时间：2022-06-01 02:46:45
绪论：在寻找写作灵感吗？爱发表网为您精选了8篇物理学科学论文，愿这些内容能够启迪您的思维，激发您的创作热情，欢迎您的阅读与分享！
（一）大学物理教材大学物理教材是学生了解物理知识最为直接和方便的手段，对于学生的自学和更好地提高上课效率均发挥着至关重要的作用，但是现在大学物理教材更关注于系统理论知识的讲解，文字基本覆盖了整个教材，很少有插图，因而不利于学生对物理知识更为直观形象的了解。
（二）大学课堂大学物理课堂是学生获取物理知识最基础的方式，真正的大学课堂应该不同于初中及高中的课堂，因为大学生的思维具有了一定的开拓性及灵活性，其实践经验也得到了不断的增长，因而教师上课就不应该是初中和高中时那种“填鸭式”教学，而应起到开拓学生思维，激发其创新能力的作用。
二、大学课堂物理教学中应采取的改革措施
（一）提高大学物理老师的素质老师在学生一生的发展中起着至关重要的作用，曾经有一位著名的老师培养了多位科学家，当老师八十华诞同学们赶来为老师庆祝生日时，记者问了同学们一个问题“你对老师印象最深刻的是什么？”答案意外的惊人，同学们都说是眼神，足见要想成为一个对同学们有切实帮助的老师，就需要热爱学生，要慈于父母，要尊重学生的人格，关注学生的成长。
（二）在教学中注重因材施教对于不同层次的学生，要注重提出不同层次的教学目标，对于具有不同特质的学生，要注重发挥他们的独特优势，对于不同的学科，要根据学科特点提出不同的要求。首先，对于层次较低的学生，要帮助其补充更多的基础知识；其次，如果有些同学擅长于理论的研究，要加强对其理论知识的传输，使之形成完整系统的理论体系，有些同学动手能力较强，就要提供实验器材及方法，促使其从实验中发现真理；再次，大学课程有很多学科，其中物理学科作为一门理科学科，要求学生掌握更深的物理知识，因此在课堂上，老师要有目的地将学生往高深物理知识方面引导，使学生更深刻明白物理学习的目的，从而增强其提高专业水平的动力。
（三）注重趣味教学的方法兴趣是学生最好的老师，因此要使学生很好地掌握一门学科，就必须培养学生对这门学科的兴趣，对于物理知识的学习也是如此。首先，教师要提高自己的专业素养；其次，要利用先进的教学设备，更好地展示物理知识的机理，加深学生的印象，促进学生的理解。再次，要利用多种教学方式，可以采用小组合作讨论、角色表演等方法来进行物理知识的教学，最重要的是要走出课堂，带领学生去实验室探索物理世界的奥秘。最后，要将书本上的知识与实际很好地联结起来，注重理论和实践的相结合，同学们只有在实践中发现物理知识的重要性，才会去努力学习它，因此要将理论与实践相结合。
三、小结
1．优化课堂“教”“学”比重，提高课堂效率
苏霍姆林斯基曾经说过：从我手上经过的学生成千上万，奇怪的是，留给我印象最深的并不是无可挑剔的模范生，而是别具特点，与众不同的孩子。由此可见，在物理教育教学方法探究过程中，教师应在保持课程进度一致性的同时，兼顾不同学习层次学生的学习需求，将物理教学的“教”与“学”有机结合起来，做到既能有条不紊的诠释物理知识，又使给学生留下充足的思考、交流和探索的时间。从而在师生互动、生生互动的良好学习氛围中，提升班级物理课堂的学习效率和学习质量。众所周知，富有生活气息、趣味性强的物理知识，不仅能紧紧抓住学生的课堂注意力，同时也为学生活用物理知识进行了科学有效的指导。例如：在学习“光沿直线传播”这一物理知识点，教师不妨利用多媒体技术通过图像、视频、文字等形式为学生讲解这一知识点。在讲解之后，教师可以让学生思考若是光不沿直线传播会产生什么样的现象？光沿着直线传播给我们的日常生活带来了哪些便利？我们应如何有效利用光的特性。这种教与学相结合的物理课堂，不仅能有效激发学生思考物理问题、参与物理实践的主动性和积极性，同时，也为学生科学、有效地进行自主物理学习提供良好的导向和指引作用。
2．唤醒学习热情，提高自主学习能力
俗话说：要想知道梨的滋味，应该亲自尝一尝。由此可见，唤醒学生的自主学习意识，是物理课堂实现“授之以渔”的第一步，也是提升学生自主能力的前提条件。因此，在物理教育教学实践过程中，教师应从班级学生的实际情况出发，选取贴近生活、时代感强、实用性高的物理素材来增强物理课堂的实用性、层次性和实践性，从而真正做到因材施教、有的放矢，进而在激发学生学习主动性和积极性的基础上，促进学生自主学习能力的培养和提升。在物理教育教学中，教师应勇于打破“一刀切”的教学模式，结合多种形式的物理活动来丰富学生的日常生活，让物理学习充满学生生活的方方面面。例如：教师可以通过物理竞赛、物理常识大比拼、物理科学实验小组等活动，来丰富学生的课余生活。同时，教师可以让学习能力差的学生进行常规性、基础性物理练习；而对于学习能力强的学生则让其进行提高性、发散性物理训练。这种分层次、梯度化的物理教学不仅能满足不同学习层次学生的学习需求，同时也为学生依据自身能力确立适当的学习目标、开展恰当的物理学习提供了科学、有效的指导。
二、结语
（一）消除心理障碍很多学生一看到物理问题，就感觉心烦意乱，摸不着头脑。有些题目文字一大堆，讲述的内容非常多，这样的问题不仅仅是在考验学生掌握知识的水平，还是在考验学生的心理素质。在面对这样的问题时，首先不要恐慌，更不要抗拒和逃避，我们应该勇敢面对，用平常心去对待，就把它当成一个简单的问题去看待，其实很多题目，当我们读完之后，会发现，其实并不是那么复杂，也许考察的正是最基础的那部分知识。在平时的教学训练中，教师就可以有计划、有目的性地选取一些这样的题目进行分析，帮助学生消除心理障碍。
（二）消除认识障碍高中物理就其学科特征而言，的确具有逻辑性、严谨性、系统性、理论性等特征，在教学中，我们需要向学生说明这些特征，让学生对物理有一个基础而全面的了解，但是，在教学过程中，我们一定要谨记，不能一味地灌输给学生这些知识，如果我们只是过分地强调这些，只会让学生对物理学习产生恐惧心理，让他们害怕学习物理，甚至出现放弃学习物理的念头。所以，我们在教学中，除了向学生阐述物理学科的特征外，更应该向学生介绍物理学科的趣味性和多面性，物理与我们的生活息息相关，在我们生活中，随处可见各种物理现象，这些现象，有些是有趣的，有些是神奇的，物理这个大世界中还包括太多有趣、神奇的东西，都需要我们一步步的去揭开，去解密，只有通过学习，我们才能了解到这些现象发生的本质，用这样的语言去为学生描述一个多彩物理大世界，消除他们的认识障碍。
二、高中物理教学设计的具体流程
（一）课题引入———创设问题情境在高中物理教学设计方案中，第一步就是要进行有效的课前导入，教学一个新课题，会带给学生一些新鲜感，激发学生的好奇心理，基于此，我们可以采用情境教学法，创设问题情境，以此来激发学生的求知欲，让学生带着问题去学习，去思考。课前导入是非常关键的教学环节，这一环节的成效，直接影响整堂课的教学质量。在课题引入这一环节中，教师要注意一点，必须要明确课堂教学的目标和任务，课前导入也是为了这一目标而服务的，所以课前导入所选择的案例、实验和问题，一定要与整堂课的教学基调相一致。
（二）概念形成———实验探索，创设发现情境物理定理的形成，就是一个从发现到解密，再从解密到实验的过程，也就是从理论到实际，从实际再到理论的一个循环过程。首先，发现问题，然后，对问题进行分析和思考，归纳出其内在的规律和本质，再将这一规律运用于实际，看是否符合，这样一个发现、分析的过程，就是一个概念形成的过程。一般来说，概念形成的途径和方法都是通过物理实验，实践才是检验真知的唯一标准，同样，实验也是获取真知的重要途径。在高中物理教学中，教师应该尽可能地开发一些探索性的实验，引导学生去做实验，探究其中的原理，让学生自己经历发现、分析的过程，这样可以大大加深学生的印象，并且会让学生得到一种前所未有的满足感和胜利感。
（三）难点化解———创设阶梯情境，获得规律针对高中物理中的重点难点，我们要着重进行分析和探究，教师在进行这些知识点的教学时，务必要充分结合学生的认知能力、学习能力以及所掌握的知识水平，然后再根据教学内容所需，选择出一种最适合的教学方式，来对这些难点一一破解，化解难点的教学手段很多，教师可以采用实验教学、多媒体教学等等教学手段。
文科学生基础差，底子薄，对物理有一定的畏惧心理。那么如何在文科物理课堂上进行前沿物理教学呢？具体方式如下：
1.结合物理学
物理学史可分为古代物理学时期（从远古—16世纪中叶）、经典物理学时期（16世纪中叶—19世纪末）和现代物理学革命时期（20世纪—现在），现代物理学革命时期又分为三个阶段，即第一阶段（1905—1931年）：相对论和量子概念的创建和应用阶段；第二阶段（1932—1954年）：亚原子物理学阶段；第三阶段（1955年至今）：亚核物理学即宇宙物理学阶段。例如电磁学历史，丹麦物理学家奥斯特，由于坚信电磁之间的联系与统一，对物理实验有浓厚的兴趣，以及严谨的科学态度，而发现了电流磁效应。英国物理学家法拉第和奥斯特一样也深信各种“自然力的统一性”，并追求这种统一，经过十余年的艰苦努力，终于找出了电磁感应定律。在法拉第工作的基础上，麦克斯韦建立了电磁场理论，并预言了电磁波的存在，实现了物理学史上的第三次大综合。电磁波的发现轰动了整个物理学界，全世界许多实验室投入了对电磁波性质及其应用的研究。在赫兹宣布他的发现后不到六年，意大利的马可尼与俄罗斯的波波夫分别实现了无线电波远距离传播，并很快投入实际应用。无线电报、无线电广播、无线电话、传真、电视以及雷达等无线电技术像雨后春笋般地涌现出来，近几十年来，又实现了遥控、遥感、遥测、卫星通信等，从此人们进入了信息化时代。
2.结合现代生活
物理现象和规律大部分来自于生活，又必将服务于生活。人们日常生活的各个方面，以及现代高科技的前沿问题都与基础物理的研究有关。因此给学生讲解前沿物理知识时应当联系生活实际。例如现代生活中，一些家用电器包括计算机、电视机、微波炉、电磁炉、手机等都会产生电磁辐射。那么何谓电磁辐射？电磁辐射会产生哪些危害以及如何预防呢？电磁辐射是指能量以电磁波的形式在空间传播的现象。电磁辐射产生的危害如下：
（1）可能会诱发儿童患白血病；
（2）可能会导致儿童智力残缺；
（3）对于成年男子来说，可能会导致质量下降
（4）对于孕妇来说，可能会导致胎儿畸形；
（5）可能会导致人体癌细胞增值；
（6）可能会引起人体视力下降，使人得白内障；
（7）可能会影响人的心脑血管系统。预防电磁辐射的方法如下：
（1）电器摆放不要过于集中。在卧室中，要尽量少放，甚至不放电器；
（2）电器使用时间不宜过长，尽量避免同时使用多台电器；
（3）注意人与电器的距离，能远则远；
（4）尽量缩短使用电剃须刀和吹风机的时间；
（5）长时间在计算机前工作时，最好穿上防辐射服；
（6）对于电磁辐射较大的家用电器例如微波炉和电磁炉，可使用防护罩；
（7）要正确使用手机：①手机接通瞬间释放的电磁波容易产生不好的影响，所以手机响时，几十秒后再听手机；②在使用手机时，可以采用手机专用耳机，实现远距离使用是比较有效的办法；③尽量减少通话时间，最好左右耳朵轮流听；④休息时不要将手机置于枕头边；⑤手机不用时最好放在包里，但不要放在胸前的口袋中，也不要直接挂在胸前。
3.结合社会热点问题
社会热点问题包括交通运输、环境污染与保护、能源危机以及新能源等问题。如果将前沿物理知识与社会热点问题相结合，势必激起学生的广泛关注和积极参与，并且能够培养学生的社会责任感。我们现在的能源结构主要以煤炭、石油、天然气等化石能源为主，然而化石能源是有限的，不可再生的，并且对环境污染严重。在现实世界里，不可再生的资源绝不会真的完全用尽，而是随着资源的逐渐枯竭，它变得越来越难开采，于是产量下降，导致市场短缺，价格上涨。持续短缺和价格上涨最终使这些资源变得如此昂贵，以至于实际上被淘汰。将来的能源结构将会以风能、水能、太阳能、地热能、生物体能等可再生能源为主，虽然只有水电和生物体能源对今日的可再生能源有较大的贡献，但是，其他可再生能源正在迅速增长，在将来可能为我们提供更多的能量。每一种能源都有其自身的缺点，但是一般来说可再生能源的缺点比化石能源或核能少。
二、前沿物理教学后的成效分析
1.有利于提高学生的学习兴趣
文科学生在高中开始就实行了文理分科，他们中大部分学生物理基础较差，有些人曾经惧怕物理、讨厌物理，针对这一情况，就要想方设法激发文科学生的学习兴趣。在教学内容设置上引入一些生动有趣的前沿物理知识后，文科学生不再感觉物理枯燥无味，对物理产生了极大的兴趣。有个学生甚至想报考物理方面的硕士研究生，但是由于文理科不能跨专业报考硕士研究生，最后放弃了。现在国家教育政策进行改革后，高中不再实行文理分科，对学生的全面发展将是有利的。
2.有利于开阔学生的视野，形成正确的科学观
物理前沿知识中有大量说明科学相对性、不确定性的事例，如果将其渗透于教学中，能够使学生开阔视野，启迪他们质疑旧的科学观，逐渐形成具有现代意蕴的科学观。例如离心运动，长期以来人们一直认为存在一种离心力使物体发生离心运动。学完离心运动之后，学生明白了根本不存在离心力，离心运动其实是由于物体具有惯性。任何事情都具有两面性，离心运动同样有利有弊。离心运动有利的一面是：利用离心运动可以做成洗衣机的甩干桶，将衣服甩干；利用离心运动可以制作小朋友喜欢吃的棉花糖。离心运动的弊端是：在高速公路拐弯处，如果汽车速度过快就会产生离心运动，将会造成交通事故；高速旋转的飞轮、砂轮的离心运动将会对周围的人产生很大的危害。
3.有利于学生学以致用
学完电磁学知识后，很多学生告诉我使用手机时多用耳机可以减少电磁辐射。学完离心运动后，学生能够解释洗衣机的甩干桶利用的是离心运动的原理，在高速公路上行驶的汽车在拐弯处要放慢速度是为了防止离心运动发生。学完光学知识之后，学生知道了3D立体电影图像是如何形成的。即用两台摄像机仿照人两只眼睛的不同视角同时拍摄，在放映时以两台投影机同步放映至同一屏幕上，供左右眼同时观看，从而产生立体效果。
4.有利于学生正确认识物理学与人文学科的关系
科学探究是一种系统的调查研究活动，其特点是采用有秩序的和可重复的过程；简化调查研究对象的规模和形式；运用逻辑框架作解释和预测。其目的在于发现并描述物体和事物之间的关系。探究的操作活动包括观察、提问、实验、比较、推理、概括、表达、运用及其它活动。科学探究在本质上是用来解决自然领域或科学问题的一种思维方式，它追求知识的确凿性。科学探究要素包括：提出问题、猜想与假设、制定计划与设计实验、进行实验与收集数据、分析与论证、评估、交流与合作，共七个方面。而科学探究能力就是指这七个方面的能力。如进行实验与收集数据能力就是指能通过观察和实验收集数据；能通过公共信息资源收集资料；尝试评估有关信息的科学性；会阅读简单仪器的说明书，能按书面说明操作；会使用简单的实验仪器，能正确记录实验数据；具有安全操作的意识；认识进行实验和收集数据对科学探究重要性。初中物理学科的科学探究能力也包括以上七个方面。在初中物理教学活动中，应当重视学生的兴趣培养，从而激发学生科学探究的欲望，从而培养学生科学探究的能力。
2、在初中物理教学中培养学生科学探究的能力的意义
在初中物理教学的不断改革中，对学生的科学探究及实验能力提出更高要求，教师要帮助学生学习物理知识与技能，培养其科学探究能力，使其逐步形成科学的精神和态度。所以注重培养学生的科学探究能力，是当前初中物理教学改革中的核心问题。在初中物理教学中培养学生科学探究的能力的意义主要在于将探究方法引入课堂，这样可以使学生通过科学的探究过程，理解科学思想观念，体验科学探究乐趣，学习物理知识与技能，在物理科学的世界中充分发挥自己的想象力。这个过称是一个重过程、重收集数据，而非计算的能力培养的过程。
3、在初中物理教学中培养学生科学探究的能力
目前在初中物理教学中培养学生科学探究能力的过程中存在着许多问题。如在培养学生科学探究能力的过程中，教师会提出一些问题引导学生进行探究，学生本身也会提出很多问题。这种课堂教学环境给学生较大的自由发挥空间，可以激发学生探究的欲望，调动学生学习的主动性和积极性，但同时会出现以下问题：有的教师因回答学生提出的很多问题，导致被学生“牵着走”，不知如何将学生的讨论引向探究活动的核心；有的教师面对学生提出的问题，不知所措，从而采用置之不理的态度；有的教师对在学生探究活动中出现的问题，不懂得如何通过对这些问题的深入讨论来逐步发展学生对科学问题的理解。这些问题的存在，严重影响来对学生科学探究能力的培养。那么在初中物理教学中如何培养学生科学探究能力。本为主要从以下四个方面对在初中物理教学培养学生科学探究能力进行探讨。
3.1转变教育观念和教学模式
随着社会的发展和教育的逐步改革，教育的观念也在发生着变化，要求教师在传授科学知识的同时，着重培养学生的人文精神，要求教师以人为本，呼唤学生的主体意识。因此在具体的教学中应该改变以往只重视对学生的知识传授，要向重视学生能力培养转变，使学生在具体的教学过程中，既掌握了科学知识，又促进了学生的身心发展，有利于学生全面进步。教学是“教”与“学”两个方面。老师和学生是“教”与“学”两个方面的主体，所以他们应该是平等的。教师应该树立新型师生观，教师不能把自己当做绝对的权威，要让学生绝对服从，这样很容易把教师和学生对立起来，不利课堂教学的开展，更不利于培养学生的科学探究能力。教师应该是学生学习的引导者和合作者。在具体的课堂教学中，教师要善于正确地引导学生进行学习，同时要敢于让学生亲自动手，让学生动手、动口、动脑，从而主动积极的去探究、去实践。例如：在学惯性时提出“生活中那些方面存在着惯性原理？”，在学摩擦力时提出“说说你身边存在的摩擦力”，这些开放式的问题，需要学生多体验生活，多观察生活，并能从生活中的一些现象中抽象出一些物理原理。而不是这些问题全部由教师们自己“唱了主角”，而学生则成了“观众”。所以传统的教学模式必须转变，这样才能真正使学生发挥自己的想象，培养出学生的想象力和探究能力。
3.2培养学生的兴趣
兴趣表现为人们对某件事物、某项活动的选择性态度和积极的情绪反应，是对事物喜好或关切的情绪，它可以使人集中注意，产生愉快紧张的心理状态，有利于提高工作的质量和效果。所以在初中物理教学中培养学生科学探究的能力就必须要培养学生的兴趣。
3.2.1培养学生的兴趣要注意理论知识与现实生活相结合
物理学是研究物质结构、物质相互作用和运动规律的自然科学，是一门情感丰富、极具个性、易于激发人们想象力和探究能力的，以实验为基础的自然科学，它与人们的生产生活紧密相连。但传统的教学注重物理知识点的学习和解题技巧的学习，而缺乏对物理过程和各种物理创新意识的培养和对科学的热爱。这样的教学方法是物理学显得呆板和枯燥，严重影响了学生学习的积极性。所以教师要根据学生的特点，利用身边的物理现象、实验等方法来刺激学生求知欲和学习兴趣，将课本中理论抽象的知识、问题还原为鲜活的现实生活问题，以激发学生的兴趣，从而培养学生科学探究的能力。在“凸透镜成像”这一节中，可以要求每位学生弄一个凸透镜，动手找出成像规律，并自制望远镜；上“声音的产生与传播”时，可以事先安排学生带一些常见乐器，让学生观察乐器发声时出现的现象，让学生亲身体验发声的变化；在摩擦力学习中，让学生通过骑自行车自己体会摩擦力的存在和方向。让学生亲自到日常生活中探索和实践，唤醒学生求知欲望，激发他们的学习兴趣。
3.2.2培养学生的兴趣要注意多媒体教学的应用
多媒体教学是指在教学过程中，根据教学目标和教学对象的特点，通过教学设计，合理选择和运用现代教学媒体，并与传统教学手段有机组合，共同参与教学全过程，以多种媒体信息作用于学生，形成合理的教学过程结构，达到最优化的教学效果。多媒体信息表现形式多样，对于抽象的概念、原理用文字描述，也可以用动画模拟现实过程，从而增强了学生的感性认识，使教学过程更加生动、形象，教学内容更加丰富多彩，有利于激发学生的学习兴趣，增强教学内容的表现形式。如在讲重力时，利用多媒体教学形象生动的演示跳伞员在空中降落，苹果从树上落下等自然想象，来激起学生的兴趣。
3.2.3培养学生的兴趣要注意要让学生体会到成功
成功是一种巨大的情感力量，是一种积极的感觉，它是每个人达到自己理想之后一种自信的状态和一种满足的感觉。它能使学生产好好学习的愿望。所以让学生体会到成功，也是培养学生的兴趣的一种方法。在初中物理课程教学过程中应该对学生多肯定、多鼓励、多表扬。当学生正确回答出问题时，教师给予表扬；当学生不敢发言时，教师应给予鼓励；当学生出现错误时，教师应委婉指出错误，并肯定其成绩。
3.3在提问中培养学生科学探究的能力
3.3.1从自然现象中提问
物理现象大量存在于自然中，引导学生对自然现象进行观察，从自然现象中提问，引导学生思考现象产生的原因，从而培养学生科学探究的能力。如在学习比热容时，可以先讲述自然现象：夏天小刘和小董到海滩去玩，白天他们光脚走在沙滩上，觉得烫脚，所以他们到海里游泳，觉得海水很凉；而到晚上他们发现沙滩变凉了而海水却很暖和。根据这一现象学生提出：为什么白天海水温度低而沙子温度高？晚上海水温度高而沙子温度低？针对学生提出的问题，教师加以引导，指出白天变热是吸热引起的，晚上变凉是放热引起的。这时学生又提出：白天都是在吸热，为什么沙子的温度比海水的温度高？晚上都是在放热，为什么沙子温度比海水温度低？从而引出比热容。这样步步引导学生在一个个连续问题中进行科学探究。
3.3.2从生活实践中提问
物理学是研究物质结构、物质相互作用和运动规律的自然科学，是一门情感丰富、极具个性、易于激发人们想象力和探究能力的，以实验为基础的自然科学，它与人们的生活实践紧密相连。从生活实践中提问可以促使学生在实践中自觉地把学到的物理知识与亲身体验到的事物有机的联系在一起。如为什么赛跑中裁判不以听到枪声计时？为什么百米运动员到终点不能立即停下来？等。从生活实践中提问，让学生观察生活，探究生活实践中蕴藏的物理道理，从而提高科学探究的能力。
3.3.3从物理实验中提问
物理实验中隐含着许多实验现象可以提出的问题，教师可以借助于现象明显的实验进行引导。如在研究导体产生的热量跟什么因素有关时，学生提出：电流越大产生热量越多。这时教师选择电炉子做实验，学生已经知道电炉丝的电阻比导线大，通过试验学生观察到连接的导线却不怎么发热，而电炉丝热得发红。从而学生提出：电阻越大，产生的热量越多。在教学过程中教师要善于调动学生的积极性，培养学生的提问积极性，提高学生发现问题和提出问题的能力。同时在面对学生提出的问题，教师要加以合理的引导，使其一步步深入到问题的核心和本质。
该实验所要到达的目的概括起来主要有5点：1）让学生观测乐音间的差异以及与噪音的本质差异；2）研究乐音间（频率或周期）的关系；3）探究乐音悦耳和谐的原理；4）感受古人之伟大（体验“三分损益”制管乐器，体验“十二平均率”）；5）让学生学会示波器的使用，了解虚拟仪器的应用．
声音是一种机械振动，它是一种可在特定媒介中传播的机械波．而乐音是一种有别于噪音的特殊声音，它经常是悦耳的，当然可作为一种信号被感知．它可发自一个腔体，这个腔体可以是动物的喉咙，也可以来自乐器，如管乐或弦乐器等．
要让学生看到不同声音的差别，包括不同乐器发出乐音的音色差异，了解乐音悦耳的原理，理解其组合在一起的和谐原理．感受分辨这些信息，需要借助声音探测器（如麦克）以及显示装置（如示波器）等．因此这个实验的核心目的之一就是让学生了解示波器的功能并有机会接触虚拟仪器．但仅仅了解示波器等装置是不够的，其目的之二是借助示波器通过观察和测量了解乐音和噪音的差异，了解乐音的构成要素，如响度、音色、音调高低、时长与观测声音信号的强度、波形、周期和频率与持续时间等量的对应性．目的三是研究不同乐音之间的关系．比如一个有八度差异的高低不同的同一个音的频率关系，如Do和高音Do，研究一个八度各音阶的频率关系．目的四是在时域分析之外引入频域（频谱）分析的概念，探究乐音悦耳的原理，以及多个特定乐音组合（如和弦）让人感到和谐动听的原因．最后让学生了解“三分损益”方法来制作发音排箫，以及验证“十二平均率”，进而让学生了解音乐与数学的科学关系，体会中国古人对世界音乐文明做出的了不起的贡献，以期增加学生们兴致及民族自豪感和自信心，这是相当重要的．
2大学文科实验仪器与装置
实验硬件将由发声部分、接收部分、显示分析部分组成．发声部分可以是真实乐器（笛箫、小提琴、二胡等），也可以是电子琴（可以模仿若干种类的音色）；还可以是自制发音腔管，其腔长可调控，如用试管注以不同水位吹响可发出音响，还可以是软管；可以是自制的带移动琴码的单弦琴，其弦可调控松紧控制发声频率．可用声频信号发生器将信号经功放后由音箱放出，信号可直接接入后续的接收单元，以显示与分析信号的特性．在接收部分，发出的声音可由麦克接收转变成电信号，可考虑使用计算机用的微型麦克接入带声卡的计算机．
显示和分析部分的功能可由示波器或计算机来实现．乐音信号可在时域和频域被展示出来，即可以得到如波形、强度、主周期或频率的时域信息，也可以得到频谱成分强弱分布的频域信息．用计算机编制的特殊界面，如LabVIEW界面（其实例见图1），可实现乐音的显示与分析．我们可以分析录制的波形文件，也可以直接分析采样接收即时的声音信号．总之实验需要乐器、模拟电子琴、琴弦、腔管、声频信号发生器、耳麦、有源音箱、示波器、计算机（配有声卡和LabVIEW软件）等硬件设备即可开设该课程．过去书本中枯燥的示波器的应用实验被巧妙地融到该实验之中［3］，同时先进的计算机虚拟仪器技术（用LabVIEW实现）也被学生接触到了．事实上学生在实验中不会再感到枯燥乏味了．
3实验内容
在教学课件的设计中，不同以往先给出原理，再列出实验步骤，给出实验要求和问题讨论等讲义写法，为了让学生感兴趣主动思考并查阅知识，在指导书上先预设了若干个引子，之后才提出了一些问题供学生思考，并在适当的位置给出提示和知识点讲解，或者先提出适当开放的问题鼓励学生预习时上网预先查询，或上课时利用实验室开放的Wifi环境即时上网，以期让学生养成了主动查阅知识掌握原理的好习惯，而不是被动地被灌输知识．
在指导材料的引子中谈到了“音乐之神奇”［4］：“提起音乐，大家都会感受到它的无穷魅力．有人说‘音乐是一种美妙的宇宙语言’，它能描述出世间万物传达出万种情感，它很容易让你‘感染’上喜怒悲伤，紧张和放松，让你体会到雄伟与悲壮，感受到缠绵和无奈，甜美和苦涩；‘它是一只神奇的魔笔’，它能给你以形象，描绘出一个场景，展示出一幅画卷，让你‘看到’事物美与丑，刚与柔，它能展示出气势的恢弘与凄凉，让你感受阳光的明媚以及黑暗的阴森和恐怖．它让人徘徊在梦幻与现实之间，可给人以压抑、或者引起亢奋、亦或是紧张感，它也会给人以无尽的向上力量……．音乐是个乐音的集合体，它发自不同乐器和我们喉咙，不同高低、不同强弱、不同时长的乐音按着一定顺序如诗一般的流淌．有时它可以是涓涓溪流，有时它可以是奔腾怒吼的大江．那音乐的魅力到底来自何处？……”．我们相信这样就叙述就比较适于引导学生以自然的非生硬有文彩的方式接触实验专题．在小知识点提示里，我们谈到了毕达哥拉斯，谈到了数学与音乐的和谐，谈到了信号的频谱理论，谈到傅里叶和亥姆霍兹在物理学和生物医学方面对音乐的贡献［5－6］，谈到了中国古人在音乐方面对世界文明的伟大贡献，谈到了“五度相生律”和“十二平均律”，谈到了《管子》和《吕氏春秋》中记载过的用“三分损益法”来生乐音制萧事情，我们也给出了特定音调的一个八度音程内各个音符的频率定义，进而为后续学生测量乐器发出音响的音准和比较各音的关系埋下伏笔．如谈及中国古代的“三分损益法”发明：“中国春秋战国时期的《管子》、《吕氏春秋》记载过古人研究过如何用此法制备竹管乐器［4，7］．他们以一根长约8寸的发音竹管为标准，记为‘黄钟’音（相当于Do），再截取长约为其2／3（长约5．2寸）的另一竹管，可以吹出另一个高五度的音，记为‘林钟’（相当于Sol），再将这5．2寸的竹管接上其1／3对应长度约7寸的竹管吹响可以得到比‘林钟’低四度‘太簇’音（相当于Re），如此循环操作，做1／3比例的‘损’和‘益’，便可以得到在一个八度内几乎所有乐音（Do，Re，Mi，Fa，……）”．上课时给出“三分损益法”示意图，从中可让学生总结出各个音的近小整数比关系，因为学生知道管长决定乐音频率的道理．从而引起学生对多乐音组合（如和弦）和谐动听的理解或猜想，并为指导学生后续自制排箫奠定原理基础
4大学文科教学过程控制
教学过程控制先学会示波器的使用，如通过了解已知频率的周期信号如何在示波器上正确显示的过程，让学生学会如何使信号稳定，并能得到如信号幅度、周期，进而得到频率等信息，并和信号源显示的信息（或已选好的频率值）对照，以期增加学生的自信心．让学生观察由乐器产生的乐音信号在示波器上的形态，首先了解到了乐音的（准）周期性，让学生看到不同乐器音色在波形上体现出的差别，让学生看到乐音的长短和时间上的稳定对显示难易的差别．学生很容易分辨出管乐（如长笛）与弦乐（如小提琴）的乐音信号波形的持续稳定性，以及键盘乐器（如钢琴）的声音的脉冲特性，同时看到了各种乐器波形（偏离正弦波）的非对称性或不规则性，进而适时引出频谱成分的概念．研究较单纯的（单一频率低的正弦波）声波（纯音）构成的一个八度音阶Do，Re，Me，Fa，Sol，La，Ti，Do（如C调的1，2，3，4，5，6，7，1·）的频率关系，可直接利用显示波形来得到周期和频率信息，总结出其间的小整数比关系，尤其是高低不同的同一音的频率关系，进而修正音阶频率等间隔的错误印象．也可以利用合成出来的李萨如图形将所研究乐音信号与已知信号源信号比较得出频率关系．针对管腔发音的结构，如可吹响的试管或竖笛，研究乐音的组成，让学生看到它实际是由一套纯音（单一频率正弦波）按比例组合而成的，一般被称之为主音（principal tone）与泛音（overtone）的组合，又被称为与倍频音（multiplied tones）或谐音（harmonic tones）的组合，了解主音和泛音之间的频率成倍关系，进而理解为何越“纯净”的音越好听的道理．也引申出傅里叶频谱分析与合成的原理，以及了解亥姆霍兹是怎样通过研究乐音的成分与相互作用开创性地研究乐音对人类生理与心理施加影响的．可让学生先用注水的方式得到有不同空气柱高度的试管，然后吹出八度音阶，分别比较其（主音）间的频率关系．适时引出自行设计的适宜频域分析的Lab－VIEW界面，对发出的声音观察频域上的频谱特征．可故意制造噪音，观察其频谱形态，然后可用试管发声比较前后信号的频谱变化，进而佐证为何纯音好听的说法．再观察单弦拉动和吹试管所发声音的频谱特点，进而总结出倍频关系，从而联想到固定长度的腔或弦共振时可支持多种可能频率波的驻波的物理原理解释．可让学生由塑料吸管制作发音簧片，研究其前端预留长度与可吹出音的高低关系；可研究笛子或箫的孔的排布位置，以及放开和按住哪些孔组合对发出声音高与低的影响；可研究和弦和谐原理，如Do，Me，Sol构成的大三和弦的和谐道理，让学生发现其单独各个音倍频之间周期性重叠的关系；由Do，Me和Re，Ti 4个音弹奏乐段，让学生感受贝多芬“命运交响曲”引起的从快乐到压抑的情绪产生的原理．
5教学效果与学生反馈
事实证明，此次教改是成功的，学生热情高涨，争抢着选择上“乐音研究”实验，甚至不顾有否成绩也要旁听．教学效果极好，学生受益颇多．从抽取的部分学生反馈意见中也能看到这些．
有学生在报告后写到：“我以前听音乐，只是出于对音乐的那种动人的感觉，并未意识到其背后与频率的关系，虽然小的时候，也会用药瓶子加些水吹出一些简单的音，但并未深入地了解过背后所蕴藏的科学原理．和谐之音其实就是在人耳可听到的范围内，几个单音的公共频率越多，那声音就更和谐．而噪音则是由太多频率不同的音，尤其是相位无规律的音合起来的音，这样无规律的组合使声音变得噪．音阶也是如此，音调的高度与频率跨度的关系，仿佛是种巧合却又是种必然，让人越发地感到科学的神秘力量和魅力．我们可以利用频率不同的单音，制造出更美妙的和弦，这一艺术与科学的结合是如此神奇，而又如此美妙……”
另一位学生写到：“今天我‘看见了’乐音！我一直很喜欢音乐，初中的时候也了解了乐音的本质是机械波，可它是书本上的知识，没有亲手实践过，这次实验对我的冲击很大．第一次使用示波器（以前只见过插图），在老师的指导下我看到了一列列的正弦波，它们就是能陶冶情操的音乐呀！和信号源的组合，我看到了一个个的李萨如图形在显示屏上变化，十分有趣．老师还以“命运交响曲”为例讲了和弦伴音的秘密，我听得很入神．不仅老师讲，我还亲自实践自己造琴，在同学的帮助下我完成了对琴的测量，很有成就感．发现实验原来也可以这样做，好奇什么就做什么，不懂什么就自己探索，十分开放、引人探索，只是一节课时间太短，关于乐音也只是了解了初步，音乐不仅是音乐，还是物理，还是数学，音乐的美使我看到了数理的美……”．
6结束语
课程改革是教学工作的落脚点，是大学教学改革过程中的一项重要内容，它是实现大学人才培养目标的知识框架体系。人才培养的规格和模式最终需要通过课程体系的构建和教学来实现。从市场与教育的关系入手，课程在其中也起着重要的联结作用。市场对于教育的需求分为两个主要的层面，一个是直接对知识的需求，一个是对人才的需求。大学中的知识大体沿着学科、专业、课程的路径形成知识的体系；而对于人才的需求则涉及人才的规格与类型，即劳动力市场上的职业的需求与大学教育之间的对应关系。这种关系可能是不完全的对应，但这种关系的发生却必须通过课程来实现。民办三本院校为了实现应用型人才的培养目标，就必须从课程改革做起。物理学是研究物质最基本、最普遍的运动形式及其相互转化规律的科学，其研究对象具有极大的普遍性，基本理论对现代工程技术的发展起着重要的作用。在民办高校转型发展的背景下，《大学物理》课程改革不但要以提高学生综合素质和创新能力为目标，而且也应该以培养各种应用能力为出发点和落脚点。
2大学物理课程改革的探索与实践
2.1优化教学内容，将物理学的最新研究成果与教学内容的融合
物理学有经典物理学，近代物理学与当代物理学三个部分。经典物理学主要是培养学生的数理思想理念，开发学生的科学素质以及分析解决问题的能力。近代物理的重点是加强创新意识和创新能力的培养，而当代物理学能够开拓学生的视野，有利于人文教育，建立工程文化的概念。物理教学为了紧跟时代步伐，与工程应用紧密联系，教学内容可在经典、现代部分的基础上加大当代和前沿知识部分的教学力度。虽然力、热、光、电磁学等经典内容在整个物理学的发展中起着重要作用，而近年来出现的激光、超导等物理等最新成就、研究热点和新领域，更应该成为教学的重点内容，以提高大学生学习物理的兴趣。如在讲解光的干涉和衍射时，可以视频播放李宇春在15羊年春晚《蜀绣》节目表演中令人震撼的舞台演出效果，从而介绍利用光的干涉和衍射原理的最新研究成果—全息投影技术，然后扩展到全息技术在其他领域的应用，如利用全息干涉技术研究燃气燃烧的工程、机械件的振动模式、汽车轮胎皮下缺陷检查等，利用全息照相用作商品和信用卡的防伪标记已形成产业，正在发展的全息电视将为人类带来一场新的视觉革命等，将最新的科研成果渗透到课堂教学中，不但充实、更新了教学内容，扩大学生知识面，而且提高了学生学学物理的兴趣，使学生的综合素质得到提高。
2.2适应高校转型发展，提升大学物理老师科学素养
目前的高校都是在精英高等教育的基础上建立和发展起来的，学校的管理干部和教师本身就是精英高等教育的产品，不可避免地或多或少地带有精英高等教育的烙印。要培养学生的应用意识和能力，首先要提高教师的应用型意识和能力，所以大学物理教师不仅要具备渊博的学识和严谨治学的态度，更要具备一定的社会实践和应用能力，只有这样才能更好地培养应用型创新人才。这就要求老师应保留学习的心态，利用假期和课余时间参加学习或培训，不断地补充新知识，紧跟科学与技术前沿，同时也要不断加强应用能力的提升，走出一条理论与应用相结合的双师型道路。我校经过多年实践，探索出了多种有效方法来加强教师的应用实践能力，如教师去企业挂职锻炼、校企联合项目大学科技园、企业入驻校园等，不但培养了老师的应用实践能力，更重要的是提高了教师的应用型意识，从而将应用型意识不知不觉的贯穿到教师的整个教学过程中。
2.3实用性教学思维贯穿整个教学过程，培养高素质应用型人才
教学的重要目之一是使学生能将学到的知识更好的应用到工作和生活中，所以在授课过程中，不单讲授知识点本身，更要着眼于知识点在现实生活中起什么作用或指导意义，这样才能激发学生兴趣、拓展逻辑思维、锻炼解决问题的能力，开阔学生的视野。例如介绍万有引力及牛顿三大定律时，可以解释人在电梯里的超重和失重，海水的涨潮退潮，行星的轨道，台风的形成等；介绍热力学定律时，指出它对推动第一次工业革命的作用及对我们的生活的影响，大到火箭推动器、飞机的引擎、汽车和拖拉机等的内燃机、原始火车的蒸汽机、轮船用的燃气轮机、火力电厂里锅炉、蒸汽轮机、制冷机、冷库,……,小到家用的许多电器,如冰箱、空调、燃油割草机、柴油发动机等都是热力学定律在工作和生活中的应用；电磁学理论的建立将我们的世界推向了现代化，发电机，电动机是电磁感应的应用，电磁铁、工厂烟囱的高压吸尘、静电除尘、音响、话筒、避雷针、磁悬浮列车、电磁起重机、质谱仪、回旋加速器等都是电磁学原理服务于我们生活的实例。总之，在整个教学过程中要让教学内容和学生生活、现实社会融合为一体，这样不仅可以加深对理论的理解，提高学习兴趣，还可以培养学生的应用实践能力，有利于应用型人才的培养。
2.4践行“以学生为中心”的育人理念，基于学生物理基础以及所学专业的不同，采用分层次教学模式
随着大学本科教育由培养精英型人才向应用型人才的转化，大学物理分层次分专业教学被提上改革议程。民办高校与重点高校相比，生源质量明显下降，且中学物理基础参差不齐，一些理工专业可以文理兼收，这就导致入学时某些学生物理基础明显较差，这客观上给大学物理教学带来很大难度。大学物理可以在充分考虑学生的个体差异、兴趣爱好的基础上，制定具有针对性的分层次课程计划和灵活多样的人才培养方案，让学生有更多的选择空间，有更多的时间和自由来涉足他们感兴趣的领域，这也充分体现了“以学生为中心”的办学理念。大学物理学可以将教学对象分为三个层次，第一个层次是将物理作为通识教育的学生，主要介绍物理学原理在各行各业中的应用及现代物理学的进展，这一层次的学生不要求物理和数学基础（或只要求高中数学基础），面向不打算学习自然科学专业的学生，学时可相对较少；第二个层次是有志于从事对物理知识有一定要求的那些专业领域工作的学生，诸如医学、工程等，主要能基本掌握物理基本概念、基本原理、基本规律及其应用，为那些将来想在其他领域发展的学生提供较强的物理学基础，此层次的学生要求有一定的数学和物理基础，教学内容适当降低难度和深度，增加应用型；第三个层次是对物理学非常感兴趣，并有志于在物理及相关领域从事教学或者研究工作的学生，主要面向有出色的数学能力和坚实的物理基础的学生，结合所学专业适当增加难度和深度，如对于材料专业的学生，可以增加固体物理的学习，对于电子信息类专业的学生，可以增加半导体物理的学习。分层次教学，使得无论是无论是理工科学生还是人文学科学生，都可以根据自己的数学物理基础，以及所学专业对物理知识的不同需求选择适合自己的物理学课程，而物理学课程可按不同的内容难度、不同的学习时间、不同的目标要求等进行教学分层，完全能满足不同专业、不同基础学生的需求。只有实现物理学分层次教学，才能使因材施教成为可能，并为多元化人才的培养奠定了良好的科学素养基础．起到了积极的促进作用．
2.5丰富课堂教学模式，提高教学质量
对于民办本科院校，学生基础相对薄弱，学时较少，要想系统深入的学学物理比较困难，因此，在我校应用型人才培养模式下，如何有效地提高大学物理的教学质量是值得探索的。首先，将传统讲授与案例教学有机结合起来，实现两者的优势互补，充分调动起学生学习的主动性、积极性，使学生在知识、实际应用能力两方面都得到提高。案例教学是教师通过案例为学生创设问题情境，引导学生对案例进行分析讨论，进而掌握相关的理论知识和规律，并将理论知识再次应用到实际生产生活中。案例教学使教学内容既有工程技术应用背景又与现实生活息息相关，能够使学生拓宽视野，加深其对物理学基本原理及物理学在工程技术领域应用的理解。因此，案例教学是实现应用技术大学教育培养目标的一条捷径。其次，在教学过程中，适当加入同伴教学这一新的课堂教学模式。同伴教学不同于传统教学，由许多关于关键知识的简短讲授构成，每个关键知识点附有针对性的测试题。在课程教学中教师讲解一个概念后，先让学生独立思考并回答基于clicker上概念测试题，此时答案会在教师的电脑上显示，然后教师组织邻座讨论，讨论后让学生再次发送答案，教师根据此次答案的正确率决定继续详细讲解这个概念还是进入下一个知识点。哈佛大学的研究数据表明：在物理概念的理解、物理定性分析和定量计算这几个方面，同伴教学法均优于传统教学方法。同伴教学法除了能够让学生更好地理解物理概念，掌握学科的基本知识外，对培养学生敢于表达，敢于创新的能力有一定的促进作用，有利于应用型人才的培养。另外，讨论式、支架式、合作式等都是较好的课堂教学模式，根据所讲内容的特点，选择适当的教学模式，发挥学生的主动性，提高教学质量。
3结论
课堂不再是老师一个人的舞台。教学中，教师应充分发挥学生在学习中的主体地位，教师只是引导学生进行学习，对于具体问题应当引导学生进行分析思考，答案由学生给出。应当充分肯定学生的想法，对于正确合理的部分给予赞赏和鼓励，同时也需指出不合理的或需要改进的地方。通过启发式教学使得学生在学习上由被动变主动，学生的思维能力得以训练、培养和提高。学生学会如何进行自主学习，培养了学生继续学习和终身学习的态度、习惯与技能。这种素质是现代社会对学习者的要求，这种素质将使学习者终身受益。
二、教学应理论与实践结合
物理所涉及的知识源于实践，它重视对于实践的指导，根据这一特色，在教学过程中，应努力结合物理的基本原理，向科学技术应用延拓，努力培养学生的科学意识。例如，讲磁介质分类时，可以提及具有完全抗磁体性的超导体，介绍超导体特殊性质，特别是超导体无损耗对于现代工业的意义，同时超导要求的低温条件又制约了超导的应用，如何提高超导温度，实现室温下超导是科学家目前遇到的难题，需要进一步去探索研究。在讲授气体分子动理论时，可介绍地球温室效应的形成及危害，从而努力发挥现代科学的潜力，走一条绿色环保的高技术发展道路。
讲波动光学时介绍一些三维影像知识，以及全息照相基本原理，可以凸显物理的实用性，物理的学习不仅可以认识世界，也可以改造世界。实践证明，这些做法使学生认识到物理课程的重要性，懂得如何使用物理知识解决具体问题，激发了学生学习的动机，从而提高学生学习物理的兴趣。
三、教学应培养学生创造性思维
教学过程中应当鼓励学生的怀疑和批判精神，鼓励学生提出标新立异的想法。缺少质疑，人们的认识与思维就报难向前深入发展[3]。从物理发展的历史来看，无不以怀疑和批判为先导。我们知道：如果没有怀疑和批判就不会诞生近代物理的两大基本理论：相对论和量子力学。科学的进步需要不断超越已有的理论，没有怀疑和批判，也就失去了创新的生命力。在教学中，也要注重培养学生想象力，让学生大胆假设，如有一天超光速能够实现了；我们生活在没有摩擦的世界；我们生活的地球失去磁场……会出现一些什么样的情景?这些问题没有标准答案，存在多种可能性，能够培养学生发散思维，学生可以展开想象的翅膀，用一些已有的知识，分析、归纳、总结得到自己的结论，这种思维方式将使学习者终身受益。
四、教学应课内与课外结合
教师应多创设学生间交流机会。经常组织学生参加物理课外活动和竞赛将非常有助于学生发现问题，用集体的智慧创造性地解决问题。学期开始可以让学生自由结合，分组开展各种活动，每周一个主题，可以是对于生活中物理现象的讨论分析，也可以是参观科技馆等。每周每组就活动情况书写书面报告，教师进行指导和评价，鼓励学生用发现的眼光观察世界，用科学的方法认识世界。
五、结语
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