大学物理和中学物理课程波动光学部分的衔接研究

关键词:大学物理 中学物理 波动光学 衔接 1 引言

对于理工科的大学生来讲,物理不是一门全新的、陌生的课程,他们从初中开始接触物理,高中又通过三年时间加深了对物理知识的掌握,所以学生在进入大学学习之前已具有了一定的物理基础知识.但由于大学物理和中学物理在教学手段、学习方法、知识内容等各方面有许多不同,学生在进入大学后还是感觉物理学习比较困难.因此,怎样做好大学物理和中学物理的衔接,使学生尽快地适应从中学物理学习到大学物理学习的过渡,是大学物理教学亟待需要解决的问题之一。

2 中学物理和大学物理波动光学部分的比较

2.1 中学物理和大学物理波动光学的课程内容和要求不同 2.1.1 中学物理课程内容和要求[1]

波动光学的内容在普通高中物理课程标准中是比较少的,只是在选修2-3中有这么一条:通过实验认识光的干涉、衍射、偏振现象以及在生活、生产中的应用.例子是用偏振片观察玻璃面反射光、天空散射光的偏振现象.在选修3-4中是:观察光的干涉、衍射和偏振现象.知道产生干涉、衍射现象的条件.用双缝干涉实验测定光的波长.例子是观察光的薄膜干涉现象。

2.1.2 大学物理课程内容和要求[2]

大学物理课程的教学内容分为A、B两类.其中:A为核心内容,B为扩展内容.其波动光学部分的内容和要求见表1。

2.2 中学物理教材和大学物理教材不同

2.2.1 中学物理教材[3]

首先,中学物理教材是介绍一些波动光学基本常识,让学生初步了解什么是干涉、什么是衍射、什么是偏振,发生干涉、衍射的条件是什么等等,涉及到的公式非常少.其次,中学物理教材的编写大部分由演示实验、生产实际、生活经验等引入,且配有较多的插图,尤其是光的干涉和衍射部分,教材上提供了大量的彩色插图,这些都能使学生在初期更好的接受知识.最后,教材每节内容后都配置有关本节主要内容的练习题,这除了使学生掌握本节主要内容外,还有两个重要作用:一是帮助学生及时巩固、复习所学内容,二是增强学生学好物理的自信心。

2.2.2 大学物理教材[4]

相比中学物理教材来说,大学物理教材有很多方面的不同.归纳起来主要是大学物理教材的内容多,它不仅给出了相关波动光学的概念,还要求学生掌握很多波动光学的原理和公式,并且有很多的具体计算,很重视利用图形来阐释概念等.例如,在光的干涉这一章,不仅要求学生要掌握光的相干条件、光程和光程差、等倾干涉、等厚干涉等概念,还要掌握杨氏双缝干涉和等厚干涉的原理、计算及其应用,同时还介绍了迈克耳孙干涉仪的原理和应用等.在光的衍射这一章中的夫琅禾费单缝衍射和光栅衍射,在光的偏振中的马吕斯定律和布儒斯特定律等也都有大量的计算.在讨论自然光、线偏振光和部分偏振光等概念时,都伴有图形加以说明等。

2.3 中学生和大学生的学习特点不同 2.3.1 中学生的学习特点

可以说中学生的学习不是一个人在学习.中学生一般离父母比较近,老师、家长对他们是保姆式的管理,学习上和精神上稍微有点放松周围都会有人提醒和督促他们,因此在学习的自觉性方面做得比较好. 在学习能力上,他们已经能运用抽象的逻辑的推理方式去思考解决问题,可以进行的探究活动和自主的研究性学习.不过,高中学生的学习内容在很大程度上不是自选的,学习的效果也大多来自外部的评价,如作业的等级、考试的分数等等.对于物理这门学科来说,中学生学习物理的目的是为了在高考中取得好成绩,考入理想的大学.正因为他们目标明确,所以大多数中学生学习时都比较能吃苦.而且为了检测学习的效果,在中学会有接二连三的小考、大考、联考、模拟考等,迫使学生紧张地并超负荷地学习。

2.3.2 大学生的学习特点

大学生的学习特点和高中生就完全不同了.因为高考备考的一年确实很辛苦,所以考入大学后,部分新生存在“休整”心理,思想上产生了一种惰性.而且大学生大都远离家乡父母,缺少了家长的督促和频繁的考试,学习也不再是永远做不完的习题,也再没有人给你制订具体的学习目标,相比之下学习的自觉性方面远远比不上高中时期.另外,在大学里,离开了家长和高中保姆式的班主任,学生更多的是自我管理,生

活、学习、工作等事情主要都得靠自己来安排,这就使他们产生了茫然不知所措的情景.在上课方面,大学老师讲课往往是提纲式的,甚至讲授的内容并非都来自教材,有些是介绍本专业、本行业最前沿知识、发展状况、科研动态和成果.课后老师常常会开列参考书目、资料等,要求学生自己查阅.除此之外大学课堂节奏快,信息量大,思路介绍多,详细讲解少,诸多方面的原因使大学生学习起来比高中要困难许多。

2.4 中学物理和大学物理教学方法和教学信息反馈的不同 2.4.1 教学的方法和手段不同

中学物理由于教学内容少,课时多,所以教学进程相对较慢,老师有时间对内容进行详细讲解、分析,对学生进行提问,并通过课堂演练题目的形式边讲解、边讨论、边练习,加深学生的理解和记忆.在每一章或每一节内容结束后,安排课堂练习或习题课,帮助学生总结归纳本章节的主要内容;大学物理由于教学内容多、课时少,课堂教学的信息量大,很少有时间进行课堂练习和介绍各种类型的习题,课堂上以老师讲解为主,要使学生当堂理解和掌握课堂内容有很大的困难,要求学生课后自己总结和归纳.另外,中学物理教学,以物理知识点的传授为主,将知识点讲深讲透即可;大学物理教学,以物理思想和知识整体结构讲解为主,主要是物理思想、方法的运用;中学物理中的许多物理现象都可通过实验进行演示,而大学物理教学中由于种种原因,基本不使用课堂演示实验的手段进行教学。

2.4.2 教学信息反馈的方式不同

中学物理老师和中学生平时接触时间多,学生会随时随地向老师反馈有关信息;大学物理老师和大学生除上课外,平时接触时间比较少,学生平时很少向老师反馈有关信息,并且平时很少进行单元测验、课堂练习等,只能通过作业得到学生平时的学习情况.况且由于部分学生有抄作业的现象,所以这样反馈的信息有一部分是不真实的。

3 如何做好大学物理和中学物理课程波动光学部分的衔接教育 依据认知建构的原理,做好了以下几点,应该可以较好地处理相关物理教学衔接问题:①引发学生对已知的相关概念和知识的不满足,从而引导他们进行深化学习;②让学生意识到经验能够被新的科学概念有效地结构化,从而使学生产生探索新科学概念的迫切性;③显示新科学概念的基本合理性;④让学生知道新的科学知识有利于他们的发展.具体来说,主要应注意做好以下几个方面。

3.1 重视章首语的教学

良好的开端是成功的一半.在大学物理波动光学的第一堂课,应将学习波动光学的目的、教学计划、教学内容等告知学生;同时介绍一些好的学习方法和经验,让学生一开始就知道波动光学在大学物理中占据一个什么样的位置,主要研究的领域和内容有哪些,和所学专业有

哪些联系,与中学学习的光学知识有哪些联系与区别,怎样的学习方法可能会更加有效等等,使学生对波动光学部分有一个全面的认识. 这样,第一次课就能紧紧地抓住学生,使他们对整体情况有所了解并产生浓厚的兴趣和求知欲,进而想学、会学、学好,为全课的学习打下良好的基础,在后面的学习中,学生就不会出现学过之后不知道学习的知识有什么用等情况的发生.同时注意每章章首语的教学,用生产、生活中的实例等引入新课,使学生一开始就产生强烈的好奇心. 例如,在讲授光的干涉时,可以举同学们小时候都喜欢吹的肥皂泡、都曾见过的雨后路面上的彩色油膜等;在讲授光的衍射时,以孔雀开屏、漂亮的贝壳、人眼看到的路灯、车灯等作为设问等等。

3.2 认真研究教材,由中学光学知识顺利过渡到大学光学知识的学习

物理知识具有系统性和连贯性,大学物理的知识是在中学物理基础上的提高.在进行这部分内容教学时,首先简要复习中学物理知识,随后指出中学物理知识的局限性或特殊性,从而比较自然地引入课题.要做到这一点,必须认真研究中学物理教材内容.中学物理的波动光学内容不多,大部分学生的认识只停留在“光的干涉、衍射和偏振”的概念等;因此在教学中一定要注意,复习中学光学的内容要重点突出,简明扼要,目的是要由此引入大学光学新内容,重点是讲解大学光学知识。[5]

3.3 精心选择例题和习题,有意识地培养学生的自学能力

在大学物理波动光学部分的教学中要精选例题和习题,通过典型例题讲解和作业布置,巩固所学的新知识.为了培养学生的自学能力和增强学习的主体意识,应开列出参考书目录,要求学生借两种不同类型的参考书.一种是教材型的参考书,让学生在平时的学习中随时去查阅书中有关内容;一种是复习型或习题解答型的参考书,让学生在学完一章内容后通过查阅该参考书,自己总结、归纳本章节的主要内容、重要定理、习题类型、解题方法等.在平时的教学过程中,一是不完全按照教材内容和次序进行教学,如有的内容教材中介绍得比较简单或没有介绍,这样就迫使学生找参考资料去查阅该内容;二是将教材中部分内容定为自学内容,列出自学提纲要求学生课后自学。

3.4 采用多媒体教学手段,激发学生的学习兴趣

为了克服大学物理教学过程中基本上没有课堂演示实验,而波动光学内容又比较抽象、深奥的问题,可以利用多媒体进行教学,充分利用多媒体特有的声光效果来吸引学生的注意力,激发学生的学习兴趣. 多媒体可以展示课堂实验无法演示的宏观的、微观的、极快的、极慢的物理过程,从而突破时间以及空间的束缚,进行逼真的模拟,灵活地放大或缩小物理场景,将物理过程生动形象地展现于学生眼前,使学生认识加强,理解透彻.例如杨氏双缝干涉、薄膜的等倾干涉、迈克耳孙干涉仪、时间的相干性、夫朗禾费单缝衍射和圆孔衍射、光轴、偏振片的起偏和检偏等,使用多媒体教学效果很好,既起到了放大作用,又使其有了动感,使学生看到了清晰的现象,对学生脑子里形成正确概念

有极大的帮助。

4 结语

做好大学物理和中学物理课程波动光学部分的衔接教育,不仅可以提高大学物理波动光学部分的教学质量,增强学生学习大学物理的兴趣,而且有利于大学后继课程尤其是专业课程的教学,有利于学生综合素质的提高,将对学生今后的学习与发展产生深远的影响。

参考文献

[1] 李尚仁.高中物理课程标准教师读本［M］.武汉:华中师范大学出版社,2003.

[2] 教育部高等学校物理学与天文学教学指导委员会物理课程教学指导分委员会.理工科类大学物理课程教学基本要求(2010年版)［M］.北京:高等教育出版社,2011.

[3] 人民教育出版社.课程教材研究所.物理课程教材研究开发中心.普通高中课程标准实验教科书 物理 选修2-3、选修3-4[M].北京:人民教育出版社,2007

[4] 尹国盛,彭成晓.大学物理(下册)［M］.北京:机械工业出版

社,2010.

[5] 高明旭,金玲玲.大学物理教学中应重点关注的几个问题［J］.辽宁工业大学学报,2010(2).