《大學(xué)物理》課程特點(diǎn)及相應(yīng)教學(xué)措施淺析

?大學(xué)物理?課程特點(diǎn)及相應(yīng)教學(xué)措施淺析〔〕:

摘要：?大學(xué)物理?是大學(xué)理工農(nóng)醫(yī)類專業(yè)學(xué)生必修的一門公共根底課程，也是銜接高中物理和大學(xué)其它更深教學(xué)物理類課程的過渡內(nèi)容。由于?大學(xué)物理?課程涵蓋內(nèi)容的廣泛性，使得本門課程存在教學(xué)知識點(diǎn)繁多、授課過程枯燥乏味、難以講解深化等諸多特點(diǎn)。為此，本文系統(tǒng)分析了該課程的特點(diǎn)，并提出了假設(shè)干應(yīng)對措施。這些探究對其它相關(guān)課程的教學(xué)改革具有參考價(jià)值。

關(guān)鍵詞：大學(xué)物理；課程教學(xué)；應(yīng)對措施

本文引用格式：張佳，等.?大學(xué)物理?課程特點(diǎn)及相應(yīng)教學(xué)措施淺析[J].教育現(xiàn)代化,2022,6(08):155-157.

一引言

眾所周知，?大學(xué)物理?是大學(xué)理工農(nóng)醫(yī)類專業(yè)學(xué)生必修的一門公共根底課程【1】。它一方面承接了高中物理的相關(guān)根底知識，對高中物理一些結(jié)論給出了詳細(xì)而詳細(xì)的原因和解釋；另一方面，它極大地拓展了高中物理的知識內(nèi)容，在深度和廣度上對物理學(xué)進(jìn)展了介紹，涵蓋了力學(xué)、熱學(xué)、光學(xué)、電磁學(xué)等系列學(xué)科根本內(nèi)容。由于課程教學(xué)課時(shí)的限制，對該門課程的內(nèi)容不可能有太深化的講授，有些知識甚至是點(diǎn)到為止【2】。如此，給學(xué)生造成的印象往往是課程內(nèi)容繁冗、理解深度不到位、不同知識領(lǐng)域的內(nèi)容難以有所關(guān)聯(lián)，從而學(xué)生學(xué)完該課程后腦海中形不成完好的知識網(wǎng)絡(luò)體系，而大量的知識容量又使得學(xué)生顧此失彼。從另一方面來說，經(jīng)過高考的挑選，進(jìn)入不同層次學(xué)校的學(xué)生在很多方面都存在著差異，比方個(gè)人智力、物理根底、對知識的渴求程度、自主學(xué)習(xí)的才能等【3】。尤其對于一些二本院校的學(xué)生，教師的課堂講授成為他們獲取知識的主要渠道，而可以在課堂外進(jìn)展自主學(xué)習(xí)的學(xué)生寥寥無幾，假設(shè)教師在課堂上不能正確引導(dǎo)，讓學(xué)生有效率地去學(xué)，那么很難使學(xué)生對知識進(jìn)展很好的掌握，這也是該類院校學(xué)生整體上對該課程學(xué)習(xí)興趣淡薄的一個(gè)重要原因。

其實(shí)，雖然?大學(xué)物理?課程在授課內(nèi)容上確實(shí)客觀存在上述特點(diǎn)，但是教師完全可以針對不同層次的學(xué)生在教學(xué)過程中通過教學(xué)技巧的操控來弱化甚至抑制該課程的缺乏，使學(xué)生有興趣地去學(xué)習(xí)【4】。本文客觀分析了?大學(xué)物理?課程的特點(diǎn)，并提出了假設(shè)干應(yīng)對措施，希望對此課程或其它相關(guān)課程的授課有所啟發(fā)和借鑒。

二課程特點(diǎn)及應(yīng)對措施

〔一〕知識點(diǎn)雜亂繁多優(yōu)化授課思路

縱觀?大學(xué)物理?課程內(nèi)容設(shè)置，以程守洙第六版?普通物理學(xué)?教材【5】為例，全書上下兩冊共十五章，按教學(xué)大綱并去除掉一些選學(xué)的內(nèi)容，在一學(xué)年至少要講授十二章的知識。同時(shí)每一個(gè)章節(jié)又有很多個(gè)知識點(diǎn)，加之不同章節(jié)中的內(nèi)容可能毫無聯(lián)絡(luò)，造成學(xué)生對課程內(nèi)容銜接上的困難。但是，針對一些有關(guān)聯(lián)的章節(jié)，我們可以總結(jié)一個(gè)宏觀的授課脈絡(luò)，優(yōu)化授課思路，將這些章節(jié)的內(nèi)容系統(tǒng)的串聯(lián)起來。例如，在講授程守洙第六版?普通物理學(xué)?電磁學(xué)第7-9章時(shí)，可以按照"靜電場的產(chǎn)生";"電場激發(fā)磁場";"電磁互相感應(yīng)";"電磁場理論";這一主線，層層提醒各章節(jié)的相關(guān)理論與定律，明確各個(gè)概念與定理之間的內(nèi)在物理聯(lián)絡(luò)，讓學(xué)生學(xué)完電磁學(xué)理論后在腦海中形成一個(gè)完好并且有邏輯性的知識框架。這種方式也有助于學(xué)生對知識的理解和記憶，并對該課程的學(xué)習(xí)逐漸發(fā)生興趣。

〔二〕課堂氣氛沉悶穿插故事引導(dǎo)興趣

作為一門公共根底課程，?大學(xué)物理?的授課在很多院校是通過合班〔即兩個(gè)班一起授課〕來進(jìn)展的。于是，學(xué)生課堂容量勢必加大，對教師的教學(xué)才能提出了更高的要求，很容易造成因?qū)W生眾多難以周全每個(gè)學(xué)生，或者顧此失彼。對學(xué)生而言，由于聽課學(xué)生數(shù)量大，課堂后排的學(xué)生難以集中精力，甚至做一些與課堂無關(guān)的事情。在這種情況下，教師要發(fā)揮課堂主動性和主導(dǎo)性，盡一切可能將學(xué)生的精力和思路集中到認(rèn)真聽課中來。筆者認(rèn)為，在?大學(xué)物理?教學(xué)中，有很多物理學(xué)家的名人軼事、哪怕科學(xué)家的生平介紹，都可以作為后續(xù)教學(xué)內(nèi)容的引子，穿插到課堂的講授中。例如在講授麥克斯韋電磁理論的時(shí)候，假設(shè)單純地從抽象的公式出發(fā)，很難提起學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，在此，可以先介紹一下麥克斯韋的生平，讓學(xué)生理解當(dāng)時(shí)電磁理論問世以后，在相當(dāng)長的一段時(shí)間沒有得到認(rèn)可，包括當(dāng)時(shí)一些有聲威的科學(xué)家也采取觀望的態(tài)度，雖然這位科學(xué)巨匠生前的榮譽(yù)遠(yuǎn)不及法拉第，但當(dāng)他死后許多年，在赫茲證明了電磁波的存在后，被公認(rèn)為是"牛頓以后世界上最偉大的數(shù)學(xué)物理學(xué)家";，這位偉大的科學(xué)家主要的電磁理論是什么呢？帶著這樣的問題就可以開啟正式的理論課堂講授內(nèi)容了。

〔三)涵蓋知識領(lǐng)域廣泛定期考核，溫故知新

如上所述，?大學(xué)物理?涵蓋了力學(xué)、熱學(xué)、光學(xué)、電磁學(xué)等系列學(xué)科根本內(nèi)容，雖然各局部介紹并不是很深化，但太多的知識領(lǐng)域足以讓一些學(xué)生焦頭爛額。那如何讓學(xué)生在有序?qū)W習(xí)課本知識的同時(shí)，做到章節(jié)上的前后照應(yīng)，并且形成相對完好的知識構(gòu)造框架就是一個(gè)值得深思的問題。以程守洙第六版?普通物理學(xué)?教材【5】為例，電磁學(xué)中的受力過程分析要用到力學(xué)中的一些理論，在講授此內(nèi)容之前，可以考核一下前面講授過的力學(xué)中的一些理論知識，一方面讓學(xué)生回憶起前面講過的知識，另一方面為后續(xù)的電磁學(xué)理論講授做好知識銜接上的準(zhǔn)備。

〔四)物理概念抽象結(jié)合相關(guān)科研實(shí)驗(yàn)

?大學(xué)物理?所設(shè)內(nèi)容除了有課堂理論講解，還有一定的實(shí)驗(yàn)教學(xué)。盡管如此，由于教學(xué)課時(shí)和實(shí)驗(yàn)條件的限制，不可能將課程中的所有知識內(nèi)容都通過實(shí)驗(yàn)教學(xué)得到演示和印證，尤其對于一些抽象的物理概念，單純地從頭腦中形成理論理解顯然不夠。于是，如何做到理論結(jié)合理論來互相印證，進(jìn)而結(jié)實(shí)所學(xué)知識，顯得尤為重要。為此，筆者提出，可以將課堂上某些抽象的概念和教師科研聯(lián)絡(luò)起來，一方面，輔助學(xué)生理解課本知識，另一方面可以此為契機(jī)培養(yǎng)學(xué)生的科研素養(yǎng)。以?大學(xué)物理?中涉及的"發(fā)光";這一概念為例，其內(nèi)容解釋為物質(zhì)的發(fā)光是由電子在能級間躍遷產(chǎn)生的，電子躍遷本質(zhì)上是組成物質(zhì)的粒子〔原子、離子或分子〕中電子的一種能量變化，粒子的外層電子從低能級轉(zhuǎn)移到高能級的過程中會吸收能量，而從高能級轉(zhuǎn)移到低能級那么會釋放能量，其能量為兩個(gè)能級能量之差的絕對值【6】。此概念雖然文字含義描繪比擬清楚，但不容易建立起直觀的圖像理解。為此，可以將發(fā)光概念和科研實(shí)驗(yàn)制備的熒光粉的發(fā)光聯(lián)絡(luò)起來，通過實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象更好的理解這一概念。在此，以Tb3+激活Ca3La6(SiO4)6熒光粉為例，介紹二者的關(guān)聯(lián)。

首先，發(fā)光材料中的能級躍遷可用光致發(fā)光譜圖形象反映，這可有效增加學(xué)生對抽象理論的直觀理解。圖1展示了此樣品在377nm激發(fā)下的發(fā)射光譜。對于來源于5D4【7】能級的躍遷，總共可以觀察到4個(gè)發(fā)射峰，分別位于492nm、542nm、590nm及623nm處。除了這四個(gè)強(qiáng)峰，在藍(lán)紫光區(qū)范圍內(nèi)還存在兩個(gè)很弱的發(fā)射峰，分別位于414和435nm處，來源于Tb3+的5D3躍遷。其次，將實(shí)驗(yàn)觀察到的光譜圖進(jìn)一步復(fù)原為能級躍遷圖，以有效輔助學(xué)生對此知識點(diǎn)的轉(zhuǎn)化和理解。圖2給出了該樣品激發(fā)與發(fā)射過程中的能級躍遷示意圖。在377nm激發(fā)下，Tb3+激活劑位于基態(tài)7F6能級上的電子被激發(fā)而躍遷至激發(fā)態(tài)5G6能級；然而，被激發(fā)的電子在這個(gè)能級上不能長期穩(wěn)定的存在，會向較低激發(fā)態(tài)的能級上發(fā)生非輻射弛豫，最終，大局部電子可弛豫到5D3及5D4激發(fā)態(tài)從而發(fā)生上述不同波長的光發(fā)射。通過上面科研的理論過程，可以很好地利用能級圖和實(shí)驗(yàn)發(fā)光光譜使學(xué)生直觀地理解發(fā)光中電子躍遷的概念和過程。

三結(jié)論

總之，本文針對?大學(xué)物理?教學(xué)中遇到的常見問題，分析并歸納了該課程的特點(diǎn)，并提出通過優(yōu)化授課思路、穿插故事引導(dǎo)興趣、溫故知新及結(jié)合相關(guān)科研實(shí)驗(yàn)等措施，有針對性地解決一些問題。這些淺析可以對相關(guān)物理教學(xué)或具有類似教學(xué)問題的課程引發(fā)一些考慮并提供一些有價(jià)值的參考。

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