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【关键词】应用物理学;工业革命;人类文明
1 应用物理学在第一次工业革命中对人类文明的推动作用
1.1 应用物理学对社会进步做出的贡献
第一次工业革命对于人类文明社会的发展而言,可以说是一座里程碑,第一次工业革命中,蒸汽机在劳动生产中得到了广泛的使用,极大的提升了当时的社会劳动生产率,打破了以往只有靠人力来进行生产的局面,使人类文明迈向了一个新时代。当然,第一次工业革命的巨大成功与应用物理学是分不开的,蒸汽机的发明与使用正是当时的“牛顿力学”与社会生产力的结合,当然社会生产力的进步与应用物理学的发展史是相辅相成,相互促进的,应用物理学促进社会生产力的进步,反过来社会生产力的进步又推动了应用物理学的研究。
1.2 应用物理学对社会发展产生的重大影响
就第一次工业革命而言,应用物理学对当时的社会发展产生了重要影响。首先在生产技术层面而言,在第一次工业革命之前,当时的社会生产主要是依靠人力劳动的,然而在应用物理学的推动下,蒸汽机的发明和使用,代替了大部分的人力劳动,使人类社会进入了一个全新的层次,即机器劳作代替手工劳动的时代。从社会关系的角度来看应用物理学对社会进步的影响,工业依附于农业的时代已经成为过去,工业资产阶级以及工业无产阶级在工业革命的推动下,逐渐的发展壮大,成为社会中的新兴力量。同时,随着第一次工业革命的发展,一个全新的社会生产体系逐渐的发展起来,蒸汽机技术逐渐成为社会中的主导技术,与其相关的钢铁冶炼业,交通运输业也逐渐的发展起来。
2 应用物理学在第二次工业革命中对人类文明的推动作用
2.1 应用物理学对社会进步做出的贡献
对于第二次工业革命中应用物理学对人类文明的推动而言,人们最容易想到的就是奥斯特发现的“电磁感应”现象,该现象的发现,打破了一些传统的观点和想法,从那以后人们就开始更多的研究电与磁之间的关系。经过物理科学家们坚持不懈的努力研究,终于在几年以后,英国物理学家法拉第确立了被后世所推崇的“电磁感应定律”,同时这一定律的发现为后来发电机的发明和使用打下了坚实的基础,为促进社会的进步,以及人类文明的发展都起到了重要的作用。随着发电机的发明与使用,人类社会又进入了一个全新的时代,一个充分利用电力的社会,这与应用物理学的进步推动人类文明的发展史分不开的。随着应用物理学的不断发展,当今的超导材料使得发电更加的有效率,为人类文明的进步与发展提供了强劲的动力。
2.2 应用物理学对社会发展产生的重大影响
第二次工业革命,电的发现与使用对当时的社会也产生了重要的影响。由于“电磁感应”的发现,才使得发电机的发明与使用成为现实,并进一步的促进了社会生产力的提高,促进人类社会文明的发展。在第二次工业革命中,应用物理学的强力推动,使电力的广泛使用成为现实,为人类社会找到了一种新型能源,把人类社会带入到了电力社会中。同时从电磁感应实验以及应用物理理论研究到电气化时代的到来,电力成为新型主要的能源,同时电力设备也逐渐的发展起来。电力能源在今天依然是我们社会中主要使用的资源,电力设备也在我们的生活中随处可见,就也是第二次工业革命带给我们的便利生活。由此可见,应用物理学对于人类社会文明发展的巨大促进作用。
3 应用物理学在第三次工业革命中对人类文明的推动作用
3.1 应用物理学推动微电子革命
应用物理学在第三次技术革命中,将人类社会发展推向了更高的层次。二十世纪四十年代的时候,美国的一些物理学家组成的科研小组研制成功了晶体管,这对于当时的社会而言,可以说是一项非常重大的发明创造。因为,在晶体管发明以后,人们就可以用较为小巧并且消耗功率较低的电子器件来代替之前的电子管了。在应用物理学的推动下,电子革命继续向前发展,为以后集成电路的问世打下了坚实的基础。
3.2 应用物理学与新时期新能源的发展
应用物理学的发展促进了社会生产力的提高,同时也带动了新能源在我们生活中的应用。核能源是新时期一种利用较为广泛的新型能源,核能源所蕴含的的巨大能力,成为各个国家都积极研发使用的新型能源。除了核能外,还有一些其他的新型能源业在逐渐的被人们所使用,在应用物理学的推动下,太阳能,地热能,潮汐能等,都进入人们的视野,极大的促进了社会文明的进步与发展。
4 结束语
应用物理学在人类社会的文明进步中发挥着重要的作用,最明显的就是应用物理学在几次工业革命中的推动作用,为工业革命的发展提供了强有力的理论依据,促进社会的快速发展。在第一次工业革命中,蒸汽机的发明极大的便利了人们的劳动生产,促进了社会劳动生产力的提高,是人类文明发展史上重要的里程碑。同样的在第二次工业革命中,在应用物理学理论基础的支持下,发电机的发明和使用,进一步提升了社会生产率,使人类文明的发展更为迅速。而在第技术革命中,应用物理学则直接推动着人类社会的飞速发展,强有力的便利了人们的生活。应用物理学在不断的探究与发展之中,同样也有利的推动了人类文明社会的发展与进步。
【参考文献】
[1]江先国,王静波,米仪琳.开设文科物理课程的探索[J].物理与工程,2004(01).
[2]孙超,黄浪欢,刘应亮.氮掺杂二氧化钛纳米管制备与光催化性能[J].功能材料,2005(09).
关键词:应用物理学;专业建设;教学模式;课程体系
中图分类号:G642.0 文献标志码:A 文章编号:1674-9324(2017)05-0203-02
人才培养模式改革一直是高等教育教学改革的一个备受关注的问题,也是教育教学改革之核心。近几年来,我校针对我国高等教育已由精英教育发展为大众教育的形势,主动适应社会需求,提出把培养学生的实践能力、创新应用能力放在重要位置,形成培养宽口径、厚基础、有能力、有创新意识和创业魄力的高级专门人才的人才培养战略。
应用物理学专业按照学校人才培养模式改革的总体要求,根据学科建设和社会人才需求,为提高人才培养质量,增强学生就I能力,对本专业人才培养模式不断进行探索和改革。按照“保证基础,拓宽口径,面向需求,突出能力,体现特色”的思路,不断改革理论教学和实践教学体系,优化培养方案。
一、具体措施
(一)优化培养方案、构建更加合理的课程体系
1.以体现学校特色、突出学科交叉优化专业培养方案。大连海洋大学是我国北方唯一一所以海洋、水产、渔业、生物、环境等学科为特色,兼设农、工、理、管、文等学科的多科性高等学校。工科中涵盖机械、电子、信息、食品工程等多个学科。从学校的学科专业结构特点和学科特色出发,合理配置学校的教学资源,促进海洋、水产学科和环境工程学科等学科与应用物理学的学科交叉,正是其突出优势。因此,我们在修订培养方案时考虑到理工结合、农理渗透,在开设物理课程的基础上,还开设电子技术、电工技术、工程制图、环境生物物理学等工科、农科课程,构建理工农结合的知识结构;利用学校雄厚的海洋、水产、环境等学科基础,将海洋生物学、环境科学概论等课程作为专业选修课课程,体现学校特色。通过交叉性课程的安排,使学生既熟悉宏观思维特点,又掌握微观研究方法,适应社会不同领域对应用物理人才的需求。
新技术在科学研究中的广泛应用,使各学科迅速向纵深方向发展,计算机技术更是现代生产、生活中不可缺少的工具。在计算机在物理学中的运用、计算机语言程序设计、JAVA程序设计等课程中,突出计算机技术的应用,并针对具体物理问题研究,将上机实践作为这些课程学习的重要方式。
2.以适应社会需求,提高学生适应不同工作岗位能力为目标,更新专业课程体系。当前,企业对既熟练掌握基础理论知识又具备较高实践能力的高等应用型人才的需求量越来越大,针对当今社会不同领域对应用物理专业人才知识结构的需求情况有所不同的现状,我们通过开设通用性选修课和方向性选修课来进一步拓展学生的知识领域,扩大毕业生的就业范围。例如,我们在专业选修课中开设了光电子技术、现代物理知识拓展与应用、应用声学、纳米技术与功能材料等应用性强的课程,学生可根据自身兴趣及计划从事的工作领域选择不同的课程进行学习。
3.构建物理实验教学新体系,更新实验内容。以培养大学生创新应用能力为主要目标,对原有的应用物理实验教学内容进行更新与优化,在实验项目配置中,一方面,淘汰了一些内容比较单一的验证性实验项目,增加了具有综合、设计性的实验项目,并充实已开出的实验项目的信息量和知识量。另一方面,针对应用物理专业理论不断更新,新理论、新技术不断出现,及时调整了本专业的实验教学内容,及时跟踪本专业领域内最新发展动态和最新科技成果,将它们不断充实到相关的实践教学内容中去。教师在实验教学中不仅要传授已有定论的科学理论和专业知识,还要将科学研究理论和方法论方面的知识穿插在实践教学内容中。由于以工程为背景,使实验更有针对性,实验内容更加鲜活,学生不仅能了解局部,而且能了解全局,更能促使学生积极地思考,激发学生的兴趣和聪明才智的发挥,从而提高其创新能力。
(二)以科研促教学、以学科建设带动专业建设
1.以科研促进专业师资队伍建设。近年来,应用物理学专业教师以生物医学工程和生物物理学两个硕士点为依托,努力开展高层次科学研究,在科研组织中,采用“机构开放、人员流动”体制,通过科研课题的申报,组织队伍、凝聚力量;通过科研课题的研究实践,锻炼人才;通过有经验的学术带头人的传帮带和“引进来、送出去”等方法措施,促进学术队伍的凝聚和成长,现在他们已在纳米技术与生物功能材料和环境生物物理等研究领域形成了较为稳定的科研方向和学术梯队。比如,在学校政策支持下,近年来我们成功吸纳了两名博士,在职培养3名博士;与东南大学、西北农林科技大学、大连农业机械研究所等高校和科研院所建立了密切的科研协作关系,选派专业教师到企业和其他科研院所学习锻炼,这大大提高了专业教师的素质与科研水平,而教师也将最新的科研成果通过授课和讲座形式介绍给学生,增强了学生对应用物理专业的学习信心与热情,开阔了学生的视野,促进了学生综合素质的全面提高。
2.以科研提高课堂教学质量,促进新知识、新理论在教学中的传播。本科教学过程具有很强的探索性,它不仅要传授知识,传承文明,还担负着发现未知和培养学生探求新知能力的任务。因此,本科教学过程本身就包含教学与科研两种因素,两者是紧密结合在一起的。基于这种共识,我们在抓教学质量的过程中,特别强调科研对教学的促进作用。要求教授、博士等高职称高学历教师都要为本科生上课,其目的就是提高课堂教学的学术含量,要求教授、博士把他们的科研成果转化为课程内容,开阔学生的学术眼光和视野,对学生进行学术熏陶。
实践表明,通过这种教学方式,不仅使学生深刻领会到学习该门课程的真正目的和用途,而且还大大提高了学生综合运用专业理论知识去分析和解决复杂的实际问题的能力,专业理论与实践紧密结合,即生动又直观,有利于学生学以致用和培养创新思维能力。
例如,汪静教授是国家自然科学基金“表面微纳拓扑结构的调制与海洋防污性能的仿生研究”的主持人,她在为专业学生开设的《纳米技术与功能材料》课教学中,集合自己在纳米技术、海洋防污技术领域的研究成果,在为学生打好理论基础的同时,注重对学生进行课程相关研究领域的最新进展和主要研究方法的介绍,使学生对课程的背景,研究领域、主要技术、发展方向有基本的了解,培养学生在此领域的兴趣和深入研究的愿望。
又如,白乡老师在《热学》的教学中,积极尝试案例教学,将课本知识与当前科学研究的热点紧密联系,例如,他在为学生讲授热机原理时结合国内最大的海水源热泵中央空调工程在大连星海假日酒店正式启动的消息,让学生用所学知识分析了海水源热泵的工作原理以及它的优势,培养了学生运用所学理论解决实际问题的能力。
实践证明,我们这些教改尝试和努力改变了那些只进行教学工作而不进行科研学术工作的教师在教学中只能教死书的状况,把在科研工作中积累的经验带到课堂,丰富了课堂教学内容,提高了课程质量,同时,科学研究也使他们更充分地掌握学科发展前沿,给学生以前沿的引导。
3.以科研提高实践教学质量。科研工作会使教师形成一种特殊的精神气质,包括创新意识、实践精神、好奇心和进取心、独立探索的自觉性以及怀疑精神等。我们强调学生参与老师的科研活动的目的,不仅仅是为了把学生所学的理论知识转化成学生认识和解决实际问题的能力,更重要的是把教师身上这些品质能够通过言传身教在无形中影响学生,从而使学生具备创造的兴趣和能力。我们主要通过两种途径为学生提供参与教师科研活动的机会,一是让学有余力的学生参与到老师的科研活动中,承担一部分力所能及的科研课题,通过锻炼使学生科研能力得到提升,激发学生的科研热情,二是将学生的毕业论文(设计)与教师的科研结合起来,使教师对学生论文能有的放矢地进行指导,近几年来,专业学生的毕业论文内容50%来自教师的科研项目,另外,部分教师还结合自己的科研项目指导学生参加“挑战杯”全国大学生课外学术科技作品竞赛和“挑战杯”中国大学生创业计划竞赛以及理学院组织的研究性学习立项活动。
关键词 物理学史 物理教育 教育意义
中图分类号:G424 文献标识码:A
Explore the Application of Physics History in Physics Teaching
Huhe Mandula, ZHANG Xiue, QI Lei
(Department of Physics, Jining Teachers College, Wulanchabu, Inner Mongolia 012000)
Abstract History of Physics is a study of the theoretical knowledge of physics, the laws of physics to produce and develop, as well as the historical development of physics disciplines throughout the process. If you can discipline the history of physics education being introduced into physics will play a very important role. We can understand the experiences and research scientists through the process of the history of physics in daily physical education, and appropriate to introduce students to the story of the scientists, not only can improve the students' interest in learning, to develop students' horizons. Students appreciate the scientists' perseverance, perseverance and fame, as one of the country's noble character. The history of physics Physical education is not simply introducing stories, more than the traditional rote, how to play a role in the history of physics to the maximum, this is an issue we are going to discuss.
Key words history of physics; physical education; educational significance
0 引言
将物理学史引入物理教学中的研究由来已久。国外的很多国家,例如美国在上个世纪就开始了将物理学史引入物理课堂的研究。而我国对这方面的研究起步较晚,了解其他国家的研究成果和过程,可以使我们少走一些弯路,同时也能知道自己的不足之处,从而可以使我们更好地研究物理学史教育的问题。
1 国内外对物理学史融入物理教学的研究
1.1 国外研究概况
国外将科学史引入教育中的研究有很多的事例,英国学者斯诺曾提出了科学文化和人文文化的分裂问题。引起人们的广泛重视和争论,而且对科学史教育之后的发展产生了影响。通过教育的改革来弥合文化间的分裂,在总的方向上,各个国家已经基本达成一个共识。也就是改变传统科学教育的方式,将科学史引入教学中,因为人们可以通过科学史了解科学家们研究的经历和成果以及科学家们持之以恒的精神和为国家事业献身的高尚品质。自此,将科学史引入教育中更是得到进一步的发展。
经过斯诺的言论之后,两种文化的问题在教育界已成为一个恒久的话题,讨论一直延续到现在。而关于将物理学史引入物理教学的诸多方法也成了人们不断研究的问题。美国在这个问题的研究上一直处于领先地位,并于1982年成立了美国物理学会物理学史分会,主要从事物理学史的研究以及应用。美国能有一只这么庞大的队伍研究物理学史足以说明物理学史在物理教学中的重要性。
1.2 国内研究概况
我国对于物理学史引入物理教学的研究起步相对国外许多国家较晚,与国外的研究成果还存在一定的差距。1990年,在北京举行了“物理学史和物理教学讨论班”,这次讨论班由清华大学,北京科技大学两所名校共同筹划举办的,得到了国家教育部门的大力支持。这次讨论班主要讨论的内容是:怎样将物理学史引入物理教学中,探讨物理学史在物理教学中究竟能起到哪些作用。将物理学史引入物理教学还需要注意哪些问题。这次讨论对我国关于物理学史引入物理教学的发展奠定了夯实的基础。自此,国内的许多物理学家展开了对物理学史引入物理教学的研究,物理学家们从不同的角度,不同的方面论述了物理学史在物理教学中的重要作用。
相对来说,我国对这方面的研究较晚。目前主要的研究方向是物理学史在物理教学中的使用方法以及所以能达到的效果。这需要许多奋斗在教育一线的工作者们不断地努力尝试和创新。
2 物理学史在物理教学中的作用
2.1 利用物理学史激发学生的求知欲望
物理学是一门研究自然现象的科学,教师在授课时,多注意对学生学习物理兴趣的培养,向学生介绍物理学家们在研究创作时的一些趣事,不但可以活跃课堂气氛,激发学生的求知欲望,还可以让学生对课堂上所学的知识印象深刻。例如,在学习万有引力定律时可以介绍牛顿的故事:在牛顿青年时期,有一天,他在一棵苹果树下小憩,却意外地被树上掉下来的苹果砸到了头,牛顿没有因为被砸而懊恼,而是思考苹果为什么要向下落而不是向上飞,这个问题一直困扰着他。经过他不断地试验和研究,终于发现了万有引力的存在。牛顿的成功不仅仅是靠他不懈的努力,还靠他对知识的渴望。教师通过这个故事让学生对牛顿产生兴趣,学生就会自主地去学习和探究有关万有引力知识。在学习牛顿定律时,教师可以先向学生讲述一个生活中有关于牛顿定律的事例,例如:交警在处理交通事故时,可以根据牛顿第二定律判断汽车的运动过程,从而断定事故的责任;在航天事业中,航天工作者们利用牛顿第一定律研究出了卫星改变轨道的方法。告诉学生们,学好牛顿定律,可以解决生活中的很多问题。这样可使是学生感觉物理知识更加贴近生活,同时也能激发学生们对知识的渴望,让学生在愉快的环境中自主学习和探索。
2.2 利用物理学史激发学生的学习兴趣
爱因斯坦曾经说过:“兴趣是最好的老师。”由此可见,学习兴趣在学习中有着很重要的作用。在日常的物理教学中,我们可以将物理学家们的故事引入课堂。来激发学生的学习兴趣。在学习狭义相对论的时候,教师可以先向学生介绍一下爱因斯坦的生平,主要贡献以及有关于他的一些趣事:爱因斯坦被称为“二十一世纪最伟大的科学家”,在相对论和量子力学两个方面做出了巨大的贡献。尤其是有他提出的相对论,揭示了时空、物质和运动三者之间密不可分的联系,对许多科学家的研究起到了举足轻重的作用。爱因斯坦在年幼时,被校长认为是“干什么都不会有作为”的笨学生,但是在他少年时受到家庭环境的熏陶,对科学产生了浓厚的兴趣,从此便疯狂地爱上了科学。爱因斯坦一生致力于科学研究,靠的便是他对科学浓厚的兴趣。这样可以使学生在学习相对论之前了解爱因斯坦在物理学中的贡献,还能让学生对物理知识产生兴趣,进而了解学习兴趣对于学习的重要性。这样可以达到事半功倍的效果。
2.3 利用物理学史增强学生的合作意识
许多专家认为,人在接受知识的过程中,只有参与到其中,相互交流和讨论才能收获大部分的知识。而单纯地通过阅读和讲授,总是达不到满意的效果。由此可见,合作学习是非常重要的。物理学史上许多重要的发现和研究成果都是科学家们合作完成的。例如,贝尔再一次实验中,偶然发现了电可以发出声音的现象,他认为人类也许可以利用电来传送声音,为了证实他这个大胆的想法,他经过了无数次的实验都没有成功。于是他找来了电器技师沃特森,两人经过大量的研究和试验,终于发明出了人类史上第一部电话。贝尔的成功说明了成功有时不仅仅是靠个人的努力,还需要靠与他人的合作。教师可以通过物理学家们合作的故事加强学生的合作意识,让学生明白共同学习才能更加有效率。
2.4 利用物理学史培养学生的爱国情怀
在物理课堂教学中不但要让学生学习到物理知识,还要利用物理学史培养学生的爱国情怀。物理学史中有许多科学家淡泊名利、不求回报,只为国家做贡献。我国科学家钱学森曾在美国麻省理工学院任教授,待遇非常优厚。当中华人民共和国宣告诞生的消息传到美国后,他便打算早日回到祖国为国效力,却遭到了美国政府的迫害,更是失去了宝贵的自由,移民局将他拘留在特米那岛上半个月之久。但是他没有放弃,经过重重阻挠终于回到了祖国并参于研制“两弹一星”,为我国的航天事业做出了巨大的贡献;为了真理放弃家庭,甚至生命,诺贝尔在发明炸药时经历无数次失败,在试验的过程中,曾多次受伤,更因此失去了父亲和兄弟,但是他没有放弃,最终取得了成功,他牺牲了自己的家庭为社会做出了巨大的贡献。这些都可以作为培养学生爱国情怀的题材。
2.5 利用物理学史培养学生无私奉献的精神
在中学的物理教学中,教师不只是向学生传授物理知识,还要对学生的品格进行培养,培养学生无私奉献的精神。教师在传授知识的同时可以适当地用物理学家的事迹培养学生的品格。诺贝尔的事迹就是一个培养学生良好品格的题材,在课堂上,教师可以这样介绍诺贝尔:诺贝尔的一生可谓精彩之极,他是炸药的发明者,也是一位化学家,工程师同时他还是一位军工装备商,他的财产在当时的社会中可谓是富甲一方,但是他没有因为自己的身价去享乐,而是坚持不懈地做着科学研究,一直为社会的进步努力着。他曾说过:我的理想是为人类过上更幸福的生活而发挥自己的作用。诺贝尔在发明炸药时,曾多次与死神擦肩而过,而他的朋友,父亲和弟弟更是在研究的过程中失去了生命。诺贝尔没有被吓倒,他坚信自己只要不断尝试就一定会成功,这一定会是一项对社会很有用的发明。在经历了无数次的失败和尝试后,他终于成功了。诺贝尔这种为科学献身的精神一直被后人所赞扬。诺贝尔在遗嘱中,用自己巨大的财产创立了诺贝尔奖。意在鼓励那些为人类社会做出过巨大贡献的人。由此可见。诺贝尔将自己的一生都奉献给了人类社会,他这种无私奉献的精神,非常值得后人学习和发扬,教师可以以此来激励学生不断努力,为国家和社会做贡献。
3 在教学中应用物理学史需要注意的几个问题
3.1 不盲目崇拜物理学家
科学家曾经对科学的发展做出了非常巨大的贡献,而社会和历史也给予了他们极高的赞誉和评价。牛顿一生中在力学、光学、原子理论以及数学方面都做出了非常大的贡献,被人们称为“最伟大的天才”。教师在向学生介绍牛顿时,不能只介绍他为社会做出的巨大贡献,那样会使学生产生一种盲目的崇拜,从而失去了物理学史在物理教学中的价值。牛顿性格古怪曾同许多人发生战争论,更是在晚年时误入歧途,一心研究上帝第一推动,却一无所获。这样,就可以使学生对牛顿的各个方面都有所了解。
3.2 注重物理史料的权威性和真实性
在讲述科学家的经历、思想和发现时要务必保证真实,不能道听途说。在选用参考资料时,要选择影响意义较大的权威性著作。学生对教师所讲的知识是非常相信的,同时教师对学生的影响也是巨大的,所以我们在讲授历史方面知识的时候,不能生搬硬套,信口开河。否则出现了错误,将造成不可弥补的损失,也会对学生以后的学习造成困扰。
3.3 注重物理知识的继承性和连贯性 (下转第198页)(上接第151页)
物理学史是关于物理学的发生、发展和发现的历史。每一个新的理论都是在之前的基础之上建立起来的,即知识的本身具有继承性。物理学史上对于力学的研究,从亚里士多德的“给我一个支点,我可以撬动整个地球”到牛顿定律;对于电磁学的研究,从奥斯特发现电流磁效应到法拉第电磁感应定律。都足以说明知识是具有继承性和连贯性的。经过对历史事件的了解,不但让学生掌握了知识,还拓宽了学生的视野,增加了学习的兴趣,更能体会到物理学自身的系统性和完整性。
4 结束语
研究物理学史对于物理教学本身具有重要的意义。对于奋斗在教学一线的物理教师,要适当地向学生讲述物理学的历史,可以帮助学生了解物理学的发展过程和很多定理的发现过程。还可以向学生讲述科学家们的励志故事和爱国情怀,通过这些可以培养学生的学习兴趣、自主创新能力、团队合作精神以及热爱祖国的品质。总而言之,将物理学史引入物理教学是一个正确的方向,我们要坚定不移地走下去,汲取前人经验和成果,不断创新,为中国的素质教育做贡献。
基金项目:高等教育科学“十二五”规划课题项目基金(NGJGH2013048)
参考文献
[1] 陈毓芳,邹延肃.物理学史简明教程[M].北京:北京师范大学出版社,2012:1.
[2] 国家教委高等教育司.物理学史与物理教学讨论班纪要[J].物理实验,1991.1(1):2-4.
[3] 课程教材研究所.物理课程教材研究开发中心.高中物理必修(1)[M].北京:人民教育出版社,2005:67-81.
关键词:多媒体教学;物理教师;研究;新课改
一、国内外物理教学中多媒体手段应用的现状
1.国内物理教学中多媒体手段应用的现状
据笔者对国内学校应用多媒体的了解,最常见的情形是拆除黑板,挂上幕布,彻底与传统教学方式告别。所有这一切的“改革”无非让教师从“繁重”的体力劳动中及恶劣的教学环境中释放出来,告别动手擦黑板和“吃”粉笔灰的时代。
2.国外物理教学中多媒体的应用
美国的“电子教室”及“工作室物理”的教学器件的编写,突出重点,简明扼要,能够吸引并指导学生进行学习,对于教学中的重点和难点设置详细的解释以供学生调用,做到因人施教,力求实现物理教学的人性化。
二、对存在问题的思考
第一,在多媒体物理教学的改革中走极端,认为搞教改就是要原有的模式,建立全新的模式,故而追逐商家推出的一代又一代成套多媒体设备,追赶时尚,盲目攀比,造成了人力、财力的不必要浪费。
第二,在多媒体物理教室的建设中忽视了教师的授课和学生的学习。
第三,物理教学改革的目的在认识上还存在误区。
三、物理教学中应用多媒体的实践和认识
1.物理教学中教师的地位和作用
物理教学中应该强调教师与学生的双边互动,充分发挥教师的主导。只有通过教师的艰辛劳动才能把学生带入一个全新的知识领域。作为一名物理教师,无论其知识面还是其教学的能力和技巧都决定着学生的学习效果。
2.应用辅助教学手段应该有“度”
既然教师是教学的主导,那么任何教学手段的应用都是为教师的教学服务的。适“度”地应用多媒体,不但可以丰富教学手段,大大简化一些教学环节的复杂性,节约教学时间,增加单位学时的信息量,而且能够使教学活动更加生动有趣,也能够积极地调动学生学习的主观能动性。这是强调适“度”性,是以多媒体为主的辅助教学手段的应用不能喧宾夺主,更不能使个别教师产生依赖心理。
3.物理教学中,教师给学生解决问题的思维方式、思考方法比给学生解决问题的路径更重要
思维方式和思考方法是教师在教学活动中潜移默化地教给学生的。物理学中许多内容的讲述和推导过程就是教育学生应用物理学的思维方式思考和解决问题,它是学生循序渐进的学习过程,这些过程中教师是决定的因素。学校教育不同于远程教育的最大特点是师生面对面的交流,体现了教学本身的生命性,它是任何现代化手段都无法替代的。因此,教师在教学中不但要能讲得明白,还要写得清楚,教师的每一步推导都会循序渐进地引导学生思考和理解物理内容的含义和本质。这是教师的思维过程的展示,也要把这样的思维方式教给学生,这便是“授之以鱼不如授之以渔”。
4.摆正多媒体在物理教学中的地位
我们不排斥现代化手段的应用,而是欢迎在物理教学中应用多媒体手段,但笔者认为多媒体手段只能是辅的,利用它来解决人工无法实现的诸多情况。在下列内容使用多媒体教学,收到效果很好。第一类:物理过程瞬间完成,学生用实验不易观察、理解,借助微机模拟,将物理过程“慢镜头”,或将某个瞬间状态“定格”以帮助学生理解,效果很好。第二类:一些抽象的知识和微观的知识,这些知识学生看不见、摸不着,理解困难,借用微机教学,生动形象,学生理解深刻。第三类:物理过程需要的时间太长,或者实验具有一定的危险,或者天体和卫星等宏观物理的知识,由于条件的限制,在物理课上无法完成实验,这些知识运用微机进行模拟,帮助学生认识其中的规律。
但是并不意味着每节课都要使用多媒体教学,也不意味着不管什么内容都要使用多媒体进行教学。多媒体不是万能的,有的教学内容不适合使用它。过去,虽然在黑板上做实验不对,现在“屏幕上做实验”同样也不对。实验的功能不仅是让学生准确地感知物理事实,深刻理解物理知识,它的价值还体现在培养学生实事求是的科学态度和理性批判的科学精神。学生通过实验的过程,可以直接获得成功与失败的体验。如果因计算机来模拟实验,久而久之会影响学生科学态度的形成,所以实验是计算机无法取代的。
四、以发展的眼光看待多媒体教学这一新生事物
多媒体教学的发展正处于期,随着科技的不断发展,新的手段会不断涌现。但是,我呼吁广大物理教师:你们不仅要积极地应用多媒体手段,而且要对多媒体教学这一新生事物有一个清醒的、正确的认识。既不盲目地追赶时尚,也不能拒绝先进的手段;既不要主次倒置,也不要过分地强调一个方面而忽视了另一方面。因为物理学本身是一门严肃的科学,物理学的教学也应该是严肃认真的过程,不必盲目地追求形式。多媒体教学仅仅是一种辅助教学手段,它对讲授物理学知识是不起决定作用的。只有准确地把握其科学性,方能真正准确、生动地把知识传授给学生。
参考文献:
[例一]:有一块冰漂浮在某液面上,当冰块全部熔化成水后,分析液面的高度是否改变?
分 析:解此题的关键是:抓住漂浮条件、质量有关内容及阿基米德原理等知识,通过比较冰块熔化前排开液体的体积V排与冰块熔化成水的体积V化水来确定液面的变化。
(1) 若V排 > V化水 则液面下降;
(2) 若V排 = V化水 则液面不变;
(3) 若V排 < V化水 则液面升高。
解:冰漂浮:ρ液gV排 = m冰g 则V排 = m冰/ρ液
冰化水:ρ水V化水 = m冰 则V化水 = m冰/ρ水
讨论:在ρ液>ρ水的液面上(例盐水)漂浮时,V排
在ρ液=ρ水的液面上(例水)漂浮时,V排=V化水即液面不变。
[思考一]:冰块放入ρ液< ρ水(例酒精)的液体中,当冰块全部熔化成水后,液面将 。
解: 因ρ液
V排 = V冰 = m冰/ρ冰
冰化水:V化水 = m冰/ρ水
因此:V排> V化水 即液面下降。
[思考二]:若冰块中有气泡、夹有小石块或小木块,冰熔化成水后,液面又将如何变化?
1、冰块中有气泡时,与[例一]的结论一样。
2、冰块中夹有小石块时:
讨论:漂浮在水液面上时
冰漂浮:ρ水gV排 = m冰g + m石g
则 V排 = m冰/ρ水 + m石/ρ水
冰化水:ρ水V化水 = m冰
则 V化水 = m冰/ρ水
石块沉:ρ石V石 = m石
则 V石 = m石/ρ石
因此:V排 > (V化水 + V石) 即液面下降;
沉在酒精中时:V排 = m冰/ρ冰 + m石/ρ石
(V化水 + V石) = m冰/ρ水 + m石/ρ石
则V排 > (V化水 + V石) 即液面下降。
3、冰块中夹有小木块时:
冰漂浮:ρ液gV排 = m冰g + m木g
则 V排 = m冰/ρ液 + m木/ρ液
冰化水:ρ水V化水 = m冰
则 V化水 = m冰/ρ水
木块漂:ρ液gV’排 = m木g
则 V’排 = m木/ρ液
讨论:(1)漂浮在ρ液 > ρ水的液面上(例盐水)时,V排 < (V化水 + V’排)即液面升高;
(2)漂浮在ρ液 = ρ水的液面上(例水)时,V排 = (V化水 + V’排) 即液面不变;
(3)漂、悬在ρ液 < ρ水的液面上(例酒精)时,V排 > (V化水 + V’排)即液面下降;
沉在ρ液 < ρ水的液面上(例酒精)时,
V排 = m冰/ρ冰 + m木/ρ
(V化水+V’排) = m冰/ρ水 + m木/ρ酒
则V排 > (V化水 + V’排)即液面下降。
[例二]:一装有石块的船漂浮在水面上,当将石块全部投入水中后,试分析水面的高度变化。
分 析:关键是比较投石前总的排水体积V排,与投石后船排水体积V’排 、石抉排水体积V石的总和。
(1) 若V排 > (V’排 + V石) 则液面下降;
(2) 若V排 = (V’排 + V石) 则液面不变;
(3) 若V排 < (V’排 + V石) 则液面升高。
解: 投石前漂浮:ρ水gV排 = m船g + m石g
则V排 = m船/ρ水 + m石/ρ水
投石后船漂:ρ水gV’排= m船g
则V’排 = m船/ρ水
石沉:ρ石V石 = m石
则V石 = m石/ρ石
因此:V排 > (V’排 + V石 ) 即液面下降
[思考]:若船中装的是木材,情况又如何?
解: 同理,投木前漂浮:ρ水gV排 = m船g + m木g
则V排 = m船/ρ水 + m木/ρ水
投木后船漂:ρ水gV’排= m船g
则V’排 = m船/ρ水
木漂:ρ水gV”排= m木g
则V”排 = m木/ρ水
因此:V排 = ( V’排 + V”排) 即液面不变。
[扩展]:船中装载物体,当将物体投入水中,液面的变化:
若所载物ρ物 > ρ水,物投入水中将下沉,则液面下降;
若所载物ρ物 < ρ水,物投入水中将漂浮,则液面不变。