趙新麗 張金波 吳永萍

(揚(yáng)州大學(xué)物理科學(xué)與技術(shù)學(xué)院 江蘇 揚(yáng)州 225002)

愛因斯坦說：“興趣是最好的老師.”興趣是學(xué)生學(xué)習(xí)動(dòng)機(jī)中最活躍、最現(xiàn)實(shí)并帶有強(qiáng)烈情感色彩的因素，是推動(dòng)學(xué)生學(xué)習(xí)最實(shí)際的內(nèi)部動(dòng)力.有了興趣，便能產(chǎn)生積極的情感和學(xué)習(xí)的主動(dòng)性，學(xué)習(xí)效率就高，興趣與學(xué)習(xí)相輔相成，互相促進(jìn)[1,2].大學(xué)物理是高等院校培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng),提高學(xué)生分析問題和解決問題的能力、協(xié)調(diào)理論知識(shí)與提高動(dòng)手能力的一門重要的且必修的公共基礎(chǔ)課.然而，在一些綜合性大學(xué)，很多農(nóng)林、生命類專業(yè)的低年級(jí)學(xué)生一聽說大學(xué)還要學(xué)習(xí)物理，就望而生畏，叫苦連天，總是被逼無奈，不得已而學(xué)之.因此，激發(fā)、培養(yǎng)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣、調(diào)動(dòng)他們的學(xué)習(xí)熱情，在物理課程教學(xué)中顯得尤為重要.

為克服學(xué)生對(duì)物理課程的畏難情緒，充分調(diào)動(dòng)他們的學(xué)習(xí)積極性，把學(xué)習(xí)興趣真正轉(zhuǎn)化為積極的、主動(dòng)的學(xué)習(xí).筆者在多年從事為農(nóng)林、生命類各專業(yè)的物理課授課過程中，針對(duì)不同的教學(xué)內(nèi)容，選用了不同的教學(xué)方法來激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，介紹如下.

1 適時(shí)思路提示 激發(fā)求知欲望

思路提示，是指在自然科學(xué)的學(xué)習(xí)過程中，把科學(xué)家做出結(jié)論時(shí)的思路告訴學(xué)生的一種啟發(fā)式教學(xué)方法，運(yùn)用思路提示不僅可以提高學(xué)生的創(chuàng)新思維能力，還可以激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣[3].

在學(xué)生的初始印象中，物理是難學(xué)、難懂的一門課程，而且涉及的數(shù)學(xué)知識(shí)比較多，對(duì)于一些非物理專業(yè)特別是農(nóng)林、生命類專業(yè)的學(xué)生，由于數(shù)學(xué)和物理基礎(chǔ)比較薄弱，學(xué)生在聽課過程中容易感覺枯燥、乏味.對(duì)于此類內(nèi)容，筆者會(huì)適時(shí)插入相關(guān)理論背后的故事.通過簡(jiǎn)要介紹理論創(chuàng)立者的生平及理論創(chuàng)立的過程，不僅可以活躍課堂氣氛，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，同時(shí)，也可以深深地影響學(xué)生，幫助學(xué)生樹立正確的人生觀和價(jià)值觀[4].

如在講量子物理時(shí)，筆者在講課前先放映了一段紀(jì)錄片《愛因斯坦未竟之篇章》，該片記錄了愛因斯坦深信宇宙的本質(zhì)是美麗簡(jiǎn)單的，一定有一個(gè)統(tǒng)一理論能闡釋宇宙間所有的物理現(xiàn)象，在這份信念的支撐下，即使晚年臥病在床，他依舊孜孜不倦地推演計(jì)算著.遺憾的是，盡管愛因斯坦耗盡了后半生，但依舊沒有找到這樣的理論.正當(dāng)愛因斯坦在尋找統(tǒng)一理論的道路上屢屢受挫的時(shí)候，一群年輕的科學(xué)家奪走了愛因斯坦的光芒，引領(lǐng)了物理的主流.他們創(chuàng)立了一個(gè)描述微觀世界的物理理論——量子力學(xué).這個(gè)理論讓我們知道，微觀世界與我們?nèi)庋劭吹降暮暧^世界完全不同，它如此的神奇魔幻，超越了當(dāng)時(shí)所有科幻作者的想像力.又如，在講述光在介質(zhì)表面反射和折射時(shí)的偏振現(xiàn)象時(shí)，筆者講述了馬呂斯在研究方解石雙折射時(shí)，偶然發(fā)現(xiàn)一個(gè)像點(diǎn)消失了的故事.在講授X射線衍射時(shí)，筆者引入倫琴發(fā)現(xiàn)X射線的過程.其他物理學(xué)家的故事也被用于物理教學(xué)中，取得了較好的教學(xué)效果.

當(dāng)然，在教學(xué)中應(yīng)當(dāng)注意對(duì)于學(xué)史的講述要少而精.如果是為講故事而講故事，容易分散學(xué)生的注意力，也達(dá)不到應(yīng)有的教學(xué)效果.榜樣的力量是無窮的，科學(xué)家對(duì)科學(xué)不懈追求的精神,研究和解決問題的獨(dú)特方法以及他們的光輝業(yè)績(jī)，會(huì)使每一個(gè)有進(jìn)取心的學(xué)生心向往之，進(jìn)而激發(fā)他們的學(xué)習(xí)興趣，鼓舞他們的學(xué)習(xí)熱情.同時(shí)，那些創(chuàng)新思想、創(chuàng)新方法也激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)物理的興趣和熱情.

2 列舉生活實(shí)例 展示實(shí)驗(yàn)教學(xué)

在教學(xué)中，好的導(dǎo)語可以激發(fā)學(xué)生的求知欲和學(xué)習(xí)興趣，使他們產(chǎn)生學(xué)習(xí)的愿望和意向.為此，筆者把日常生活中的實(shí)例和實(shí)驗(yàn)作為導(dǎo)語引入課堂教學(xué)，以激起學(xué)生的好奇心，使他們帶著濃厚的興趣認(rèn)真上完整堂課.

首先，舉實(shí)例.在物理課程中，部分章節(jié)的知識(shí)與現(xiàn)實(shí)生活中的許多現(xiàn)象緊密聯(lián)系在一起，對(duì)于這類知識(shí)，筆者從舉實(shí)例入手創(chuàng)設(shè)問題，牢牢抓住學(xué)生的注意力.如在講“液體的表面現(xiàn)象”時(shí)，筆者以一些生活現(xiàn)象或生活實(shí)例為引子，作為整堂課的導(dǎo)語.如“荷花上的水珠呈球形”，“ 水黽能夠站在水面上”，“毛筆尖入水散開，出水聚合”，“靜脈注射或肌肉注射時(shí)要將針管中的氣體排除后再注射”，“旱田播種后要把地面壓緊”，“冬耕的目的”等.這些實(shí)例在現(xiàn)實(shí)生活中很常見，大多數(shù)學(xué)生有親身的體會(huì).這樣，就很容易激起學(xué)生的好奇心，使他們產(chǎn)生對(duì)問題進(jìn)行探究的想法，學(xué)習(xí)的主動(dòng)性明顯提高，讓學(xué)生在不知不覺中把知識(shí)點(diǎn)牢固掌握.當(dāng)然，這類例子還有很多，表1 是作者常舉的一些例子.

表1 部分章節(jié)中所舉的實(shí)例

續(xù)表

其次,把實(shí)驗(yàn)引入課堂教學(xué).借助實(shí)驗(yàn)的直觀性，提高學(xué)生對(duì)物理定律及基本概念的理解.例如,在引入伯努利方程時(shí)，筆者取兩張白紙，平行放置，向兩張白紙中間吹氣，兩張紙吸到了一起.把這個(gè)簡(jiǎn)單、易操作、占用時(shí)間少的小實(shí)驗(yàn)搬上課堂.在學(xué)生看完整個(gè)實(shí)驗(yàn)后，緊接著設(shè)疑激發(fā)學(xué)生展開思考,如何解釋上述現(xiàn)象呢？你通過本實(shí)驗(yàn)可以得出的初步結(jié)論是什么？提出兩個(gè)問題，由此啟發(fā)學(xué)生得出結(jié)論即氣體流速越大，壓強(qiáng)越小.學(xué)生帶著探究“謎底”的迫切心情，心中充滿解決這些“為什么”的渴望，聽課的效率很高，這一節(jié)課顯得很輕松，效果很好.伯努利方程得出之后，引導(dǎo)學(xué)生應(yīng)用這一理論對(duì)開始時(shí)的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象進(jìn)行解釋.又如，在表面現(xiàn)象一章中，表面張力這一概念很重要，講授時(shí)往往是先從微觀層面上說明表面分子受力不均衡，恒有指向液體內(nèi)部的趨勢(shì)，緊接著從宏觀層面上指出表面張力是方向與液面相切、垂直作用于單位長(zhǎng)度線段上的緊縮力.學(xué)生往往對(duì)這一轉(zhuǎn)換難以理解，成為教學(xué)中的難點(diǎn).為幫助學(xué)生理解表面張力的存在和方向，筆者在課堂上放映了肥皂膜將鐵圈中的細(xì)棉線線圈拉圓的實(shí)驗(yàn)視頻.

總之，采用上述兩種方法，把抽象的物理理論以生動(dòng)活潑的形式引入課堂教學(xué)，有助于學(xué)生的理解，也更能抓住學(xué)生的注意力.

3 介紹科研前沿 凸顯實(shí)際應(yīng)用

教學(xué)中筆者發(fā)現(xiàn)農(nóng)林、生命類專業(yè)的大部分學(xué)生認(rèn)為基礎(chǔ)物理課程與所學(xué)專業(yè)關(guān)系不大，在工作中用不到，因此，對(duì)該課程不夠重視.為了糾正這種錯(cuò)誤想法，筆者在講授物理知識(shí)時(shí)，注意聯(lián)系與本專業(yè)的實(shí)際應(yīng)用和研究前沿.

(1) 介紹實(shí)際應(yīng)用.如在講授偶電層空間某點(diǎn)電勢(shì)的時(shí)候，筆者結(jié)合相關(guān)圖片，指出了解偶電層電勢(shì)的特點(diǎn)對(duì)生命科學(xué)有著重要的意義，因?yàn)閯?dòng)植物的細(xì)胞膜本身就是閉合的偶電層.細(xì)胞外空間的電勢(shì)變化在細(xì)胞通訊上有重要意義，在疾病診斷、抗逆性評(píng)價(jià)等方面都有著重要的應(yīng)用價(jià)值.又如,在靜電場(chǎng)對(duì)電偶極子的作用一節(jié)，筆者講授了偶極相互作用，并指出這種作用廣泛存在于生物分子之中，在蛋白質(zhì)分子的α螺旋結(jié)構(gòu)、DNA的雙螺旋結(jié)構(gòu)中大量存在的氫鍵就是偶極相互作用的典型例子.為了進(jìn)一步拓展學(xué)生的視野，筆者還結(jié)合相關(guān)文獻(xiàn)，介紹了在21世紀(jì)，物理學(xué)將以主力軍的身份解決生物節(jié)律、細(xì)胞通訊和生命起源等重大生命科學(xué)難題[5].

(2) 介紹科學(xué)前沿.如在講完表面現(xiàn)象一章有關(guān)表面張力和接觸角的相關(guān)知識(shí)后，筆者講述了《Nature》雜志中的一篇文章[6].該文章介紹了水黽的疏水性腿.

圖1

從掃描電鏡照片來看(圖1) ，水黽的腿均勻地覆蓋著一層傾斜度大約為20°的微米級(jí)的剛毛，而每一根剛毛又含有納米級(jí)的溝槽，在微米級(jí)的剛毛和納米級(jí)的溝槽形成的空間中覆蓋著一層空氣，這使得它的腿具有超疏水性，與水的接觸角高達(dá)167.6°±4.4°.正是這個(gè)原因使水黽的腿即使在水面上壓出(4.38±0.20) mm 深的水窩也不會(huì)刺穿水面，單腿的最大支撐力為其總體重的15倍.這類前沿知識(shí)的介紹加深了學(xué)生對(duì)表面張力和接觸角等相關(guān)知識(shí)的理解，并使學(xué)生意識(shí)到即使最前沿的仿生學(xué)研究，采用的理論很多也是來源于物理的基礎(chǔ)知識(shí).

總之，筆者通過綜合使用上述幾種教學(xué)方法，成功激發(fā)了學(xué)生學(xué)習(xí)物理的興趣并調(diào)動(dòng)了他們的學(xué)習(xí)積極性，收到了較好的教學(xué)效果，還被評(píng)為最受歡迎的教師.但筆者也清醒地認(rèn)識(shí)到，在物理教學(xué)中，上述方法的使用對(duì)激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣的作用是有限的.為使學(xué)生把學(xué)習(xí)興趣真正轉(zhuǎn)化為積極、主動(dòng)的學(xué)習(xí)動(dòng)力，還需要物理教師在日常教學(xué)過程中多學(xué)習(xí)、多積累、多總結(jié)，綜合運(yùn)用多種教學(xué)方法和創(chuàng)新思維訓(xùn)練技巧[7]，在大學(xué)物理和諧大課堂中[8]，努力探索更加有效的方法.

參考文獻(xiàn)

1 鮑鴻吉.物理教學(xué)與生活實(shí)際結(jié)合. 物理與工程,2010,20(3):3～4

2 冷美香,萬宗喜.培養(yǎng)學(xué)習(xí)興趣,提高教學(xué)質(zhì)量.青島大學(xué)師范學(xué)院學(xué)報(bào), 2001,18(2)：83～84

3 吳永萍，朱桂萍，朱海梅，張錫娟.加強(qiáng)創(chuàng)新思維訓(xùn)練 促進(jìn)創(chuàng)新能力發(fā)展.大學(xué)物理教育?？?2008，20(5):11～15

4 蔡志凌.物理學(xué)史的教育功能.安徽師范大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版),2003, 26(2):143～145

5 田秀桃.21世紀(jì)物理學(xué)的前沿及研究特點(diǎn).科技信息(學(xué)術(shù)研究)， 2008(23):96～97

6 Gao X, Jiang L. Biophysics: Water-repellent legs of water striders. Nature, 2004, 432(4): 36

7 朱海梅，吳永萍. 巧用物理思想 培養(yǎng)創(chuàng)新思維. 物理通報(bào)，2011(9):14～17

8 吳永萍，韓玖榮，朱海梅，張錫娟. 構(gòu)建大學(xué)物理和諧大課堂的教學(xué)嘗試. 物理通報(bào)，2012(2):18～20