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時間:2022-11-11 04:20:40
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關鍵詞:物理學科;類比方法;邏輯思維
【中圖分類號】G424.1
1.什么是類比推理
類比推理,也稱"類比法",這是根據兩個對象某些屬性的相同,推出它們的其他屬性也可能相同的間接推理。也可以說類比推理是立足在已有知識的基礎上,為進一步認識事物的一種有效的試探性方法。例如荷蘭物理學家惠更斯曾運用類比推理,提出了光波的概念,思路如下:光和聲這兩類現象具有一系列相同的性質:直線傳播,有反射、折射和干擾的現象,而聲有波動的性質,他由此推出結論:"光可能有波動性質"。再如丹麥物理學家奧斯特由電生磁的發現震動了十九世紀初期的物理學界,一些勇于探索和創新的科學家不約而同地思考著這樣一個問題:既然電可以生磁,反過來,磁可不可以生成電呢?帶著這樣的思索信念,英國物理學家法拉第經多次實驗,終于實現了"轉磁為電",為人類打開了進入電氣化時代的大門。由此可見,類比推理的邏輯性質特點,決定了它同創造思維,科學假說、靈感緊密相連,它是一種重要的思想方法。
2.類比推理可以起到聯系新舊知識的紐帶作用
新舊知識的聯系,除了有遞進式的聯系外,還有平行擴展式的聯系,它比遞進式的關系更廣泛,認識這種橫向延展的聯系,類比是一個很好的方法。通過類比,無論異同,都可以借助于已知的熟悉對象達到對未知的生疏對象的某種理解和啟發,起到由此及彼,觸發聯想,的作用。類比雖不是邏輯論證,但可為新知識的闡述提供依托的支持,使學生對十分陌生的東西很快有"似曾相識"的感覺,從而獲得明晰的認識。
類比是多樣的,按研究對象的不同來區分有三種:1、局部性質的類比,通常是某些概念或概念的某些性質的類比,比如水位與電位,力與電動勢等等;2、整體間的類比,如平動與轉動規律的類比;3、體系之間的類比,如力學與電學規律的類比。
有些新規律是不可能直接從舊知識中直接導出的,但是可能存在著形式上或者性質上的某些類似,通過類比的誘導,可以建立橫向的平行聯系,使知識形成有機聯系的網絡,使認識得到強化,或者預示著新的規律。比如萬有引力定律和庫侖定律顯然是相互獨立的,在教學中將兩者類比,可以達到認識物質運動內在規律的同一。庫侖定律F=kQ1Q2/r2形似萬有引力定律F=Gm1m2/r2,在重力場∮G·dl=0,引出了重力勢能的概念:Ep=G·dl,以此可類比在靜電場∮E·dl=0,據此引進電勢概念:V=E·dl,從而,從能量角度揭示出靜電場的特有性質。
著名的薛定諤方程,奠定了量子力學大廈的基礎,也是用類比法得到的。薛定諤把光學與力學類比:幾何光學是波動光學的近似和簡化,若經典力學等同于幾何光學,則應該有一門波動力學等同波動光學,它將如波動光學可以解釋干涉和衍射一樣,用來解釋原子領域的物理過程。于是他經引入了波函數,把粒子在力場中的運動描繪成波動過程,建立了薛定諤方程。那么,有關這部分問題的導入,知識的講授即可采用上述類比推理的思路進行之。
類比推理是在新舊知識之間架起橋梁,是從主體通過向客體(認識對象)的道路,是培養學生研究和創造能力的一種方法。
3.類比方法可以起到增強對舊知識的記憶作用
在教學過程中,經常要對已學過的知識體系進行復習和總結,其目的在于鞏固和運用。通過概念、規律的相似性比較,相反性的對照,不僅可以使學生掌握知識的網絡,還可以弄清概念之間的細微差異,使紛紜復雜的知識系統化、條理化,便于記憶掌握之。例如將剛體繞定軸轉動的概念和規律,與質點力學中的有關概念和規律如剛體與質點、角速度與速度,轉動定律與牛頓第二定律等等進行類比是十分方便和有益的:
從上表中對照比較,很容易發現這些知識體系在形、性上的相似和相異,可加深印象,便于記憶。
對于不同體系的知識規律,同樣也可用類比法加以對照比較。例如可將在LC電路中發生的電磁振蕩過程與彈簧振子的簡諧振動過程進行類比,也是比較恰當的,可作以下的對應:
mv2(彈簧振子的動能)Li2(線圈中的磁場能)
kx2(彈簧振子的動能)q2/c(線圈中的磁場能)
我們很容易列出力學量與電學量的對應關系如下表:
力學量電學量
mL
vi
kl/c
xq
彈簧振子做簡諧振動時,系統的機械能守恒:
對LC振蕩電路而言也有類似的規律:
即在LC電路電磁振蕩過程中,磁場能與電場能相互轉化,但總能量守恒。
記住了力一電關系對應表,也就可以記住磁場能、電場能的表達式以及它們在LC電路電磁振蕩過程中能量轉化及守恒關系式。
需要指出的是類比法作為形式邏輯思維的一種方法,雖然有判斷推理作用,但是由于類比的客觀基礎限制了類比結論的可靠性,即同一性提供了類比的根據,而差異性限制了類比結論的可靠性,所以由類比提出的結論具有局限性或或然性,即是說類比不能代替結論分析和實驗研究,而且正是需要后者來檢驗和核實。
參考文獻
[關鍵詞]應用型;大學物理;教學改革
[中圖分類號]G642
[文獻標識碼]A
[文章編號]2095-3712 2015 13-0070-02
[作者簡介]宗波 1981― ,男,江蘇泰州人,碩士,南京理工大學泰州科技學院講師,研究方向:稀土合金和鐵氧體材料研究。
一、地方應用型本科院校大學物理教學現狀
隨著經濟的發展,市場的人才需求也不斷發生變化,應用型人才是當今市場急需的具有扎實的理論基礎知識,同時具有較強的實踐應用能力,專業口徑寬、思維能力強,能將所學理論技術知識應用于生產當中解決實際問題的復合型人才。[1]《大學物理課程教學大綱》明確規定,大學物理課程教學應側重幫助學生總結得到相關理論知識的方法與過程。通過構建物理模式讓學生理解物理知識,同時培養學生分析問題和解決問題的能力。[2]為滿足市場的人才需求,應用型本科院校正改革大學物理教學。但縱觀我國地方應用型本科院校的大學物理教學可發現其仍有許多不足之處。
第一,教學內容陳舊,與社會需求脫節。受蘇聯教育模式的影響,為體現知識的完整性和嚴密性,我國地方應用型本科院校大學物理教學所使用的教材多是以理論為主,輔以公式和數學推導來解決問題。傳統教材過分注重理論知識而忽略了知識的應用,很少有與實際生活相聯系的物理知識應用方面的內容,教學內容與社會需求嚴重脫節,難以實現培養應用型人才的目標。
第二,教學方式落后,難以激發學生學習興趣。受傳統教學思想的影響,很多教師采取傳統的教學方式,用“教師講,學生聽”“教師演,學生看”的方式進行教學。這種教學方式未認識到學生的主體性,采取“填鴨式”的方法將知識灌入學生腦中,導致學生不明所以,長此以往地使用這種教學方式不僅不利于學生消化知識,還會使學生逐漸失去學習物理的興趣。
第三,教師素質不高,影響教學質量。即使是處于信息化的現代社會,還是有很多教師難以跟上時代步伐,在教學的過程中“照本宣科”。就算是物理實驗教學,也有部分教師依照教材所示方法給學生講解和演示,或要求學生依照其事先擬好的方案進行實驗,這完全違背了培養應用型人才的要求,也影響了教學質量。導致這種現象出現的主要原因是教師素質不高。有些教師因忙于科研工作而忽略了教學,有些教師則是因為專業基礎不扎實,缺乏創新精神導致難以引導學生順利進行實驗或創新課堂教學方法。
第四,成績考核體系不科學?,F大多數地方應用型本科院校的大學物理課程考核多是采取筆試成績為主、實驗成績為輔的方式,其中實驗成績主要包括學生平時的實驗報告和實驗過程中的表現。但很多學生的實驗報告只是在網上搜索的,有些甚至是抄襲的,而學生在實驗過程中的表現教師也難以全面了解;筆試又多是考理論知識,難以全面、客觀地反映學生的真實學習情況,在很大程度上打擊了學生學習物理的自信心和積極性。
二、地方應用型本科院校大學物理教學改革措施
培養應用型人才既是現代社會經濟發展的必然需求,也是本科院校立足于教育市場的有效方法。大學物理是很多地方應用型本科院校的必修課程,這門課程可幫助學生打好扎實的專業基礎、提高學生的科學素養及創造性思維能力。[3-4]因此,地方應用型本科院校大學物理教學現存在的問題必須解決。
第一,更新教學內容,實施“模塊組合”教學。教學內容是學生獲取知識的主要來源之一,不同教學內容的組合是激發學生學習興趣的一種手段。首先要更新教學內容,將最新的前沿成果融入教材當中,讓學生了解所學知識與實際生活的聯系,使其認識到大學物理在社會生活中所發揮的作用。如在講波動光學時可引入激光、光信息、光刻等方面的技術知識,聯系生活中常見的光盤記錄、激光防偽等技術,使學生感受到物理知識與實際生活有密切的聯系,對物理產生濃厚的興趣。此外,大學物理的課時有限且多為公共課,不同專業的學生對這門課程的需求也不盡相同,教師要恰當地選擇教學內容,將其模塊化,并科學、合理地進行組合,實施“模塊組合”教學。如將大學物理中相對獨立的質點力學、剛體力學、振動和波、熱學、電磁學、波動學列為縱向模塊,將近代物理及物理應用歸為橫向模塊,這樣可以根據課時安排或不同專業的培養目標組合各模塊,讓學生既能學到物理知識,又能提高邏輯分析能力及應用能力。
第二,改善教學方式,聯系實際應用。傳統的教學方式難以觸及學生興趣點,導致課堂氣氛沉悶,教學效果不佳。教師可以采用探究式教學法、實驗教學法、演示教學法等方式,活躍課堂氛圍,激發學生學習的積極性和主動性。如在講“紅限”時,因其概念抽象,教師可用演示實驗的方法,用不同強度的紅光照射于金屬鉀電極表面,都不會產生任何光電流,但用綠光進行照射卻有光電流出現。通過這個實驗,學生很容易就能理解“紅限”的概念。此外,為加強學生的實際應用能力,教師應將課堂教學與實際應用相聯系,激發學生興趣,引導學生將所學知識應用于實際生活當中。如在講“霍爾效應”時,可引入新聞“量子反?;魻栃?,這樣不但增長了學生的課外知識,而且通過前沿問題的反應讓學生了解到大學物理在實際生活中的作用,使學生樂于深入探索物理知識。
第三,提高教師職業素養,加強教師教學能力。教師在教學的過程當中起主導作用,教師的職業素養是影響整個課堂效果的主要原因之一,要想提高教學質量就必須提高教師的職業素養,加強教師的教學能力。為此,可讓教師進入專業的培訓中心進修,轉變教師的教育理念、改善其教學方式、端正其教學態度。另外,借助教研活動讓教師在授課之余了解最新的物理科技動態及科研成果,豐富教師的物理應用知識。鼓勵教師加強自身的創新能力,在實驗的過程中深入思考新問題,這樣才能為學生樹立榜樣,激發學生的創新熱情,培養學生的創新思維。
第四,完善成績考核體系。成績考核是對學生學習成果的檢驗,成績考核的方式在一定程度上影響成績考核的結果。為全方位、客觀地考查學生的學習成績,教師可采取多元化的考核方式,根據實驗的不同層次采取不同的考核方式。如針對基礎實驗可采取實驗成績加筆試成績的考核方式,其中實驗成績包括預習成績、實驗過程中的表現及實驗總結報告三方面。通過考查學生的預習成績可提高學生學習的主動性;實驗過程中的表現考查學生的動手能力和綜合素質;實驗總結報告考查學生的數據分析及處理能力。另外,通過筆試成績可清楚地了解學生對理論知識、實驗原理、操作步驟的掌握程度。這種考核方式是改善了傳統的考核方式,全面體現了學生的綜合素質及能力。
三、結語
大學物理是地方應用型本科院校的專業課程之一,同時也是培養應用型人才的基礎課程之一。對于地方應用型本科院校來說,大學物理教學有著舉足輕重的作用。為此,在實際的教學過程當中,不僅要重視物理理論知識的教學,更要注重學生實際操作能力的培養,讓學生能將所學知識應用于實際生產、生活當中,提高學生的實際應用能力。
參考文獻:
[1] 劉冬冬,樊秋波,張文濤.應用型本科院校大學物理教學的探討[J].佳林斯教育學院學報,2013 5 :205-206.
[2] 孫厚謙,洪林,史友進,等.應用型工科“大學物理”課程教學改革的實踐與思考[J].中國大學教學,2010 12 :49-51.
關鍵詞:高職物理 教學改革 教學實踐 探索創新
物理學是高職院校工科類專業的一門重要的文化素質課,它是自然科學和工程技術的基礎,也是技術的主要源泉。物理教學的目的是不僅要學生掌握物理知識,更重要的是讓學生接受物理學的思維方式和研究方法。如何發揮物理教學在高職教育中的作用,培養具備一定物理學基礎知識的高素質技能型人才,是擺在我們每一位高職教育工作者面前的重要課題,而高等職業教育的大力發展也為物理教學的改革提供了有力的契機。我們近幾年探索了在高職物理教學中如何實施素質教育這一重要課題,探索高職物理教學改革的新思路和方法。
1、課程體系改革。高職物理教學改革的根本目的就是全面體現對學生知識結構的優化及能力、素質的培養,更新教育觀念,使物理知識與工程技術應用相結合,在教學方法和手段上體現素質教育。為了更好地適應高職特點,我們從以下幾個方面作了一些實踐探索。
1.1 強化應用性。過去由于過分強調教學體系的完整性,而忽視了物理學與工程實際的聯系,一些學生看不到物理學在現代技術中所起的作用,在他們心目中覺得物理學無用。事實上,物理學與工程技術的關系十分密切,物理學的許多發現和重要效應常常是技術發展的先導,迄今為止的大多數工程技術都是從物理實驗室中發展起來的。我們的做法是在講清物理概念和基本原理、教授物理學思維方法后,結合專業特點,適當介紹所學知識在技術上的應用,例如動量守恒定律在火箭中的應用、壓電效應在電子技術中的應用等。改革高職物理教學是一項艱巨的任務,教師不應是照本宣科的“教書匠”,而應當是物理教育和職業技術教育事業的探索者。
1.2 增強針對性。由于高職教育培養的是高技能人才,因此在物理教學上力求體現以應用為日的,以講清概念、掌握規律、加強理論聯系實際、強化應用作為教學重點,以便更好地為專業服務。目前,我院工科已經開設高職物理課程的專業有9個。我們根據各專業的培養目標,分大類制定課程標準。例如,電子、計算機類專業,加強電磁學、振動和波等內容;機械、機電類專業,由于后續專業課涉及剛體力學內容,我們加強這部分內容的教學。
1.3 加強科學素養教育。高等職業院校要堅持育人為本,德育為先,把立德樹人作為根本任務。培養高技能人才,不僅要進行專業知識的教育,也要重視其他方面的素質教育與培養。而物理課的開設正是培養高職學生科學素養的重要環節,這正是由物理課程本身所具有的特點決定的。物理教學一方面要把知識性內容傳授出來,另一方面就是把其內容背后所蘊含著的創造性思維方法揭示出來,以啟迪學生,培養學生創造性思維能力。因此,對物理學中所蘊含的思維方法,教師應該盡量詮釋給學生,啟迪學生的創造意識,培養學生創造性思維能力。這一點在今天以創新教育為先導,推行素質教育的時代,顯得尤為重要。
2、教學內容改革。隨著科學技術的發展,物理學內容不斷補充和完善,向學生全面講述教材中物理內容已經不可能,必需壓縮物理課程學時。因此對物理教學內容必須根據專業人才培養計劃的變化徹底改革。我們參考其他高職院校的做法,采用“經典+現代”的模式。
2.1 刪減經典物理內容。通過比較高中物理和高職大學物理可以看出,高中物理和大學物理的結構大致相同。這種情況難以激發學生學習物理的興趣,同時理論課和實驗課分家,造成部分內容重疊。為此,我們把理論課和實驗課整合為一門課程,壓縮了部分內容,又根據我院專業設置特點,刪減了熱力學和波動光學等內容。同時更新教材,使用最新版本的高職物理教材,構建了較好的教與學的教學內容體系,強調了講清物理概念和物理結論,幫助學生建立形象的物理圖像的同時,重視物理學原理在生產技術中的應用,并適當融入近代物理學的觀點,作為了解近代物理和其技術應用的窗口,充分體現了高職物理教學的基本特點。
2.2 增加現代信息。我們把教材中和中學重復的內容,及一些與專業課關系不大的內容刪除或改為學生選學,而課堂上主要講授與專業課有關的內容,適當補充現代物理和一些與現代熱門技術關系密切的物理知識,即在物理學與新技術方面給學生開一個“窗口”,裝一個“接口”,使學生對物理學現狀、前沿有所了解,對物理學內容的前后交叉、相互滲透、演變過程有所認識。在對教學內容改革時,我們本著“以必須、夠用為度,強化應用”的原則,使“學以致用”深入到每一個教學內容。
3、教學方法改革。我們根據“學生是主體、教師是主導”這一原則,努力探索在物理教學中怎樣全面實施啟發式教學,把“按部就班,嚴謹認真”的傳統教學方法和現代教學方法結合起來。
3.1 教學方法現代化。我們的做法是教學方法改革要突出“現代化”特征,體現現代教育理論的觀點,大力提倡“啟發式”教學,貫徹教師的主導作用與學生的主體作用相統一的教學原則。并加強課堂討論,鼓勵學生主動參與教學活動,打破原來僵化的你教我學的局面,把學生當成知識的主動參與者,而不是消極被動的接受者,注意在傳授知識的同時加強學生智能的培養與素質的訓練,充分調動學生學習的主動性和積極性,把獲得知識的主動權交給學生,讓學生在探索活動中不斷提高。
3.2 教學手段的現代化。要獲得最佳的教學效果,應在啟發式教學方法的指導下,在教學中根據實際情況,綜合運用多種教學方式,使各種教學方式相互配合,發揮教學方法的整體功能,優化教學過程。其次,由于科學技術的發展,現代教學手段也日益豐富,目前由過去的幻燈、投影、錄像教學,已進入多媒體輔助教學時代。為此,我們借助立體化的教學資源,制作了《大學物理》電子教案,適度利用多媒體課件進行直觀教學。如在講授機械波的產生和傳播過程時,通過動態模擬,使學生感到印象深刻,容易理解,逼真系統地再現事物變化的全過程,使學生了解到理論與科技、生產的結合,受到學生的一致歡迎,激發了學生學習的興趣,極大地提高了教學效果。
4、考核方法改革。在考核過程中,我們遵循三個原則:全過程考核的原則,公開考核的原則,重能力和素質的原則,改變了過去僅由課程期終考試決定課程成績的做法,完善了課程考核方法。具體做法為:
課程總評成績分理論和實驗兩部分,其中理論成績占60%,實驗成績占40%。
4.1 理論成績又分為平時成績(占25%)和期終閉卷考試成績(占75%)。考試內容包括概念、規律和簡單的應用;題型分為填空、選擇、判斷和解答;題量適度,知識覆蓋面較廣,難度較小。
4.2 實驗成績又分為出勤(占10%)、試驗具體操作(占45%)、實驗報告(占45%)。
通過考核方法的改革,使教師在教學中把學生的注意力引向平時的努力學習,看中平時學習本身,而不是期末考試分數,使學生既重結果更注重過程,從而提高了學生的學習效果。
總之,經過近幾年教學改革和實踐探索,說明只要我們變革教學思想,更新教學內容,革新教學方法,改革考核方法,正視存在的問題,開拓新思路,探究新方法,就能發揮物理教學在高職教育中的作用。
參考文獻:
1.教育部,關于加強高職高專教育人才培養工作的意見,教高[2000]2號
2.國務院。關于大力發展職業教育的決定,中辦發[2005]35號
3.教育部,關于全面提高高等職業教育教學質量的若干問題,教高[2006]16號
4.周明星,教師工作創新[M],北京:中國人事出版社,2000