研究性教學在大學物理課程中的運用

楊樹榮

(忻州師范學院，山西 忻州 034000)

研究性教學是指教師在教學過程中幫助學生進行知識構建，引導學生自己去認識和發現問題，激勵學生積極思考、探索，通過自主探究獲得知識的一種教學模式.作為一種教學的理念、策略和方法，研究性教學是高等院校提升教學質量和科研水平的重要途徑，也對高等院校的教學工作提出了一種新的要求.

1 大學物理開展研究性教學的意義

人類的科學發展史表明，物理學是一切自然科學的基礎，它的基本概念和基本規律被廣泛應用到所有自然科學領域.物理學的發展對人類的物質觀、時空觀、世界觀，以及對整個人類的文化都產生了極其深刻的影響.

大學物理是高校理工科學生必修的一門學科基礎課，它包括力、熱、電磁、光以及近代物理等五大部分，內容多而課時少，如何有效的組織教學，既能為大學生提供全面系統的物理學基礎知識、基本概念、基本思想、基本規律和基本方法，為大學生后續學習專業課程提供學科支撐和知識儲備，又能全面提高大學生的綜合素質和創新能力，使他們掌握必備的科學研究方法是教師首先要解決的問題.鑒于大學物理的這種專業支撐作用和學科本身的特點，結合當前國家經濟社會建設中對創新型高級專門人才的需求，在大學物理教學中開展研究性教學有著非常重要的現實意義.

在大學物理教學中實施研究性教學符合高等學校教學和科研相結合的要求.大學教師是先進知識的載體和傳播者，在研究性教學實施的過程中，一方面教師將大學生作為研究和解決問題的主體，提出相關的研討問題，啟發學生思路，讓學生自己去收集資料，引導學生質疑、探究和創新，進而獲取新知識.另一方面，研究性教學也對教師提出了更高的要求，促使教師不斷關注物理科學的前沿問題，研究本領域和相關領域的新問題，形成新的研究方向，進而把這些問題滲透在課堂中，以便及時更新、豐富教學內容.

2 大學物理開展研究性教學的可行性

高校物理教師具有較高的專業素養和綜合素質，大部分教師在教學的同時也在進行科研，他們會把學科發展的一些最新動態和成果引入教學活動中，將自己的研究問題的思路和方法傳授給學生.高校學生的心理特征和思維能力適合于開展大學物理的研究性教學.經過義務教育階段的基礎教育，大學掌握了較為完整的知識結構體系，擁有相當的知識儲備，生理和心理更加成熟，他們精力充沛，思維活躍敏銳，積極向上，有強烈的求知欲和好奇心，同時自信心和好勝心很強.教師可利用學生的這些特點，充分調動他們的主觀能動性和創造性，引導學生在研究過程中主動獲取知識、解決問題.

高校擁有開展研究性教學的環境和便利條件.圖書館、資料室以及電子閱覽室等有大量的圖書、期刊和雜志，可方便快捷地查閱到各種資料；校園網可使大學生獲取海量的信息資源.

3 大學物理教學中開展研究性教學的方法

大學課程在傳授知識的同時更應培養學生的學習能力、解決問題的能力、交流能力、團隊合作能力和創新能力，使他們能更快地適應未來工作的需要[1].研究性教學和學習的要義在于培養學生的科學精神和科學態度.學生的學習過程主要是從課堂開始，在課堂中能否滲透研究性教學理念或教學原則尤為重要.至于采用什么樣的教學方法，則是在研究性教學這一理念或者原則的統攝之下加以甄選.就大學物理教學過程中如何貫徹和體現研究性教學的理念，以及課堂教學如何組織、采用哪些教學方法，筆者結合自己的教學實踐歸納了如下幾個方面：

(1)以問題為中介引出對大學物理中基本概念的介紹.在學生進行了思考和初步回答的基礎上，再進行總結和深入剖析.例如，在課堂教學中，可設置如下討論題：①機械運動的兩種量度——動量和動能兩者的物理意義是什么？它們之間有什么區別和聯系？②庫侖力、洛倫茲力、安培力有什么區別和聯系？它們在電磁作用的能量轉化中各起什么作用？課堂討論可結合教學進度隨堂靈活進行，鼓勵學生大膽發言，發表不同見解，提出質疑，在爭論中提高認識.通過課堂討論，有利于學生加深對物理概念的理解與掌握，同時鍛煉了學生的語言表達能力、思維能力和分析解決物理問題的能力.物理教師要創造條件，讓更多的參與學生獲得成功體驗，以增強他們參與研究性教學活動的積極性.

(2)通過介紹歷史上的經典物理實驗，組織學生討論，引導學生找出這些實驗的“閃光點”，啟發學生學習科學精神，歸納科學研究方法.研究性教學的基礎是案例或問題，這里的案例或問題需要有現實背景[1].例如講授萬有引力時，提出引力常量G如何測量？牛頓于17世紀就提出了萬有引力定律，即任何兩天體(也包括物體)間的引力大小與這兩個天體(或物體)的質量乘積成正比，與兩天體(或物體)的距離平方成反比.但由于地面上兩物體之間的引力太微弱，所以引力常量G的測量非常困難.直到100多年后，才由英國物理學家卡文迪許于1798年利用設計極其巧妙的扭秤實驗測得.他用一根長6英尺(1.83m)的輕質木桿，兩端各連接一個小金屬球，做成啞鈴狀，并用金屬絲掛起來.再在靠近它們的地方各放一個重達350磅(159kg)的大球，它們對兩小球產生吸引力.這個力矩使金屬絲產生扭轉.一旦測得扭轉角度，就可知道吸力的大小.為了較精確地測量出微小的轉角，在懸絲上裝了一面小鏡子，小鏡子作為一個“放大器”.扭絲的微小轉動將引起反射光束在標尺上的亮點有較大的移動，測得反射光點的移動即可知扭絲的扭轉角，從而反推出扭轉力，進而算出引力常量.再例如，光的速度是一個很大的值，如何測量？第一個在地面上測光速的實驗是法國科學家斐索于1849年做的.他讓齒輪旋轉使由光源發出的光被切成一個個長度有限的波列，通過調節齒輪轉速使得透過槽口的光反射回來時剛好被擋住，然后將轉速增加一倍后，反射回來的光便恰好能從下一槽口透過而被看到，這樣利用距離和時間的比值就可測得光的速度.以上兩個物理常量，一個非常大，另一個非常小，如何測量都需要巧妙的構思.再比如伽利略提出理想斜面實驗，運用數學推導、抽象思維和科學實驗相結合的方法建立了自由落體定律.他的研究方法對后世的物理學發展有很大的貢獻.每討論完一個專題后，要求每位學生寫一篇總結體會，教師對這些體會仔細批閱，然后在課堂上同學之間、老師和學生之間進行交流討論，教師對優秀的總結體會作出點評.

哈佛大學校長尼爾·陸登庭說過：“最佳教育不僅應有助于我們在專業領域內更有創造性，它還應使我們更善于深思熟慮，更有追求理想和洞察力，成為更完善、更成功的人”.[2]我們所有教學理念的設計、教學方法和手段的改革，都應該朝這個目標不斷努力.大學階段研究性教學的開展還處在探索階段，持之以恒才能有所作為.我們有理由相信，研究性教學的星星之火，必然會給物理學教學乃至整個大學教育帶來嶄新面貌.

參考文獻：

[1]趙洪.研究性教學與大學教學方法改革[J].高等教育研究，2006，27(2)：71-75.

[2]陳秋菊，李巖松.哈佛大學校長尼爾·陸登庭北京紀行[J].國際人才交流，1998(5)：26.