打开学生视线提高科学素养:提高学生科学素养

打开学生视线提高科学素养

2重组教学思路,更新教学理念 2.1教学安排 大学物理的学习需要学生具备高等数学的知识和思想, 例如微积分和解微分方程在力学和电磁学、概率论在分子动 理论中均有大量的应用,如果学生尚不具备这些知识,将导致教师难以贯彻实行物理教学上的一些知识点。教师难教, 学生难学,结果事倍功半。基于此,在教学安排上,打破原来 农学生物类专业的大学物理教学在新生入学的第一个学期 进行的模式,改为在第三个学期讲授,从而保证了学生可以 学到一些必备的数学知识,大大加强了学生对重难点的接受 能力和理解能力。

2.2教材选择 在教材选择上,放弃沿用理工科大学物理教材,选用了 由科学出版社出版,中国农业大学金仲辉主编的《大学基础 物理学》(第三版)。该教材主要针对高等农林牧院校中农科 各专业及水产、林业、畜牧、兽医等专业,内容上对经典力 学以及振动与波动部分做了适当的简化,同时增加了在农林 和生物领域有广泛应用的流体力学和液体表面张力等章节, 很好的体现了农业院校基础物理教材的特色。同时,以《现 代农业和生物学中的物理学》一书(科学出版社出版)作为农 学生物类专业“大学物理”课程的教师教学参考书。该书系 统阐述了与农林科技和生命科学相关的物理知识,大量引入 了农林和生命科学的实例,内容新颖、特色鲜明。

2.3教学内容 在当今科学技术中,物理学原理与技术已日益渗透到现 代农业科技和生物学的各个领域,成为了现代农业和生命科 学发展的动力和源泉。一方面现代农林科技和生命科学的发 展与物理学联系日趋紧密,而另一方面,由于各种原因我国高等农林院校物理教学质量日益下降,因此我国高等农林院 校物理教学要走出困境,必须对传统的课程教学内容进行删 改与重组,注意渗透农林科技和生物学的有关知识,构建既 保持大学物理课程教学的传统优势,又充分结合现代农业科 技和生命科学、具有鲜明农林特色的课程教学内容新体系 [1]。同时,近年来所倡导主要以电、磁、声、光、热等物理 学原理为技术基础的现代物理农业新概念引起广泛关注。因 此,在教学内容上,我们侧重电磁学、光学和热学部分教学;
除流体力学和液体表面张力做重点讲解外,简化经典力学教 学内容。同时适当的引入一些近代物理的基础知识和基本概 念及在农业和生命科学领域的应用,比如激光和核物理等。

课时安排见表1。

2.4物理学与学生专业交叉融合 近年来,普遍提倡素质教育,高度重视学生创造能力的 培养已成为高等教育改革的热点[2～3]。物理学是现代许多 新兴学科、边缘学科、横向学科和高新技术的重要基础。如 何将素质教育理念和创造能力具体贯穿到物理课程改革和 教学环节中,成为贯彻“加强基础,拓宽口径”的人才培养方 针的关键。我们以农林生物类专业本科生为对象在以下两个 方面进行了教学实践。首先,在教学过程中,教师结合教学和 科学研究,并从互联网上获取大量相关信息,不失时机地挖 掘新知识,合理的导入物理相关原理和知识点在学生所在专 业领域的应用。引导学生通过这些相关应用向更深远的空间眺望。例如,在静电场教学中,可以联系静电场处理种子、分 选种子、空间电场防病促生技术、电场果蔬保鲜的应用及其 产生的电场生物学效应等现代科技;在讲授波动光学时,可 以穿插介绍光学传感器在土壤分析、元素检测及探测植物生 长状态等方面的应用及前景,甚至可以扩展到激光在现代农 业中的大量成功应用案例。这些在学生看来与农业、生物毫 无关联的物理知识,通过教师适度的引导,不仅能够让学生 懂得学习这门课程的重要性和必要性,而且拓宽了学生的知 识面,开阔了学生的视野。学生学习大学物理的热情得到极 大提高,并能主动与教师交流观点,使课堂教学充满生机,古 老的基础理论焕发新的活力。当然要使教学与科研完美结合, 任课教师应该具有较丰富的学科前沿知识,必须研究哪些知 识点可加以延伸,在相关专业领域具体有哪些应用。因此作 为一名肩负起提高学生科学素质的大学物理任课老师首先 应该不断提高自身的科学素质,必须随着科学技术的发展不 断充实和更新。这就促使教师必须及时了解当今科学技术发 展的动态,物理学科发展的前沿问题,才能使教师传授的物 理知识具有当前时代发展的信息和元素。如果教师没有丰富 的学科专业知识和较强的科研能力,就很难有高水平、高质 量的教学。(如表2)其次,让学生适度的对科学研究初步接触。

我们的做法是在课程结束前一个月左右,由物理教研室的教 师共同选定20个左右有关物理学在农学生物领域应用的选 题(见表2)。学生可以从中选取,也可以根据自身的兴趣自由选题,但须限定在物理和其专业交叉领域。要求根据所选题 目,阅读不少于10篇近5年的相关文献(任课教师传授通过校 图书馆资源和网络资源获取相关文献的方法),写一篇不少 于3000字文献调研报告,包括研究现状、研究热点、研究方 法、具体有哪些应用以及所利用的物理原理等。或者就所选 题目提出自己的想法并设计自己的解决方案。在课程的最后 两个课时进行点评和讨论,并在期末考试总评中占10%权重。

学生所写的文章也许存在思路不清晰、用语不恰当,提出的 想法或解决方案有可能不成熟或不切实际,但从激发学生学 习主动性、培养学生的创新能力、开阔学生视野和提高大学 物理教学效果来看,具有极大的现实意义。

2.5教学手段 随着时代的发展,我国高等教育的大众化步伐,使得人 才培养模式发生了重大变化。一方面,要以现代的观点审视 传统物理教学的内容;另一方面,要充分利用各种现代教育 技术手段。我们在教学资源相对有限的情况下,理论教学逐 步引入多媒体教学;实验教学进行了演示实验和仿真实验的 实践。在高等农林院校中,大学物理授课学时一再削减,要想 在有限的课时中将庞大的大学物理理论体系充分展示,沿用 传统的教学手段是不现实的。多媒体教学在一定程度上缓解 了这一矛盾。作为一种教学手段,可以充分展现其特有的扩 展信息量,便于启发思维和活跃课堂气氛的特色。尤其把图 形、文字、声音等高度集成于教学中,明显提高了信息传授的效率,增强了教学内容的表现力。随着计算机软件技术的 高速发展,物理仿真实验作为一种重要的实验教学辅助手段, 在很多高校已经应用到教学中并逐渐走向成熟,取得了良好 的教学效果[4～5]。但就普通院校尤其是农林院校尚处于起 步探索阶段甚至空白状态。我们基于以学生为本和农科院校 物理实验教学现状进行了物理仿真实验的初步探索。传统的 大学物理实验不能反映现代信息处理、农业遥感、激光等高 科技技术在现代农业中的广泛应用。为完善学生的物理学知 识结构,有必要让学生接触一些比较前沿的现代物理实验。

因此,在普通农科院校中利用演示和仿真实验作为有益补充 更显其重要性和紧迫性。我们从物理实验的客观规律出发, 兼顾农林生物类专业的特点,选取一系列的近现代演示和仿 真实验作为真实实验的有益补充。比较典型的有核磁共振、 超声波探测实验、光的偏振、音频信号的光纤传输实验等物 理演示实验;全息照相、微波布拉格衍射实验、声光效应、 氢原子光谱、弗兰克-赫兹实验等物理仿真实验,共计20个实 验供学生选择。这在很大程度上缓解了教学仪器的紧张,收 到较好的效果,得到学生的普遍认同。

3结语 通过上述一系列在大学物理理论和实验教学方面的改 革,极大地提高了学生学习大学物理的积极性和兴趣,扩展 了学生的知识面,有力地增强了学生的科学素养和创新能力, 提升了学生的就业竞争力。