时间:2023-03-17 18:00:18
绪论:在寻找写作灵感吗?爱发表网为您精选了8篇物理理论论文,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!
论文关键词:利用歌诀复习物理实验
物理学是一门实验科学。物理实验为理性认识提供了发现物理规律所需的感性材料、检验物理理论和假说的正确依据、开拓了物理学应用的新领域。在新课标高考中实验考查占有的比例逐年增加,与传统考查相比有下列趋势:①从机械记忆实验转向分析理解实验、理解物理实验原理转变。②从既定的学生分组实验转向变化的创新实验。既定的学生分组实验已经从高考试题中逐渐退出,取而代之的是学生尚未接触过的实验,而与学生做过的实验有着联系的实用性、创新性实验。从考查内容上看呈现如下特点:①实验的基本原理和思想方法是考查的核心内容。②实验数据处理是实验的重要环节,也是高考的重要方面。③基本仪器的使用是高考的热点。④实验的实际操作是考查的重点。⑤设计性实验是考查的难点。面对这些方面,学生感到慌乱,没有行之有效的复习方法cssci期刊目录。结合实际我采取了利用歌诀复习物理实验,收到了较好的效果。
在复习《验证牛顿第二定律》时,利用了这样的歌诀:控制变量法,验证牛二律;实验第一步,平衡摩擦力;合力等于盘码重,必须满足关系式(m?M); 验证aM成反比,注意选好坐标系。这一歌诀的第一句“控制变量法”,说明了本实验的实验思想方法,即“控制变量法”;第二句“验证牛二律”,说明了本实验的实验目的,即“验证牛顿第二定律”;第三四两句“实验第一步,平衡摩擦力”,强调了本实验的注意事项之一,即消除摩擦力对实验结果的影响;第五六两句“合力等于盘码重,必须满足关系式(m?M)”,说明本实验中小盘及砝码的总重力视为小车受到的拉力,必须满足关系式(m?M);第七八两句“验证aM成反比,注意选好坐标系”,说明本实验中在处理数据时,aM图像是曲线,寻找关系不够明显,为了解决这一问题,纵轴选a,横轴选,这样就可化曲为直,很直观地发现a和M的反比关系。利用了这一歌诀,不仅本实验的实验目的思想方法、注意事项、数据处理技巧等都进行了复习,而且提高了学生学习兴趣,从而使学生在轻松的情况下掌握了本实验的知识,提高了学习效率。
在复习《测定金属的电阻率》时,利用了这样的歌诀:两个定律把ρ测,测U测I测直径;测D(直径)要用测微器,读数规则要注意;L测量莫松动初中物理论文,为减误差A外接;通过电流要适宜,变阻器使用记心中。第一句“两个定律把ρ测”,两个定律说明了本实验的实验原理,即电阻定律和欧姆定律,把“ρ测”说明了本实验的目的,即测定金属的电阻率;第二句“测U测I测直径”,说明了本实验需要测量的物理量,即导体两端的电压、通过导体的电流以及导体的直径;第三四两句“测D(直径)要用测微器,读数规则莫忘记”,强调了本实验应用的一个重要仪器―螺旋测微器以及螺旋测微器的读数规则;第五句“L测量莫松动” 强调测量长度时一要注意是接入电路中的有效长度,二要注意测量时导体不能松动;第六句“为减误差A外接”,伏安法测电阻,测量电路中电流表有外接法和内接法,本实验中为了减小误差测量电路中的电流表要用外接法;第七句“通过电流要适宜”,在用伏安法测量电阻时,通过待测导线的电流不宜过大,通电时间不宜过长,以免金属导线的温度明显升高,造成其电阻率在实验过程中明显增大;第八句“变阻器使用记心中”,变阻器接入电路中有分压式和限流式,在本实验中,由于待测导线的电阻不大,变阻器接入电路时用限流式。利用了这一歌诀,使学生快速掌握实验原理、思想、注意事项,提高了学习效率。
除了上述实验外,其它一些实验也可以采取这一方法复习。如《验证力的平行四边形定则》歌诀:白纸钉在木板处,两秤同拉有角度,读数画线选标度,再用一秤拉同处,作出力的矢量图。如《研究匀变速直线运动》歌诀:测a要用计时器(打点计时器),速度等于位移时间比,使用刻度尺量位移,打点周期0.02秒,交流电压4—6伏,利用推论(?s=aT2)求加速度。
利用歌诀复习物理实验,可以提高学生学习实验的兴趣,提高学生学习效率,但是教师要对学生做好引导,要掌握的是实验思想、实验原理、实验方法及实验数据处理技巧,结合实验操作,必能获得好的效果。
【论文摘要】文章根据农科类大学物理教学的现状和教学改革的发展,从教学的几个环节,提出了大学物理教学内容及教学方法改革的几点想法,提出建议,以促进农科类大学物理在教学内容、教学目的、教学效果等方面得到更好的发展,实现农科类院校大学物理教学改革的目的。
大学物理是研究物质的基本结构、相互作用和物质最基本最普遍的运动形式及其相互转化规律的学科。物理学的研究对象是非常广泛的,它的基本理论渗透到自然科学的很多领域,应用于生产技术的各个部门,它是自然科学和工程技术的基础。它包含经典物理、近代物理和物理学在科学技术方面的应用等基本内容,这些内容都是各专业进一步学习的基础和今后从事各种工作所需要的必备知识。因此,它是各个专业学生必修的一门重要基础课[1]。
在农科类各专业开设大学物理课的作用,一方面在于为学生较系统地打好必要的物理基础,另一方面是使学生学会初步的科学的思维和研究问题的方法。这对开阔学生的思路、激发探索和创新精神、增强适应能力、提高人才的素质都将起到非常重要的作用。同时,也为学生今后在工作中进一步学习新的知识、新的理论、新的技术等产生深远的影响。
一、大学物理教学现状分析
21世纪是科学技术飞速发展的时代,对人才的要求将更高、更全面,这对我们的大学物理教学也提出了更高的要求,必须跟上时代的步伐。但是,目前以农科类大学物理教学为例存在以下问题:
(1)大学物理教材的内容中,以经典物理为主,分为力学、热学、光学、电磁学和近代物理,内容各自独立,彼此之间缺乏联系,没有形成统一的物理系统。教学内容大部分标题与中学类似,学生看到目录后学习热情和兴趣锐减。
(2)经典物理和近代物理的比例极不平衡,经典物理部分占物理教学内容的80%以上,而且基本上都是20世纪以前的成果,没有站在近代物理学发展的高度,用现代的观点审视、选择和组织传统的教学内容。同时近代物理的内容非常少,特别是没有反映20世纪后半个世纪以来物理学飞速发展的现代物理思想,使学生对近代物理知识知之甚少,与现代物理严重脱节,因此大学物理教学改革势在必行。
(3)教学手段落后,虽说现在有些老师已经用上了多媒体教学,但是总体对现代化教学手段的充分利用还远远不够,未能充分体现现代化教学手段的优越性,对教学手段的改进也期待着进一步探索。
二、对大学物理教学内容改革的几点想法
(1)从大学物理非物理专业的人才培养的总体要求出发,对农科类各专业采取不同侧重点的教学,现在所用的教材,或是适合我们的短学时,又无配套的教学参考书,或是对农科类相关教学内容不足,我们可以根据不同专业制定不同的教学大纲,注重各部分知识的联系,以近代物理学的发展为主导,完整而系统的讲述物理学的基本内容。同时,教研室可以准备组织力量编写一本少学时且适合农科类各专业学习用的大学物理教学参考书,主要用于帮助学生理解基本概念、基本定理,帮助学生学会分析问题和解决问题,帮助学生提高把物理学的知识应用到实际中的能力。
(2)添加近代物理内容,介绍当今物理学前沿的发展,如量子理论、相对论的时空观等,启发学生兴趣,扩大学生的科学视野,开阔学生的思路。把近代科学技术成就和前沿课题的内容融入教材中,补充一些物理学与相关专业的交叉或补充的前沿的新发展内容,使学生在学习基本理论的同时了解现代科技发展的新信息、新动向。
(3)对经典物理部分进行处理,精选与现代科技、现代物理知识紧密联系的内容,删去陈旧部分,避免和中学物理的内容重复,将经典物理延伸至近代物理,增添新意。
(4)将相关学科的基础知识纳入教材。如今科学技术越来越向交叉学科发展。因此,针对农科类各专业,在教材内容的选择上,增加农业应用方面的内容,紧密联系学生专业进行因材施教。
三、关于大学物理教学方法和教学手段改革的想法
(1)注重应用,弱化计算。传统的物理教学方法是以物理理论和计算公式为主,要求学生会解题,而对物理概念的理解和应用则一掠而过。其实,学生对用数学方法解决物理问题不适应,导致对解题产生畏惧心理。因此在教学中不应以做题为目的,使学生陷入题海之中,而是要着重应用方面的教学,适当进行习题练习,重点培养学生应用物理知识分析问题的能力,培养学生的创新能力。
(2)灵活运用多媒体教学。多媒体教学已经成为现代教育中的重要组成部分,适当的多媒体教学可以提高学生的学习效率,有利于发挥学生的主观能动性,发展学生的个性,实现“以学生为本”的教育理念。在多媒体电子课件中,加入动画、演示实验、图示说明和物理学的一些基本模型等,以弥补传统教学的不足,增加课堂教学的形象性,对学生动态认识和掌握物理概念有着重要的作用[2]。
(3)在考试方面,可改变现在的考试模式,采用多种考试方法结合。一方面闭卷笔试,采用试题库考试,另一方面,采取书写小论文、新想法等方式,加强学生学习的自觉性,减轻学生的压力,同时也提高了学生的发现问题和探究问题的能力。
(4)重视学生动手能力的培养。物理学是建立在实验基础上的,所以大学物理包括理论和实验两部分,学生通过大学物理实验,增强了动手能力、分析问题解决问题的能力,培养了良好的实验素质。根据物理实验室开放实验的实践经验,实验室向学生开放,给学生提供观察和实际操作的机会,学生可以根据自己的实际情况选择观看和操作实验,从中体会物理学知识的奥秘。
医学涉及生物物理学知识非常广泛。为便于学习、掌握可把临床医学常涉及的生物物理学知识归纳为三类。其一,解释各种生物物理现象的知识,包括阐明现象的实质、变化过程、规律和成因或机理等。其二,分析各种物理(严格讲应是生物物理)检测结果的知识,包括所检测的生物物理信息的产生、产生机理、变化规律和采集方法,检测手段及图象形成的生物物理原理,检测图象的分析、归纳而获取结论。其三,阐明各种物理因素的生物效应的知识,包括物理因素的性质、所激发的生物效应及其变化规律,生物效应产生的机理,对疾病的治疗作用,对机体的危害缘由和防护等。
2要求知其所以然必须开物理课
科学知识可分为理论知识和经验知识两大类。生物物理学也不例外。常说对事物不仅要知其然,还要知其所以然。其实前者就是只要求掌握其经验知识,而后者则要求掌握其理论知识,从理论上把握事物。亦即不仅能认识其表象,还能阐明产生表象的内在实质,揭示表象运动、变化规律的机理。要求医生能从理论上把握临床医学中常涉及的生物物理问题,就必须开设物理课,否则是不可能的。要求医生从理论上解决医学中涉及物理的问题越多越深,所需具备的物理相关知识越广越深,自然物理课学时应越多。一直以来只讲授纯物理知识,不结合讲授在医学中的应用,即不结合阐明医学中的生物物理问题,要学生自学解决是很困难的。应该既讲授物理理论也讲授必要的生物物理知识,才能做到学以致用。学生掌握临床医学常涉及的生物物理知识能适应如下四个方面的需要。其一,行医需要。有了相关生物物理知识才能从理论上全面、准确、深刻分析、理解、掌握行医过程中涉及物理问题的医学理论、技能和方法,才能高屋建瓴,在理论指导下,以清晰的思路,全面思考,准确诊断、有效治疗。其二,科研需要。临床各学科多有涉及生物物理的课题。没有相应的生物物理知识只能望而兴叹。反之则如虎添翼,可以在更宽的知识领域开展科研,为医学科学发展作更多贡献,提升人生价值。例如秦任甲教授就发现长期以来人们只从血流动力学角度分析和利用超声多普勒血流频谱图,这里存在个缺陷。可能是有关人员不具备血液流变学知识所致。他率先提出,应该加上血液流变学才能全面、准确分析和充分利用频谱图的丰富内涵,可以把频谱图作为有效手段来研究在体血管红细胞向轴集中的规律,并指导同行开展合作研究取得成果。其三,提高需要。工作中必然会遇到许多尚未掌握的涉及物理的医学问题。这就得靠自学更宽更深的物理、生物物理知识才能解决这些问题,提高自己的理论水平和技能。在校所学将成为自学习提高的基础。其四,思维需要。人的思维不外乎逻辑(抽象)思维和形象思维,都是人在各成长阶段学习积累起来的。大学是人的思维知识和能力形成的十分重要的阶段。在学习、运用物理学、生物物理学过程中,在知识拓展的同时使物理的形象思维和数理逻辑思维得到尤其强的培养提高。数理逻辑思维是逻辑思维的十分重要的组成部分。物理的这些思维能力的增强,使之在学医、行医和医学研究中终身受益。一流名校能安排物理课近百学时,甚至还结合讲授生物物理知识就是认同上述观点的佐证。其决策者和努力学习物理的学生都是有远见的。这正是一流名校要求学生从理论上掌握物理、生物物理,培养高水平医学人才的体现。
3只求知其然则可开可不开物理课
3.1可凭生物物理经验知识行医
大量事实表明,一般医生都是凭借物理、生物物理经验知识而非理论知识来理解、阐明、处置医学中涉及物理的问题。其在三类生物物理知识上的表现为:其一,对医学中涉及物理的现象即生物物理现象不理解,无从解释或者粗略地,含糊地理解或解释。也有以打比方的方式来认识或阐明。例如用粥的浓稀来说明血液黏度大小,流阻大小,而导致血压高低,极少见有医生能用泊肃叶定律等相关知识做出理论解释。其二,当用生物物理检测进行诊断时:对他人的检测,一般只凭检测医生的文字结论做出诊断,有时查看检测图象也只机械地与自己记忆中的正常图象对比而作诊断,并不理解图象是怎样形成的,甚至不理解结论是怎样依据图象分析而获得的;对自己的检测,一般都凭借自己对检测到的生物物理信息与记忆中的正常信息对比而作诊断,至于为什么能产生这样的信息未必明了。其三,利用物理因素进行治疗时,一般只知道某种因素或方法有疗效或只会治疗操作,对其疗效产生的物理机理或不知或不全知。这些表明:一般临床医生的物理知识还只是经验性的,并未上升到理论。但一直以来临床医生就依赖这样的经验知识不也诊治好许许多多疾病?其中许许多多不也成为专家、主任和教授等高级医生?这只能说要求不高时,医生不一定非要多么宽深扎实的物理和生物物理理论功底才能行医。事实上临床教师,甚至生理学教师课堂讲授和相关医学书籍对许多涉及物理的问题也只讲现象,并未从物理、生物物理理论上把产生现象的缘由阐明清楚,仍然只停留在经验知识层面上。学生也只能承认如此,达不到理论认识的高度。这样行医必然缺乏物理、生物物理理论指导,对诊治涉及物理问题的疾病往往思维明晰不起来,只能凭经验了。按以上所述,医生所需物理、生物物理知识的宽深程度伸缩性很大,高则要求具有较宽深扎实的功底,能适应前面提及的四个需要,成为物理理论型医生;低则只要求具备中学物理基础,对行医过程中遇到涉及物理的问题能有所了解,成为物理经验型医生。
3.2对学生的物理要求依培养目标而定
就原则而言,对物理课的要求和学时安排都是由决策者根据各自专业培养目标的需要而确定的。但实际决定时必然受到决策者对物理、生物物理在专业中的作用和地位;医生所需物理、生物物理宽窄深浅的认识程度的影响。鉴于各院校决策者的这种认识难免差异,医生应具备的物理、生物物理的宽深程度伸缩性又很大,不同档次院校培养目标显然不同,导致其物理课学时明显不同。一流名校为八九十学时以上。二流省(市区)属医科大学为六七十学时。三四十学时以下的出自三流学院,除去10来学时的实验课,还能比高中物理加深拓宽多少内容呢?据悉,还有学院把这门课改为任意选修课,选修者不到5%,等同于取消。不排除有些院校对物理、生物物理在专业中到底能发挥怎样的作用,需要安排多少学时为宜,并未作深入的调查研究,其学时数是随意或参照同档次院校而确定的,带有一定盲目性。巧的是各院校安排学时多少与其在人们心目中的地位高低是相吻合的。总之,鉴于医生所需物理、生物物理的宽深程度伸缩性很大,对各院校的学时安排不必厚非。
4改革临床医学专业物理教学内容
4.1改革目标
无论培养物理理论型还是物理经验型医生,只要开设物理课就应该改革纯物理的教学内容。一直以来绝大多数院校都只开物理课,讲授纯物理知识,丝毫不结合讲授医学所涉及的物理问题———医学物理学问题。其结果必然导致:无的放矢,所学纯物理知识不会应用,学而用不上等于不学;不仅使学生得不到把物理知识应用于阐明医学物理学问题的训练,还会造成医学物理学知识断层,很难适应前面提及的四个需要;使学生看不到所学知识的应用情境,使历届学生产生“物理无用论”,求知欲望低,学习不使劲,所学知识似懂非懂,很难用于理解学医和行医过程中遇到的物理问题。改革目的:必须破除思想上长期形成的只讲授纯物理知识,丝毫不与医学中的应用相结合,改革也只增删纯物理知识,丝毫不纳入最为实用的医学物理内容的定势思维,克服过去教学内容脱离医学实际的现象。安排适当的学时数,以临床常涉及的医学物理学内容为主,辅以必要的物理学基础,形成新的教学内容体系,以适应临床医学较高要求的需要,较好发挥物理、医学物理在临床医学中应有的作用。
4.2改革途径之一
没有医学物理学解决不了医学中涉及物理的问题。不开这门课就如同过河断了桥或知识断了层,物理学很难跨越断桥或断层直接阐明医学中涉及物理 的问题。开物理课主要为学习、运用医学物理学打基础。只开前者而不开后者就是无的放矢。物理学与化学,医学物理学与生物化学在医学中的作用与地位十分相似。设想只讲授化学知识而不讲授生物化学知识,学生能掌握医学中涉及化学的知识吗?有条件的应该开设物理和医学物理两门课,实现基础知识与应用知识较完美的结合。这应该是物理教学内容改革的首选途径。
4.3改革途径之二
对于不便把物理课和医学物理课分开开设的院校可以把两者合拼开出。以临床常涉及的医学物理知识为主,辅以相关物理基础。这门教材也可称为医学物理学[2]。学时多少都可以开。这样就把基础理论与医学应用有机结合起来,做到有的放矢,学以致用,使学生学习积极性增强,学习效果提高,知识结构改善,增进其解决实际问题的能力。
5改革困难所在
5.1缺乏阐明医学物理问题的知识
要把临床医学常涉及的物理问题纳入教材并非易事。这些问题许多尚未能从理论上获得阐明或者透彻阐明,还有待研究解决,构建起这些问题的较完整的理论知识,否则无多少临床常涉及的物理问题可讲授。不信,可从三个方面考察:其一,查阅生理学、心血管内科学等医学基础和临床书籍;其二,听听医学基础和临床教师讲课。书中所写,教师所讲,涉及物理的许多问题都只陈述现象,或借实验数据、图表阐明,或笼统、粗略交代,或打比喻解释,甚至含糊讲授。这些充其量说也不过是医学物理学的经验层面上的知识,未能从本质上,机理上,亦即理论层面上阐明问题,回答不了为什么?其三,查阅期刊论文,可发现生物物理学的研究火热得很,很多,但属于临床医学常涉及的物理问题却很少。总不能教材所写,课堂所授结合医学的内容尽是经验知识吧?这就必须对寓于人体各脏器的临床医学常涉及的物理问题逐个加以研究,构建起阐明逐个问题的一系列理论,形成丰富的临床医学常涉及的医学物理学知识体系,可供选择讲授。要达到如此,要经历很长时间,付出许多艰辛劳作。秦任甲自上世纪80年代就开始这方面的研究,取得一系列论著成果。这还不够,得依靠同行广泛参与才能构建起这个知识体系。
5.2医学物理问题如何通俗化
科研构建起的医学物理的一系列论文形式的理论知识,还只是具备了课堂讲授的素材。必须按照教材而非一般参考书的要求,使复杂、繁琐、深奥、数学表达太深、医学基础要求太多等等而造成教师难以讲授,学生难以理解的内容尽可能通俗、简明、浅显、形象、直观,做到教师好教,学生好学。这些讲起来容易,面对一个个具体问题要加以处理好时一定会遇到不少具体困难的。只要充分发挥群体的智慧,不断深入探索,总有一天人们会造就一本内容丰富,基础和应用知识恰当结合,适用的开创性教材。
5.3教师缺少医学物理知识
1.1重理论知识理解与验证,轻实验实践能力培养
在大学物理实验课教学过程中,往往只重视物理理论知识的理解,将重心放在大学生物理知识的获取与验证,忽视大学生实验实践能力的培养,偏离了大学物理实验课的培养方向和培养目标.
1.2实验教材偏理论性,实验思想和方法不足
大学物理实验教材是大学物理实验教学的基础工具,直接影响着大学物理实验教学质量.但是,目前我国大学物理实验教材大多理论性偏强,物理实验思想和物理实验方法不能很好的体现.大学物理实验更应注重物理实验思想和物理实验方法的教育.
1.3多以验证性实验为主,综合性设计性实验为辅
目前我国各高校开设的大学物理实验多以验证性实验为主,验证性实验相对于新技术和新方法运用类型的实验更容易使学生感到枯燥无味,课堂氛围会比较呆板沉闷,不能够很好地激发学生的求知欲望,很大一部分学生只满足于测出所需的实验数据,完成格式化的实验报告.
1.4实验教学方法单一,学生实验较为被动
目前我国大学物理实验课程的教学形式相对固定,教学方法比较单一,忽视各学科之间的兼容性和互补性.由于教学形式的固定,教学方法的单一使大学生做大学物理实验时比较被动消极.
1.5强调按规定的实验步骤操作,忽视灵活性与创新能力培养
大学物理实验教学应适应时代和科学发展的要求,应不断求思、求变和求新,要给大学生营造和创设自由发挥的空间和时间.但是,目前我国大学物理实验课程教学比较强调按规定的实验步骤操作,严重忽视大学生灵活性与创新能力的培养.
2大学物理实验教学的五维一体改革
基于创新人才培养大学物理实验教学五维一体综合改革由大学物理实验教学理念改革维度、大学物理实验教学内容改革维度、大学物理实验教学方法改革维度、大学物理实验报告改革维度和大学物理实验成绩评定改革维度这五个维度构建形成一个综合改革体.
2.1大学物理实验教学理念改革
大学物理实验教学要以大学生为主体,以创新人才培养为导向,从传统的学生接受性学习转移到学生自主学习、探究学习及合作学习相结合的学习方式,充分激发大学生在大学物理实验教学中的主动性和积极性.贯彻以大学生为主体,以创新人才培养为导向的大学物理实验教学改革理念,使大学生能够将大学物理实验中学习到的理论、思想、方法和技能等运用于其专业领域,并逐步培养大学生的探索精神、创新意识和创新能力.针对大学物理实验教学中存在的学生实践能力培养不足,学生学习主动性和积极性低,探究性实验、综合性实验和设计性实验少,忽视创新能力培养等问题,通过学习、反思与讨论,提出行之有效的改革方案(其中包括教学模式、教学内容、教学方法、实验报告撰写及实验成绩评定方式改革等内容).加强对学生的引导、启发和帮助,减少实验中对学生思维能力及动手能力的束缚,以提高大学生做大学物理实验的主动性和积极性,提高团队合作意识,开发大学生的创新意识和创新能力为主要目标.
2.2大学物理实验教学内容改革
改变目前我国大学物理实验仍以验证性实验为主,以探究性实验和设计性实验为辅的局面,过多的验证性实验会束缚大学生的探究能力和创新能力.大力开发探究性实验、综合性实验和设计性实验,增加探究性实验、综合性实验和设计性实验的开设比例,提高综合性实验和设计性实验的开设质量,使学生能够根据自己的专业需求及其兴趣特长选择实验,切实有效地培养大学生的探索精神、创新意识和创新能力.针对大学物理实验教学内容开展调研,通过座谈会、问卷调查方式向实验教师和实验学生进行大学物理实验教学内容改革调研,以更好的设计并确定适合本校的大学物理实验教学内容改革方案.开设了尊重学生求知欲和兴趣的“基础实验,综合应用实验,设计研究实验”课程体系.开设的压力传感器实验、半导体温度传感器实验、电表的设计和改装等综合性及设计性实验改变了学生实验热情不高的状况,激发了学生的兴趣和动力.很多学生还将大学物理实验与自己的专业背景结合,深入研究探索,在学术期刊上发表与设计性实验相关的研究论文.大学物理实验教学内容改革效果显著.
2.3大学物理实验教学方法改革
目前我国大学物理实验教学更多的采用教师讲解→教师演示示范→学生自己操作→教师总结点评→学生完成实验报告→教师批改实验报告的教学流程,教学方法固定单一,教学效果不佳,特别不利于学生的探索精神、创新意识和创新能力的培养.要更多的采用实验探究法、提问解问法、小组研讨法、课题引领法、课内课外融合法、师生团队法和设计创新法等教学方法,更加灵活多变,具有创新因子,有效地提高大学物理实验教学质量,进一步培养大学生的探索精神、创新意识和创新能力.针对教学方法也开展了一系列改革.首先,建立了信息平台,实现了学生根据自己的意向自主选择实验时间、实验教师及实验内容;其次,教师实现了网上评定成绩、网上教学质量分析;另外,针对创新意识及能力较强,且对科研具有较高热情的学生选择性地开设与目前科学研究的前沿课题相关的研究性演示实验,向学生展示更多的学科前沿实验内容,展示物理实验的思想和方法,进一步培养学生的科研兴趣和科研能力,并为学生将来走上其专业相关的研究领域及研发岗位培养浓厚的兴趣,奠定良好的科研基础.通过大学物理实验教学改革,切实高效地培养学生的创新意识、创新精神和创新能力,以达到培养创新人才的目标.
2.4大学物理实验报告改革
在大学物理实验教学中,实验报告的撰写是一个重要环节,教师能够通过大学生撰写的实验报告了解学生的实验完成情况,实验报告也是对学生进行实验成绩评定的重要依据.目前,在大学物理实验教学中所采用的传统实验报告书写格式相对固定,都是格式化的模板,大学生依次填入实验名称、实验目的、实验原理、实验仪器、实验步骤、实验数据及处理、误差分析与讨论以及对实验的体会就完成了实验报告的撰写.有特色、有创新的实验报告很难见到,很难体现出学生的探究与创新,面对雷同的实验报告,实验教师也很难给出科学恰当的评定成绩.要结合本校的条件和特色,对具体形式不做过多固定要求,不采用格式化的实验报告模板,采用形式多样化的开放式实验报告形式,增加实验探究、实验发现、实验提问、实验扩展、实验改进、实验设计、实验综合和实验创新等板块,还可设置一定比例的按照科技小论文写作格式与写作方法来完成实验报告.目前对于少部分设计性实验鼓励有能力的学生采用开放式实验报告.以硅光电池特性研究实验及核磁共振实验为例,学生可以在教师的指导和引导下,根据自己的兴趣提出问题,设计实验,并最终以小论文形式完成实验报告.这和传统的实验报告撰写方式相比,能够更多地开发学生的创造能力.目前,这种实验报告完成方式有必要进一步推广扩大,但这必须建立在实验教师队伍的素质提高和数量的扩充上.
2.5大学物理实验成绩评定改革
目前我国多数高校的大学物理实验成绩评定一般分为平时成绩和实验成绩两部分,平时成绩考核参考出勤、预习报告等情况给出成绩;实验成绩的评定则根据实验操作、实验原始数据记录和实验报告撰写等给出.这往往使大部分学生忽视探究问题能力的提高.大学物理实验成绩的评定要增加以下内容:(1)要求学生在预习报告中写出自己对于本实验的理解,并提出自己思考的问题;(2)实验中可以4名学生组成一个实验小组(每位学生都有一套完整的实验仪器和设备,每位学生都要完成整个实验),针对不同实验,学生轮流进行实验讲解,并进行小组讨论,培养学生的科学思维能力、科学语言的表达能力以及团队协作意识.实验教师根据学生参与实验讨论的情况判断学生对于实验的预习程度及学习积极性,据此给出相应成绩;(3)实验完成后,激励学生把实验改进、实验与自己专业的联系、实际应用链接、实验设计及实验创新等写入实验报告,以增强学生的创新意识和创新能力.目前,已进行与实验教学体系改革相适应的成绩评定方式,针对不同层次的实验采取不同的方式评定成绩.基础实验仍根据预习、操作和报告三个模块评定成绩;综合性及设计性实验则通过实验选题、实验方案设计、实验操作、实验报告或小论文和简短答辩方式综合评定实验成绩.这样既能训练学生的基本功,打好基础,又能够进一步满足不同专业、不同兴趣爱好学生的需求,有的放矢地进行大学物理实验教学.小论文和答辩方式成绩评定的进一步大范围推广也有赖于实验教师素质的提高和数量的扩充.从实验教学模式、实验教学内容、实验教学方法、实验报告撰写和实验成绩评定方式方面全面进行大学物理实验教学改革实践,并通过反馈信息进一步进行改革——实践——再改革的循环,将大学物理实验教学改革经验进行推广,对其他专业课实验课教学改革起到辐射和推动作用.
3结论
本文就信息技术与物理课程教学的整合,结合自己物理教学的实践谈谈以下几点看法。
一、“课件”向“积件”思路发展,探讨物理学科整合新方法
在计算机辅助物理教学这个领域里面,市场上已有相当数量的物理教学软件可供购买,但能够真正适用于教学的软件却不多,教师自制课件的水平又不高,容易造成“低水平重复”的现象。在此阶段上,寻求计算机辅助教学软件开发和应用的新路子──积件思路应运而生。其指导思想是:“课件”向“积件”发展,工具型、资料型、开放型的教学平台已成为计算机辅助教学软件的发展方向,它包括带有学科特色的平台和多媒体资料库。教师稍加培训就能够自如的运用它们来按自己的意愿制作课件,紧密配合自己的教学过程、为课堂教学所用,在真正意义上,实现计算机辅助教学。。
例如在物理学科平台方面:《CSC电子备课系统》初中物理版、天翼全景多媒体教学软件高中物理版都是面向教师设计的新一代大型集成化多媒体辅助教学软件,集众多教育专家和优秀教师的科研成果及教学经验于一体,为教师提高教学质量、探索新的教学模式和方法提供了丰富的资料和必要的教学手段;又如《青鸟师友多媒体课件开发平台》,是一个基于Windows操作系统,集声音、图形、图像、文字于一体的多媒体课件开发工具;再如几何教学平台的“几何画板”不仅适用于几何教学,而且也适用于物理教学中的力学课程,它界面简单、容易学习、直观好用,因此这样的软件很受老师的欢迎。以上四个多媒体计算机辅助教学软件开发平台,就很好的体现了“积件”思想。
在多媒体资源处理方面,物理作为一门信息技术邻近学科,物理教师应该成为信息技术与学科整合的先行者。如今许多物理教师都在Internet上建立了自己专门的网站,并把以网页浏览的形式制作的CAI课件、教案、论文等放在该网站中,同时还可以把其它网站已有的课件通过Internet的超级链接功能揉合到自己的CAI课件里,以“搭积木”的形式,把在教学实践过程中制作的每一个课件链接起来,通过长时间教学的积累,逐步建立一个完整的教学课件体系。反之,其它教师也可通过网络共享自己的CAI课件,克服了传统的“软件包”形式的课件不能共享的缺点,提高了课件资源的利用率,充实了网上物理学科资料库,形成网上物理学科联盟,实行资源共享。此外,教师和学生可以在任何时间、任何有网络终端的地点,通过Internet网络来访问这些网站,进行物理教学的探讨和巩固性学习。
因此,运用“积件”思想,走素材资源库和制作平台相结合的新思路,是软件开发和应用走出目前困境的有效途径。学科教师应根据教学实际,运用“积件”思想,充分利用现有条件下的网络信息资源素材库和教学软件,以及相关的CD、VCD资源,从中选取适合教学需要的内容来制作自己的课件,从而适应不同教学情境的需要,彻底改变教学软件在设计、开发和使用上的相互割裂的局面,使CAI在课堂上的运用走出低谷,朝着信息技术与物理学科整合这一更为广阔的方向发展。
二、电脑模拟,发挥物理演示实验、虚拟实验室的功能
1、信息技术与物理实验教学整合,发挥演示实验作用
物理是一门以实验为基础的学科,实验教学和演示实验是中学物理教学的重要一环。丰富多彩、生动有趣的实验是物理实验教学的特点,利用实验课不仅可以让学生记住某些相关结论、实验步骤,而更为重要的是能够使学生透彻理解并且完全掌握产生实验结论的过程。在普通物理课堂的演示实验中,由于受到常规实验仪器本身的限制,实验效果常不如人意。而通过多媒体技术模拟实验的辅助,模拟一些重要的,但在现实实验环境下难以完成的一些物理实验,则可弥补常规实验仪器的不足,提高物理实验的演示效果。
如本人在做凸透镜成像规律实验时,先用常规仪器按传统实验方法进行演示,由于常规实验仪器的限制蜡烛在光屏上所形成的像随着物距的变化而变化的这一现象不是很明显,致使学生对凸透镜成像的特点不甚理解,并产生迷惑。此时我改为采用多媒体技术进行凸透镜成像规律模拟实验,演示物距从无穷远至小于焦距的整个实验过程中物距、像距和像的变化的情况,整个模拟实验过程流畅、直观、明了,从而使学生对该实验有了一个清晰完整的认识。由此可知通过信息技术与物理实验整合,可以突破常规实验仪器的局限性,所以我们应当充分发挥信息技术的特长,对那些难以观察到的、复杂、困难的实验进行模拟和提供帮助,成为常规实验的补充,并把两者结合起来,使实验教学上升到一个新的层次,从而有助于学生发现规律、获得知识,提高学生的科学文化素质和实验技能水平。
2、在网络技术环境支持下,发挥学生自主探讨性实验作用
在传统物理实验室,一方面由于怕发生意外和造成实验仪器的损失,有许多实验室规章制度,对学生诸多限制;另一方面由于实验环境和实验条件的限制,实验结果往往和物理理论不一致,甚至出现相反的数据,这一切无不暴露出了传统实验室的弊端。
让学生在网络环境下进行虚拟实验室操作,以自主模拟实验为基础进行多媒体教学,则可以解决这一难题。如笔者在上传统电学实验课时,通常会告诉学生,电流表的接线柱不能接错、电压表不能超过量程,电池组不能短路。很多实验不允许学生自己操作,这些规定无形中扼杀了学生的创造性思维,而有些学生自主意识很强,常常会进行一些“地下操作”,最终损坏了仪器。然而,须知这些“破坏性”强的学生实际上也是动手能力、创造能力强的学生。在网络环境下,倡导学生自主探讨性实验,既可保护仪器又能培养学生的创新能力,并能把很多传统实验做不到的效果一一再现。如本人曾在网络环境下采用“仿真物理实验室”虚拟电学实验室软件(在线版网络软件),实现网络与物理学科教学的整合。学生在网络技术环境进行多媒体实验操作,通过网上人机对话,学生可以一边操作一边在网上畅游,获取新知识,或与其他同学交流。如果学生在网络虚拟实验室遇到问题,就可以通过网络从其他同学那里获取相关信息,进行讨论,让学生自主学习,并自主观察模拟实验,从而掌握学习成果和学习方法。
这种虚拟实验室为学生提供了全方位的开放性的操作环境,使学生在课堂上实现了在虚拟世界的真实体验。信息技术与物理实验教学整合,能够培养学生自主模拟实验、观察实验,并归纳、总结,抽象成所需知识的能力,从而学会学习,使学生主动地获取物理知识,发展能力,并促使他们建立科学的世界观。
三、充分利用网络资源,增进教学效果
进入网络时代后,网络环境为学生提供了丰富的知识库、资源库,网上的资源开发和利用已成为一个现代教育工作者必备的信息素质。网上资源具有信息量大、更新快等特点,例如:中国中小学教育教学网()教育资源库物理学科、广东教育资源网()资源中心物理学科、中国物理教育网()等可谓是一间完整的中小学数字资源库,它为我们提供了同步教学、优秀课件等多种资源,且处于动态的更新之中。通过下载这些优秀课件、优秀习题再作进一步的组织、加工就能设计出适合自己风格的课件来。
本人在进行初二第十二章第一节浮力教学时,须向学生解释浮力产生的原因。我先设想一个立方体浸没在水中,它的6个表面都受到水的压力,它的左右两侧面、前后两侧面,受到的压力都是大小相等、方向相反,互相平衡,只有上下两面由于深度不同,受到的压强大小不同,压力也因而不相等。浮力的产生是由下表面受到水的向上的压力和上表面受到水的向下的压力差,但如果使用语言和文字向学生讲授向上和向下压力差时,学生理解起来比较抽象,难懂,对整个过程反映比较茫然。所以我通过在中国中小学教育教学网()物理学科课件库网站下载相关课件解决这一难题。该课件以动画的形式慢镜头表示前、后、左、右的压强、压力相等,小木块保持不动,但加载上、下表面压强、压力时,小木块慢慢向上移动,同时超级链接浮力大小的推导公式录相。活泼的动画效果、直观的图形,快速有效地激发了学生的学习兴趣,收到了良好的教学效果,学生很轻易就攻破这一难点,同时为讲授下一节阿基米德原理做好理论基础,而这一切都是传统教学很难做得到的。总之,让学生在生动、形象的环境中进行学习,由此达到事半功倍的作用,也就能很好地提高课堂教学效果。
信息技术作为最先进的教学媒体与物理学科整合,不但深化了物理学科教学、加大了学科信息容量,而且提高了课堂四十五分钟的教学效率。
四、扩大信息来源,提高教学水平
1、了解物理学科发展时事形势、把握教学动态:
我们通过Internet在官方权威网站上查看有关物理发展动态,可以做到在时事政策上紧跟形势,在物理学科教学时作出及时调整。物理作为一门理科学科,大量的习题是必要的,但订购的习题集往往又存在着题型偏旧、信息过时的缺点,这对于学生习题更新、掌握中考的习题形势是不利的。为了克服这一缺点,我们可以充分利用Internet这一信息资源,从网络如中国中小学教育教学网()上的物理试题中心、中国园丁网()试题集锦栏目和其他一些重点中学网站试题库上下载最新的试卷、搜集物理相关试题,用来给学生作为测试题和平时练习。实际情况证明:这些题目题型新颖、信息准确,对于启发学生的思维,开阔学生的视野有着很大的帮助。
2、增进学习交流、提高教学水平
网络的交互性给物理教师互相学习交流提供了机会。教师可以一方面利用电子邮件与有关专家进行交流,学习前沿的理论知识,获取名教师的经典教案;另一方面还可以参与网上的教师继续教育和参与一系列教育门户网站的教育论坛,如在中国名师教育网()我们可以与重点学校的名师专家探讨物理教育应培养怎样的人才,在中国园丁网()、中国物理教育网()的教育论坛我们可以与各地的同行探讨物理教学中遇到的问题以及对物理教学改革的看法,通过网上学习交流,实现资源共享,达到提高教学水平的目的。
我们通过信息技术与物理课程教学的整合,激发了学生对物理学科的学习兴趣,课堂上参与意识很强,对知识的理解掌握程度较理想,尤其是实验教学,学生的实验理解能力、动手能力均取得了长足的进步。实践证明,信息技术与物理课程教学的整合能鞭策我们教师去进一步完善课堂教学,使教学过程更具有科学性,帮助教师在课堂上更合理地掌握和利用时间,吸引学生的注意力,使学生在课堂上接受和掌握更多的知识,提高物理课堂教学的效率。
随着信息技术和物理学科教学整合的发展,将信息技术引进教育领域将给学生、教师、学校带来一个新的教学模式和新的契机,但同时也应看到,信息技术和物理教学整合是一个新兴事物,还有许多问题需要我们去研究、探索。但我们确信信息技术在和学科教学中整合中将大有作为。
参考文献:
有人可能认为培养优秀学生主要靠课外小组和个别辅导,与课堂教学关系不大,这种看法是片面的,实际上课堂教学也是至关重要的.本文着重从高中物理课堂教学这一侧面来总结取得这些成果的经验.
我们十多年来的课堂教学经验可以总结成三句话:追根寻源真一点,实验研究多一点,能力要求高一点,简称“三点”教学法,因此我们称自己的教材为“三点”法教材.
我们的“三点”法教学完全是根据国家教委颁布的高中物理教学大纲编写的.因为我们面对的是全班学生,不可能而且也不应该把课堂教学变成物理竞赛辅导,我们确确实实通过课堂教学明显提高了学生的素质和能力,为学生在高考和物理竞赛中取得优异成绩打下了扎实的基础.
一、追根寻源真一点
一个学生学习物理,首先接触到的就是物理定律.因此,怎样搞好物理定律教学,必然是每个物理教师首先要考虑的问题.
在进行某一物理定律教学时,我们有意识补充了大量的与这一定律的建立过程有关的内容,这就是所谓的“溯源”教学.任何一个重要物理定律的建立,都有一个艰辛而漫长的过程.探索定律的工作只所以能成功,这个定律最后只所以能够确立起来,其中一定有很多科学的研究方法和正确的推理思维方式,这些内容毫无疑问是属于物理学科中最重要的东西,是人类一笔宝贵的知识财富,也是我们物理教学的宝贵财富.
在讲授牛顿万有引力定律时,我们从第谷对行星进行几十年的观测积累的大量第一手资料讲起,然后是开普勒在拥有这些数据的基础上,通过大量计算总结出描写天体运动的经验规律(开普勒三定律),最后才是牛顿用定量的动力学原理对这些规律予以解释,终于发现了对天上、地上的物体具有普遍意义的万有引力定律.在学习牛顿万有引力定律的过程中,我们还着重向学生介绍了“归纳法”、“理想化”和“间接验证”三种科学研究的重要方法.
在学习库仑定律的过程中,我们纠正了学生由于大多数教科书叙述笼统而形成的错误观念,使他们明白:1.库仑当年只用扭秤做了两个同种电荷互相排斥的实验,而未做两个异种电荷互相吸引的实验,因为在后一实验中的平衡有可能是不稳定的.库仑是用电摆来完成后一实验的;2.无论是扭秤还是电摆,精确度都是很有限的,根本无法确定两电荷之间的作用力与距离的平方成反比,更不是和距离的1.98次方或2.02次方成反比.当年的库仑(实际上还有更早的卡文迪许),以及后来的麦克斯韦、普林普顿等人都是用另一种实验方法将指数的精度逐渐提高,直至今天的2±3×10-16,终于使库仑定律成为当今物理学中最精确的定律之一.结合库仑定律的建立过程,我们还向学生介绍了“类比”和“演绎验证”的方法.
在学习欧姆定律的过程中,学生一开始都以为研究通过导体的电流和导体两端的电压之间的关系是不困难的,只要用电流表、电压表再加电源和可变电阻器等组成电路即可.可是我告诉他们,在欧姆那个年代,非但没有电流表、电压表等仪器,连电压、电流和电阻的定义和单位都没有,欧姆所面临的困难之大是可想而知的.他到底是怎样得到这个电学中最重要的定律的呢?学生顿时产生了浓厚的兴趣.在学习欧姆定律诞生过程的同时,我们还结合欧姆的实践,介绍了用图线探究新规律的方法.
此外,我们还结合牛顿运动定律介绍了“理想实验”、“推理”、“实验研究”等方法,结合气体定律介绍了“分析法”,结合能量的转化和守恒定律介绍了“综合法”.使学生比较系统地掌握了一些重要的科学研究方法.有的同学深有体会地说:物理定律是宝贵的,但研究物理定律的科学方法更宝贵.谁掌握了这些方法,谁就能不断地去探索大自然层出不穷的奥秘.
在物理定律的教学中,我们在课堂上经常采用设问的方法,不是直接告诉学生某个定律是怎样建立起来的,而是不断地提出问题让学生去思考,摆出困难让学生去克服,提出任务让学生去完成,制定目标让学生去实现.这样可以有效地发展学生的创造性思维和解决问题的能力.
我们要求学生在课外进行大量自学.早在公元前4世纪,古希腊苏格拉底明确强调过:“好的、正确的教学不是传递,而是对学生的自学辅导”.我一贯强调学生要学会自学、讨论、研究.我教的优秀学生,学得的物理知识,最多只有一半是在课堂上听我讲的,其它一概由他们自学.到一定阶段,我开始指定几个学得比较好的学生轮流给其他学生上课.每次课分两部分,前半部分由主讲同学讲,后半部分由全体同学提问、讨论.像王泰然和任宇翔在高二阶段就给其他同学作过二十几次讲座,杨亮、谢小林、陈汇钢等同学也不例外.
我们这种自学讨论式教学还延续到学生毕业以后.获金牌或学有所成的学生进了大学甚至出国留学后,有机会还回来给小同学谈自己的体会.例如1994年暑假任宇翔从美国回国探亲一个月,来学校给95、96届学生讲了10次课.他向小学友介绍物理学中一些新进展、中美物理教学中的差异以及他们当年学习过程中曾激烈争论过的问题,使听课的学生大受裨益.1996年暑假,谢小林和陈汇钢两位金牌获得者又为97、98届同学讲了十多天课.他们既讲物理知识,又讲国家集训队队员奋发学习的感人事迹,使小同学们大开眼界.
这样的训练方法也得到了权威人士的肯定.1992年10月,在上海召开的全国物理特级教师会议上,原中国物理学会副理事长、现全国中学物理竞赛委员会主任、北京大学沈克琦教授在他的题为“国际物理奥林匹克竞赛与中学物理教学”的报告中说:“我听到两名得金牌的上海学生讲他们的老师如何培养他们的情况,我认为这个经验倒很值得推广.他们说他们的老师不是采取灌输的办法,而是启发引导,要求他们给同学讲课,这对他们搞清概念原理和科学地进行表达都非常有帮助.我想这可能是提高优秀学生能力的有效方法之一.”
那么自学为什么会对提高学生的能力起这么大的作用呢?从心理学角度来看,自学与听课可能有以下两点不同:
(1)人类的思维活动表现为分析、综合、比较、抽象、概括等过程.一个学生在自学某一个新的物理内容时,少不了理解、思考、建立正确的物理模型等工作,这里面充满了分析、综合、比较等过程.因此相对听课而言,自学对学生的思维活动提出了更高的要求,从而使他们得到更大的锻炼.
(2)人们的注意可分为无意注意、有意注意和有意后注意三种.事先没有预定的目标,也不需要作意志努力的注意叫做无意注意;有预定的目标,在必要时还需作一定的意志努力的注意叫做有意注意.一个学生在自学的时候,他的目的一定是十分明确的,而且需要一定的意志努力(否则难以坚持),因此学生在自学时,可保证在绝大多时间内都处于有意注意的状态,这一点对提高学习效率和学习能力都是很有好处的.有的学生在自学中往往会十分投入,进入一种旁若无人的境地,而相对来说,这种情况在听课时就比较少.一个学生坚持自学一段时间之后,便能渐渐地从有意注意转化到有意后注意,即不需要意志努力也能够将自己的注意力长期保持在这项工作上.有意后注意是一种高级类型的注意,它既有明确的目的,又不需要用意志努力来维持,是人类从事创造性活动的必需条件.学生一旦进入这种状态,他们的物理学习效率就会大大提高,学习成绩就会有明显进步.
二、实验研究多一点
物理学是一门实验科学,物理学中的每一个概念、规律的发现和确立主要依赖于实验.因此,在高中物理教学中加强学生实验方面的训练,无疑是提高物理教学质量的一条必由之路.
目前中学物理教学大纲中安排了相对数量的学生实验和演示实验,不难发现,这些实验存在着某些不足,主要表现在下面几个方面:
第一,教材中几乎所有实验是为配合所学内容而安排的,目的是帮助学生加深对所学内容的理解,因此学生不易通过这些实验掌握一些重要的实验方法.
第二,课本中每个实验的实验原理及操作步骤都讲得十分清楚,学生只需按部就班地完成实验操作即可.这样的实验只能增加学生的感性认识,锻炼学生的动手操作能力,而对学生创造性思维的训练是不够的,也无法培养学生解决问题的能力.
第三,目前课本中的实验大多是验证性实验,学生只要学懂了书上的定律,一般都能轻而易举地完成实验.这种安排违反了教育应该走在学生智力发展前面的原则,对培养学生的能力是不利的.
针对以上不足,我们对实验教学内容和教学方法进行了改革,使实验教学为发展学生的智力,提高学生的素质服务.在实验内容的改革方面,我们主要采取了以下三条措施:
(1)增加实验数量.
不论是在课堂演示实验,还是在学生实验或小实验方面,平均增加了60%的实验.其中有一部分新实验,学校没有现成的仪器,安排学生自己制作,对学生有较高的要求.
(2)重视实验误差讨论.
物理实验离不开测量,测量是实验科学最本质的东西.从某种意义上讲,结果准确的实验就是成功的实验,反之就是不成功的实验.因此在培养优秀学生的过程中,应该让他们掌握一些必要的实验误差的基本知识.在设计实验方案时,要求学生们尽量消除实验的系统误差;在选择实验器材时要考虑它的精确程度;在处理实验数据时,要采用尽量科学的方法.
(3)加强重要实验方法教学.
在实验领域中有一些重要的方法,比如减小实验系统误差的方法、减小实验偶然误差的方法、实验探究规律的方法、迂回测量的方法等,这些方法不是在个别实验中,而是在许多实验中都有应用,因此具有一定的普遍意义,这些方法一定要让学生很好地掌握.在必要时,我们甚至根据实验方法来安排实验内容,集中安排几个某种方法体现比较典型的实验,这样便于学生深刻领会和熟练掌握某一种实验方法.
在实验教学方法改革方面,我们做了以下尝试:
(1)在课堂上创设一些实验问题让学生研究.
在高中阶段,每周至少有4节物理课,充分利用物理课中碰到的各种各样问题,可设计一些供学生讨论的实验题目,并引导他们一步一步地探索、解决.
我在讲功率一节时,设计了这样一个实验题目:要求测定一个人骑自行车的功率.在自行车由静止启动的过程中,人做的功除了增加人和车的动能之外,还要克服空气阻力和地面的摩擦力,其中哪些因素是主要的,哪些因素是次要的?学生根据自己骑自行车的经验,认为空气阻力是很明显的,不能忽略,而地面和车轮之间的滚动摩擦一般比较小,可以忽略.接下来的问题是怎样测量人克服空气阻力做的功?学生都有这样的体会:顶风骑车时,骑得越快风的阻力越大,因此可以设风的阻力和车的速度成正比.车的速度怎样测?风的阻力和车速成正比的比例因数是多少?问题一个接着一个地出现,被大家一个又一个地解决,终于找到了一个大家都比较满意的实验方案.接着全班同学兴高采烈地到操场上去做实验,最后再回到教室里,师生一起处理实验数据,作出图象,得出实验结果.在整个实验过程中,除了实验题目是由老师提出的外,实验方案和解决问题的途径都是由学生讨论研究出来的,因此他们都觉得很有意思,收获很大.
(2)对课本中一些重要实验进行深入研究.
物理课本中有大量现成的实验,有时可以对这些实验进行一些讨论和改进.
在做直流电路的实验时,我们让学生对伏安法测量导体的电阻这个实验进行了深入的研究.用简单的伏安法电路,不论是采用电流表内接还是电流表外接,都有系统误差.结合这个问题,我给学生介绍了补偿的思想,然后由学生自己设计了电流补偿和电压补偿两种线路.补偿法解决了由于实验电路不完善带来的系统误差,但这个矛盾解决了,电流表和电压表不够准确的问题上升为主要矛盾.怎么办?经过进一步研究改进,大家认为可以用准确度高得多的电阻箱来取代电压表和电流表,再辅以灵敏度很高的电流表,便可以明显提高实验结果的准确度,这就是常用的惠斯通电桥.接下来学生分别用简单伏安法、补偿伏安法和惠斯通电桥测量了同一个标准电阻,比较测量结果,可以证实先前的想法.在历史上,从伏安法到惠斯通电桥是有一个很长的过程的,而在我们这堂实验课中,学生经历了这么一个碰到问题、分析问题、解决问题的完整过程.这样的实验课对增强学生的能力是很有帮助的.
(1)和(2)实际上都是不断地给学生提出新的目标,诱导他们提高实验水平,我们有时称之为“目的诱导法”.
(3)给特优学生安排一些特殊实验.
我校有一批进口物理仪器,性能比较好,涉及的实验内容面也比较广.这批仪器的说明书是英文或日文的,我指定一名学生准备某一个实验,要求他先翻译好说明书,准备好器材,然后带领其他同学做实验.这个主讲的学生还要准备好一些讨论题,在实验后供同学们讨论.学生对这样的实验非常感兴趣.此类实验虽然有时和高考、竞赛没有直接的关系,但是这种带有研究性的实验对优秀学生很有好处.
三、能力要求高一点
物理习题教学是物理教学的重要组成部分.不论是教师还是学生,都在解习题上花费了大量的时间,因此,习题教学的改革是一个很重要的问题.
就本质来说,物理习题是人们编制的一些假想物理场景.毫无疑问,物理学家是不会去做物理习题的,而他们是在研究那些真实的、尚未发现的物理规律.同样,发明家也是不会去做物理习题的,他们是在力图应用已有的物理规律去解决一系列实际问题,那么我们为什么要让学生做那么多人为假想的物理习题?目的无非是要培养学生的理解、分析、推理等能力.所以物理习题教学应该围绕这个目标来进行.
我们常用以下两种方法来进行习题教学:
(1)按照解题方法组织习题教学
一般的习题都是按力、热、电、光的顺序来讲授的,但我们比较倾向于按照解题方法来讲解物理习题.例如理想化法、整体法和隔离法、等效替代法、小量分析法、叠加法、对称法、图象法等,这样比较有利于学生掌握一些重要的解题方法.到学习的某一阶段,集中将一批用解决方法相同的习题安排给学生练习,使他们由不会用到会用这种方法.在以后的学习中,每隔一定阶段让这种方法再出现一次,以加深这种解题方法在大脑中的印象,达到牢固掌握,应用自如的目的.
关键词行为财务有效市场假说评价
随着当今世界经济一体化进程与计算机网络技术等先进科技成果的大量应用,社会组织和经济结构日益复杂,将实验方法引入财务研究成为一种必然的趋势。
1行为财务理论产生的背景
现代财务理论要解决两个问题:一是通过最优决策模型解释什么是最优决策;二是通过描述性决策模型探讨投资者的实际决策过程。传统财务理论很好地解决了第一个问题,但在第二个问题上,它一直视投资者的实际决策过程为一“黑箱”。为更好地解释和预测投资者的实际决策过程以及金融市场的实际运行状况,理论界发展了行为财务这一新的研究范式。
行为财务是在对“有效市场假说”(EMH)的质疑中提出来的。EMH宣称,金融资产的价格能够全面反映市场上可获得的相关信息,投资者无法利用相关信息获取超额回报。但进入20世纪80年代以来,出现了大量与EMH相矛盾的市场异象,比较典型的有:①规模效应。Banz发现,未来股票价格的变化与股票所代表的公司规模有密切关系。小公司的股票较大公司的股票更易获得较高的收益率。公司规模是市场上众人皆知的信息,按照EMH,借此信息应无法获取超额回报。因此,这一发现极大地冲击着EMH;②期间效应。French、Gibbons和Hess的研究显示,股票在星期一的收益率通常为负值,而在星期五的收益率则明显高于一周内的其他交易日,于是可以得出在某些特定时间进行股票交易即可获取超额回报。这显然与EMH不符;③反向投资策略。经济学家发现,一只股票受关注的程度(用股票市值与其账面价值的比率来衡量,比率越高,表示越受关注)也影响到股票价格的变化。受关注的股票往往只有较低的收益率,而较不受关注的股票往往能获取较高的投资回报,因此投资者可以采取一种“反向投资”的策略来获取超额回报。一只股票受关注的程度是市场上的公共信息,显然EMH难以解释这一策略。
对EMH最大的挑战来自于对其理论基础的冲击。EMH以投资者理性为基础,但大量心理学和行为学研究显示,投资者并非都是理性的,他们在决策时呈现出如下心理特征:①损失回避。相同大小的利得和损失,后者造成的影响大概是前者的2.5倍,所以投资者更注重损失带来的不利影响;②过度自信。投资者对自己的知识和能力都表现出过分自信;③倾向于确认偏差。投资者往往只是重视条件概率,而忽视先验概率。由于存在这些心理特点,投资者的实际决策往往会系统性地偏离传统财务理论所设定的最优决策模式,这种偏离通过影响投资者对金融资产的选择最终反映到金融资产定价上。
2行为财务的主要内容
(1)决策特征。在提出行为财务学以前,关于财务方面的研究几乎从未涉及到个人的决策行为。行为财务认为行为财务主体的决策程序随问题本质及产生问题的环境而变化。行为财务的决策特征:①决策者的偏好是多元化的,寻求令人满意而非最优的决策。决策者的偏好是易变的,并且仅在决策过程中形成;②决策者倾向于根据经验或主观直觉而非客观标准及嗜好性信息来做出决策,他们的决策程序是个性化的、具体的,并带有情绪;③人们一般不是通过概率,而是通过启发法的经验决策法则来处理问题。
经验表明,上述决策特征有助于解释财务市场上投资者的行为特点及其行为所引起的资本市场的变化,如股票市场交易量的变动、带有噪声的股票价格、投资者追随领导者和从众的行为等。
(2)预期理论。现代经济学在风险决策问题上著名的理论模型即“期望效用模型”。由VonNeumann等人进行严格的公理化阐述而形成。其基本内涵是,决策者谋求的是加权估价后形成的预期效用的最大化。然而,该理论却在实验经济学的一系列赌博选择实验中受到了挑战。最早的赌博选择实验由诺贝尔经济学奖获得者Allais设计。该赌博选择实验产生了著名的“阿莱悖论”(亦称“同结果效应”),它对期望效用理论形成了挑战。与同结果效应类似的实验发现是“同比率效应”,即如果对一组赌博中收益概率进行相同比率的变换,也会产生不一致的选择。与同结果效应一样,同比率效应也是对期望效用理论的挑战。研究表明,人们在不确定条件下的许多决策与预期效应理论的预测发生了分歧。为给出解释,通过实验观察和模型设计,Kahneman和Tversly提出了预期理论。预期理论类似于期望效用理论,只不过个体在最大化效用的加权和中,权重不等于概率,效用由所谓的“价值函数”而不是效用函数得到。权重由真实概率函数得出,在真实概率中极小概率下的权重是0,在极大概率下的权重是1。即人们将极不可能的事件视为不能,而极可能的事件视为确定。在很小和很大概率之间,权重函数(真实概率函数的权重)的斜率小于1。
(3)股票价格的异常变动。行为财务学认为,现代财务模型对资本市场的异常现象不能予以明确的解释,比如反应不足或者过度反应。因此,行为财务学者们通过建立模型来解释市场中的无效率行为,比如有Barberis、Shleifer和Vishny的BSV模型解释了金融资产的价格如何偏离EMH,当投资者认为收益变化是一种暂时现象时,他就未能及时调整自身对未来收益的预期,即反应不足;当投资者认为近期股票价格的同方向变化反映公司收益的变化是趋势性的,并对这一趋势外推,就会导致过度反应。Daniel、Hirshleifer和Subrahmanyam的DHS模型解释了股票回报的短期连续性和长期回调,模型认为市场中的投资者分无信息和有信息两类,前者不存在判断偏差,后者表现出过度自信和自我偏爱两种判断偏差,过度自信导致投资者夸大在股票价值判断中私人信息的准确性,自我偏爱导致对私人信息的反应过度和对公共信息的反应不足;Hong和Stein的HS模型,解释了反应不足和过度反应,HS模型把市场中的投资者分为消息观察者和动量交易者两类,在对股票价格预测时,消息观察者完全不考虑当前或过去的价格,而是根据其获得的关于股票未来价值的信息进行交易,动量交易者则把他们的预测建立在一个对过去历史价格的简单函数上。
3行为财务的意义与运用
行为财务理论的科学性在于它突破了标准财务理论只注重最优决策模型,认为理性投资决策模型就是决定金融资产价格变化的实际投资决策模型的假设,从而把人的行为模式建立在更加现实的基础上;同时,它也合理解释市场异常现象。如对“反向投资”策略,行为财务理论认为,这种现象是由于人们预测时的心理偏差造成的。
尽管如此,行为财务理论还存在着诸多不足。行为财务模型虽然能解释市场中的某些异常现象,但行为财务尚缺乏一种能够普遍解释各类市场异常现象的理论或模型;同时,面对研究方法和模型设计的改变,异常现象出现的幅度和强度都发生了很大变化。迄今行为财务尚未能形成一个完整的理论体系,其研究还停留在对市场异常现象的解释以及实证检验上,众多的模型很大程度上还只是对特殊现象的解释,往往需要增加很多额外的假设进行推导。而且,心理因素的不确定性和不易量化也增加了行为财务研究的难度,正如人的心理特征难以用某种简单标准进行划分一样,没有什么模型能同时解释投资者的信念、偏好和套利限制。
温兴琦博士认为,行为财务仍是一个崭新的研究领域,不仅具有重要的理论意义,还有着极其广阔的应用范围。比如,针对普遍流行的上市公司“圈钱饥渴症”,可以从行为财务的角度解释,公司经理的行为是非理性的,即上市公司经理并不是以公司真实价值最大化为目标,而往往是倾向于公司经理自身利益的最大化,这决定了公司经理的融资和投资行为决策不可能是完全理性的,这是导致偏好股权融资的主要原因。因此,解决这种问题,一方面,要加强上市公司的法人治理结构的完善,使其发挥对公司经理的监督作用,使公司经理真正做到以公司价值的最大化为行为准则。另一方面,要在微观机制上进行设计,发展和完善对公司经理的激励机制,尽快推行经理股票期权等激励制度,使得公司经理的利益与公司价值的最大化捆绑在一起。
随着资本市场上投资者行为的不断演化,行为学和财务学研究层面上的发展与深化将不断完善行为财务学的理论体系。通过行为财务可以获得更符合市场真实情况,更具有确切内涵的财务理论。行为财务学最近才引入中国,一些中国学者基于行为财务学的观点对中国市场进行了实证研究,但总体成果不显著,但可以预计行为财务学在中国会有非常良好的应用前景。因此,借鉴国外的理论研究成果,结合我国的实际情况,特别是围绕资本市场进行有中国特色的行为财务研究具有重大的理论意义和实践意义。
4对行为财务理论的评价
(1)行为财务的产生为财务理论的研究拓展了一个新的视角,开辟了一个新的领域。利用行为财务的理论框架,可以加深对传统财务理论的认识,并进一步发展相关内容。
(2)行为财务关注企业所面临的资本市场和产品市场条件等对企业财务行为的影响,即企业与资本市场和产品市场的博弈,使对企业财务行为的研究更加真实。如我国上市公司中普遍存在的股权融资偏好问题,传统理论归因于股权融资实际成本低于债权成本,而依照行为财务理论,至少部分公司是因为资本市场融资条件的限制而选择股权融资。
(3)根据行为财务理论,正确的投资策略必须考虑到投资者非完全理性,必须考虑到资本市场上经常存在反应不足和反应过度等异常现象。
参考文献
1卢向南,俞佳.行为财务理论的发展和应用研究[J].经济论坛,2006(8)
物理学理论的研究是源于对实验现象的观察、总结和解释,这也成为一种非常通用而有效的科学研究方法。物理教育教学要实现新课程目标就必须要让学生在学习中体会这一科学研究方法,能够用准确简要、逻辑清晰的物理语言来描述物理现象、阐述物理概念、陈述物理规律等。然而,在高考阅卷中发现,很多学生的物理信息处理能力和物理表达能力不高;在教学中也发现不少学生很难读懂科技文章或者对此类文章和新闻毫无兴趣,无法有效提取新闻报纸阅读材料中包含的物理学信息,也不能够将科技文章和平时所学的物理知识联系起来。
物理中的科技写作是指对某一物理现象或物理问题,学生通过阅读文献、观察实验等方式获取信息,对信息进行分析筛选和逻辑推理,对所研究的物理现象或问题进行解释,最后用简明扼要的语言写成报告或小论文[2]。通过这样的方式,不仅可以提高学生的阅读理解以及写作能力,有助于培养学生的科研创新精神;同时对一部分有志于物理学研究的学生来说,还可以从中找到自己的兴趣点,开始撰写一些有创新性和学术性的科技论文。此处从以下三个方面来探讨科技论文写作的重要性。
第一,重视科技写作可以加强学生对教材内容的理解,应该成为教材学习中的一部分。在这里先以美国流行的《物理:原理与问题》教材为例,该教材分为30章,在每一章节的课后测评都设有“科技写作”栏目,至少一道题,多则三道题,从题目的分类情况来看,主要是以下这么几个方面[3]:
1、物理学史:
1)实验发展类:例如研究并描述人类测量太阳和地球之间距离的发展史。
2)物理学家的生平和影响:如研究并阐述伽利略对物理学的贡献
这类型的科技写作需要学生对物理学史的参考资料做调查研究并进行分析总结,在此过程中,学生不仅可以充分了解物理理论建立的过程,从中体会物理学家们积极探索、勇于创新的科研精神,学习科学的思维方式和研究方法,同时也可以在研究中发现物理知识的突破和社会生产力以及经济发展的联系。
2、生活中的物理学:这类型的题目很多,例如要求用物理学原理解释过山车竖直的环形滑道大多数并不具有圆环形状的这种设计思想,还有研究体重计的工作原理、安全气囊的作用等等。
学生通过对这些题目的研究,能够真实体会到物理知识在实际生活中的应用,对物理规律的理解也会更会深刻,增加对物理学习的兴趣。
3、物理学与其他学科:
1)物理学与生物学:研究一个人能够无眩晕地忍受的最大加速度。
2)物理学与艺术:研究某些乐器,如小提琴或者小号的构造。
3)物理学与天文学:研究多普勒效应在天文学上的应用。
4)物理学与医学:研究和解释衍射在医学和天文学中的作用。对每一种领域,至少描述两种应用。
这类型的题目可以让学生进一步意识到物理学科不是一门孤立的学科,而是跟很多学科都有着千丝万缕的联系。从某种意义上说,物理是万物之理并不是一句大话,特别是现在诞生了很多的交叉学科,如物理化学、生物物理学、天体物理等等。学生越能够了解物理和其他学课的关系,就越能体会自然科学和谐统一的美感,同时也能发现物理作为自然科学的基础学科对其他学科的重大影响,从而对物理学科的学习也会更为重视。
4、物理学前沿:例如研究迄今所见的最大质量的粒子的干涉效应,描述实验过程,并说明干涉是怎样产生的。
了解物理学发展前沿,对学生的物理学学习十分重要,通过对前沿的了解,学生不仅可以知道物理学在高新科技上已经取得的成就,还能加深对这些成就中用到的物理学理论的了解。有时候,前沿科学中涉及到的物理学并不复杂,以中学的物理知识完全可以理解。而当学生了解这一点以后不但能建立起学习物理的信心,减少对物理学科的畏难情绪,同时也会对当前物理学的应用产生兴趣,增加学习物理的积极性。
第二,目前的高考试题越来越重视物理理解能力和表达能力。
现在高考题目的改革使得题目都会有一定的生活或科技发展背景。以近年各地高考试题为例,就能发现大量以实际生活为背景或者与科技前沿相联系的题目。
如2015年北京卷的18题,以“蹦极”运动为背景,考查牛顿运动定律、动量定理以及功能关系。20题又以常用的一卡通(IC 卡)为研究对象考察电感和电容以及电磁波的相关知识。
又如2015年全国课标卷II 中的第18题,是以指南针为载体考察磁学基础知识;而在第25体总,以常见的地质灾害滑坡和泥石流为背景,考察摩擦力、压力等受力分析以及物体的运动等知识,可以说综合应用性很强。
尤其是2012年浙江卷的25题,是设计一种提高自行车夜间行驶安全性的“闪烁”装置,在第四问中还要求对设计方案进行优化和评价,这就直接考查了学生的学术表达能力和科技写作能力。
其余各省的考题中这样的题目屡见不鲜,如2015年四川省的物理部分第9题联系到了目前人们关心的严重雾霾天气,并从“铁腕治污”出发讨论地铁的运动,并且计算燃油公交的气体污染物,这就极大增加了物理学习的实际应用价值。可以看出,在平时的教学中如果能够引导学生主动发现日常生活中蕴含的物理应用,就能让学生在高考考场上遇到这样的题目心里有底,从容应对。特别是在回答非选择题时,能够对题目给出的材料细致分析,从而给出清晰的回答和明确的解释。
第三,科技论文写作有利于加强多学科联系,对培养学生的综合性能力有益。
关注物理学科和其他学科之间的联系,并在物理学科中培养学生的人文素养和道德情操是符合新课标的要求的。而且,在物理教学中加强学科联系,不仅可以实现情感和价值观的教学目标,同时也可以促进学生对各门学科的学习效果。
科技论文的写作可以培养学生简洁明朗的写作风格,提高学生的写作水平和论证观点的严密性。而在完成论文写作中,学生不可避免的需要查询资料并分析整理,这样也会积累很多有用的科技素材,这不仅可以训练学生的逻辑思维能力,提高了阅读能力和信息处理能力,同时也可以扩大学生的视野,对在语文课上的议论文写作是很有帮助的。
学生在论述物理学史上的一些物理发现的地位、物理人物的成就时,会联系当时的历史背景和社会形势进行分析,并对科学家所处年代的政治经济情况有所了解,特别是物理学的发展常常会受到哲学宗教以及国家政局的影响,因此训练学生的科技论文写作过程也潜移默化地影响了学生对政治历史的理解。
如果让学生分析猎豹适合奔跑、鱼鹰能够捕鱼的物理原理,不仅能促进学生对物理理论的理解,学生还能对生物的生活习性和体态特征有更深的感受,对生物学的学习也会更感兴趣。
物理和化学之间的联系就更为紧密了,为何收集氢气试管开口朝下、为何收集氯气试管开口朝上,为何我们可以通过火焰的颜色或者液体的色彩来初步判断化学实验的产物,这里面都蕴含了大量的物理道理。
物理和体育就更有关系了,在投铅球时为什么老师强调出手速度要快、角度要成45度左右,为何跑步时手臂要前后摆而不是左右摆,这些都是可以用物理知识来解释的。所以学好了物理,对提高体育成绩也有好处。
教师在物理教学中应该有意识地布置一些与物理知识有关的科技论文写作任务,鼓励学生多关注最近的物理进展、科技发明,引导学生自动发掘生活中的物理学应用,从而真正提高学生对物理学习的兴趣和思考能力。 高中物理新课程标准要求学生能通过物理课程学习终身发展必备的物理基础知识和技能,了解这些知识与技能在生活、生产中的应用,关注科学技术的现状及发展趋势。而科技论文写作可以在教学中实现这一课程目标。
5、总结
通过如上三点论述,可知在物理教学中重视物理科技论文写作,不仅可以提高物理教学效果,增加学生学习物理知识的兴趣和积极性,帮助学生提高物理知识理解能力,还能够提高学生的写作水平,并让学生能够发现学科间的联系和影响,从而促进学生的全面发展。
编辑点评:科技论文写作是改变这种现状、实现这些新课程目标的一个有效途径。这些目标的达成并非易事,需要从物理学本身的学科特点出发,深入研究中学物理教学方法才有望实现。撰写者可参考以上相关内容进行写作。