項會雯

摘? ?要：物理學(xué)作為一門自然科學(xué)的基礎(chǔ)學(xué)科，在高等教育階段中是理工科類專業(yè)的必修基礎(chǔ)課程，同時也在不斷與人文、社科科學(xué)相互滲透，其在培養(yǎng)高校學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)以及實踐能力方面發(fā)揮著重要的地位和作用。隨著社會發(fā)展對具有專業(yè)知識背景的應(yīng)用型人才的需求不斷增加，高校物理教學(xué)中應(yīng)重視對學(xué)生實踐能力的培養(yǎng)，通過教學(xué)創(chuàng)新和改革，提高學(xué)生的科學(xué)探究能力和理論聯(lián)系實際的能力，進(jìn)而提高其核心競爭力。

關(guān)鍵詞：實踐能力? 高校教育? 物理教學(xué)

中圖分類號：G642.0? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文章編號：1674-098X（2019）06（a）-0228-02

物理學(xué)是研究物質(zhì)的結(jié)構(gòu)、相互作用及其運(yùn)動規(guī)律，并以實驗為基礎(chǔ)的自然學(xué)科。其研究對象涵蓋了微觀、介觀和宏觀等不同尺寸，其內(nèi)容涉及力、熱、光、電磁、量子論、相對論等不同學(xué)科分支，它是所有自然學(xué)科和工程技術(shù)的基礎(chǔ)，也是不同專業(yè)學(xué)生了解自然科學(xué)發(fā)展的重要來源。學(xué)好物理可以幫助學(xué)生養(yǎng)成良好的科學(xué)素養(yǎng)，使其邏輯思維能力得到訓(xùn)練，學(xué)到科學(xué)研究的方法，提高自身解決實際問題的實踐能力。但是，對于目前高校中很大一部分學(xué)生來說，物理是一門枯燥難學(xué)的科目，通過考試獲得學(xué)分已是不易，更不要枉談通過物理學(xué)習(xí)提高自身的實踐能力?；诟咝?yīng)用型人才的培養(yǎng)目標(biāo)和目前高校物理教學(xué)中普遍存在的重理論輕實踐的現(xiàn)象，高校應(yīng)重視物理教學(xué)創(chuàng)新。本文從教學(xué)內(nèi)容和教學(xué)方法角度出發(fā)，提出關(guān)于高校物理教學(xué)如何提高實踐能力的幾點建議。

1? 創(chuàng)設(shè)物理情境，深化知識的理解

物理來源于生活與生產(chǎn)，教師應(yīng)在物理教學(xué)的知識點講解中適時地創(chuàng)設(shè)情境，結(jié)合生活實例、科技前沿動態(tài)等素材，利用多媒體課件、演示實驗等多樣化手段創(chuàng)設(shè)相關(guān)的物理情境，以加深對知識的理解與應(yīng)用。需要注意，根據(jù)不同年齡段學(xué)生的心理特點，物理教學(xué)中的情景導(dǎo)入原則也有所差異。高校學(xué)生較中學(xué)生一方面已具備一部分物理基本概念，會更注重事物內(nèi)在邏輯關(guān)系和實用性，另一方面對于某些概念可能存在基于生活經(jīng)驗和以往固有知識的思維定勢。因此在高校物理教學(xué)的情境創(chuàng)設(shè)中，不應(yīng)僅考慮趣味性和生動性，更要有符合大學(xué)生心理預(yù)期的更有價值的物理情境設(shè)置，下面從物理課堂教學(xué)的三個方面介紹創(chuàng)設(shè)物理情境的不同方式。

1.1 聯(lián)系生活與科技前沿素材，引發(fā)物理知識的共鳴

客觀世界蘊(yùn)含了豐富美妙的物理知識，利用日常生活實例和科技前沿動態(tài)適時創(chuàng)設(shè)物理情境，可以引發(fā)學(xué)生對物理知識的共鳴，幫助學(xué)生建立起理論與實踐的聯(lián)系。比如，剛體力學(xué)是物理教學(xué)中的一個重點和難點，剛體在工程技術(shù)如機(jī)器部件運(yùn)行，艦船、飛機(jī)、火箭等航行器的運(yùn)動以及天體姿態(tài)運(yùn)動等現(xiàn)象中是一個重要的研究模型。這里對于力矩這一新概念的導(dǎo)入就可以“就地取材”創(chuàng)設(shè)情境。教師可以采用“笨拙”的方式對門施加作用力，如沿著門的邊緣向上提拉，或者朝著門軸方向水平推拉，這樣的結(jié)果當(dāng)然是門無法關(guān)閉或打開。這雖是一個淺顯直觀的現(xiàn)象，卻可以啟發(fā)學(xué)生思考其蘊(yùn)含的深層次物理原因。學(xué)生在學(xué)習(xí)這一章節(jié)之前已經(jīng)熟悉了力的概念和牛頓三定律的內(nèi)容，即對“力是改變物體運(yùn)動狀態(tài)的原因”的結(jié)論很熟悉。此時提出啟發(fā)性問題——為什么此時的作用力不能改變門的運(yùn)動狀態(tài)？學(xué)生依靠直覺的回答很可能是作用力的方向不對，這時引導(dǎo)學(xué)生思考上述結(jié)論的適用范圍，即僅適用于質(zhì)點模型，而門的定軸轉(zhuǎn)動需要采用剛體模型，進(jìn)而利用圖示引入力矩的概念[1]。另外在課堂中引入科技前沿動態(tài)發(fā)展也是創(chuàng)設(shè)情境很好的方式，如在學(xué)習(xí)相對論章節(jié)時，介紹“黑洞照片”、“引力波”的相關(guān)知識點;學(xué)習(xí)量子物理時介紹“量子通信”的技術(shù)發(fā)展等。

1.2 利用多媒體課件，直觀展示物理過程

快速發(fā)展的多媒體技術(shù)對教師的日常教學(xué)起到很好的輔助作用，利用多媒體將聲像技術(shù)與計算機(jī)結(jié)合的特點，可以把抽象、復(fù)雜、微觀的物理過程以直觀生動的形式展示出來。例如，駐波的形成過程就很適合采用動畫演示的教學(xué)方式，因為僅靠實物照片或者實驗演示并不能直觀呈現(xiàn)“波的疊加干涉” 過程，而動畫卻能直觀、準(zhǔn)確地呈現(xiàn)矢量疊加的細(xì)節(jié)，加深學(xué)生對駐波的理解。另外在學(xué)習(xí)光的干涉和衍射時，利用多媒體課件模擬惠更斯-菲尼爾原理所提出的子波疊加并形成明暗相間條紋的過程，可以有效幫助學(xué)生理解衍射過程以及明、暗條紋形成條件公式的推導(dǎo)。

1.3 利用演示實驗，體驗探索與發(fā)現(xiàn)的學(xué)習(xí)過程

物理學(xué)是基于實驗的一門學(xué)科，教師在大學(xué)物理教學(xué)中不僅要重視嚴(yán)謹(jǐn)?shù)睦碚撏茖?dǎo)，也不能忽視實驗演示的重要性。物理演示實驗一般以定性或半定量為特點，恰當(dāng)?shù)难菔静粌H可以使學(xué)生更為直觀地理解物理過程，還可以讓學(xué)生體驗探索與發(fā)現(xiàn)的學(xué)習(xí)過程，這種物理情境創(chuàng)設(shè)在以培養(yǎng)實踐能力為目標(biāo)的教學(xué)中是必要的。有關(guān)利用演示實驗創(chuàng)設(shè)物理情境的教學(xué)方式，給筆者留下深刻印象的是美國麻省理工學(xué)院的Walter Lewin教授，他在課堂上非常善于利用直觀的實驗來演示復(fù)雜深刻的物理原理，為了講解單擺的擺長和質(zhì)量對其擺動周期的影響和機(jī)械能守恒定律，他在教室設(shè)置了一個大型單擺，還親身做起了人體單擺實驗[2]。這種演示課堂帶給人們一種來自物理原理的震撼，和源于教師的科學(xué)熱情與創(chuàng)新的精神享受。考慮到不同學(xué)校的現(xiàn)實條件限制，我們也許做不到Lewin教授那樣的實驗演示，但應(yīng)盡其所能開展相應(yīng)教學(xué)活動。如在進(jìn)行振動的合成與分解的教學(xué)中，考慮到該章節(jié)涉及到較多的動態(tài)物理過程，教師在教學(xué)中可利用自制教具或采購的振動合成演示儀來直觀展示振動的合成與分解過程;進(jìn)行動量守恒和角動量守恒教學(xué)時，借助牛頓擺、轉(zhuǎn)椅和啞鈴等經(jīng)典器材展示物理定律的應(yīng)用和體現(xiàn)。

2? 理論聯(lián)系實際，學(xué)以致用

只要仔細(xì)琢磨就不難發(fā)現(xiàn)，其實實際生活中處處都蘊(yùn)含著豐富的物理知識，利用這種聯(lián)系開展教學(xué)創(chuàng)新活動，是培養(yǎng)學(xué)生學(xué)以致用的實踐能力的有效途徑。例如，學(xué)生在大學(xué)物理實驗課程中學(xué)習(xí)了拉伸法測量金屬絲楊氏模量的測量實驗后，可向?qū)W生布置如下探究任務(wù)：試?yán)迷搶嶒炑b置，完成給定的薄紙張或金屬薄片厚度的測量。這樣的實踐任務(wù)安排可以使學(xué)生主動思考光桿桿放大法的原理，以及利用逐差的數(shù)據(jù)處理方法。在學(xué)生進(jìn)行單縫衍射及光強(qiáng)分布測量的實驗中，可以啟發(fā)學(xué)生利用實驗原理和儀器嘗試測量頭發(fā)絲的直徑大小。由于已經(jīng)做過相似原理的課堂實驗，所以對于學(xué)生而言這些任務(wù)的操作難度并不大，這樣既能鍛煉其理論聯(lián)系實際的應(yīng)用能力，又能通過探究活動的進(jìn)行使學(xué)生獲得成就感，消除對物理的畏難心理和認(rèn)為物理沒什么用處的狹隘看法，可以對其以后的物理學(xué)習(xí)起到激勵作用。

3? 重視實驗實訓(xùn)課程，提高綜合性、創(chuàng)新設(shè)計性實驗的比重

實驗實訓(xùn)課程是高校專業(yè)人才培養(yǎng)方案的重要組成部分，也是構(gòu)成專業(yè)實踐教學(xué)體系的主要模塊。為了達(dá)到更有效地培養(yǎng)學(xué)生實踐能力的教學(xué)目的，高校在現(xiàn)有的物理實驗課開展條件的基礎(chǔ)上，應(yīng)對實驗實訓(xùn)課程安排進(jìn)行創(chuàng)新和優(yōu)化。根據(jù)實驗類型，大學(xué)物理實驗一般可分為基礎(chǔ)性實驗、綜合性實驗和創(chuàng)新設(shè)計性實驗，其中基礎(chǔ)性實驗的課程設(shè)置已有較成熟的模式，高校一般會根據(jù)不同專業(yè)的培養(yǎng)需求選擇開設(shè)不同的基礎(chǔ)性物理實驗課程，但綜合性和創(chuàng)新設(shè)計性實驗課程的開展程度還尚顯不足。針對這種現(xiàn)象，高校的人才培養(yǎng)方案制定者應(yīng)首先應(yīng)具有與時俱進(jìn)教育理念，給予實驗實訓(xùn)課程足夠的重視。同時高校教師應(yīng)在現(xiàn)有的實驗條件下盡可能多開展相關(guān)綜合性、創(chuàng)新性設(shè)計性實驗活動。例如，在學(xué)生在理論課上學(xué)習(xí)了光電效應(yīng)的理論知識后，可相應(yīng)開展開放實驗項目，鼓勵學(xué)生利用物理原理自主設(shè)計實驗，試對普朗克常數(shù)進(jìn)行測量，并和其理論值比較計算測量誤差。啟發(fā)學(xué)生根據(jù)理論上遏止電壓和入射光頻率之間的線性關(guān)系，可以選擇已知大小的不同頻率的的入射光進(jìn)行光電效應(yīng)實驗，測量并記錄光電流為零時的電壓值（即為遏止電壓），將測得的實驗數(shù)據(jù)進(jìn)行直線擬合，可得遏制電壓與入射光頻率的線性比例系數(shù)。根據(jù)光電效應(yīng)方程，此系數(shù)就是普朗克常數(shù)與電子電荷量的比值，把電子電荷量代入就可以得到普朗克常數(shù)。

4? 結(jié)語

“見之不若知之，知之不若行之，學(xué)至於行而止也”，荀子的古訓(xùn)闡述了實踐出真知的學(xué)習(xí)理念。在高校物理教學(xué)中，培養(yǎng)學(xué)生的實踐能力的方法和途徑是多樣的，本文從教學(xué)內(nèi)容和教學(xué)方法的角度出發(fā)，通過闡述創(chuàng)設(shè)物理情境、開展理論聯(lián)系實際的教學(xué)活動、優(yōu)化實驗實訓(xùn)課程三個方面，對以實踐能力培養(yǎng)為目標(biāo)的高校物理教學(xué)創(chuàng)新提出了幾點建議。高校的實踐能力培養(yǎng)是一項需要長期堅持的任務(wù)，只有不斷探索和努力，才能不斷提高人才培養(yǎng)質(zhì)量，培養(yǎng)出適應(yīng)社會發(fā)展的應(yīng)用型高素質(zhì)人才。

參考文獻(xiàn)

[1] 周玲.大學(xué)物理情境的創(chuàng)設(shè)與應(yīng)用[J].廊坊師范學(xué)院學(xué)報（自然科學(xué)版），2012，12（4）：121-122+128.

[2] 劉利.從MIT的經(jīng)典力學(xué)公開課看演示實驗在高中物理課堂中的作用[J].物理教師，2012，33（8）：10-11.

[3] 喬翠蘭.物理教學(xué)情境創(chuàng)設(shè)的研究[D].華中師范大學(xué)，2003.