丰富大学物理课堂教学的尝试

2022-09-12

在基础学科中大学物理普遍被学生认为是一门比较难学的课程, 它既需要学生具有扎实的高中物理知识, 又需要学生有较好的高等数学基础, 这样一来, 无疑增加了学习的难度。为了能使学生尽快地适应大学物理的学习, 教学方法的灵活性和多样性就成了打开大学物理大门的一把金钥匙。良好的教学方法不仅能激发学生的学习兴趣, 充分发挥学生在教学活动中的主体作用, 提高课堂的教学效果, 而且也能培养学生的自学能力、思维能力和想象能力。

1 教学尝试

1.1 用简单的实验现象解析物理理论

物理知识来源于实践, 传授物理知识的最佳途径是物理实验。以下是我在教学中应用的几个实际例子:

例1:在讲到液体的表面张力现象的时候, 设计这样两个小实验——在肥皂水里面加入少量甘油, 混合均匀形成肥皂液。先做一个圆形金属环, 第一次在环中间系一根细线, 将环浸入肥皂液后取出, 环上就张有一层肥皂膜圈, 如果刺破线左方的薄膜, 则我们看到右方的肥皂膜收缩成弯月形的最小面积;第二次在环中间系上一个细线圈, 同样将环浸入肥皂液后取出使环上张有一层肥皂膜圈, 如果刺破细线圈中的薄膜, 则我们看到细线圈被拉成圆形。这一实验充分说明液体表面张力的存在, 同时表明表面张力具有使液面收缩到最小趋势的性质;在一个浅底盘中放入一定量的水, 然后在水面上洒一些花椒面, 待其稳定后用干净的中指指尖轻触盘边的水面, 水中的花椒面没有什么反应, 换其他手指再试, 结果是一样的;然后用涂抹肥皂的指尖再试, 立即会看到所有的花椒面纷纷逃往对面。这一实验充分说明液体的表面张力会随着不同物质的加入而改变, 同时表明对于水来讲, 肥皂是一种表面活性物质, 能够降低它的表面张力的大小。

例2:在讲到简谐振动的合成时, 用示波器和函数信号发生器实际演示李萨如图形, 在演示过程中改变输入频率使图形发生改变, 例如使纵向的8字形改变为横向的8字形等。由此演示不仅方便了对于两个相互垂直的简谐振动合成轨迹的理解, 同时更可以形象地说明。还可以演示“拍”现象, 直观的理解两个同方向、等振幅但频率略有差异的简谐振动的合成轨迹。

例3:在讲到薄膜干涉的时候, 用例1中的方式制备肥皂液使其能吹出直径约10厘米的肥皂泡, 让学生从不同的角度进行观察, 会看到不同的颜色。这一实验说明光程差的改变能使不同波长的光线产生干涉加强现象;也间接说明如果膜的厚度不同, 那么产生干涉加强的光线的波长也不同。

1.2 用物理学史激发学生学习物理的兴趣

第一个角度:物理学的发展和社会的进步密不可分。

在讲解绪论和引言部分的时候, 我会讲到在人类发展史上每一次大国的兴起和建立都和物理学的发展密不可分。比如:17、18世纪, 牛顿力学体系的建立和热力学的发展使热机的效率不断提高, 引起了以蒸汽机为动力标志的第一次工业革命, 这使当时的英国成为“日不落”帝国。

第二个角度:物理学知识在生活中的广泛运用。

在讲到电学和热力学的时候适当讲些家电的原理、构成和应用, 例如静电屏蔽原理在电视机上的应用, 循环过程在电冰箱、空调上的实际应用;在讲到流体力学的时候列举连续性原理以及伯努力方程的实际应用, 比如平时常用的空气清新剂、皮革护理液、杀虫剂等的喷雾原理;在讲到光的干涉理论时列举各种光学助视仪器镜头表面上的镀膜、汽车玻璃上的镀膜等;在讲到波动和振动的时候适当讲解电磁波在现代生活中的广泛运用、声波的运用如北京天坛公园的“回音壁”、“三音石”等……在进行讲解的同时启发学生自己运用所学的物理知识解释一些实际生活中与物理有关的生活现象。

第三个角度:利用物理学史知识培养学生的爱国主义精神。

物理学史中含有相当丰富的爱国主义教育内容, 如果能够在教学中适时结合这些知识进行讲解, 不仅能培养学生的民族自豪感、社会责任感, 还能激发他们的学习热情。讲测量时, 指出世界上最早的记时工具是我国周代的“漏刻记时”;讲光波时, 介绍早在春秋时期的学术著作《墨经》中就有关于小孔成像的论述;讲磁学的时候, 介绍宋代的沈括最早发现磁偏角;讲导体和绝缘体时, 适当介绍我国对“超导”的研究已处于世界领先水平;讲力学时, 介绍我国有关通讯卫生、运载火箭、光纤通信、核潜艇等知识。

1.3 用数字化技术实现教学现代化

数字化技术已经广泛的应用于人类的科学研究、生产实践和日常生活当中, 在远程网络教学中也已经利用数字化技术实现了计算机实验模拟。如果在大学物理教学中适当应用数字化技术, 一是增加了教学的现代化气息, 二是能使某些枯燥的理论得到良好的演示, 三能增加物理习题求解的趣味性。在教学工作中, 计算机不能仅仅作为多媒体工具来使用, 在更多的时候, 我是把它作为数字计算和模型演示的工具, 并把它尽可能的应用到每一章、每一节的教学活动中。

1.4 用启发式教学培养学生的自学能力

教学中, 我常设计一些与教学内容相关的问题, 让学生在课堂上或在课后完成, 使学生从开始的被动接受知识转变到自己独立提出问题、独立解决问题。比如在讲到刚体时, 我会提出:“结合我们学到的刚体理论分析一下为什么汽车轮子要做成柱形而不是象自行车轮子那样?”学生结合转动惯量理论很容易得出结论:汽车轮子之所以做成柱形, 主要的原因之一是柱体转动惯量较小, 易于很快停下来。又如讲到静电场中的导体和电介质时, 我会提出:“为什么高压输电线表面要尽量做得光滑?”学生结合尖端放电现象会得出结论:是因为如果表面不光滑的话就会产生尖端放电而浪费电能。

1.5 用由浅入深的习题完成对物理理论的理解和进一步深化

在教学过程中要不时穿插各种各样的物理习题, 从填空、选择、改错、证明、作图到计算、综合和讨论等, 用不同的习题形式有针对性地消化和深化物理理论。由于题型的多样性, 在一定程度上减少了计算题的数量, 但却使得习题容量大、涉及范围广, 这样做不仅开阔了学生视野、减少了师生负担, 而且提高了学习效率, 到期末还会兼得一份经由自己辛勤劳动而获得的复习资料。在设计习题的过程中, 我会加入一些不是只有固定答案的发散性问题, 这就促使学生在解答这些一题多解、一问多答的习题时寻找更多的信息以获取更多的答案, 从而达到对学生进行发散性思维训练的目的。在解决讨论性习题时, 采用多种形式, 如:“课堂随机讨论”、“随机小组讨论、代表发言辩论”、“教师专题讲座和学生讲座”等, 机动灵活的完成该题目。

2 结语

通过尝试灵活多样的授课形式, 不仅极大地改善了基础理论枯燥无味的授课方式, 使学生能够在轻松愉快地氛围下较好地接受物理理论, 增加了学生学习物理的兴趣, 培养了学生的物理思维能力、创新精神和创新能力, 提高了他们的科学素质, 而且还在客观上起到了增加教师自身素质, 提高业务能力的效果, 同时, 在一定程度上培养了学生的爱国主义精神。

摘要：文章介绍了笔者在大学物理教学中采用不同教学方法相结合的尝试以及体会。

关键词：大学物理,教学方法,教学尝试