以实践能力培养为目标的高校物理教学创新

项会雯

摘   要：物理学作为一门自然科学的基础学科，在高等教育阶段中是理工科类专业的必修基础课程，同时也在不断与人文、社科科学相互渗透，其在培养高校学生的科学素养以及实践能力方面发挥着重要的地位和作用。随着社会发展对具有专业知识背景的应用型人才的需求不断增加，高校物理教学中应重视对学生实践能力的培养，通过教学创新和改革，提高学生的科学探究能力和理论联系实际的能力，进而提高其核心竞争力。

关键词：实践能力  高校教育  物理教学

中图分类号：G642.0                                文献标识码：A                        文章编号：1674-098X（2019）06（a）-0228-02

物理学是研究物质的结构、相互作用及其运动规律，并以实验为基础的自然学科。其研究对象涵盖了微观、介观和宏观等不同尺寸，其内容涉及力、热、光、电磁、量子论、相对论等不同学科分支，它是所有自然学科和工程技术的基础，也是不同专业学生了解自然科学发展的重要来源。学好物理可以帮助学生养成良好的科学素养，使其逻辑思维能力得到训练，学到科学研究的方法，提高自身解决实际问题的实践能力。但是，对于目前高校中很大一部分学生来说，物理是一门枯燥难学的科目，通过考试获得学分已是不易，更不要枉谈通过物理学习提高自身的实践能力。基于高校应用型人才的培养目标和目前高校物理教学中普遍存在的重理论轻实践的现象，高校应重视物理教学创新。本文从教学内容和教学方法角度出发，提出关于高校物理教学如何提高实践能力的几点建议。

1  创设物理情境，深化知识的理解

物理来源于生活与生产，教师应在物理教学的知识点讲解中适时地创设情境，结合生活实例、科技前沿动态等素材，利用多媒体课件、演示实验等多样化手段创设相关的物理情境，以加深对知识的理解与应用。需要注意，根据不同年龄段学生的心理特点，物理教学中的情景导入原则也有所差异。高校学生较中学生一方面已具备一部分物理基本概念，会更注重事物内在逻辑关系和实用性，另一方面对于某些概念可能存在基于生活经验和以往固有知识的思维定势。因此在高校物理教学的情境创设中，不应仅考虑趣味性和生动性，更要有符合大学生心理预期的更有价值的物理情境设置，下面从物理课堂教学的三个方面介绍创设物理情境的不同方式。

1.1 联系生活与科技前沿素材，引发物理知识的共鸣

客观世界蕴含了丰富美妙的物理知识，利用日常生活实例和科技前沿动态适时创设物理情境，可以引发学生对物理知识的共鸣，帮助学生建立起理论与实践的联系。比如，刚体力学是物理教学中的一个重点和难点，刚体在工程技术如机器部件运行，舰船、飞机、火箭等航行器的运动以及天体姿态运动等现象中是一个重要的研究模型。这里对于力矩这一新概念的导入就可以“就地取材”创设情境。教师可以采用“笨拙”的方式对门施加作用力，如沿着门的边缘向上提拉，或者朝着门轴方向水平推拉，这样的结果当然是门无法关闭或打开。这虽是一个浅显直观的现象，却可以启发学生思考其蕴含的深层次物理原因。学生在学习这一章节之前已经熟悉了力的概念和牛顿三定律的内容，即对“力是改变物体运动状态的原因”的结论很熟悉。此时提出启发性问题——为什么此时的作用力不能改变门的运动状态？学生依靠直觉的回答很可能是作用力的方向不对，这时引导学生思考上述结论的适用范围，即仅适用于质点模型，而门的定轴转动需要采用刚体模型，进而利用图示引入力矩的概念[1]。另外在课堂中引入科技前沿动态发展也是创设情境很好的方式，如在学习相对论章节时，介绍“黑洞照片”、“引力波”的相关知识点;学习量子物理时介绍“量子通信”的技术发展等。

1.2 利用多媒体课件，直观展示物理过程

快速发展的多媒體技术对教师的日常教学起到很好的辅助作用，利用多媒体将声像技术与计算机结合的特点，可以把抽象、复杂、微观的物理过程以直观生动的形式展示出来。例如，驻波的形成过程就很适合采用动画演示的教学方式，因为仅靠实物照片或者实验演示并不能直观呈现“波的叠加干涉” 过程，而动画却能直观、准确地呈现矢量叠加的细节，加深学生对驻波的理解。另外在学习光的干涉和衍射时，利用多媒体课件模拟惠更斯-菲尼尔原理所提出的子波叠加并形成明暗相间条纹的过程，可以有效帮助学生理解衍射过程以及明、暗条纹形成条件公式的推导。

1.3 利用演示实验，体验探索与发现的学习过程

物理学是基于实验的一门学科，教师在大学物理教学中不仅要重视严谨的理论推导，也不能忽视实验演示的重要性。物理演示实验一般以定性或半定量为特点，恰当的演示不仅可以使学生更为直观地理解物理过程，还可以让学生体验探索与发现的学习过程，这种物理情境创设在以培养实践能力为目标的教学中是必要的。有关利用演示实验创设物理情境的教学方式，给笔者留下深刻印象的是美国麻省理工学院的Walter Lewin教授，他在课堂上非常善于利用直观的实验来演示复杂深刻的物理原理，为了讲解单摆的摆长和质量对其摆动周期的影响和机械能守恒定律，他在教室设置了一个大型单摆，还亲身做起了人体单摆实验[2]。这种演示课堂带给人们一种来自物理原理的震撼，和源于教师的科学热情与创新的精神享受。考虑到不同学校的现实条件限制，我们也许做不到Lewin教授那样的实验演示，但应尽其所能开展相应教学活动。如在进行振动的合成与分解的教学中，考虑到该章节涉及到较多的动态物理过程，教师在教学中可利用自制教具或采购的振动合成演示仪来直观展示振动的合成与分解过程;进行动量守恒和角动量守恒教学时，借助牛顿摆、转椅和哑铃等经典器材展示物理定律的应用和体现。

2  理论联系实际，学以致用

只要仔细琢磨就不难发现，其实实际生活中处处都蕴含着丰富的物理知识，利用这种联系开展教学创新活动，是培养学生学以致用的实践能力的有效途径。例如，学生在大学物理实验课程中学习了拉伸法测量金属丝杨氏模量的测量实验后，可向学生布置如下探究任务：试利用该实验装置，完成给定的薄纸张或金属薄片厚度的测量。这样的实践任务安排可以使学生主动思考光杆杆放大法的原理，以及利用逐差的数据处理方法。在学生进行单缝衍射及光强分布测量的实验中，可以启发学生利用实验原理和仪器尝试测量头发丝的直径大小。由于已经做过相似原理的课堂实验，所以对于学生而言这些任务的操作难度并不大，这样既能锻炼其理论联系实际的应用能力，又能通过探究活动的进行使学生获得成就感，消除对物理的畏难心理和认为物理没什么用处的狭隘看法，可以对其以后的物理学习起到激励作用。

3  重视实验实训课程，提高综合性、创新设计性实验的比重

实验实训课程是高校专业人才培养方案的重要组成部分，也是构成专业实践教学体系的主要模塊。为了达到更有效地培养学生实践能力的教学目的，高校在现有的物理实验课开展条件的基础上，应对实验实训课程安排进行创新和优化。根据实验类型，大学物理实验一般可分为基础性实验、综合性实验和创新设计性实验，其中基础性实验的课程设置已有较成熟的模式，高校一般会根据不同专业的培养需求选择开设不同的基础性物理实验课程，但综合性和创新设计性实验课程的开展程度还尚显不足。针对这种现象，高校的人才培养方案制定者应首先应具有与时俱进教育理念，给予实验实训课程足够的重视。同时高校教师应在现有的实验条件下尽可能多开展相关综合性、创新性设计性实验活动。例如，在学生在理论课上学习了光电效应的理论知识后，可相应开展开放实验项目，鼓励学生利用物理原理自主设计实验，试对普朗克常数进行测量，并和其理论值比较计算测量误差。启发学生根据理论上遏止电压和入射光频率之间的线性关系，可以选择已知大小的不同频率的的入射光进行光电效应实验，测量并记录光电流为零时的电压值（即为遏止电压），将测得的实验数据进行直线拟合，可得遏制电压与入射光频率的线性比例系数。根据光电效应方程，此系数就是普朗克常数与电子电荷量的比值，把电子电荷量代入就可以得到普朗克常数。

4  结语

“见之不若知之，知之不若行之，学至於行而止也”，荀子的古训阐述了实践出真知的学习理念。在高校物理教学中，培养学生的实践能力的方法和途径是多样的，本文从教学内容和教学方法的角度出发，通过阐述创设物理情境、开展理论联系实际的教学活动、优化实验实训课程三个方面，对以实践能力培养为目标的高校物理教学创新提出了几点建议。高校的实践能力培养是一项需要长期坚持的任务，只有不断探索和努力，才能不断提高人才培养质量，培养出适应社会发展的应用型高素质人才。

参考文献

[1] 周玲.大学物理情境的创设与应用[J].廊坊师范学院学报（自然科学版），2012，12（4）：121-122+128.

[2] 刘利.从MIT的经典力学公开课看演示实验在高中物理课堂中的作用[J].物理教师，2012，33（8）：10-11.

[3] 乔翠兰.物理教学情境创设的研究[D].华中师范大学，2003.