吳義炳

（福建農(nóng)林大學(xué) 機(jī)電工程學(xué)院，福建 福州 350002）

關(guān)于農(nóng)林院校物理教學(xué)改革的思考

吳義炳

（福建農(nóng)林大學(xué) 機(jī)電工程學(xué)院，福建 福州 350002）

由于歷史和辦學(xué)定位等原因，大學(xué)物理這門(mén)重要的基礎(chǔ)課程在農(nóng)林院校中地位較低、發(fā)展緩慢、課程的學(xué)時(shí)較少，各專(zhuān)業(yè)對(duì)大學(xué)物理的要求不一，學(xué)生缺乏學(xué)習(xí)興趣和積極性。針對(duì)以上情況，對(duì)大學(xué)物理課程本身的改革顯得十分必要，本文將談?wù)劥髮W(xué)物理改革中值得思考的幾個(gè)方面。

大學(xué)物理；教學(xué)改革；物理學(xué)史

物理學(xué)作為研究物質(zhì)及其運(yùn)動(dòng)規(guī)律的基礎(chǔ)科學(xué)，在培養(yǎng)人的科學(xué)思想方法、精神品質(zhì)等方面，有著極其重要的特殊教育功能和文化價(jià)值。可以說(shuō)大學(xué)物理學(xué)課程是培養(yǎng)和提高學(xué)生科學(xué)素養(yǎng)、發(fā)展學(xué)生科學(xué)思維方法和科學(xué)研究能力的一門(mén)十分必要的基礎(chǔ)課。

然而，當(dāng)今高校為了增加畢業(yè)生的就業(yè)機(jī)會(huì)，對(duì)課程設(shè)置作出較大改革，原有必修基礎(chǔ)課的學(xué)時(shí)數(shù)大幅度地減少，以增加學(xué)生專(zhuān)業(yè)選修課的時(shí)間和參與社會(huì)實(shí)踐活動(dòng)的機(jī)會(huì)。另外，在農(nóng)林院校中，大學(xué)物理的地位相對(duì)較低，學(xué)時(shí)更少；其次，隨著辦學(xué)規(guī)模的迅速擴(kuò)大，各農(nóng)林院校的格局和結(jié)構(gòu)也發(fā)生了很大變化，學(xué)科專(zhuān)業(yè)分布更加廣泛，理工類(lèi)專(zhuān)業(yè)學(xué)生人數(shù)約占全校學(xué)生人數(shù)的 60%，有的甚至達(dá)到 80%，已不再是傳統(tǒng)意義上的農(nóng)林院校，各個(gè)專(zhuān)業(yè)對(duì)物理教學(xué)提出眾多不同層次的要求；還有，農(nóng)林院校的學(xué)生由于對(duì)大學(xué)物理認(rèn)識(shí)上普遍存在片面性，認(rèn)為物理與他們所學(xué)專(zhuān)業(yè)的關(guān)聯(lián)性和實(shí)用性不大，從而缺乏學(xué)習(xí)興趣和積極性。針對(duì)以上現(xiàn)象，要想改變農(nóng)林院校大學(xué)物理教學(xué)的現(xiàn)狀必須首先從學(xué)科建設(shè)自身找原因。因此，對(duì)農(nóng)林院校大學(xué)物理教學(xué)的改革勢(shì)在必行。

本人結(jié)合自己多年的教學(xué)實(shí)踐，談?wù)勗诖髮W(xué)物理課程教學(xué)改革過(guò)程中值得思考的幾個(gè)方面。

1 認(rèn)清大學(xué)物理的價(jià)值是教學(xué)改革的前提

1.1 大學(xué)物理課程可以傳授學(xué)生基礎(chǔ)知識(shí)與基本技能。

物理學(xué)處在自然科學(xué)金字塔的最底層，是其它學(xué)科的基礎(chǔ)。大學(xué)物理的基本知識(shí)、基本原理與理論是學(xué)生將來(lái)學(xué)習(xí)專(zhuān)業(yè)課、工程技術(shù)乃至今后的長(zhǎng)遠(yuǎn)發(fā)展的基礎(chǔ)。一方面，物理學(xué)的基本理論、基本思想不僅成為其它自然科學(xué)的重要基礎(chǔ)和概念；其思維方式和研究方法亦為其它科學(xué)所借鑒。另一方面，物理學(xué)的原理與現(xiàn)象和工程技術(shù)及日常生活都有著密切的聯(lián)系，在大學(xué)物理教學(xué)過(guò)程中可以把原理與應(yīng)用結(jié)合起來(lái)，其實(shí)，從原理引申到應(yīng)用并不需要花費(fèi)很多時(shí)間，卻能讓學(xué)生體會(huì)到物理學(xué)在各學(xué)科與工程技術(shù)中的實(shí)際價(jià)值。

1.2 大學(xué)物理課程有利于提高學(xué)生的綜合素質(zhì)。

大學(xué)物理在高素質(zhì)人才的培養(yǎng)中有著它獨(dú)特的、其它學(xué)科所無(wú)法替代的作用。因?yàn)樗粌H可以培養(yǎng)學(xué)生的邏輯推理能力，更重要的是它可以豐富學(xué)生的想像力和增強(qiáng)學(xué)生的創(chuàng)新意識(shí)，而這些對(duì)學(xué)生今后的可持續(xù)發(fā)展尤其重要。正如愛(ài)因斯坦曾說(shuō)過(guò):“想像力比知識(shí)更重要，因?yàn)橹R(shí)是有限的，而想像力概括著世界上的一切，推動(dòng)著進(jìn)步，并且是知識(shí)進(jìn)化的源泉”。[1]愛(ài)因斯坦還說(shuō)：“提出一個(gè)問(wèn)題往往比解決一個(gè)問(wèn)題更重要，因?yàn)榻鉀Q問(wèn)題也許僅僅是數(shù)學(xué)上或?qū)嶒?yàn)上的一個(gè)技能而已，而提出新的問(wèn)題、新的可能性，從新的角度去看舊的問(wèn)題，卻需要有創(chuàng)造性的想像力，而且標(biāo)志著科學(xué)的真正進(jìn)步。”[2]

2 優(yōu)化教學(xué)內(nèi)容是教學(xué)改革的基礎(chǔ)

2.1 根據(jù)不同的專(zhuān)業(yè)選擇不同的教學(xué)內(nèi)容，以適應(yīng)少學(xué)時(shí)。

在少學(xué)時(shí)的情況下，要求大學(xué)生掌握和理解“按教學(xué)大綱規(guī)定的”全部物理內(nèi)容是不切實(shí)際的。試圖僅僅通過(guò)改變一些教學(xué)手段來(lái)實(shí)現(xiàn)探究型教學(xué)的目標(biāo)也只能是“海市蜃樓”。因此，首先就應(yīng)該精簡(jiǎn)大學(xué)物理的教學(xué)內(nèi)容，這是所說(shuō)的精簡(jiǎn)不是籠統(tǒng)的刪除一些內(nèi)容，而是應(yīng)在了解學(xué)生所學(xué)專(zhuān)業(yè)的相關(guān)課程的基礎(chǔ)上，針對(duì)不同專(zhuān)業(yè)學(xué)生，講授的內(nèi)容有所側(cè)重，可以把大學(xué)物理課程按學(xué)時(shí)或相近專(zhuān)業(yè)分來(lái)分類(lèi)授課。例如：農(nóng)學(xué)院學(xué)生認(rèn)為力學(xué)和熱學(xué)與專(zhuān)業(yè)課聯(lián)系最為緊密，課時(shí)可以往這兩部分傾斜；材料學(xué)院大學(xué)物理可以向力學(xué)和熱學(xué)傾斜; 信息學(xué)院可以側(cè)重于電磁學(xué)方面。誠(chéng)然，教學(xué)內(nèi)容的精簡(jiǎn)，絕不是一朝一夕的事。只有在每個(gè)教育工作者創(chuàng)造性工作的基礎(chǔ)上相互交流、集思廣益、逐漸積累、深思熟慮、反復(fù)實(shí)驗(yàn)，才有可能得到符合教學(xué)實(shí)際的教學(xué)內(nèi)容。

2.2 從提高學(xué)生的興趣方面來(lái)更新教學(xué)內(nèi)容

2.2.1 將物理前沿技術(shù)融入經(jīng)典物理的教學(xué)中

物理學(xué)是一門(mén)嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目茖W(xué)，基本觀念、基本原理和基本技能等基本功的訓(xùn)練，永遠(yuǎn)是物理課程的核心，也是我國(guó)物理教學(xué)的優(yōu)良傳統(tǒng)。但學(xué)生同時(shí)也期望著在大學(xué)物理課程中能盡可能多的接觸物理前沿。因此，作為提高學(xué)生興趣的一種手段，在物理教學(xué)過(guò)程中應(yīng)向?qū)W生適當(dāng)介紹物理的前沿技術(shù)與成果，在介紹時(shí)，著重介紹新技術(shù)、新設(shè)備中的基本物理原理，將物理教學(xué)與近代科學(xué)技術(shù)有機(jī)的結(jié)合在一起；另外，基本思想和基本方法結(jié)合基礎(chǔ)物理教學(xué), 介紹前沿的高新科技成果的創(chuàng)新思維及其物理基礎(chǔ)知識(shí)，將學(xué)生引入一個(gè)富于現(xiàn)代、前沿及創(chuàng)新氣息的學(xué)習(xí)天地中, 這對(duì)于開(kāi)發(fā)學(xué)生的創(chuàng)新思維, 激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)新意識(shí), 激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情和求知欲都是十分有益的。

2.2.2 將理論知識(shí)與實(shí)踐相結(jié)合

在理論講解的基礎(chǔ)上及時(shí)引入實(shí)例，使抽象的理論知識(shí)在實(shí)踐中找到相應(yīng)的“著陸點(diǎn)”。如：通過(guò)對(duì)歷史上多次發(fā)生的小鳥(niǎo)與飛機(jī)相撞事件，引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行思考：為什么小鳥(niǎo)與飛機(jī)相撞后會(huì)導(dǎo)致飛機(jī)嚴(yán)重受損甚至機(jī)毀人亡呢？要求學(xué)生根據(jù)所學(xué)的動(dòng)量原理，通過(guò)碰撞模型，用數(shù)據(jù)說(shuō)明問(wèn)題，就可加深了對(duì)動(dòng)量、沖量、動(dòng)量定理的實(shí)際理解。這樣既能提高學(xué)生學(xué)習(xí)物理的興趣，又有利于培養(yǎng)和提高他們分析和解決實(shí)際問(wèn)題的能力。再如：在講劈尖干涉時(shí)，可以舉這樣的例子：我們都知道固體材料熱脹冷縮都是存在的，但由于變化很細(xì)微，一般的測(cè)量工具是很難測(cè)到的，現(xiàn)在有專(zhuān)門(mén)的儀器--膨脹系數(shù)測(cè)量?jī)x可以解決這個(gè)問(wèn)題，而膨脹系數(shù)測(cè)量?jī)x的主要原理就是利用劈尖干涉。在介紹多普勒效應(yīng)時(shí)，可以用汽車(chē)的測(cè)速儀來(lái)說(shuō)明；在講光的偏振時(shí)，向?qū)W生介紹利用偏振現(xiàn)象測(cè)溶液的濃度；在講波的合成時(shí)，讓學(xué)生根據(jù)原理設(shè)計(jì)簡(jiǎn)易消聲器，有源耳罩等等。這些還可以使學(xué)生感到物理就在我們身邊，很實(shí)用，無(wú)形中也培養(yǎng)了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。

2.2.3 在教學(xué)中引入物理學(xué)史

在新課開(kāi)講時(shí)注重物理學(xué)史的講述，可以起到開(kāi)題的作用。科學(xué)家事跡的穿插，對(duì)同學(xué)們可以起到鼓舞和示范的作用。例如：在講到麥克斯韋方程組時(shí)，一開(kāi)始就講一大堆數(shù)學(xué)公式，那學(xué)生聽(tīng)起來(lái)就覺(jué)得很枯燥?？梢韵冉榻B下關(guān)于麥克斯創(chuàng)建電磁場(chǎng)方程的相關(guān)事跡，就能收到很好的效果。我們知道麥克斯韋方程組中最具有突破性意義的兩個(gè)創(chuàng)新點(diǎn)是位移電流和有旋電場(chǎng)概念的建立。就如位移電流吧，這是麥克斯韋研究電容器充電放電時(shí)傳導(dǎo)電流不連續(xù)性而引出的，變化電流通過(guò)電容器時(shí)，傳導(dǎo)電流并未通過(guò)電容器。這本是一個(gè)司空見(jiàn)慣的電流現(xiàn)象，為什么只有麥克斯韋才從中提出位移電流的概念？麥克斯韋的成功說(shuō)明了什么？說(shuō)明了機(jī)遇只垂青有準(zhǔn)備的頭腦。同時(shí)，物理學(xué)史還可以培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)思維，使他們知識(shí)立體化。物理學(xué)史的教學(xué)將科學(xué)家們?cè)谔剿鬟^(guò)程中的“智慧之光”帶給學(xué)生，可以做到“授之以漁”。

3 改進(jìn)教學(xué)手段是教學(xué)改革的基本途徑

3.1 運(yùn)用多媒體教學(xué)

采用多媒體可以讓學(xué)生在相同的時(shí)間內(nèi)獲得更多的與課程內(nèi)容相關(guān)的信息。適當(dāng)采用多媒體教學(xué)，不僅可以增加信息量，提高教學(xué)節(jié)奏，而且利用多媒體技術(shù)，通過(guò)圖形顯示、動(dòng)畫(huà)模擬、文字說(shuō)明等，可形成一個(gè)全新的圖文并茂、動(dòng)靜結(jié)合、聲情融會(huì)的形象、直觀、生動(dòng)的教學(xué)環(huán)境。例如：在講解波速與波線上小介質(zhì)元的振動(dòng)速度的區(qū)別時(shí)，通過(guò)多媒體動(dòng)畫(huà)來(lái)演示波沿波線的傳播過(guò)程，對(duì)這兩個(gè)概念的理解就會(huì)得簡(jiǎn)單而明了；在講授楊氏雙縫干涉、劈尖干涉和牛頓環(huán)時(shí)，通過(guò)多媒體動(dòng)畫(huà)，可以形象生動(dòng)地展示當(dāng)條件變化時(shí)干涉條紋的變化，促進(jìn)學(xué)生對(duì)物理知識(shí)的理解和記憶。在碰撞運(yùn)動(dòng)中，它是一個(gè)在極短時(shí)間內(nèi)完成的物理過(guò)程，如果僅通過(guò)教師的語(yǔ)言敘述或板書(shū)描繪，很難讓學(xué)生真正理解。利用多媒體技術(shù)，可以讓學(xué)生清楚地看到彈性碰撞的物體，從接觸、擠壓、形變、產(chǎn)生彈力、然后分離的全過(guò)程。

3.2 盡可能多做些課堂演示實(shí)驗(yàn)

在大學(xué)物理教學(xué)過(guò)程中進(jìn)行演示實(shí)驗(yàn)，即能培養(yǎng)學(xué)生觀察力，也容易激發(fā)同學(xué)們的興趣，有效地加深學(xué)生對(duì)概念和原理的理解。通過(guò)一些演示實(shí)驗(yàn)還可以使原本很雜散、抽象和枯燥理論知識(shí)具體化、形象化。例如，光的偏振部分，內(nèi)容較多，而且抽象，理解起來(lái)有一定的難度，如果用純理論講解，要使學(xué)生掌握至少也要四個(gè)學(xué)時(shí)。如果在課堂上采用通過(guò)偏振光演示儀來(lái)演示出偏振現(xiàn)象、旋光現(xiàn)象，然后再驗(yàn)證馬呂斯定律和布儒斯特定律等，同時(shí)進(jìn)行相應(yīng)的講解，可以使原本抽象的理論變成簡(jiǎn)單的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，這樣用兩個(gè)學(xué)時(shí)就可以把光的偏振全部講完，而且學(xué)生反映效果更佳。這即可提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，又能適應(yīng)當(dāng)今少學(xué)時(shí)的現(xiàn)狀。

3.3 開(kāi)公選課和講座的方式

除了開(kāi)設(shè)大學(xué)物理必修課外, 可以在全校范圍內(nèi)開(kāi)設(shè)系列化的相關(guān)選修課以滿(mǎn)足不同專(zhuān)業(yè)學(xué)生對(duì)物理學(xué)知識(shí)的不同需求。選修課可以選擇在工程領(lǐng)域中某一類(lèi)應(yīng)用知識(shí),如傳感器原理及應(yīng)用、激光原理及應(yīng)用等, 將選修課的內(nèi)容與大學(xué)物理課程的內(nèi)容有機(jī)地聯(lián)系在一起，即可以彌補(bǔ)大學(xué)物理學(xué)時(shí)少的問(wèn)題，也可以滿(mǎn)足一些學(xué)生“吃不飽”的要求，還有助于培養(yǎng)學(xué)生的工程應(yīng)用意識(shí)和創(chuàng)新能力, 也加強(qiáng)了學(xué)生對(duì)專(zhuān)業(yè)課內(nèi)容中物理原理的運(yùn)用。

另外，可以請(qǐng)一些資深的學(xué)者或工程技術(shù)人員開(kāi)設(shè)一些物理方面講座，可以是物理最前沿的領(lǐng)域，甚至近幾年的物理諾貝爾獎(jiǎng)的相關(guān)課題，即使學(xué)生不一定能完全理解，甚至哪怕只是引導(dǎo)學(xué)生向前沿科學(xué)望一望，都會(huì)對(duì)開(kāi)闊他們的眼界，樹(shù)立信心，增強(qiáng)興趣，啟迪他們的思維，加深他們對(duì)大學(xué)物理的理解有好處。

大學(xué)物理課程改革面臨的困難很多，只有全面地認(rèn)識(shí)當(dāng)前的具體情況，及時(shí)進(jìn)行教學(xué)改革，積極主動(dòng)地探索各種提升大學(xué)物理教學(xué)質(zhì)量的方法，構(gòu)建有自身特色的物理課程體系和教學(xué)模式，才能真正實(shí)現(xiàn)大學(xué)物理作為一門(mén)基礎(chǔ)課在農(nóng)林院校應(yīng)有的價(jià)值。

[1]許良英,等編譯.愛(ài)因斯坦文集(第一卷)[M].北京:商務(wù)印書(shū)館,1977:284.

[2]愛(ài)因斯坦A ,英費(fèi)爾德L.物理學(xué)的進(jìn)化(周肇威譯)[M].上海:上?？茖W(xué)技術(shù)出版社,1962:66.

G642

A

1673-2219（2011）08-0042-02

2011－3－18

吳義炳（1974－），男，講師，碩士，主要從事大學(xué)物理教學(xué)與物理材料的研究。

(責(zé)任編校：劉志壯)