淺析大學(xué)物理開放在線課程拓展閱讀材料的探索與建設(shè)

何 林 吳木營 劉 曄 張紹強(qiáng)（東莞理工學(xué)院 廣東東莞 523808）

在日常教學(xué)的過程中，經(jīng)常會出現(xiàn)教師滔滔不絕地講述專業(yè)知識，雖然學(xué)生能明白其中的道理，但是在具體實踐過程中卻問題頻頻發(fā)生的異?，F(xiàn)象。產(chǎn)生這樣的情況主要是因為教師在講課過程中，直接將其中價值較高與相對關(guān)鍵的信息告訴了學(xué)生，未讓其自身去進(jìn)行探索與發(fā)現(xiàn)，在此情況下，使其閱讀能力隨之下降，甚至部分出現(xiàn)在理解題目方面異常困難的現(xiàn)象，更不要說進(jìn)行解答，所以學(xué)生的閱讀材料建設(shè)較為關(guān)鍵。

一、拓展閱讀材料的意義

大學(xué)階段的物理課程，對于學(xué)生知識掌握有著非常關(guān)鍵的意義。較為優(yōu)秀的教材，是在課程學(xué)習(xí)過程中的重要基礎(chǔ)，但是能夠包含的內(nèi)容非常有限，同時還會在對知識展示的過程中具備一定局限性。在將以往模式與新型的在線開放課堂進(jìn)行結(jié)合時，可借助網(wǎng)絡(luò)便利程度與現(xiàn)代教學(xué)的方式，建立線下為主、線上開放為輔的教學(xué)形式，促進(jìn)教育工作的現(xiàn)代化改變。同時，從課堂教學(xué)內(nèi)容出發(fā)，來進(jìn)行閱讀、視頻等相關(guān)材料的拓展，使其能夠在學(xué)習(xí)到新知識的同時能夠去加以利用[1]。

通過嘗試編寫物理拓展閱讀資料，逐漸讓課程內(nèi)容與現(xiàn)代物理的全新發(fā)展進(jìn)行結(jié)合，并將其與工程應(yīng)用、生活實際相結(jié)合，讓學(xué)生不斷了解當(dāng)下該方面的發(fā)展與優(yōu)化，并且能夠掌握利用知識解決問題的辦法，提升自身具備的思維能力與素養(yǎng)。

目前，在國內(nèi)的各大高校逐步建設(shè)“金課”的前提下，在物理課程中加入思想政治教育，同樣演變成為教育中關(guān)鍵的部分，拓展課外閱讀資料便能夠達(dá)到這個目標(biāo)。例如：根據(jù)細(xì)致介紹我國涉及物理學(xué)方面的先進(jìn)成果，偉大的名人與其相關(guān)事跡等內(nèi)容，重點(diǎn)講述出其敬業(yè)、奉獻(xiàn)等高尚的精神，與社會主義制度的優(yōu)越性質(zhì)等，從而在閱讀的過程中增加并堅定文化自覺、自信，激發(fā)出相應(yīng)的高尚情懷、時代使命感等。

二、大學(xué)物理閱讀材料探索的作用與方法

（一）樹立科學(xué)家形象

在當(dāng)前的社會中，年紀(jì)尚淺的學(xué)生較為喜歡影視明星，不僅能夠連續(xù)講述出多位演員的名字，甚至還對其每日發(fā)生的新聞熟知與了解，從而對自身穿著打扮、言談舉止方面產(chǎn)生一定的影響。但在國內(nèi)科學(xué)家的了解方面卻所知較少，甚至對名字都一無所知，更何況是其生平事跡與相關(guān)信息等方面信息。產(chǎn)生這種情況的主要原因是，娛樂方面的過度占用資源，無論是在日常看的電影、電視劇、報紙、雜志等方面都是明星的信息，對科學(xué)家展開的描述內(nèi)容卻非常少，使學(xué)生對該方面的熟悉內(nèi)容偏少，難以樹立名人的高大形象。

在進(jìn)行拓展閱讀材料的同時，還需要對國內(nèi)科學(xué)家的生平事跡進(jìn)行細(xì)致描述與介紹，通過在其中融入該方面內(nèi)容，促進(jìn)學(xué)生在思想政治與相應(yīng)品質(zhì)精神方面的提升。例如：學(xué)習(xí)力學(xué)的過程中，閱讀材料之中不僅要具備牛頓的生平簡介，還要有詳細(xì)介紹有著“力學(xué)之父”的名譽(yù)稱號，并且與錢學(xué)森、錢三強(qiáng)并稱“三錢”的錢偉長，讓學(xué)生了解名人對國內(nèi)做出的巨大貢獻(xiàn)，同時還要在文章中表明偉人為了中國實力的不斷強(qiáng)勁，而做出的一系列自我犧牲，與其在不斷的實驗與發(fā)現(xiàn)過程中，讓國內(nèi)力量逐漸變強(qiáng)[2]。

（二）有助于了解史實

如果在學(xué)習(xí)過程中不能對知識體系形成足夠清楚的認(rèn)知，會對其深度了解與學(xué)習(xí)階段產(chǎn)生一定影響，閱讀材料便能夠?qū)⒉蛔阒庍M(jìn)行彌補(bǔ)。例如：在進(jìn)行學(xué)習(xí)熱學(xué)的過程中，閱讀材料中要具備歷史上科學(xué)家對該方面知識的理解過程，并詳細(xì)地描述，使其能夠了解到個人在發(fā)展過程中對知識的不同看法。并且讓學(xué)生理解熱學(xué)研究的方向主要可以分為現(xiàn)象與規(guī)律兩種，還具備不同的描述方法。一，熱力學(xué)是一種較為宏觀的理論內(nèi)容，是實驗時得到的規(guī)律。二，統(tǒng)計物理學(xué)，其主要根據(jù)對細(xì)微之處進(jìn)行細(xì)致的觀察與描述，并依據(jù)簡化過的模型，用統(tǒng)計的方法來找到微觀量與宏觀量之間存在的關(guān)系。不僅如此，還可以將發(fā)展歷史中不同派別之間的觀點(diǎn)展示給學(xué)生，使其理解知識體系并不是一蹴而就的，是需要不斷經(jīng)歷成功與失敗的，從而增加其自身的探索與研究精神。

（三）加深對物理的理解

最近隨著教育改革工作的不斷推進(jìn)，讓日常之中的物理教學(xué)質(zhì)量不斷上升，但在實際中仍存在一定的問題無法被解決，其中較為關(guān)鍵的是，不能夠?qū)⒗碚撝R與日常生活進(jìn)行結(jié)合，讓學(xué)生的學(xué)習(xí)范圍過于狹窄，使用的方法同樣較為笨拙，在進(jìn)行分析與解決的過程中，具備一定的難度，導(dǎo)致興趣直線下降。在進(jìn)行拓展的閱讀材料中，可在其中加入與該科目有著緊密關(guān)系的事物，小到家用電器大到航天航母飛行器，從海洋開發(fā)到無線電波等相關(guān)的內(nèi)容，通過在其中展示日常所能見到的物體，將理論概念與現(xiàn)實進(jìn)行結(jié)合，使其能夠加深對知識的理解。

（四）提升學(xué)生學(xué)習(xí)興趣

物理課本是學(xué)生進(jìn)行學(xué)習(xí)的基礎(chǔ)，同時，還是提升其閱讀能力的優(yōu)秀材料。教師可以利用書本來培育學(xué)生良好的習(xí)慣，并為其能力的提升打下堅實基礎(chǔ)。在實際教學(xué)過程中，可以根據(jù)不同的內(nèi)容，來進(jìn)行指導(dǎo)。

要求學(xué)生對文本內(nèi)容進(jìn)行細(xì)致閱讀，教師要在上課之前做好相關(guān)大綱。并對其中關(guān)鍵位置進(jìn)行標(biāo)注，找出其中較為關(guān)鍵的部分與相關(guān)要點(diǎn)、難點(diǎn)，方便學(xué)生進(jìn)行聽講。例如：在學(xué)習(xí)電磁學(xué)中，包括靜電、恒磁、電磁感應(yīng)、介質(zhì)、電路、麥克斯韋電磁場理論等方面的內(nèi)容時，教師為了讓學(xué)生能夠?qū)υ摲矫嬷R進(jìn)行細(xì)致地了解；列出以下的提綱：

①麥克斯韋電磁場理論中的基礎(chǔ)內(nèi)容

②理論中的關(guān)鍵部位難點(diǎn)

通過對學(xué)生進(jìn)行適量的引導(dǎo)并相互討論，使其能夠從多個角度來認(rèn)識該知識，并且會具備較深的印象[3]。

（五）結(jié)合生活提升能力

對于學(xué)生來說，物理知識給生活帶來極大的便利性。但是由于長期繁重的學(xué)習(xí)任務(wù)，使其極少關(guān)注日常之中的相關(guān)現(xiàn)象，使得對掌握的知識較為生疏，為了能夠促進(jìn)其在該方面的興趣，可引導(dǎo)學(xué)生多觀察生活之中用到物理知識的場景。例如：熱學(xué)在生活中的使用較為廣泛。一，有一句話叫作“真金不怕火煉”，金熔點(diǎn)在1064攝氏度，火的溫度在800攝氏度左右，所以不會發(fā)生融化現(xiàn)象。二，“與其揚(yáng)湯止沸，不如釜底抽薪”，水沸騰的溫度要達(dá)到相應(yīng)的沸騰點(diǎn)，還需要能夠持續(xù)不斷地吸收熱能，鍋里熱水雖然在被揚(yáng)起的一瞬間降低了溫度，但是回到鍋中時還是會沸騰的，如果想要達(dá)到相應(yīng)的效果，可將其熱源切斷，從而一勞永逸。三，在冬季下雪的時候，空氣中的水蒸氣因為凝固成雪花而放出熱量，在其落到地下之后融化時，需要吸收空氣中的相應(yīng)能量，所以會產(chǎn)生溫度變化。通過讓學(xué)生結(jié)合生活中微小的物理知識，將其與理論內(nèi)容相結(jié)合，從而促進(jìn)其能力的提升。

（六）科學(xué)選取閱讀材料

在當(dāng)前信息與網(wǎng)絡(luò)較為發(fā)達(dá)的時代，物理科普閱讀材料的獲取較為輕松，如果想要專業(yè)性程度較高的材料，各種相關(guān)雜志中的專業(yè)文章，是首要的選擇之一。教師可以依據(jù)以下特點(diǎn)進(jìn)行選取。

可選擇說明性的文章，通過簡潔的語言，凸顯出其中的重點(diǎn)與難點(diǎn)，使學(xué)生能夠更輕松地進(jìn)行理解，無需過于深入了解其發(fā)生背景，同時，還不會存在過于煩瑣的思維推理過程。在進(jìn)行閱讀的過程中，學(xué)生能夠根據(jù)較為簡短的內(nèi)容描述來獲取關(guān)鍵知識點(diǎn)，使其能夠更加注重具備說明性的材料。例如：力學(xué)與熱學(xué)的理論內(nèi)容與現(xiàn)實的使用等方面。

科普閱讀的重要性是，讓學(xué)生能夠積極自主地進(jìn)行學(xué)習(xí)。在進(jìn)行材料選取過程中，可對其范圍進(jìn)行適量的擴(kuò)大，不只是局限于當(dāng)前的水平之內(nèi)。例如：教育家曾說過，教師要根據(jù)學(xué)生目前的學(xué)習(xí)階段與真實情況，來對其最近的發(fā)展區(qū)進(jìn)行掌控。通過材料閱讀的方式，讓其過渡到新的階段之中，為其日后的物理學(xué)習(xí)打下良好基礎(chǔ)。

在進(jìn)行拓展的閱讀材料時，要與以往更新速度較慢的教材、書籍內(nèi)容等方面有一定差距，應(yīng)該更多地包含當(dāng)前的新內(nèi)容。例如：超導(dǎo)的磁懸浮列車、中國航天技術(shù)、量子通訊衛(wèi)星等，更能夠體現(xiàn)物理科學(xué)價值的新興話題，都能夠作為激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣、培養(yǎng)其學(xué)科熱情的關(guān)鍵材料。

三、大學(xué)物理閱讀材料的案例建設(shè)

（一）BDS與GPS

衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)在生活中已經(jīng)被大范圍使用。其主要工作的原理是包括：力學(xué)、電磁波、相對論等多種物理知識。本篇閱讀材料主要是配合學(xué)生在學(xué)習(xí)牛頓力學(xué)與運(yùn)動學(xué)階段的內(nèi)容，但其中不會涉及電磁波的多普勒與相對論效應(yīng)。在文中提到的衛(wèi)星軌道運(yùn)行原理，是在大學(xué)物理課堂上都會有講解的內(nèi)容之一，并且學(xué)生將關(guān)注的重點(diǎn)放在了導(dǎo)航系統(tǒng)、定位原理、BDC、GPS的特點(diǎn)描述上。

（二）衛(wèi)星時鐘相對論校正

為了配合日常之中狹義與廣義相對論的學(xué)習(xí)，所以編寫了衛(wèi)星時鐘相對論校正的材料。其中描述了國內(nèi)位于地面26000千米軌道高空上，北斗衛(wèi)星的實際運(yùn)行數(shù)據(jù)，先使用狹義相對論中時間延遲公式，以此來計算出高空設(shè)備上的原子鐘，會在每天內(nèi)產(chǎn)生10-6s量級的延遲。再采用廣義相對論的公式進(jìn)行計算，將地球產(chǎn)生的引力效應(yīng)加入其中，會讓時鐘在一天內(nèi)快10-5s的量級。所以在總體角度進(jìn)行觀看時，衛(wèi)星上的時鐘必須要慢于地表的時間，才能夠確保導(dǎo)航過程時的精確程度。不僅如此，在介紹相對論的時候，同時，還要潛移默化地加入我國在衛(wèi)星通信與航天領(lǐng)域方面取得的一系列成就，并將其與思想政治教育中的立德相結(jié)合[4]。

（三）朱棣文與激光冷卻原子

在20世紀(jì)90年代，將諾貝爾物理學(xué)獎授予了在美國斯丹福的華裔教授朱棣文等他國人員，來表彰其發(fā)明激光冷卻與囚禁原子的方法。將多數(shù)激光向銫原子方向照射，并將其冷卻至零度。在這一閱讀材料中，簡單介紹了原子在冷卻時使用到的基本原理，和在冷原子鐘領(lǐng)域的運(yùn)用?？梢詫⑵渑c分子動理論、多普勒效應(yīng)等內(nèi)容的學(xué)習(xí)進(jìn)行配合閱讀，并與第二個材料中的原子鐘進(jìn)行呼應(yīng)。同時，還在其中細(xì)致介紹了朱棣文是在楊振宇、李政道、丁肇中、李遠(yuǎn)哲之后的第五位諾貝爾獎獲得者，對讀者的科學(xué)精神與態(tài)度，有著鼓勵的積極作用。

（四）史上第一張黑洞照片分辨率

在2019年的時候，科學(xué)家公布了歷史上第一張的黑洞照片。圖片是使用8臺的毫米/亞毫米射電望遠(yuǎn)鏡所捕捉到的，并對距離地球5 500萬光年的M87星云中心黑洞進(jìn)行數(shù)據(jù)計算后形成的。在測量時所使用的8臺儀器射電望遠(yuǎn)鏡，其產(chǎn)生的效果相當(dāng)于12 000千米的超巨型望遠(yuǎn)鏡。

在該材料閱讀的過程中，首先對甚長基線測量原理進(jìn)行了簡單的介紹，再將重點(diǎn)的目光放在黑洞照片分辨率探討上。使用圓孔衍射中分辨率的公式內(nèi)容來計算出與M87星云之間存在的距離，在其之后發(fā)現(xiàn)二者之間的距離，已經(jīng)達(dá)到了黑洞的半徑量級的差距，并以此解釋出了模糊的原因。不僅如此，文中還將光學(xué)與射電望遠(yuǎn)鏡之間的優(yōu)勢進(jìn)行了比較，表述在進(jìn)行不同測量數(shù)據(jù)處理時，需要根據(jù)不同設(shè)備的精準(zhǔn)同步與數(shù)據(jù)時間兩方面進(jìn)行考慮。該材料中的內(nèi)容使閱讀者了解到最新的科技發(fā)展動態(tài)與物理原理，并逐漸在實際中學(xué)會運(yùn)用。

四、結(jié)束語

從以上文章中可以看出，大學(xué)物理作為工科學(xué)生必須掌握的內(nèi)容之一，所能夠掌握的知識程度對學(xué)生來說非常關(guān)鍵。為了不斷提升學(xué)習(xí)的效率，可使用拓展閱讀教材的方式，來進(jìn)行優(yōu)化，并根據(jù)科學(xué)合理的選擇材料類型等方法，幫助學(xué)生對歷史發(fā)展事實進(jìn)行深入了解，并在其中選入如BDS與GPS、衛(wèi)星時鐘相對論校正等材料，來激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)熱情。