物理学课程论文范文

时间:2023-03-16 17:45:15

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物理学课程论文

篇1

本课程所采用的教材很多章节中展示了当年科学家理论推演的部分原始过程(与专业课书本上所讲内容道理虽同,所采用的方法却复杂很多)。比如在第六章第三节《狭义相对论体系的建立》当中多处使用爱因斯坦《论动体的电动力学》原文中的表述内容虽然汁原味,但太过抽象,对于专业课基础较为薄弱的物理系大学二年级学生来说很难接受。而相对论理论的系统学习是大学四年级开设的《电动力学》专业必修课的任务。笔者在讲授本节课程时新课导入采用“钟慢尺缩”、“双生子佯谬”和“天上一日,地上一年”等生动有趣的课题引入,淡化和删除了课本上多处原文中的理论推导。因为这时学生的认知水平所处的阶段正是英国教育家怀特海所说的浪漫阶段(新奇而生动,浪漫的遐想),通过这样的例子和问题激发学生思维的火花,在同学们感知到狭义相对论的有趣事例之后,画龙点睛一语中的般地指出这些只是狭义相对论的表面现象,而相对性原理———物理定律对于一切惯性系都应具有相同的形式(协变要求),才是它的本质。学生的认知水平进入了精确阶段。爱因斯坦本人在提出狭义相对论时是从电磁学入手的。学生刚刚在大学一年级学习过《电磁学》专业课,并不陌生。为了深化这一点认识,笔者举出了如下例子,引导学生掌握:一个点电荷所带电荷量为q,静止放置在如图所示的位置,问学生在图中的静止的A点处,有无电场和磁场?学生通过电磁学课上所学的“静止电荷只能产生电场”和“运动电荷既产生电场又产生磁场”的知识很容易判断A点有电场无磁场。笔者随即将题设改为,点电荷q依然静止不动,A点以速率v向右运动,再问同样的问题,组织学生讨论、探究,在笔者的启发下学生终于认识到若以点电荷q为参考系,A点依然是有电场无磁场,但若以A点自身为参考系,由于电荷q相对于A点向左运动,那就变成了运动的电荷,所以A点既有电场,又有磁场。通过这样一个简单的例子使学生感知到专业必修课《电磁学》上所学的经典理论对于不同的参考系竟然得出不同的结果,在此基础上直接给学生展示相对论电动力学的结果。这样学生的认知水平便进入了怀特海所说的教育三阶段中的综合应用阶段。

1.2与专业实验课的接轨

本课程所采用的教材中详细描述了许多当年的科学家所做的实验。学院开设的普通物理实验课程中的大部分内容正是对这些实验的重现。笔者结合相关专业基础课和实验课的内容,发掘出《物理学史》课程中与普通物理实验相关的问题(特别侧重于科学方法的渗透),既能激发学生探究问题的热情,促使其反思实验课当中处理问题所采用各种方法的深刻含义,又能加强师生互动,提高课堂效率和学生分析问题、解决问题的能力。

2对教材内容顺序进行了调整

本课程教学所采用的教材是郭奕玲、沈慧君编著的由清华大学出版社出版的《物理学史》第二版。此教材体系完整,见解独到,科学家实验情景描写细致入微。但仅限于每周两课时的情况,教师讲解不可能面面俱到。为此笔者根据学生专业发展需要,对教材内容进行整合、提炼,不合理的地方加以剔除,必要的知识点加以拓展,以更好地服务教学。本门课程的教学重点内容是前九章,后面几章属于介绍、略讲范畴。笔者在教学过程中将第十一章《现代光学兴起》内容与第三章《经典光学的发展》部分整合,题名《光学的发展》,将第十二章《天体物理学的发展》与第六章最后一节《广义相对论的建立》内容整合,使学生将前后知识融为一体。例如现阶段就学生考研而言,光学专业无论从就业、考研两个方面来说均属于相对热门专业。如此教学法有利于学生深刻认识到光学学科的重要性,不仅促进了《光学》专业课教学,对学生将来的综合发展也有益处。

3将学科前沿知识和大学生顶岗实习支教教学案例融入课堂教学

笔者在攻读硕士学位时所学专业是理论物理,具体方向是量子信息和量子光学,毕业以来一直从事这个研究方向。第八章第九节《关于量子力学完备性的争论》和第十节《量子电动力学》等内容正好与笔者的科研方向相关。故而笔者在讲到这里时利用自己的专业优势补充了大量的前沿知识如“薛定谔猫态”、“压缩相干光场”、“量子计算”、“量子纠缠”、“EPR佯缪”等等,充实了课堂内容,使学生的视野从课本转向前沿,做到“搞好科研促教学”。由于物理系属于师范专业,绝大多数学生无论考研与否终将登临三尺讲台。中学物理教学中若以物理学故事的形式引入,可以使教学过程更加生动活泼,激发学生的学习兴趣。物理学史课堂正好提供了这种资源。另外,物理学史集中体现了人类探索和逐步认识物理世界的现象、特性、规律和本质的历程,丰富的物理学史素材可以使中学课堂凸显科学精神,对学生以后从事教学工作带来益处。近年中考、高考对物理学史相关知识考察日趋增多。科学家思考研究问题的很多方法对于即将登台讲课的物理专业师范生来说具有重要意义。例如类比法是最重要的科学研究方法和教学方法之一。科学家拿库仑定律类比万有引力定律(平方反比),拿电力线、磁力线类比流体,拿以太类比弹性介质等等,至为深刻。讲到这里笔者结合自己的扶贫顶岗实习支教工作经历,列举出实习支教大学生讲课的真实案例中“类比”方法使用的例子,使得学生感知到正确使用类比方法可以将抽象的概念和生活中的实际现象联系起来。这样的方法不仅是新课导入的关键,也是促使中小学生的认知过程由形象到抽象,由浪漫阶段转入到精确阶段的重要教学手段之一。

篇2

在科学技术突飞猛进,人类已步入知识爆炸、高科技和信息时代的今天,随着我国经济的发展、市场的繁荣,高等教育面临着如何适应社会主义经济建设和社会发展的人才需求这一问题,首先是一个转变观念的问题。过去在教育教学过程中长期形成的一种潜意识的观念,现在已经基本得到澄清,越来越多的人们认识到:大学本科要立足于培养复合型人才,而不是培养专家,本科教育主要是打好科学文化素质基础,尤其是培养学生自主获取知识和自我发展的能力。[1]

物理学是各门自然科学的基础,其研究问题、解决问题的思想方法适用于一切科学研究。正如伟大的物理学家费曼所言:学习物理学,就是要学习怎样由未知进到已知的科学求知方法,就是要学习如何尝试和纠错,就是要学习一种普遍的自由探索的创造精神。大学物理课是高校实施素质教育的一门重要课程。传统的理工科物理必修课为了培养研究和应用型人才,是为理工科学生后续课程学习打基础,所以很强调“理论性”、“系统性”、“逻辑性”、“应用性”,并且有统一的教学大纲和采用统一闭卷考试。受此制约,物理学教育的育人功能不能充分发挥。因此有必要针对非理工科学生开设大学物理选修课来弥补普通物理教育的不足。大学物理选修课对体现科学教育与人文教育的融合,特别对提高非理工学生的科学文化素质起着重要作用。

一、大学物理选修课教学目标

大学物理选修课程教学内容并不是理工科物理教学内容的缩减,不能把大学物理选修课程体系当作理工科物理体系的缩影。大学物理选修课的教学目标主要是力图使学生在有限的时间内了解物理学的基本内容,即物理学研究的是什么;培养学生独立探求知识的探索精神;提供当代大学生必不可少的现代观念和思维方式;开拓视野,让学生了解物理学前沿;了解现代科学技术的物理基础;了解物理学与社会、环境、能源等方面的关系,物理对人类社会文明的进步有什么贡献与影响;了解科学家创造性的工作特点和研究方法,获得科学方法论的教益与启迪。

二、教学内容和课程体系

针对这一目标,大学物理选修课的教学内容和课程体系应通过身边的物理、生活中的物理以及工程技术中的物理直到最新科学动向(如高温超导、纳米材料、反物质世界等)导入物理基础知识,应强调:

1、定性与半定量,对计算能力要求不高[2]

由于非理工科学生的数学基础普遍不高,因此为了让此类学生对表现物质世界的运动规律有明确直认识,应采取定性、半定量及适度的定量方法来阐述物理学的概念、理论和规律。注重教学内容中的语言描述,降低物理学科中的定量要求,给出清晰的和较宽阔的物理图像、科学观点和思维方法,并注意将研究方法、思维方法渗透其中,以使学生既学到知识又领会了方法。[1]

2、增加物理学史的讲授,帮助学生正确理解物理原理和物理概念

每一个物理概念、每一条物理定律的形成都离不开当时的历史条件,都少不了物理学家的科学思想的逻辑发展和历史行程。回顾这些物理概念、物理定律的逐渐建立的历史过程,可帮助学生正确理解概念的内涵,正确运用物理定律来解决实际问题。

3、从哲学角度考察物理学的思想根基古代物理学的理论形态实质上是自然哲学,它是未分化的包罗万象的知识体系,把自然界当做一个整体而从总的方面来认识它。从16世纪起,自然科学开始从哲学中分化出来,物理学开始了它的近展时期。作为科学的世界观和方法论,辩证唯物主义哲学在物理学研究过程中发挥着重要的作用。辨证唯物论认为,世界上一切客观的东西都是永恒的运动和变化的,它从不把自身的理论当做一部不变结论的汇集,而看做是同样必然地要不断发展变化的斗争。这样的思想贯穿在物理学里,如:物理规律是普适的、场是运动变化着的、物质具有波粒二象性、能流是有方向的等等。

4、物理学方法论

在物理学的发展过程中,无数物理学家对物质世界的物理现象和事实进行科学实验和科学思维,在建立物理概念、揭示物理规律的同时,逐渐形成了一整套研究物理学的科学思想和科学方法,从而产生了物理学方法论的科学。物理学的方法论是介于哲学原理和物理学理论之间,对物理学探索和物理学理论的建立和发展起指导作用的普适原理。课程中应向学生介绍研究物理学的行之有效的科学方法,如观察和实验、科学的抽象、理想实验的方法、类比的方法、假说和模型的方法、归纳和演绎相结合的方法、数学公理化的方法等等,培养学生多维化、系统化和信息化的科学思维方式。

5、内容广而新

覆盖面要广,除了介绍物理现象、物理规律的产生、发展、应用,更要阐明物理规律之间的相互联系、物理学与其它学科的交叉发展和物理规律在生产实践、生活实际和科技革命中所起的重要作用。当今世界科学技术迅猛发展,信息量扩大,知识更新速度快。物理学在近生了重大革命,出现了许多新的技术科学,并在实践中获得了重要应用。因此课程要充分体现近代物理学的内容以及当今某些物理前沿内容及其重大应用,以便学生对最新的物理学理论、应用及科技发展动态有一个全面的了解,这对学生的知识、能力、素质的培养来说,是十分必要的。三、教学方式与考核方式

1、教学方式

大学物理选修课不是进行系统的物理学理论知识学习与研究,而是从欣赏的角度,以科普的形式,力求轻松、有趣,侧重身边物理、生活中的物理及趣味物理,以消除学生的恐惧心理,这样学生渐入状态,学习的兴趣和主动性会被激发和调动起来。在教学安排上,可以不强求系统性,不严格遵循物理学发展的顺序,而是根据一些起源于物理学、现在已渗透到各学科甚至人文学科的概念、方法和技术开设若干专题讲座,如航天技术、能源技术、信息技术、材料科学、物理学在医学中的应用、地球系统、环境科学等。[3]

大学物理选修课的主要对象是非理工科学生,不需要讲授繁琐的理论推导过程,故传统的“边板书、边讲授”的方法不适用,而应尽量多地采用多媒体教学手段[4]。教师要花费大量时间学习和阅读文献,收集和制作课件、图片、flas、音像影视资料,做到音像图文并茂、生动直观、引人入胜地传递教学信息,以便取得较好的教学效果。

2、考核方式

与强调“理论性”、“系统性”、“逻辑性”的理工科物理不同,大学物理选修课可以不采用解题、统一闭卷考试的方式来考核学生的学习情况,而可以采取多元化的考核方式:让学生查找文献撰写专题论文;撰写读书报告、课程心得体会;由学生独立完成演示实验或自我设计探索性实验;甚至分组研讨某些物理问题或口试答辩等等[5]。

物理学是研究自然界最普遍规律的科学和最成熟的自然科学。当今世界科学技术以前所未有的速度发展,不同学科、不同专业领域相互交叉、相互渗透和相互融合的趋势更加明显。这要求课程结构要趋向综合化,文理要相互渗透。开设大学物理选修课可以弥补普通理工科物理教育的不足,对非理工科学生融合自然科学与人文科学的知识结构具有启迪思维、萌生感悟、提供思想方法、树立创新精神和提高科学文化素质的促进作用。【参考文献】

[1]徐婕,詹士昌,杨建宋.加强文科专业学生的科学素质教育[J].浙江工业大学学报(社会科学版),2005,4(2):180-184.

[2]周雨青.东南大学文科物理教学改革的反思[J].高等工程教育研究,2000(2):89-92.

篇3

在传统的物理教学中,教师扮演着“执行者”和“传声筒”的角色,而学生却被老师呆板的教学紧紧的裹住双脚,禁锢住思维,造成他们在学习中图圈吞枣、死记硬背,课堂如一潭死水,毫无波澜。致使教师教的累,学生学的苦,甚至造成学生对物理这门学科的反感。新的课程理念要求以学生为主体,构建充满生命活力的课堂运行机制。那么如何让学生愿学、乐学,获得满足感和成功感,在轻松愉快的学习中得到发展呢?

1质疑而产生内需

“一个问题的产生,往往比解决这个问题更为重要”。初中的学生正处于好奇心较强的阶段,他们思维活跃,具有强烈的求知欲,他们急于想去发现、去探究未知的领域。教师抓住这一特征,从学生的需求出发,把学生的需求作为教学的最终目的,在课堂上激发他们的问题意识,从而想去主动探求知识。如“阿基米德原理”一节的教学,一开始我做了一个小实验,分别取一个小木块和一个小彝块放在水里,学生们发现木块浮在水面上,铁块下沉了。针对这一实验我让孩子们大胆质疑,于是一个个精彩纷呈的问题就呈现在我们眼前:“木块放在水里为什么浮在上面,而铁块放在水里却下沉呢?”;“把质量相同的木块和铁块同时放在水里又会是什么结果呢?”;“把体积相同的木块和铁块同时放在水里又会怎样呢?”。于是我顺势诱导:“既然同学们有那么多疑问,那你们今天愿意和我一起来探究其中的奥秘吗?”,“愿意”“愿意”。同学们在好奇心的强烈驱使下,纷纷跃跃欲试。之后,老师再从学生的需求出发,带领他们去解决心中的疑团,这样学生学起来便会兴致盎然。

“金无足赤,人无完人”,“智者千虑,必有一失”。我们还要教育学生对各种权威不盲从,大胆质疑,敢于提出自己的看法和观点,敢于向权威说“不”。养成爱问“为什么”的习惯,用疑问的眼光看待各种现象,探究我们不知道的自然规律。如:对课本进行质疑,课本在编写的过程中,考虑到学生的接受能力,有些概念、规律并不严密;对各种媒体进行质疑,有些报刊杂志经常犯一些科学错误,有意识让学生发现并纠正;在习题讲评中质疑,该题是否有漏洞,考查什么知识点···……。这样一来,有助于学生养成良好的思维习惯,培养其创新精神。

2实践中探寻真知

物理课是一门实践性很强的学科,许多物理知识都需要学生亲自动手去做、去实践、去发现。吕叔湘曾说过:“教师只管讲,学生只管听,那是白讲,是无效的劳动。”这种教学只能使学生养成依赖他人的习惯,思维能力受到阻碍,教师要把教学的触角延伸到学生的生活领域,让知识经验在动手实践中形成。例如,过去学生在解答“检查电路故障”这类习题时,往往感到比较困难,因此我设计了“争做电气工程师”探究活动:发给学生电池组、开关、电流表和电压表各一个,好、坏小灯泡各一只,导线若干,并组成电路。要求学生或利用电流表或利用电压表或利用导线来找出坏灯泡。只要有学生找出坏灯泡并说出了一种正确的方法,就授予“电气工程师”奖牌。学生对此兴趣颇高,当学生通过自己探索找到了一种或多种方法时,都异常兴奋,心中充满了成功的欢愉。通过实践,充分调动了学生的学习热情,满足了他们的好奇心,抽象的理论知识也通过动手,得到了内化,并在其脑海里刻下深深的烙印。

3合作交流中拓展思维

雅斯贝尔斯曾经说过:“对话是真理的敞亮和思想本身的实现。”对话是教学中交往的主要途径,课堂上的交流合作,促使学生在反复争论、评价与论证中获得真知。恰当的生生合作交流及师生的交流互动往往可以把问题引向深人。:

篇4

二、巧用生活课程资源引入新课,通过物理现象刺激学生求知欲,提高教学实效性

物理是一门实验科学,通过实验教学能有效激发学生的求知欲,提高教学实效性。我们知道:“好的开端是成功的一半。”在物理教学时,生动趣味的导入能收到很好的教学效果。实验室有很多器材可供我们选用,作为教学导入用具。但利用生活中的课程资源进行新课导入,更能使物理教学贴近人心,贴近生活实际,能有效激发学生的求知欲,使学生感觉到物理的真实性和可靠性,提高教学实效性。比如,在进行“电现象”的教学时,教师和学生都从家里带来了梳子,上课伊始,大家用梳子梳理头发时,发现头发会被梳子带走,头发会很蓬松。师生发现同样的问题,那是什么原因能让梳子带走头发呢?为什么用梳子梳理过的头发会很蓬松呢?基本所有学生都没有往“电现象”上考虑,教师一语道破这是“电现象”的原因。学生很好奇,电现象竟然有如此威力,学习的积极性和主动性被调动起来,很快就投入到新知识的学习中来,收到很好的教学实效。

三、巧用生活课程资源进行实验探究,通过亲身体验感悟物理知识的本质,综合提高物理实验技能

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