大學(xué)物理教學(xué)中情景創(chuàng)設(shè)初探

(南京師范大學(xué)物理科學(xué)與技術(shù)學(xué)院，江蘇 南京 210023)

大學(xué)物理教學(xué)中情景創(chuàng)設(shè)初探

陶進(jìn)邵新一①

(南京師范大學(xué)物理科學(xué)與技術(shù)學(xué)院，江蘇 南京 210023)

筆者結(jié)合教學(xué)實(shí)例，探討了大學(xué)物理教學(xué)情景創(chuàng)設(shè)的策略，對大學(xué)物理課程在非物理專業(yè)學(xué)生中的培養(yǎng)目標(biāo)及教學(xué)手段，提出了自己的觀點(diǎn)。

大學(xué)物理；情境創(chuàng)設(shè)；非物理專業(yè)

1 引言

教育是推動社會前進(jìn)的重要力量，是現(xiàn)代社會最重要的公共事務(wù)之一，關(guān)系著社會的結(jié)構(gòu)與運(yùn)行。建構(gòu)主義認(rèn)為學(xué)習(xí)總是與一定的社會文化背景即“情境”相聯(lián)系。在實(shí)際情境下進(jìn)行學(xué)習(xí),可以使學(xué)習(xí)者利用原有認(rèn)知結(jié)構(gòu)中的有關(guān)經(jīng)驗(yàn)去同化和索引當(dāng)前學(xué)習(xí)到的新知識,從而賦予新知識以某種意義，因此情境創(chuàng)設(shè)對學(xué)生知識的建構(gòu)有著重要的作用。大學(xué)物理課程對非物理專業(yè)的學(xué)生而言，比較抽象難懂，作為高校一門重要的公共基礎(chǔ)課，它的課程目標(biāo)旨在培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)，因此創(chuàng)設(shè)合理的學(xué)習(xí)情境，有利于非物理專業(yè)大學(xué)生對普通物理知識的掌握。

2 借助新興資源、技術(shù)，多角度展示原理、模型

多媒體技術(shù)的直觀性是傳統(tǒng)講授式教學(xué)所無法比擬的，筆者2010—2011學(xué)年對我校生命科學(xué)學(xué)院及數(shù)學(xué)科學(xué)學(xué)院約150名本科生的學(xué)習(xí)調(diào)查顯示：讓學(xué)生們感到物理難學(xué)難懂的關(guān)鍵并不是公式的推導(dǎo)和應(yīng)用，而是很多抽象物理過程的理解與空間想象。通過現(xiàn)代的多媒體手段，我們可以創(chuàng)設(shè)很多實(shí)際生活中無法接觸到的情境，將抽象的物理概念具體化。

例如傅立葉變換一直是很多學(xué)生難以理解的內(nèi)容，為什么在時間的坐標(biāo)中不停變換的世界，到了頻域坐標(biāo)下卻可以是永恒不變的？這與現(xiàn)實(shí)生活的感受截然不同，很多學(xué)生無法理解。這時我們可以采用多媒體的動畫模擬，將同一規(guī)律在時域、頻域與空間的三維關(guān)系具體地展示給學(xué)生，將空間或時間的一定情景予以具體展現(xiàn)，把抽象的知識化為具體的、直接的感官信息，以彌補(bǔ)廣大學(xué)生時空思維上的不足，解決學(xué)生的困惑。

3 引入時尚元素，聯(lián)系物理教學(xué)

學(xué)生的顯著特點(diǎn)就是年輕，追逐時尚。冗長復(fù)雜的物理定律對他們的吸引遠(yuǎn)不如流行的音樂、電視劇對他們的影響大。因此要提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，將他們喜愛的時尚元素，例如學(xué)生感興趣的故事、電視劇情和物理規(guī)律糅合在一起，以合適的情境進(jìn)行教學(xué)，必將起到事半功倍的作用。

比如激光器原理的學(xué)習(xí)，需要解釋激光產(chǎn)生的三要素——粒子數(shù)反轉(zhuǎn)、泵浦源和諧振腔。為更好地向?qū)W生解釋這三者對激光產(chǎn)生的作用，筆者就曾經(jīng)用當(dāng)時正流行的電視劇“天龍八部”中段譽(yù)的六脈神劍來類比。段譽(yù)的六脈神劍在電視中宛如一束激光，可惜他沒法得心應(yīng)手地使用。他先被眾大師傳授神功，好比激光器的粒子數(shù)反轉(zhuǎn)，具備了基本的物質(zhì)條件；他在身處險境，受到外界刺激時，好比給反轉(zhuǎn)的粒子增加了一個激勵作用的泵浦源；當(dāng)他要保護(hù)心愛的人時，主觀上小宇宙大爆發(fā)，猶如粒子在諧振腔中反復(fù)振蕩增強(qiáng)，最終變成一束激光輸出，殺傷敵人。這三個條件缺一不可，否則六脈神劍就施展不了，激光也無法產(chǎn)生。如此比喻，既能形象地解釋為什么激光的產(chǎn)生需要這三個要素，也能活躍課堂氣氛，讓廣大學(xué)生愛上原本枯燥的物理，極大地調(diào)動學(xué)生學(xué)習(xí)的興趣。

4 結(jié)合實(shí)際情境，解讀前沿科技發(fā)展

物理學(xué)和科技的發(fā)展密不可分，物理的教學(xué)內(nèi)容絕不能僅限于理論知識，應(yīng)將物理學(xué)與體育、環(huán)保、醫(yī)療、國防、交通、天文、材料等領(lǐng)域的發(fā)展相結(jié)合，實(shí)現(xiàn)貼合情境的多元化教學(xué)。例如在講授光學(xué)內(nèi)容時，可以向?qū)W生介紹正逐步興起的裸眼3D技術(shù)，講授聲波內(nèi)容時，向同學(xué)們解釋現(xiàn)在高端手機(jī)中被廣泛應(yīng)用的雙麥克風(fēng)消音技術(shù)。這樣的前衛(wèi)科技情境，有力地體現(xiàn)了物理的無處不在，既能喚起學(xué)生了解物理、熱愛物理、學(xué)習(xí)物理的興趣，又增長了學(xué)生的知識，開闊了眼界，更可以啟發(fā)、誘導(dǎo)學(xué)生在有興趣的情況下主動參與教學(xué)。

例如對音樂專業(yè)的學(xué)生而言，物理似乎和他們關(guān)系不大。但實(shí)際上駐波、頻率等物理概念就與音樂緊密相關(guān)。我們在教學(xué)時如能帶上幾樣不同的樂器，以他們平時最多經(jīng)歷的情境，現(xiàn)場顯示固定端、弦長對駐波的影響，更能讓學(xué)生從根本上掌握調(diào)音的原理，感受目前高科技下的由高分子聚合物材料制備的樂器和傳統(tǒng)樂器的不同。

5 引入設(shè)計性實(shí)驗(yàn)，創(chuàng)設(shè)真實(shí)的物理情境

物理學(xué)是一門以實(shí)驗(yàn)為基礎(chǔ)的學(xué)科，物理實(shí)驗(yàn)可以為理論概括準(zhǔn)備充分的客觀依據(jù)，是物理學(xué)理論的直接基礎(chǔ)。對于大多數(shù)學(xué)生來說，絕大多數(shù)物理知識點(diǎn)在他們課程結(jié)束以后，都會很快被忘記，能使他們終身受益的是物理學(xué)系統(tǒng)性的知識結(jié)構(gòu)和思維方式，這對他們未來的學(xué)習(xí)和工作有著深遠(yuǎn)的影響。美國未來學(xué)家阿爾溫托夫勒曾精辟地指出:未來的文盲不再是目不識丁的人，而是沒有學(xué)會怎樣學(xué)習(xí)的人。而最佳的學(xué)會學(xué)習(xí)的方式之一就是自主動手，解決問題。因此在大學(xué)物理的教學(xué)中，物理實(shí)驗(yàn)必不可少。教師通過對學(xué)生實(shí)驗(yàn)的指導(dǎo)，逐步引導(dǎo)學(xué)生發(fā)現(xiàn)、提出問題，通過實(shí)驗(yàn)設(shè)計、自主探索、合作討論并和老師積極互動，最終解決問題，這會極大地增強(qiáng)他們對知識的理解和應(yīng)用能力。尤其是設(shè)計性實(shí)驗(yàn)，更是訓(xùn)練和考核學(xué)生解決問題能力的最佳途徑。

大學(xué)物理是培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)素養(yǎng)的一門重要基礎(chǔ)課程，在大學(xué)物理的教學(xué)中，教師需要創(chuàng)設(shè)有效的情境，根據(jù)授課對象的需求，關(guān)注授課內(nèi)容的精深度和寬廣性，結(jié)合目前的生活實(shí)際，強(qiáng)化物理知識的系統(tǒng)性，引導(dǎo)學(xué)生建立物理學(xué)的知識和邏輯框架，突出學(xué)生本身專業(yè)與物理學(xué)科的聯(lián)系，促進(jìn)學(xué)生全面協(xié)調(diào)的可持續(xù)發(fā)展。

[1] 戚業(yè)國，杜瑛.教育價值的多元與教育評價范式的轉(zhuǎn)變[J].華東師范大學(xué)學(xué)報(教育科學(xué)版),2011,(2):11-18.

[2] 王曉燕，黃焱.建構(gòu)主義教學(xué)設(shè)計原則對物理教學(xué)的指導(dǎo)[J].科技信息，2008，(27)：208-209.

[3] 何永凡，周紅，周曉兵，彭長宇.利用大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)平臺培養(yǎng)學(xué)生實(shí)踐創(chuàng)新能力[J].實(shí)驗(yàn)技術(shù)與管理，2016,(33):180-183.

[4] 范明.關(guān)于提高大學(xué)人才培養(yǎng)質(zhì)量的思考[J].江蘇高教,2011,(1):90-92.

[5] 王祖源，顧牡，吳天剛，倪忠強(qiáng).信息技術(shù)支撐下的大學(xué)物理精品資源共享課建設(shè)[J].中國大學(xué)教學(xué),2013,(11):7-9.

：邵新一，南京師范大學(xué)物理科學(xué)與技術(shù)學(xué)院黨委副書記、講師，主要研究學(xué)生教育管理和大學(xué)物理教學(xué)。

①