物理學是研究物質運動的一般規律和物質基本結構的學科。作為自然科學的帶頭學科,物理學研究范圍大至宇宙、小至基本粒子等一切物質最基本的運動形式和規律。因此,物理學成為其他各自然科學學科的研究基礎。它的理論結構充分地運用數學作為自己的工作語言,以實驗作為檢驗理論正確性的唯一標準,是當今最精密的一門自然科學學科,是整個自然科學和現代技術發展的基礎。物理學在現代生活、社會生產、科學技術中有著廣泛的應用。
技工院校的教育模式
物理課按照教學目的和學生的認識規律,有計劃地選取物理科學的內容,并將其改造成學校的一門課程。物理是技工學校教學體系中的一門基礎文化課,也是學習其他相關專業課程的基礎。這就要求技工學校必須改善物理教學,使學生更好地掌握專業課必備的物理知識。
眾所周知,技工院校的教學模式與普通義務教育的教學模式有著很大的不同。對于物理教學來說,不同性質的學校區別就更大了。在義務教育的初中、高中階段,物理教學主要是教授理論物理的基礎知識,以素質教育作為主要目標;而技工院校的學生直接面對就業,因此在教學中就必須貫徹以就業為導向、以能力為本位、以學生為主體的職業教育教學理念,適應中等職業教育人才培養模式、教學模式、評價模式的改革需要。按照“教育與產業、學校與企業、專業設置與職業崗位、教材內容與職業標準、教學過程與企業生產過程”對接的教學改革要求,更新教學內容,改革教學方法,增強教學的針對性和實效性,適應信息化教學手段,才能適應新形勢下企業對技工院校的要求,也只有這樣才能真正地發揮物理課程在技工院校課程體系中的核心、基礎作用。
結合我國的技工院校教育實際,筆者對物理教學進行了大膽地實踐和探索,提出了“三結合”的教學思路。改變傳統物理課堂教學的形式和方法,是物理教學改革的必然要求;重視學生的創新精神和動手能力的培養、提高學生的綜合素養,是教學的核心所在。這樣做,不僅有利于培養學生有現代科學的基礎知識,又能夠培養有一定實踐技能的高技能人才。
技工院校的大部分學生在初中時期普遍對上物理課存在懼怕心理,他們的物理學習水平處于較低層次。而大多數學校的物理教材內容以知識傳授為重點,知識與專業技藝、生產實踐聯系不夠密切,缺少技校教學特色,學生容易產生厭學情緒。如果不改變這種現狀,不僅不利于學生良好習慣的養成及綜合素質、能力的提升,還將影響學生學習的積極性及未來的就業和發展。
本文根據筆者多年來的教學實踐和探究,提出技校物理教學“三結合”的教法和學法,以培養學生的創新精神和動手能力為目標,與同行們一起探索、改進和提高。
物理教學必須與專業知識相結合
技校物理教材的選擇和處理應體現讓多數學生學得會、夠用、實用、服務專業的思想。
例如:建筑工程類專業關于“力學”這部分知識作為教學的必修課重點,舍棄或弱化與專業無關的計算、推導等純理論內容。面對機械電子類專業學生,可重點突出電磁學知識和電子方面的知識;面對機電數控專業學生,則可以將物理知識與電工基礎課中的電磁學知識進行有效地整合,避免教學內容的重復。做到理論聯系實際,學以致用。
同時,要重視現代物理的教學。教師應關注社會的進步、了解現代科學技術的發展變化,應用現代教育技術將先進的知識和思想以文字、圖片、聲音、視頻的形式滲透于物理教學之中,擴大知識面,提高學生的認知興趣。
在課堂教學中,教師必須為其專業教學服務,應該與學生所學專業有機結合,突出介紹物理知識在學生所學專業中的實際應用,使學習內容、例題或習題盡量與學生的專業聯系起來,創設與專業有關的物理情景,讓學生意識到物理知識的用途,學生的學習興趣就會快速提高。
例如:對建筑工程類的學生,在講解力的合成與分解中,引入吊車起吊重物時的受力分析,計算鋼索和橫梁上的分力的大小,知道兩分力的大小遠大于重物的重力。由此說明,吊車的安全問題、超重運行為是導致發生吊車鋼索斷裂、傾倒等危險事故的主要原因。
又如,自由落體運動教學中,一塊磚塊從離地20m高處不慎落下,計算可知下落所用時間為2s,落地時的速度為20m/s。由此說明,磚塊下落的時間短、速度快。因此,在建筑工地上,必須要求安全施工,即建筑物四周要設置防護欄、防護網、進入工地要戴安全帽等常識。
再如,講到地震波的環節時,地震波有橫波和縱波兩種。地震時,房屋倒塌,造成人民群眾的生命財產受到極大的損失。而房屋倒塌又是導致人員傷亡的重要原因。因此,建筑工程師必須重視建筑物的抗震能力,掌握房屋建造的科學性和安全性。
物理教學必須與創新教學相結合
創新是以新思維、新發明和新描述為特征的一種概念化過程。起源于拉丁語,它原意有三層含義:第一,更新;第二,創造新的東西;第三,改變。創新是人類特有的認識能力和實踐能力,是人類主觀能動性的高級表現形式,是推動民族進步和社會發展的不竭動力。一個民族要想走在時代前列,就要不斷地進行創新。創新在經濟、商業、技術、社會學以及建筑學這些領域的研究中有著舉足輕重的分量。在中國經常用“創新”一詞表示改革的結果。既然改革被視為經濟發展的主要推動力,促進創新的因素也被視為至關重要。
創新是實施素質教育的關鍵,把培養學生的創新意識和創新能力作為技校物理教學改革的重要目標,顯得非常重要。
近年來,在物理教學中專門進行了“科技與創新”的講授,用多媒體手段講解了什么是科學、什么是技術、什么是創新等問題,介紹了中國古代四大發明,也介紹了現代中國的創新成就。還利用小發明實物作品,介紹了小發明作品的新穎性、先進性和實用性的顯著特征,指導學生學習和理解創造發明的一般方法,要求學生增強自信心,留心身邊的事物,從學習、勞動和生活中去尋找小發明的金點子,大膽地去想象、構思、創新,在創新創業活動中,學會學習、學會思考、學會創造。這對于培養學生的興趣,啟發學生創新的靈感有一定的指導和幫助。
學校舉辦了“希望之光”創新創業競賽活動。從課題的選擇、作品的構思、作品的特點和畫出草圖等方面,要求學生提交一份創新作品構思方案申報表,為學生的小發明活動建立一個平臺,把其中的優秀作品選送參加省、市創新創業大賽。學校成果研制的“便捷式紗線強度和伸長量測量器”和“多用途太陽能遮陽傘”榮獲省創新創業大賽一二等獎。“遙控電動烏篷船”作品參加紹興市首屆“校園科學小達人”比賽,通過初賽、復賽和決賽,獲得“優秀校園科學小達人”榮譽稱號,為學校爭了光。
結合專業知識要求,引入“搭高不倒”建筑設計的實踐活動課,利用一次性的紙杯、竹筷、吸管、牙簽及透明膠帶等材料,規定一定的數量和制作時間,進行搭高不倒。通過團結合作、精心制作,不少小組能搭高3米以上。
多方位培養學生的學習興趣,加強科技創新意識的教育。學校結合教材內容將物理學家的創新精神和追求科學的高貴品質引入課堂教學,讓學生深刻地體會科學家所具有的敢于創新、百折不撓的進取精神,潛移默化地培養學生的創新意識和科學素養。
諸如出身于世代工匠家庭的魯班,從小就參加過許多土木建筑工程勞動,逐漸掌握了生產勞動的技能,積累了豐富的實踐經驗。魯班的發明有曲尺、墨斗、鐵鋸、飛鳶、云梯和鉤鉅等;世界著名的發明家、物理學家愛迪生擁有超過2000項專利發明,其中留聲機、電燈、電力系統和有聲電影的發明,豐富和改善了人類的文明生活,其中電燈的發明經歷千余次的實驗研究才獲得成功。
許多物理學家的感人事例,足以撥動技校生的心弦,應是創新教學內容的重要組成部分。
物理教學與科技制作活動相結合
美國華盛頓兒童博物館上有一句醒目的格言:“我聽到了就忘記了,我看見了就記住了,我做過了就理解了。”我國心理研究資料表明,只有將所學知識與學生的生活實踐活動聯系起來時,學生才會對所學知識產生濃厚的學習興趣和探究欲望,并真正地進入到自主學習和自主探究的學習活動中。因此,在教學過程中應讓學生聯系生活實際,開展物理實踐活動,把培養學生的技能素養和動手能力落到實處。
主要做法:一是面向多數學生開展豐富多彩的科技制作活動,安排一些課外的小實驗或小制作,提高學生的實際動手能力。學校組織了紙橋梁的設計制作及承重比賽活動。讓學生在參與活動的過程中感受建筑設計的科學性、技術性,引起學生對力學知識運用的濃厚興趣和對技術進行深入探究的內在沖動。在電路知識學習中,制作電子門鈴、電子賀卡等簡易電路的安裝,讓學生認識更多的電子器件,這對于學生理解電路的串聯和并聯、理解電路原理具有很大的幫助和促進作用。
二是以選修課的形式,組織部分學生參加物理創新培訓班,輔導學生開展小制作和小發明活動。近年來,學生參加的實踐制作活動有:紹興烏篷船的創新設計和制作,著名建筑物的創新設計和制作,紙橋的制作和承重實驗,A4紙制作船體的承重比賽,水火箭的制作和發射比賽,雞蛋落地不破的方案設計和試驗。活動結果的評定分優秀、良好、及格和不及格四個等級。學校對優秀作品舉辦了展示活動,如紹興烏篷船的創新作品、著名建筑物的沙盤模型,在校園內陳列展出,吸引了眾多同學的眼球,得到廣大師生的好評。
“興趣是最好的老師”,技校物理“三結合”的教學形式,有利于激發學生學習物理的興趣,使學生在愉悅的氣氛中收獲知識、提升能力。不少學生從厭學到愛學,體現在期末的基礎知識考查中,學習成績明顯提高,90%以上的同學能合格通過,拿到規定的學分,更可喜的是考試的卷面分達到90分以上的學生占了25%,從這點也說明了技校物理教學的“三結合”教改是可行的,是卓有成效的。
“三結合”教學方法符合技校物理教學的客觀實際和要求,能為技校物理教學注入活力和動力。教師要不斷地探索新問題、新方法和新策略,為我國經濟社會發展輸送優秀的應用型人才和技能型人才。
總之,技工院校物理教學方法的探究還遠遠不止以上提到的幾點,還需要物理教師在日常的教學過程中多積累經驗,大膽地嘗試各種新穎的教學方法,鼓勵學生多開展創新型實驗,更好地為學生的職業生涯服務。
(作者單位: 浙江省紹興市技工學校)