文科物理教学难点分析与解决建议.pdf

第26卷第2期 阜阳师范学院学报 自然科学版 Vol 26 No 2 2009年6月 Journal of Fuyang Teachers College N atural Science Jun 2009 文科物理教学难点分析与解决建议 倪致祥 顾江鸿 阜阳师范学院 物理与电子科学学院 安徽 阜阳 236041 摘 要 研究了文科物理教学中的主要难点及其产生原因 在分析现有解决方案的基础上提出了解决建议 并说明了 在现代科技环境下建议的可行性 关键词 文科物理 教学 难点 中图分类号 G642 文献标识码 A 文章编号 100424329 2009 0220059202 D iff iculties of liberal arts physics teaching and Some Solusions N I Zhi2xiang GU Jiang2hong S chool of Physics and E lectronic S cience of Fuyang T eachers College Fuyang A nhui236041 China Abstract The main difficulties of L iberalA rts Physics teaching and their causes are analysed in the paper Based on the above research some solusions of L iberalA rts Physics teaching by using modern technology are given later Key words liberal arts physics teaching difficulty 0 引言 物理学是研究物质最基本的性质 运动规律及 其相互作用的学科 物理学的概念 理论和方法不 仅为化学 生物学等几乎所有的其它自然科学学科 提供了基础 也渗透到了经济学 社会学等社会科 学的各个领域 物理学研究的成果不仅促进了技术 进步 推动着人类物质文明的发展 而且促进了思 想解放 改变着人类精神文明的进程 物理学的进 步对社会发展和人类生活的改善有着不可估量的 影响 已经并仍在为人类文明作出巨大贡献 物理教育不仅向人们传播最基础的科学知识 而且可以培养学生的实践和创造能力 培养学生追 求真理的理想和辩证唯物主义世界观 激发学生求 知热情和探索精神 从这个意义上说 物理教育是 素质教育的核心内容之一 不仅科学技术人才的培 养离不开物理教育 人文社会工作者也需要物理教 育 随着社会发展对人才需求的变化 文理科交叉 渗透已经成为必然的趋势 提高理科学生的文化素 养的同时提高文科学生的科学素养 正在成为社 会的共识 无论从社会需要的角度 还是从个人素 质提高的角度看 在大学里为文科学生开设物理课 程都是必须的 1 文科物理教学难点分析 物理学是一门定量化的实验科学 依据实验测 量为基础和利用数学工具来处理是物理科学的两 个最显著特点 历史上伽利略就是从这两点进行突 破 才创立了物理科学的 然而 对于我国现在大学 文科的学生而言 这两点也是他们感到最困难的地 方 有不少大学生表示 自己就是因为怕物理学不 好才改成文科的 其中怕主要就怕在这两点上 首先 物理实验教学虽然涉及相关的物理知 识 但是更主要的是一种实际操作技能培养 需要 花费相当多的时间 我国现在的高考形式决定了只 能在纸上考实验知识 无法测试学生的动手能力 收稿日期 2009204229 基金项目 安徽省教学研究项目 2007jyxm339 作者简介 倪致祥 教授 研究方向 理论物理 因此 从提高升学率的角度 几乎所有的中学教师 和学生都更愿意把时间用在理论学习上 这就造成 了现在中学生实验操作能力普遍较差的现象 其中 物理实验最为突出 其次 虽然所有的高中学生都学数学 但是由 于文理分科 文科学生所学的数学知识得不到足够 的应用机会 这对他们深入理解数学概念与理论 掌握计算技能与方法和发展应用意识与能力产生 了极为不利的影响 造成了文科学生实际数学水平 偏低的现象 这种情况反过来又影响了文科学生学 习数学的兴趣 形成了一个恶性循环 现在大学的文科学生 特别是普通大学的文科 学生尽管非常需要补充物理科学的营养 但由于这 两个难点的存在 大多数人都不愿意选修 或者说 不敢选修文科物理 这也是我们开展大学文科物理 教学的困难所在 2 解决方案的研究 为了解决文科物理教学中的这个重要问题 人 们进行了大量的理论研讨和实践试验 形成了不同 的 有些甚至对立的教学观点和教学方案 一种典型的观点认为文科物理教学应该在内 容和方法上避开这两个难点 即一不做实验 二不 用数学 主要定性介绍经典与近代物理学中的主要 结果和思想方法 同时也介绍一些物理学成果在生 产和生活中的应用 在此基础上建立的教学方案优 点是文科学生容易接受 可行性强 但不足之处是 丢掉了物理学中最重要的特点 也使得文科学生知 识结构中最大的弱点未能通过学习而得到应有的 弥补 与此相对立的观点认为文科物理教学应该在 内容和方法上重视这两个难点 即通过做实验和用 数学提高学生这方面的能力 既可以弥补文科学生 知识结构中的缺陷 又可以向学生传授物理学的核 心思想和方法 与之相应的教学方案优点是针对文 科学生最需要补强的弱点进行教学 也突出了物理 学科本身的特点 意义较明显 但缺点是教学难度 较大 需要的学时较多 在实践中难以实施 在实践中采用得较多的是折中方案 一是做一 定的实验 但不做学生实验 只做演示实验 二是用 适当的数学 但不用高等数学 至多用到高中的数 学知识 这样做既可以体现物理学的主要特点 弥 补文科学生知识结构中的弱点 又不需要太多的学 时 学生也容易接受 我们认为上述折中方案虽然可行 也有价值 但只是一个不得已的选择 理由如下 第一 只做演示实验 不做学生实验虽然可以 给学生提供一定的感性知识 但是不能让学生亲身 经历实验过程 体验物理科学的探究方法 在技能 和情感上得不到相应的发展 而这些正是文科学生 最欠缺的 第二 高中所教的是初等数学 适合描述稳定 的状态 要描述动态的发展过程就离不开高等数 学 而研究动态发展是现代科学的一个主要特征 离开了高等数学 就难以定量描述物理学中的基本 规律 例如牛顿运动定律 麦克斯韦方程等 保尔 拉法格在 忆马克思 中谈到 马克思认为 一种科 学只有在成功地运用数学时 才算达到了真正完善 的地步 今天的社会科学正在向定量化方向发展 作为未来的人文社会工作者 大学文科学生适当掌 握一些定量化的思想和方法 对于其今后的发展大 有益处 这是面向未来的大学教育所要求的 物理 学是最先定量化的学科 在定量化的过程中建立了 大量的数学模型 获得了许多成功经验 这些案例 现在已经被化学 生物学 经济学和社会学等学科 借鉴 但是离开了高等数学 学生就无法理解这些 数学模型的建立和求解过程 也不能从中获取应该 得到的营养 这不能说不是一个重大的遗憾 那么能不能妥善地解决上述矛盾呢 我们认为 在几十年前还不能 但是现在可以 第一 今天 许 多经典的物理成果已经成功地转化为生产力了 大 量包含物理知识的产品已经进入了人们的日常生 活中 如电视 手机 电磁炉等等 物理就在我们身 边 从最广泛的意义上说 这些产品的使用本身也 是一种实验 在此基础上可以进一步设计出一些学 生可以自主进行的物理实验 例如可以利用手机的 发射功能做电磁波传播实验 第二 现代计算机计算的发展 使我们在掌握 高等数学最基本的概念 如变化率 和公式的基础 上 利用数学工具软件 如M athematica 可以非常 方便地计算出所需要的结果 这样 数学不再成为 学习物理的拦路虎 例如 考虑一个在空气中从高度h处自由下落 的物体 在速度不太大的时候 空气阻力与速度的 大小成正比 方向相反 以地面为原点 坐标轴竖直 向上 阻力为F km x 重力为G m g 牛顿 第二定律为m x F G m x m g 初始情况 为x 0 h x 0 0 这个问题在M athematica 中的求解命令为 下转第63页 06 阜阳师范学院学报 自然科学版 第26卷 富课堂教学形式和方法 学生很容易直观地理解和 掌握物理基础知识和基本规律 提高学生的学习兴 趣和教学效果 教学中使用数学软件 使学生形成 借助数学软件工具处理问题的意识 同时 培养了 学生分析问题 解决问题的能力 以M athematica 和M atlab数学软件作为教学的辅助工具具有重要 意义 以后的课堂教学中进一步利用数学软件进行 探索性的尝试 努力提高自己的教学水平和学生的 素质 参考文献 1 黄时中 袁广宇 朱永忠 等 大学物理学 下册 M 合肥 中国科学技术大学出版社 2008 1862187 2 母国光 战元龄 光学 M 北京 高等教育出版社 1979 2342237 3 王一和 力的单位命名者2伊萨克 牛顿 J 中国计 量 2004 44 1 40 4 倪光炯 王炎森 文科物理 M 北京 高等教育出版 社 2005 120 5 钞曦旭 杨万民 唐纯春 MA TLAB及其在大学物理 课程中的应用 M 西安 陕西师范大学出版社 2006 2792281 图2 牛顿环的软件模拟图像 每行图中 左为M athematica模拟结果 右为M atlab模拟结果 参数 a R 1 9m 450 nm n2 1 空气 b R 1 9m 600 nm n2 1 空气 c R 1 9m 600 nm n2 1 62 CS2 上接第60页 DSolve x t k x t g x 0 h x 0 0 x t t 输出的结果为 e kt g ektg ekthk2 ekt gkt k2 取参数k 2 g 10 h 10 用M athematica中的 作图命令 k 2 g 10 h 10 plot x 2 10 10 t t 0 2 由上述结果可以画出运动方程曲线 即物体高 度与时间的关系曲线 图1 3 结论 依据实验和应用数学是物理学最重要的特征 在大学文科物理的教学过程中要不要体现 能不能 体现和怎样体现出这两个基本特点 是开展文科物 理教学的一个重要问题 我们认为必须要体现出 在现代科学发展的环境下也完全可以体现出这些 特点 离开了实验和数学 我们所教的就不是物理 学生也不能从中吸取所需要的营养 文科物理教学 将偏离其初衷 图1 物体高度与时间关系曲线 参考文献 1 郑明学 邱 雄 开设文科物理选修课程提高文科学 生科学素质 J 国际物理教育通讯 2002 11 2 332 37 2 王泽良 刘海兰 唐宗岳 文科物理 J 物理与工程 2