高校物理教學(xué)中非線性物理知識(shí)的結(jié)合

張侃 韓玉龍 孫金芳

在新課標(biāo)改革制度實(shí)施下，高校物理教師必須積極轉(zhuǎn)變自身的教學(xué)理念，敢于打破傳統(tǒng)教學(xué)方式的弊端，不再一味向?qū)W生灌輸各種物理理論知識(shí)和學(xué)習(xí)方法，忽視了學(xué)生自主學(xué)習(xí)能力的培養(yǎng)。高校物理教師要想最大程度提高學(xué)生物理學(xué)習(xí)水平和素養(yǎng)，就必須高度重視將非線性物理知識(shí)與課堂實(shí)踐教學(xué)結(jié)合在一起。高校物理教師要正確認(rèn)識(shí)到將非線性物理知識(shí)與物理課堂教學(xué)相結(jié)合的重要性，通過(guò)非線性物理知識(shí)的科學(xué)滲透教學(xué)，能夠有效鞏固學(xué)生基礎(chǔ)物理知識(shí)，充分激發(fā)學(xué)生對(duì)物理知識(shí)的探索興趣和熱情，從而發(fā)揮出學(xué)生學(xué)習(xí)的主觀能動(dòng)性，將學(xué)生培養(yǎng)成實(shí)踐創(chuàng)新型人才。本文將進(jìn)一步對(duì)高校物流教學(xué)非線性物理知識(shí)的結(jié)合展開(kāi)分析與探討。

1 高校物理教學(xué)中非線性物理知識(shí)結(jié)合的必要性

在高校物理學(xué)科教學(xué)內(nèi)容中非線性知識(shí)主要包括了非線性電路、自組織、細(xì)胞自動(dòng)機(jī)、分形以及突變論等。高校物理實(shí)踐教學(xué)中滲透非線性物理知識(shí)的必要性體現(xiàn)在以下幾點(diǎn)內(nèi)容：1）科技發(fā)展促使高效物理教學(xué)中非線性知識(shí)結(jié)合成為必然。在科技如此發(fā)達(dá)的社會(huì)中，越來(lái)越多人認(rèn)識(shí)到探索鉆研科學(xué)的重要性，要想推動(dòng)我國(guó)科學(xué)水平的持續(xù)發(fā)展，就必須加強(qiáng)對(duì)物理非線性知識(shí)的創(chuàng)新掌握運(yùn)用。非線性物理現(xiàn)象中的核心內(nèi)容量子力學(xué)早已成為了科學(xué)范圍中的重要研究領(lǐng)域之一，高校物理教師要想培養(yǎng)出更多實(shí)踐創(chuàng)新型物理人才，就必須加強(qiáng)對(duì)非線性物理知識(shí)的講解傳授，促使學(xué)生能夠加深對(duì)該部分知識(shí)點(diǎn)理解程度，培養(yǎng)學(xué)生良好的創(chuàng)新探索能力和實(shí)踐思考分析能力;2）非線性物理知識(shí)廣泛存在于自然界中。在人們賴(lài)以生存的大自然環(huán)境中隨時(shí)隨刻都在發(fā)生著非線性物理現(xiàn)行，就比如在風(fēng)力作用下的樹(shù)葉飄舞、巖石被雨水侵蝕等，這些自然現(xiàn)象雖然表面看起來(lái)并沒(méi)有什么規(guī)律，但是都能夠通過(guò)運(yùn)用物理非線性知識(shí)進(jìn)行了解和解釋。非線性知識(shí)學(xué)習(xí)發(fā)展對(duì)人類(lèi)社會(huì)最大的影響作用就是能夠幫助人們科學(xué)預(yù)報(bào)自然天氣情;3）非線性知識(shí)學(xué)習(xí)有利于激發(fā)學(xué)生創(chuàng)新探究欲望?，F(xiàn)代高校教育建設(shè)發(fā)展的根本目的就是為了向社會(huì)培養(yǎng)輸送更多的高能力、高素質(zhì)人才，他們不僅要具備完善的專(zhuān)業(yè)知識(shí)和技能，還必須具有良好的創(chuàng)新意識(shí)和能力，能夠敢于挑戰(zhàn)新事物，去進(jìn)行發(fā)明創(chuàng)造。通過(guò)在大學(xué)物理學(xué)科滲透非線性物理知識(shí)，能夠最大程度調(diào)動(dòng)起學(xué)生對(duì)科學(xué)物理的探究欲望，促使學(xué)生主動(dòng)學(xué)習(xí)更多新知識(shí)，提高學(xué)生的自主學(xué)習(xí)能力和實(shí)踐創(chuàng)新能力。

2 高校物理教學(xué)中非線性物理知識(shí)結(jié)合發(fā)展現(xiàn)狀

2.1 非線性物理教學(xué)比較分散

在目前高校非線性物理知識(shí)實(shí)踐教學(xué)中，存在較多高校通常只會(huì)選擇部分非線性物理知識(shí)內(nèi)容進(jìn)行講解教學(xué)，亦或者是就非線性物理展開(kāi)某個(gè)部分的實(shí)踐教學(xué)活動(dòng)。學(xué)科教材中實(shí)際涉及到的非線性物理知識(shí)呈現(xiàn)出零散、不夠科學(xué)系統(tǒng)等特點(diǎn)。這樣一來(lái)就就會(huì)導(dǎo)致大學(xué)生對(duì)非線性物理知識(shí)學(xué)習(xí)了解不夠全面系統(tǒng)，難以產(chǎn)生濃厚的學(xué)習(xí)興趣，課堂教學(xué)效果不佳。除此之外，高校物理教師缺乏一定創(chuàng)新意識(shí)，只會(huì)根據(jù)教材內(nèi)容展開(kāi)非線性物理知識(shí)教學(xué)，未能去收集整理到更多的非線性物理知識(shí)，加強(qiáng)對(duì)課堂實(shí)踐教學(xué)內(nèi)容的補(bǔ)充，從而導(dǎo)致學(xué)生難以形成完善的非線性物理知識(shí)學(xué)習(xí)體系。

2.2 非線性物理教學(xué)設(shè)備不夠完善

在現(xiàn)代高校教育建設(shè)發(fā)展中，存在較多高校盲目追求經(jīng)濟(jì)效益，一味擴(kuò)大招生規(guī)模，忽視了對(duì)專(zhuān)業(yè)教學(xué)質(zhì)量的提升工作。這些高校為了節(jié)省成本，在教學(xué)設(shè)備建設(shè)工作上資金投入力度不大，導(dǎo)致非線性物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)設(shè)備不夠完善，難以支持物理教學(xué)開(kāi)展多元化的非線性物理教學(xué)活動(dòng)，滿(mǎn)足不同層次學(xué)生的非線性物理知識(shí)需求。非線性知識(shí)學(xué)習(xí)需要學(xué)生熟練掌握運(yùn)用各種專(zhuān)業(yè)儀器設(shè)備，并能夠進(jìn)行對(duì)應(yīng)的計(jì)算機(jī)編程，這些都需要高校引進(jìn)各項(xiàng)儀器設(shè)備，加強(qiáng)對(duì)非線性物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)的科學(xué)管理工作，提高學(xué)生的非線性物理知識(shí)實(shí)踐應(yīng)用能力。

2.3 非線性物理教學(xué)方法過(guò)于單一

由于傳統(tǒng)教育觀念的影響，高校物理教師在非線性物理知識(shí)教學(xué)中仍然采用灌輸式教學(xué)方法，物理教師一味強(qiáng)調(diào)學(xué)生對(duì)物理基本原理和基本現(xiàn)象的學(xué)習(xí)掌握，忽視了引導(dǎo)學(xué)生對(duì)非線性物理知識(shí)和現(xiàn)象的深入探究，這樣無(wú)法有效提高學(xué)生對(duì)相關(guān)知識(shí)的理解能力，并且培養(yǎng)學(xué)生良好的實(shí)踐創(chuàng)新能力，促使學(xué)生自主進(jìn)行各項(xiàng)物理實(shí)驗(yàn)操作，將所學(xué)知識(shí)應(yīng)用在實(shí)驗(yàn)探究活動(dòng)中。高校物理教師在教學(xué)中過(guò)于重視對(duì)各種案例的講解，會(huì)忽略了對(duì)非線性物理知識(shí)研究方法的科學(xué)全面介紹，學(xué)生很少會(huì)接觸了解到相關(guān)研究方法和判斷依據(jù)方面的內(nèi)容。

3 高校物理教學(xué)中非線性物理知識(shí)的結(jié)合措施

3.1 優(yōu)化改善非線性物理教學(xué)內(nèi)容

在高校物理教學(xué)中，非線性物理知識(shí)是傳統(tǒng)物理內(nèi)容的科學(xué)延伸和發(fā)展，教師在非線性知識(shí)物理知識(shí)內(nèi)容選擇上要有效將學(xué)生目前學(xué)習(xí)認(rèn)知結(jié)構(gòu)與課程教學(xué)目標(biāo)結(jié)合在一起，確保學(xué)生能夠形成完善系統(tǒng)的非線性物理知識(shí)學(xué)習(xí)結(jié)構(gòu)，加深學(xué)生該不同非線性物理知識(shí)的理解程度。在進(jìn)入高校之前，學(xué)生對(duì)物理知識(shí)內(nèi)容的學(xué)習(xí)大多都是線性的。針對(duì)于此，高校物理教師要從學(xué)生已有的線性物理知識(shí)出發(fā)展開(kāi)非線性物理教學(xué)活動(dòng)。

例如，當(dāng)高校物理教師在講解到混沌理論非線性物理知識(shí)時(shí)，教師不能直接向?qū)W生介紹講解混沌專(zhuān)業(yè)理論，而要融入更多背景簡(jiǎn)單知識(shí)，培養(yǎng)學(xué)生良好的學(xué)習(xí)興趣。物理教師要向?qū)W生先介紹有關(guān)混沌的基礎(chǔ)概念知識(shí)和相關(guān)研究方法，提高學(xué)生對(duì)物理混沌理論的認(rèn)知水平。除此之外，非線性振動(dòng)是通向混沌學(xué)習(xí)發(fā)展的重要道路，為了讓學(xué)生充分掌握了解到非線性元件產(chǎn)生混頻、差頻以及和頻率的原理，教師可以通過(guò)引進(jìn)利用不同典型的案例或者基礎(chǔ)數(shù)學(xué)內(nèi)容進(jìn)行詳細(xì)分析介紹。就比如，物理教師可以采用專(zhuān)題內(nèi)容介紹的教學(xué)方式，讓學(xué)生學(xué)習(xí)掌握科學(xué)判斷混沌的重要研究方法。

3.2 完善非線性物理教學(xué)設(shè)備

為了讓非線性物理知識(shí)更好融入到高校物理教學(xué)課堂中，高校要結(jié)合自身教育發(fā)展情況和條件，適當(dāng)加大對(duì)非線性物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)設(shè)備的建設(shè)投資力度，輔助物理教師能夠開(kāi)展多元化的非線性知識(shí)實(shí)踐教學(xué)活動(dòng)，同時(shí)滿(mǎn)足不同層次學(xué)生對(duì)非線性物理知識(shí)的學(xué)習(xí)需求。高校要引進(jìn)利用先進(jìn)的計(jì)算機(jī)設(shè)備和實(shí)驗(yàn)儀器設(shè)備，促使教師能夠根據(jù)非線性物理知識(shí)和教學(xué)目標(biāo)任務(wù)，有針對(duì)性地采用相關(guān)設(shè)備展開(kāi)教學(xué)。就比如，當(dāng)高校物理教師在講解到非線性物理知識(shí)的自組織臨界理論時(shí)，物理教師可以通過(guò)嘗試運(yùn)用計(jì)算機(jī)設(shè)備編程演示關(guān)于自組織臨界沙堆模型，引導(dǎo)學(xué)生認(rèn)真觀察模式演示變化，促使班級(jí)學(xué)生能夠加深對(duì)自組織臨界理論的理解。與此同時(shí)，高校物理教師還需積極組織引導(dǎo)學(xué)生參與到各種非線性物理實(shí)驗(yàn)活動(dòng)中，結(jié)合課程教材內(nèi)容合理設(shè)置實(shí)驗(yàn)學(xué)習(xí)任務(wù)，讓學(xué)生以小組形式進(jìn)行學(xué)習(xí)任務(wù)完成，培養(yǎng)學(xué)生相互之間的協(xié)作能力和探討分析能力。

3.3 創(chuàng)新采用合適的非線性物理教學(xué)方法

高校物理教師為了讓非線性物理知識(shí)內(nèi)容與實(shí)踐課堂教學(xué)有效結(jié)合在一起，提高學(xué)生在課堂上的學(xué)習(xí)質(zhì)量和效率，就必須打破傳統(tǒng)灌輸式教學(xué)方式的弊端，創(chuàng)新采用滲透教學(xué)方法。滲透法在非線性物理知識(shí)教學(xué)中的應(yīng)用優(yōu)勢(shì)包括了以下幾點(diǎn)內(nèi)容：1）能夠讓學(xué)生吸收到更多非線性物理知識(shí)內(nèi)容;2）能夠強(qiáng)化學(xué)生對(duì)非線性物理知識(shí)內(nèi)容的理解掌握，為學(xué)生提供更多實(shí)踐鍛煉學(xué)習(xí)機(jī)會(huì)。結(jié)合我國(guó)高校課時(shí)不斷壓縮的發(fā)展現(xiàn)狀，高校物理教師要充分發(fā)揮出滲透教學(xué)法的優(yōu)勢(shì)作用，讓學(xué)生在教學(xué)課堂中一點(diǎn)一滴的慢慢積累到更多非線性物理知識(shí)，同時(shí)培養(yǎng)學(xué)生良好的自主思考分析能力和思維創(chuàng)造能力。高校物理教師還可以采用實(shí)驗(yàn)演示法將非線性物理知識(shí)科學(xué)有效融入到課堂教學(xué)中，就比如在科契雪花曲線非線性物理知識(shí)教學(xué)中利用MATLAB程序進(jìn)行圖形模擬繪制，幫助學(xué)生更加輕松簡(jiǎn)單掌握分形知識(shí)，同時(shí)提高課堂教學(xué)效果。

4 結(jié)束語(yǔ)

綜上所述，高校物理教師要想全面提高學(xué)生的物理綜合學(xué)習(xí)水平和素質(zhì)，培養(yǎng)學(xué)生良好的實(shí)踐創(chuàng)新能力和理解分析能力，就必須加強(qiáng)將多元化非線性物理知識(shí)內(nèi)容融入到課堂教學(xué)中。物理教師要結(jié)合學(xué)生實(shí)際學(xué)習(xí)水平和課程教學(xué)要求，合理補(bǔ)充非線性教學(xué)內(nèi)容，創(chuàng)新采用不同教學(xué)方式，并且要充分利用計(jì)算機(jī)多媒體設(shè)備和實(shí)驗(yàn)設(shè)備，引導(dǎo)學(xué)生親身參與到實(shí)踐活動(dòng)中，提高學(xué)生的動(dòng)手操作能力和問(wèn)題解決能力。

本文系安徽省高校優(yōu)秀青年骨干人才國(guó)內(nèi)訪學(xué)研修項(xiàng)目（項(xiàng)目編號(hào)：gxgnfx2018077）。

（作者單位：安徽信息工程學(xué)院）