物理教学与学生能力培养的实践探索

◆李为虎

1 加强物理课与专业课知识的衔接，提高学生学习的内驱动力

在物理教学过程中，学生是主体，学生主动地、能动地与物理环境发生作用。现代认知理论认为：大学生的学习动机主要由认知内驱动力和自我提高内驱动力两方面决定，其中认知内驱动力是学生求知的需求，这种内驱力直接和学生的学习相联系。［1］以往，由于片面强调加强实践与应用性课程的学习，地方高校常常忽视了大学物理这类基础课程在大学生能力培养方面的作用。另外，由于课时所限，物理教学本身过于格式化、教条化，这些都给学生一种错误的观念，认为大学物理课程可有可无、无足轻重。往届理工科毕业生在被调查询问“大学物理课程的开设与专业课程的关系”时，多数学生持有这样的观点：物理课程虽然是理工科专业学生的必修课，但对自己专业课的学习帮助不大。大学里物理课程似乎同专业课完全脱节了，学生在学习过程中自然缺乏兴趣和积极性，完全是被动地接受物理课程的学习。鉴于以上原因，笔者近年来在教学过程中，有意识地加大了物理课程与专业课程在相关知识衔接点的讲解，尝试通过这种教学实践，把学生的“要我们学”变成“我们要学”，以此充分调动学生的学习积极性和主动性，在提高课堂教学效果的同时，提升学生的学习能力。

1.1 加强专业针对性，对大学物理内容有所侧重与增添

在教学中，笔者根据非物理类理工科《大学物理》教学大纲，将各部分教学章节的课时进行合理分配，对讲授内容与中学内容重复较多章节的知识进行压缩或简化，适度增加了部分与专业课程联系较为紧密的内容。如：针对我院农、林专业的特点，增添了流体力学、生物热力学、分子运动论、辐度学与光度学等内容，适当缩减了质点力学、刚体转动等部分的课时；对兽医专业的学生增添了声学的教学内容；对水利水电工程专业的学生侧重于力学、流体力学的讲授，电力系统及自动化专业则侧重于电磁学内容的讲授。教学内容的侧重点是与学生的所学专业密切联系。

1.2 结合专业需要和西藏的特殊地理环境，在物理教学中开设相应的接口

笔者针对本地区的实际，在课堂教学过程中，对讲授的内容适当降低数学难度，简化繁复的公式推导，把重点放在多给学生定性介绍物理学在其他学科中的广泛应用。在教学内容上，开设了如下一些物理教学接口：土壤中和生物体内的毛细现象、渗透现象、生物电磁现象、激光、放射性同位素在农林方面的应用；伯努利方程在动物医学上的应用；生物耐寒性和低温保存中的热力学问题、呼吸过程中肺泡内表面张力的作用；声波反射与动物回声定位、X射线在诊断中的应用等。这类教学设计多与学生的兴趣点结合，课堂教学接地气，让学生不觉得课程内容枯燥、晦涩，学生的学习过程反而是一件比较愉悦的自我体验。

2 加强演示实验在教学中的作用，培养学生观察、分析、综合的能力

物理学是一门实验学科，演示实验的目的是要通过实验、分析、归纳等，让学生在理解物理概念、掌握物理规律的同时获得一定的实验技能和综合能力。理工科院校在物理教学中往往重视学生实验课而忽视演示实验课的教学。实验证明，在物理学中精选一些典型的演示实验，结合教师的生动讲解，可以充分调动学生的视觉和听觉官能，促进学生积极思维，同时也能活跃课堂气氛。

在设计演示实验时，笔者注意了以下两点：

首先，演示实验要做到演示、讲解、发问三者相结合。教师应认真设计演示实验及演示过程，如何提问，如何指导学生观察，启发学生的思考等都要设计严谨，尤其是要让学生积极发表自己的意见，交流各自在实验过程中观察到什么现象、分析得出什么结论，并鼓励学生积极进行讨论。

其次，演示实验要突出重点。演示实验的目的是为了解决某个重点或难点，实验过程中，如果层次不分明，次要因素不忽略，就会干扰主题，甚至冲淡演示实验的效果。由于演示实验的方法多种多样，不同的演示实验有不同的演示方法，这些演示方法可潜移默化地培养学生分析、解决问题的能力。

对于那些限于实验条件而无法进行实物演示的物理实验，教师可以精选一些物理演示实验音像资料或虚拟多媒体动画来进行补充教学。譬如：静电场的模拟、远距离输电、电介质的极化、链式反应、原子反应堆等。在实际课堂教学中，笔者利用东南大学制作的视频资料作为一种有效的课堂教学辅助手段，不仅加大了教学信息量的传输，也解决了因实验条件限制而无法开设实物演示实验的矛盾，在当前课时紧张的情况下，可以留给学生更多的时间去观察、分析和讨论实验。

当然，正如赵凯华先生所强调的“物理演示实验音像资料和模拟物理实验始终不能替代实物物理演示实验的作用”。亲身经历与体验实验过程仍是学生学习物理最重要的途径之一，演示实验应该让学生成为实验的参与者而不是旁观者。因此，我们在播放实验视频时所遵循的原则是，所选的内容避免繁琐冗长，力求把原理深刻、效果突出的实验展现到学生的面前，并且应紧密围绕教学内容巧妙设置若干问题于其中，通过师生之间的讨论与交流，让学生开阔眼界、启迪思维、培养兴趣与能力。

3 课堂内外有机结合，培养学生的自学能力

自学能力包括独立阅读、独立思考、独立研究、独立实验等能力［2］，它对学好物理有着重要作用。物理学的内容十分丰富，而课堂教学时间有限，教师在讲授过程中不可能也没有必要面面俱到地讲授全部内容，许多知识是需要学生自学来掌握的。在知识更新迅速的今天，只靠学校的一次性教育就可终身受用的陈旧观点已经彻底被否定了。现代社会中的人在走向工作岗位后必须接受继续教育，不断地学习新的知识与技能，而这种学习主要得靠自学来完成，自学能力是知识不断扩展和更新的基本保证。

3.1 课堂教学方面

课堂教学方面是教学的基本组成形式，在教学过程中，根据选用的大学物理学音像文字结合的特点，笔者有意识地安排了部分章节作为学生的自学内容，针对教材中的重点和难点内容安排学生开展课堂讨论。学生在阅读过程中，根据编者的思路，抓住基本内容的重点部分，把感知内容同认知结构中已有的知识经验结合起来，让学生找出新旧知识的差异和矛盾，从而发现问题、提出问题，最后通过思维的加工，寻找到问题的答案，改变以往“满堂灌”的枯燥教学方式。

3.2 课外论文写作

以往，学生在课后多以做完作业为完成任务，临近写毕业论文时，指导教师会发现部分学生查阅资料、撰写论文的能力欠佳，这体现了学生自学能力差的一个方面。为此，笔者在教学过程中力求加强对学生这方面的训练，要求学生多结合自己的专业特点，在相关的章节内容学完之后，自选题目，撰写一篇小论文，作为评定物理平时成绩的一部分，约占总成绩的20%。几年来的教学实践表明，这一措施的确收到了一定的成效，多数同学的体会是加深了对物理概念、定律的理解，同时也在其中学会了如何选择研究课题，如何尽快查找文献，如何合理地组织材料，如何清晰明白地表达自己的观点等。

4 在物理教学中培养运用数学方法解决物理问题的能力

物理学是应用数学方法解决问题最充分、最成功的一门学科。数学为物理研究提出了简明、精确的科学应用语言形式，大大简化、加速了人们的思维过程。数学方法还为物理学提供了定量的计算方法，使物理学从定性分析的科学发展到定量科学的精密科学。［3］我校的理工科学生虽然有过近两年较系统的高等数学的学习，但学习了数学知识不等于他们也就学会了相应的数学方法，因为物理学与数学相比，物理学中的数学方法显得具体、灵活和辩证，它是把具体的物理问题经过合理的抽象，表达成适当的数学形式，这一步往往是解决问题的难点和关键。而大学物理主要是以矢量和微积分为基本的数学工具，其中，尤以微积分为重，笔者在教学实践中主要从两个方面来加强对学生的训练。一方面，在课堂教学中，对物理概念的引入和物理规律的推导，有意识地结合相关的数学知识给学生进行讲解，引导学生怎样将物理问题转化为数学问题。另一方面，在习题课上通过典型例题的讲解，让学生学会如何把一个物理问题中的各个要素表达成具体的数学模型，体会一个数学方程或公式是如何与具体的物理概念相联系的，训练学生物理数学化的能力，以及在物理解题中灵活运用数学工具的能力，从而不犯或少犯乱套公式的毛病。如：对一些较为抽象的物理过程，在研究某一物理量的变化规律或求解极值问题时，通过建立相应的数学函数来进行定量分析，就会使物理问题化繁为简、目标明确、思路清晰。

经过近几年的教学实践，笔者在物理教学过程中对学生能力培养所做的一些努力和尝试，取得了一定的成效，自2014年以来，笔者指导的学生成功申报“大学生创新创业训练计划项目”6项，其中自治区级2项，校级4项。在教学实践中，笔者也欣喜地发现，任课班级的学生对物理课程也表现出了较大的兴趣，部分学生开始主动利用课下时间与老师探讨问题了。即使如此，笔者认为当前物理教学中仍有一些地方亟待完善，如教师怎样更好地利用现代通信技术（譬如微信等）来为课堂教学与课下辅导服务，以此加强师生之间的彼此沟通与交流。此外，能力的培养是多方面的，也是一个长期、复杂的过程。它需要教育工作者尤其是教学一线的教师潜心细致地从教学方法、教学内容、教学手段等方面入手，进一步探索提高学生综合能力与素质的教学模式，这有待于在我们今后的教学实践中去不断改进和完善。