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前沿物理教學(xué)文科物理教學(xué)論文
一、在大學(xué)文科物理課堂上進(jìn)行前沿物理教學(xué)的方式
文科學(xué)生基礎(chǔ)差,底子薄,對(duì)物理有一定的畏懼心理。那么如何在文科物理課堂上進(jìn)行前沿物理教學(xué)呢?具體方式如下:
1.結(jié)合物理學(xué)
物理學(xué)史可分為古代物理學(xué)時(shí)期(從遠(yuǎn)古—16世紀(jì)中葉)、經(jīng)典物理學(xué)時(shí)期(16世紀(jì)中葉—19世紀(jì)末)和現(xiàn)代物理學(xué)革命時(shí)期(20世紀(jì)—現(xiàn)在),現(xiàn)代物理學(xué)革命時(shí)期又分為三個(gè)階段,即第一階段(1905—1931年):相對(duì)論和量子概念的創(chuàng)建和應(yīng)用階段;第二階段(1932—1954年):亞原子物理學(xué)階段;第三階段(1955年至今):亞核物理學(xué)即宇宙物理學(xué)階段。例如電磁學(xué)歷史,丹麥物理學(xué)家奧斯特,由于堅(jiān)信電磁之間的聯(lián)系與統(tǒng)一,對(duì)物理實(shí)驗(yàn)有濃厚的興趣,以及嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目茖W(xué)態(tài)度,而發(fā)現(xiàn)了電流磁效應(yīng)。英國物理學(xué)家法拉第和奧斯特一樣也深信各種“自然力的統(tǒng)一性”,并追求這種統(tǒng)一,經(jīng)過十余年的艱苦努力,終于找出了電磁感應(yīng)定律。在法拉第工作的基礎(chǔ)上,麥克斯韋建立了電磁場(chǎng)理論,并預(yù)言了電磁波的存在,實(shí)現(xiàn)了物理學(xué)史上的第三次大綜合。電磁波的發(fā)現(xiàn)轟動(dòng)了整個(gè)物理學(xué)界,全世界許多實(shí)驗(yàn)室投入了對(duì)電磁波性質(zhì)及其應(yīng)用的研究。在赫茲宣布他的發(fā)現(xiàn)后不到六年,意大利的馬可尼與俄羅斯的波波夫分別實(shí)現(xiàn)了無線電波遠(yuǎn)距離傳播,并很快投入實(shí)際應(yīng)用。無線電報(bào)、無線電廣播、無線電話、傳真、電視以及雷達(dá)等無線電技術(shù)像雨后春筍般地涌現(xiàn)出來,近幾十年來,又實(shí)現(xiàn)了遙控、遙感、遙測(cè)、衛(wèi)星通信等,從此人們進(jìn)入了信息化時(shí)代。
2.結(jié)合現(xiàn)代生活
物理現(xiàn)象和規(guī)律大部分來自于生活,又必將服務(wù)于生活。人們?nèi)粘I畹母鱾(gè)方面,以及現(xiàn)代高科技的前沿問題都與基礎(chǔ)物理的研究有關(guān)。因此給學(xué)生講解前沿物理知識(shí)時(shí)應(yīng)當(dāng)聯(lián)系生活實(shí)際。例如現(xiàn)代生活中,一些家用電器包括計(jì)算機(jī)、電視機(jī)、微波爐、電磁爐、手機(jī)等都會(huì)產(chǎn)生電磁輻射。那么何謂電磁輻射?電磁輻射會(huì)產(chǎn)生哪些危害以及如何預(yù)防呢?電磁輻射是指能量以電磁波的形式在空間傳播的現(xiàn)象。電磁輻射產(chǎn)生的危害如下:
。1)可能會(huì)誘發(fā)兒童患白血;
。2)可能會(huì)導(dǎo)致兒童智力殘缺;
。3)對(duì)于成年男子來說,可能會(huì)導(dǎo)致精子質(zhì)量下降
。4)對(duì)于孕婦來說,可能會(huì)導(dǎo)致胎兒畸形;
。5)可能會(huì)導(dǎo)致人體癌細(xì)胞增值;
。6)可能會(huì)引起人體視力下降,使人得白內(nèi)障;
。7)可能會(huì)影響人的心腦血管系統(tǒng)。預(yù)防電磁輻射的方法如下:
。1)電器擺放不要過于集中。在臥室中,要盡量少放,甚至不放電器;
。2)電器使用時(shí)間不宜過長(zhǎng),盡量避免同時(shí)使用多臺(tái)電器;
。3)注意人與電器的距離,能遠(yuǎn)則遠(yuǎn);
。4)盡量縮短使用電剃須刀和吹風(fēng)機(jī)的時(shí)間;
。5)長(zhǎng)時(shí)間在計(jì)算機(jī)前工作時(shí),最好穿上防輻射服;
。6)對(duì)于電磁輻射較大的家用電器例如微波爐和電磁爐,可使用防護(hù)罩;
。7)要正確使用手機(jī):①手機(jī)接通瞬間釋放的電磁波容易產(chǎn)生不好的影響,所以手機(jī)響時(shí),幾十秒后再聽手機(jī);②在使用手機(jī)時(shí),可以采用手機(jī)專用耳機(jī),實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)距離使用是比較有效的辦法;③盡量減少通話時(shí)間,最好左右耳朵輪流聽;④休息時(shí)不要將手機(jī)置于枕頭邊;⑤手機(jī)不用時(shí)最好放在包里,但不要放在胸前的口袋中,也不要直接掛在胸前。
3.結(jié)合社會(huì)熱點(diǎn)問題
社會(huì)熱點(diǎn)問題包括交通運(yùn)輸、環(huán)境污染與保護(hù)、能源危機(jī)以及新能源等問題。如果將前沿物理知識(shí)與社會(huì)熱點(diǎn)問題相結(jié)合,勢(shì)必激起學(xué)生的廣泛關(guān)注和積極參與,并且能夠培養(yǎng)學(xué)生的社會(huì)責(zé)任感。我們現(xiàn)在的能源結(jié)構(gòu)主要以煤炭、石油、天然氣等化石能源為主,然而化石能源是有限的,不可再生的,并且對(duì)環(huán)境污染嚴(yán)重。在現(xiàn)實(shí)世界里,不可再生的資源絕不會(huì)真的完全用盡,而是隨著資源的逐漸枯竭,它變得越來越難開采,于是產(chǎn)量下降,導(dǎo)致市場(chǎng)短缺,價(jià)格上漲。持續(xù)短缺和價(jià)格上漲最終使這些資源變得如此昂貴,以至于實(shí)際上被淘汰。將來的能源結(jié)構(gòu)將會(huì)以風(fēng)能、水能、太陽能、地?zé)崮、生物體能等可再生能源為主,雖然只有水電和生物體能源對(duì)今日的可再生能源有較大的貢獻(xiàn),但是,其他可再生能源正在迅速增長(zhǎng),在將來可能為我們提供更多的能量。每一種能源都有其自身的缺點(diǎn),但是一般來說可再生能源的缺點(diǎn)比化石能源或核能少。
二、前沿物理教學(xué)后的成效分析
1.有利于提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣
文科學(xué)生在高中開始就實(shí)行了文理分科,他們中大部分學(xué)生物理基礎(chǔ)較差,有些人曾經(jīng)懼怕物理、討厭物理,針對(duì)這一情況,就要想方設(shè)法激發(fā)文科學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。在教學(xué)內(nèi)容設(shè)置上引入一些生動(dòng)有趣的前沿物理知識(shí)后,文科學(xué)生不再感覺物理枯燥無味,對(duì)物理產(chǎn)生了極大的興趣。有個(gè)學(xué)生甚至想報(bào)考物理方面的碩士研究生,但是由于文理科不能跨專業(yè)報(bào)考碩士研究生,最后放棄了,F(xiàn)在國家教育政策進(jìn)行改革后,高中不再實(shí)行文理分科,對(duì)學(xué)生的全面發(fā)展將是有利的。
2.有利于開闊學(xué)生的視野,形成正確的科學(xué)觀
物理前沿知識(shí)中有大量說明科學(xué)相對(duì)性、不確定性的事例,如果將其滲透于教學(xué)中,能夠使學(xué)生開闊視野,啟迪他們質(zhì)疑舊的科學(xué)觀,逐漸形成具有現(xiàn)代意蘊(yùn)的科學(xué)觀。例如離心運(yùn)動(dòng),長(zhǎng)期以來人們一直認(rèn)為存在一種離心力使物體發(fā)生離心運(yùn)動(dòng)。學(xué)完離心運(yùn)動(dòng)之后,學(xué)生明白了根本不存在離心力,離心運(yùn)動(dòng)其實(shí)是由于物體具有慣性。任何事情都具有兩面性,離心運(yùn)動(dòng)同樣有利有弊。離心運(yùn)動(dòng)有利的一面是:利用離心運(yùn)動(dòng)可以做成洗衣機(jī)的甩干桶,將衣服甩干;利用離心運(yùn)動(dòng)可以制作小朋友喜歡吃的棉花糖。離心運(yùn)動(dòng)的弊端是:在高速公路拐彎處,如果汽車速度過快就會(huì)產(chǎn)生離心運(yùn)動(dòng),將會(huì)造成交通事故;高速旋轉(zhuǎn)的飛輪、砂輪的離心運(yùn)動(dòng)將會(huì)對(duì)周圍的人產(chǎn)生很大的危害。
3.有利于學(xué)生學(xué)以致用
學(xué)完電磁學(xué)知識(shí)后,很多學(xué)生告訴我使用手機(jī)時(shí)多用耳機(jī)可以減少電磁輻射。學(xué)完離心運(yùn)動(dòng)后,學(xué)生能夠解釋洗衣機(jī)的甩干桶利用的是離心運(yùn)動(dòng)的原理,在高速公路上行駛的汽車在拐彎處要放慢速度是為了防止離心運(yùn)動(dòng)發(fā)生。學(xué)完光學(xué)知識(shí)之后,學(xué)生知道了3D立體電影圖像是如何形成的。即用兩臺(tái)攝像機(jī)仿照人兩只眼睛的不同視角同時(shí)拍攝,在放映時(shí)以兩臺(tái)投影機(jī)同步放映至同一屏幕上,供左右眼同時(shí)觀看,從而產(chǎn)生立體效果。
4.有利于學(xué)生正確認(rèn)識(shí)物理學(xué)與人文學(xué)科的關(guān)系
好的文學(xué)能描述出隱藏在人類感情及行為背后,最深不可測(cè)的內(nèi)心自我(或他我)的情操。而一位好的物理學(xué)家則會(huì)看到隱藏在普天下美妙神奇萬物后面的自然界的“自我”,會(huì)看到一個(gè)除肉眼能看到的世界之外的一個(gè)更為廣闊的世界。許多古詩詞句中蘊(yùn)含著一定的物理現(xiàn)象和規(guī)律,例如,李白在《望天門山》一詩中寫道:“兩岸青山相對(duì)出,孤帆一片日邊來”,這兩句詩中蘊(yùn)含著相對(duì)運(yùn)動(dòng)的知識(shí)。物理學(xué)史就是一部人類的奮斗史,培根曾經(jīng)說過:“史書使人明智,科學(xué)使人深刻”,李約瑟曾經(jīng)說過:“如果我們不了解過去,也就沒有多少希望掌握未來”。物理學(xué)最初就被稱為自然哲學(xué),“世界是由物質(zhì)構(gòu)成的,一切物質(zhì)都在不停地做無規(guī)則運(yùn)動(dòng)”,這其中就包含著一定的哲學(xué)道理。在大學(xué)文科物理課堂上進(jìn)行前沿物理教學(xué),可以采取結(jié)合物理學(xué)史、結(jié)合現(xiàn)代生活、結(jié)合社會(huì)熱點(diǎn)問題等方式進(jìn)行。通過成效分析可以發(fā)現(xiàn):在大學(xué)文科物理課堂上進(jìn)行前沿物理教學(xué)后,有利于提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣;有利于學(xué)生學(xué)以致用;有利于開闊學(xué)生的視野,形成合理的科學(xué)觀;有利于學(xué)生正確認(rèn)識(shí)物理學(xué)與人文學(xué)科的關(guān)系。
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