趙 佩 鄭繼明 王曉輝 賀慶麗 鄭新亮
(1. 西北大學(xué) 物理學(xué)院,陜西 西安 710127;2. 西北大學(xué) 光子學(xué)與光子技術(shù)研究所,陜西 西安 710127)
物理學(xué)是現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的基礎(chǔ),公共基礎(chǔ)物理課程“大學(xué)物理學(xué)”中所體現(xiàn)出的科學(xué)思維以及認(rèn)識論和方法論,對學(xué)生現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)知識結(jié)構(gòu)的形成所起的潛移默化的作用是其他任何課程都無法取代的。 對于理工科大學(xué)生來說,大學(xué)物理學(xué)課程的授課時間正好是他們升入大學(xué)的第一年,本課程的學(xué)習(xí)也是他們深入學(xué)習(xí)后續(xù)專業(yè)課程的橋梁。 由于近年來中學(xué)的“課改”與大學(xué)物理學(xué)課程的教學(xué)出現(xiàn)了脫節(jié)現(xiàn)象,且理工科大學(xué)新生的物理基礎(chǔ)普遍較薄弱,某些學(xué)生在中學(xué)階段的一些學(xué)習(xí)方式和習(xí)慣也給大學(xué)教育以及學(xué)生創(chuàng)造力和想象力的發(fā)展產(chǎn)生了負(fù)面影響[1],這些都對高校大學(xué)物理學(xué)課程的教學(xué)提出了新的要求,而高校教學(xué)質(zhì)量的提高和教師專業(yè)知識、教育教學(xué)理念等因素密切相關(guān)。 本文針對擔(dān)任非物理專業(yè)大學(xué)物理學(xué)課程的教師應(yīng)該具備的專業(yè)素質(zhì)提出了一些看法,探討了教師所具備的專業(yè)素質(zhì)對實現(xiàn)教學(xué)目標(biāo)所起的關(guān)鍵性作用。
基礎(chǔ)物理教學(xué)有三個層面的目標(biāo):一是掌握基礎(chǔ)物理學(xué)的基本概念、基本定理及基本規(guī)律;二是掌握數(shù)學(xué)建模的方法,使學(xué)生具備初步的應(yīng)用微積分解決物理問題的能力;三是掌握物理思想,深刻領(lǐng)會物理學(xué)中所蘊涵的博大的物理精神。 對此,擔(dān)任大學(xué)物理學(xué)課程的教師應(yīng)該具備以下基本的物理與數(shù)學(xué)方面的素質(zhì):
1. 深刻領(lǐng)悟物理思想
物理學(xué)是一門在實驗和觀測的基礎(chǔ)上,應(yīng)用抽象思維和邏輯思維推理去理解物質(zhì)世界的構(gòu)成及其動力學(xué)的科學(xué),這些特征使物理學(xué)在自然科學(xué)門類中始終處于先導(dǎo)地位。 因此,教師應(yīng)在基礎(chǔ)物理和理論物理的基礎(chǔ)上,深刻理解大學(xué)物理學(xué)課程中的邏輯思維及邏輯結(jié)構(gòu),這樣才能講好基礎(chǔ)物理的基本思想,闡明物理學(xué)中所包含的由宏觀到微觀、由表及里的認(rèn)識論,展現(xiàn)出物理學(xué)探索物質(zhì)世界的構(gòu)成及其運動規(guī)律的科學(xué)精神。
例如,大學(xué)物理學(xué)中的原子物理學(xué)是一門引導(dǎo)學(xué)生從經(jīng)典物理向近代物理入門的重要部分,也是本課程中最具挑戰(zhàn)性的內(nèi)容之一。 它的思維方式、研究方法與宏觀領(lǐng)域完全不同,非常抽象。其中最重要的是對波粒二象性的認(rèn)識,它突破了經(jīng)典物理“確定論”的思想,成為量子物理學(xué)的基石之一。 對此,教師應(yīng)該從科學(xué)家們對物理現(xiàn)象和物理規(guī)律逐步深入的探究中,認(rèn)識每種物理理論的條件性、局限性,認(rèn)識物理理論的相對真理性。 這樣才能在教學(xué)中幫助學(xué)生更好地理解物理學(xué)發(fā)展的曲折性和物理思維的獨特性,并通過物理學(xué)的理性思維訓(xùn)練,逐步培養(yǎng)大學(xué)生獨立思考、尊重客觀事實的科學(xué)精神[2]。 這里我們結(jié)合物理學(xué)史,從氫原子的光譜分析去探索氫原子的模型;由湯姆遜的原子模型到盧瑟福散射再到玻爾的原子模型,最后介紹薛定諤方程;從能量子概念引出光量子概念,再引出物質(zhì)波的概念。 這樣講述不僅使學(xué)生了解物理學(xué)是如何在實驗的基礎(chǔ)上逐步探索物質(zhì)的微觀結(jié)構(gòu)以及領(lǐng)會物理規(guī)律的邏輯思維,同時從波粒二象性概念的提出過程學(xué)生也得到這樣的啟示,科學(xué)具有誘發(fā)性,一種思想會誘發(fā)一個理論的產(chǎn)生,任何科學(xué)理論的確立都必須經(jīng)歷曲折的過程,都必須經(jīng)得住時間和實踐的檢驗。 事物總是在不斷地發(fā)展與變化,而人們只能從事物的現(xiàn)象中去猜測真理,去接近真理。 物理學(xué)的這種研究方法,對于非物理專業(yè)的理工科大學(xué)生的科學(xué)素質(zhì)的提高起著不可替代的作用。
2. 高層次物理學(xué)的知識儲備
當(dāng)代科學(xué)技術(shù)的快速發(fā)展以及近年來大學(xué)物理學(xué)課程內(nèi)容的改革,促使教師必須掌握教學(xué)改革后的相關(guān)教學(xué)內(nèi)容,同時必須具有比基礎(chǔ)物理學(xué)的講授內(nèi)容更廣更深的物理學(xué)知識儲備,而不能僅以教學(xué)大綱或一本教科書的內(nèi)容為限,這樣才能站在更高的角度去闡述基礎(chǔ)物理的教學(xué)內(nèi)容,才能深入淺出地剖析問題,從而把自己對知識點的理解呈現(xiàn)給學(xué)生。 我們推薦費曼著的《物理學(xué)講義》,讓教師從中學(xué)習(xí)物理學(xué)大師是如何透徹洞見和精辟理解基礎(chǔ)物理學(xué)的。
比如在講授“引力”問題時,我們采用透視歷史的方法來引入萬有引力定律,在此基礎(chǔ)上討論引力的現(xiàn)代問題,諸如引力紅移和引力塌縮以及引力波探測等問題,和物理學(xué)的前沿相銜接;然后回過來處理二體開普勒問題的理論,使學(xué)生能切實掌握相應(yīng)的理論方法[3]。
3. 扎實的數(shù)學(xué)基礎(chǔ)和數(shù)學(xué)建模能力
物理學(xué)是一門定量的科學(xué),數(shù)學(xué)對于物理學(xué)而言,不僅能夠定量描述物理量之間的變化關(guān)系,更是一種分析物理系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)及其動力學(xué)的強有力的推理工具,它為物理理論的演繹提供了具有邏輯思維的數(shù)學(xué)模型。 因此,教師需要具備扎實的數(shù)學(xué)基礎(chǔ)和掌握數(shù)學(xué)建模的思想,才能在教學(xué)中講清物理系統(tǒng)中復(fù)雜的規(guī)律是如何通過各種合理的近似、推理,得出簡明的數(shù)學(xué)表示式的,從而培養(yǎng)學(xué)生用數(shù)學(xué)的意識和觀點去觀察、解釋和表述物理問題的能力。
最直接的例子就是牛頓和萊布尼茨在對質(zhì)點運動的描述上,產(chǎn)生了微積分的概念,并建立了描述質(zhì)點運動的微分方程,這是物理學(xué)與微積分學(xué)內(nèi)在聯(lián)系的最基本的范例,同時也解釋了“飛矢不動”悖論的錯誤根源。
另外,在大學(xué)物理學(xué)課程中,很多物理定律都是由實驗數(shù)據(jù)最后擬合成描述物理規(guī)律的公式,這種對“實驗數(shù)據(jù)的擬合”的方法,需要熟悉數(shù)學(xué)中的函數(shù)關(guān)系和物理量之間的關(guān)系才能“猜”出,或是用數(shù)學(xué)中一些逼近的方法(例如帕德逼近、泰勒級數(shù)展開近似等)構(gòu)造出來,這是數(shù)學(xué)建模中一種非常重要的方法。 我們可以結(jié)合教學(xué)內(nèi)容的講授,使學(xué)生了解實驗數(shù)據(jù)擬合和理論推導(dǎo)相結(jié)合的重要性。
例如,在討論黑體輻射問題時,我們介紹了在分析擬合大量實驗數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上,產(chǎn)生的斯特藩—玻爾茲曼定律和維恩位移定律。 而普朗克在綜合了維恩公式和瑞利—金斯公式各自的成功之處之后,進而給出了與實驗數(shù)據(jù)驚人吻合的普朗克輻射公式[4]141-143。 這里,普朗克的能量子思想是與經(jīng)典物理學(xué)理論不相容的,但正是這一新的思想,使物理學(xué)發(fā)生了劃時代的變化。 在討論了熱力學(xué)與統(tǒng)計物理學(xué)后,我們又能夠用量子統(tǒng)計的方法進一步分析空腔內(nèi)輻射場的能量密度和黑體輻射的規(guī)律[4]140,幫助學(xué)生進行比較和深入理解。
總之,對于擔(dān)任“大學(xué)物理學(xué)”課程的教師,首先必須對物理學(xué)的基本內(nèi)容和邏輯結(jié)構(gòu)下工夫鉆研。 對本課程中涉及的物理學(xué)歷史、現(xiàn)狀和前沿等方面,從整體上都應(yīng)有全面且較深入的了解;其次,還需要把自己對物理學(xué)的思維和探索研究的方法融入教學(xué)內(nèi)容中,培養(yǎng)學(xué)生判別正確與錯誤的能力;另外,教師所具備的扎實的數(shù)學(xué)功底和數(shù)學(xué)建模能力對于提高教學(xué)質(zhì)量也同樣重要。
1. 有些基本內(nèi)容,用新的觀點來闡明
大學(xué)物理學(xué)課程的教學(xué)目標(biāo)之一是提高學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)。 因此對一些基礎(chǔ)內(nèi)容,可以嘗試用新的或是更直觀的觀點來講述,并盡量地融入現(xiàn)代科研中的一些新的觀點,在某些知識點上適當(dāng)?shù)貫榭茖W(xué)前沿的研究開“窗口”。
例如,關(guān)于“質(zhì)量”的概念,在牛頓第二定律中是在慣性系統(tǒng)下定義的,而在萬有引力定律中是在引力系統(tǒng)中定義的,通常的教材都是由這兩個公式導(dǎo)出了重力加速度,這里暗含著引力質(zhì)量與慣性質(zhì)量相等的前提。 當(dāng)我們較深入地了解愛因斯坦的引力理論后,在教學(xué)中才能讓學(xué)生理解,正是引力質(zhì)量與慣性質(zhì)量是否相等的問題促使愛因斯坦對引力質(zhì)量的本質(zhì)進行深入思考,建立了新的引力理論。 同時說明牛頓的這兩個定律是在弱引力場下近似成立,從而使學(xué)生認(rèn)識到物理定律應(yīng)用的條件和前提,了解科研探索的思想方法。
2. 以研促教,教研相長
作為21 世紀(jì)的大學(xué)物理教育,至少應(yīng)該讓學(xué)生在大學(xué)期間接觸到物理學(xué)的前沿理論,為學(xué)生深入了解物理學(xué)在科技和工程技術(shù)中的應(yīng)用做好鋪墊。 對此,教師在研究自己專業(yè)問題的同時也需要翻閱與課程知識點相關(guān)的現(xiàn)代科研成果的資料,把自己科研中涉及的科學(xué)前沿問題的物理思維和研究方法穿插在教學(xué)中;或者讓有興趣的學(xué)生在課程內(nèi)容的基礎(chǔ)上參與相關(guān)的課題。 這樣既促進了教師的教學(xué)研究,也加深了學(xué)生對物理學(xué)基礎(chǔ)知識的理解。
目前,如何將現(xiàn)代物理前沿和當(dāng)代最新技術(shù)成果轉(zhuǎn)化為基礎(chǔ)物理教學(xué)資源,這已成為本課程教學(xué)改革中的一個重要任務(wù)。
3. 注意選擇課程內(nèi)容的某些知識點與學(xué)生所學(xué)專業(yè)知識相聯(lián)系
考慮到當(dāng)前科學(xué)研究綜合、交叉、滲透的發(fā)展趨勢,在教學(xué)中我們嘗試物理學(xué)和相關(guān)學(xué)科如地質(zhì)、化學(xué)化工、生物等學(xué)科之間的交叉互動,使學(xué)生感受到自然科學(xué)是一個相互有關(guān)聯(lián)的整體。 但需要注意的是,這些聯(lián)系是客觀存在,不要人為地、牽強附會地去制造,而是需要引導(dǎo)學(xué)生去發(fā)現(xiàn)、去感受。
在教學(xué)內(nèi)容的某些專題的選擇上,需要兼顧學(xué)生專業(yè)的需求,適當(dāng)調(diào)整某些教學(xué)內(nèi)容的側(cè)重點;編寫或選擇與學(xué)生專業(yè)知識密切相關(guān)的例題,盡可能體現(xiàn)教學(xué)內(nèi)容與學(xué)生專業(yè)知識密切聯(lián)系的原則。 通過教學(xué)實踐,我們觀察到這種做法一方面為后續(xù)課程的學(xué)習(xí)提供了必要的基礎(chǔ);另一方面,也為想進一步深造的學(xué)生提供了一條路徑,為交叉學(xué)科的發(fā)展提供了“窗口”。
量綱分析是基于量綱一致的原則,分析物理量之間關(guān)系的一種方法,是學(xué)習(xí)物理和研究物理學(xué)問題的重要出發(fā)點。 但在通常的物理教科書中,量綱理論往往只是順便提及或一帶而過。 關(guān)于量綱的作用,在教學(xué)中也只介紹單位的換算、檢查公式的對錯等少數(shù)方面[5]63。 近年來,在各學(xué)術(shù)刊物上刊登了多篇關(guān)于量綱分析在高校物理教學(xué)中的應(yīng)用與探討的文章,指出了量綱分析在物理學(xué)的學(xué)習(xí)和教學(xué)中的重要性,給出了π 定理的具體應(yīng)用及物理定律的表達式中量綱分析的眾多實例。 國內(nèi)外的教材也都給出了量綱分析的一些基本方法,尤其是趙凱華教授的《定性與半定量物理學(xué)》[5]一書中,對量綱分析也給出了較系統(tǒng)的描述。 對于講授大學(xué)物理學(xué)的教師來說,應(yīng)該具備量綱分析的基本知識,這樣在討論某些典型問題時,通過引入量綱分析的方法,使一些疑難問題迎刃而解。 同時,將量綱的概念與物理和數(shù)學(xué)知識相結(jié)合,使學(xué)生體會到這種科學(xué)分析方法的重要性,對他們以后從事本專業(yè)或交叉學(xué)科的工作有著重要的作用。
1. 使學(xué)生建立量綱分析的初步概念,理解物理規(guī)律的基本思想
大學(xué)物理學(xué)這門課程面對的是一年級的學(xué)生,他們基本上沒有量綱及量綱分析的概念,我們必須由淺入深地介紹量綱分析的方法。 在教學(xué)中發(fā)現(xiàn)學(xué)生學(xué)習(xí)的困難之一是他們初次接觸到微積分的概念,對由微積分表示的物理概念以及如何利用微積分的概念求解較復(fù)雜的物理問題感到困惑。 我們結(jié)合量綱分析法,通過詳細解讀微積分運算中各項的量綱及物理意義,幫助學(xué)生掌握應(yīng)用微積分的概念理解物理規(guī)律中的基本思想,提高學(xué)生分析和解決問題的能力。
2. 用量綱分析法定性檢驗物理定律數(shù)學(xué)表達式的正確性
如前所述,很多物理定律是在實驗的基礎(chǔ)上通過數(shù)學(xué)建模的方法得到其數(shù)學(xué)表達式。 這里,我們需要考慮的是,這樣得到的數(shù)學(xué)表達式是否合理? 量綱分析法能夠幫助我們進行定性的檢驗。 而且,在物理學(xué)中,僅僅靠量綱分析也可得到某些重要結(jié)論[5]67。
例如,黑體輻射中的普朗克輻射公式是用復(fù)雜的物理量構(gòu)成的數(shù)學(xué)表達式,對這個知識點我們可以通過量綱分析,給出公式中每一個物理量的量綱,并且使學(xué)生明確指數(shù)函數(shù)必定是無量綱化的,通過考察公式中指數(shù)上各個物理量的量綱,由玻爾茲曼常數(shù)的量綱就可以得到普朗克常數(shù)的量綱,這種量綱的定性分析,可以初步確定此公式中物理量之間的關(guān)系是合適的。 在普朗克輻射公式發(fā)表的十年后,通過對普朗克常數(shù)數(shù)值的精確測量,發(fā)現(xiàn)普朗克輻射公式與實驗結(jié)果非常吻合,普朗克常數(shù)的確定為量子理論的發(fā)展奠定了基礎(chǔ),成為量子物理的標(biāo)志。
我們知道,任何一個物理公式中的每一個代數(shù)項必須具有相同的量綱,因此檢核物理公式中每一項及等式兩邊的量綱,就可以定性地檢驗各項中的物理量的關(guān)系是否恰當(dāng),從而定性地分析物理規(guī)律的數(shù)學(xué)表達式正確與否。
在大學(xué)物理學(xué)課程的教學(xué)中我們重視量綱分析,體會到這是培養(yǎng)學(xué)生思考問題和分析問題的科學(xué)素養(yǎng)的一種積極有效的途徑。 如果能夠結(jié)合教學(xué)恰當(dāng)?shù)剡\用量綱分析法,給學(xué)生做好量綱分析的示范,可使學(xué)生對這門課程中物理規(guī)律的理解進一步提升,以便學(xué)生今后能熟練、恰當(dāng)?shù)貞?yīng)用量綱概念和量綱法則解決一些疑難問題。
來越高。 對此,教師需要具備先進的教學(xué)理念,掌握現(xiàn)代的教學(xué)方法和教學(xué)手段。
我們可以從全國教學(xué)研討會議、網(wǎng)絡(luò)、各種教學(xué)研究的期刊中吸取兄弟院校教學(xué)改革的經(jīng)驗,把適合本課程的教學(xué)方法和內(nèi)容安排在相應(yīng)知識點的教學(xué)中。 這種安排的形式是靈活的,有些先進的講授方法可以直接融入教學(xué)中,較長的視頻可以直接發(fā)給學(xué)生自學(xué)。 例如,將全國教學(xué)名師吉林大學(xué)張漢壯教授講授力學(xué)課程的教學(xué)視頻發(fā)給學(xué)生,其中關(guān)于角動量守恒的表演給學(xué)生留下深刻的印象,使學(xué)生們對角動量守恒定律有了形象而直觀的理解。 在“慕華學(xué)堂”中,清華大學(xué)精品慕課名師王青教授先進的教學(xué)理念值得我們鑒賞和學(xué)習(xí)。 由此也提示我們,在教學(xué)中要十分關(guān)注學(xué)生的反應(yīng),關(guān)注和分析學(xué)生提出的問題。 這些都需要教師不斷地學(xué)習(xí)和分享先進的教學(xué)理念和經(jīng)驗,在長期的摸索及不間斷的實踐中,使教師的教學(xué)理念得到及時的更新,使教學(xué)能力得到提高。
大學(xué)物理學(xué)課程對于非物理專業(yè)的學(xué)生而言屬于公共基礎(chǔ)課程,有些學(xué)生對本課程重視程度不夠,學(xué)習(xí)熱情不高,這對任課教師提出了更高更多的要求。 教師需要掌握基本的教學(xué)技能及多種教學(xué)方法,開展研究性教學(xué)。
1.“物理情境”的教學(xué)思想
“物理情境”教學(xué)思想的關(guān)鍵是要調(diào)動學(xué)生學(xué)習(xí)積極性,因而在具體的教學(xué)中,教師的作用是創(chuàng)造不同的學(xué)習(xí)環(huán)境,挖掘和開發(fā)學(xué)生的積極心態(tài),讓學(xué)生的情緒進入學(xué)習(xí)的最佳狀態(tài)。 結(jié)合不同的教學(xué)目標(biāo)和教學(xué)內(nèi)容,我們通過分析物理問題的歷史文化積淀、物理體系發(fā)展過程的科學(xué)方法以及物理知識與社會生活的聯(lián)系,加深學(xué)生對基本內(nèi)容的理解。 例如,在講授電磁學(xué)中的基本實驗、概念、規(guī)律時,重點介紹相關(guān)發(fā)現(xiàn)的歷史過程,通過介紹場、源兩派代表人物韋伯和麥克斯韋的觀點和主要貢獻,以及綜合兩派把經(jīng)典電磁理論推向頂峰的洛倫茲的觀點和主要貢獻,闡明麥克斯韋電磁場方程和洛倫茲公式的由來、含義和地位,指出它們是經(jīng)典電磁理論的兩大支柱。 通過學(xué)習(xí)歷史,可以了解真實的發(fā)現(xiàn)過程,領(lǐng)略前輩大師的創(chuàng)新精神,還有助于加深對基本內(nèi)容的理解[6]。 在教學(xué)內(nèi)容的選擇上,通過引入一些趣味性的學(xué)習(xí)內(nèi)容,激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣;在數(shù)學(xué)的處理上,注重數(shù)學(xué)結(jié)論,簡化推導(dǎo)過程;在闡述物理問題時,突出物理背景和前景,讓學(xué)生了解整個物理學(xué)的知識結(jié)構(gòu)和圖景,培養(yǎng)學(xué)生的開放式思維;用物理學(xué)史和著名物理學(xué)家的人文趣事、而建立物理規(guī)律的艱難過程,培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)的學(xué)習(xí)態(tài)度和良好的人文道德。 這些舉措能夠很好地激發(fā)學(xué)生對所學(xué)課程乃至所學(xué)專業(yè)的興趣,使學(xué)生的學(xué)習(xí)變被動為主動,走上追本溯源、橫向擴展、縱向深入乃至交叉融合的自主學(xué)習(xí)、探究式學(xué)習(xí)的道路[7]。
2. 探索多種教學(xué)方法,實踐開放式教學(xué)模式
大學(xué)本科教育不是給學(xué)生灌輸知識,而是為學(xué)生終身學(xué)習(xí)和創(chuàng)新發(fā)展奠定基礎(chǔ),這就要重視學(xué)生獨立獲取知識的能力,包括通過書本和實踐獲取知識能力的培養(yǎng)。 針對不同的教學(xué)內(nèi)容,采用多種教學(xué)方式或開放式教學(xué)模式非常重要。
對于重點內(nèi)容或?qū)W生在學(xué)習(xí)時感到抽象的物理概念,不是直接搬出結(jié)論,而是嘗試采用先提出問題、分析問題的背景材料和基本方法,激發(fā)學(xué)生的探索和發(fā)現(xiàn)的興趣,再給學(xué)生提供一個獨立思考的空間。 通過分析比較的方法,引導(dǎo)學(xué)生去發(fā)現(xiàn)不同物理現(xiàn)象中的特點。
通過講座、研討、競賽、小論文等多種形式,激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)物理的興趣。 例如,我們通過組織開放式課堂教學(xué)實踐活動——“讓物理走進大眾”“物理之夜”“物理知識競賽”“名師講座”等活動,增加學(xué)生對物理學(xué)習(xí)的主動性,也使學(xué)生將課堂學(xué)習(xí)與人類生活聯(lián)系起來,使素質(zhì)教育融入文化課之中。 教學(xué)中追求教學(xué)方式的多樣化與個性化,創(chuàng)設(shè)具有吸引力的課堂教學(xué)情境[8],讓學(xué)生能夠體會到物理的美妙之處。
3. 發(fā)揮習(xí)題在教學(xué)中的作用
充分發(fā)揮習(xí)題在教學(xué)中的作用。 例如,我們針對歷年來學(xué)生作業(yè)中常見的錯誤,編制、精選一些典型例題,通過對題目舉一反三的分析,使學(xué)生加深對基本知識點的理解以及運算技能的訓(xùn)練;強調(diào)學(xué)生獨立思考,可以討論但不能抄襲,做習(xí)題時不以標(biāo)準(zhǔn)答案為目標(biāo);鼓勵學(xué)生對原有題目做出合理修改和推廣討論;有的題目可能沒有唯一答案,甚至沒有現(xiàn)成答案,鼓勵學(xué)生提出自己的新方案、新觀點;鼓勵學(xué)生在討論、質(zhì)疑、習(xí)題、考試、論文中的超常發(fā)揮;理解學(xué)生在學(xué)習(xí)過程中出現(xiàn)的幼稚、錯誤,設(shè)計從錯誤中學(xué)習(xí)的教學(xué)方案以及教師本身改正錯誤的過程也是一種十分有效的教學(xué)方法;重視數(shù)學(xué)方法對物理學(xué)規(guī)律和對物理系統(tǒng)定量分析的作用,防止學(xué)生隨意套用公式的做法。
為進一步拓寬學(xué)生視野,滿足不同學(xué)生的需要,教師還可列出一定數(shù)量的文獻,精選一些綜合性強難度較大的問題,讓學(xué)有余力的學(xué)生去思考和練習(xí)。 這一系列的舉措培養(yǎng)了他們自主學(xué)習(xí)的能力,收到了較好的教學(xué)效果。
教師必須具備現(xiàn)代教育技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的素質(zhì),尤其是要學(xué)會使用多媒體及有關(guān)現(xiàn)代化教學(xué)手段。 把多媒體技術(shù)應(yīng)用在大學(xué)物理學(xué)課程的教學(xué)中,根據(jù)具體知識點的要求分別采用文本、聲音、圖像、動畫等多種表現(xiàn)形式,從而使學(xué)生對于物理概念及物理規(guī)律的理解直觀、形象,同時也能夠提高課堂教學(xué)的效率。
大學(xué)物理學(xué)中的有些概念和數(shù)學(xué)表述很抽象,學(xué)生理解困難。 例如,駐波與行波不同的運動形式、電磁波的傳播、氫原子中電子云的分布等,用多媒體展示出來能夠幫助學(xué)生建立清晰的物理圖像。 另外,借助動畫形式的多媒體,可以演示振動的傳播,單縫衍射圖案等,但不是所有內(nèi)容都適合采用多媒體教學(xué)。 多媒體教學(xué)信息量大、變換快,難以體現(xiàn)教師自己的教學(xué)思想,因此,教師應(yīng)針對課程的具體內(nèi)容做好課程設(shè)計,靈活選擇教學(xué)手段,使多媒體、網(wǎng)絡(luò)教學(xué)與傳統(tǒng)教學(xué)相結(jié)合。我們提倡對公式的推導(dǎo)、問題的引入,重難點內(nèi)容的展開等采用傳統(tǒng)的板書,以便教師隨時觀察學(xué)生聽課時的精神狀態(tài),并通過討論、提問了解學(xué)生對問題的理解程度,及時修正教學(xué)方法、調(diào)整教學(xué)內(nèi)容或進度,因材施教。
另一方面,鼓勵學(xué)生應(yīng)用數(shù)學(xué)軟件,由具體的物理問題出發(fā),建立相應(yīng)的數(shù)學(xué)模型;通過利用基本的數(shù)值計算方法和計算機應(yīng)用軟件計算一些具體問題。 這樣,可以培養(yǎng)學(xué)生對實際物理問題進行數(shù)學(xué)建模的能力以及對數(shù)學(xué)公式和數(shù)學(xué)運算結(jié)果賦予物理意義的能力[9]。 同時使學(xué)生進一步了解,這些物理內(nèi)容是可以用數(shù)學(xué)建模的方法,并通過求解數(shù)學(xué)物理方程的解得到。 使學(xué)生對深入學(xué)習(xí)物理學(xué)的層次有一個感性的認(rèn)識,激發(fā)一部分學(xué)生探究物理學(xué)奧秘的熱情。
學(xué)無止境,教亦無止境。 從事大學(xué)物理課程教學(xué)的教師,必須在整個的教學(xué)生涯中及時更新和改進自己的專業(yè)知識和教學(xué)技能;用當(dāng)代最新的科學(xué)成果武裝自己,立足于自身知識結(jié)構(gòu),具備精深的專業(yè)基礎(chǔ)理論、專業(yè)的前沿知識和廣博的相關(guān)知識,為提高大學(xué)物理課程的教學(xué)質(zhì)量添磚加瓦。