摘 要 根據(jù)物理學(xué)專業(yè)理論力學(xué)課程在凱里學(xué)院的教學(xué)狀況,對于該課程的教學(xué)內(nèi)容和方法如何進行改革,進行了探索。培養(yǎng)了學(xué)生不迷信書本、不迷信權(quán)威的質(zhì)疑精神,通過獨立的思考去獲取知識的能力。一個完整的教學(xué)過程表明改革后的教學(xué)受到了學(xué)生的歡迎,提高了教學(xué)質(zhì)量。
關(guān)鍵詞 理論力學(xué) 課程 教學(xué)改革
中圖分類號:G424 文獻標識碼:A DOI:10.16400/j.cnki.kjdkx.2015.08.038
Exploration of Physics Teaching Reform
YIN Haifeng
(School of Physics and Electronic Engineering, Kaili University, Kaili, Guizhou 556011)
Abstract According to the teaching situation of the course of theoretical mechanics in physics, the teaching contents and methods of the course in Kaili University are explored and the reform is carried out..?Have trained the students not superstitious books, the spirit of the doubt authority, and the ability to acquire knowledge independently..?A complete teaching process shows that the reform of the teaching has been welcomed by the students, and it has improved the teaching quality.
Key words theoretical mechanics course; teaching reform
理論力學(xué)是物理學(xué)(師范類)本科專業(yè)的一門主干課程,為物理學(xué)其他分支提供了許多必備的知識和處理問題的方法。通過學(xué)習(xí)該課程,學(xué)生應(yīng)掌握宏觀低速機械運動的規(guī)律,以及解決力學(xué)問題的一般方法。培養(yǎng)學(xué)生的抽象思維與邏輯推理能力;在深入掌握力學(xué)理論的基礎(chǔ)上,可以深入淺出地對中學(xué)物理力學(xué)部分進行分析,并且可以分析生活中和現(xiàn)代工程技術(shù)領(lǐng)域中的一些力學(xué)問題,提高中學(xué)物理課程教師的專業(yè)素養(yǎng)。升本以來,凱里學(xué)院在物理學(xué)專業(yè)核心課程理論力學(xué)的建設(shè)中,對該課程的教學(xué)內(nèi)容和方法進行了卓有成效的改革。實踐表明,這些改革可以有效地提高學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性,進而提高教學(xué)質(zhì)量。
1 教學(xué)內(nèi)容改革
理論力學(xué)是經(jīng)典力學(xué),國內(nèi)外都有比較經(jīng)典的相關(guān)教材。國內(nèi)影響比較大的是周衍柏先生編著的經(jīng)典教材《理論力學(xué)教程》。該教材目前仍被許多高校采用。然而,即使對于這些經(jīng)典教材,教材中還是存在一些地方,講解得不清楚或者存在問題。這些地方通常會使學(xué)生和部分教師感到非常困惑。近年來,我們教研組在理論力學(xué)課程教學(xué)的過程中,鼓勵學(xué)生敢于質(zhì)疑教材中知識的講授方式以及所講授知識的正確性;培養(yǎng)學(xué)生通過獨立的思考去獲取知識的能力?,F(xiàn)就我們教研組在理論力學(xué)課程的教學(xué)內(nèi)容改革方面所做的工作,舉例如下。
1.1 自然坐標系單位矢量的新認識
在講授自然坐標系中,如何運用內(nèi)稟方程求解質(zhì)點的曲線運動問題時,首先請學(xué)生通過預(yù)習(xí)講解教材中是以什么方式引入自然坐標系單位矢量以及內(nèi)稟方程的。按教材中的方式引入自然坐標系以及自然坐標系單位矢量時,是否存在著不妥之處。接著來考察下如圖1所示的質(zhì)點運動情況。設(shè)曲線C上某一點為弧長坐標的原點0,規(guī)定的正向;然后引入單位矢量和,沿軌道法向并指向曲線凹側(cè),沿軌道切線方向并指向增加的方向;為坐標軸和軌道切線方向之間的夾角。請同學(xué)們推導(dǎo)、和之間所滿足的關(guān)系式。結(jié)果表明,和教材中給出的關(guān)系式不同。這說明教材中引入自然坐標系以及自然坐標系單位矢量時,存在著不完善之處。最后,通過啟發(fā)式教學(xué),讓學(xué)生自己通過推導(dǎo)得出,加速度在自然坐標系中的表達形式與單位矢量正向的選取無關(guān)。這一結(jié)論,是教材中所沒有的。通過質(zhì)疑、探索,同學(xué)們得到了新的結(jié)論,這大大激發(fā)了同學(xué)們的學(xué)習(xí)興趣。
圖1
1.2 剛體定點轉(zhuǎn)動的張量描述
對于剛體的定點轉(zhuǎn)動,現(xiàn)行教材普遍采用角位移來描述。教材通過實例和推導(dǎo)表明,有限大小轉(zhuǎn)動的角位移不是矢量,而無限小轉(zhuǎn)動的角位移是矢量。在講授該部分內(nèi)容時,我們通常會提出疑問,一個物理量在大小發(fā)生改變時,它的屬性怎么發(fā)生變化了呢?這些問題,通??梢约ぐl(fā)學(xué)生的好奇心和刨根問底的鉆研精神。然后,通過啟發(fā)式教學(xué),引導(dǎo)同學(xué)探究是否可以用張量來描述剛體的定點轉(zhuǎn)動。最后,教師總結(jié)給出可以用轉(zhuǎn)動張量描述剛體的定點轉(zhuǎn)動。
2 教學(xué)方式手段改革
近年來,針對理論力學(xué)課程,我們教研組改變了傳統(tǒng)的教學(xué)方式,即教師講授為主的授課方式;有機地把多種教學(xué)方法結(jié)合起來。這些教法方法有:(1)啟發(fā)式教學(xué)方法,上課時的提問具有一定的啟發(fā)性,以此來激發(fā)同學(xué)們的學(xué)習(xí)興趣。我們在教學(xué)內(nèi)容改革過程中,通常采用了啟發(fā)式教學(xué)。(2)討論式教學(xué)方法,引導(dǎo)學(xué)生獨立思考,培養(yǎng)學(xué)生的自學(xué)能力。采用討論式教學(xué)方法時,除了選取教材中的部分內(nèi)容作為討論的問題之外,任課教師經(jīng)常查閱與理論力學(xué)相關(guān)的教改論文,針對文獻中提出的問題,引入到課堂,引導(dǎo)同學(xué)們討論。比如,關(guān)于“一張錯誤的插圖”問題,不同作者對經(jīng)典教材《理論力學(xué)教程》中描述剛體平面平行運動的公式(3.7.3),理解片面或者理解有誤。在上課前,讓同學(xué)們查閱相關(guān)的文獻,并進行認真閱讀。上課時,針對教材中的公式(3.7.3),請同學(xué)們分組討論,各文獻對于公式的理解是否合適。通過引導(dǎo)、啟發(fā)等教學(xué)方式,讓同學(xué)們認識到教材中公式(3.7.3)是剛體上任一點的速度在動坐標系中的分量形式。由于對坐標系與參考系概念的區(qū)分不清楚,各參考文獻的作者認為動坐標系是在轉(zhuǎn)動參考系中建立的。通過討論,同學(xué)們對于坐標系和參考系概念的理解更深刻了。此外,我們還經(jīng)常采用多媒體教學(xué),多媒體技術(shù)可以形象直接地展示一些物理現(xiàn)象及過程,這樣會引起學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。比如,用多媒體形象地展示剛體的一些運動。
3 課程教學(xué)改革的應(yīng)用情況
近年來,在理論力學(xué)課程的建設(shè)中,我們不斷地把教學(xué)改革取得的成果應(yīng)用于教學(xué)中,取得了一定的效果。通過學(xué)習(xí)該課程,學(xué)生通常對機械運動的規(guī)律有一個較系統(tǒng)和全面的認識,可以分析生活中和現(xiàn)代工程技術(shù)領(lǐng)域中的一些力學(xué)問題。培養(yǎng)了學(xué)生的抽象思維與邏輯推理能力。下面以凱里學(xué)院2013級物理學(xué)專業(yè)2班理論力學(xué)的教學(xué)效果為例,進行說明。該班共有30名學(xué)生,課程的考試結(jié)果為:27人及格,及格率達到90%,達到了預(yù)期的教學(xué)目標,較好地完成了該課程的教學(xué)任務(wù)。學(xué)生對基本理論和概念掌握較好,但綜合應(yīng)用知識解決問題的能力還有待于進一步提高。
4 結(jié)論
通過對教材內(nèi)容和教學(xué)方法一系列的改革,以及對學(xué)生實際情況的深入分析,在理論力學(xué)課程的教學(xué)中,我們教研組進行了一些有益的探索,取得了一定的教學(xué)效果,特別是在培養(yǎng)學(xué)生的質(zhì)疑精神、通過獨立的思考去獲取知識的能力方面更為顯著。但也存在一些問題,有待于進一步的改進,主要是在講授該課程的分析力學(xué)部分內(nèi)容時,我們?nèi)匀徊捎玫氖菃我坏闹v授法。對于教學(xué)中遇到的問題,我們會在以后的工作中來進一步完善該課程的教學(xué);通過有限時間的教學(xué),讓學(xué)生取得更大的成績。
基金項目:貴州省2013年物理學(xué)專業(yè)綜合改革試點項目,凱里學(xué)院原子與分子物理重點學(xué)科項目(KZD2014002)
參考文獻
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