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大学物理课是基础科学知识与科学实践结合得最普遍、最典型的一门课,在应用型本科教育中对学生科学思维方法的培养和理论与实践结合能力方面的锻炼都起着举足轻重的作用。物理学的科学思想、基本理论、研究方法具有极大的普适性, 掌握物理学处理问题的思想和方法是大学物理教学的重要目标。但是, 目前大学物理教学面临的主要问题是课时少、内容多。基于我国高等院校普遍对大学物理课程缩减学时的现状,再结合我校发展建设对工科大学物理教学的要求,物理组对少学时(64学时或48学时)的工科大学物理教学进行探索。
一、教学内容把握松弛有度
随着我校工科各专业的不断发展与建设,各个专业对大学物理课程的要求从原来的96学时减少到64 学时和48学时。基于这方面的考虑,物理组可以根据专业特点和侧重,对教学内容进行必要取舍与整合,做到详略得当并对教学内容进行适当更新,通过知识的内在联系形成体系;同时也要将学科发展的新理论、新技术进行筛选,去粗取精,作为教学内容的有力补充。
由于课程除完成物理学的基本知识传授之外,重点要求学生掌握严谨、科学地描述自然规律的方法,培养学生运用基本理论解决实际问题的创新能力。所以教学中在保障课程体系的完整性提前下,要做到松弛有度,细讲部分启发式内容,压缩一般性内容,突出思想方法的讲授和创新意识的培养。比如说,掌握微积分的运算对于学好大学物理至关重要,那么怎样才能使大学物理的学习不被數学困扰呢?关键是要让学生从物理的角度去理解微分和积分。为此在大学物理的第一篇力学部分就要过微积分这一关,否则往后的学习就会有更多的问题.为此在第一堂课,给同学们的问题就是:如何理解微积分在物理问题中的意义——如瞬时速度、瞬时加速度、功、冲量等等.要求学生分组讨论,每人都要阐述自己的理解,当学到这部分内容时,可以随机在课堂上提问几个同学,最后加以总结。这样同学们对物理概念就有了透彻的理解,知道了为什么要在物理中引入微积分解题,在后续的电磁学等章节中利用微积分的问题也就迎刃而解。又比如,在讲动力学基本定律时,重点突出运用高等数学方法解决物理问题,如变力做功、由动力学推导出运动学方程等。细讲已知阻力求速度表达式这类问题,这些例题难点是后面的积分,对初学高等数学的大一学生来讲,应用高数解决实际问题还是一个困难。所以必须让学生区分什么是物理问题,什么是数学手段,不能因为微积分能力差而影响物理问题的解决。对于刚体力学,针对学生熟悉质点而不熟悉刚体的特点,重点突出研究方法,用类比的方式介绍刚体的运动学、动力学,并体会用角动量描述和解决问题的优势。如刚体的运动学描述其运动的各量,建议在黑板上列出各种直线量和角量的对应关系,刚体的动力学则一定要分清层次讲解,突出转动定律的地位,必须说明转动定律相当于质点中牛顿第二定律,而力矩的定义和转动惯量的计算是第二层次。总之,在讲清基本内容的基础上突出重点和难点,重点放在基础性强、适用性广、对高新技术的发展起重要作用的基本原理和基本内容上,并适当顾及深度,保持前沿性和先进性;在讲授中强调精讲经典、加强近代、介绍前沿、激发创新等。
二、大学物理的基本理论向专业学科渗透
在理工科专业教学中,大学物理的教学内容已经决定了它作为一门公共基础课不仅能够使学生获得系统、扎实的基础科学知识,更重要的是能够培养他们的科学思维方式,提高他们在实际的工程应用中勇于创新的能力。大学物理教学内容中每个知识点都是不同理工科专业的基石和出发点。例如,物理学思想和方法在近代生物科技的发展中有着不可磨灭的功绩: X射线衍射法能直接测定原子在分子中的排列;耗散结构理论解决了物理学中熵增加原理与生物进化论的矛盾;光谱法能用来揭示不同条件下分子构型可能发生的变化;电泳技术能用来分离带电的高分子, 以及测量他们的电荷, 这些方法是生物学研究深入到分子水平的基础;核磁共振所获得的图像异常清晰、精细、分辨率高, 特别对软组织层次显示得好;激光外源导入基因法使基因转化, 利用激光辐照使染色体突变等。在大学物理课程中适当引入对现代生物研究起重要作用的物理理论与技术, 可以扩大学生的知识面, 使学生意识到物理学在推动生命科学发展中的重大意义。因此,有目的地寻找合适的切入点,根据学生的不同专业区别对待,在与其专业知识相关的物理内容上进行扩充,不仅能够加深学生对物理基础学科与其专业学科间关联性的认识,而且可以激发各专业学生的学习兴趣,从而提升大学物理等基础学科在理工科专业教学中的地位。
各学院专业不同,对物理教学内容的要求自然也不同。因此,针对各专业对学生的不同培养目标,结合大学物理课程自身的特点,提出比较切合各专业人才培养需要的教学模式,编写适合各专业学生需要的习题,以克服物理与专业课脱节的教学现状。例如,在生环学院所开设的大学物理课程讲授了力学、光学、电磁学和大学物理实验等内容,切实提高了应用化学、环境工程、化工等专业学生的大学物理实际应用能力和实验技能。对于城建与钢结构专业的学生,我们把教学重点放在力学、光学和热学的讲解上,并在教学中加入一些工程案例分析,让学生体会到用理论知识解决实际问题的快乐;在其实验课中则突出基本测量方法的训练,培养学生的实际动手能力。
总之, 基于少学时大学物理课程现状,优化教学内容、建立与专业相结合教学体系是实现大学物理课程设置优化的重要组成部分。实现与专业相结合的大学物理教学体系,不仅能为不同专业学生后续专业课的学习打下坚实的科学基础,也满足社会对专业型、应用型本科人才的要求。
【参考文献】
[1]李 宏,谷建生,莫文玲. 结合专业特色的大学物理课程教学改革探索[J]. 物理与工程,2014,24(3):48-50.
[2]杜亚冰 黄晓亚.大学物理与专业课相结合的教学模式探索——“城建特色”下的大学物理[J].中国大学教学,2012, 21(07):170-171.
一、教学内容把握松弛有度
随着我校工科各专业的不断发展与建设,各个专业对大学物理课程的要求从原来的96学时减少到64 学时和48学时。基于这方面的考虑,物理组可以根据专业特点和侧重,对教学内容进行必要取舍与整合,做到详略得当并对教学内容进行适当更新,通过知识的内在联系形成体系;同时也要将学科发展的新理论、新技术进行筛选,去粗取精,作为教学内容的有力补充。
由于课程除完成物理学的基本知识传授之外,重点要求学生掌握严谨、科学地描述自然规律的方法,培养学生运用基本理论解决实际问题的创新能力。所以教学中在保障课程体系的完整性提前下,要做到松弛有度,细讲部分启发式内容,压缩一般性内容,突出思想方法的讲授和创新意识的培养。比如说,掌握微积分的运算对于学好大学物理至关重要,那么怎样才能使大学物理的学习不被數学困扰呢?关键是要让学生从物理的角度去理解微分和积分。为此在大学物理的第一篇力学部分就要过微积分这一关,否则往后的学习就会有更多的问题.为此在第一堂课,给同学们的问题就是:如何理解微积分在物理问题中的意义——如瞬时速度、瞬时加速度、功、冲量等等.要求学生分组讨论,每人都要阐述自己的理解,当学到这部分内容时,可以随机在课堂上提问几个同学,最后加以总结。这样同学们对物理概念就有了透彻的理解,知道了为什么要在物理中引入微积分解题,在后续的电磁学等章节中利用微积分的问题也就迎刃而解。又比如,在讲动力学基本定律时,重点突出运用高等数学方法解决物理问题,如变力做功、由动力学推导出运动学方程等。细讲已知阻力求速度表达式这类问题,这些例题难点是后面的积分,对初学高等数学的大一学生来讲,应用高数解决实际问题还是一个困难。所以必须让学生区分什么是物理问题,什么是数学手段,不能因为微积分能力差而影响物理问题的解决。对于刚体力学,针对学生熟悉质点而不熟悉刚体的特点,重点突出研究方法,用类比的方式介绍刚体的运动学、动力学,并体会用角动量描述和解决问题的优势。如刚体的运动学描述其运动的各量,建议在黑板上列出各种直线量和角量的对应关系,刚体的动力学则一定要分清层次讲解,突出转动定律的地位,必须说明转动定律相当于质点中牛顿第二定律,而力矩的定义和转动惯量的计算是第二层次。总之,在讲清基本内容的基础上突出重点和难点,重点放在基础性强、适用性广、对高新技术的发展起重要作用的基本原理和基本内容上,并适当顾及深度,保持前沿性和先进性;在讲授中强调精讲经典、加强近代、介绍前沿、激发创新等。
二、大学物理的基本理论向专业学科渗透
在理工科专业教学中,大学物理的教学内容已经决定了它作为一门公共基础课不仅能够使学生获得系统、扎实的基础科学知识,更重要的是能够培养他们的科学思维方式,提高他们在实际的工程应用中勇于创新的能力。大学物理教学内容中每个知识点都是不同理工科专业的基石和出发点。例如,物理学思想和方法在近代生物科技的发展中有着不可磨灭的功绩: X射线衍射法能直接测定原子在分子中的排列;耗散结构理论解决了物理学中熵增加原理与生物进化论的矛盾;光谱法能用来揭示不同条件下分子构型可能发生的变化;电泳技术能用来分离带电的高分子, 以及测量他们的电荷, 这些方法是生物学研究深入到分子水平的基础;核磁共振所获得的图像异常清晰、精细、分辨率高, 特别对软组织层次显示得好;激光外源导入基因法使基因转化, 利用激光辐照使染色体突变等。在大学物理课程中适当引入对现代生物研究起重要作用的物理理论与技术, 可以扩大学生的知识面, 使学生意识到物理学在推动生命科学发展中的重大意义。因此,有目的地寻找合适的切入点,根据学生的不同专业区别对待,在与其专业知识相关的物理内容上进行扩充,不仅能够加深学生对物理基础学科与其专业学科间关联性的认识,而且可以激发各专业学生的学习兴趣,从而提升大学物理等基础学科在理工科专业教学中的地位。
各学院专业不同,对物理教学内容的要求自然也不同。因此,针对各专业对学生的不同培养目标,结合大学物理课程自身的特点,提出比较切合各专业人才培养需要的教学模式,编写适合各专业学生需要的习题,以克服物理与专业课脱节的教学现状。例如,在生环学院所开设的大学物理课程讲授了力学、光学、电磁学和大学物理实验等内容,切实提高了应用化学、环境工程、化工等专业学生的大学物理实际应用能力和实验技能。对于城建与钢结构专业的学生,我们把教学重点放在力学、光学和热学的讲解上,并在教学中加入一些工程案例分析,让学生体会到用理论知识解决实际问题的快乐;在其实验课中则突出基本测量方法的训练,培养学生的实际动手能力。
总之, 基于少学时大学物理课程现状,优化教学内容、建立与专业相结合教学体系是实现大学物理课程设置优化的重要组成部分。实现与专业相结合的大学物理教学体系,不仅能为不同专业学生后续专业课的学习打下坚实的科学基础,也满足社会对专业型、应用型本科人才的要求。
【参考文献】
[1]李 宏,谷建生,莫文玲. 结合专业特色的大学物理课程教学改革探索[J]. 物理与工程,2014,24(3):48-50.
[2]杜亚冰 黄晓亚.大学物理与专业课相结合的教学模式探索——“城建特色”下的大学物理[J].中国大学教学,2012, 21(07):170-171.