淺談科學前沿融入大學物理教學

前言：本站為你精心整理了淺談科學前沿融入大學物理教學范文，希望能為你的創作提供參考價值，我們的客服老師可以幫助你提供個性化的參考范文，歡迎咨詢。

【摘要】教育教學改革已經成為現代教育的主旋律，雖然大學物理是高校理工科專業的基礎必修課，但物理教育卻陷入一個尷尬境地，學生覺得大學物理都是一兩百年前的知識，知識過于陳舊，學習沒有意義。為了讓學生了解大學物理知識在當前生活和科技中所起到的作用，引入科學前沿是教學改革新思路之一。本文提出將科學前沿融入大學物理教學，說明科學前沿融入大學物理的教學目的、實施路徑，并表達此思路實施的教學心得，此思路的目標：激發學生的學習興趣，科教結合有助于幫助學生形成良好的思考方式，培養他們獨立思維分析能力，幫助他們建立創新思維框架。

【關鍵詞】大學物理；科學前沿；思維框架

1大學物理發展現狀

大學物理是大學理工科專業的一門重要公共基礎課程。物理學是技術學科和自然科學的基礎。它的發展不僅推動了整個自然科學的發展，而且對人類的物質觀、時空觀、宇宙觀以及整個人類文化都產生了并且還會繼續產生極其深刻的影響。大學物理可以有效地提升學生的科學思維及利用物理方法解決實際問題的初步能力，而且對所有人都是提高文化素質的一個重要手段。物理學發展歷史上一次次理論上的重大突破及重要成果，都是創新思維的體現。當今，創新思維已經完全融入到理工科專業課程建設和教學改革，并且他們已經成為衡量教學和改革工作成效的非常重要的一個指標[1]。因而在高等教育培養高素質人才的今天大學物理教學顯得尤其重要。大學物理不僅是為專業課學習打下堅實的基礎，也可以幫助學生形成科學的思維方式、構建出物理的思想方法、提升自己的創新思維，是創新能力培養體系中的重要一環。進入21世紀，科技發展突飛猛進，新技術、新材料、新工藝不斷出現，電子產品更新周期極其短暫。但反觀大學物理教材，教學內容都是幾十年前的內容，幾乎完全沒有涉及物理在現今科技中的應用。由于物理對很多學生來說確實比較難，雖然很多老師引入了各種各樣的教學方法，加大了教材建設，但學生只是被動為了考試過關而學習，沒有任何興趣。這導致在高校中廣泛流傳中《大學物理》無用的言論，很多專業大幅消減物理課時[2]。大學物理的基礎地位正在受到前所未有的沖擊。大學物理教學改革勢在必行，其中滲透科學前沿內容就是教學改革的重要方式，也是現代物理教學新思路之一。

2在大學物理課堂上融入科學前沿的方式

為了更好的激發學生興趣，避免學生感覺灰色難懂的知識點學習、枯燥的習題練習，講授物理知識點時，可以盡量結合現代生活、社會熱點、當前科學技術、當前科研前沿等，讓學生感覺到這些有著悠久歷史的物理在現當今的社會生活中仍然發揮著極其重要的作用。這樣不僅可以提高學生上課的興趣，也開闊了學生的視野，同時開啟了他們的科學研究的大門。

2.1結合現代生活

物理現象和規律大部分來自于現實生活，它們同時也將服務于生活。人民日常生活的方方面面，都有與基礎物理研究相關的，因此給學生講解物理知識時可以適當聯系生活實際[3]，這樣可以激發學生探索生活的興趣，同時讓學生認識到物理的重要性。例如講電磁場知識點時，可以從家庭生活講到工業上的應用。比如家里的電磁爐和HI電飯煲，它們都是利用電磁感應原理將電能轉化成熱能的裝置。在紡織印染行業，溫度控制精度對紡織印染品質有非常重要的影響，而采用電磁加熱不僅可以提高能源利用效率和加熱速度，還可以提高溫度控制精度；在鍋爐行業，利用電磁加熱速度快的特點，只在鍋爐的出水端進行加熱，使水流在流動中完成加熱，可以節省空間；在機械行業，高頻電磁加熱對金屬表面進行熱處理，其效果比傳統處理方法有顯著提升。

2.2結合當今社會熱點問題

社會熱點問題包括交通運輸、環境污染與保護、能源危機以及新能源等問題。將物理知識與社會熱點問題相結合，可以激起學生的廣泛關注和積極參與，并且能夠培養學生的社會責任感。當前中國還是主要以火力發電為主，大自然的能源是有限的，并且燃燒過程中會產生大量污染環境的物質，思考如何讓最少的能源產生最大效益。由于電線有電阻，大量的電能在從發電廠輸進千家萬戶的過程轉化成熱能損耗掉了。如果未來某天找到了常溫超導材料，那么用它制成電線，我們就可以節約電能，從而實現大量能源的節省，也實現了減少環境污染。此外，超導材料的應用，使得生活電壓輸電可以代替高壓輸電，這讓輸電變得更安全。小到家庭生活電器，大到工廠機器，由于電路使用的是超導材料，那么它們將節省大量的電能，此外由于電路不損耗電能，不管生活電器還是工廠機器運行時就不會產生大量的熱量，電器和機器工作時就不會溫度過高，在這種環境下，它們的運轉效率更高。

2.3結合當代科技

涉及物理知識的前沿科學技術被應用于醫療衛生、通訊、生物研究、環境保護、農業生產等各方面，且發揮著舉足輕重的作用。當前最熱的生物結構研究的得力助手冷凍鏡就是基于物理原理制造的。如今我們已經開始邁入5G時代，各個手機品牌爭相推出5G手機，但為什么5G技術還只是在一個小區域才能使用，主要原因5G通訊波長比3G、4G通訊波長要短，根據物理知識，可以知道波長短的波很容易被障礙物遮擋住，所以5G通訊需要建立更多的通訊基站，有專家指出5G通訊基站數是4G的10倍，才能保障5G通訊。量子通訊是當前最前沿的一項科學技術，它可以同時傳遞更多的信息，且具有不可破譯性。當前中科大潘建偉教授主導的量子通訊技術，目前處于世界領先水平，量子通訊衛星的發射成功，標志著中國量子通訊技術進入了新紀元，在未來它將徹底改變現在的通訊方式。

3科學前沿融入物理教學的應用體會

（1）有利于提升學生的學習興趣[4]。大學生普遍認為大學物理難學，且沒有用，這導致他們懼怕物理、討厭物理。在教學過程適當融入一些生動有趣的，且涉及相關物理知識的科學技術，這將使得物理課不再枯燥無趣，還可以激發學生對物理的興趣。

（2）有利于開闊學生的視野[5]，也是對學生科研的啟蒙。科學前沿的融入可以讓學生了解當今的科技進展，使得學生不是僅僅學到了書本上那點知識。科學前沿的融入也讓學生能夠靈活應用所學知識，也能激發他們科研探索的興趣。

（3）物理學有助于大學生形成更好的思考方式、分析框架、思維框架。物理定理、定律的形成，首先思考如何構建一個能夠處理實際問題的模型，模型足夠簡單，并且該模型能夠用數學表達式來描述，之后用它解決實際問題的一個過程，有時也是對未知大膽假設的過程。這對學生形成良好的思維框架很有幫助。

4結語

大學物理是大學理工科專業科學素養培養中的關鍵，雖然作為一門基礎公共課，其內容也相對穩定，但并非是與當今科學研究和科學技術完全不相關?？茖W前沿同物理教學有機關聯起來，可以促進學生科學素養和創新思維的培養，開闊他們的視野。此外，正如特斯拉創始人馬斯克所說學習物理學有助于思維框架的建立，所以物理學習不能拘于物理知識點學習和習題的演練，良好的思考方式的形成，思維分析的提高，思維框架的建立，顯得尤為重要。這也是當今素質教育中重要的一環。

參考文獻

[1]宋曉麗.大學物理教學中培養創新能力研究[J].知識經濟,2017(24):156-156

[2]王新練,杜亞兵.大學物理教學的困境與思考[J].安慶師范學院學報,2012(1):104.

[3]歐陽秋云,李春艷,齊立紅,等.前沿物理走進大學文科物理課堂[J].中國科教創新新導刊,2012(14):103-104.

[4]祁恩云.對大學物理前沿內容教學的探討[J].科學•自然,2014(9):176.

[5]歐陽秋云,齊立紅,李春燕,等.前沿物理教學在文科物理教學過程中的成效分析[J].教育教學論壇,2015(13):251-252.

作者：楊志勇 單位：江西農業大學