現(xiàn)代物理前沿知識教學(xué)淺析
陸荷琴
摘 要 論述了在實施素質(zhì)教育的今天,作為公共課的大學(xué)物理教學(xué)中應(yīng)注重滲透現(xiàn)代物理前沿知識教學(xué)。其有利于學(xué)生的物理思想培養(yǎng),有利于學(xué)生思維能力的培養(yǎng),有利于激發(fā)濃厚的研究興趣,是時代發(fā)展的要求。
關(guān)鍵詞 物理教學(xué) 物理前沿知識 滲透
當(dāng)前,我國高等教育改革已步入深化教學(xué)改革,實施素質(zhì)教育、提高教學(xué)質(zhì)量的新階段,物理學(xué)為現(xiàn)代科學(xué)與技術(shù)的基礎(chǔ),作為公共課的大學(xué)物理課程自然有著極其重要的作用。在面臨課時少、內(nèi)容多等客觀因素情況下,教師總是回避和忽視物理教學(xué)的現(xiàn)代和前沿知識的介紹。其實這是一種不妥的認識和作法。
如何加強素質(zhì)教育、提高課堂教學(xué)質(zhì)量,是當(dāng)前我國教育改革的重要課題之一。而在大學(xué)物理教學(xué)中適時地滲透現(xiàn)代物理和前沿知識,讓學(xué)生了解當(dāng)前物理學(xué)前沿正在研究的熱門科學(xué)難題,是提高教學(xué)水平的必由之路,其有利于學(xué)生的物理思想培養(yǎng),有利于學(xué)生思維能力的培養(yǎng),有利于激發(fā)濃厚的研究興趣、喚醒神圣的好奇心,更是時代發(fā)展的需求。
1 滲透現(xiàn)代物理前沿知識教學(xué)有利于學(xué)生的物理思想培養(yǎng)
物理學(xué)發(fā)展的重要一環(huán),就是在不斷地提出假說,并經(jīng)過實驗驗證,對提出假說進行完善或者擯棄的過程。在現(xiàn)代物理和前沿知識的研究中這一思想體現(xiàn)得尤其突出。例如:“玻爾理論”的提出,打破了經(jīng)典物理學(xué)一統(tǒng)天下的局面,開創(chuàng)了揭示微觀世界基本特征的前景,為量子理論體系奠定了基礎(chǔ),這是一種了不起的創(chuàng)舉,不愧為愛因斯坦的評價——玻爾的電子殼層模型是思想領(lǐng)域中最高的音樂神韻。玻爾理論也有其局限性:這個理論本身仍是以經(jīng)典理論為基礎(chǔ),且其理論又與經(jīng)典理論相抵觸.它只能解釋氫原子的光譜,在解決其他原子的光譜時就遇到了困難。如把理論用于非氫原子時,理論結(jié)果與實驗不符,且不能求出譜線的強度及相鄰譜線之間的寬度.這些缺陷主要是由于把微觀粒子(電子,原子等)看作是經(jīng)典力學(xué)中的質(zhì)點,從而把經(jīng)典力學(xué)規(guī)律強加于微觀粒子上(如軌道概念)而導(dǎo)致的。可見,科學(xué)的進步就是有繼承才有發(fā)展,繼承必須尋找正確的方法,科學(xué)的繼承方法就是有批判地繼承,這樣才能前進。我們的大學(xué)物理教學(xué)就是應(yīng)該通過向?qū)W生灌輸現(xiàn)代物理前沿知識,培養(yǎng)學(xué)生的物理思想。
2 滲透現(xiàn)代物理前沿知識教學(xué)有利于學(xué)生思維能力的培養(yǎng)
物理教學(xué)過程十分強調(diào)對學(xué)生能力的培養(yǎng)。就一般能力而言,有:觀察、記憶、思維、想象、注意等。其中思維能力是核心,它表現(xiàn)在對問題明確后,立即作橫向聯(lián)系和縱向比較,向深層次探索和研究,從聯(lián)想中得到相關(guān)結(jié)論,或者從特殊拓延到一般,尋求更有規(guī)律的東西。現(xiàn)代物理知識就極易培養(yǎng)學(xué)生的思維能力。在介紹了光的波粒二象性后,學(xué)生就會由光對物質(zhì)的作用而與電場、磁場聯(lián)系提出光周圍是否存在“光場”類似的問題。雖然這是一個沒有定論的問題,但對促使學(xué)生思維,培養(yǎng)學(xué)生思維能力是有利的。
3 滲透現(xiàn)代物理前沿知識教學(xué)有利于激發(fā)濃厚的研究興趣
大學(xué)物理教學(xué)中學(xué)生往往有厭學(xué)和畏難情緒,這與內(nèi)容枯燥有極大的關(guān)系,我們可以在教學(xué)的過程中適量地介紹一些近代物理和前沿知識,開闊學(xué)生的眼界,提高學(xué)習(xí)物理的興趣。在學(xué)習(xí)中,好奇和興趣對人類的學(xué)習(xí)活動將產(chǎn)生巨大的推動作用。一旦對某問題有了好奇心,就會對如何搞清問題的實質(zhì)、怎樣拿出解決問題的方法產(chǎn)生動力;一旦對學(xué)習(xí)發(fā)生興趣,就會充分發(fā)揮自己的積極性和主動性。
例如:近代物理技術(shù)如光纖、光電效應(yīng)、激光、超導(dǎo)等的實驗和在各領(lǐng)域內(nèi)的應(yīng)用的介紹又極大地喚醒學(xué)生神圣的好奇心。比如向?qū)W生介紹一些被認為是21世紀最具有戰(zhàn)略意義的高新技術(shù)——超導(dǎo)技術(shù),高溫超導(dǎo)線材能耗低,通電能力是相同截面積銅導(dǎo)線的100倍以上,目前已被廣泛用于超導(dǎo)電纜、超導(dǎo)變壓器、超導(dǎo)電機、超導(dǎo)限流器、超導(dǎo)磁分離器、超導(dǎo)磁共振成像(MRI)、超導(dǎo)儲能裝置、超導(dǎo)磁懸浮列車等應(yīng)用產(chǎn)品的研發(fā),在許多領(lǐng)域取得了重大突破,具有十分廣闊的市場前景。
在大學(xué)物理教學(xué)中如果能重視新知識、新技術(shù)的介紹,不僅能起到起點綴的作用,更重要是能激發(fā)學(xué)生濃厚的研究興趣、喚醒神圣的好奇心。同時還可以讓學(xué)生明白,有許多問題是不能用經(jīng)典物理解決的,必須要用近代物理才能解決,能給學(xué)生留下一個懸念,以達到激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣的目的。
4 滲透現(xiàn)代物理前沿知識教學(xué)更是時代發(fā)展的要求
當(dāng)今社會,是一個科技高度發(fā)展,生產(chǎn)突飛猛進的社會,是一個信息加競爭的時代。在世界范圍內(nèi)的經(jīng)濟競爭,日趨激烈。而經(jīng)濟競爭,主要是科技競爭;科技競爭,主要是人才競爭;人才競爭,主要是教育的競爭。而大學(xué)物理教學(xué),也不可避免地要投入這場競爭中。物理學(xué)作為現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的基礎(chǔ)科學(xué),是青年學(xué)生接受科學(xué)教育的重要組成部分,它對培養(yǎng)學(xué)生具備基本的科學(xué)素質(zhì)起著突出的作用。因而,它在最基本的層次上決定著一個國家公民的科學(xué)文化素質(zhì)及科技發(fā)展的程度。所以,大學(xué)物理教學(xué)不能裹足不前,要適應(yīng)時代的需要,要進行必要的改革和創(chuàng)新。在大學(xué)物理教學(xué)中,滲透現(xiàn)代物理前沿知識教育,是適應(yīng)科技競爭的需要,時代的需要。
由于粒子物理學(xué)、天體物理學(xué)、凝聚態(tài)物理學(xué)等近代物理分支突飛猛進的發(fā)展,加之激光技術(shù)、納米技術(shù)廣泛的應(yīng)用于各個領(lǐng)域,我們必須看到經(jīng)典物理教學(xué)面臨的困境,一方面,事實就是:在許多現(xiàn)代技術(shù)中,目前經(jīng)典物理學(xué)束手無策、無能為力。一是學(xué)生認為經(jīng)典物理學(xué)已經(jīng)過時,所以對經(jīng)典物理學(xué)的學(xué)習(xí)興趣淡薄。在這里我們引用李政道教授的一句話:“科學(xué)的目的是尋求如此簡單的一組基本原理,用這組基本原理,能夠說明所有已知事實,并預(yù)言新的結(jié)果。”經(jīng)典物理就是這樣的一組基本原理,它依然是現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)進步的基礎(chǔ)。二是近代物理學(xué)本身有許多的內(nèi)容還是建立在經(jīng)典物理學(xué)的理論基礎(chǔ)上的;另一方面,教學(xué)的規(guī)律和學(xué)生的學(xué)習(xí)必須是循序漸進的。所以,我們在大學(xué)物理的教學(xué)中,可以適當(dāng)滲透現(xiàn)代物理前沿知識,以加強學(xué)生的物理思想培養(yǎng)、思維能力的培養(yǎng),有利于激發(fā)濃厚的研究興趣,這不僅是素質(zhì)教育的本意所在,更是適應(yīng)科技競爭的需要、時代發(fā)展的需要。