研究性教学在大学物理课程中的运用

杨树荣

(忻州师范学院，山西 忻州 034000)

研究性教学是指教师在教学过程中帮助学生进行知识构建，引导学生自己去认识和发现问题，激励学生积极思考、探索，通过自主探究获得知识的一种教学模式.作为一种教学的理念、策略和方法，研究性教学是高等院校提升教学质量和科研水平的重要途径，也对高等院校的教学工作提出了一种新的要求.

1 大学物理开展研究性教学的意义

人类的科学发展史表明，物理学是一切自然科学的基础，它的基本概念和基本规律被广泛应用到所有自然科学领域.物理学的发展对人类的物质观、时空观、世界观，以及对整个人类的文化都产生了极其深刻的影响.

大学物理是高校理工科学生必修的一门学科基础课，它包括力、热、电磁、光以及近代物理等五大部分，内容多而课时少，如何有效的组织教学，既能为大学生提供全面系统的物理学基础知识、基本概念、基本思想、基本规律和基本方法，为大学生后续学习专业课程提供学科支撑和知识储备，又能全面提高大学生的综合素质和创新能力，使他们掌握必备的科学研究方法是教师首先要解决的问题.鉴于大学物理的这种专业支撑作用和学科本身的特点，结合当前国家经济社会建设中对创新型高级专门人才的需求，在大学物理教学中开展研究性教学有着非常重要的现实意义.

在大学物理教学中实施研究性教学符合高等学校教学和科研相结合的要求.大学教师是先进知识的载体和传播者，在研究性教学实施的过程中，一方面教师将大学生作为研究和解决问题的主体，提出相关的研讨问题，启发学生思路，让学生自己去收集资料，引导学生质疑、探究和创新，进而获取新知识.另一方面，研究性教学也对教师提出了更高的要求，促使教师不断关注物理科学的前沿问题，研究本领域和相关领域的新问题，形成新的研究方向，进而把这些问题渗透在课堂中，以便及时更新、丰富教学内容.

2 大学物理开展研究性教学的可行性

高校物理教师具有较高的专业素养和综合素质，大部分教师在教学的同时也在进行科研，他们会把学科发展的一些最新动态和成果引入教学活动中，将自己的研究问题的思路和方法传授给学生.高校学生的心理特征和思维能力适合于开展大学物理的研究性教学.经过义务教育阶段的基础教育，大学掌握了较为完整的知识结构体系，拥有相当的知识储备，生理和心理更加成熟，他们精力充沛，思维活跃敏锐，积极向上，有强烈的求知欲和好奇心，同时自信心和好胜心很强.教师可利用学生的这些特点，充分调动他们的主观能动性和创造性，引导学生在研究过程中主动获取知识、解决问题.

高校拥有开展研究性教学的环境和便利条件.图书馆、资料室以及电子阅览室等有大量的图书、期刊和杂志，可方便快捷地查阅到各种资料；校园网可使大学生获取海量的信息资源.

3 大学物理教学中开展研究性教学的方法

大学课程在传授知识的同时更应培养学生的学习能力、解决问题的能力、交流能力、团队合作能力和创新能力，使他们能更快地适应未来工作的需要[1].研究性教学和学习的要义在于培养学生的科学精神和科学态度.学生的学习过程主要是从课堂开始，在课堂中能否渗透研究性教学理念或教学原则尤为重要.至于采用什么样的教学方法，则是在研究性教学这一理念或者原则的统摄之下加以甄选.就大学物理教学过程中如何贯彻和体现研究性教学的理念，以及课堂教学如何组织、采用哪些教学方法，笔者结合自己的教学实践归纳了如下几个方面：

(1)以问题为中介引出对大学物理中基本概念的介绍.在学生进行了思考和初步回答的基础上，再进行总结和深入剖析.例如，在课堂教学中，可设置如下讨论题：①机械运动的两种量度——动量和动能两者的物理意义是什么？它们之间有什么区别和联系？②库仑力、洛伦兹力、安培力有什么区别和联系？它们在电磁作用的能量转化中各起什么作用？课堂讨论可结合教学进度随堂灵活进行，鼓励学生大胆发言，发表不同见解，提出质疑，在争论中提高认识.通过课堂讨论，有利于学生加深对物理概念的理解与掌握，同时锻炼了学生的语言表达能力、思维能力和分析解决物理问题的能力.物理教师要创造条件，让更多的参与学生获得成功体验，以增强他们参与研究性教学活动的积极性.

(2)通过介绍历史上的经典物理实验，组织学生讨论，引导学生找出这些实验的“闪光点”，启发学生学习科学精神，归纳科学研究方法.研究性教学的基础是案例或问题，这里的案例或问题需要有现实背景[1].例如讲授万有引力时，提出引力常量G如何测量？牛顿于17世纪就提出了万有引力定律，即任何两天体(也包括物体)间的引力大小与这两个天体(或物体)的质量乘积成正比，与两天体(或物体)的距离平方成反比.但由于地面上两物体之间的引力太微弱，所以引力常量G的测量非常困难.直到100多年后，才由英国物理学家卡文迪许于1798年利用设计极其巧妙的扭秤实验测得.他用一根长6英尺(1.83m)的轻质木杆，两端各连接一个小金属球，做成哑铃状，并用金属丝挂起来.再在靠近它们的地方各放一个重达350磅(159kg)的大球，它们对两小球产生吸引力.这个力矩使金属丝产生扭转.一旦测得扭转角度，就可知道吸力的大小.为了较精确地测量出微小的转角，在悬丝上装了一面小镜子，小镜子作为一个“放大器”.扭丝的微小转动将引起反射光束在标尺上的亮点有较大的移动，测得反射光点的移动即可知扭丝的扭转角，从而反推出扭转力，进而算出引力常量.再例如，光的速度是一个很大的值，如何测量？第一个在地面上测光速的实验是法国科学家斐索于1849年做的.他让齿轮旋转使由光源发出的光被切成一个个长度有限的波列，通过调节齿轮转速使得透过槽口的光反射回来时刚好被挡住，然后将转速增加一倍后，反射回来的光便恰好能从下一槽口透过而被看到，这样利用距离和时间的比值就可测得光的速度.以上两个物理常量，一个非常大，另一个非常小，如何测量都需要巧妙的构思.再比如伽利略提出理想斜面实验，运用数学推导、抽象思维和科学实验相结合的方法建立了自由落体定律.他的研究方法对后世的物理学发展有很大的贡献.每讨论完一个专题后，要求每位学生写一篇总结体会，教师对这些体会仔细批阅，然后在课堂上同学之间、老师和学生之间进行交流讨论，教师对优秀的总结体会作出点评.

哈佛大学校长尼尔·陆登庭说过：“最佳教育不仅应有助于我们在专业领域内更有创造性，它还应使我们更善于深思熟虑，更有追求理想和洞察力，成为更完善、更成功的人”.[2]我们所有教学理念的设计、教学方法和手段的改革，都应该朝这个目标不断努力.大学阶段研究性教学的开展还处在探索阶段，持之以恒才能有所作为.我们有理由相信，研究性教学的星星之火，必然会给物理学教学乃至整个大学教育带来崭新面貌.

参考文献：

[1]赵洪.研究性教学与大学教学方法改革[J].高等教育研究，2006，27(2)：71-75.

[2]陈秋菊，李岩松.哈佛大学校长尼尔·陆登庭北京纪行[J].国际人才交流，1998(5)：26.