《大學(xué)物理》在構(gòu)建理工科學(xué)生科學(xué)素養(yǎng)中的實踐探索

摘 要：以物理學(xué)為主要內(nèi)容的《大學(xué)物理》所講授的基本概念、基本理論和基本方法是構(gòu)建理工科學(xué)生科學(xué)素養(yǎng)的重要組成部分，是一個科學(xué)工作者和工程技術(shù)人員所必備的。本文基于近年來新疆大學(xué)物理學(xué)院大學(xué)物理教學(xué)團隊在樹立學(xué)生學(xué)習(xí)信心、轉(zhuǎn)變學(xué)生學(xué)習(xí)習(xí)慣和激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)熱情等方面的經(jīng)驗總結(jié)，探索了大學(xué)物理課程在構(gòu)建理工科學(xué)生科學(xué)素養(yǎng)中潛移默化的作用。

關(guān)鍵詞：大學(xué)物理 理工科學(xué)生 科學(xué)素養(yǎng) 實踐探索

大學(xué)物理課程在幫助學(xué)生系統(tǒng)的掌握物理知識，提高理解科學(xué)探究過程能力和科學(xué)技術(shù)對推動人類社會生產(chǎn)力發(fā)展作用的認知水平等科學(xué)素養(yǎng)方面，具有其它課程不可替代的重要作用，普遍得到了國內(nèi)外各理工科院校的重視。本文基于近年來新疆大學(xué)物理學(xué)院大學(xué)物理教學(xué)團隊在樹立學(xué)生學(xué)習(xí)信心、轉(zhuǎn)變學(xué)生學(xué)習(xí)習(xí)慣和激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)熱情等方面的經(jīng)驗總結(jié)，探索了大學(xué)物理課程在構(gòu)建理工科學(xué)生科學(xué)素養(yǎng)中潛移默化的作用。

一、大學(xué)物理教學(xué)團隊切實提高大學(xué)物理教學(xué)效果經(jīng)驗總結(jié)

新疆大學(xué)物理學(xué)院大學(xué)物理教學(xué)團隊基于近年來的教學(xué)實踐發(fā)現(xiàn)，切實提高大學(xué)物理教學(xué)效果最根本需要樹立學(xué)生學(xué)習(xí)信心、轉(zhuǎn)變學(xué)生學(xué)習(xí)習(xí)慣和激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)熱情。

1.基于學(xué)生的數(shù)學(xué)物理基礎(chǔ)，深入淺出講授物理知識重拾學(xué)生學(xué)習(xí)信心

物理教師在授課時需要重視學(xué)生數(shù)理基礎(chǔ)的個體差異性，深入淺出的講授物理知識讓學(xué)生逐漸樹立學(xué)好物理的信心。新疆大學(xué)大學(xué)物理教學(xué)團隊的經(jīng)驗是：第一節(jié)課最好拿出一節(jié)課的時間給學(xué)生講解矢量、標量的概念及運算方法，切忌照本宣讀。如可以這樣講，空間上各向同性的物理量是標量、各向異性的物理量是矢量，然后讓同學(xué)們獨立思考他們知道的物理量哪些是矢量哪些是標量，再告訴他們標量遵守代數(shù)運算法則而矢量遵守幾何或解析運算法則，這樣絕大多數(shù)同學(xué)既能真正理解矢量和標量的概念又能掌握它們的計算方法，不會讓這一數(shù)學(xué)知識成為今后學(xué)習(xí)物理知識的攔路虎，以此類推在給學(xué)生講解速度、加速度等物理量的時候，可以先通過對物理現(xiàn)象的描述讓學(xué)生獨立思考給出速度、加速度的定義，然后再通過分析計算具體運動過程規(guī)律加深對這些物理量的理解和實際應(yīng)用，久而久之逐步讓學(xué)生重拾學(xué)習(xí)物理的信心。

2.基于學(xué)生被動式學(xué)習(xí)狀態(tài)，變灌輸式為啟發(fā)式教學(xué)轉(zhuǎn)變學(xué)生學(xué)習(xí)習(xí)慣

物理教師在授課時必須變灌輸式為啟發(fā)式教學(xué)，逐步培養(yǎng)學(xué)生獨立思考能力轉(zhuǎn)變其學(xué)習(xí)習(xí)慣。新疆大學(xué)大學(xué)物理教學(xué)團隊的經(jīng)驗是在給學(xué)生講授每一個物理學(xué)中的基本概念、基本理論和基本方法時，先從物理現(xiàn)象或物理實驗入手，通過對自然現(xiàn)象或?qū)嶒炛懈魑锢砹恐g關(guān)系的分析總結(jié)得出物理規(guī)律。例如，在給學(xué)生講解靜電場時，我們會重點強調(diào)靜電場的所有性質(zhì)和規(guī)律都是建立在庫侖定律這一實驗定理的基礎(chǔ)上，作為大學(xué)生你們自己來分析一下兩個帶電體之間的相互作用，讓學(xué)生通過兩個帶電體電荷量的改變、距離的改變對相互作用力的影響分析，得出力是正比于兩個電荷量的乘積而反比于距離的平方的，系數(shù)可由實驗確定，在此基礎(chǔ)上讓學(xué)生獨立分析一個帶電體產(chǎn)生的場需要一個完全由其性質(zhì)決定的物理量來描述，他們自然而然會想到電場強度的概念，教師只需要稍加引導(dǎo)讓學(xué)生注意一下物理量的矢標量性及運算方法，并基于電荷連續(xù)分布和不連續(xù)分布兩種情況各舉一個例子講解其具體計算過程，學(xué)生很快就理解并掌握了電場強度的概念和場強疊加原理。近年來團隊的教學(xué)實踐表明，變灌輸式為啟發(fā)式教學(xué)在培養(yǎng)學(xué)生獨立思考能力、轉(zhuǎn)變其學(xué)習(xí)習(xí)慣等方面刻不容緩。

3.基于教師獨特的人格魅力，加強課內(nèi)外有效溝通激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情

物理教師要想激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情需要基于個人獨特的人格魅力巧妙利用課內(nèi)課間時間加強與學(xué)生交流，而有效溝通的基礎(chǔ)是師生平等、實事求是，不論是課內(nèi)還是課間營造一種各抒己見的民主氛圍對調(diào)動學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性尤為重要。開學(xué)第一堂課教師留給學(xué)生的第一印象直接影響今后的交流和教學(xué)效果。因此，物理教師要足夠重視這一環(huán)節(jié)，第一堂課前以最親切、最凝練的語言通過介紹自身的學(xué)習(xí)經(jīng)歷或物理學(xué)的發(fā)展歷程讓學(xué)生對物理教師或物理學(xué)產(chǎn)生一定的好奇心。此外，第一堂課需要強化課堂紀律要求并在今后的教學(xué)過程中嚴格執(zhí)行，給學(xué)生樹立認真負責(zé)的良好形象。通過課前點名、批改作業(yè)和答疑機會盡快熟悉學(xué)生姓名、學(xué)習(xí)態(tài)度和掌握情況并及時給予關(guān)心和輔導(dǎo)，學(xué)生一旦意識到物理教師對自己的關(guān)注潛意識會幫助提高學(xué)習(xí)物理的積極性。

二、《大學(xué)物理》在構(gòu)建理工科學(xué)生科學(xué)素養(yǎng)中的實踐探索

以物理學(xué)為主要內(nèi)容的《大學(xué)物理》所講授的基本概念、基本理論和基本方法是構(gòu)建理工科學(xué)生科學(xué)素養(yǎng)的重要組成部分，在教育教學(xué)中應(yīng)引起廣泛重視并在實踐中不斷探索。

1.基于各理工科專業(yè)的特點，理論聯(lián)系實際深化學(xué)生對物理知識的理解

物理學(xué)中的每一個概念、規(guī)律都是從生產(chǎn)生活中提煉并建立，并且在社會活動中加以發(fā)展和完善的。各理工科學(xué)生的專業(yè)特點決定了他們對物理知識的關(guān)注點有所側(cè)重，要想真正加深學(xué)生對物理知識的理解需要在授課過程中講授清楚物理學(xué)的基本理論如何在其它自然科學(xué)和工程技術(shù)領(lǐng)域解決實際問題。例如在給生科院的學(xué)生講授比熱容概念時你可以問學(xué)生自然界什么物質(zhì)的比熱容最大，他們會異口同聲的說是水，你再問他們?yōu)槭裁瓷矬w90%以上都是水構(gòu)成的呢，他們會很好奇的等待老師的解釋，你再結(jié)合比熱的概念告訴他們比熱容是單位質(zhì)量的物質(zhì)溫度升高或降低1℃吸收或放出的熱量，水的比熱最大意味著單位質(zhì)量生物體溫度升高或降低1℃需要的熱量最多，換句話說主要有水構(gòu)成的生物體熱穩(wěn)定性最好，這對自然界中的恒溫生物來說是尤為重要的。

2.基于多媒體授課效率優(yōu)勢，引入演示性實驗提高大學(xué)生科學(xué)探究能力

21世紀90年代以來興起的多媒體技術(shù)，以其在處理信息上所具備的生動性、廣泛性、集成性、可選擇性和高效性及使用者可直接參與性等突出優(yōu)點，迅速在包括教學(xué)在內(nèi)的各種領(lǐng)域獲得廣泛使用并取得顯著的效果。將多媒體技術(shù)用于大學(xué)物理的教學(xué)工作，一方面可以保證教師在有限的時間內(nèi)完成endprint

教學(xué)內(nèi)容；另一方面可以通過生動形象的多媒體課件在授課過程中引入演示性實驗提高學(xué)生科學(xué)探究的能力，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性和主動性，從而有效地改善大學(xué)物理的教學(xué)效果。物理學(xué)是一門實驗學(xué)科，許多物理定理都是通過實驗發(fā)現(xiàn)的，例如在講解力是改變物體運動狀態(tài)的原因就可以通過引入一個小球從一定高度滾動至無限長光滑平面的演示性實驗，讓學(xué)生通過分析物體的這一運動過程加深對牛頓運動定理的理解。此外，在認識簡諧振動的運動規(guī)律時可以先引入彈簧振子的演示性實驗，讓同學(xué)們根據(jù)演示性實驗過程分析彈簧振子受到的力、位移、速度、加速度的大小方向是怎樣變化的，最后歸納總結(jié)得出簡諧振動的運動規(guī)律。

3.基于教學(xué)相長的教育理念，提高學(xué)生對科技推動生產(chǎn)力發(fā)展認知水平

教學(xué)活動是一個教學(xué)相長的過程，物理教師除了講授好書本上的物理知識外還應(yīng)該調(diào)動學(xué)生的積極性讓他們結(jié)合自身專業(yè)特點在課堂上給大家介紹科學(xué)技術(shù)在人類生產(chǎn)力的發(fā)展過程中是如何發(fā)揮作用的，提高大學(xué)生對科技推動生產(chǎn)力發(fā)展的認知水平。例如，在講授熱力學(xué)基礎(chǔ)之前可以給學(xué)生布置一次課前作業(yè)，讓他們利用課余時間查閱資料課堂上給大家介紹瓦特發(fā)明蒸汽機是怎樣催生第一次產(chǎn)業(yè)革命使人類歷史進入工業(yè)化時代的，然后基于學(xué)生的感性認識先從宏觀上引入壓強、體積、溫度、內(nèi)能、功和熱量等描述熱力學(xué)系統(tǒng)狀態(tài)和性質(zhì)的物理量，再結(jié)合氣體動理論給出這些物理量的微觀解釋和熱力學(xué)第一定理，最后通過和學(xué)生們一起舉例分析熱力學(xué)定理在我們的生產(chǎn)生活中都有哪些體現(xiàn)，真正做到對這些概念、定理的理解和掌握。近年來的教學(xué)實踐表明這種互動式教學(xué)方法既激發(fā)了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣又顯著提高了學(xué)生對科技推動生產(chǎn)力發(fā)展的認知水平。

綜上所述，大學(xué)物理所講授的物理學(xué)知識已經(jīng)滲透到自然科學(xué)和工程技術(shù)的各個領(lǐng)域，它在幫助學(xué)生系統(tǒng)的掌握科學(xué)知識，提高理解科學(xué)探究過程能力和科學(xué)技術(shù)對推動人類社會生產(chǎn)力發(fā)展作用認知水平等科學(xué)素養(yǎng)方面發(fā)揮著無可替代的作用。物理教師在教授物理學(xué)這一邏輯嚴謹?shù)膶嶒瀸W(xué)科的過程中身上體現(xiàn)出來的實事求是、精益求精、誨人不倦的人格魅力和嫻熟的教學(xué)技能勢必會感染到學(xué)生并激發(fā)他們的學(xué)習(xí)熱情，讓學(xué)生體驗進步的同時，重拾學(xué)習(xí)的信心，增長知識的同時，實現(xiàn)人格魅力和科學(xué)素養(yǎng)的全面發(fā)展。

參考文獻

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作者簡介：陳恒雷（1979.04-），男，山東，博士，新疆大學(xué)物理科學(xué)與技術(shù)學(xué)院，副教授，研究方向：大學(xué)物理教學(xué)研究。endprint