物理學史課程教學改革論文

1、物理學史課程教學改革論文 1注重課程內容和專業(yè)必修課(理論、實驗)的接軌 1.1與專業(yè)必修理論課的接軌 本課程所采用的教材很多章節(jié)中展示了當年科學家理論推演的部分原始過程(與專業(yè)課書本上所講內容道理雖同，所采用的方法卻復雜很多)。比如在第六章第三節(jié)狹義相對論體系的建立當中多處使用愛因斯坦論動體的電動力學原文中的表述內容雖然汁原味，但太過抽象，對于專業(yè)課基礎較為薄弱的物理系大學二年級學生來說很難接受。而相對論理論的系統(tǒng)學習是大學四年級開設的電動力學專業(yè)必修課的任務。筆者在講授本節(jié)課程時新課導入采用“鐘慢尺縮”、“雙生子佯謬”和“天上一日，地上一年”等生動有趣的課題引入，淡化和刪除了課本上多處原文

2、中的理論推導。因為這時學生的認知水平所處的階段正是英國教育家懷特海所說的浪漫階段(新奇而生動，浪漫的遐想)，通過這樣的例子和問題激發(fā)學生思維的火花，在同學們感知到狹義相對論的有趣事例之后，畫龍點睛一語中的般地指出這些只是狹義相對論的表面現(xiàn)象，而相對性原理物理定律對于一切慣性系都應具有相同的形式(協(xié)變要求)，才是它的本質。學生的認知水平進入了精確階段。愛因斯坦本人在提出狹義相對論時是從電磁學入手的。學生剛剛在大學一年級學習過電磁學專業(yè)課，并不陌生。為了深化這一點認識，筆者舉出了如下例子，引導學生掌握:一個點電荷所帶電荷量為q，靜止放置在如圖所示的位置，問學生在圖中的靜止的a點處，有無電場和磁場?

3、學生通過電磁學課上所學的“靜止電荷只能產生電場”和“運動電荷既產生電場又產生磁場”的知識很容易判斷a點有電場無磁場。筆者隨即將題設改為，點電荷q依然靜止不動，a點以速率v向右運動，再問同樣的問題，組織學生討論、探究，在筆者的啟發(fā)下學生終于認識到若以點電荷q為參考系，a點依然是有電場無磁場，但若以a點自身為參考系，由于電荷q相對于a點向左運動，那就變成了運動的電荷，所以a點既有電場，又有磁場。通過這樣一個簡單的例子使學生感知到專業(yè)必修課電磁學上所學的經典理論對于不同的參考系竟然得出不同的結果，在此基礎上直接給學生展示相對論電動力學的結果。這樣學生的認知水平便進入了懷特海所說的教育三階段中的綜合應

4、用階段。 1.2與專業(yè)實驗課的接軌 本課程所采用的教材中詳細描述了許多當年的科學家所做的實驗。學院開設的普通物理實驗課程中的大部分內容正是對這些實驗的重現(xiàn)。筆者結合相關專業(yè)基礎課和實驗課的內容，發(fā)掘出物理學史課程中與普通物理實驗相關的問題(特別側重于科學方法的滲透)，既能激發(fā)學生探究問題的熱情，促使其反思實驗課當中處理問題所采用各種方法的深刻含義，又能加強師生互動，提高課堂效率和學生分析問題、解決問題的能力。 2對教材內容順序進行了調整 本課程教學所采用的教材是郭奕玲、沈慧君編著的由清華大學出版社出版的物理學史第二版。此教材體系完整，見解獨到，科學家實驗情景描寫細致入微。但僅限于每周兩課時的情

5、況，教師講解不可能面面俱到。為此筆者根據(jù)學生專業(yè)發(fā)展需要，對教材內容進行整合、提煉，不合理的地方加以剔除，必要的知識點加以拓展，以更好地服務教學。本門課程的教學重點內容是前九章，后面幾章屬于介紹、略講范疇。筆者在教學過程中將第十一章現(xiàn)代光學興起內容與第三章經典光學的發(fā)展部分整合，題名光學的發(fā)展，將第十二章天體物理學的發(fā)展與第六章最后一節(jié)廣義相對論的建立內容整合，使學生將前后知識融為一體。例如現(xiàn)階段就學生考研而言，光學專業(yè)無論從就業(yè)、考研兩個方面來說均屬于相對熱門專業(yè)。如此教學法有利于學生深刻認識到光學學科的重要性，不僅促進了光學專業(yè)課教學，對學生將來的綜合發(fā)展也有益處。 3將學科前沿知識和大學

6、生頂崗實習支教教學案例融入課堂教學 筆者在攻讀碩士學位時所學專業(yè)是理論物理，具體方向是量子信息和量子光學，畢業(yè)以來一直從事這個研究方向。第八章第九節(jié)關于量子力學完備性的爭論和第十節(jié)量子電動力學等內容正好與筆者的科研方向相關。故而筆者在講到這里時利用自己的專業(yè)優(yōu)勢補充了大量的前沿知識如“薛定諤貓態(tài)”、“壓縮相干光場”、“量子計算”、“量子糾纏”、“epr佯繆”等等，充實了課堂內容，使學生的視野從課本轉向前沿，做到“搞好科研促教學”。由于物理系屬于師范專業(yè)，絕大多數(shù)學生無論考研與否終將登臨三尺講臺。中學物理教學中若以物理學故事的形式引入，可以使教學過程更加生動活潑，激發(fā)學生的學習興趣。物理學史課堂

7、正好提供了這種資源。另外，物理學史集中體現(xiàn)了人類探索和逐步認識物理世界的現(xiàn)象、特性、規(guī)律和本質的歷程，豐富的物理學史素材可以使中學課堂凸顯科學精神，對學生以后從事教學工作帶來益處。近年中考、高考對物理學史相關知識考察日趨增多。科學家思考研究問題的很多方法對于即將登臺講課的物理專業(yè)師范生來說具有重要意義。例如類比法是最重要的科學研究方法和教學方法之一?？茖W家拿庫侖定律類比萬有引力定律(平方反比)，拿電力線、磁力線類比流體，拿以太類比彈性介質等等，至為深刻。講到這里筆者結合自己的扶貧頂崗實習支教工作經歷，列舉出實習支教大學生講課的真實案例中“類比”方法使用的例子，使得學生感知到正確使用類比方法可以將抽象的概念和生活中的實際現(xiàn)象聯(lián)系起來。這樣的方法不僅是新課導入的關鍵，也是促使中小學生的認知過程由形象到抽象，由浪漫階段轉入到精確階段的重要教學手段之一。 4結語 筆者自本學期從事物理