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關(guān)鍵詞: 結(jié)構(gòu)化學(xué);教學(xué)效果;探索與實踐
中圖分類號:G642.0 文獻標(biāo)識碼:A 文章編號:1006-4311(2013)16-0256-02
0 引言
結(jié)構(gòu)化學(xué)作為普通高?;瘜W(xué)專業(yè)的重要基礎(chǔ)理論專業(yè)課,此課程是以量子力學(xué)和現(xiàn)代分析測試儀器為理論和技術(shù)基礎(chǔ),研究原子、分子以及晶體的微觀結(jié)構(gòu)、運動規(guī)律和結(jié)構(gòu)與性質(zhì)之間的關(guān)系的一門學(xué)科,這門課的核心內(nèi)容包含兩部分內(nèi)容-電子結(jié)構(gòu)和空間結(jié)構(gòu),前者研究描述電子運動狀態(tài)的波函數(shù),后者主要是分子和晶體在空間的排布情況;一條主線為結(jié)構(gòu)決定性質(zhì)[1-3]。量子化學(xué)是結(jié)構(gòu)化學(xué)的理論基礎(chǔ),它有固有的不可避免的數(shù)學(xué)結(jié)構(gòu),還有很多復(fù)雜抽象的哲學(xué)概念,因此很多學(xué)生感到難學(xué),容易喪失結(jié)構(gòu)化學(xué)學(xué)習(xí)的興趣。所以,本文針對課程特點,在總結(jié)結(jié)構(gòu)化學(xué)教學(xué)經(jīng)驗基礎(chǔ)上,探索教學(xué)方法,提高學(xué)生積極性,提高課堂教學(xué)效果。
1 教學(xué)與學(xué)科發(fā)展史相結(jié)合
量子力學(xué)雖然是結(jié)構(gòu)化學(xué)學(xué)習(xí)的理論基礎(chǔ),但并不是主要內(nèi)容,在課程上只是用量子力學(xué)引出對結(jié)構(gòu)化學(xué)非常重要的新概念,例如原子軌道、分子軌道、能級等,從微觀世界解釋或預(yù)言化學(xué)問題,但根本不會把課程深入到量子力學(xué)的叢林中。所以在課程開篇時讓學(xué)生了解量子力學(xué)發(fā)展史上一些事件,接受量子概念,理解化學(xué)問題,從而學(xué)到科學(xué)方法論。
例如在課程開篇前介紹課程大致框架,介紹結(jié)構(gòu)化學(xué)發(fā)展史與諾貝爾獎,通過諾貝爾獎獲得者的簡介讓學(xué)生了解結(jié)構(gòu)化學(xué)發(fā)展史,從而吸引學(xué)生學(xué)習(xí)興趣。在介紹19世紀(jì)末經(jīng)典力學(xué)時,引入開爾文在新年獻詞中的話-物理學(xué)上空飄著兩朵烏云:Michelson-Morley實驗和黑體輻射,吸引學(xué)生們的學(xué)習(xí)興趣。在后期教學(xué)中,向?qū)W生介紹德布羅意:他大學(xué)學(xué)習(xí)歷史畢業(yè)后受哥哥影響對物理發(fā)生興趣,一戰(zhàn)后隨朗之萬攻讀博士,在博士論文里面提出的理論揭示了光子和物質(zhì)粒子之間的對稱性,并得到了愛因斯坦的肯定,在1929年獲得諾貝爾獎。通過德布羅意的簡介告訴學(xué)生興趣是最好的老師,學(xué)習(xí)結(jié)構(gòu)化學(xué)也是如此,從而克服學(xué)生畏難情緒。
另外,在教學(xué)中根據(jù)學(xué)科發(fā)展,適時增加教材中沒有的學(xué)科前沿?zé)狳c和動態(tài),學(xué)生反饋意見表明,通過教學(xué)與學(xué)科發(fā)展史相結(jié)合、課堂與學(xué)科前沿相結(jié)合的講授方式,使學(xué)生學(xué)到基礎(chǔ)知識同時,又能知道課程知識與科研之間的聯(lián)系, 激發(fā)了學(xué)生們的學(xué)習(xí)興趣和從事科研的熱情。
2 課堂教學(xué)注重準(zhǔn)確性和條理性
由于結(jié)構(gòu)化學(xué)的課程特點,教師講授過程中如果稍有疏忽,容易導(dǎo)致學(xué)生繼續(xù)學(xué)習(xí)的興趣下降。所以,在授課過程中不能照本宣科,不能照著PPT課件念,必須對于基本概念基本理論要有準(zhǔn)確的描述和解釋,不能模棱兩可。很多的數(shù)理推導(dǎo)貫穿于結(jié)構(gòu)化學(xué)課程中,但是對于這些推導(dǎo)過程并不要求學(xué)生掌握,但是教師也不能避而不談,必須講清楚詳細的推導(dǎo)過程,讓學(xué)生知道來龍去脈,從而學(xué)生才能更好的掌握和理解這些結(jié)論。例如在講解單電子原子的Schr dinger方程及其解這一節(jié)時,先給學(xué)生簡單介紹氫原子體系薛定諤方程的處理,在變數(shù)分離以后得到三個方程,從而根據(jù)方程的邊界條件引入三個量子數(shù),讓學(xué)生明白根據(jù)三個方程分別得到的是哪些量子數(shù),這樣學(xué)生對量子數(shù)就有了清晰的認識,再結(jié)合無機化學(xué)課程里面的知識,對下一節(jié)量子數(shù)的物理意義就有了很好的認識。
3 理論聯(lián)系實際,注重能力培養(yǎng)
結(jié)構(gòu)和性能的關(guān)系是結(jié)構(gòu)化學(xué)課程的一條主線,雖然本課程理論性很強,但是還是有實驗和技術(shù)基礎(chǔ)的支撐。在課本第四章分子的對稱性理論課結(jié)束后增加1-2周的模型實習(xí),給出第四章課本出現(xiàn)的分子的球棍模型,讓學(xué)生了解其對稱性,讓后將分子拆開后再組裝起來,通過這種練習(xí)加深學(xué)生對分子對稱性的理解。另外,基于學(xué)校的科研平臺,讓學(xué)生參與教師的科研課題中來,在儀器的使用實驗過程中,將所學(xué)知識用到實際操作中,學(xué)會處理數(shù)據(jù),將所學(xué)知識應(yīng)用到實踐中,加深對課程知識的理解,加深學(xué)生科研能力。實踐表明,化學(xué)專業(yè)部分學(xué)生通過這個過程提高了動手能力,在研究生面試實驗環(huán)節(jié)以及中學(xué)教學(xué)中都取得了很好的效果,部分研究生總體面試成績還是名列前茅。
4 充分利用多媒體教學(xué)手段輔助教學(xué)
隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展,計算機在各個領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用,各個學(xué)校均使用了多媒體教學(xué)??梢园汛罅恐R點列于幻燈片中,通過教師講解框架結(jié)構(gòu),讓學(xué)生充分理解課程知識點之間的聯(lián)系,加深對知識的掌握。結(jié)構(gòu)化學(xué)是在微觀層面研究原子、分子以及晶體的結(jié)構(gòu)和性質(zhì)。傳統(tǒng)教學(xué)沒有直觀演示,學(xué)生會剛拿到枯燥無味,難以理解結(jié)構(gòu)和性質(zhì)之間的內(nèi)在關(guān)系。因此在教學(xué)中我們用Chemwindow6.0,Origin 7.5,F(xiàn)lash等軟件制作原子軌道線性組合成分子軌道動態(tài)圖、分子的三維空間結(jié)構(gòu)圖,晶體結(jié)構(gòu)圖,使得抽象變得具體,更直觀更清晰地展示出分子的三維空間結(jié)構(gòu)圖,讓學(xué)生在短時間內(nèi)獲得大量知識,從而提高了教學(xué)效率。
5 課程教學(xué)與練習(xí)同步
在課程教學(xué)前,教師可以提前制作結(jié)構(gòu)化學(xué)題庫,題庫內(nèi)容應(yīng)每章節(jié)的知識點,主要題型為選擇題、判斷題、填空題、問答題和計算題。在每一章教學(xué)中和結(jié)束后,始終貫穿著練習(xí),隨時把握學(xué)生掌握情況,及時解決學(xué)生出現(xiàn)問題??己藢W(xué)生掌握情況可以包括課堂提問和發(fā)問,課后作業(yè)以及每章從題庫抽取的練習(xí)題測試等多種形式,在教與學(xué)中把“過程”和“終結(jié)”有機結(jié)合起來,例如在講授完量子數(shù)意義后,引入一道化學(xué)奧賽題:假如某星球的元素量子數(shù)服從下面限制:n為正整數(shù);l=0、1、2……;m=±l;ms=+1/2,那么在這個星球上,前4個惰性元素的原子序數(shù)各是多少?在解這樣的題中讓學(xué)生學(xué)會活學(xué)活用??傊?,采用引起學(xué)生注意、提供學(xué)習(xí)的指導(dǎo)、后期反饋等一系列環(huán)節(jié),學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣提高,學(xué)習(xí)效果有很大的改善。
6 小結(jié)
在結(jié)構(gòu)化學(xué)教學(xué)中,通過以上幾種方法的有機結(jié)合,學(xué)生教學(xué)評價最多的是學(xué)習(xí)主動性顯著提高,興趣有很大提高,課堂氣氛活躍。學(xué)生自己獲取和應(yīng)用知識、解決課程問題能力有了很大的提高,學(xué)生也不再感覺“結(jié)構(gòu)學(xué)習(xí)如登天”、“結(jié)構(gòu)不再是噩夢”。
參考文獻:
[1]周公度,段連運.結(jié)構(gòu)化學(xué)基礎(chǔ)(第四版)[M].北京:北京大學(xué)出版社,2008.
高中物理現(xiàn)代化的實施需要強有力的理論基礎(chǔ)支撐.對于其教學(xué)內(nèi)容的現(xiàn)代化,英國著名教育家斯賓塞在教學(xué)內(nèi)容方面提出科學(xué)才是最有價值的知識,這句話是他對課程主張的集中體現(xiàn),即課程內(nèi)容取向應(yīng)面向現(xiàn)代化.他認為在選擇課程內(nèi)容時,應(yīng)根據(jù)生產(chǎn)力與科學(xué)的發(fā)展,不斷進行課程內(nèi)容更新使其能夠?qū)r代先進的自然科學(xué)成果反映和體現(xiàn)出來.在組織教學(xué)內(nèi)容方面,依據(jù)學(xué)生的心理特征和知識的內(nèi)在邏輯相統(tǒng)一的原則是現(xiàn)代物理的一個發(fā)展趨向.當(dāng)代著名的結(jié)構(gòu)主義教學(xué)思想和認知心理學(xué)派代表人物布魯納提出結(jié)構(gòu)主義課程觀.學(xué)科的基本結(jié)構(gòu)是對一門學(xué)科的概念和一般原理的概括,同時還具有相應(yīng)的探究和學(xué)習(xí)這門學(xué)科的基本態(tài)度.他認為這樣可以縮小“初級”知識與“高級知識”之間的差距,能夠在同一門學(xué)科中的基礎(chǔ)與尖端之間找出相通之處.鑒于此,現(xiàn)代新課程將物理學(xué)科分為多種模塊,對實施現(xiàn)代化內(nèi)容教學(xué)十分有利.贊可夫為前蘇聯(lián)著名教育家,其提出發(fā)展并不是指讓事物停留在一般的發(fā)展水平上的觀點,指出教學(xué)內(nèi)容應(yīng)該逐漸深入、由易到難,不斷分化,擴大知識面.因此,在經(jīng)典物理的基礎(chǔ)上可以進行現(xiàn)代物理知識的擴充.
二、物理教學(xué)內(nèi)容現(xiàn)代化的思考
1. 告訴學(xué)生現(xiàn)代物理的研究成果
對于現(xiàn)代物理的定義,指從一八九六年鈾的天然放射性被貝克勒爾發(fā)現(xiàn)以來所取得的物理研究成果.一九零五年,著名科學(xué)家愛因斯坦根據(jù)其研究創(chuàng)立了狹義相對論,在他與普朗克、波爾、海森伯、德布羅意、波恩、薛定諤等多人的共同努力下,實現(xiàn)了量子力學(xué)與量子論的創(chuàng)立.通過近半個世紀(jì)對核物理、原子物理的相關(guān)研究,人類在二十世紀(jì)四十年代便掌握了核能的奧秘,自此人類社會開始了“原子時代”的旅程.一九一六年,愛因斯坦提出受激輻射概念,推倒普朗克關(guān)于黑體輻射公式的相關(guān)論點.如今,在人們的日常生活中以及尖端科學(xué)研究、醫(yī)學(xué)工業(yè)、軍事、通信、教育、計算、藝術(shù)等各個方面都應(yīng)用到激光技術(shù).
2.讓學(xué)生理解基礎(chǔ)物理學(xué)的應(yīng)用及其作用
物理的發(fā)展大大促進了現(xiàn)代科技的發(fā)展和提高.物理學(xué)在二十世紀(jì)發(fā)展了電子、原子能、計算機、激光等實業(yè)部門.在高技術(shù)領(lǐng)域中,物理學(xué)的應(yīng)用有:電子計算機的誕生讓人類勞動方式發(fā)生翻天覆地的變化,是人類智力解放的重要開創(chuàng)性舉措;基因工程技術(shù)的發(fā)明,讓人類開始進入以人類自身為代表的認識與改造的生命世界;人造地球衛(wèi)星的發(fā)射,是人類活動開始突破地球限制向太空進軍的重要標(biāo)志;核電站的建立,讓人們利用和開發(fā)原子能得以實現(xiàn).物理學(xué)的發(fā)展同時也帶動了其他學(xué)科的發(fā)展,比如地球物理、天體物理、生物物理以及化學(xué)物理等學(xué)科.
三、實施高中物理教學(xué)內(nèi)容現(xiàn)代化的幾點建議
隨著社會的進步和科學(xué)的不斷發(fā)展,現(xiàn)代文化、技術(shù)、科學(xué)取得了十分豐富的成果,由于選擇的多樣性,也給實施課程內(nèi)容現(xiàn)代化帶來了不同程度的困難,比如學(xué)科課程內(nèi)容的完整性與經(jīng)典內(nèi)容的壓縮性矛盾、有限學(xué)習(xí)時間與現(xiàn)代性內(nèi)容增加的矛盾、現(xiàn)代教育思想觀念與傳統(tǒng)課程內(nèi)容取舍的矛盾等.怎樣解決這些矛盾,促進高中物理教學(xué)內(nèi)容現(xiàn)代化的實現(xiàn)?結(jié)合新課程理念,以下是對實施物理教育內(nèi)容現(xiàn)代化的一些建議.
1. 恰當(dāng)選擇課程內(nèi)容
要讓以上矛盾得以解決,在選擇課程內(nèi)容上應(yīng)遵循時代性與基礎(chǔ)性相統(tǒng)一的原則.在基礎(chǔ)知識的選取上,應(yīng)將對社會需求、對學(xué)生、對學(xué)科而言是必需的、具有真正意義上的基礎(chǔ)知識精選出來,做到精中求簡.比如質(zhì)量守恒、動量守恒、場、波、電荷守恒、分子原子結(jié)構(gòu)等的概念和原理是最基本,也是高中物理最核心的內(nèi)容.同時,在選擇現(xiàn)代化的課程內(nèi)容上,要根據(jù)現(xiàn)代文化、技術(shù)、科學(xué)成果,從中選擇和基礎(chǔ)知識聯(lián)系密切的、具有典型性與代表性的內(nèi)容.如愛因斯坦廣義與狹義相對論、微觀客體二重性、量子物理與經(jīng)典物理的連接橋梁是普朗克常量等內(nèi)容,都是由經(jīng)典物理學(xué)發(fā)展而來.
例如,物理學(xué)中“時間”是常見的物理量,那么什么是時間?為了讓學(xué)生對“時間”更好的理解以及經(jīng)典物理學(xué)對時間定義,教師可以利用多媒體設(shè)備來對教學(xué)過程中進行設(shè)計.首先,用多媒體展示介紹相關(guān)的計時裝置,包含日、奎表、桿漏、刻漏、古董鐘表、水平儀象臺等.提問:不同計時方法對時間單位的要求也不同,大家知道時間單位都有哪些,是怎么區(qū)分的?其次,對時間單位進行介紹,包含年、月、日、時、分、秒等,同時,利用多媒體對相關(guān)單位的產(chǎn)生發(fā)展進行簡介.第三,提問:到底什么是時間?由學(xué)生進行討論后作答,教師對其進行補充.學(xué)生的回答一般為書上看到的或詞典上查到的關(guān)于時間的概念,教師總結(jié):我們發(fā)現(xiàn)時間的單位和物體的周期性運行是不可分割的,說明時間和物體的運動是相關(guān)的.比如,地球自轉(zhuǎn)一周是一天,公轉(zhuǎn)一周是一年,也就是說時間能夠用物體的空間位置變化來度量.由此,可引出牛頓力學(xué)中含有時間的公式:s=vt、v=at等.
2. 提高對教師的要求
一、創(chuàng)設(shè)情境
寓教學(xué)于情境之中,體現(xiàn)了學(xué)生學(xué)物理的樂趣。實驗證明:一堂課的前5―20分鐘是課堂教學(xué)的“黃金時段”,即在這一時段學(xué)生的注意力是高度集中的,學(xué)習(xí)效率最高,而課堂教學(xué)的前5分鐘為“思想的安頓和學(xué)科思維的轉(zhuǎn)換期”,是教學(xué)效率較低的時段。要盡可能縮短這個低效時段,這就要求教師每節(jié)課都要實現(xiàn)高效巧妙導(dǎo)入,精心設(shè)計一個好的具有探究價值的問題情境,有助于學(xué)生迅速完成課堂角色的轉(zhuǎn)換,激發(fā)學(xué)生探究的樂趣和開發(fā)學(xué)生的智力,也有助于破除教師的“自我中心”,促進教師在探究中“自我發(fā)展”。
二、新知探究
新知識的學(xué)習(xí)都必須通過主體的積極參與,才能將新知識納入已有的認知結(jié)構(gòu)。在新知識教學(xué)中,教師要有意識的為學(xué)生創(chuàng)設(shè)問題情境,并通過點撥、啟發(fā)、引導(dǎo),促進學(xué)生積極思考,讓他們自主發(fā)現(xiàn)探究并提出有價值的物理問題,使其產(chǎn)生強烈的求知欲望,同時培養(yǎng)他們善于發(fā)現(xiàn)的問題意識。教師要始終鼓勵學(xué)生自主地嘗試、操作、交流、討論、質(zhì)疑、解惑,把問的權(quán)利交給學(xué)生,把講的機會讓給學(xué)生,把做的過程放給學(xué)生,盡可能多給予學(xué)生自主地、創(chuàng)造地學(xué)習(xí)的時間和空間,從而形成一種生動活潑的學(xué)習(xí)局面。通過組織小組學(xué)習(xí),充分發(fā)揮生與生之間的互補作用,將個人獨立思考的成果轉(zhuǎn)化為全組、全班共有的認知成果,達到知識共享,從而培養(yǎng)學(xué)生的群體意識及合作能力。在合作交流時教師要尊重學(xué)生的異見、寬容學(xué)生的誤見、鼓勵學(xué)生的創(chuàng)見,發(fā)揚學(xué)生的主見,要重視學(xué)生在相互交往中表現(xiàn)出的尊重、溝通、包容、成果分享、互補、競爭的氛圍。在探究過程中,教師要運用多種評價策略,并以自己的神態(tài)、動作、語言激勵學(xué)生,使學(xué)生保持探究熱情,激發(fā)學(xué)生在課堂學(xué)習(xí)中的情感,促其積極主動地參與到探究物理知識的活動之中。把教學(xué)的重心放在如何促進學(xué)生“學(xué)”上,從而真正實現(xiàn)教是為了不教,挖掘?qū)W生最大潛能,真正體現(xiàn)以人為本的教育理念。
三、典例分析
例題教學(xué)不在于多,而在于典型,一般2-3題即可。利用一題多變訓(xùn)練逆向思維;利用一題多解培養(yǎng)發(fā)散思維;利用一題多變發(fā)展創(chuàng)新思維;利用多題一解培養(yǎng)求同思維。在新的知識的結(jié)合處,思維過程的轉(zhuǎn)折處,承上啟下的過渡處,歸納結(jié)論的關(guān)鍵處,學(xué)生的易混易錯處編擬題目,以期達到“舉一反三,觸類旁通”的效果。
高中物理教師不僅要傳授給學(xué)生物理知識,更重要的是傳授給學(xué)生物理思想、物理意識。在教學(xué)中根據(jù)課前對學(xué)生預(yù)習(xí)案的檢查情況,將學(xué)生在預(yù)習(xí)中存在的問題有針對性地進行講解,指出發(fā)生錯誤的根源,關(guān)鍵是將預(yù)習(xí)中存在的問題回歸到基礎(chǔ)知識,也可以有側(cè)重的讓學(xué)生進行講解。教師在題型講解時,不要就題論題,要注意引導(dǎo)學(xué)生揭開命題的陷阱,應(yīng)側(cè)重知識聯(lián)系的宏觀角度講評。引導(dǎo)學(xué)生進行多角度題型變式,總結(jié)解題規(guī)律,進行算法分析,整體把握知識間聯(lián)系與解題的整體思路,增強知識整合能力。通過做題,讓學(xué)生明白解物理題的根本途徑是“化難為易,化繁為簡,化未知為已知”,也就是把復(fù)雜繁難物理問題通過一定的物理思維、方法和手段,逐步將它轉(zhuǎn)變成一個大家所熟悉的物理運算,從而教會學(xué)生學(xué)會應(yīng)用。
四、拓展提高
以教材為依據(jù),以學(xué)生實際為出發(fā)點,以學(xué)生接受性為尺度,提供豐富的學(xué)習(xí)資源,拓展物理學(xué)習(xí)的空間。如“原子能級”的教學(xué),可引用如下史料:1895年后,一系列新發(fā)現(xiàn),如陰極射線、放射性、電子、光電效應(yīng)、塞曼效應(yīng)等,以及一系列新理論出現(xiàn),刺激人們對原子作出假設(shè)。原子究竟是什么?具有怎樣的內(nèi)部結(jié)構(gòu)?1903年,電子的發(fā)現(xiàn)者湯姆遜提出,原子結(jié)構(gòu)是“帶有葡萄干的蛋糕模型”,原子由帶負電的電子和帶正電的離子構(gòu)成,是穩(wěn)定結(jié)構(gòu)。1911年,盧瑟福做了“粒子對金箔的散射實驗”,提出原子結(jié)構(gòu)的“太陽系模型”新假說,確立原子基本結(jié)構(gòu)。按經(jīng)典電磁學(xué)理論,電子在圍繞原子核做圓周運動時將會不斷發(fā)射電磁波,從而喪失能量,最后掉到原子核里。玻爾根據(jù)已有事實和理論,敏銳地洞察到,經(jīng)典電磁理論并不適用于原子體系,創(chuàng)造性地提出,電子圍繞原子核所做的圓周運動本身是量子化的,電子只能分立在不連續(xù)的固定軌道上運動,且電子在不同軌道間的躍遷導(dǎo)致原子光譜的發(fā)射。玻爾的“分立軌道”假說成功解釋了氫原子的光譜,但在解釋復(fù)雜原子光譜時遇到困難。20世紀(jì)20年代,量子力學(xué)建立,完善了原子結(jié)構(gòu)學(xué)說。利用這段史料,可深化相關(guān)知識學(xué)習(xí),強化物理方法教育。挖掘問題的多向性,從而發(fā)展學(xué)生的創(chuàng)新思維。
五、歸納總結(jié)
課堂總結(jié)在課堂教學(xué)中往往起著提綱契領(lǐng),畫龍點睛的作用,它通常是本節(jié)課的基礎(chǔ)知識和思想方法及關(guān)鍵點。如果教師直接總結(jié),哪怕“字字珠璣”,其結(jié)果往往是“平平淡淡”。因此,總結(jié)時教師精心設(shè)問,教師可提出一個或一系列的問題,有助于學(xué)生課后主動探討。有時,前后兩節(jié)知識內(nèi)容聯(lián)系緊密,為了下節(jié)課的教學(xué),可提出一些與后一節(jié)課有關(guān)的具有啟發(fā)性的問題,這些問題讓學(xué)生一方面鞏固本節(jié)課的知識,另一方面讓學(xué)生感到似乎是熟悉的、能解決的、但又不太清楚、不能立即解決,從而產(chǎn)生躍躍欲試的感覺。另外,也可以在總結(jié)時,將問題引向更深入的問題,有助于優(yōu)生課后的自主學(xué)習(xí)。我們也可以考慮讓一部分課堂,教師不作總結(jié),由學(xué)生來作總結(jié),然后同學(xué)補充,最后由教師點評,甚至于還可以讓部分課堂根本就不要總結(jié),而將總結(jié)這項工作留為學(xué)生課外作業(yè),讓學(xué)生們各自課外獨立完成總結(jié)后,再由教師集中整理,留待后面的課堂中完成。
關(guān)鍵詞:高中物理 教學(xué)策略
一、講究教學(xué)中的教授藝術(shù)
在教學(xué)中,教師努力提高講授的效果具有很重要的現(xiàn)實意義。首先,講授時突出重點,條理清晰。教師所講授的內(nèi)容,必須有明確的目的性,重點突出,抓住重點、難點和關(guān)鍵,要能讓學(xué)生字字聽清,句句聽懂;在內(nèi)容理解上不存在克服不了的困難(那些有意留給學(xué)生進行思考的問題除外);其次,講授時適當(dāng)點撥,在物理概念和規(guī)律教學(xué)中,使新知識與學(xué)生已有的知識結(jié)構(gòu)建立聯(lián)系,所以教師在講授時要心中有數(shù)、適當(dāng)點撥。如在《豎直方向上的拋體運動》教學(xué)中,因為學(xué)生已經(jīng)學(xué)過了《勻變速直線運動的規(guī)律》,豎直上拋和豎直下拋實際上就是勻變速直線運動的特殊情況,所以學(xué)生有了一定的基礎(chǔ),物理教師講授時不需要從頭講到尾,只需要適當(dāng)點撥,學(xué)生就能輕松地學(xué)好這一節(jié)課;最后,講授時富有情感。缺乏情感的講授是蒼白無力的,它難以點燃學(xué)生創(chuàng)造思維的火花,融會了一定情感的東西給人更多的形象美感,因為情感往往是和具體的人或事相聯(lián)系的。在學(xué)生學(xué)習(xí)物理概念和規(guī)律的過程中,教師講授要富有情感,使學(xué)生在學(xué)習(xí)知識的同時得到愉快的情感體驗。
二、靈活采用多種教學(xué)方式
高中物理新課程改革以來,提出了很多新的有效的教學(xué)方式,這就要求老師在高中物理教學(xué)過程中掌握這些教學(xué)方法,并結(jié)合傳統(tǒng)有效的教學(xué)方式,進行靈活的運用,只有這樣才能提高物理課堂教學(xué)水平??茖W(xué)探究是高中物理新課程實施的有效的教學(xué)方式,從課程標(biāo)準(zhǔn)以及教科書的編寫內(nèi)容中可以認識到,不可能也沒有必要將所要求的內(nèi)容都設(shè)計成探究選題。有許多物理知識,需要通過教師的系統(tǒng)講授,學(xué)生在學(xué)習(xí)中才會少走彎路,達到對知識的深刻理解和牢固掌握。對于那些獨立而簡單、有利于促進學(xué)生發(fā)展的基礎(chǔ)知識技能,對于物理實驗儀器的介紹、科學(xué)家的生平事跡、物理學(xué)史的介紹、物理學(xué)科知識的拓展、自然現(xiàn)象等常識性內(nèi)容,采用講授式教學(xué)都有較好的效果。
大部分物理教師使用最多的教學(xué)方式是講授,教學(xué)實踐中為了達到最佳的教學(xué)效果,對于不同的教學(xué)內(nèi)容,教師有將各種教學(xué)方式靈活結(jié)合運用的必要性,物理教師在講授的間隙可以適當(dāng)穿插演示實驗和學(xué)生實驗,引導(dǎo)學(xué)生觀察或進行師生的討論。在演示實驗的過程中,教師還可以將實驗與講授相結(jié)合,以講授來指導(dǎo)觀察,以觀察來推動思維的發(fā)展,教師的講授一方面要體現(xiàn)演示實驗的目的、意義和觀察要求,另一方面要揭示現(xiàn)象與本質(zhì)之間的因果聯(lián)系,引導(dǎo)學(xué)生從演示實驗中分析比較,得出實驗結(jié)論。
三、深入研究用好教材
教材是老師教學(xué)的依據(jù),新課改給老師在利用教材方面提供了很大的自由發(fā)揮空間。教師應(yīng)該通過深入分析教材內(nèi)容和研究學(xué)生的實際認知水平,準(zhǔn)確把握教學(xué)內(nèi)容的深度和廣度,減輕學(xué)生過重的學(xué)習(xí)負擔(dān)。高中物理課程內(nèi)容應(yīng)為學(xué)生的終身學(xué)習(xí)、將來參與社會生活奠定必要的基礎(chǔ),使其具備發(fā)展的能力。因此,高中課程內(nèi)容強調(diào)讓學(xué)生學(xué)習(xí)物理學(xué)的基礎(chǔ)知識,了解物質(zhì)結(jié)構(gòu)、相互作用和運動的一些基本概念和規(guī)律,掌握終身發(fā)展必備的物理基礎(chǔ)知識和技能,滿足學(xué)生終身學(xué)習(xí)和發(fā)展的需求。教師應(yīng)全面落實課程標(biāo)準(zhǔn)的要求,注重高中物理課程內(nèi)容的基礎(chǔ)性,嚴(yán)格篩選物理學(xué)中的核心內(nèi)容,舍棄舊教材中某些偏難的內(nèi)容,尤其是《課程標(biāo)準(zhǔn)》已經(jīng)降低的教學(xué)要求、明確不作教學(xué)要求的內(nèi)容及嚴(yán)格界定了教學(xué)難度的內(nèi)容。許多一線物理教師在教學(xué)過程中唯恐知識點不全、不精、不細,導(dǎo)致課堂上講得太多、太難。在有限的課時中,確保完成學(xué)生必須掌握的教學(xué)內(nèi)容,在此基礎(chǔ)上,再談?wù)n外內(nèi)容的援引,處理好“教與不教、教多教少”的問題,這樣也能使課時壓力有所緩解。
四、在知識學(xué)習(xí)過程中滲透物理學(xué)思想和方法
目前,在化學(xué)界對理論與實驗關(guān)系的討論由來已久,有些強調(diào)理論,有些強調(diào)實驗。這些觀點都具有片面性,不利于教學(xué)和科研,也不利于學(xué)科的全面發(fā)展。本文試圖從化學(xué)發(fā)展史及其發(fā)展趨勢的角度探討一下化學(xué)理論與實驗的關(guān)系及對化學(xué)教育的作用。
一、化學(xué)理論與化學(xué)實驗的辯證關(guān)系
(一)從化學(xué)發(fā)展史看化學(xué)理論與實驗1.近代化學(xué)。從人類利用火起是人類應(yīng)用化學(xué)的萌芽。隨著人類社會生活的發(fā)展,出現(xiàn)一些冶金技術(shù)和醫(yī)藥化學(xué),也有一些代表性著作,但在古代、中古時代的化學(xué)以生產(chǎn)經(jīng)驗的積累、整理為主,未能成為科學(xué),只是在17世紀(jì)后期到19世紀(jì)末,化學(xué)在大量實驗的基礎(chǔ)上建立起初步的理論,從而發(fā)展為實驗科學(xué)。這段時間為近代化學(xué)發(fā)展史,化學(xué)以實驗為主。近代化學(xué)奠基人波義耳、拉瓦錫、道爾頓等從不同的角度和方面闡述了化學(xué)理論與實驗的關(guān)系。在他們的一生工作中與實驗密不可分。波義耳認為:人之所能效力于世界,莫過于勤在試驗上作功夫,他在大量化學(xué)實驗的基礎(chǔ)上提出了元素的定義,為研究物質(zhì)的組成指出了明確的方向,從而使化學(xué)發(fā)展到一個新的階段?;瘜W(xué)由此被確立為科學(xué)(恩格斯語)。從波義耳、拉瓦錫、道爾頓等近代化學(xué)奠基人的工作中可以看出,在化學(xué)發(fā)展的近代史階段,化學(xué)理論是對大量化學(xué)實驗工作的總結(jié)和概括,其理論對新的實驗給予了指導(dǎo)。其發(fā)展模式應(yīng)是實驗一理論一實驗……,二者相互聯(lián)系,交替式促進發(fā)展。在近代化學(xué)史階段,化學(xué)以實驗為主,是一門實驗科學(xué)。2.現(xiàn)代化學(xué)。進入20世紀(jì)以來,隨著工業(yè)生產(chǎn)的突飛猛進,化學(xué)理論與實驗水平有了顯著提高,隨著化學(xué)動力學(xué)、化學(xué)熱力學(xué)、化學(xué)統(tǒng)計熱力學(xué)、量子化學(xué)等理論的建立、發(fā)展和完善,化學(xué)發(fā)展為一個新的更高階段,即現(xiàn)代化學(xué)。在現(xiàn)代化學(xué)發(fā)展階段,實驗技術(shù)、手段等不斷提高、更新。許多高新尖技術(shù)如無線電電子技術(shù)、真空技術(shù)、高能技術(shù)、高溫技術(shù)、高壓技術(shù)、激光技術(shù)、低溫超導(dǎo)技術(shù)、計算機技術(shù)等被應(yīng)用于化學(xué)實驗中,人類對化學(xué)各個方面的認識得到了加強,固有的理論被完善和加強,新的理論被建立?,F(xiàn)代化學(xué)的發(fā)展,距今已近百年。1916年相對論建立,1926年量子力學(xué)建立,改變了人類的時空觀。現(xiàn)代化學(xué)基本理論逐步形成和建立。60年以后,借助計算機科學(xué)技術(shù)的進步,不僅量子化學(xué)、結(jié)構(gòu)化學(xué)得到迅速發(fā)展和廣泛應(yīng)用,而且化學(xué)科學(xué)正在走向分子設(shè)計新方向。分子反應(yīng)動力學(xué)以及態(tài)一態(tài)化學(xué)的發(fā)展,正在分子水平的微觀程度上對化學(xué)科學(xué)的核心問題一化學(xué)反應(yīng)的本質(zhì)作深入的揭示?;瘜W(xué)研究的范圍已擴展到宇宙空間,人類社會、微觀世界的各個領(lǐng)域,幾乎無處沒有化學(xué),形成了眾多的交叉邊緣學(xué)科。從現(xiàn)代化學(xué)的發(fā)展史看,化學(xué)理論與化學(xué)實驗的關(guān)系更為復(fù)雜,更為密切。人類從更精密、更準(zhǔn)確的化學(xué)實驗中建立起新的化學(xué)理論,而理論又反過來指導(dǎo)新的實驗。實驗與理論相結(jié)合,實驗在檢驗理論的同時,又促使人們提出更新的理論。這一理論是對前一理論的補充、完善或者部分否定。現(xiàn)代化學(xué)發(fā)展階段,理論與實驗已不再如近代化學(xué)發(fā)展階段交替式促進,其發(fā)展模式以如下方式進行:(圖略)化學(xué)理論與實驗的關(guān)系已是密不可分,二者是共同促進的過程。
(二)從21世紀(jì)化學(xué)的發(fā)展趨勢看化學(xué)理論與實驗21世紀(jì)將是化學(xué)科學(xué)全面發(fā)展的世紀(jì)?;瘜W(xué)理論、實驗和應(yīng)用都將獲得巨大成果?;瘜W(xué)科學(xué)的發(fā)展,不僅將在更深層次揭示化學(xué)反應(yīng),物質(zhì)結(jié)構(gòu)與性能的關(guān)系,.72而且將在揭示和解決許多自然的、社會的、精神的實際問題如生命科學(xué)中的化學(xué)問題、環(huán)境中的化學(xué)問題、人類認識和思維的物質(zhì)基礎(chǔ)及其化學(xué)過程中發(fā)揮巨大作用和作出貢獻?;瘜W(xué)學(xué)科的發(fā)展,將在繼續(xù)分化的同時,更重要的趨勢是走向綜合。一方面化學(xué)的四大學(xué)科無機、有機、分析、物化的內(nèi)部在分化、綜合、交叉、滲透發(fā)展中將模糊界限;另一方面化學(xué)將與物理學(xué)、生命科學(xué)、材料科學(xué)、環(huán)境科學(xué)、信息科學(xué)以及自然科學(xué)其它學(xué)科乃至人文和社會科學(xué)等眾多學(xué)科相互交叉、滲透、融合和相互促進,形成更大的更多的綜合趨勢?;瘜W(xué)科學(xué)的發(fā)明與創(chuàng)造被應(yīng)用的周期將迅速縮短,化學(xué)與化工、材料、能源、環(huán)境、農(nóng)業(yè)、軍工等產(chǎn)業(yè)密切結(jié)合?;瘜W(xué)理論的獨立性將增強,實驗技術(shù)會迅速提高。人們在大量實驗的基礎(chǔ)上建立起新的化學(xué)理論的同時,將利用更多更新的高精尖實驗技術(shù)乃至人們自身的思維實驗加以驗證。實驗與理論的關(guān)系將更加密不可分。
二、化學(xué)理論與實驗的關(guān)系對教學(xué)的啟示
(一)更新教育思想明確培養(yǎng)目標(biāo)現(xiàn)代化學(xué)教育是一個向多樣化、綜合化、個性化、終身教育等立體發(fā)展的過程,應(yīng)擯棄專業(yè)劃分過窄、知識面分割過細的觀念,擯棄單純傳授具體知識的觀念,擯棄單一的教師講學(xué)生聽的教學(xué)方法,強調(diào)綜合性和整體性的素質(zhì)教育,強調(diào)分析、解決問題能力和創(chuàng)新精神的培養(yǎng),強調(diào)發(fā)揮學(xué)生的積極性和主動性,強調(diào)雙向式教學(xué),使學(xué)生具有自我開拓和獲得知識的能力。
關(guān)鍵詞:新課改;教學(xué)改革;現(xiàn)代化;多樣化
DOI:10.16640/ki.37-1222/t.2016.22.194
1 將教學(xué)內(nèi)容進行現(xiàn)代化改革
根據(jù)多數(shù)《電磁學(xué)》教材內(nèi)容來,其科技應(yīng)用部分的“電磁理論”偏少,使得學(xué)生在學(xué)習(xí)時產(chǎn)生實踐與理論的脫節(jié),影響了學(xué)生對該門課程的學(xué)習(xí),導(dǎo)致學(xué)生失去學(xué)習(xí)激情。經(jīng)典電磁學(xué)原理應(yīng)用廣泛,并結(jié)合量子力學(xué)體現(xiàn)在多個科技領(lǐng)域。由此,需要增加電子學(xué)內(nèi)容,將現(xiàn)代物理的技術(shù)應(yīng)用添加到課堂教學(xué)內(nèi)容中,為學(xué)生們講解電磁學(xué)中新的科技成就,例如超導(dǎo)材料及其發(fā)展前沿,霍耳效應(yīng)中的磁流體發(fā)電、霍耳元件之類的知識。并通過其它的一些教學(xué)手段來豐富教學(xué)內(nèi)容的呈現(xiàn),讓基礎(chǔ)理論教學(xué)采取開放式的講解,促進學(xué)生對現(xiàn)實實際與科技的理解。這些新添加的《電磁學(xué)》教學(xué)內(nèi)容為經(jīng)典物理知識起到了提煉與深化的作用。
2 促進教學(xué)方法的多樣化改革
我國的教育教學(xué)通過長期的實踐已經(jīng)積累了豐富的教學(xué)方法,對于《電磁學(xué)》這門課程來講,其教學(xué)方法主要有講授法、直觀法、操作法、談?wù)摲ā⒄勗挿?、自學(xué)法以及發(fā)現(xiàn)法等7種方法。在實際的教學(xué)中,一般要將這些教學(xué)方法根據(jù)教學(xué)情況綜合使用,使得各種教學(xué)方法能夠進行有機結(jié)合,促進學(xué)生對學(xué)習(xí)內(nèi)容的領(lǐng)會和應(yīng)用。綜合應(yīng)用教學(xué)方法,能有效促進學(xué)生的學(xué)習(xí),提高教學(xué)效果。
2.1 啟發(fā)式教學(xué)思想
啟發(fā)式教學(xué)思想對于各級各類的教育教學(xué)都是通用的,能有效發(fā)揮教師引導(dǎo)學(xué)生積極主動學(xué)習(xí)的作用,從而有利于教師培養(yǎng)、啟迪學(xué)生的學(xué)習(xí)智慧,還是激發(fā)學(xué)生想象力和創(chuàng)造力的有效手段。這是素質(zhì)教育中非常重要的教學(xué)思想。在使用啟發(fā)式教學(xué)時,需要對學(xué)生的學(xué)習(xí)進行啟發(fā)引導(dǎo),充分尊重學(xué)生的學(xué)習(xí)主體地位,開拓學(xué)生思維,讓學(xué)生自己發(fā)現(xiàn)、分析和解決問題。與傳統(tǒng)的“授之以魚”的教學(xué)方式相比,啟發(fā)式教學(xué)思想是“授之以漁”。對于教授法,主要是通過老師語言的感染力來進行清晰的解釋、論證,期間采用一些生動的描述也能啟發(fā)學(xué)生的思維,激起其學(xué)習(xí)興趣。談話法中需要教師提前設(shè)置好問題,并進行提問引導(dǎo),做好相關(guān)的知識總結(jié),但對于學(xué)生來講,需要具備一定的基礎(chǔ)知識。而對于課堂中所創(chuàng)設(shè)的問題情境,則會更多地用到啟發(fā)式思想來引導(dǎo)學(xué)生思考??傊芗ぐl(fā)起學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣的教學(xué),就是好的教學(xué)。具體應(yīng)用如根據(jù)高斯定理讓學(xué)生自己來推理出電場線的性質(zhì),在通過靜電場的導(dǎo)體、電介質(zhì)的學(xué)習(xí)后,對學(xué)生提出自己比較和總結(jié)導(dǎo)體、電介質(zhì)在靜電場中的特性、異同,引導(dǎo)學(xué)生對知識進行融會貫通。有時,還需要對學(xué)生就對所提出的問題的思考方法進行引導(dǎo),教給學(xué)生學(xué)習(xí)的方法。
2.2 課后討論
討論法是最不好占用課堂時間的一種教學(xué)法,主要是將問題交給學(xué)生在課后交流討論,而教師可以通過網(wǎng)絡(luò)課堂、班級微信群這樣的渠道來引導(dǎo)學(xué)生展開討論。讓學(xué)生就相關(guān)問題去通過各種現(xiàn)代化的學(xué)習(xí)途徑如互聯(lián)網(wǎng)、圖書館等找到相關(guān)的知識介紹,讓學(xué)生自己搜集學(xué)習(xí)資料,并對資料比較分析歸納總結(jié),甚至寫出相關(guān)報告,最后在討論中發(fā)表其看法。此時,教師需要對學(xué)生的學(xué)習(xí)做出及時的反饋指導(dǎo)和總結(jié),以此鍛煉學(xué)生的實踐能力。
3 采用現(xiàn)代化的教學(xué)手段
新的信息技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)在各個領(lǐng)域都得到了普及,在教學(xué)中,教師也需要及時掌握現(xiàn)代化的教學(xué)手段,特別是信息技術(shù)和多媒體技術(shù)教學(xué)手段,讓學(xué)生通過現(xiàn)代化的豐富的教學(xué)手段所呈現(xiàn)的生動的教學(xué)內(nèi)容,能全方位、生動靈活有效地表達知識,讓學(xué)生會也獲得生動的學(xué)習(xí),這與傳統(tǒng)的以黑板作為知識表現(xiàn)手段的學(xué)習(xí)有極大的不同。例如對于《電磁學(xué)》中一些抽象的物理運動如電流磁效應(yīng)、電磁波形成和傳播、電介質(zhì)極化等,通過動態(tài)圖來展示出來,讓學(xué)生很快就領(lǐng)會到了知識形成的過程,有效激活了課題教學(xué),提高教學(xué)效率?,F(xiàn)代化的教學(xué)手段需要教師熟練地掌握,在必要的時候進行適當(dāng)?shù)膽?yīng)用,有利于課堂教學(xué)效率。然而過多地使用多媒體教學(xué),其呈現(xiàn)速度過快會縮短學(xué)生接收知識的時間,由此,多媒體中知識的呈現(xiàn)方式和呈現(xiàn)時間要進行適當(dāng)?shù)卣莆眨奖銓W(xué)生做好筆記和領(lǐng)會,并在知識呈現(xiàn)的過程中要為學(xué)生進行充分的講授和留足時間讓學(xué)生思考。特別是對于邏輯性較強諸如公式推導(dǎo)和計算上,需要教師放慢腳步,逐步演示,或者用板書來代替多媒體的呈現(xiàn)方式。
此外,在很多學(xué)校都有自己的學(xué)習(xí)網(wǎng)站,由此,也需要教師在學(xué)校網(wǎng)站上創(chuàng)建《電磁學(xué)》網(wǎng)絡(luò)課堂,方便學(xué)生根據(jù)自己的情況安排學(xué)習(xí)。在網(wǎng)絡(luò)課堂中,需要為學(xué)生提供充足的教學(xué)資源,如題庫、問題交流、導(dǎo)學(xué)指南等,讓學(xué)生能方便獲取學(xué)習(xí)資料。開設(shè)網(wǎng)絡(luò)課堂,能有效促進西部地區(qū)學(xué)校學(xué)生的學(xué)習(xí),方便全國學(xué)校的學(xué)生實現(xiàn)教學(xué)資源共享。
4 結(jié)語
綜述,對于《電磁學(xué)》的教學(xué)改革,要從軟硬件全方位開展,除了以上三方面的改革外,還需要建立完善的教學(xué)考評體系,做好學(xué)生的學(xué)習(xí)和綜合素質(zhì)的考評。在人本主義學(xué)習(xí)理論的指導(dǎo)下,教學(xué)考評應(yīng)注重學(xué)生的學(xué)習(xí)過程的考評,而不止是以考試成績來定論學(xué)生。高校慣常的做法是由學(xué)生的出勤來決定學(xué)生的平時成績,這顯然是不合理的。而考試應(yīng)該由閉卷轉(zhuǎn)變到閉卷和開卷相結(jié)合,或者再通過實驗操作、作品等來進行綜合評分。學(xué)校試題庫可以在網(wǎng)絡(luò)課堂上,在考試從由教師臨時抽題組成試卷供學(xué)生的考試。
參考文獻:
[1]許聰穎.電氣工程及其自動化專業(yè)教學(xué)改革的實踐與探索[J]. 求知導(dǎo)刊,2015(07).
關(guān)鍵詞:多媒體技術(shù);特殊音效;動畫
作者簡介:張靜(1980-),男,河南鄭州人,華北水利水電學(xué)院數(shù)學(xué)與信息科學(xué)學(xué)院,講師;連汝續(xù)(1983-),男,河南鄭州人,華北水利水電學(xué)院數(shù)學(xué)與信息科學(xué)學(xué)院,講師。(河南?鄭州?450011)
基金項目:本文系國家自然基金項目(批準(zhǔn)號:11104072)的研究成果。
中圖分類號:G642.41?????文獻標(biāo)識碼:A?????文章編號:1007-0079(2012)20-0068-02
物理學(xué)是研究物質(zhì)結(jié)構(gòu)、基本運動形式和相互作用的自然科學(xué),它的基本理論應(yīng)用于生產(chǎn)技術(shù)及科學(xué)研究的各個領(lǐng)域。以物理學(xué)為基礎(chǔ)的“大學(xué)物理”課程主要內(nèi)容包括力學(xué)、電磁場理論和統(tǒng)計力學(xué)三大支柱,即所謂的經(jīng)典物理大廈,基礎(chǔ)牢固,宏偉壯觀。20世紀(jì),由于“光的波動理論”及“能量均分的麥克斯韋-玻爾茲曼理論”上空出現(xiàn)的兩朵烏云,導(dǎo)致了物理學(xué)兩大重大進展“相對論”和“量子力學(xué)”??v觀科技發(fā)展史,不難發(fā)現(xiàn)許多重大應(yīng)用技術(shù)都是建立在物理科學(xué)研究的成果之上。物理科學(xué)的成果,給現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的研究、開發(fā)及利用,提供了不盡的源泉和堅實的基礎(chǔ)。“大學(xué)物理”教學(xué)要體現(xiàn)這些新的成果,富有時代感,因此在課程教學(xué)中,要處理好基礎(chǔ)知識和最新的科技成果的關(guān)系,不能固步自封,亦不能只講新知識而忽略基礎(chǔ)知識。二者需要有機結(jié)合,在教學(xué)中互相滲透,因此可以對傳統(tǒng)教學(xué)方法加以完善,采用現(xiàn)代計算機多媒體技術(shù)與傳統(tǒng)教學(xué)手段相結(jié)合的方法進行知識的講述。
一、“大學(xué)物理”傳統(tǒng)教學(xué)的優(yōu)缺點
以“語言+板書”為主要形式的傳統(tǒng)“大學(xué)物理”教學(xué)方法,具有形象、生動、敘述清楚、銜接自然和邏輯嚴(yán)密等優(yōu)勢和特點,其中形體語言、書寫藝術(shù)與口頭語言的密切配合,有利于學(xué)生對教學(xué)內(nèi)容的理解和教師與學(xué)生的交流,更適宜做詳細地理論分析和演算。這種傳統(tǒng)的講授式教學(xué)有其自身的優(yōu)點。
首先,它有利于學(xué)生系統(tǒng)地掌握所要學(xué)習(xí)的知識體系,這一方面是其他教學(xué)方法所難以企及和代替的。其次,講授法是可以和新課標(biāo)相統(tǒng)一的。教師在課堂講授時,能靈活地采用啟發(fā)式的教學(xué)方式,積極引導(dǎo)學(xué)生,一定程度上加強教師和學(xué)生之間的互動,使學(xué)生在課堂上通過自主思考,實際上亦可發(fā)揮學(xué)生的主體作用。此外,由于大學(xué)物理教學(xué)中有相對較多的數(shù)學(xué)推演過程,在課堂板書中,教師可以針對具體的物理模型,用物理語言和數(shù)學(xué)方法進行描述,循循善誘地將每一步演算過程悉數(shù)呈現(xiàn)于學(xué)生面前,讓學(xué)生領(lǐng)悟物理學(xué)習(xí)的研究思路和計算方法。這樣本身亦能在一定程度上加強教師和學(xué)生之間的互動。在傳統(tǒng)教學(xué)方法中,教師可以隨時觀察學(xué)生的聽課動態(tài),并及時作相應(yīng)的教學(xué)調(diào)整,引導(dǎo)學(xué)生逐步領(lǐng)會教材內(nèi)容,啟發(fā)其探索知識的欲望,促使學(xué)生積極思考,并養(yǎng)成良好的學(xué)習(xí)習(xí)慣。
但是,傳統(tǒng)教學(xué)由于手段單一、設(shè)備陳舊。大學(xué)物理中的演示內(nèi)容需要大量的模型、掛圖等。靜態(tài)、平面的教學(xué)手段由于缺乏動態(tài)感,大學(xué)物理中的力學(xué)現(xiàn)象、電磁之間的相互作用、聲波的傳播等需要生動的動畫等作具體的演繹,很難在課堂中形象地展示出來,不利于學(xué)生建立直觀的形象。由于教學(xué)中板書、版圖費時較多,一定程度上也影響了教學(xué)的效果。此外,傳統(tǒng)的教學(xué)模式中,整個教學(xué)過程是由教師決定的,學(xué)生只能被動地接受灌輸。教師在長期的教學(xué)中往往形成刻板的思維定勢,客觀上對吸收新知識有一定的阻力。
二、多媒體教學(xué)的優(yōu)缺點
20世紀(jì)80年代起,在教學(xué)中開始出現(xiàn)了利用電子媒體諸如幻燈、投影、錄音、錄像等教學(xué)方法,這種教學(xué)技術(shù)稱為電化教學(xué)。隨著90年代計算機技術(shù)的進步,多媒體計算機開始取代了以往的電化教學(xué)?,F(xiàn)在所說的多媒體教學(xué)通常指的是運用多媒體計算機并借助于預(yù)先制作的多媒體教學(xué)軟件來開展的教學(xué)活動過程。使用的媒體包括文字、圖片、照片、聲音(包含音樂、語音旁白、特殊音效)、動畫和影片,以及程式所提供的互動功能。因此,多媒體教學(xué)過程又稱為計算機輔助教學(xué)(computer assisted instruction)。物理學(xué)的規(guī)律蘊含在自然界豐富多彩和千變?nèi)f化的現(xiàn)象中,不管是由于摩擦而起的靜電火花,還是光的變幻導(dǎo)致的海市蜃樓,抑或是由于微小聲波而引起的巨大共鳴,這些看起來奇妙的物理現(xiàn)象總可以用簡單而又樸實的物理規(guī)律來描述。多媒體教學(xué)技術(shù)可以方便地展示這些有趣的現(xiàn)象,進而增加學(xué)生最直觀的認識,激發(fā)其探索自然界奧妙的動力。
和傳統(tǒng)大學(xué)物理教學(xué)方法相比,多媒體教學(xué)以計算機為中心,可以集語音處理、圖像處理和視聽技術(shù)于一體,進而把語音信號、圖像信號等模擬信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號,因此計算機可以方便地對它們進行存儲、加工、控制和編輯處理,同時還可以查詢、檢索。如果充分發(fā)揮了多媒體教學(xué)的優(yōu)勢,將對于培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)造思維具有重要作用??梢钥闯?,計算機多媒體教學(xué)可將圖、文、聲、像融為一體,使教與學(xué)的活動變得更加豐富多彩,寓知識于學(xué)習(xí)、技能訓(xùn)練和智力開發(fā)于生動活潑的形象之中,從而激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣,豐富學(xué)生想象力,激發(fā)學(xué)生有較大的興趣參與到教學(xué)過程中。
多媒體教學(xué)大量采用了現(xiàn)代教育技術(shù),使一些教學(xué)內(nèi)容復(fù)雜、抽象的原理得以形象化。但是有些多媒體教學(xué)中,由于有了多媒體課件,而把一些教學(xué)上的示范動作省略了,學(xué)生得不到直接的示教;另一方面,由于知識集成性太強,深度與廣度不可限制,使得學(xué)生在學(xué)習(xí)的過程中找不到學(xué)習(xí)的切入點和重點難點,在網(wǎng)上花去過多的時間,結(jié)果適得其反。因此,多媒體教學(xué)本身也有其局限之處。
三、多媒體技術(shù)與傳統(tǒng)教學(xué)方法的結(jié)合
大學(xué)物理傳統(tǒng)教學(xué)方法是多方面的,其中在課堂的學(xué)習(xí)討論過程中,師生之間有一定的感情交流,同學(xué)之間通過友好相處和互相幫助、一起學(xué)習(xí)新的物理學(xué)的知識,在一起進步,這亦離不開好的學(xué)習(xí)環(huán)境和學(xué)習(xí)氛圍等。為了能夠更好地提高學(xué)生在課堂上的注意力,讓其感受到物理學(xué)的奧妙和博大精深,激發(fā)他們的學(xué)習(xí)興趣,這就需要將最新的科技進展介紹給學(xué)生,讓學(xué)生體會到物理就在身邊,它時刻在改變著我們的生活。不管是現(xiàn)代化的大規(guī)模集成電路、計算機網(wǎng)絡(luò)信號的傳輸,還是載人飛船的升空,原子核分裂產(chǎn)生的巨大能量,或者生活中使用的最新的電腦cpu芯片、平板電腦ipad以及iphone手機等,這一切都依賴于科技的進步,而科技的進步則與物理學(xué)發(fā)展是息息相關(guān)的。物理學(xué)的規(guī)律統(tǒng)治著自然界,復(fù)雜的自然現(xiàn)象下面蘊含著簡單而又質(zhì)樸的物理學(xué)定律。在將基本大學(xué)物理知識給學(xué)生講述的同時,如果能夠通過媒體技術(shù)將新的科技進步展示在學(xué)生面前,必將提高他們的注意力和學(xué)習(xí)興趣。因此,將大學(xué)物理傳統(tǒng)教學(xué)方法和多媒體技術(shù)相結(jié)合就顯得很有必要。
大學(xué)物理的具體授課環(huán)節(jié)分為理論和實驗兩大部分內(nèi)容。對于理論和實驗教學(xué)內(nèi)容而言,為了體現(xiàn)多媒體教學(xué)的優(yōu)點,首先要求授課教師制作優(yōu)秀的電子教案,將傳統(tǒng)教學(xué)方法不易講清楚或者非常抽象的內(nèi)容,通過多媒體的方法讓學(xué)生更易接受和掌握。譬如光的衍射現(xiàn)象,偏振光的分類;電磁波的產(chǎn)生和傳播過程;愛因斯坦相對論效應(yīng)產(chǎn)生的長度收縮和時鐘延緩以及由此而提出的雙生子佯謬的質(zhì)疑。這些非常抽象的內(nèi)容,結(jié)合錄像、動畫以及圖片的方法講述,可以提高學(xué)生的想象力,能夠?qū)⒊橄蟮膯栴}形象化。在講述過程中穿插以當(dāng)時科學(xué)發(fā)展的背景,物理學(xué)家的故事,更能夠吸引學(xué)生將注意力集中在課堂上。在電子教案的實驗演示部分,插入實驗過程的錄像或動畫演示,配以聲情并茂的語音解說,這樣可以克服在實驗集體演示中由于視野受限而導(dǎo)致后排看不清楚的現(xiàn)象,增加了實驗演示的可見度,提高學(xué)生的積極性。此外,隨著多媒體技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展,應(yīng)用交互式的實驗課件,在條件具備的情況下開展網(wǎng)絡(luò)教學(xué)。
多媒體教學(xué)方法雖然可以真實地模擬大學(xué)物理傳統(tǒng)教學(xué)中的各個方面,但傳統(tǒng)教學(xué)方式不能被完全取代。傳統(tǒng)方式教學(xué)和多媒體教學(xué)二者是可以相互補充、相互依存的??陀^而言,多媒體教學(xué)是不會也不應(yīng)該完全取代傳統(tǒng)的“語言+板書”為主要形式的大學(xué)物理教學(xué)方法。這就要求在開展多媒體教學(xué)的過程中應(yīng)立足于與傳統(tǒng)教育互補的角度,精心策劃和整合,以保證多媒體教學(xué)的質(zhì)量及優(yōu)勢。傳統(tǒng)的教育方法也應(yīng)接受多媒體教學(xué)的沖擊,注意采用新的信息技術(shù)應(yīng)用于大學(xué)物理學(xué)教育。因此,多媒體教學(xué)與傳統(tǒng)的板書式教學(xué)方法是一種有益的共存與互補的關(guān)系。運用得當(dāng)?shù)脑?,二者可以?yōu)勢互補,取長補短,針對不同的課程內(nèi)容,進而有選擇的采取最有效的教學(xué)模式。多媒體勝在資源共享,可以為學(xué)生提供各種感官參與等活動,進而充分發(fā)揮其想象力,培養(yǎng)了自我學(xué)習(xí)的能力。教師在教學(xué)中,可以結(jié)合教材的具體內(nèi)容,引導(dǎo)學(xué)生提出問題,再引導(dǎo)學(xué)生運用各種方法進行自主學(xué)習(xí),營造一個交流與合作的學(xué)習(xí)氛圍。也就是由多媒體創(chuàng)設(shè)一個好環(huán)境,即可以引導(dǎo)學(xué)生上網(wǎng)查找相關(guān)的資料,包括了解物理學(xué)發(fā)展史,了解科學(xué)家的生平和故事,會激發(fā)起求職的欲望。通過解題思路和方法的傳授,通過計算機網(wǎng)絡(luò)諸如BBS、收發(fā)E-mail交流學(xué)習(xí)心得體會、將共享資源放在網(wǎng)上,鼓勵學(xué)生開展研究性課題,讓全體學(xué)生得到共享,這充分體現(xiàn)了學(xué)生主體參與的教學(xué)要求。在這樣的學(xué)習(xí)環(huán)境中,學(xué)生學(xué)習(xí)有了動力,發(fā)揮了學(xué)生的創(chuàng)新精神,實現(xiàn)了學(xué)生的自我反饋。但需要注意的是,多媒體教學(xué)需要保證課件制作與教學(xué)的分離。教學(xué)的生命力在于知識更新,因此要求教師每次課前加入新的內(nèi)容,課后根據(jù)學(xué)生的反映和教師的體會,進行必要的修改。為了更完美地結(jié)合多媒體技術(shù)和傳統(tǒng)的教學(xué)方法,更好地提高教學(xué)質(zhì)量,需要在計算機軟件的使用、課件的制作與更新上有嚴(yán)謹(jǐn)和認真的態(tài)度。對于教學(xué)的重難點一定要把握好,課件的界面設(shè)計也要有一定美學(xué)基礎(chǔ)。在篇章的制作上,各個教師可以相互交流,通過達到檢查對比、發(fā)現(xiàn)問題,進而提高自我的教學(xué)水平。
關(guān)鍵詞:物理化學(xué);改革;結(jié)合
中圖分類號:O642.0 文獻標(biāo)識碼:A 文章編號:167Z-3198(2009)05-0188-02
物理化學(xué)是物理學(xué)與化學(xué)交叉的邊緣學(xué)科,是化學(xué)學(xué)科的一個重要分支,是化學(xué)學(xué)科的理論基礎(chǔ)。該課程是化工技術(shù)類專業(yè)一門必修的重要的基礎(chǔ)課,它在化學(xué)與化工人才培養(yǎng)中有負有極其重要的作用,對學(xué)生科學(xué)世界觀和綜合素質(zhì)的培養(yǎng)、動手能力和創(chuàng)造思維能力的培養(yǎng)起著至關(guān)重要的作用。因此必須加強物理化學(xué)課程建設(shè),不斷深化教學(xué)改革,提高教學(xué)質(zhì)量,創(chuàng)建精品課程,才能完成時代賦予我們的使命。
物理化學(xué)教學(xué)改革包括教學(xué)內(nèi)容(即教材)改革、教學(xué)過程改革、教學(xué)方法手段改革、教學(xué)管理(包括教學(xué)時間、教學(xué)安排、考試內(nèi)容、考試方法、評分標(biāo)準(zhǔn)等等)改革。
1 教學(xué)內(nèi)容改革。即教材改革
我們先后使用了天津大學(xué)王正烈主編的《物理化學(xué)》第一版、第二版,教學(xué)過程中,不斷選用新教材,對老師來說要加重負擔(dān),要不斷寫新的備課筆記。但我們體會到,寫備課筆記可以加深對內(nèi)容理解,提高教學(xué)效果。近些年來由于量子力學(xué)、微電子技術(shù)、波譜技術(shù)的發(fā)展,新材料、新催化劑、納米材料的出現(xiàn),促進了物理化學(xué)的發(fā)展。因此在教學(xué)內(nèi)容上就不能局限于教材,要把物理化學(xué)的新知識、新成果介紹給學(xué)生。
2 教學(xué)過程改革中。采用“六個相結(jié)合”
①宏觀與微觀相結(jié)合。對于難理解的概念,先從微觀上解釋,說明其物理化學(xué)意義,再從宏觀上形象化。比如介紹熵的物理意義時,我們可以將紅墨水滴入水中,紅墨水不斷擴散。系統(tǒng)混亂度逐漸增大,來描述熵是系統(tǒng)混亂度的量度。
②理論與實際相結(jié)合。例如講孤立體系熵增加,而開放體系因為可以有負熵流,可使開放體系熵減少。教學(xué)中聯(lián)系生物體成長、壯大、死亡過程與熵的變化情況;還聯(lián)系我國的改革開放政策,孤立體系――“一個封閉的山村”,熵值會越來越大,發(fā)展的動力就越來越小,經(jīng)濟落后,人民受窮,而要改變面貌。必須改革開放,把山村變成開放體系,“要想富先修路,少生孩子多種樹”,引進外資、引進先進科學(xué)技術(shù),就是引進負熵流,使體系熵值減少,才能快速發(fā)展。這樣既加深了對熵定律理論的理解,又能從自然科學(xué)角度說明黨的改革開放政策是正確性。
③內(nèi)容與方法論相結(jié)合。對物理化學(xué)中一些原理、定律的建立,除了要講清原理的內(nèi)容外,還要說明該原理是采用何種研究方法得來的。例如講理想氣體、理想溶液、理想吸附時,向?qū)W生說明這是采用理想模型法得來的;講可逆過程時,說明這是采用科學(xué)抽象法得來的;講標(biāo)準(zhǔn)燃燒熱、標(biāo)準(zhǔn)生成熱、標(biāo)準(zhǔn)電極電位等時,說明這是采用相對數(shù)值法得來的。還結(jié)合教學(xué)內(nèi)容向?qū)W生說明逆向思維、發(fā)散思維、類比思維方法的運用,教學(xué)中注意培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)造思維能力。
④基礎(chǔ)知識與前沿知識相結(jié)合。在教材的每一章末尾。或習(xí)題課上,介紹與本章內(nèi)容相關(guān)物理化學(xué)前沿新知識、新理論、新成果、新技術(shù)。
⑤課堂教學(xué)與教學(xué)研究相結(jié)合。在課堂教學(xué)中,要把教學(xué)研究成果結(jié)合進去。例如在講熵判據(jù)時,結(jié)合教研論文“對化學(xué)熱力學(xué)熵判據(jù)的討論”,來討論“熵總是過程方向的判據(jù)嗎?”,在講化學(xué)平衡移動時,結(jié)合教研論文“反應(yīng)組分濃度對化學(xué)平衡的影響”,來討論“增加反應(yīng)的濃度平衡一定向產(chǎn)物方向移動嗎?”等等。
⑥理論教學(xué)與化工生產(chǎn)相結(jié)合。我們是職業(yè)院校,培養(yǎng)的大多數(shù)學(xué)生將來要到化工生產(chǎn)第一線,因此更要注重實驗環(huán)節(jié),增強學(xué)生學(xué)習(xí)興趣,培養(yǎng)高技能,高水平的應(yīng)用性人才。例如在講化學(xué)反應(yīng)速率時,結(jié)合工業(yè)合成氨的具體狀況。探討如何提高反應(yīng)速率,增加氨的產(chǎn)量。
3 習(xí)題課是提高教學(xué)質(zhì)量的重要環(huán)節(jié)
物理化學(xué)課程是一門十分強調(diào)概念、定律和邏輯推理的理論課程。要學(xué)好它很不容易的,物理化學(xué)被認為是化工技術(shù)類專業(yè)中最難學(xué)的課程。難學(xué)的原因在于它有許多基本概念、基本定律,非常抽象不好理解,不好掌握,習(xí)題難解。我們在教學(xué)實踐中體會到,要化難為易。提高學(xué)生學(xué)習(xí)積極性,除了上好理論課外,習(xí)題課是一個重要的、必有可少的環(huán)節(jié)。學(xué)過物理化學(xué)的人都知道,必需多做習(xí)題。在解題過程中,加深對理論的熟悉與理解,培養(yǎng)分析問題、解決問題能力,解題過程是理論聯(lián)系實際的過程。上習(xí)題課要象上理論課一樣,認真?zhèn)湔n、寫好教案。我們習(xí)題課的內(nèi)容一般包括下列幾個部分:
①擴大知識面的新理論、新知識介紹。
②歸納總結(jié)一章中所學(xué)的知識。學(xué)生每節(jié)課所學(xué)的知識往往是“零碎”的感覺、片段的知識,只有把它們聯(lián)系在一起,形成相互關(guān)聯(lián)的知識系統(tǒng),才能更深刻理解,更好掌握。為此,每一章學(xué)習(xí)后,我們幫助學(xué)生把一章中所學(xué)的知識點以“聯(lián)絡(luò)圖”形式進行歸納總結(jié)。
③總結(jié)學(xué)生作業(yè)中問題。對學(xué)生作業(yè)中的錯誤,特別是典型的有代表性的錯誤要及時指出,對有特色的解題技巧要介紹推廣。
④組織討論思考題。一般教材的每章后面,都有一些思考題。我們先布置給學(xué)生先思考、解答,習(xí)題課時進行討論講解。
⑤做一定數(shù)量的練習(xí)題。每章學(xué)習(xí)后,我們都印發(fā)給學(xué)生一些數(shù)量的練習(xí)題,其中選擇題20個左右,計算題5至8個。這些練習(xí)題都是歷年教學(xué)中精心挑選出來的,有代表性,有一定的難度。我們一般提前發(fā)給學(xué)生,要學(xué)生先做一遍,上習(xí)題課時,老師選擇其中典型試題講解。
4 把現(xiàn)代化教學(xué)手段應(yīng)用到物理化學(xué)教學(xué)中
20世紀(jì)90年代以來,計算機技術(shù)與網(wǎng)絡(luò)技術(shù)飛快發(fā)展,多媒體計算機集文字、聲音、圖形、圖像、動畫、影視等為一體,突破了時空限制,虛擬現(xiàn)實。多媒體計算機與網(wǎng)絡(luò)成為重要的教學(xué)手段、教學(xué)工具,把多媒體計算機應(yīng)用到教學(xué)上,實現(xiàn)教學(xué)現(xiàn)代化。多媒體計算機在教學(xué)上應(yīng)用,使教學(xué)的思想、教學(xué)的理論發(fā)生了變化,教學(xué)手段、教學(xué)方法、教學(xué)觀點與形式發(fā)生了變化,課堂教學(xué)的結(jié)構(gòu)與內(nèi)容、課外輔導(dǎo)的內(nèi)容與形式、考試內(nèi)容與方式、學(xué)生成績評定的標(biāo)準(zhǔn)與手段等發(fā)生了變化。國內(nèi)外的大量實踐表明,進行計算機輔助教學(xué),提高了教學(xué)質(zhì)量,提高了學(xué)生的素質(zhì)。把多媒體計算機和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)應(yīng)用到教學(xué)中,是教學(xué)改革的一個重要方向。計算機輔助教學(xué)有以下建議和思考
①編制課堂教學(xué)的電子教案與教學(xué)課件。
②對教材的思考題、練習(xí)題、習(xí)題進行詳細解答。并且輸入到計算機中,形成word文檔。
③編制計算機輔助教學(xué)課件(CAI)。
【關(guān)鍵詞】物理學(xué) 文科物理 文科學(xué)生 科學(xué)素養(yǎng)
【中圖分類號】O40 【文獻標(biāo)識碼】A 【文章編號】1674-4810(2013)26-0007-03
2010年11月,我國了第八次中國公民科學(xué)素養(yǎng)調(diào)查結(jié)果。調(diào)查結(jié)果顯示:2010年我國具備基本科學(xué)素養(yǎng)的公民的比例達到了3.27%,比2005年的1.60%提高了1.67個百分點,比2007年的2.25%提高了1.02個百分點。目前我國公民的科學(xué)素養(yǎng)水平大體相當(dāng)于日本(1991年,3%)、加拿大(1989年,4%)和歐盟(1992年,5%)等主要發(fā)達國家和地區(qū)20世紀(jì)80年代末、90年代初的水平。從這里可以看出,雖然我國公民的科學(xué)素質(zhì)有了很大提高,但與發(fā)達國家相比仍然相對落后,還存在較大的差距??梢?,提高我國公民的科學(xué)素質(zhì)水平迫在眉睫。
高等院校擔(dān)負著為國家培養(yǎng)高素質(zhì)人才的重任,實施素質(zhì)教育責(zé)無旁貸。教育部前副部長周遠清在全國普通高等學(xué)校教學(xué)工作會議上指出,“21世紀(jì)中國高等學(xué)校培養(yǎng)的人才應(yīng)當(dāng)具備基礎(chǔ)扎實、知識面寬、能力強、素質(zhì)高這四個特點。其中,對于科學(xué)文化的要求,不同科類有所區(qū)別:理工科學(xué)生要加強人文知識教育,文科學(xué)生既要加強人文知識教育,又要加強科學(xué)技術(shù)知識教育?!敝苓h清的講話表明了我國對引領(lǐng)未來發(fā)展的高素質(zhì)人才的重視,也為當(dāng)前我國高等院校的科學(xué)素質(zhì)教育指明了方向。
一 提高文科大學(xué)生科學(xué)素質(zhì)的必要性
21世紀(jì)是科學(xué)與技術(shù)高度發(fā)達的時代,一個民族只有普及科學(xué)知識,受到科學(xué)精神的熏陶,尊重科學(xué)、崇尚科學(xué),才能告別愚昧,才能挺起胸膛自強于世界民族之林。大學(xué)生是國民中的特殊群體,他們科學(xué)素質(zhì)的高低將直接影響國民的科學(xué)素質(zhì)水平。由于我國教育體制和中等教育培養(yǎng)模式還不夠完善,一個十分突出的問題擺在面前:學(xué)生在高中階段便分文理科,文科學(xué)生除數(shù)學(xué)學(xué)科外,幾乎不再接受其他自然科學(xué)教育,從而導(dǎo)致進入高校之后,文科大學(xué)生的科學(xué)素質(zhì)普遍較低。因此,提高文科大學(xué)生的科學(xué)素質(zhì)應(yīng)是我國高校文科教育的重要組成部分。
物理學(xué)作為一門自然科學(xué),是自然科學(xué)中的領(lǐng)軍學(xué)科,是整個自然科學(xué)和工程技術(shù)的基礎(chǔ),兼有哲學(xué)的概括性、抽象性,數(shù)學(xué)的邏輯性、嚴(yán)謹(jǐn)性以及實驗的實踐性和操作性的特點,能很好地提高學(xué)生的思維能力、觀察能力、動手能力、分析問題和解決問題的能力,可同時培養(yǎng)文科學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)和人文精神。那么在高等院校文史、管理、財會、語言、藝體等文科類專業(yè)開設(shè)基于物理學(xué)的科學(xué)素質(zhì)課程,是提高文科學(xué)生科學(xué)素養(yǎng)的一種很好的途徑和方法。
2011年8月,國務(wù)委員、現(xiàn)國務(wù)院副總理劉延?xùn)|在全民科學(xué)素質(zhì)行動實施工作電視電話會議上強調(diào),要深入實施《全民科學(xué)素質(zhì)行動計劃綱要》,充分調(diào)動社會各界力量,弘揚科學(xué)精神,普及科學(xué)知識,倡導(dǎo)科學(xué)方法,傳播科學(xué)思想,讓講科學(xué)、愛科學(xué)、用科學(xué)在全社會蔚然成風(fēng),使公民科學(xué)素質(zhì)再上新水平。劉延?xùn)|強調(diào),公民科學(xué)素質(zhì)是落實科學(xué)發(fā)展的有力支撐、建設(shè)創(chuàng)新型國家的堅實基礎(chǔ)、衡量現(xiàn)代化強國的重要標(biāo)志和社會文明進步的強大動力,加強公民科學(xué)素質(zhì)建設(shè)具有重要而深遠的意義。而高等院校是實施全民科學(xué)素質(zhì)教育的最佳場所之一。近年來,我國部分高校已開始在文科類專業(yè)開設(shè)基于物理學(xué)的科學(xué)素質(zhì)教育課程,這一舉措將有利于提高文科學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)和實踐創(chuàng)新能力,對于我國社會經(jīng)濟可持續(xù)發(fā)展無疑會起較大的促進作用。
二 文科大學(xué)生應(yīng)具備的基本科學(xué)素養(yǎng)
進入21世紀(jì),面對經(jīng)濟社會日新月異的快速變化,思想文化錯綜復(fù)雜的高度融合,科學(xué)技術(shù)前所未有的創(chuàng)新發(fā)展,為適應(yīng)社會需求,跟上時代步伐,作為文科大學(xué)生,應(yīng)具備如下基本科學(xué)素養(yǎng)。
1.必備的科學(xué)知識
在西方,一些社會學(xué)家和物理學(xué)家提出這樣的觀點:如果一個人未讀過莎士比亞的著作會被認為沒有教養(yǎng);但是一個人如果不知道牛頓、愛因斯坦的理論,卻被看作沒有文化。進入21世紀(jì)以來,以物理學(xué)為基礎(chǔ)的自然科學(xué)技術(shù)滲透到人們學(xué)習(xí)、生活、工作中的每一個角落,對社會發(fā)展與人們生活方式的影響更加寬廣和深刻?,F(xiàn)代高科技的許多前沿問題和應(yīng)用領(lǐng)域,如網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、通信技術(shù)、激光技術(shù)、納米技術(shù)、核能技術(shù)、航天技術(shù)、計算機技術(shù)以及微電子技術(shù)等,很多都囊括在基礎(chǔ)物理的研究領(lǐng)域之中。因此,在文科物理教學(xué)中,有必要讓學(xué)生學(xué)習(xí)、理解一些基本物理知識。如牛頓的三大運動定律和萬有引力定律,熱力學(xué)第一定律和第二定律,麥克斯韋電磁理論的基礎(chǔ)知識,原子物理和量子力學(xué)的基本觀念,愛因斯坦的狹義和廣義相對論,光的波粒二象性等。特別是對引領(lǐng)21世紀(jì)發(fā)展的高新科技應(yīng)有一個初步的了解,這對他們將來從事的工作會有很大的幫助。
2.科學(xué)的思維方法
科學(xué)的思維方法往往比知識本身更重要,眾多諾貝爾獎
* 基金項目:重慶理工大學(xué)2011年重大教學(xué)成果培育項目(重理工〔2011〕284號);
校級教研教改課題“基于大學(xué)物理課程的‘跨學(xué)科教學(xué)’研究與實踐”的研究成果(編號:1000301)
獲得者都有同感,他們在學(xué)習(xí)期間不僅要向?qū)煂W(xué)習(xí)科學(xué)知識,更重要的是學(xué)習(xí)導(dǎo)師如何工作、如何思考、如何處理實際問題等,這種思維方法上的訓(xùn)練是最為關(guān)鍵的。無論是物理概念的建立或物理定律的發(fā)現(xiàn),還是物理基礎(chǔ)理論的創(chuàng)立和突破,都離不開科學(xué)的思維方法。而比較、分析、綜合、歸納和演繹等是科學(xué)思維的基本方法,在文科物理教學(xué)中,我們要善于挖掘物理學(xué)中蘊含的豐富思維方式和科學(xué)研究方法,如模型方法、類比方法、分析綜合、歸納演繹、理想實驗、科學(xué)假說、數(shù)學(xué)建模方法等,傳授給學(xué)生,并努力讓學(xué)生應(yīng)用這些方法,去正確分析、理性判斷和初步計算一般難度的物理問題,以提高他們的科學(xué)思維能力。
3.執(zhí)著的科學(xué)精神
物理學(xué)作為自然科學(xué)的基礎(chǔ)學(xué)科,不僅包含物質(zhì)的結(jié)構(gòu)和物質(zhì)世界的運動規(guī)律,同時蘊含了豐富的哲理和無窮的智慧,閃耀著科學(xué)文化與人文精神的光輝。古今中外的著名物理學(xué)家,在追求真理的道路上所表現(xiàn)出來的求實精神、獻身精神、懷疑精神、創(chuàng)新精神,在科學(xué)研究和日常生活中所表現(xiàn)出來的謙虛、謹(jǐn)慎、誠實、合作、淡泊名利的優(yōu)秀品質(zhì)以及他們對人類、對社會的高度責(zé)任感等,都是科學(xué)精神和人文情懷在他們身上完美結(jié)合的體現(xiàn)。因此,在文科物理教育中,應(yīng)注重樹立學(xué)生現(xiàn)代科學(xué)的自然觀、宇宙觀和辯證唯物主義世界觀,使學(xué)生具有科學(xué)的成敗觀和探索科學(xué)疑難問題的信心和勇氣,培養(yǎng)學(xué)生嚴(yán)謹(jǐn)求實的科學(xué)精神、堅韌不拔的科學(xué)品格和人文關(guān)懷的優(yōu)秀品質(zhì)。
4.較強的創(chuàng)新意識
愛因斯坦曾說:“提出問題往往比解決問題更重要。因為解決問題或許只是一種技能,而提出新的問題,新的可能性,從新的角度去看問題,卻需要有創(chuàng)造性的想象力,而且標(biāo)志著科學(xué)的進步。”“想象力比知識更重要,因為知識是有限的,而想象力概括著世界上的一切,推動著進步,并且是知識進步的源泉。”在文科物理教學(xué)中,通過了解物理學(xué)史和物理學(xué)家成長成才的經(jīng)歷,讓學(xué)生們體會創(chuàng)新思維的重要性,激發(fā)學(xué)生的求知熱情、探索精神和創(chuàng)新欲望,鼓勵學(xué)生對前人的科學(xué)理論和傳統(tǒng)觀點持大膽的質(zhì)疑精神,對前人尚未揭示的事理敢于提問,培養(yǎng)學(xué)生勇于開拓進取的精神,使學(xué)生善于思考,勇于實踐,敢于向舊觀念挑戰(zhàn),從而培養(yǎng)學(xué)生較強的創(chuàng)新意識。這樣才能適應(yīng)社會進步和時代變革對創(chuàng)新人才的要求。
三 深化教學(xué)改革,增強教學(xué)效果
為了增強文科物理教學(xué)效果,提高教育教學(xué)質(zhì)量,就應(yīng)當(dāng)更新教育觀念,明確教學(xué)目標(biāo),精選教學(xué)內(nèi)容,改進教學(xué)方法。通過近年來的教學(xué)探索與實踐,大家逐漸認識到:高校文科物理課程不應(yīng)是理工科物理課程的濃縮或稀釋;也不應(yīng)是一般科普性地傳授具體的物理知識,文科物理課程應(yīng)更多地注重培養(yǎng)科學(xué)精神、科學(xué)方法和科學(xué)思維,重在提高文科學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)。
1.精心選擇教學(xué)內(nèi)容
物理學(xué)內(nèi)容博大精深,包羅萬象。同時,文科物理課時有限,很多高校文科物理課程僅有32學(xué)時左右。在這有限的時間里,不可能面面俱到,必須對教學(xué)內(nèi)容進行仔細甄選和取舍。為達到培養(yǎng)、提高文科學(xué)生科學(xué)素養(yǎng)的教學(xué)目標(biāo),我們可以嘗試在文科物理教學(xué)中從以下三個方面來組織教學(xué)內(nèi)容:(1)物理學(xué)基本概念,并結(jié)合物理學(xué)史適當(dāng)介紹一些物理學(xué)家的高尚品德和人格魅力,擴大學(xué)生的物理基礎(chǔ)知識面,初步掌握物理學(xué)的思想和思維方法;(2)與物理學(xué)知識有關(guān)的社會熱點問題,如臭氧枯竭、環(huán)境污染、全球變暖、PM2.5、光伏發(fā)電、核泄漏、核動力、信息戰(zhàn)爭等,培養(yǎng)文科生在這方面的興趣,使他們感到物理學(xué)是鮮活的,是具有重要社會影響的;(3)結(jié)合現(xiàn)代物理學(xué),關(guān)注日常生活與生產(chǎn)技術(shù)中高科技所蘊含的物理學(xué)知識,通過介紹能源、材料、醫(yī)學(xué)、航天、激光、環(huán)保等領(lǐng)域中蘊含的物理知識,融課本中的物理內(nèi)容和現(xiàn)實中的科技前沿應(yīng)用的物理知識為一體,讓學(xué)生真切地感受到物理學(xué)無處不在,物理學(xué)與人們的生產(chǎn)、生活密切相關(guān)。
2.注重科學(xué)精神的培養(yǎng)
科學(xué)精神是在科學(xué)實踐的過程中被抽象出來,并反作用于指導(dǎo)科學(xué)探究的一種價值取向和理性態(tài)度,其核心內(nèi)涵和基本要求是獨立思考、嚴(yán)謹(jǐn)規(guī)范、求真務(wù)實、開拓創(chuàng)新,其中求真是目標(biāo),創(chuàng)新是靈魂,即科學(xué)精神是科學(xué)的本質(zhì)和靈魂。在文科物理教學(xué)中,要鼓勵學(xué)生大膽猜想、大膽提問,樂于表現(xiàn)自己,敢于與眾不同;要結(jié)合教學(xué)內(nèi)容,激發(fā)學(xué)生對大自然奧秘的好奇心;要引導(dǎo)學(xué)生相信科學(xué)、尊重科學(xué)、學(xué)習(xí)科學(xué)、運用科學(xué)。同時,我們提倡的科學(xué)精神應(yīng)當(dāng)充滿人文關(guān)懷,科學(xué)精神與人文精神應(yīng)緊密地結(jié)合起來。愛因斯坦曾說:“學(xué)校的目標(biāo)始終應(yīng)當(dāng)是青年人在離開學(xué)校時,是作為一個和諧的人,而不是作為一個專家?!睈垡蛩固乖谶@里所指的“和諧的人”,其實就是科學(xué)精神和人文精神統(tǒng)一的人。這就要求我們在教學(xué)過程中,必須同時要重視學(xué)生人文素質(zhì)的培養(yǎng),以人文精神作為科學(xué)精神的底蘊,使科學(xué)真正造福于人類。
3.強化科學(xué)方法的訓(xùn)練
科學(xué)方法,是指人們在認識和改造客觀世界中遵循或運用的、符合科學(xué)一般原則的各種途徑和手段,包括在理論研究、應(yīng)用研究、技術(shù)開發(fā)、推廣應(yīng)用等科學(xué)活動過程中采用的思路、程序、規(guī)則、技巧和模式。簡而言之,科學(xué)方法就是人類在所有認識和實踐活動中所運用的全部正確方法。物理學(xué)蘊含著豐富的思維方法,如歸納、總結(jié)、演繹、類比、建模、假說、數(shù)學(xué)統(tǒng)計、實驗檢驗等,這些方法不僅適用于物理學(xué)的研究,而且也適用于其他學(xué)科。我們在教學(xué)中通過對物理學(xué)問題探究的學(xué)習(xí)過程,能使學(xué)生掌握一種科學(xué)思維的方法。如果能做好這個環(huán)節(jié),學(xué)生們也就具備了學(xué)習(xí)和掌握新知識的本領(lǐng)。
4.展現(xiàn)物理實驗的魅力
根據(jù)物理學(xué)根植于實驗事實這一特點,結(jié)合文科物理課程性質(zhì),為培養(yǎng)學(xué)生的觀察能力和動手能力,激發(fā)他們探索創(chuàng)新的意識,在文科物理教學(xué)中,適當(dāng)安排一些實驗內(nèi)容和操作環(huán)節(jié)是很有必要的。首先,應(yīng)充分發(fā)揮演示實驗在文科物理教學(xué)中的重要作用。物理演示實驗具有內(nèi)容豐富、現(xiàn)象直觀、趣味性強的特點,通過對演示實驗的觀察和分析,可以使學(xué)生獲得生動直觀的感性認識,有助于學(xué)生觀察物理現(xiàn)象,增強學(xué)習(xí)興趣,培養(yǎng)探索精神。其次,應(yīng)充分利用高校物理實驗室,在現(xiàn)有物理實驗室的基礎(chǔ)上,打破常規(guī),適當(dāng)增加投入,積極組建集實物展示、儀器演示、動手制作、仿真操作以及影像展播于一體的文科物理實驗室。讓學(xué)生有機會在教師的指導(dǎo)下,自行設(shè)計實驗裝置,自行準(zhǔn)備實驗器材,自行擬定實驗步驟等,并允許失敗和重做,鼓勵探索和創(chuàng)新。這種教學(xué)模式能充分展現(xiàn)物理實驗的無窮魅力,可以大大激發(fā)文科學(xué)生參與動手實踐、探求科學(xué)奧秘的興趣和熱情。
在高校開展文科物理教育是一項處于不斷探索之中的教學(xué)活動,有很多未知領(lǐng)域有待認識與開拓。只要我們勤于探索、勇于實踐、大膽改革、善于創(chuàng)新,不斷改進教學(xué)方法,努力提高教學(xué)質(zhì)量,善于用教師的科學(xué)激情去點燃學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情,就一定能夠發(fā)揮出文科物理在開啟心智、陶冶性情、引導(dǎo)創(chuàng)新、提高素質(zhì)等方面的獨特魅力。
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