文科物理教学方法初探

2022-09-10

英国学者C.P.Snow曾经说过:“在我们这个时代, 实际存在两种文化, 一种是人文知识分子代表的人文文化, 另一种是科学家所代表的科学文化。”在21世纪, 各学科之间相互渗透、相互影响、相互促进, 新型的交叉学科不断出现并迅速发展, 物理学的概念、研究方法和实验技术已在其他学科得到十分广泛的应用。我国物理大师家吴健雄指出:“为了避免出现社会可持续发展中的危机, 当前一个刻不容缓的问题是消除现代文化中两种文化——科学文化和人文文化——之间的隔阂。”在此背景下, 文科物理应运而生。它是面向人文、社科、经济等专业开设的一门基础知识课程, 以增强科学文化和人文文化的沟通为目的, 重在授以学生科学研究的方法和思维以及培养学生的科学精神, 从而实现学生素质教育中科学素质的提升。

然而, 在实际的教学过程中, 由于文科学生对理科课程由来已久的畏惧心理, 而且文科物理或多或少都会涉及到高等数学知识的运用, 这对于文科学生而言犹如洪水猛兽;更加上他们普遍认为物理学与所学专业没有任何联系, 所以直接导致文科学生对这门课程不感兴趣, 课堂气氛沉闷, 考试结果不理想, 以致于最终不能达到教学目的。传统的大学物理的教学方法不能适应文科物理的教学和时代要求, 文科物理教学方法的改革迫在眉睫。经过近年来的教学实践, 我们逐渐探索了一些适合文科学生的教学方法。

1 激发学习兴趣

近年来, 通过文科物理教学实践, 我们逐渐认识到要实现文科物理的教学目的, 首先必须激发文科学生对物理课程的学习兴趣, 从而激发其学习的积极性和主动性。为此, 我们采取了以下两种措施。

第一, 科技查新, 即每次课堂上学生轮流汇报一条自己感兴趣的科技新闻, 并结合自己的专业或兴趣所长加以评述。培养学生的学习兴趣必须使学生对于科学知识对现代化生产生活影响的意识具体化。例如, 一位对计算机发展前景比较关注的市场营销专业的学生给大家介绍了计算机领域著名的摩尔定律, 即集成电路芯片上所集成的元件数目每隔18个月翻一番。然而, 随着集成度的提高, 元件尺寸越来越小, 当元件尺寸越接近纳米尺寸的时候, 量子效应就越发明显, 元件的性能将发生改变。当大家听完介绍之后, 立刻对计算机未来的发展趋势展开了热烈的讨论。此时我们立刻趁热打铁, 向学生介绍量子力学的一些基本知识, 以及目前量子计算机的前沿科技和已经取得的一些成果。通过这样的教学方式, 可以让学生切身体会到物理知识对我们生产生活的深远影响, 从而激发学生的学习兴趣。

第二, 组织学生开展课堂讨论。将物理知识和身边发生的实际问题相联系也可以激发学生的学习兴趣。例如向学生介绍三种宇宙速度之时, 正值我国嫦娥一号探月卫星成功实现绕月飞行。此时要求学生通过查阅资料就探月计划对我国经济社会发展的影响开展讨论。在讨论课上学生进行了热烈的发言, 有的学生认为月球上有丰富的矿藏资源, 可以解决的球上资源短缺的问题;也有的学生认为探月计划是一个复杂的科学工程, 可以促进相关科学技术, 如大推力火箭、巨型航天飞行器、计算机、通讯等技术的飞速发展。通过课堂讨论让学生体会到物理知识和我们日常生活是紧密联系在一起的, 从而有效的激发学生的学习热情。

2 精心选择教学内容

当文科学生有了学习物理课程的兴趣之后, 为了真正使他们在文科物理课程的学习过程中培养他们的科学文化素质, 必须对教学内容进行精心选择。

首先, 文科物理不是普通物理的简写本, 它应该具有思想性。所谓物理思想, 首先指贯穿在物理内容中的人文思想。因此, 在讲授文科物理知识的时候, 应该适当的介绍物理学的发展史。例如介绍法拉第电磁感应定律的时候, 可以从阿拉果的磁针单摆实验讲起, 直到克拉顿差之毫厘的失败, 最后讲到法拉第的成功。通过这样的讲授不但让学生学习了法拉第电磁感应定律, 而且让学生认识到科学规律的发现必然是一个漫长复杂的过程, 需要坚忍不拔的毅力和持之以恒的精神。

其次, 物理学的范围非常广泛, 在有限的时间内让文科学生掌握大量的物理学知识是不可能的。因此在授课时应该注重介绍物理方法。例如类比法就是常用的物理方法之一。我们知道两个点电荷之间的静电相互作用遵守库伦定律, 而库伦定律的发现是通过类比万有引力定律并在实验的基础上得出的。其实, 人们常说的举一反三, 触类旁通就是类比法在日常生活中的具体体现。

最后, 文科学生最怕数学, 感性认识多于理性认识, 感性知识更容易被文科学生接受。例如在介绍法拉第科学贡献的时候, 应该强调法拉第是通过丰富的想象力而提出了“场”的感念。法拉第想象在磁体周围存在闭合的磁感线, 在带电体周围也存在电场线, 它们通过磁场和电场来传递相互作用。爱因斯坦为此作出了这样的评价:“想象力比知识更重要, 因为知识是有限的, 而想象力概括着世界上的一切, 推动着进步, 并且是知识进步的源泉”。

随着时间的推移, 文科学生对所学的物理知识会渐渐的淡忘, 但在学习的过程中所领悟到的物理思想、哲学思想、物理方法等等将永远留在他们心中。

3 多样化教学手段

在近年来的教学实践中, 我们采取教师讲授与观看教学录像和观摩演示实验室相结合的方式, 多种教学手段灵活运用。观看教学录像可以让学生对物理知识有直观的认识。物理知识大多源于实验, 因此在课堂上通过录像让学生观看演示实验不但可以激发学生的学习热情, 还可以让学生更好地理解物理知识。最有效的学习手段莫过于通过切身体会学知识, 让学生观摩演示实验无疑是一种非常有效的方法。组织学生进入实验室亲自动手做演示物理实验是更直接的手段。例如让学生动手操作直升机模型, 体会角动量守恒原理, 利用水波观察机械波的干涉、衍射现象等。学生通过动手操作不但学到了物理知识, 而且切身体会到了学习物理知识的乐趣, 学习效果自然非常显著。

物理学是一门古老的科学, 文科物理却是一门新兴的课程, 旨在培养文科学生的科学素质。经过近年来的教学实践, 我们总结了一些适合文科学生的教学方法, 并取得了一定的效果。但这远远不够, 如何提高文科物理的教学效果还需要大家不遗余力的继续探索。

摘要：近年来, 为了提高大学生的科学素质, 越来越多的高校开设了文科物理这门课程, 传统的大学物理课程的教学方法在面对文科学生的时候遇到了难以想象的困难。经过多年的教学实践, 我们逐渐探索了一些适合文科学生的教学方法。

关键词：科学素质,文科物理,教学方法