大學物理論文15篇【優秀】
在學習和工作的日常里,大家都有寫論文的經歷,對論文很是熟悉吧,通過論文寫作可以提高我們綜合運用所學知識的能力。相信許多人會覺得論文很難寫吧,下面是小編精心整理的大學物理論文,希望對大家有所幫助。

大學物理論文1
摘要:隨著現代教育的不斷改革,我國高等院校的教學工作進行了適當的調整與改進,取得了許多不菲的成績。但在大學物理教學取得成績的同時,也出現了一些問題,阻礙了物理教學事業的發展。本文從實際出發,結合大學物理教學的現實需求,提出合作教學的觀點,并對其重要作用與普遍問題進行分析,深入探索合作教學在大學物理教學中的應用策略,希望能夠促進我國大學的物理教育教學事業又好又快的發展。
關鍵詞:改革;物理;發展
合作性學習旨在促進學生的合作理念,在合作中共同完成學習任務。在這一模式中,提倡根據每個學生的具體情況和不同特點進行分組,然后經由教師進行適當的指導或引導,幫助學生開展合作練習、討論或交流,強調學生在學習過程中的主體地位。作為一門基礎課,大學物理課程一直強調在學生掌握物理學基本概念、思想、方法和規律的基礎上,培養和提高學生的綜合素質及科技創新能力,為學生學習后續專業課程打基礎。而這就與合作性學習模式有著不約而同的契合點,都希望提高學生的科學素養,培養他們的創新意識和科學研究能力。所以,在當前的大學物理教學中,不少教師開始嘗試應用合作教學,在發現問題、解決問題的過程中,逐漸摸索出一些切合實際的教學策略,下面即對此展開探究。
一合作教學在大學物理教學中的重要作用
(一)有利于發揮學生的主觀能動性。在傳統的教學過程中,教師是課堂的主宰者,學生根本沒有機會進行行互動交流,思維也較為固化,學習起來總顯得力不從心,更無從談教學目標的實現。而合作教學模式的應用,有利于學生思維的發散,促使學生間展開互助,從而使課堂不再只依賴于教師的教授,這種自主化的課堂形式符合大學生的心理特點,適應現代社會的發展需求,尤其在人數較多的班級,更加凸顯了學生的主體地位,讓學生更加樂于自主進行交流與學習。
(二)有利于豐富學生的知識面。與其他教學模式相比,合作教學具有非常顯著的特點,其為學生創造了一個可以在課堂上交流的機會,所強調的是發展學生的思維能力水平,幫助他們完善自身的知識結構。在這一模式中,能力強的學生總是能夠發揮自身的優勢與作用,與能力較差的學生形成合作,共同分享自己的資源,既可以更好地解讀自己的思維邏輯,還能與其他同學形成默契,豐富彼此的知識面。久而久之,學生的學習能力便會大大提升,成為物理人才的儲備力量。
二合作教學在大學物理教學中的應用現狀
(一)教學目標:不切實際。長期以來,大學物理的存在只是被作為一種高校低年級課程中的一門低年級學科,學校和教師對該課程缺乏認知,更多的是認為該課程只要能夠讓學生順利通過考試就可以了。雖然目前我國教育界對大學物理課程提出了改革的思想,但所設定的教學目標仍然沒有從學生學習的需求出發。比如,物理學科具有其獨特的教學特點,學生的自主學習能力和解決問題能力的培養是大學物理教學的重中之重,但很多教師在教學時并沒有依據教學過程進行探索與創新,雖然較之以往有所改變,歸根到底還是以最終的考試成績為依據,這樣的教學目標根本無法對提升學生的綜合能力提供有效幫助。
(二)教學方式:為合作而合作。在大學物理教學中,部分教師已經逐步開始推進合作教學,但大多是表面熱鬧,并不是引導不同層次的學生共同探究而進行合作學習,特別是在討論過程中,無論是回答問題還是參與討論,參與者總是一些優秀的學生,其他人或樂得清閑,或面無表情。這樣的合作教學并不是全體的合作學習,根本無法達到全面化的效果。另外,部分教師在物理問題設置上不夠科學,總是選擇一些沒有探究性的問題,導致學生很多時候在做無用功,毫無探究欲望。
(三)教學模式:落后教條與高中階段的學習不同,大學階段的學習少了幾分緊張氣氛,所以學生較難將精力完全放在學習上,尤其是大學物理這一門較為枯燥的學科,更加難以吸引學生的注意力。所以,在實際的教學中,教學模式仍凸顯出一些弊端。比如,教師還沒有轉變自身角色,更多的是扮演知識搬運工的角色,缺乏與學生之間的交流與互動,更沒有新穎的教學方法去吸引學生,而是依賴書本和枯燥的講解,教條化的模式并不利于學生提升物理知識的應用能力。
三合作教學在大學物理教學中的應用策略
(一)轉變思想,營造合作氛圍。要將合作教學模式的作用發揮到極致,教師必須轉變思想,多與相應專業結合,給學生營造良好的合作學習氛圍。這就要求廣大物理教師必須進一步轉變思想,努力營造一種合作氛圍,充分發揮合作學習的群體優勢,加強理論聯系實際。在學習氛圍的營造上,教師要充分尊重學生的個性化發展,著力創造平等、和諧的討論氣氛,讓學生能夠在輕松、自由的狀態下學習物理知識。比如,當學生在進行合作探究時,教師要給予他們充分的發揮空間,自己更多的是起到一種點撥和引導的作用,讓學生更加主動地去探究與合作,彼此促進,實現學習能力的提升。在專業課程學習上,教師要積極轉變學生中存在的大學物理難學且無用的思想,不斷開拓新領域,強化大學物理與其他學科的結合,培養學生良好的物理素質。比如,面對物理教學中的一些難題,教師可以引導學生思考在生活中所用到的`物品和看到的現象有哪些運用了物理學中的基本原理,并給予學生充分的合作探究時間,讓學生嘗試探索全新的知識領域,將所有與物理相關的學課進行系統匯總,這更利于提高學生的學習主動性和主動探究問題的積極性。教師的積極性評價會起到巨大的激勵作用,學生在教師的激勵下,會更加主動地參與學習,學習的效果自然會更好。
(二)科學分組,實現效果最優化。學習小組是合作學習的基本單位,其組建的合理與否直接關系到合作學習的成功。正如合作學習理論所認為的:差異是學生間可以進行交流與合作學習的契機。如果教師在分組時簡單將對物理學習很有興趣的學生安排在同一小組,而將那些不喜歡物理的學生組成其他小組,勢必會造成嚴重的學習兩極分化。所以,在任何學習階段的合作教學中,教師都不能忽略學生的個體差異這一事實,要最大限度地將那些性格不盡相同、愛好和學習也大有不同的學生進行組合劃分,讓不同優點的學習能夠在學習小組中獲得進一步的能力提升。在小組規模的大小方面,教師要本著實事求是的原則,根據實際情況科學劃分人數,一般在五六人為宜。這樣的分組,能夠更好地促進合作的過程中相互補償、共同進步目標的實現。
(三)精選課題,強調參與性。大學物理的合作教學要求教師在給學生布置課題任務時,必須注重其中的參與性,要讓學生在不斷的合作中鍛煉,不斷增強他們的自信心,成為提升自己的主要動力。在課內的合作性學習中,教師要隨時監督學生的學習討論過程,對于學生無法解決的難題,應適當給予一些幫助,同時與學生保持著一定的距離,如此才能更好地實現學生的合作學習目標。在課外的合作性學習中,教師可以給學生布置一些問題或者參考書籍,讓學生自己去圖書館或網上找尋思路與答案,然后再整理到冊,交由教師檢查和確定。這一過程中,教師必須注意學生存在的一些現實困難,以更好地指導學生的合作學習。
(四)展示交流,科學評價總結。有了小組間的交流,教師還要積極培養學生在物理學習中的發散性思維,允許有結果的不統一。比如,在大學物理教學中,教師在指導和促使學生完成合作學習后,可以讓學生試著發散思維,或者相互討論與交流,找出更多的解決方法,最后由教師對學生找出的解決問題進行有效的歸納和總結。不止于此,教師還要根據具體的教學目標對各組的表現進行評價,對于進步之處,要給予肯定,對于存在的問題,要及時指出,盡最大努力提高學生合作技能水平和認知水平。
四結語
合作教學只是一種新穎的教學模式,并不是所有的學科都適用。所以,在大學物理教學中,教師要根據教學內容的要求,靈活地運用合作教學,讓小組合作學習發揮最大的力量與作用,成為培養學生探究能力和科學精神的重要途徑。相信,在這樣一種思路的指引下,學生對物理的學習興趣會大大增加,而大學物理課堂教學也會因此而變得更加完善。
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大學物理論文2
實驗教學在高等學校教學實踐中起著十分重要的作用,實驗教學不僅涉及的人數眾多,而且覆蓋的學科領域廣泛,不僅理工科的學生要學習,甚至有些文科專業的學生也學習這門課程[1—4]。許多高校都將大學物理實驗確定為必修課。實踐是檢驗真理的標準,大學物理實驗不但能夠驗證物理知識,而且能夠大幅度提高學生的實踐能力。通過物理實驗的驗證過程提高了學生的動手能力,同時通過接觸實驗儀器也使學生做到了理論與實踐的有機結合[1—5]。由于新入學的少數民族學生受自身家庭文化背景、區域發展和經濟環境等因素的影響,他們與漢族學生相比,在漢語水平、適應新的學習和生活環境、接受新的授課方式等諸多方面普遍存在差異[6]。通過對近五年約兩萬名本科生大學物理實驗課的跟蹤分析發現,在民族地區大學本科物理實驗課程教學過程中,少數民族學生的成績明顯低于非少數民族學生。因此,發現民族地區少數民族學生在大學物理實驗課程學習中存在的問題、并找出有效的解決方案是一項值得深入研究的課題。以下首先分析了加強少數民族學生大學物理實驗基礎課建設的重要性。然后,指出了少數民族學生學習大學物理實驗課程中存在的問題。最后,針對這些問題提出了改進民族地區大學物理實驗課的方法與策略。
1加強民族地區大學物理實驗課建設的重要性
(1)加強民族地區大學物理實驗課程建設是一項非常緊迫的任務改革開放三十多年來,國家對少數民族地區的教育尤為關注。李嵐清同志曾說:“民族教育為促進民族地區的經濟和社會的發展,為維護民族團結和國家統一,為提高各民族的素質,推進各民族的共同繁榮做出了重要的貢獻”[3]。內蒙古工業大學是培養民族工程技術和蒙漢兼通少數民族復合型工程技術人才的重要基地。但通過對近五年約兩萬名本科生大學物理實驗課的跟蹤分析發現,少數民族學生的大學物理實驗課程成績明顯低于非少數民族學生。因此,加強少數民族學生的大學物理實驗課程建設是一項非常緊迫的任務。
(2)民族地區的大學物理實驗課程建設具有自身的特色為民族地區培養一批掌握民族語言、具有較強專業技術的少數民族人才不僅是落實我國民族政策的基礎,同時,也是促進我國少數民族地區發展的重要因素。少數民族大學生同本民族群眾有密切聯系,熟悉本民族的歷史和現狀,熟悉本民族的語言文字和風俗習慣,了解本民族和本地區的特點,因此,這些后備人才是不可替代的。另一方面,由于歷史、地理、社會等方面因素的影響,少數民族學生中的相當一部分在中學階段是用本民族語言授課,入學后對漢語聽力、會話及寫作等方面較為吃力,而這些問題嚴重影響了少數民族學生的大學物理實驗課的學習。盡管廣大教師對大學物理實驗課的改革和建設進行過許多有益探索,但由于民族地區的大學物理實驗課程建設具有很強的民族特色,因此,如何探索一套適應民族地區的大學物理實驗課程建設方法仍是一項艱巨的任務。
2民族地區大學物理實驗課的教學現狀及存在的'主要問題
大學物理實驗是大學生進入大學后接受系統的實驗技能訓練的重要一課,開設大學物理實驗課程的目的就是以教學實驗為主線,培養學生分析問題、解決問題的實踐能力[]。由于多方面的原因,民族地區大學物理實驗課程教學存在著諸多問題。例如,在民族地區大學新生的民族習慣、語言基礎差異等導致學生接受問題、思考習慣等的差異化,和一般的大學物理實驗教學存在這叫大差別。因此,有必要仔細分析民族地區大學物理實驗教學中存在的問題,以便提出有針對性的措施。下面以內蒙古工業大學的大學物理實驗教學研究為切入點,分析民族地區高校大學物理實驗課教學的現狀及存在的問題。表1為內蒙古工業大學過去5年近兩萬名學生的“大學物理實驗”課程的期末考試成績進行了抽樣分析。從表1可以看出,近5年來少數民族學生平均成績低于非少數民族學生平均成績。在20xx—20xx和20xx—20xx學年成績比較接近。從表2可以看出,近5年來少數民族學生成績只有土木工程專業和測控技術與儀器專業的學生的優秀率不為零。少數民族學生成績主要集中在及格上。不及格率相對也是比較高的。因此,從整體來看少數民族學生成績與非少數民族學生成績還是有一定的差距。雖然近些年來內蒙古工業大學在大學物理實驗課程的內容設計、教學方法的實施、實驗課程的設定方面做了一些適當改革。產生這樣結果的原因有以下幾點:
(1)首先這些學生的物理實驗基礎較差,對很多少數民族學生在中學階段主要是積累物理理論知識和做習題,而很少走進實驗室或者條件相對落后的學校根本沒有實驗室或實驗室根本不開放,再加上對物理實驗重視程度不夠,到了大學階段課程較多,難度較大都是產生差距的原因。
(2)一些來自新疆、西藏、內蒙、蒙古國的學生以前大多在用本民族語言授課,民族學校就讀,漢語水平相對較差。語言障礙導致不少少數民族學生在理解、表達方面遇到困難,致使大學物理實驗課程的學習成績不理想。
(3)少數民族學生在中學時授課教師與非少數民族學生在中學時授課教師的教學手段、教學方法有所不同,信息量相對較少等也是影響少數民族學生成績偏低的重要因素之一。
(4)許多現象表明某些教師對少數民族學生的期望較低,放松了要求,這也是導致部分學生成績落后的原因之一。考慮到學生原有的學習基礎和生活背景,有些教師為了照顧少數民族學生,放松了對他們的嚴格要求。在具體操作中對少數民族學生網開一面等等。這樣無疑使部分少數民族學生的學習壓力得以緩解,使部分學生不能正確把握自己,進而導致所學課程的學習成績降低。
3對少數民族學生計算機基礎課程教學的建議和改進策略
全面提高少數民族地區大學物理實驗教學水平是一項系統工程,經過多年的實踐表明以下幾個方面的工作是提高大學物理實驗教學的有效方法和重要途徑。
(1)安排雙語教師打破語言障礙適當安排一定比例的雙語教師,這樣對漢語理解有一定困難的同學可以用對應的少數民族語言解釋。不僅方便溝通和交流,而且大大提高了學習效率節省了時間。
(2)課前預習把問題解決在課前注重課前預習,是解決少數民族學生語言障礙的有效方法。學生在課前對課程進行學習,可以及時發現問題,熟悉相關語言和詞匯,把問題解決在課前這可以起到事半功倍的效果。
(3)建立自主學習平臺提高學習的自主性和靈活性借助信息化技術開發自主學習平臺,不僅對少數民族學生,對所有的學生都是一項非常有意義的工作。它可以打破實驗的空間與時間的限制。學習的方式更加自由,學習成本更加低廉。
(4)開發基于少數民族語言的學習軟件提高軟件的針對性針對少數民族學生的語言障礙,開發一種有利于少數民族學生學習的軟件系統和實驗模擬平臺。更能補充學生在課堂學習中的不足。
(5)增強語言訓練夯實語言基礎增加語言訓練是彌補少數民族語言障礙的又一重要途徑,一方面在民族地區增加雙語教材。另一方面,可以通過學習小組的方式進行互幫互學。最終達到造就一批技術過硬精通雙語的少數民族工程技術人才隊伍。
(6)增加趣味性與實踐性提高學生學習的積極性在課程的學習過程中盡量增加實驗課程的趣味性,以及實用性。并與現代技術緊密結合,使學生增強學習的動力和積極性。
4結束語
在內蒙工業大學的大學物理實驗教學中,正在探索如何有效培養少數民族學生大學物理實驗能力和提高自主學習能力的方法和途徑。目前,雖取得了一定進展,但仍然面臨著一定的困難,任務還很艱巨。與讓廣大同行一起為促進民族地區的大學物理實驗教學水平盡一份綿薄之力。
大學物理論文3
1、引言
大學物理實驗課是高等學校對學生進行科學實驗基本訓練的一門獨立的必修課程,通常也是學生接受高等教育系統實驗方法和實驗技能訓練的開端.課程目的是為了讓學生得到嚴格的和系統的基本實驗技能的訓練,以培養學生實踐能力和創新能力.對于理工科專業一般只開設一個學年,共計五十五學時左右.傳統排課方式是以班級為單位,以固定的時間、指定的教材和實驗內容分組進行實驗教學.隨著學校招生規模不斷擴大造成學校實驗用房、儀器設備套數、實驗指導教師總量等教育資源緊張的局面,有必要采用大學物理實驗選課系統.通過改善大學物理實驗的教學管理,可以緩解上面的招生規模和教學資源的不平衡的關系.
2、大學物理實驗開放教學
長期以來,大學物理實驗的教師往往處于教學中心的地位,是實驗知識的灌輸者,而學生的任務就是要理解教師講授的內容,按照教師的講解或實驗指導書按部就班地做實驗,學生是被動接受者,成為知識與經驗的灌輸對象.為了改變大學物理實驗室開放程度低,學生主動參與機會不多,不能鍛煉學生認識過程的主觀能動性和創造性的狀況,國內高校都在探索和研究大學物理實驗開放教學,最早的上海交通大學、北方交通大學、清華大學、北京科技大學、同濟大學、中南工業大學都按照本校特點進行大學物理實驗開放性教學的實踐.
大學物理實驗開放性教學在貫徹建構主義學習理論的思想下普遍有以下特點:在教學內容上把實驗劃分為基礎性物理實驗、綜合性物理實驗、設計性物理實驗、探究性物理實驗;在教學方法和手段上實行教學有法、教無定法,改變注入式、教師全部包辦的教學方法,采用引導,討論,答辯等新型的教學方法,教學中使用投影儀、錄像、計算機、網絡等現代化的教學手段;在教學管理上學生擁有很大的自主性,實驗項目的選擇和實驗時間的確定都由學生自己決定,打亂學生所在班級.利用計算機和網絡在教學和管理中迅速普及,建立“開放式物理實驗選課系統”,讓學生任何時間和地點都可以預約實驗,查詢己選擇的實驗項目、時間、地點,有變動后還可以進行預約后的調課補課.同時教師也能在家或者學校的計算機上進行教學管理,有效地提高物理實驗教學管理的效率和水平;在教學評價上不能只重視實驗的結果,也要重視實驗的過程,特別是實驗過程中學生所表現的動手能力、分析問題能力、解決問題能力、創造能力、設計能力、查閱資料的能力等,總之,成績評定的方式要多樣化.
3、基于網絡的開放性大學物理實驗教學管理系統
大學物理實驗開放性教學擺脫了傳統封閉式實驗教學的束縛,使得實驗教學充滿靈活,但是開放式實驗教學的特點決定了在教學管理方面要面對的是教學對象、內容、時間等因素的不確定性,使得教學管理難度變大.利用基于網絡的開放性實驗教學管理系統可以很好地解決,同時也克服了大學物理實驗傳統式教學管理的缺點.以我們學校為例,物理實驗傳統式教學管理有下面三個方面的缺點:
(1)每學年大學物理實驗中心要面對全校理工科約四十個班級學生,每次上課的學時數為三學時,這樣上午三、四節課有其他理論課的班級就不能安排在上午一、二節課,同時周二、周三晚上全校有公共選修課,不能安排實驗課,學校運動會、法定節假日、實習周都不能安排實驗課,這樣教務處安排物理實驗課的難度很大,經常安排到周六周日上課,學生們周六周日也有自己的時間安排,從而造成了周末上課教學管理上的一些困難.
(2)在大學物理實驗上課過程中,經常會碰到學生們生病,參加各項學科比賽,參加學生會活動,參加各種體育比賽等原因不能按時來到實驗室上課,每次都需要重新安排到其他時間段來補做實驗,因此給負責大學物理實驗課程教學管理的老師也增加不少負擔.
(3)實驗課老師的上課強度也很不平衡,一周里面有時一天都不上課或者只上一次,有時一天需要上課三到四次(每次三學時),這種忽忙忽閑的上課節奏對于年輕的老師還可以承受,但是對于年紀大的或者身體較弱的老師就比較困難.
4、開放性大學物理實驗教學管理系統的應用
選擇基于網絡的開放性大學物理實驗教學管理系統要重點考慮系統的穩定性、可靠性、實用性、靈活性以及安全性.功能上教師、學生、系統管理員都是在客戶端進行操作,用www瀏覽的方式實現交互功能,達到信息共享、文件傳輸和遠程管理.為此我們選擇使用的是合肥市中科大奧銳科技有限公司的產品《實驗選課及教學管理系統V3.0》,這個系統總結了全國很多所高校實驗中心的實際需要,在功能上不斷改進,集實驗教學排課、學生自主選課、師生交互、遞交批改實驗報告、成績管理、智能統計等,系統充分體現了實驗教學的開放性和交互性,體現以學生為主體、教師為主導的實驗教學模式.
《實驗選課及教學管理系統V3.0》中分別有系統管理員、課程管理員、教務管理員、教師、學生五種身份,系統管理員是操作本系統的最先入口,為一切操作準備基礎數據,包括學期設置,實驗室設置,院系班級設置,節假日設置,學生類別設置,教師及學生信息,課程信息等輸入;課程管理員進行課程屬性設置,任課教師設置,實驗項目及分組,設置實驗開課時間,排課表,實驗課表一覽,學生選課設置及查詢,成績管理及發布教學公告等功能;教務管理員可查看課程各項基本信息,發布教學通知公告,以圖形或表格等形式對教師工作量、各學期學生成績等進行自動統計和分析;教師可以查看及打印自己的課表,錄入及查詢學生成績和考勤情況,以及自己的工作量;學生可以進行選課、查看課表、查詢成績.
我們針對部分班級和部分實驗項目進行了具體地實踐.實踐班級選擇上特別包含了教學情況比較特殊的理學院數理實驗班,數理實驗班的學生大一、大二是學習公共基礎課階段,大三、大四就根據自己的興趣特長選擇學校任何一個學院的專業方向繼續學習,但是大一、大二的課程也包含了他們已經選擇的學院專業方向的一些專業基礎課程,因為大家既有集體共同修的課程,也有各自選擇的`專業方向的課程,所以教務處在安排他們上實驗課時間困難比較大.實驗項目也選擇選做的近代綜合磁學實驗項目進行,這些綜合性物理實驗只對使用這個教學管理系統的班級開放.
經過一學期的嘗試,系統充分發揮了網絡化校園的優勢,基本達到預期的開放性的實驗教學管理的目的,在老師和學生中得到了肯定.在脫離教務處的課表下,學生們物理實驗上課的時間安排更加科學合理,特別對于數理實驗班的同學能夠抽出更多時間去學習自己選擇專業方向的一些專業基礎課,而且對于臨時調課的同學,也不至于總往實驗室跑,可以在網上直接取消和修改自己的上課時間,同時教師自己的時間安排也比較靈活,使得每一天的工作量和工作強度都不至于太大,初步克服了前面提到的物理實驗教學管理的三個缺點,系統讓教師和學生們雙方都受益.
5、結論
隨著培養學生實踐能力和創新能力越來越得到重視,開放式的大學物理實驗教學模式是大勢所趨,計算機以及網絡技術的飛速發展和普及使得開放式的物理實驗教學管理得以不斷地完善和優化,從而為開放式的大學物理實驗教學模式最大限度地打好了基礎.
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大學物理論文4
物理學是一門以實驗為基礎的學科,在學生科學素質、能力的培養中發揮著非常重要的作用。大學物理實驗反映了理工科中實驗思想、實驗方法以及基本原理與實踐工程相聯系的普遍性問題,在人才培養中有不可替代的地位。同時,大學物理實驗作為大學生必修的第一門科學實驗課程,能夠讓學生受到嚴格系統的實驗技能訓練,掌握科學實驗的基本知識、方法和技巧,更重要的是在實驗過程中,鍛煉學生理論聯系實際、用現有知識分析和解決實際問題的能力,以此來培養學生嚴謹的科學思維能力和創新精神。
1背景和現狀
教育部高等學校物理學與天文學教學指導委員會頒布的《理工科類大學物理實驗課程教學基本要求》中明確提出了在實驗課程中學生能力主要包括四種能力的培養要求:獨立實驗的能力、分析與研究的能力、理論聯系實際的能力以及創新能力。所以,大學物理實驗課程不能成為學生僅動手就能機械完成的手工課,而應在實驗中,充分調動學生的大腦,引導學生積極思考,建立實驗思維。長期以來,各高校大學物理實驗課程不斷進行了各種教學改革的嘗試,諸如MOOC、翻轉課堂、混合式教學、分層次教學等,都取得了顯著的成效。但是,大學物理實驗課程的教學中還存在著很多短期內難以解決的問題。首先,教學理念陳舊。教師往往局限于傳統的教師主體,在實驗課上,講得多,講得細;他們認為只有教師講到的內容,學生才能在實驗中注意到,學生才能掌握,而沒有注重課堂效率。
同時,實驗課程的教學模式單一,教師單向輸出。傳統課堂中,僅突出了教師的中心地位,忽略了學生的主觀能動性,壓抑了學生創新思維和能力的發展;這就出現了實驗課上教師講得多,學生動得少。其次,實驗內容單調。由于各高校實驗設備有限,實驗項目相對比較單一,多為驗證性實驗,缺乏創新性實驗項目和前沿方向的實驗項目,實驗項目與理論課程脫節嚴重;實驗教材編寫的內容過于細致,僅局限于一個實驗上,缺乏實驗間、學科之間的聯系。最后,學生主動性差。教師往往低估學生的能力,唯恐學生不能完成實驗,教師講解得過細,甚至于手把手地講授實驗操作,而忽視了學生獨立思考及動腦分析研究的重要性,沒有充分調動學生的積極性。
2教學理念的改變
實驗課程不同于理論課程,實驗課程更多的是動腦動手,熟悉基本的儀器操作和實驗方法。學生只有在真正地動腦理解實驗原理、實驗方法后,才能指導自己動手。這就需要我們在實驗課堂上轉變教學理念。(1)突出強化學生主體地位,是學生做實驗,而不是教師講實驗。充分利用翻轉課堂的優勢,將學習資源提供給學生,學生根據各自的學習進度安排自己的學習。特別是在實驗課上,學生可以根據自己實驗進程,多次重復查閱各種學習資源以達到獨立實驗的`目的。
(2)學生是課堂的主人,將課堂時間還給學生。教師應該根據不同學生的特點建立學生的期望值。對于大多數學生來說,他們完全能夠通過自己的學習完成實驗內容,所以,教師應當放手學生獨立完成實驗。教師把原來的講課轉變為與學生一對一的交流指導,同時通過實驗室內的巡視,激發并監督學生的學習,保持學生持續參與在實驗課堂中。利用鼓勵性的語言,激發學生的自我效能感,由學生自主發現問題、解決問題,在“做中學”,建構物理實驗的基本實驗方法。
3教學體系
(1)實驗項目的規劃重整。為了增強學生的有效性學習,首先,我們對實驗項目進行了整合,根據實驗內容或實驗原理等將某個關鍵因素相同或相似的項目整合在一起,在一次實驗課上完成。比如邁克爾遜干涉儀的調節與使用、干涉法測量線脹系數兩個實驗整合在一起,學生在掌握邁克爾遜干涉儀的使用后,就能將實驗原理或操作方法快速遷移到線脹系數的測量上來,相對降低了第二個實驗的難度,提高了學習的效率,達到了有效學習的目的。類似的整合項目還有:二蹤示波器的使用和光纖通訊實驗;動態法和靜態法測楊氏模量等。其次,根據實驗內容的改變,我們重新編寫了一套集視頻微課、仿真動畫的多維度立體化教材。最后,為了適應實驗項目整合學生的學習狀態,我們將單次實驗上課的時間由每次3學時增加為每次5學時,給學生充分的時間去動手動腦進行實驗,培養實驗分析、發現問題解決問題的能力。
(2)信息化資源的建設。傳統實驗課程的教學中,學生要對教材進行課前預習,但是書本上的文字、圖片對于形象具體的實驗內容來說非常枯燥,很多學生為了完成預習任務機械性地抄寫教材,由于看不到實際的實驗儀器和實驗現象,預習的效果也就非常差了。隨著信息化網絡技術的飛速發展,幾乎每個學生都有智能手機,這也就為實驗課程的信息化、網絡化提供了發揮的空間。并且視頻、圖片或仿真軟件等多媒體信息化素材相對于文字素材來說,能夠給學習者提供更高的學習效率。為了更好地完成實踐類課程的預習,我們需要將實驗課程中所需要的所有內容進行信息化建設,包括視頻、仿真軟件、數據處理軟件和實驗教材等。然后,我們將這些多媒體信息化素材通過二維碼與教材、實驗室進行有機的結合,學生在閱讀教材、實驗操作等過程中,如果碰到問題,就可以掃描對應該處的二維碼,直接鏈接到我們服務器上的多媒體信息素材,觀看教師的講解視頻、操作仿真軟件來進行釋疑解惑。這樣做的目的,就是為了降低學生的使用障礙,與我們的教學結合起來,真正地發揮了信息化的優勢。
(3)實驗室環境的重新布局。為了提高實驗儀器的使用率,提高學生的有效學習,建立豐富的實驗室文化,我們對傳統實驗課堂進行了大的改變,將只有1~2個實驗項目的傳統實驗室改造成為具有10~12個實驗項目的“實驗超市”。并且,“實驗超市”內提供無線網絡。學生可以在實驗室內看到該學期內所有用到的實驗儀器,學生可以在第一次實驗課上可以根據興趣、專業特點等自主選擇8~10個實驗項目,滿足各類學生的個性化學習。同時,在實驗過程中,學生可以建立起各實驗項目之間的關聯,觸類旁通,充分地理解實驗內容。
4教學實踐
4.1課前預習。
為了保證學生能夠獨立完成實驗,培養獨立實驗能力,使學生成為課堂的主人,我們將幾乎所有的課堂時間還給學生,課堂上教師不再進行集中授課,只進行單獨指導交流。這樣就對學生的課前預習提出了更高的要求,學生要在課前完成教師指定的預習任務。預習任務主要由紙質預習報告、網絡在線課堂兩部分組成。學生需要在課前觀看網絡微課視頻、回答網絡預習測試題、完成紙質預習報告,在實驗室內教師要對學生的預習情況進行檢查。
4.2翻轉實驗課堂。
學生根據教師安排組合2~3人組成一個學習共同體,在實驗課中圍繞實驗內容進行同步學習。教師在實驗課上鼓勵學生積極討論,學生可以在共同體內進行無障礙的交流溝通,極大地提升了學生主體的自我效能感,建立了強烈的共同參與感,促進了主動性的有效學習。
(1)課內預習。在實驗課前10%的時間里,我們要求學生進行二次預習,對照實物將實驗原理、內容等進行學習,也可以根據自己預習的情況,將不懂的問題進行生生或師生的討論。同時,教師進行根據討論的情況對學生的預習情況進行檢查,適時地提出一些小問題,根據學生回答討論的情況進行預習的評價。這樣,學生就可以根據預習和討論對實驗有了整體的把握,逐步把頭腦中理論化的物理原理與現實中的實驗儀器、內容進行聯系,從而培養理論聯系實際的能力。
(2)互助交流。學生在完成實驗的準備后,獨立完成實驗,對于簡單的問題,教師不再進行回答指導,而是鼓勵組內、組外學生的互助討論,通過分析研究討論出解決問題的辦法。這時,有的學生則喜歡自己解決問題,他們會翻出教材或者打開視頻,重復觀看,尋找問題的關鍵。有的學生則喜歡討論,聽取他人的分析或者經驗,快速找到辦法。有的學生則喜歡延伸思考,找出背后的原理,與教師進行討論,從根本上理解原理,再來解決問題。事實證明,不管通過什么方式,絕大多數學生都能找到答案,雖然比較耗費時間,但是學生學習的效果卻比教師的直接講授好很多。通過對實驗的操作學生對基本實驗方法有了不斷的了解、積累和熟練,使得學生逐步形成了借助獨立思考以及科學方法獲得知識的心理暗示,學生就能以更快捷高效的方法進行實驗,提高自身的能力。通過期末的匿名問卷調查可以看出,百分之百的學生都喜歡這種上課方式,他們體會到了努力后收獲成功的喜悅,也建立了自信心,他們認為這才是真正的實驗課。
4.3學習的過程性評價。
在這種教學模式下,學生的評價往往較難。我們采用過程性評價,著眼于學生能力的培養,而不是實驗內容完成的快慢。通過網絡平臺、課堂預習效果、能力展現等幾個方面對學生進行評價。在實際課堂中,我們也發現了傳統課堂中出現的問題。例如,學生在實驗過程中完成實驗的程度具有較大的差異性。有部分學生通過課前充分的預習,積極動腦思考,能夠充分理解實驗原理,又快又好地完成實驗內容。有的學生對于原理理解不夠,動手能力較差,實驗內容進行非常緩慢或者根本完不成要求的內容。這時,我們嘗試采用了學生助教這種方法,讓學有余力的同學去幫助后進同學。在實踐中發現,對于助教學生來說,教師和同學對他的認可,使得他們的自信心得到了極大提高,不用教師的激勵,他們就非常積極地指導幫助其他同學;對于普通學生來說,生生之間的交流幫助比師生交流更加順暢,在自我效能的驅使下,普通學生也在認真積極地思考,努力完成實驗。根據美國學者艾德格戴爾提出的學習金字塔的理論,學生的動手實驗、討論,以及學生助教的教授都達到了主動學習的效果,學習內容的平均留存率相對于傳統課堂有了極大的提升。對于助教學生來說,實驗課堂完全是他們發揮聰明才智的園地。
5結論
經過2年多的教學試點,這種新形態的教學體系得到了校內外專家、教師和學生的認可。學生在該教學體系中,始終處于主體地位,教師在交流、監督中對學生的學習起到了有效的指導作用,學生各方面的能力也得到了鍛煉。在調研中,學生紛紛表示,通過一個學期的實驗課的學習,都有很大的收獲。我們認為這種方式克服了傳統實驗課堂的弊端,大大提高了實驗課程的教學效果,可以在各類實驗實踐類課程中推廣。
大學物理論文5
1大學物理實驗課程現狀分析
目前大學物理實驗課程面臨著很多困難,分析原因主要有以下幾點:一.普通物理實驗的實驗內容和方法過于陳舊,缺少和現代科學技術相關聯的內容和方法.但要把現代高科技的內容引進到實驗中,購買相關器材的費用就是一大難題,這也是各大高校普通物理實驗都面臨的困境.二.灌輸式教學方法.實驗老師花費大量時間詳細的講解實驗原理,方法,步驟,儀器使用,數據記錄及處理等,導致學生發揮主觀能動性、創造性的機會少之又少,只能按部就班的去完成實驗.這樣就弱化了學生的思考能力,產生了懶惰情緒[1].三.普通物理的實驗數據處理花費時間太多,這些實驗數據處理一般是通過筆算,或是計算器來完成,這樣處理數據不僅速度慢,而且很容易出錯,實驗誤差太大.極大降低了學生對物理實驗課學習的積極性和熱情.
2大學物理開放式實驗教學模式的優勢
傳統的物理實驗教學模式是以教師為教學主體的灌輸式教學,過分注重教師對實驗基礎知識和方法的傳授,教學效果不理想.而開放式物理實驗教學更加強調了學生的主體性,在準備實驗過程中擴展了學生的知識面,發揮他們的主觀能動性,也適應不同能力和水平的學生的要求.
2.1學生由“被動”到“主動”成為物理實驗的主體
教學方法的變革,開放式實驗教學強調學生的主體作用,老師的引導作用.將學習的主動權交還給學生,實現“教”向“學”的全面轉變.實驗是有目的的去嘗試,因而學生更多地從實驗的過程和數據結果的分析中獲取知識,驗證或總結規律,悟出道理[2].開放式實驗教學采用以“學生”為中心的實驗教學模式,學生可以根據自己的專業、興趣、能力去自主的.選擇實驗內容,確定實驗儀器,設計安排實驗步驟等.并對實驗過程中出現的問題有足夠的應變能力,自己獨立完成實驗的數據處理,結果分析,撰寫出合格的實驗報告.教師則是提供實驗相關資料,探討實驗方案的可實施性,解答疑難問題,維修實驗器材等,以確保實驗得以順利完成.這樣的新型教學模式有利于調動學生的積極性,培養學生能力和創新精神,也提高了實驗器材的使用效率.
2.2開放式教學模式拓展了物理實驗的內涵
普通物理實驗給人一種“老”、“陳”、舊”的印象.要改變這種現狀就需要在實驗內涵上下功夫.目前各大高校的物理實驗都面臨著資金投入的短缺問題,購買新的設備不太現實.針對這種現狀,可以自己動手將一些實驗項目內容加以引申擴展.例如RLC電路的暫態過程實驗,在學生完成規定的的RLC實驗項目后,要求學生用RLC實驗儀測量其他常用小電器的電容,學生既可以用實驗中所觀察到的電容在電路中的性能及其在暫態過程中的作用對比確定,又可以用RLC電路諧振頻率法進行測量[3].例如光的等厚干涉實驗在檢測物體表面粗糙程度和細絲直徑的應用,鼓勵學生利用其在精確測量微小位移方面做一些其它的應用性的實驗等.像這樣對實驗內容的擴展,讓學生領會實驗知識的靈活應用,使物理實驗更具有了知識性、趣味性,大大提高了學生的實驗興趣.2.3開放式實驗教學有利于大學生課外科技活動的開展開放式實驗教學激發了學生的創新意識,使學生的科研能力進一步提高.開放式教學模式的展開,會吸引越來越多的學生走進實驗室,進行科研實驗.為學生參與物理實驗競賽以及課外實踐競賽等提供了平臺,鼓勵他們創造出有實用價值的專利,產品,并發表學術論文等等.為今后的科研事業培養出更多的后備人才.
3開放式教學應具備的條件
3.1硬件條件
首先要提供充足的實驗設備和場地供學生使用.我校的物理實驗中心承擔全校的物理實驗課程.面向全校10余個學院,40多個專業開設物理實驗課.新舊儀器資源數量充足,但目前面向全校開放實驗室還存在難度,可以對部分學院開放進行實驗教學.其次計算機輔助功能的完善.我校已基于互聯網的校園網絡建立了實驗網絡教學平臺.為開放式實驗教學提供了技術上的支持.實驗教學引入了計算機管理,這樣就減輕了實驗教師的工作負擔,學生可以在線選課并提交實驗設計方案,實驗方案審核通過后合理安排學生的實驗時間段,節約了時間成本,同時也極大地提高了效率和服務水平.實驗教學網絡以校園網為平臺,將實驗教學的各環節進行計算機網絡化管理.包括物理實驗課的選課、預約、成績的錄入、成績查詢等均可在計算機上完成,從而實現了實驗資源優化配置和共享.使實驗教學管理更具有現代性和科學性.實驗教學平臺的網絡化管理既實現了實驗室管理的規范化和信息化,又對實驗教學質量的提高有促進作用,為實驗開放式教學提供了有力的保障.
3.2軟件條件
3.2.1解放思想、調整觀念,認識到物理實驗課程的重要性.大學物理實驗是對理工科類學生開設的公共基礎課.通過系統的科學實驗方法和實驗技能的訓練,對培養和提升學生的實驗技能和求真務實的科學探索精神有著至關重要的作用.提高大學物理實驗的教學效果首先要從實驗教師本身做起,教師應該發揮主導作用,摒棄陳腐落后的思想.充分認識到大學物理實驗課程的重要性.并積極引導學生,使其能夠從思想上認識到物理實驗對自身素質的提高有著重大的影響.物理實驗課與基礎理論課相比,對學生的創新意識、科學素質和獨立思考的能力培養有著不可替代的作用.另一方面,實驗教學的過程中為滿足學生對知識的需求,實驗教師應該不斷給自身充電,努力學習相關的專業知識,安排外出進修和學習的機會,拓寬和更新自己的知識構架.努力做好實驗教學的指導.3.2.2完善的規章制度為開放式物理實驗教學的展開提供有力保障.第一,加強實驗室的規范管理.為保證開放式實驗教學的順利進行,規范的實驗室管理制度是開放式實驗教學的必要配套措施.例如建立起對學生的有效監督體系.可以提高實驗過程中設備的完好率.例如實驗過程中嚴格要求使用本組的儀器設備,不得在不同組間進行隨意調換,如儀器存在問題,可以向老師申請更換儀器.實驗過程中如有設備出現故障應及時報告,實驗完畢,先讓教師檢查數據和實驗儀器,才能整理好儀器設備,經教師同意才能離開實驗室等.同時加強設備的維修.維修人員盡量及時解決儀器出現的故障,確保開放式實驗教學的順利進行.第二,客觀公正的成績評價體系.學生成績的評定既要體現出每個學生的真實水平,又要對學生的學習熱情有督導作用.教師不僅要看實驗結果的正確性,更應重視實驗的過程,考察學生在實驗過程中表現出的獨立分析、解決問題的能力等.對于能夠自主完成探究性、創新性實驗和器材改進的學生,一定要給予高度評價,鼓勵學生的創新熱情.改革以前只考量實驗結果正確性的成績評價體系.真正把物理實驗考核轉變為能力和素質的考核.能力的考核包括:動手能力,設計能力、查閱資料的能力,解決問題能力等.當然實驗報告也是考核的重要部分,它反映了學生的綜合分析、處理數據和書面表達能力.最后的綜合成績還要有適當的加分機制,鼓勵那些參加科研競賽并取得成績的同學.
4結語
教育的目的是提高全民素質,培養適應社會發展的人才.大學物理實驗教學的宗旨就是培養學生的動手能力和創新能力.為此,各工科院校要在普物實驗中體現出學校的特色和獨創性,對物理實驗教學進行教學改革.學生對實驗的興趣也會大大提升,從而更有利于學生動手能力的提高和創新精神的培養.
大學物理論文6
摘要:大學物理實驗這門課程的教學應該不僅僅是讓學生能夠受到正確、嚴格、系統的實驗技能訓練,掌握進行科學實驗的基本方法、基本知識和基本技能,更重要的是培養學生慎密的思維能力和敏銳的觀察能力,培養學生通過學習能將理論和實際聯系起來的能力、發現問題的能力和解決問題的能力,讓學生們了解大學物理實驗這門課程的重要意義。
關鍵詞:大學物理實驗;實驗技能訓練;學習能力
一、大學物理實驗現狀
在國外高校一般在第一年中將大學物理實驗教課程的教學內容與理論課堂聯系在一起應用在教學中,而且這些大學所開設的實驗項目基本都是以驗證為主,并把大學物理實驗這門課程剩下的課題在大學的后幾年獨立開放,除了讓主修物理學的學生學習,還可以讓其他專業的學生選修學習,對全校的各種專業學生都一直開放。而在國內,我國高等學校的大學物理實驗這門課程的發展比較慢,起步比較晚。進入80年代之后,由于高等學校的教育模式普遍開始改革,科技也發展了起來,因此我國高校對大學物理實驗這門課程的教學改革進行了多次的嘗試,如開設開放性實驗、綜合性實驗、設計性實驗,更新原有的實驗內容,將現代化教學融入其中等等。這些方法在初步上革除了傳統實驗教學無法培養學生自主創新能力和開放性思維等諸多弊端。然而,在進入21世紀之后,知識在經濟發展中開始起著日漸重要的作用,我國高等大學的物理相關教育工作者也慢慢感受到,目前實行的大學物理實驗這門課程的教學方式依舊需要加以發展深化改革。
二、我校大學物理實驗教學現狀調查分析
對我校大學物理實驗現狀的調查主要從以下幾個方面進行:學生在初中、高中階段對物理及物理實驗的掌握情況;學生對大學物理實驗這門課程的學習認識,學生在進入大學之后對待學習這方面的態度;學生在做實驗的過程中遇到的困難及其原因;學生對教師教學方法的看法;學生希望大學物理實驗最終應該以什么樣的方式考核;學生對實驗室建設有什么想法;學生認為大學物理實驗室應該什么時候開放;學生對大學物理實驗課題的選擇等等。本調查選擇的對象是本校物理學專業和工科非物理學專業且開設大學物理實驗這門課程的學生。參與本次調查的學生共計350人。本次調查層次分明,將以物理學為專業及非物理學為專業但開設大學物理實驗這門課程為主的學生進行調查。此次調查針對以物理學為專業的學生進行調查(150人),以應用物理學為專業的學生進行調查(120人),工科方面主要以能源自動化為專業的學生進行調查(80人)。在以上調查的學生中對大學物理實驗課程以及大學物理課程的調查中,不感興趣的學生占有百分之七十,這些學生普遍認為學習實驗器材老舊,實驗器材較少,往往5到10個人為一組進行實驗,很少有動手的機會。除此之外,實驗室除了上課時間基本處于關閉狀態,學生們無法進行自己感興趣的實驗。還有些學生認為,沒興趣去學物理課,認為物理學習的本身就是個枯燥乏味的過程,沒有趣味。不少學生指出,大部分實驗都是學生跟著老師的講解去進行,很少有自己動手自己思考的實驗,因此喪失了對這門學科的積極性。而對物理實驗課程喜愛的同學中,大部分是高中就很愛學習物理這門課程,對科普知識有著普遍的熱愛,喜歡探究,喜歡發現新鮮事物,愛自己動手獨立思考。
三、我校大學物理實驗課程教學中出現問題的原因以及解決對策
(一)原因分析
對以物理學為專業的學生來說,大部分人認為物理的實用性不夠強,沒有在生活中將所學到的物理知識或者在物理實驗課程中學到的經驗用到生活中去,再加上實驗器材老舊,從而漸漸喪失了學生們對物理實驗的學習興趣。漸漸的,學生的學習過程從主動變成了被動,再加上隨著課程的增加,越來越多的課程進入到學生們的學習中去,而且這些課程也有著難度很高的課程,因此學生更希望,也更愿意把時間留給自己喜愛的課程學習上。從而減少了對物理實驗的學習,失去了對物理實驗的興趣。這也是其中很重要的原因。而對一些以非物理學為專業的工科學生來說,雖然有著大學物理這門課程,卻有很少的學生對這門學科感興趣,他們認為學校的實驗器材比較老舊,器材不全,即使有想做的實驗也可能沒有相關的器材,還要要先去找老師才能開放實驗室,所以學生們漸漸的失去了對實驗的積極性。這些學生中的大部分學生都是為了不掛科而進行基礎知識的學習,卻很少有學生對這門學科感興趣。而關于物理實驗教學如何改革才能達到更好的教學效果,大部分學生也都是漠不關心的態度,甚至不了解實驗教學改革的重要性,他們認為無論怎么改革都無關緊要,而他們的生活基本被電腦游戲及課外生活的吸引力所取代,很大一部分學生嚴重喪失了對物理和物理實驗學習的積極性和興趣。大部分學生認為學習物理是個枯燥乏味的過程,他們缺少對物理學習的興趣,慢慢地就從主動變成了一個被動的過程。在大學物理實驗這門課程的教學過程中,絕大多數實驗課程也都是以“教師為中心”,“重形式,重知識,重驗證”的傾向還十分嚴重。驗證性實驗占據了大學實驗課題的多數,而設計性實驗、創新性實驗和綜合性實驗很少。大學物理實驗這門課程很嚴重依賴于理論的成立,這不僅造成實驗課程中的.各個實驗相互獨立起來,分散起來,還非常不利于類似課程和相關專業知識的合理融合,間接的增大了教學難度。這樣不僅沒有改變學生死記硬背這樣的學習方法,還沒有讓學生從內心去接受知識。由于沒有從學生的角度出發,現在的很多實驗和教學方式都無法調動學生的創造思維以及積極性。
(二)解決對策
首先,應該利用好已有的實驗儀器和教學資源。也要合理利用現有的實驗室及其資源,要增加實驗室設的使用頻率,也要加強實驗室的建設管理。因為部分學生的操作不當,很可能造成實驗室儀器的故障與損壞,使實驗室無法正常使用。而對于實驗室的管理與建設,僅僅依靠幾個大學實驗教師來維護管理數量如此多的實驗器材、實驗室,不僅很難到有條理的維持實驗室工作,也很難長時間對學生開放實驗室,因此這是不現實的。因此,在有限的條件下,除了合理地利用實驗室及實驗資源以外,更重要的是學校相關部門應該對實驗這方面有足夠的重視,對大學物理實驗這門課程有足夠的重視,應該加大對大學物理實驗這門課程的經濟投入,多聘請有經驗的、專業的設備維修人員及時維護學校已有設備。
除此之外,要認真完善儀器使用登記表和儀器審查制度,在課下或者課上多多提高學生對學校實驗器材愛護的意識。并且為了能更好地維護實驗儀器,相關維護人員還應該在每次實驗課后多審查并且維護實驗器材,并且及時上報有問題的器材。其次,要培養學生對大學物理實驗這門課程的學習興趣。大學物理實驗課的課堂上,總會有學生問“學習大學物理有什么用”這類的問題。這部分學生其實不存在學習能力上面的問題,主要還是學習的心態不端正,可以總結為無用心態。這部分學生并沒有意識到大學物理實驗能帶給自己什么,在自己日后的發展起到什么作用以及大學物理實驗這門課程在大學的學習生活中所在的職責在哪,因此常常處于被動學習的狀態。這樣的學生常常表現為:認為大學物理實驗這門課程比較難,在以后的生活中用處不大,所以學習興趣低下,探索實驗勁頭不足,更愿意把時間留給課下生活。而這樣的結果最終導致無法理解一些基本的物理概念,也無法靈活的將所學到的物理規律應用到其他知識中去,更加無法掌握正確有效的學習方法。針對這種心態不應該任由這種心態發展下去,應該及時的幫助他們改正。而如何去改正,我認為首先是要引導,要借助科學知識引導,將他們所學的專業知識和他們感興趣的科學知識有機的結合起來,搭建成他們興趣和物理實驗學習興趣的橋梁。除此之外,更要讓學生們了解大學物理實驗這門課程的重要性,要讓學生們在專業知識方面,科學技術方面,甚至生活上的一些方面等各個方面全面認識大學物理實驗這門課程的重要作用。其次還要糾正,學生們普遍的這種有用無用的心態是萬萬不能采取的,也不能任由其發展,尤其是對課程學習上選擇的態度就如同于選擇課外娛樂讀物的態度,這是非常不正確的。要讓學生們了解其重要性,消除這樣的態度。
總之,我認為,在物理學的過程中,不僅要讓學生感受到物理實驗探究這個學習過程給他們帶來的快樂,也要讓學生的自主性,實踐性得以提高。要盡量讓學生消除這些消極的心態。而在教學過程中,我認為應該在進行物理實驗的同時,可以把一些學生們比較感興趣的科普知識融入中去。比如將一些物理學史,一些有趣的有關物理學家的小故事等學生們比較感興趣的知識適當的融入實驗教學中去,讓學生們在進行物理實驗的同時,增加對物理實驗的興趣,可以讓學生們自己通過動手,通過思考去發現,在這個學習過程中發現其中的樂趣,體會經過自己努力思考而得出結論的快樂。這樣,不僅可以增加學生們自身的物理實驗能力,從實驗中學到知識,也可以在老師講解了有關的物理的文化之后,增加大學生對大學物理實驗的學習興趣。除此之外,我認為在進行大學物理實驗教學的過程中,可以教學方式多樣化,適當的增加學生的物理實驗課題種類,最好以學生感興趣的為主,比如以自我研究性實驗、創新性實驗、學生自主實驗或者團隊實驗為主,在達到讓學生掌握知識這個目的的同時,還能培養學生的學習興趣、對物理實驗的積極性,讓學生自身對大學物理實驗這門課程的學習過程漸漸的由被動變為主動。
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大學物理論文7
摘要:隨著現代教育不斷的改革,我國大學生的高等教學也不斷進行調整,但由于教學方式的變遷,大學物理教學隨之出現問題。在物理教學中,教師通過不斷改變物理教學模式,使大學生對物理漸漸產生興趣,通過觀察學生學習興趣與方式,教師在全新教學方式中融入合作性教學方式,從而讓學生對物理有所了解,掌握物理知識點,主要探究在大學物理教學中應用合作性教學成果。
關鍵詞:大學物理;合作性教學;交流互動
隨著現階段我國大學生素質教學來說,一方面要保證學生能夠學習知識,增加自我的知識管理,還要不斷提高學生綜合素質,提高學生人際交往能力,讓學生從不同的角度體會到教學目的。在新的教學模式中。提出關于合作性教學方式,希望學生在通過與人合作的前提下能夠互相學習,掌握知識點,互相解決問題,同時也幫助學生在學習的過程中人際交往能力也能夠有所提高,為學生以后的發展帶來幫助。
1大學物理應用合作性教學意義
在全新的教學方式提出后,大學生的物理教學理念也隨之改變。拋棄原先的教學方式,采用合作性教學方式對學生進行指導,幫助學生在學習的過程中梳理知識點,掌握高效的學習方法。合作性教學方式出現在大學物理中,能夠有效地激發學生的學習興趣,增進學生間的互動溝通,激發學生內在的潛能,幫助學生在學習過程中既能掌握知識點還能夠加強學生間的友誼[1]。在合作性教學模式中,大學生不斷互相分享自己的資源,將自己的思維邏輯進行解讀,使學生間產生相互合作的默契,不僅能夠豐富學生們的知識面,還能夠使彼此之間關系更加融洽,從而提高大學生自身的素質,不斷加強大學生對物理知識點的掌握[2]。
2合作性學習理論
2.1多元化理論。所謂多元化理論是指人在學習或者生活中有著自己的思維、想法,不論是在音樂中,還是在思維邏輯里都具有一定的思想能力。針對于大學生物理教學中,采用合作性教學模式有效幫助大學生提高自身學習興趣,激發學生內在的潛能,凝聚學生的興趣點從而使學生對于物理知識有更深入的了解。在合作教學中教師通過分組對大學生進行教學,在通過小組模式進行探討過程中,找到互幫互助的學習方式,幫助大學生在學習物理講問題有效的進行解決,在互相幫助中共同進步、成長,幫助大學生在學習生活中產生多元化理論。
2.2相互依賴理論。在大學生物理教學中,不斷通過全新的教學方式對大學生進行指導,使大學生合理掌握知識點。合作性教學的提出試一次全新的教學嘗試,本身大學生就是好玩心較重,對學業不感興趣,但是面對新教學理念的出現,大學生漸漸地愛上這種合作性教學方式,通過合作性教學方式,學生在對待問題時主動尋找同組學生進行研究,在互相依賴中掌握知識。從社會理論上來說,學生成為小組中的一員,小組中的每位成員擁有共同的目標,所以在學習時互相依賴,在小組其他伙伴的影響下,大學生漸漸地掌握物理課程的知識點,對小組模式產生依賴,這是合作性教學的核心。在通過小組中學生的不斷鼓勵與幫助下,不斷交流自己在學習上的思維,從而不僅達到學習目標,還使學生在這樣的方式中不斷成長,增加學生間的交流。
2.3接觸理論。接觸理論的提出是指大學生在社會交往關系方面,在這樣的理論中學生在學習的同時還應不斷提高自我的人際交往能力,從而促進學生的全面發展。傳統的教學方式對于學生來說是簡單地了解知識的學習方式,沒有深入對學生的自身素質與人際交往方向進行關注,導致學生在全面發展中有所疏忽。通過合作性教學幫助學生在學習時提供動力,適合大學生合作性學習的高效開展,為以后提供幫助。在接觸理論中提倡不分文化的互相合作模式,幫助大學生更好的合作,在大學生學習物理知識的時,要不斷的變換學習方式。
3合作性教學在大學物理中應用
3.1科學分組。在大學生學習物理的過程中要進行科學分組,教師要通過學生的學習方式與能力進行科學分組,在分組后集中對學生進行教學,希望學生在學習的過程中能夠互相幫助,在小組模式中加深對物理知識的認識與運用,達到學習目標從而提升學生的物理成績。面對不同層次的學生來說,科學的分組不僅能夠將自我的不足有所彌補,還能將吸取小組內部其他成員的優點,在不斷地進行分組調配后,讓同組的學生進行不斷的磨煉,使學生對于物理知識與學習技巧有所掌握,比較有利于學生今后的發展。在學生學習物理的過程中要利用自己學習方式幫助小組成員進行學習,教師找到學生的興趣愛好,針對學生學習進行指導,使學生在分組的學習方式中不斷積累自己的知識,同時幫助學生在學習的時候提高自我的素質,提高社交能力從而增加自我綜合能力。通過科學分組模式可以使學生對于學習有一定幫助,在小組模式中,學生不僅能夠學習知識,還為大學生今后的工作帶來有效的幫助。
3.2激發學生的創造性。在學習的過程中主要目的不僅僅是希望學生學習理論的課程,還要不斷的激發學生的創造性,讓學生在學習的過程中不斷地開發新的方式將知識點進行記錄.不斷地學習創新技術與知識,使學生在學習的基礎上開動大腦去采用更加適合的方式對知識進行鞏固,而且對于現在的學生來說,思維的創造與發散都是學習的必要發展之一,因此要不斷地運用大腦從而達到學習的目的[3]。在合作教學理念下不斷地開展新的思維與創造力,為學生將來的發展有所幫助。比如在大學物理關于邁克爾遜干涉儀實驗時,教師通過實驗激發學生的創造力,在調節儀器時學生有可能跳不出干涉條紋,轉動微調手輪時也沒有更好的方式,因此教師要不斷的鼓勵與幫助學生發現存在的'問題,幫助學生進行合適的選題,讓他們在學習的時候更快速的掌握物理知識與技能。再比如學生在拿夫-赫實驗/雙光柵微振實驗時,要使學生能夠熟練調節ZKY-FH-2智能夫蘭克-赫茲實驗儀,進而激發學生能夠順利的畫出實驗所需的曲線,通過不同的方式激發學生內在思維,進而幫助學生快速地學習物理知識。
3.3合理選題。在學習物理知識的過程中,教師要對學生進行反復的觀察,找到學生的興趣點并加以運用,使學生高效的學習物理知識。在大學物理實驗中有一節關于霍爾效應的實驗,教師在教學時可以通過實驗培養學生合作能力。實驗中要對霍爾元件的電路進行改進,在選取霍爾元件工作中將電流輸入其中的一段常用的電流保險絲,當激流電流接入霍爾元件的過程中時,可以觀察到保險絲被燒壞,因此霍爾元件沒有損壞,因此在這個試驗中可以讓學生根據實驗進行觀察與分析,使學生能夠通過合作了解到關于霍爾元件的基本條件,對于這樣的霍爾實驗可以使學生通過合作掌握物理的知識點,幫助學生有效提高對物理的學習興趣[4]。
4結論
在大學生物理教學中不但要加深學生知識層面,還要提高學生的綜合素質。在物理教學中實施合作性教學后,對學生在學習知識點時有所幫助,不僅提高學生的學習興趣,還有效的幫助學生在人際交往中有所表現。合作性教學的出現標志著我國在對于大學生教學時,不僅注重知識層次的傳統教學,更注重學生的自我素質的培養,因此大力推動大學教學的全面發展,也為大學生自身帶來一定的幫助。
參考文獻:
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[4]李盟,許婕,高宇彤,滕保華.大學物理教學中的合作學習實踐[J].物理與工程,20xx,02:20-23.
大學物理論文8
工程教育承擔著培養面向工業基層一線的應用型高級專門人才和創新人才的任務,實踐教學是實現這一任務的重要途徑之一。大學物理作為一門基礎性自然科學必修課程,與土建類、能源動力類、電氣信息類、機械類等工程類專業學科均有著千絲萬縷的聯系,是實踐教學的重要組成部分,其在培養學生科學素養和創新能力等方面,具有不可替代的重要作用。隨著社會的進步和科技的發展,大學物理傳統教學模式受到了巨大的沖擊。傳統教學注重學科知識體系的系統性和完備性,在一定程度上忽視了專業和學生個體的需求。針對應用型大學的應用型人才培養,物理教學急需切實可行、行之有效的改革。我們引進OBE理念研究大學物理教學模式,打破陳舊教學模式,以期充分發揮學生主觀能動性,促進學生全面而有個性發展,以適應教育現代化的發展。
1、OBE教育理念概述
OBE(OutcomeBasedEducation,簡稱OBE)是成果導向教育的簡稱,是一種以學生“學習成果”為導向的教育理念。自1981年美國學者Spady等人提出該理念后[1],OBE理念已發展成為對美國、英國、加拿大等國家教育改革有著較強影響力的教學理念[2]。國際工程師互認體系中最具權威性、國際化程度較高的《華盛頓協議》已經全面接受OBE理念,將其作為工程專業認證的標準。20xx年6月2日,國際工程聯盟大會全票通過我國成為《華盛頓協議》正式成員,意味著我國本科工程教育所授學位將得到《華盛頓協議》成員的認可。OBE理念將會強有力的推動我國工程教育專業教學改革,國內一些知名高校已經開展了大刀闊斧的工程教育教學改革[3-6]。
2、模塊化教學模式研究
大學物理學已經形成具備知識系統強、理論性強等特點的完整教學體系,傳統教學模式將大學物理劃分為力學、熱學、光學、電磁學和近代物理五大模塊,根據各專業后續課程和學時要求選擇學習模塊,制定適合不同專業的教學大綱。這種教學體系追求物理學內容的系統性和完整性,學時要求較多,專業選擇性和學生選擇空間少。當前應用型技術人才培養模式下,國內高校大學物理課程普遍面臨著學分、學時不斷壓縮的局面,應用型院校普遍存在學時低于90的教學現狀。有些院校個別專業物理課程學時低于64學時,以學科為導向的完備系統的傳統模塊教學顯然不能滿足應用型人才培養目標及國際專業認證的教學要求。OBE教育理念的核心是以學生為中心、反向(成果導向)設計和持續改進。本文將OBE理念引入大學物理課程教學,構建“通識模塊”、“專業限選模塊”和“學生任選模塊”教學模式,以學習成果為導向合理配置各模塊教學內容,確保教學的適切性,以期最大程度上達成教育結果與需求的一致性。
2.1通識模塊。通識模塊講授基礎物理知識,培養學生科學素養。該模塊為我校各工科專業所必修的基礎性物理知識,主要講授大學物理學的基本概念、基礎理論和基本方法,是構成學生科學素養的重要組成部分。教學內容基本涵蓋力、熱、光、電的基礎性知識,通過該模塊的教學使學生對大學物理學的基本原理、規律有較為全面、系統的認識,初步訓練學生的運算能力、邏輯思維能力和解決實際物理學問題的能力。
2.2專業限選模塊。專業限選模塊使學生汲取和掌握與專業知識相關的物理基礎知識,達成基礎和專業的.有效融合。此模塊分為兩部分。第一部分,選擇與學生專業相關的教學內容,有的放矢,突出重點和難點,使學生有效掌握與專業相關的物理知識,真正做到學以致用。第二部分,采用分組研討的教學組織形式,合理設置研討主題,讓學生重點吸收物理學在當代社會和工程專業技術等方面的應用知識。確立學生在教學過程的主體地位,激發學生課外開展學習的積極性,培養團隊協作能力。
2.3學生任選模塊。學生任選模塊注重學生個性發展,激發學生的主動性、創造性潛能。該模塊為營造適合學生個性發展空間而設置,鼓勵學生發展個性和愛好,重視學生的“主動性”、“潛能性”和“差異性”。以基礎物理向近代和應用拓展延伸為大方向,開闊學生思路,尊重學生的自主意識,培養學生探索研究和創新能力。
3、結語
工程教育貫徹成果導向教育改革的過程中,強調以人為本,以學生學習成果反向教學設計,強調持續改進。本文在大學物理課程建設中引入OBE理念,探索了大學物理模塊化教學模式,并將其應用于我校20xx級電氣、機制兩個專業卓越班的教學實踐中。實踐證明,基于OBE理念的模塊化教學模式,兼顧了物理課程的通識性和專業需求,有利于學生個性發展和分層培養,切實可行的解決大學物理課程的“通識性、基礎性”與“專業需求、學生個性、分層培養”之間的矛盾。另外,為了打開學時壓縮的尷尬局面,專業限選模塊的一部分以分組研討的方式實施教學,針對不同專業合理設置研討主題,師生角色互換,激發學生課堂外主動學習的積極性和潛能,在有限的學時達成基礎與專業的最大化融合;學生任選模塊可以視情況采取選修模式,不受學時限制。但是,教學改革的路是漫長曲折的,本文只是針對試點專業進行了有益嘗試,但還存在一些實際教學問題,例如仍然存在部分學生能動性不夠等問題,另外,如何更佳合理的、分層設計研討主題還是值得探究的難點。為了更好的適應時代、企業對工程類人才的需求,仍需與更多教育專家、同行交流,求索更好的、更加適應我校學生現狀的教學模式。
參考文獻
[1]Spady,W.ChoosingOutcomesofSignificance[J].EducationalLeadership,1994,6(51):18-22.
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[3]宋哲英,宋雪玲.基于OBE的工程教育模式下“誤差理論與數據處理”課程改革[J].高教學刊,20xx(16):153-154.
[4]鳳權.OBE教育模式下應用型人才培養的研究[J].安徽工程大學學報,20xx,31(3):81-85.
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[6]覃晶晶.基于OBE成果導向教育理念的給排水專業人才培養模式研究[J].教育教學論壇,20xx(34):157-158.
大學物理論文9
1.物理科研應用于物理實驗
1.1教學內容
物理實驗的內容通常比較簡單,但是步驟繁瑣,導致學生不僅不重視,更不能在教學過后得到知識上的收獲。此外,一些學生有這樣一種觀念,就是物理實驗內容與自己的專業及未來從事的行業,甚至是生活都沒有關系,因此沒有必要學好。在這樣一種趨勢下,物理教學必須進行改革,如何引起學生重視,提高學習興趣成為改革重點。如果在物理實驗中刪減不必要的內容,合理增加新的實驗項目,將科研項目融入其中,那么教學過程中就會涉及一些國際上的前沿知識,既能保持物理教學實驗的先進性,又能改進教學內容,更能夠吸引學生關注,從而提高學習熱情。
1.2教學方式
傳統的教學方式易使學生被動學習,我們應該注意將被動化為主動,只有這樣才能達到教學目的。因此,在學生圍繞科研項目展開研究時,老師主要負責引導和指導實驗,讓學生主動參與實驗設計,積極思考。通過學生在實驗目的、實驗方案、實驗結果各方面全程參與,提高他們的學習積極性。此外,在將科研項目融入教學中的時候,可以引入一些目前還有待爭議的問題,引導學生逐漸進入自己的研究中,拓展學生研究探討的`深度和廣度,這樣能有效激發學生學習興趣,提高其解決問題的能力。
1.3教學設備
實驗教學中存在一個問題,就是科研設備的利用率一般不高,設備更新換代快,學校資金又有限,部分高校可能還存在資金短缺的問題。因此,如果能夠實現實驗教學的設備資源共享,則既可以避免設備使用資源的浪費,又可以改善實驗教學的資源落后或短缺現象。
2.大學物理中引入物理科研的優勢
2.1提高學生的學習興趣和學習效率
在大學物理教材中,有很多物理定律和物理公式,教學過程中理論性太強、與實際結合不夠緊密致使物理教學顯得枯燥、乏味和難以理解。大學的物理課程無法將知識和實際生活、經濟效益聯系起來,因此,不少同學認為學物理沒有用,進而失去學習興趣,即使學習也只是被動和敷衍的,目的是通過考試。這顯然與教學目的背道而馳。作為研究,前沿和最新的進展是一定會涉及的。例如物理研究中的核能技術就是目前的最前沿最尖端的高科技范疇,在這一領域內,相關課題非常之多。舉一個例子,相對論是物理學中最偉大的理論,關于相對論,至今人們都還在不斷研究。拿最簡單的公式———愛因斯坦的質能方程來說,單講理論明顯會枯燥乏味,如果引入相關應用如原子彈等,則又顯得離現實生活太遙遠,仍然難以讓人理解。雖然原子彈是利用核裂變產生能量,但是學生并不僅僅想了解這些。如果做相關研究的老師闡明原子彈這種原理是如何實現的,比如什么是反應堆,什么是加速器,再結合形象的圖畫和二戰中有關故事講解,等等,就會激發學生的好奇心,提高學習興趣。物理的科研實驗能夠開闊學生的眼界,增長他們的見識,充分滿足他們對新領域的求知欲。
2.2改善教學師資隊伍的整體水平
很多老師教學多年一直使用一本教案,雖然教學經驗豐富,基礎知識扎實,但是嚴重與物理學科的發展脫離。殊不知知識也是要不斷更新的,一味地啃老本只會不斷落后于人。教師應該首先提高修養和自身素質,方能滿足教育對老師的各方面的要求。物理教師也應該在具備基礎知識的儲備后,自主地學習當今世界物理學科發展的最新進展,提高自身專業知識水平。這樣,在教學中還能將最新進展貫穿其中,使學生的積極性和教育教學質量得到提高。同時,教師的職責不僅在于傳授知識,還在于讓學生學會自己學習和探索新的知識。如何學習比學習本身更重要,在教學中,將物理科研這種帶有研究性質的內容逐漸融于課堂,把灌輸式教學變為引導式教育,能夠幫助培養自主學習意識,提高思維能力。
2.3發展學生的創新能力
傳統的灌輸式教育使學生學習極其被動,在物理實驗中也是照葫蘆畫瓢式地完成實驗。由于科學研究就是不斷創新的過程,因此科學研究應用于物理教學中無疑是一種培養創新能力的有效途徑。在教學過程中,給予學生參與科研的機會,指導學生大量閱讀有關文獻和綜述,體會實驗過程,學習科研方法,鼓勵學生做成果展示,發表自己的意見,這些都能夠使學生對課程的理解程度進一步加深,使創新思維得到很好的培養。
3.結語
將科研項目融入物理教學中,以此推動教學質量的提高,這種教學方式被用于部分高校的物理教學中,并取得了一定效果。為了使教育資源得到充分利用,我們需要對高校相關的實驗和科研進行資源整合,豐富學生的科研項目,創造良好的科研環境,引導他們參與到科學研究的創新活動中,從而改善教育教學質量,為社會培養更多人才。
大學物理論文10
1大學物理設計性實驗體系設計與實踐研究的內容
大學物理設計性實驗的內容一般由以下幾個方面組成:學習態度、合作精神、探究能力、社會實踐和交往能力、收集和處理信息的能力、實驗態度與習慣、實驗設計與操作技能等。這些評價項目是在學生從事具體的設計性實驗過程中表現出來的,可以將這些內容與具體的實驗課題要求進行整合,確定具體的、可供操作的指標體系。第一個維度是知識與技能,主要涉及學生在設計性實驗開展前對大學物理基本概念、原理和方法的掌握程度,對大學物理實驗常用儀器設備的操控能力和對大學物理實驗常用實驗方法的運用能力。第二個維度是實驗過程要素,主要涉及行為素質和基本的發展狀況。
a.實驗題目或實驗目的的選擇和確定情況。要使大學物理實驗項目或實驗目的的有意義。
b.實驗方案的制定狀況。學生制定具體設計性實驗方案的能力、實驗方案本身的合理性程度、實驗方案的具體化程度等。
c.實驗過程中的具體行為方式。學生在實驗過程中的具體行為包括:操作的合理性、思維方式的多樣性、參與實驗情境的深度、文獻資料和具體背景材料的搜集情況等。
d.實驗結果的總結情況。學生要及時的評價的實驗報告、論文、成果或研發產品的質量等。第三個維度是實驗過程中學生的態度和情感發展。主要涉及行為所反映的情感、態度和價值觀的發展狀況,包括:學生參與活動的主動性、積極性和創造性狀況;學生在活動中的合作精神;學生各種良好思想意識的發展狀況,如環境保護意識、社會責任感、服務意識、安全意識、效率意識等。
2大學物理設計性實驗體系設計與實踐研究的內容的實施方案
大學物理設計性實驗體系設計與實踐研究的內容評價的方案制定包括確立目標,科學選擇內容、設計工具、靈活運用實驗方法等環節。這些環節相互之間既緊密聯系又相互制約。明確目標和內容是選擇實驗方法的基礎。籠統或瑣碎的'實驗標準將不利于數據和資料的收集,而沒有準確、有效的數據,就不可能達成正確的實驗結論,從而影響實驗的反饋以及最終合理改進建議的提出。必須針對不同的實驗項目選取恰當的實驗方式方法,并利用反饋意見改進實驗設計,促進學生綜合實驗素質的發展。其最終目標是學生在進行實驗活動過程中逐步生成的。必須針對不同的實驗項目選取恰當的評價方式方法,并利用評價反饋改進實驗設計,促進學生綜合實驗素質的發展。根據大學物理設計性實驗課程的價值追求和課程特點,大學物理設計性實驗多維度評價的目標包括知識與技能,過程與方法,情感、態度和價值觀3個維度。
2.1收集、分析和處理信息。學會收集信息的各種基本方法,嘗試運用調查、考察等方法及利用圖書館、網絡等基本信息工具;能夠對收集的信息或資料進行初步分析和處理;能夠在團隊中進行信息交流。
2.2問題解決。學會自主提出問題、制定解決方案,并通過實驗過程驗證方案的合理性;開展問題探究,嘗試探究活動,體驗探究過程;提出問題解決的策略。
2.3動手操作。計劃和組織一個實驗項目的實施;嘗試運用已有的儀器設備或通過改造或自制設備完成實驗項目;具有基本的信息操控技術和素質。
2.4表達與交流。能夠自主地與指導教師或專家進行聯系,并學會在實驗中自我管理;能夠以書面和口頭等不同的表達方式,表述實驗的結果、體會或思想情感;學會結果分享。
2.5情感、態度與價值觀。養成參與意識、服務意識、合作意識、環保意識、效率意識、安全意識、科學精神、創新意識;形成社會責任感和義務感,形成負責任的工作態度和生活習慣。
3大學物理設計性實驗體系設計與實踐研究的內容的啟示
3.1在實驗過程中進一步認識實驗設計體系的重要性。在實驗過程中發現了許多大學物理設計性實驗課程實施中的問題,比如指導教師學科分工的問題、實驗過程中教師的指導問題、實驗過程中資料的規范性問題、指導教師的培訓問題等,這些問題都要在今后的教學中進行整體規劃設計和落實。
3.2實驗指導教師在測評過程中得到培訓。在實驗教學中,教師的指導往往過于寬泛,針對性不強,缺乏具體的指導行為和指導規范,部分教師不明確自己在指導實驗過程中的具體指導任務有哪些方面,因此指導方式、指導行為存在著一系列問題。實驗指導教師在評價過程中進一步了解了實驗教學的目標和要求,對指導學生實驗有了更深刻的認識。
3.3學生實驗素質得到了全面發展。大學物理設計性實驗體系設計與實踐研究提高了學生合作意識。在大學物理設計性實驗實施過程中,增多了學生之間的交往合作機會,實驗時,學生分工合作,在團隊中學會與人相處,發展協作素質;增強了學生的自信心,大學物理設計性實驗開放的教學方式;培養了發現問題、解決問題的素質,激發了學生的創新潛能;同時也激發了學生關注生活的熱情設計性實驗的開展密切了學生與指導老師的聯系,激發了學生關注生活的熱情。
4結論
大學物理設計性實驗體系設計與實踐研究是應用型大學本科物理課程今后發展的必經之路。這種親身實驗,接受知識的方式,不但能夠幫助學生更好的掌握該門課程的內在精華,還能在一定程度上培養學生的學習興趣,發掘學生的潛能和創新能力,大學物理設計性實驗體系設計與實踐研究必然會對培養優秀的物理人才方面發揮巨大的作用。
大學物理論文11
1、工科大學物理課程的地位和作用
20世紀后半葉,物理學在此前建立起來的狹義相對論、量子力學、量子電動力學、統計物理和許多重要物理實驗基礎上,以前所未有的速度發展著.許多物理學的分支學科,如原子、分子物理、原子核物理、固體物理、等離子體物理以及粒子物理等,都得到極大發展.與此同時,科學發展的另一個重要特征是學科間相互滲透和交叉綜合.物理學和其他學科相互滲透,產生了一系列交叉學科和邊緣學科,如化學物理、生物物理、大氣物理、海洋物理、地球物理等等.物理學的新概念、新理論和新的實驗方法向其他學科轉移,促成各學科的發展并成為其組成部分.
20世紀后半葉,新技術特別是高新技術發展之快也是前所未有的高技術包含的科學知識高度密集,綜合性極高,如紅外和紅外成像技術、激光技術、計算技術、信息技術、航天技術、生物技術等等,都無一例外地與物理學等學科的基本概念、基本理論和基本實驗方法密切相關,其發展在很大程度上依賴包括物理學在內的各學科的發展.
現代軍事科學技術的知識密集性、綜合性極高,處于科學技術的前沿,近幾年來的局部戰爭向人們展示,現代戰爭在相當大程度上是高新技術的較量.現代軍事科學技術離不開物理學和物理學的新成就,如紅外夜視、激光制導、激光雷達、三相彈等都與物理學原理和物理學實驗技術密切相關.
這一切都表明,在科學技術發展的進程中,物理學不但在歷史上曾經是處于主導地位的,在20世紀是處于主導地位的,而且毫無疑問,21世紀物理學在科學技術發展中也必將處于主導地位,它的.作用將會更加突出.
大學物理課是一門重要基礎課,它的作用一方面是為學生較系統地打好必要的物理基礎,另一方面是使學生初步學習科學的思維方法和研究方法,這些都起著增強適應能力、開闊劉義洪盈贅大爭物雙教爭敬沮思路、激發探索和創新精神、提高人才素質的重要作用.學好大學物理,不僅對學生在校學習十分重要,而且對學生畢業后的工作和在工作中進一步學習新理論、新知識、新技術、不斷更新知識,都將發生深遠的影響.物理課的這一作用,特別為許多專家、教授、高級工程技術專家所強調.
我國工科大學物理的學時一直少于理科.因此,目前實施的教學內容,主要是傳統物理課內容在給定學時范圍內一再精選后形成的總的來講,工科大學生的物理基礎較薄弱,物理知識面也較窄,特別是近代物理和現代工程技術有關的物理基礎和現代工程技術方面的新知識更顯薄弱.如我們的課程基本要求中沒有物性學、分子、原子核、粒子等內容;沒有偏振光干涉、核磁共振、穆斯堡爾效應等內容;量子物理、統計物理等近代物理基礎的基本概念、基本理論和知識甚為薄弱.這些內容,工科一般專業在后續課中多不再涉及,而它們恰恰是當今學習新理論、新知識和新技術所要涉及的,有些甚至已成為當今高新技術的組成部分.在這個意義上講,大學物理課內容“老的多、新的少”.因此,更新內容,加強現代物理和現代工程技術有關知識,特別是有關基礎知識,是工科物理教學改革必須面向的首要問題.
2、工科物理課教學改革
工科大學物理課程的教學改革是很復雜的,也是很困難的,不可能一嗽而就.應該堅持以下原則:不應改變物理課作為基礎課的地位和作用,應著力研究現代高級工程技術人才應具備什么樣的物理基礎;要重點研究如何處理好經典物理和近代物理及有關近代內容的關系;應在培養學生科學思維方法和分析問題、解決問題能力上加大力度,與研究教學內容改革的同時,還必須系統地研究教學方法、考試方法等教學環節的改革.
工科大學物理課內容改革的重點在于加強物理學基礎(包括經典物理基礎和近代物理基礎),同時適當地介紹反映現代物理和現代工程技術的新知識,擴大學生的知識面,在整個教學過程中提高學生分析及解決問題的能力和獨立獲取知識的能力.由于工科物理課程教學時數少,只靠課程內容和體系本身改革回旋余地小,改革要將課內課外、理論教學與實驗教學、課與課間關系諸方面綜合考慮.
(一)課程教學內容改革,應以物理課程教學基本要求為依據.在保證經典的前提下,進一步精選經典物理內容,突出教學內容及能力培養,避免過分強調系統性和嚴密性等,在整個經典物理教學過程中應貫徹加強近代思想;在近代物理基礎的基本要求部分,加強量子力學和統計物理基礎知識,以利于學生在校和離校后進一步學習新理論、新知識和新技術;加強現代工程技術物理基礎專題,這部分內容應側重物理原理,而不要停留在科普水平上,上述三部分內容的講授學時,分別約占總學時的58%、27%和15%.
(二)開設物理類和技術類專題選修課(或講座).物理類選修課:如現代物理導論、混沌、原子和分子物理、核物理、天體物理、等離子體物理、凝聚態物理、嫡和信息、傅里葉光學、非線性光學、非線性力學等、技術類選修課:如現代工程技術專題、激光技術、光散射技術、全息技術、穆斯堡爾譜學、核磁共振技術、薄膜技術、換能器、紅外技術、低溫和超導等.選修課應著重物理概念、物理思想和方法,不追求數學嚴密性,不過分強調系統性和完整性.
(三)教學手段改革是教學改革的重要組成部分.粉筆加教鞭不適應改革的需要已經成為人們的共識.近幾年來,有許多院校在多媒體輔助教學上做了大量的工作.實踐證明,把多媒體技術應用于教學可以改變信息的包裝形式,在計算機上把圖、文、聲、像集成在一起,提高教學內容的表現力和感染力,能調動學生主動運用多種感觀積極參與多媒體的活動,使學生由知識的被動接受轉為主動發現.同時,這也為教學研究提供了有力工具,為教學的順暢實施與高效提供了可靠的技術保障.在提高認識的基礎上,加大這方面的資金投人,多媒體輔助教學必將成為21世紀教學手段的主體.而多媒體輔助教學軟件也應向智能化方向發展.1997年n月6日,中國物理學會正式宣布中國物理教育網建立.這就為網上教學和科研提供了方便,物理教育工作者應充分利用這一有利條件,從網上獲取信息服務于教學.名校、名師更應在網上傳播自己的教法和經驗,使大家受益.
3、教學過程中的一點嘗試
物理學的迅速發展,不斷在廣度和深度上揭示物質結構和物質運動的普遍規律.在教學實踐中,我以物理課程教學基本要求為依據,在保證經典的前提下,把現代物理專題中的部分內容穿插安排在授課之中,學生反映很好.如在講完振動與波后,由單擺的線性振動自然地過渡到單擺的非線性振動,從而引出“棍沌”,接著向學生指出了普遍存在的混飩現象,并簡要介紹了混沌理論的發展及意義、激發了學生濃厚的學習興趣,另外,我還編制了部分多媒體輔助教學軟件以用于教學.如在駐波一課中,用形象、直觀的動畫把駐波的成因生動有趣地展現在學生面前,提高了教學質量和時效.
大學物理論文12
摘要:在大學物理學科中設置實驗教學,可以培養大學生的獨立研究能力以及創新思維能力。但是,我國高等教育院校現存的物理實驗教學模式并不符合綜合型人才培養的要求。因此,本文將結合大學物理實驗教學現狀和改革的必要性,對大學物理實驗教學的改革提出一些建議,以期能夠為廣大的大學物理老師提供一些理論參考和借鑒。
關鍵詞:大學物理;實驗教學;改革;思考
大學物理實驗教學作為整個物理教學過程中的關鍵環節,其主要目的是通過物理實驗教學,充實和豐富學生的物理思維,培養學生對事物的觀察能力以及分析能力。引導學生親身實驗,可以使其更加了解相關物理概念的產生過程、形成過程以及發展過程,讓學生的物理學習水平得到提高。
一、大學物理實驗教學現狀和改革的必要性
(一)大學物理實驗教學現狀第一,受應試教育的影響,在高中物理教學中,許多老師忽略了學生實踐動手能力的培養,導致許多學生在進入大學以后進行相關的物理實驗學習時,動手能力偏弱。第二,任務配置不合適。在許多的高校中,仍然有很多一部分的物理實驗教學課堂中,以老師為教學主體,學生只是充當看客。第三,實驗設備老舊,實驗方法比較單一。受資金等因素限制,許多大學的物理實驗設備都已經老化、過時了卻還在使用,導致物理實驗的教學內容和教學手段多年如一日地重復。第四,實驗室的開放度不夠高。由于一些物理設備購買金額高昂,學校為了保護這些設備,只在一定情況下允許師生使用,造成學生在遇到有關難題時,不能夠對其進行實驗操作。第五,評價方法不恰當。許多老師為了方便自身,只把大學生的實驗報告當做唯一的評價標準,這種單一的成績評價方式,只會造成大學生越來越敷衍實驗學習。
(二)大學物理實驗教學改革的必要性。大學物理實驗能夠提升大學生的科學素養,提高大學生的創新能力與實踐能力。當下,社會在呼吁素質教育,呼喚創新人才,物理實驗教學受到了學校各級領導和老師的重視。在《高等教育面向21世紀教學內容和課程體系改革計劃》的研究項目啟動以后,20xx年初教育部又推出了《新世紀高等教育教學改革工程》,在本科院校中專門設置了高等學校基礎課實驗教學示范中心建設標準。以此,對大學的基礎實驗建設進行規范。
二、大學物理實驗教學改革途徑
(一)革新教學觀念和思想。當前,轉變高等教育院校領導和老師的教學觀念是當務之急。首先,實驗課程教學在體系建構上要有整體性,實驗教學和理論教學既要高度配合又要互相獨立。其次,結合實驗教學內容要求進行實驗課題的選擇,學校不可統一規劃,更不可因為理論課已經講過,就不再允許進行實驗教學。最后,在實驗教學的課題選擇上,學校要充分結合本校或者本系的教學特點和科研特點。注重教學內容的現代化,教學方法的科學化,將基礎訓練學習和實驗能力放到同等重要的位置進行教學。
(二)革新教學內容。在教學內容的改革上,首先,對原有的、傳統的實驗題目和實驗內容進行綜合地審視,在此基礎上,對基本內容進行精選,對那些與中學物理實驗相重復的課題和內容堅決剔除,淘汰掉那些與生產力情況不符合的、過時的實驗內容、實驗方法以及實驗設備。對于那些能夠表現出近代和現代物理內容、物理技術的實驗進行增設,對于那些具有代表性和生產價值的先進實驗內容、實驗方法和實驗手段進行必要地補充。對于那些通過科研成果轉化而來的物理實驗要引起足夠的重視,鼓勵大學生進行物理實驗的創新,形成本校的物理實驗特色。在實驗教材的編寫上,必須緊密結合院校特征,構建完整連貫的知識結構。依照專業特點進行內容的設置。需要注意的是,第一,加強學生基本功的練習。第二,對于驗證性的實驗,不可故意貶低或者弱化。第三,教學內容的改革一定要從教學實際情況出發,針對低年級的大學生,不可過早要求其進行獨立的實驗設計。
(三)革新教學方法。全天候開放實驗教學室,讓學生的實驗時間具有很大的彈性。在實驗課題的選擇上,學生也可以自由選擇。積極鼓勵大學生多做物理實驗,給學生更多的自主權利,增強學生的實驗設計能力以及動手能力。并適當地增添實驗數量,擴展實驗內容。完善相關實驗室的.管理制度,保障實驗教學的開放性秩序。同時,還要開放教學內容。將必修課程和選修課程有機融合,讓學生對必須學習的實驗內容進行學習以外,還可以根據自身的愛好和興趣,自由地選擇其它的物理實驗課題。從而更好地激發學生學習的興趣,讓學生更好地參與到學習中。利用開放性的教學方法激發學生學習的熱情,通過小組合作模式以及探究性學習模式,讓學生與學生之間合作學習,老師扮演引導者、啟發者的角色,幫助學生更好地學習。
(四)革新評價方法。為了提升教學效率,老師可以將傳統的單一評價模式朝著多元化的評價模式發展。根據實驗教學具有實踐性的特點以及綜合性的特點,建立完善的評價體系。首先,將實驗預習部分、規范化操作部分、組織紀律部分、態度作風部分以及書面實驗報告部分,均納入到評價體系中。根據其重要性,按照合理的分值比例進行劃分構成學生平時的綜合實驗成績。其次,評價體系還應該將理論成績和實驗成績相結合,在學期中期和末期進行統一的筆試考試,將其作為理論成績。這兩者中只要有一種不合格,那么該學生的實驗課程成績就是不合格的,需要重新學習。結束語:通過本文的分析可以知道,物理實驗教學對于培養學生的實踐能力和創新能力具有積極的作用。盡管,當前我國的大學物理實驗教學還存在許多的不足和問題,但是這種現狀不是不可以解決的,最重要的是改變老師的教學觀念,革新教學內容和教學方法,完善評價體系,從而有效地增強物理實驗教學的工作效率。
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大學物理論文13
摘要:雖然現代大學物理課程已經趨于成熟,但其教學中依舊有些不足,需要我們迫切解決。
關鍵詞::大學物理;教學問題;對策
大學物理是理工科學生必須學習的基礎課程之一,本文主要分析了大學物理教學中應注意的幾個重點問題,并根據問題制定了相應的處理對策。
1大學物理的幾個教學問題
1.1缺乏多樣的理論課教學方法
大學物理理論課教學中,通常以板書教學和多媒體教學兩種手段為主。大部分教育者充分地意識到板書與多媒體兩種教學方式的相融對預期教學效果的實現具有的意義。但是不管實際使用哪一種教學方式,相當一部分教育者教學過程中依舊會按照大綱的知識點來進行講解,更有甚者注重對習題的大量講解。整個課堂教學不僅乏味無趣,而且忽視了尋求先進有效的方式提高教學水平。
1.2學生的學習觀念不科學
由于大學物理課程是理工科專業學生必須學習的一門課程,所以這些學生在學習物理知識時特別的用心,而非理工科專業學生學習物理時僅僅是為了完成規定的任務,應付相關的考試,更有一部分學生很難在物理考試中取得好成績。非理工科專業學生由于對大學物理學習的興趣和積極性不高,當遇到難度相當的物理知識時就會氣餒,敷衍了事,消極的學習態度明顯。這些學生很少會利用課余時間復習課堂知識內容,更別說主動分析和討論課堂教學中的疑難問題了,存在嚴重的抄襲風。還有的學生臨近考試時也很少主動做好前提準備,對大學物理學習相當地不重視,最后的考試成績可想而知。
1.3師資隊伍結構有待優化
隨著各高校招生規模的不斷擴大,為了滿足教學需求,學校短期內組建了一批師資隊伍,由于多數教育者都是年輕人員,所以師資隊伍的年齡結構就缺乏科學性,教學經驗比較匱乏。此外,雖然學校大規模擴招了師資隊伍,但師生比例相較于擴招前依舊存在較大的下降,為此,大學物理一直以大班教學的方式為主,該方法對教學質量沒有多大的保障。
2優化大學物理教學的對策
2.1注重激發學生的學習興趣
教育者在講解物理課程過程中,應注重激發學生的學習興趣,提高學生對物理知識的理解程度。為此,先進科學的教學方法如多媒體教學等手段,對學生學習興趣的形成具有重要意義,也有助于增強教學質量及水平。比如,教育者在向學生介紹掃描隧道顯微鏡發明者的事跡時,要求學生掌握先進科技表征手段,充分了解電子隧道效應等一些意義深刻的物理知識;并且教學過程中,教育者適當的滲透了“基于力學角度深入分析氣功與力學”、“火箭的基本發射原理”、“電腦鍵盤的作業原理———電容”等內容。學生被這些內容深深的吸引,注意力集中,根據這一情形,教育者提出了相應的懸念,要求全體學生積極配合展開討論。通過營造寓教于樂的課堂氛圍,使學生樂于接受知識,并懂得將所學的知識應用到實際中去。從生活實際出發,獲取解決物理問題的方法;學生在遇到新的知識點時會顯得不知所措,這就需要教育者通過合理有效的方法,使學生能夠在新知識點的講解中獲得較高的理解能力。實際教學時,應通過生活中一些關聯的典型案例來引導相對應的物理問題,根據生活經驗探索對問題有效解決的方法措施。將抽象化變為具體化;由于部分物理問題十分的抽象且理解難度大,學生很難順利求解這些抽象模型的物理量,所以需要教育者將疑難問題變得通俗易懂,通過學生已經掌握的知識完成求解,從而提高學生對知識的實踐應用能力,同時也豐富了學生的知識體系。運用先進的多媒體教學手段;多媒體計算機輔助教學系統主要是通過多媒體計算機對語言、文字、圖形、圖像等媒體信息進行集中化處理與控制,根據教學具體要求,將多媒體各要素融合起來并以視頻的方式將課程知識展現出來,結合需求配以適合的聲音,同時操作人員和計算機配合協作完成最終的操作任務。當前,在計算機和互聯網的快速發展下,各高校的`招生規模不斷擴大,致使學校教學場所極度匱乏,在這種情況下,多媒體教學就受到了廣泛歡迎,將以往的教學方法無法表達的內容和現象生動形象地全面展現,使學生的理解能力大大增強,進而積極主動地投入到實際學習中。
2.2突出學生的學習主體地位
在大學物理教學中,培養學生的學習積極性是一項重要任務,教育者應突出學生的學習主體地位,始終從學生的角度來實施教學活動。學生良好的思維是大學物理教學過程中的核心,意想不到中,學生就會想到處理問題的有效方法。
2.3優化師資隊伍結構
隨著師資隊伍的擴大,很好地規避了師生比例小的現象。現階段需要注意的事項是優化師資隊伍的年齡結構。年輕教育者有著自己的長處和特點,有著敏捷的思維和旺盛的精力,創新意識強烈,也能和學生打成一片。但是由于年輕教育者的工作時間不長,還沒有獲得豐富的教學經驗。因此為了豐富年輕教育者們的教學經驗,應充分考慮以下兩個方面:一方面,安排在職教育者參加物理教學研究討論會;另一方面,安排教育者開展相互間的聽課活動。在互相學習的基礎上調動教育者的教學積極性。
3結語
綜上所述可知,大學物理在高校整體課程中占據舉足輕重的地位,隨著大學物理教學的進一步深入及發展,實際教學中還存在一些問題,這就需要相關教育者積極探索討論,尋求有效的問題解決措施。此外,教育者還應熟練地操作大學物理教材,除了滿足理工科各專業的需求外,還必須充分顯示物理學科的基本性質,強化教學效率和質量,這是當前迫切需要完成的課題。
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大學物理論文14
摘要:通識教育是一種通過課程設置傳播教育思想、教育理念,體現教育境界的一種人才培養模式,目的是培養學生自由、和諧、全面的發展。高等教育不能僅強調專業教育,應該做到與通識教育相結合,提供適應于社會發展的教育模式。新加坡國立大學致力于成為立足亞洲、影響世界的大學。先進的教學理念為學生提供全方位的綜合性教育,使其一躍成為亞洲排名第一的高等學府。
關鍵詞:通識課程;高等教育;新加坡
國立大學新加坡獨立于1965年,從一個貧窮落后的小島一躍成為人均收入超過5萬美元的新興發達國家。新加坡以政局穩定,政府廉潔高效,城市干凈整潔,國民素質高尚而著稱,而新加坡的高等教育是決定以上因素的根本原因。作為新加坡最著名的高等學府,新加坡國立大學的辦學模式代表新加坡高等教育的發展趨勢。政府的高度重視、充足的教育經費、一流的師資力量、國際化的發展戰略、科研與教學并重、問責制度的實施等一系列舉措使新加坡國立大學在20xx年的QS全球大學排名中雄踞亞洲榜首,位列世界第22名。筆者有幸在20xx年8月-20xx年8月訪問新加坡國立大學,期間對于它在人才培養模式方面深有感觸。一個優秀的大學不僅要培養具有高素質的專業人才,還要讓學生具備獨立思考且對不同的學科有所認識以至能將不同的知識融會貫通的能力。下面介紹新加坡國立大學物理系開設的通識課程,以便我們及時了解國外的先進教學理念。
一、新加坡國立大學關于通識課的定位
與其他類型的課程相比,通識課主要有兩個顯著特征。一方面,通識課中獲得的知識或能力不是滿足于某個特殊領域或專業的需求,而是保證凡是受過教育的人都可以獲得的通用的知識和能力。另一方面,通識課的目的在于向學生輸送更高品質的心智教育,而不是有助于事業成功的實用性的知識和能力。我們雖然希望訓練有素的科學家、醫生、歷史學家、工程師和律師在專業領域表現優秀,但我們更希望受過專業教育的科學家、醫生、歷史學家、工程師和律師能夠關注大眾討論的問題,有學術素養地閱讀《經濟學》《科學美國人》《泰晤士報文學副刊》,與來自不同文化背景的人積極討論并能夠評估報紙上文章的言論。通識課既強調知識的拓展又強調培養學生批判的創造性思維。淵博知識的獲取能夠讓學生發現不同領域之間的關聯。知識的獲取過程以及在各自領域的作用將有助于培養學生具有批判地分析從未預料到的問題的能力,創造性地提出解決這些問題的方案。
二、開設通識課種類
新加坡國立大學開設的通選課大致可以分為四類:第一類是普及物理思想,向學生展示物理原理的偉大之處;第二類是探討物理與其他學科之間的聯系,發現各種現象背后隱藏的物理原理;第三類是以科學的角度介紹最新發展的科技以及新材料的運用;第四類是讓學生以全球化的視角了解世界目前面臨的一系列問題,提出潛在的解決方案。下面是對這四類課程的簡要介紹。
1.普及物理思想
(1)Einstein’sUniverseandQuantumWeirdness(愛因斯坦的宇宙與神秘的量子世界)課程簡要介紹現代物理學中兩個最重要的進展:相對論與量子理論,涉及內容包括絕對時空與相對時空的概念、孿生佯謬、黑洞與蟲洞、物質的波粒二象性、海森堡不確定性原理、薛定諤貓、構成物質的最基本粒子、大統一理論與超弦理論以及如何將這些理論運用到未來的科技中。該課程只面向非物理專業的學生,通過與熟悉的事物做類比和對比強調物理概念而忽略具體技術細節。
(2)GreatIdeasinContemporaryPhysics(當代偉大的物理思想)開設此類課程的目的在于使學生了解當代偉大的物理思想并會說明這些思想的由來以及如何幫助我們了解自然界的本質、如何改變了我們的世界。涉及主題包括:光的量子理論,物質波,波粒二象性,不確定性原理,量子力學的進展,愛因斯坦狹義相對論和廣義相對論,四大基本力學,統一場,亞核粒子,裂變和聚變,宇宙大爆炸理論,星系的演化,黑洞和基于物理學的一些現代技術,如激光、半導體和超導體。物理學專業學生以外的學生可以選擇該課程。
(3)ABriefHistoryofScience(科學簡史)我們現在很容易認為一些基本的科學法則和理論是理所當然的,如牛頓的萬有引力定律。正因為如此,許多在當時看來具有突破性的理論對社會產生的影響常常被忽略掉,甚至學生不清楚現代物理概念是如何被提出的,不明白這些概念對當時產生的影響以及他們是如何改變了世界。本課程的目的是解釋科學發展的歷史以及科學對社會產生的意義,同時還會說明世界為何會發展為我們今天看到的樣子。
(4)PhysicalQuestionsfromEverydayLife(日常遇到的物理問題)課程主要目的`是激發學生的想象力,讓他們意識到大自然中存在的許多奇跡,要認真地對待日常生活中看似平凡的事件。該課程首先從學生日常生活遇到的問題開始,在回答這些問題的過程中直觀地發現一些自然界的本質規律。涉及內容包括:太陽光是什么,樂為什么動聽,什么鋼很硬、璃卻很脆,是波還是粒子。課程只針對具有優秀物理成績的學生開設。
2.探索物理與其他學科的關系
(1)ScienceofMusic(音樂中的科學)課程向學生介紹音樂中蘊含的科學原理,內容包括聲學、音調與音樂、震動、頻率與音高、音程與數學比率、震動的弦與音程、音階的構建、音樂器件及他們的波形、諧波、音質、弦樂器與管樂器、鋼琴及其技術、平臺式鋼琴和立式鋼琴、電子琴、電子音樂、MIDI系統、MIDI信號、音樂和調頻的合成、數字化與采樣、數字音樂的制作。
(2)PhysicsinLifeSciences(生命科學中的物理)課程開設目的是建立人類生命活動和基本的物理知識之間的聯系,涉及內容包括:在我們的生態系統中能量是怎樣轉換的,我們身體里的材料如何運送,我們的眼睛是如何工作的,我們為何需要確定蛋白質的結構,物膜是怎樣形成的,骼和牙齒是怎么形成的,為什么發生齲齒,為什么有些植物、昆蟲和魚類能夠在寒冷的冬季生存。課程的授課對象為所有對生命科學物理原理感興趣的非物理專業學生。
(3)TheArtofScience,TheScienceofArt(科學與藝術)人們通常認為科學世界與藝術世界是無關的,一個代表邏輯的真理,一個代表情感的想象。然而科學與藝術確有許多共同之處。科學引起了藝術表現形式的轉變,同時藝術被用于工程設計和傳播科學知識。該課程使學生了解到與雕塑、繪畫、攝影、攝像有關的材料和技術的使用;利用顏色、光線和透視呈現三維圖像;利用技術確定藝術品的年代及歸屬;利用視覺藝術進行科學設計,目的在于能夠為闡述科學概念和工程設計提供一些藝術手法。
3.介紹新材料與新技術
(1)IntroductiontotheNanoworld(納米科學導論)納米科學與技術的本質是能夠做到在分子尺度上對物質進行觀測并對其操縱。當物體的尺度處于一納米到幾百納米之間時,它們會體現嶄新的力學、電學、光學、化學以及生物學的屬性。納米科學是整合物理學、化學、材料科學、生物學和工程學的全新科學領域。該課程旨在讓學生熟悉納米技術并對人們感到好奇的問題進行解答,如納米尺度的重要性是什么,用什么技術測量以及如何制造納米尺度的物體,納米儀器與納米材料如何改變我們未來的生活。只要對納米科學與納米技術感興趣,所有學院的學生都可以選擇該課程。
(2)ComputationandMachine:AncienttoModern(計算與機器:從遠古到現代)為什么電腦無處不在?在科學探索過程中電腦起到了怎樣的作用?在數字電子計算機發明之前世界是如何運轉的?該課程展示從古代的直尺和圓規、算盤、機械計算器時代,一直到現代電子數字計算機的發展歷程。學生將會了解古希臘、羅馬時代、中國和阿拉伯文化關于計算的方法。對于現代的數碼時代,我們會探討計算機的計算原理、算法以及采用二進制的原因,最后我們會展望未來量子計算機所要扮演的角色。
4.關注全球化問題
(1)HowtheOceanWorks(海洋的作用)地球表面的71%由水覆蓋。這對人類的進化產生深遠影響并將繼續塑造我們的未來。海嘯和颶風、全球變暖、氣候變化、碳循環等一系列問題迫使人們意識到了解海洋在全球范圍的作用是十分必要的。通過此課程,學生將會了解各種與海洋有關的現象和特征,如海嘯、潮汐、海流、風暴等;海洋是如何影響我們生活的(天氣,氣候,食物源等);過去幾十年發展的關于探索海洋機制的科學理論以及控制并開發海洋的一些嘗試(如能源保護,海事工程)。除了使學生了解海洋的作用外,該課程更重要的目的是為脆弱的環境和寶貴的水資源提供可持續發展的決策。
(2)CleanEnergyandStorage(清潔能源與存儲)現代文明一方面吹噓已掌握亞原子的行為,另一方面卻面臨能源緊缺與全球變暖的問題。如何應對這些挑戰已迫在眉睫。本課程將介紹目前面臨的全球能源危機以及清潔能源和能源存儲設備的作用。除了各種能量處理法則,強調科學界所做的貢獻。內容包括:目前的能源情況、太陽能、光伏電池、核能源、海洋能、潮汐能、海洋熱能轉換、風能、生物質能、燃料電池、氫的世界、鋰離子電池。
三、通識課程在本科教育中的地位
新加坡國立大學規定本科生取得學士學位最低要獲得120學分,其中包括兩門通識課程8學分(每門4學分),即通識課程在學生整個本科教育過程中所占比重為1/15。我們不能由此輕易地認為通識教育不重要,首先,一門通識課程的學分與一門專業課程是相同的,它們具有相同地位;其次,通識課程能夠幫助學生開闊視野,加強學科間交流,有助于學生的多方面發展。目前,通識課程并不是培養人才的唯一途徑,但至少我們可以看到它的作用是積極的。見微知著,單單物理系就為通識教育開設十余門課程,我們不得不對新加坡國立大學用心的課程設置表示贊嘆,同時希望對我校物理系開設的通識課程具有借鑒作用。
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大學物理論文15
牛頓定律為基礎的力學理論被稱為牛頓力學或經典力學,它曾經被尊為完美普遍的理論而興盛了約三百年。盡管在二十世紀初發現了它的局限性,其在高速領域被相對論所取代,在微觀領域被量子力學所取代,但在一般的技術領域,如機械制造、土木建筑,甚至航空航天技術中,經典力學仍保持著充沛的活力而處于基礎理論的地位。另外,由于經典力學是最早形成的物理理論,后來的許多理論,包括相對論和量子力學的形成都受到它的影響。后者的許多概念和思想都是由經典力學的概念和思想發展、改造而來。[1]經典力學在一定意義上是整個物理學的基礎。
經典力學中的質點力學和剛體力學基礎是大學物理中的必修內容,而質點力學又是大學物理中的開篇內容。質點力學在中學物理中就開始講授,但在中學物理中質點力學僅限于處理質點作勻速、勻變速運動,質點受恒力作用問題,而在大學物理中的質點力學,不僅僅講述基本概念、原理和定律,而且將物理學中最常用、最基本的研究方法體現出來,這對學生學習大學物理的后繼內容,乃至后繼的相關課程都很重要。本文從三方面分析。
一、建立物理模型的研究方法
質點力學中建立的第一個、也是最簡單的物理模型是質點,它從兩個方面反映了運動物體的主要特征:幾何點反映了物體的位置;質量反映了物體的慣性。一個物體如果作平動,它的各個部分具有完全相同的運動狀態,即具有相同的位移、速度、加速度等,可以用一個點的運動代表物體整體的運動。平動物體可按質點模型處理,如圖1所示。如果一個物體自身的線度與它的運動范圍的線度相比微不足道,或者在所研究的問題中允許忽略物體各部分運動狀態的差異,這樣的物體可按質點模型處理。一般對平動物體來說,某個物體能否采用質點模型,并不在于它的大小,而是由研究問題的性質以及對精度的要求來決定的。如果研究問題允許忽略物體各部分運動狀態的差異,就可以將物體視為質點,否則就要按其實際形狀討論。
由質點模型的建立我們看到,模型取代原型有助于概念的形成和運用,有助于問題的分析。建立模型是物理學的基本研究方法,模型的提出有利于概念的建立和規律的表述。例如剛體、理想彈簧、理想氣體、點電荷、線電流、光線等等,都是物理規律賴以表達的基本物理模型。
物理學理論的普適性與運動客體的多樣性,要求我們將研究對象理想化。人們對大量物理過程進行清理與概括,尋找過程的基本物理特征,再經過對原型信息的簡化壓縮,構造出原型的替代物,即模型。物理模型有意突出現象中起主要作用的因素,忽略一切非本質的細節,形成簡明的物理圖像。一個好的模型具有簡單性、概括性和與實驗的一致性等特點。[2]模型是理性思維的產物,數學是理性思維的基本形式,建立物理模型是運用數學的前提。
二、微積分思想和方法的運用
在中學物理中,主要應用代數運算來分析簡單的物理問題。而在大學物理中,微積分的分析方法是解決物理問題的基本方法,這也是學生學習大學物理時感到困難的地方。因此,如何使學生理解微積分思想,熟練運用微積分方法來分析物理問題,就成為大學物理教學中必須解決的問題。
物理現象和規律的研究都是以最簡單的現象和規律為基礎的。對于實際中的復雜物理問題,可以先把它分割成許多在較小時間、空間等范圍內的相應局部問題,只要局部范圍被分割到足夠小,小到對于這些局部范圍內的問題都可以近似處理為簡單、基本、可研究的問題,然后再將所有局部范圍內研究的結果積累起來,就可以得到問題的結果。在理論分析時,把分割過程無限地進行下去,局部范圍就無限地小下去的過程,便是微分。把所有的無限多個微分元中的結果求和過程,便是積分。這就是大學物理中運用的微積分思想和方法。它把復雜物理問題進行時間、空間范圍上的有限次分割,在有限小的局部范圍內進行近似處理,然后讓分割無限地進行下去,局部范圍也就無限地變小,因此近似處理也就變得越來越精確,這樣,從理論上就能得到精確的結果。[3]通過微積分方法中有限向無限的轉化來實現由近似到精確的分析過程,是大學物理中運用微積分思想和方法的關鍵,而這些思想和方法在質點力學中體現得淋漓盡致,學生也是在學習質點力學時第一次接觸到用微積分解決物理問題。下面通過例題來進行說明。
例1,如圖2所示,有兩個質量分別為M和m的質點,其中質點M固定不動,m經任意路徑由a點移到b點,求在此過程中萬有引力所做的功。
分析求解:取M的位置為參考點,設a、b兩點距M的距離分別為ra和rb。設在某一時刻質點m距質點M的距離為r,相對于M的位置矢量為r,er為位置矢量r的單位矢,此時m受
M的萬有引力為F=—G 。
在m沿任意路徑由a點移到b點的過程中,F為變力,不能用恒力做功的公式。我們可以取一位移元dr,在此位移元中,F可近似看成是恒力,則在此位移元中F所做的功為:
dA=Fdr=Fcos(π—θ)|dr|=—Fcosθ|dr| (1)
由于|dr|cosθ=dr代入(1)式得dA=—G 。
當質點m從a點沿任意路徑到達b點,F所做的`功為:
A= dA= —G dr=GMm( — )
這個例題是質點力學中把復雜物理問題進行空間范圍上的有限次分割,然后在有限小的局部范圍內進行近似處理,再通過微積分將有限向無限的轉化,實現由近似到精確求解的一個典型例題。
下面再舉一個質點力學中把復雜物理問題進行時間范圍上的有限次分割的典型例題。
例2,有一沖力作用在質量為0。3kg的物體上,已知力的大小F隨時間t的變化規律為:
25×104t 0≤t≤0。02
2。0×105(t—0。07)2 0。02≤t≤0。07
式中F的單位為N,t的單位為s。求0~0。07s時間間隔內F的沖量大小。
分析求解:在0~0。07s時間內F為變力,不能用恒力沖量的公式。我們可以任取一時間元dt,在此時間元中,F可近似看成是恒力,則在此時間元中F的沖量大小為:
dI=Fdt
這個例題是質點力學中把復雜物理問題進行時間范圍上的有限次分割,然后在有限小的局部范圍內進行近似處理,再通過微積分將有限向無限的轉化,實現由近似到精確求解的一個典型例題。
三、三個基本守恒定律的提出
質點力學指出,當力作用于質點或質點系時,往往有一段持續時間,或者持續一段距離,這就是力對時間的積累作用以及力對空間的積累作用,在這兩種積累作用中,質點或質點系的能量、動量或角動量將發生變化或轉移。當系統外力滿足一定條件時,在變化過程中的系統作為整體可能出現守恒的運動量。在質點力學中,由牛頓定律推出了 機械能守恒、動量守恒和角動量守恒三個守恒關系,使復雜的力學研究得以簡化。但是能量守恒與轉化定律、動量守恒定律和角動量守恒定律的適用范圍比牛頓定律更為廣泛,它們不僅適用于力學,而且為物 理學中各種運動形式所遵守。例如在微觀領域中,牛頓定律已不適用,但這些守恒定律依然適用。比如愛因斯坦光電效應方程的提出,就是在微觀領域中運用了能量守恒與轉化定律;而康普頓效應的解釋,則是在微觀領域中運用了動量守恒定律及能量守恒與轉化定律。
在物理學中,守恒定律是最強有力的分析手段。它們的實質是:在某種確定 環境下,相互作用的物體無論發生什么樣的變化,仍然有這種或那種可測度的量(如能量、動量、角動量等)的總和,在整個觀察期間保持不變。守恒定律能透過零亂復雜的表面變化,指出一種或幾種潛在的內部穩定性,這種穩定性一旦被確認,系統便由混亂變得井然有序。我們可以通過下面的例題略見一斑。
例3,如圖3所示,一質量為1kg的小球系在長為lm的細繩下端,繩的上端固定在天花板上。起初把繩子放在與鉛垂線成30°角處,然后放手使小球沿圓弧下落,試求繩與鉛垂線成10°角時小球的速率。
分析求解:當繩與鉛垂線的夾角為θ時,小球受到繩的拉力T和重力mg的作用。由于小球在運動的過程中T是變化的,因此用牛頓定律解決此題比較麻煩。但由于T方向始終與小球的運動方向垂直,在小球運動的過程中不做功,而mg則是保守力,因此小球在運動的過程中滿足機械能守恒的條件。
先設小球質量為m,繩長為L,在起始時刻繩與鉛垂線的夾角為30°,小球的速率v0=0;當繩與鉛垂線的夾角為10°時,小球的速率為v。并設小球的末位置所在水平面為零勢面,由機械能守恒定律得:
mgh=mg(Lcos10°—Lcos30°)= mv2
例4,一靜止的物體,由于內部作用而炸裂成三塊,其中兩塊質量相等,并以相同的速率30ms—1沿相互垂直的方向分開。第三塊質量3倍于其它任一塊的質量,求第三塊的速度大小和方向。
分析求解:由于物體因內部作用而炸裂,外力(重力)遠小于內力,可以忽略不計,因此滿足動量守恒條件。由于物體最初動量為零,故炸裂后三塊的總動量也應該為零。設三塊的速度分別為v1、v2、v3,質量分別為m1、m2、m3,則有:
m1v1+m2v2+m3v3=0或m3v3=—(m1v1+m2v2)
即第三塊的動量與第一、第二兩塊動量的矢量和大小相等、方向相反,它們之間的關系如圖4所示。
已知v1與v2相互垂直,故有
(m3v3)2=(m1v1)2+(m2v2)2
已知m1=m2,m3=3m1,v1=v2=30ms—1(2)
由(2)式可得:(3v3)2=。
解得v3= v1= ×30=14。1ms—11。
又有tanθ 。
此結果說明v3與v1之間的夾角為135°。
例5,一人造衛星繞地球沿橢圓軌道運動,地球的中心O為該橢圓的一個焦點,如圖5所示。已知地球的平均半徑R=6370km,人造衛星近地點P1的高度h1=439km,速度為v1=8。11kms—1,遠地點P2的高度h2=2384km,求人造衛星在遠地點P2的速度。
分析求解:人造衛星的運動可認為僅受地球對它的引力,由于該引力始終指向地球中心O,相對于O點的力矩為零,因此人造衛星在運動中相對于點O的角動量守恒。
人造衛星在近地點P1的角動量為:L1=mv1(R+h1)。
在遠地點P2的角動量為:L2=mv2(R+h2)。
由角動量守恒定律得:
mv1(R+h1)=mv2(R+h2)
v2=v1 =6。31kms—1
四、結 論
在質點力學中,講述了物 理學中最基本的研究方法——建立物理模型;訓練了解決物理問題的基本的方法——微積分分析方法;同時還提出了物理學中各種運動形式所遵守基本守恒定律。因此,質點力學是大學物理中第一塊、也是最重要的一塊基石。
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