聲速為
………………………………………………(6)
在1687年牛頓從等溫過程得到聲速公式 ,但是不久以后由實(shí)驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)按照牛頓這一理論公式算出的聲速比實(shí)際測(cè)定值小20%,直到1816年拉普拉斯才對(duì)這種情況作出了說明。認(rèn)為聲波在氣體中的傳播不是按照等溫規(guī)律而是按照絕熱的規(guī)律進(jìn)行的。在頻率高的振動(dòng)中,根本來不及進(jìn)行熱交換。大批的實(shí)驗(yàn)證實(shí)了拉普拉斯公式(6)的正確性,從而人們最后確認(rèn)了聲振動(dòng)過程確實(shí)是絕熱的。
對(duì)于空氣,r=1.402,在標(biāo)準(zhǔn)大氣壓p0=1.01305牛頓/米2,溫度0℃時(shí),密度千克/米3,按式(6)算得: 米/秒。
下面討論空氣中的聲速與溫度的關(guān)系,由理想氣體狀態(tài)方程:………………………………………………(7)
其中和T為m千克氣體的壓強(qiáng)、體積和絕對(duì)溫度,為氣體摩爾量,對(duì)空氣=290-3千克/摩爾,R=8.31焦耳/開爾文•摩爾為氣體常數(shù)。
將式(7) 代入(6)得:
(t℃)=…………………………(8)1
………………………………………(8)2
表明:空氣中的聲速隨溫度而升高。每升高1℃,聲速增加0.6米/秒,例如,空氣中溫度為20℃時(shí)的聲速 米/秒。
除空氣外,其他的氣體由于 及r值都不相同,聲波速度也不同。例如:在1大氣壓,0℃時(shí),氧中的聲速315米/秒,氫中的聲速1263米/秒,二氧化碳中聲速258米/秒。
對(duì)于一般流體(包括液體),其壓強(qiáng)和密度之間的關(guān)系比較復(fù)雜,很難求得類似于恒,這樣的解析表達(dá)式。通??梢杂檬絹碛?jì)算聲速。體積彈性模量k的倒數(shù),叫做壓縮系數(shù),對(duì)于水20℃時(shí)千克/米3,=45.80-11米2/牛頓,則按式(4)算得 1480米/秒。由于水中壓強(qiáng)和密度間的關(guān)系比較復(fù)雜,從理論上計(jì)算聲速值與溫度的關(guān)系比較困難,往往根據(jù)實(shí)驗(yàn)測(cè)定再總結(jié)出經(jīng)驗(yàn)公式,通常水溫升高攝氏1℃,聲速約增加4.5米/秒。
3大氣中的聲速與高度的關(guān)系
地球表面上的空氣層稱為大氣,估計(jì)地球大氣層的總質(zhì)量為5015千克。由地球大氣過渡到宇宙空間去是逐漸實(shí)現(xiàn)的,因此不能指出地球大氣準(zhǔn)確的上部界限。大氣全部質(zhì)量的50%集中在5.5公里的高度以下。在10公里高度以下集中了大氣全部質(zhì)量的75%左右,而在20公里下則有著全部質(zhì)量的94%,可見空氣密度隨著高度的增加而很快地減小。
人們把大氣分為三層――對(duì)流層、同溫層、電離層。大氣的低層(在中緯度約11公里以下)叫做對(duì)流層,云、雨、雪就產(chǎn)生在這里。因?yàn)槭艿降孛鏌岱瓷涞娘@著影響。在對(duì)流層氣溫隨高度增加而降低。直接銜接在對(duì)流層上面的大氣層,叫做同溫層。溫度隨高度變化的程度是很小的(至少在30公里的高度以下是這樣),同溫層的溫度在中緯度上大約為-55℃~ -57℃。大氣的高層叫做電離層,約在30公里以上,這時(shí)溫度開始隨高度的升高而升高,到50公里平均溫度+75℃,到80公里為-105℃,85公里開始又上升,在120公里平均溫度+100℃。
大氣的狀態(tài)是非常多變的,甚至在同一高度上,緯度、季節(jié),晝夜等都能對(duì)大氣狀態(tài)發(fā)生影響。為了消除這種不便,人們采用了一種假想的大氣,叫做國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)大氣。提出了不同高度上空氣各參數(shù)(溫度、壓強(qiáng)、密度)的平均值。將海平面作為零高度,零高度上的壓強(qiáng)為76厘米水銀柱高,而空氣溫度作為+15℃。
在對(duì)流層范圍內(nèi),空氣溫度隨高度的上升而下降。因此在對(duì)流層中聲速值也隨高度的上升而減小。如果按照國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)大氣計(jì)算,為了計(jì)算對(duì)流層內(nèi)某一高度上的聲速,可以利用下面這一近似公式:(米/秒)…………………(9)
式中的高度H用米為單位,按照這個(gè)公式,對(duì)流層中的聲速每升高250米,即減小1米/秒。
在11公里(11000米)以上的高度,在同溫層溫度開始變?yōu)楣潭?按照國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)大氣,等于―56.5℃,因此在這些高度上的聲速也應(yīng)當(dāng)認(rèn)為是固定的由式(8)
…………………………………(10)
同溫層的聲速 米/秒
4聲速與媒質(zhì)質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)速度
聲速代表的是聲振動(dòng)在媒質(zhì)中的傳播速度,它與媒質(zhì)質(zhì)點(diǎn)本身的振動(dòng)速度是完全不同的兩個(gè)概念,人們說話,聲波在空氣中的傳播速度米/秒。那么空氣中質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)速度u的最大值等于多少呢?下面我們作些估算。
由式(1),體積元的運(yùn)動(dòng)方程:
……………………………………………(11)
它把聲壓p和質(zhì)點(diǎn)的速度u聯(lián)系在一起。
在平面波情況下,質(zhì)點(diǎn)的位移為:
速度:
………………………………………………… (12)
式中 是速度的最大值,稱為速度振幅。
設(shè)聲壓的方程式為: ……………(13)
式中pm表示聲壓的振幅,表示聲壓和位移間的位相差。將式(12)(13)代入式(11),得:
所以:
因此聲壓的方程式為
…………………………(14)
表明:聲壓與振動(dòng)速度成正比,并具有相同的位相,都按位移超前越大,同一聲壓下質(zhì)點(diǎn)獲得的速度u就越小;反之,則u越大。 稱為介質(zhì)的聲阻,以z表示,即:
…………………………………………(15)
由上式可知,質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)速度的幅值為,對(duì)空氣,當(dāng)溫度為20℃時(shí),密度千克/米3,聲速v=344米/秒。如果設(shè)聲壓幅值帕(約相當(dāng)于人們大聲講話時(shí)的聲壓),可求得質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)速度的幅值為: (米/秒)
可見與u完全是兩回事,也可看出聲波的速度要比質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)速度大得多。