馬朋月 蘇元敏

[摘 要]大學(xué)物理教學(xué)應(yīng)改變舊的教學(xué)模式，突出物理學(xué)方法論，加強研究性學(xué)習(xí)，配合大學(xué)物理實驗，培養(yǎng)學(xué)生學(xué)習(xí)能力、創(chuàng)新能力。

[關(guān)鍵詞]大學(xué)物理教學(xué);物理學(xué)方法;研究性學(xué)習(xí);實驗

[中圖分類號]G642 [文獻標識碼]A

大學(xué)物理學(xué)是理工科非物理專業(yè)開設(shè)的一門課程，各專業(yè)課時略有不同。一般由物理系教師任課。對于這些非物理專業(yè)的學(xué)生來說，如何使他們通過課程的學(xué)習(xí)，掌握物理學(xué)的基本方法，開闊眼界，培養(yǎng)創(chuàng)新精神和能力，我認為應(yīng)著重注意以下幾方面。

1 以知識為載體，突出物理學(xué)方法論

學(xué)習(xí)物理離不開概念和規(guī)律，概念和規(guī)律的產(chǎn)生不是憑空的，有著大量的事實根源和實際經(jīng)驗，在教學(xué)中應(yīng)當(dāng)從實驗事實和物理發(fā)展史出發(fā)，使學(xué)生了解物理概念和規(guī)律的形成、發(fā)展和演變過程，對它的來龍去脈以及相互之間的聯(lián)系有較深入和全面的理解，如自由由落體運動規(guī)律的得出，就突出表現(xiàn)了研究物理問題的基本方法。關(guān)于自由落體問題，最早亞里士多德有過論斷，即物體下落的快慢與它的重量成正比，通俗地講，就是重物比輕物下落地快。伽利略在《關(guān)于兩門新科學(xué)的對話》中，運用落體佯謬的理論實驗作出邏輯反駁，他說如果這個論斷成立，那么將一輕一重兩個物體拴在一起下落，重的物體由于被輕的物體拖著而變慢，輕的物體由于被重的物體拖著而加快，因而此時它將比原先的重物下落得慢，但這兩個物體拴在一起，卻比原先的重物更重，因而此時它下落會更快。這樣從同一命題得出了兩個矛盾的結(jié)論，據(jù)此伽利略用理性的邏輯推理，推斷出了亞里士多德的錯誤。但是他并不滿足，繼續(xù)通過觀測與實驗的研究手段，把自由落體的運動規(guī)律正確地揭示了出來。從這個過程我們可以看出，研究物理學(xué)的基本方法，即有明確的研究目的，通過一般觀察，提出假設(shè)，建立理想模型，運用邏輯和數(shù)學(xué)的手段得出推論，再通過物理的或理想的實驗對推論進行檢驗，對假設(shè)進行修正和推廣，等等。愛因斯坦和英費爾德在《物理學(xué)的進化》中評論說，伽利略的發(fā)現(xiàn)以及他所應(yīng)用的科學(xué)的推理方法，是人類思想史上最偉大的成就之一，而且標志著物理學(xué)的真正開端。在大學(xué)物理教學(xué)中突出物理學(xué)的方法論，授人以漁，才能啟迪智慧，培養(yǎng)創(chuàng)新能力。

2 重視研究性學(xué)習(xí)，注重解決問題的過程

研究性學(xué)習(xí)不一定是規(guī)范嚴謹?shù)目茖W(xué)研究，是指學(xué)生按照科學(xué)研究的思維方式及方法，在教師的指導(dǎo)下自主地學(xué)習(xí)、探索，主動地獲取知識、應(yīng)用知識去解決問題。大學(xué)物理的最終教學(xué)目就是培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力。從物理學(xué)史，我們可以知道物理學(xué)的每一次重大發(fā)現(xiàn)無不是掙脫舊的觀念的束縛，才得以發(fā)展的。如普朗克的能量子假設(shè)，突破了能量連續(xù)變化的傳統(tǒng)觀念;愛因斯坦的狹義相對論也是突破了牛頓的絕對時空觀的束縛，才得以建立。通過大學(xué)物理教學(xué)培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新精神和能力，是大學(xué)物理教學(xué)的一個優(yōu)勢，應(yīng)充分發(fā)揮。要加強學(xué)生研究性學(xué)習(xí)，教師必須首先要改變舊的教學(xué)模式。在舊的模式下，學(xué)生處于被動接受狀態(tài)，是以教師為中心的，這樣做的結(jié)果是學(xué)生的自主性、積極性受到壓抑，得不到支持與鼓勵，久而久之，其創(chuàng)新潛能得不得發(fā)展或發(fā)展空間極小。加強研究性學(xué)習(xí)沒有固定的模式，要根據(jù)課程教學(xué)內(nèi)容以及學(xué)生的學(xué)習(xí)實際靈活運用并隨時進行調(diào)整。例如在大學(xué)物理力學(xué)部分慣性定律的教學(xué)，可以讓學(xué)生就伽利略、笛卡爾和牛頓等人對慣性定律的論述，發(fā)表自己的見解，討論哪種論述更為準確地描述了慣性這一客觀存在，哪種表述存在什么樣的缺陷，以及是否可以看成是合外力為零時牛頓第二定律的一個特例。要完成這一研究性學(xué)習(xí)，學(xué)生們必須到圖書館、資料室查閱資料，還要到實驗室以及自制實驗器具進行實驗。對實驗數(shù)據(jù)進行分析、想象、推理、判斷等得出結(jié)論，教師再引導(dǎo)學(xué)生對結(jié)果開展討論，補充和完善，在這一過程中教師要充分肯定學(xué)生的學(xué)習(xí)成果，鼓勵學(xué)生提高自信心，這樣學(xué)生能夠?qū)W會研究性學(xué)習(xí)，能夠與他人合作交流，體會到科學(xué)研究并不神秘，是人人可以嘗試的，這個過程的收獲也是普通課堂教學(xué)無可比擬的。教師在大學(xué)物理教學(xué)過程中可以布置長時間或短時間的課下研究題目，也可以是學(xué)生根據(jù)自己的愛好和興趣擬定的研究題目，這樣為學(xué)生提供更多的研究性學(xué)習(xí)機會，這就是研究性學(xué)習(xí)的主要目的，不在于學(xué)生記在腦子里多少具體的知識，而在于這些知識，不是一潭死水，不是字母數(shù)字的堆砌，不在于得出多少或多么高的學(xué)術(shù)價值的結(jié)論，而是鍛煉學(xué)生發(fā)現(xiàn)、提出、解決問題的能力乃至創(chuàng)新能力。

3 突出實驗在大學(xué)物理教學(xué)中的作用

物理學(xué)是一門實踐性很強的學(xué)科，物理概念的確立，物理規(guī)律的發(fā)現(xiàn)、建立和檢驗都是通過大量實驗結(jié)果概括得到的。物理實驗在物理學(xué)的發(fā)展中占有重要的地位。例如英國物理學(xué)家托馬斯·楊，他設(shè)計出楊氏雙孔實驗，說明光具有波動性，但是當(dāng)時科學(xué)界有反對意見，菲涅爾又設(shè)計了雙面鏡干涉實驗，有力地支持了光的波動說;又如對于邁克爾遜-莫雷實驗的零結(jié)果，愛因斯坦曾說過，如果我們承認邁克爾遜實驗的零結(jié)果是事實，那么地球相對以于太運動的想法就是錯的，這是引導(dǎo)我走向狹義相對論的最早想法。在大學(xué)物理教學(xué)中，也應(yīng)十分重視實驗教學(xué)。我們的教學(xué)不僅要使學(xué)生具備比較深廣的理論知識，更要具有較強的科學(xué)實驗?zāi)芰?。通過實驗使學(xué)生獲得物理實驗的基本知識，基本方法和基本技能，使學(xué)生具備從事科學(xué)實驗的基本素質(zhì)、理論聯(lián)系實際和實事求是的科學(xué)態(tài)度，嚴肅認真的工作作風(fēng)，不怕挫折、積極進取的探索精神等。比如我在一個非物理專業(yè)的大學(xué)物理實驗課中是這么嘗試的，選取大學(xué)物理實驗中的《電表的改裝與校正》實驗，實驗的目的是把微安表頭改裝成電流表和電壓表。這個實驗說難不難，說簡單也不是那么容易就能完成好的。之所以選這個實驗是因為它和同學(xué)們中學(xué)學(xué)習(xí)的內(nèi)容聯(lián)系比較緊密，又在學(xué)習(xí)了大學(xué)物理理論的基礎(chǔ)上。除了能給學(xué)生設(shè)計實驗發(fā)揮的空間，它也能達到鍛煉學(xué)生動手能力的目的，包括電路的連接，各種儀表的使用和讀數(shù)。學(xué)生們有實驗講義，實驗講義內(nèi)容很全，從實驗?zāi)康摹嶒瀮x器、實驗步驟以及實驗數(shù)據(jù)的記錄表格等都很詳細。對這個試驗，我在實驗前一周，給同學(xué)們布置的實驗任務(wù)就是，拋開實驗講義，只要求實驗?zāi)康倪_到，可以自由發(fā)揮，他們的實驗講義可以作為參考。這樣為達到實驗?zāi)康?，學(xué)生們必須思考利用什么樣的方法設(shè)計電路，設(shè)計實驗步驟，設(shè)計數(shù)據(jù)記錄表格，然后再動手實驗，動手實驗還要有如何連接電路，如何使用儀表，如何讀出實驗數(shù)據(jù)，以及實驗數(shù)據(jù)處理并分析誤差。最后的結(jié)果是，大約三分之一部分同學(xué)覺得實驗的形式很好，有難度，有挑戰(zhàn)性，非常好，很有意思，學(xué)習(xí)物理熱情空前高漲;另有約五分之一就覺得難，太難了，紛紛跟我說他們在中學(xué)也是只會做題，動手做實驗的機會非常少。對我來說，給同學(xué)們布置這樣的實驗任務(wù)。一部分同學(xué)發(fā)揮了自己的創(chuàng)造才能，鍛煉了思維，鍛煉了動手能力。而那一小部分同學(xué)，至少也認真預(yù)習(xí)了實驗內(nèi)容，而不是像有的時候即便不預(yù)習(xí)實驗，按照詳細的實驗講義，“按圖索驥”，也能勉強完成實驗。培養(yǎng)學(xué)生基本的科學(xué)實驗?zāi)芰?、實驗設(shè)計能力、動手能力、分析判斷能力，閱讀理解實驗器材說明書的能力、書寫表達能力等。在大學(xué)物理實驗中，一方面重視基礎(chǔ)的驗證性實驗，另一方面對設(shè)計性綜合實驗應(yīng)加大力度，以克服學(xué)生按照驗證性實驗的思路，根據(jù)實驗?zāi)康暮图榷ǖ膶嶒灢襟E，機械化、按部就班地完成實驗的弊端。在設(shè)計性綜合實驗中，強調(diào)學(xué)生運用大學(xué)物理理論知識獨立設(shè)計實驗方法，并運用誤差理論對實驗結(jié)果進行分析。只有重視實驗，對學(xué)生有明確的要求，結(jié)合大學(xué)物理理論教學(xué)中的研究性學(xué)習(xí)，才能上好大學(xué)物理實驗課，收到較好的教學(xué)效果。

[參考文獻]

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