《大學物理》在構建理工科學生科學素養中的實踐探索

摘 要：以物理學為主要內容的《大學物理》所講授的基本概念、基本理論和基本方法是構建理工科學生科學素養的重要組成部分，是一個科學工作者和工程技術人員所必備的。本文基于近年來新疆大學物理學院大學物理教學團隊在樹立學生學習信心、轉變學生學習習慣和激發學生學習熱情等方面的經驗總結，探索了大學物理課程在構建理工科學生科學素養中潛移默化的作用。

關鍵詞：大學物理 理工科學生 科學素養 實踐探索

大學物理課程在幫助學生系統的掌握物理知識，提高理解科學探究過程能力和科學技術對推動人類社會生產力發展作用的認知水平等科學素養方面，具有其它課程不可替代的重要作用，普遍得到了國內外各理工科院校的重視。本文基于近年來新疆大學物理學院大學物理教學團隊在樹立學生學習信心、轉變學生學習習慣和激發學生學習熱情等方面的經驗總結，探索了大學物理課程在構建理工科學生科學素養中潛移默化的作用。

一、大學物理教學團隊切實提高大學物理教學效果經驗總結

新疆大學物理學院大學物理教學團隊基于近年來的教學實踐發現，切實提高大學物理教學效果最根本需要樹立學生學習信心、轉變學生學習習慣和激發學生學習熱情。

1.基于學生的數學物理基礎，深入淺出講授物理知識重拾學生學習信心

物理教師在授課時需要重視學生數理基礎的個體差異性，深入淺出的講授物理知識讓學生逐漸樹立學好物理的信心。新疆大學大學物理教學團隊的經驗是：第一節課最好拿出一節課的時間給學生講解矢量、標量的概念及運算方法，切忌照本宣讀。如可以這樣講，空間上各向同性的物理量是標量、各向異性的物理量是矢量，然后讓同學們獨立思考他們知道的物理量哪些是矢量哪些是標量，再告訴他們標量遵守代數運算法則而矢量遵守幾何或解析運算法則，這樣絕大多數同學既能真正理解矢量和標量的概念又能掌握它們的計算方法，不會讓這一數學知識成為今后學習物理知識的攔路虎，以此類推在給學生講解速度、加速度等物理量的時候，可以先通過對物理現象的描述讓學生獨立思考給出速度、加速度的定義，然后再通過分析計算具體運動過程規律加深對這些物理量的理解和實際應用，久而久之逐步讓學生重拾學習物理的信心。

2.基于學生被動式學習狀態，變灌輸式為啟發式教學轉變學生學習習慣

物理教師在授課時必須變灌輸式為啟發式教學，逐步培養學生獨立思考能力轉變其學習習慣。新疆大學大學物理教學團隊的經驗是在給學生講授每一個物理學中的基本概念、基本理論和基本方法時，先從物理現象或物理實驗入手，通過對自然現象或實驗中各物理量之間關系的分析總結得出物理規律。例如，在給學生講解靜電場時，我們會重點強調靜電場的所有性質和規律都是建立在庫侖定律這一實驗定理的基礎上，作為大學生你們自己來分析一下兩個帶電體之間的相互作用，讓學生通過兩個帶電體電荷量的改變、距離的改變對相互作用力的影響分析，得出力是正比于兩個電荷量的乘積而反比于距離的平方的，系數可由實驗確定，在此基礎上讓學生獨立分析一個帶電體產生的場需要一個完全由其性質決定的物理量來描述，他們自然而然會想到電場強度的概念，教師只需要稍加引導讓學生注意一下物理量的矢標量性及運算方法，并基于電荷連續分布和不連續分布兩種情況各舉一個例子講解其具體計算過程，學生很快就理解并掌握了電場強度的概念和場強疊加原理。近年來團隊的教學實踐表明，變灌輸式為啟發式教學在培養學生獨立思考能力、轉變其學習習慣等方面刻不容緩。

3.基于教師獨特的人格魅力，加強課內外有效溝通激發學生的學習熱情

物理教師要想激發學生的學習熱情需要基于個人獨特的人格魅力巧妙利用課內課間時間加強與學生交流，而有效溝通的基礎是師生平等、實事求是，不論是課內還是課間營造一種各抒己見的民主氛圍對調動學生學習的積極性尤為重要。開學第一堂課教師留給學生的第一印象直接影響今后的交流和教學效果。因此，物理教師要足夠重視這一環節，第一堂課前以最親切、最凝練的語言通過介紹自身的學習經歷或物理學的發展歷程讓學生對物理教師或物理學產生一定的好奇心。此外，第一堂課需要強化課堂紀律要求并在今后的教學過程中嚴格執行，給學生樹立認真負責的良好形象。通過課前點名、批改作業和答疑機會盡快熟悉學生姓名、學習態度和掌握情況并及時給予關心和輔導，學生一旦意識到物理教師對自己的關注潛意識會幫助提高學習物理的積極性。

二、《大學物理》在構建理工科學生科學素養中的實踐探索

以物理學為主要內容的《大學物理》所講授的基本概念、基本理論和基本方法是構建理工科學生科學素養的重要組成部分，在教育教學中應引起廣泛重視并在實踐中不斷探索。

1.基于各理工科專業的特點，理論聯系實際深化學生對物理知識的理解

物理學中的每一個概念、規律都是從生產生活中提煉并建立，并且在社會活動中加以發展和完善的。各理工科學生的專業特點決定了他們對物理知識的關注點有所側重，要想真正加深學生對物理知識的理解需要在授課過程中講授清楚物理學的基本理論如何在其它自然科學和工程技術領域解決實際問題。例如在給生科院的學生講授比熱容概念時你可以問學生自然界什么物質的比熱容最大，他們會異口同聲的說是水，你再問他們為什么生物體90%以上都是水構成的呢，他們會很好奇的等待老師的解釋，你再結合比熱的概念告訴他們比熱容是單位質量的物質溫度升高或降低1℃吸收或放出的熱量，水的比熱最大意味著單位質量生物體溫度升高或降低1℃需要的熱量最多，換句話說主要有水構成的生物體熱穩定性最好，這對自然界中的恒溫生物來說是尤為重要的。

2.基于多媒體授課效率優勢，引入演示性實驗提高大學生科學探究能力

21世紀90年代以來興起的多媒體技術，以其在處理信息上所具備的生動性、廣泛性、集成性、可選擇性和高效性及使用者可直接參與性等突出優點，迅速在包括教學在內的各種領域獲得廣泛使用并取得顯著的效果。將多媒體技術用于大學物理的教學工作，一方面可以保證教師在有限的時間內完成endprint

教學內容；另一方面可以通過生動形象的多媒體課件在授課過程中引入演示性實驗提高學生科學探究的能力，激發學生學習的積極性和主動性，從而有效地改善大學物理的教學效果。物理學是一門實驗學科，許多物理定理都是通過實驗發現的，例如在講解力是改變物體運動狀態的原因就可以通過引入一個小球從一定高度滾動至無限長光滑平面的演示性實驗，讓學生通過分析物體的這一運動過程加深對牛頓運動定理的理解。此外，在認識簡諧振動的運動規律時可以先引入彈簧振子的演示性實驗，讓同學們根據演示性實驗過程分析彈簧振子受到的力、位移、速度、加速度的大小方向是怎樣變化的，最后歸納總結得出簡諧振動的運動規律。

3.基于教學相長的教育理念，提高學生對科技推動生產力發展認知水平

教學活動是一個教學相長的過程，物理教師除了講授好書本上的物理知識外還應該調動學生的積極性讓他們結合自身專業特點在課堂上給大家介紹科學技術在人類生產力的發展過程中是如何發揮作用的，提高大學生對科技推動生產力發展的認知水平。例如，在講授熱力學基礎之前可以給學生布置一次課前作業，讓他們利用課余時間查閱資料課堂上給大家介紹瓦特發明蒸汽機是怎樣催生第一次產業革命使人類歷史進入工業化時代的，然后基于學生的感性認識先從宏觀上引入壓強、體積、溫度、內能、功和熱量等描述熱力學系統狀態和性質的物理量，再結合氣體動理論給出這些物理量的微觀解釋和熱力學第一定理，最后通過和學生們一起舉例分析熱力學定理在我們的生產生活中都有哪些體現，真正做到對這些概念、定理的理解和掌握。近年來的教學實踐表明這種互動式教學方法既激發了學生的學習興趣又顯著提高了學生對科技推動生產力發展的認知水平。

綜上所述，大學物理所講授的物理學知識已經滲透到自然科學和工程技術的各個領域，它在幫助學生系統的掌握科學知識，提高理解科學探究過程能力和科學技術對推動人類社會生產力發展作用認知水平等科學素養方面發揮著無可替代的作用。物理教師在教授物理學這一邏輯嚴謹的實驗學科的過程中身上體現出來的實事求是、精益求精、誨人不倦的人格魅力和嫻熟的教學技能勢必會感染到學生并激發他們的學習熱情，讓學生體驗進步的同時，重拾學習的信心，增長知識的同時，實現人格魅力和科學素養的全面發展。

參考文獻

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作者簡介：陳恒雷（1979.04-），男，山東，博士，新疆大學物理科學與技術學院，副教授，研究方向：大學物理教學研究。endprint