文科大学物理教与学探析

摘要：提出了在物理实验室开设文科大学物理课程，贯穿一些基础操作实验，灵活掌握教学方法，在实验与理论结合的学习过程中提高文科学生综合能力，培养其多种科学素养的一种方法。探析了在文科物理教学过程中，教学内容、方法的选择及具体教学过程中需要注意的几点。

关键词：物理实验室 科学素养 文科大学物理 课程内容 趣味实验 理论知识与实验技能相结合

0 引言

面对着日益发展的科学技术以及未来职业的要求，需要文科学生学习一定的物理知识。文科物理是高校实施文化素质教育的一门重要课程，它体现了科学教育与人文教育的融合，特别对提高非理工科学生的科学文化素质起着重要作用[1-3]。近年来，我国有不少院校尝试着为文科生开设了物理课并作了不少工作，在理论与实践中进行了一

些思考与探索[4-6]，但延安大学物理与电子信息学院的文科物理教与学还在探索之中，本文从以下几个方面进行了探索。

1 对文科开设大学物理课程现状及面临的问题

鉴于全国多数高校对文科大学物理没有全面的开设[1]，仅仅有一些选修课，（有的选修课也没有），但这样的选修课仅仅限于很少的课时、固定的理论课教室讲解，涉及的内容也很浅显，无法实现对于物理这样一门以实验为基础的自然科学的重要性的理解，无法使学生树立“理论指导实验，实验验证理论”这样科学严谨的治学理念。如果把这样的选修课做一些调整包括内容的调整、授课方式的自由结合等，能让学生在实验的过程中，边发现问题，边用实验来验证，将对学生相信科学事实，培养实事求是的科学态度起到重要的作用。通过实验，既可以使学生把一定的直接知识同书本知识联系起来以获得比较完整的知识，又能培养他们独立探索能力、实际操作能力和对科学研究的兴趣。

2 教学过程中教学内容、方法的选择

在教学过程中，教师要结合教学内容，尽可能要渗透现代物理知识，要切实把物理知识与日常生活、生产实际结合起来从教学内容、教学场所、教学方法等几个方面阐述。

2.1 教学内容的安排上可以分为若干个知识模块

面对文科学生物理基础知识相对薄弱的教学对象，我们仍然遵循“定性半定量”原则[7]利用文科物理课程，有针对性地向文科学生介绍一些物理基础知识，可以按知识结构实施模块教学。分模块教学不是简单的拼盘，知识的系统性联系性不可分割，知识在侧重点方面有所区分。在分模块教学中可以使相关知识系统化，模块与模块之间有一定的衔接关系，可以方便地进行组合。内容上的相对独立性、综合性和开放性，结构上的多层次性，使模块课程表现出综合、开放、灵活的特点，可以涵盖更为广泛的主题，打破不同知识的界限壁垒，灵活地进行组合，既为学生提供更多的选择，又可以及时进行更新。文科物理可授课内容可以分为：物理学史、力热，电磁、光学、近代几个知识模块。除了物理学史的教学场所可以自由选择外，其余可以分别在力热，电磁、光学、近代实验室进行。

2.2 让文科学生走进物理实验室

首先，文科学生基本上没进过物理实验室，从对实验仪器的熟悉到安全使用常识及实验室使用的规则、实验基本原理等一窍不通，更谈不上在这方面应具有的实验技能等方面的科学素养，所以走进物理实验室就显得尤为重要。其次，物理是一门实验科学。物理实验是学习物理必不可少的一种重要方法。实验室是理论知识和实践活动、间接经验和直接经验、抽象思维和形象思维相结合的教学场所[3]。在实验室，可以熟悉仪器，操作实验，观察实验现象，验证理论知识；可以发现问题，解决问题，把所学知识与解决实际问题相结合；可以培养学生动手能力，观察能力、实验能力，操作能力进而形成多种逻辑思维能力，培养创造性思维能力等多种能力素养。

2.3 教学方式方法上：课堂教学与演示实验、学生动手实验三者相结合

物理演示实验具有较强的趣味性和知识性，有利于增强文科学生对物理现象的感性认识，帮助他们直观、形象地理解物理现象和规律，启发学生思维，激发他们学习科学的兴趣和求知欲望。在物理实验室中进行课堂教学过程中边讲授理论知识，边演示简单的实验，也可以根据学生理解的深浅适时的进行动手实验，鼓励学生参与动手实践。如大学光学部分在讲解光的波动性时，有波的叠加，波的干涉，衍射，可以在讲解的过程中让学生用简单的方法演示一下光的衍射现象，（用激光笔照射钢尺反射得到许多衍射光等），观察衍射条纹。

在干涉部分时，可以讲授原理时可以直接观察一凹一平凸玻璃叠放（如何叠放？发放给学生平凸透镜各一个）在一起，在表面上可以观察到什么现象，老师可以根据观察现象引导学生得出光的干涉发生的条件。学生可以分组讨论，动手亲自操作。这样就可以为下一节课“用牛顿环干涉测透镜曲率半径”做好理论知识的预习。在讲授过程中可以引导学生回忆透镜的判断知识，如何辨别凸透镜、凹透镜、总结判别方法，为下一节判别透镜的实验做好准备。手摸、聚光性能、直接观察、间接利用看书上的字来判断。

讲“光的偏振现象”时，让学生明白人类是偏振盲，我们不借助仪器是不能观察到偏振现象的，可以安排实验“偏振现象的观察与分析”偏振现象的产生可以由老师演示，学生只需了解观察现象即可，可以加深对偏振光和自然光的理解。“旋光现象和旋光仪”，得出线偏振光通过具有旋光性的物质可以观察到旋光现象及旋光仪在工业上的应用。

在学习光的折射与色散时，可以和“阿贝折射仪测定液体折射率及其色散”联系起来，利用实验结果得出液体折射率和液体浓度及温度的关系，也可以利用简单的仪器，如激光笔照射不同浓度的蔗糖溶液，（把蔗糖放入玻璃试管使浓度随溶液的深度加深而浓度增大），观察其光的折射程度有何异同，进而引导学生得出折射率与哪些因素相关（浓度越大，偏折越厉害，即折射率越大）。讨论盛满水的缸里的鱼为何消失？利用光学什么原理解释现象？（全反射原理导致鱼的消失）在每个方位都能观察到鱼消失吗？（鱼要靠近相对鱼缸内壁，要选择合适的观察位置。）引导学生在不同的角度观察，得出结论。了解激光的衍射，干涉的原理可以实现全息照相，进而揭开全息照相的神秘面纱，引起学生的求知欲，可以介绍全息照相技术发展历史及现状，使学生了解现代科技的进展等等。在力热部分时，可以恰当的比喻，新颖的设问，深入浅出的授课方法，把抽象的物理概念，转化成身边的常识。例如：在讲解液体的表面张力时，可以设问：头发淋湿后为什么会贴在头上？衣服水洗后为什么会变紧，衣服缩水是怎么回事？引起学生的求知欲。进而了解表面张力与温度有什么关系，可以实验用一角硬币投入25度的水中和95度的水中是否能漂浮，得出表面张力与温度的定性关系。再如：“都知道水往低处流，那有没有水自动往高处流的现象”自然引入毛细现象。或制造一种毛细现象的实验，让学生观察、思考，解释，使学生在潜移中学到物理知识。在电磁实验室可以给学生一些简单的导线、几种量程的伏特表、安培表、万用电表检查一段电路的故障，测一节电池的电动势，几种方案等，让学生自行设计、分组实验、老师可以引导，可以帮助，启发，还可以讲解。给学生留下思考的空间，引导有兴趣的同学去网上或资料室查阅文献，等等在此不逐一例举。

2.4 教学手段上，启发式、追问式与多媒体等多种教学手段相结合

将文科类课程的案例教学方法引入文科物理教学，通过大量生动的案例来展现物理，引导学生主动参与案例分析与讨论，从中学到物理知识，使物理课程变得亲切、有趣，富有吸引力和说服力。将案例教学与多媒体教学相结合，充分发挥多媒体教学的优势，将抽象的物理概念、常见的物理现象、生动的物理案例，通过图片、动画、视频录像、科教片插播等方式，形象直观地展现出来，增强课程的表现力和感染力，帮助学生更好地理解物理知识，激发学生学习科学的兴趣。能够及时反映物理学及现代科技的发展成果。

3 教学过程中注意学生多种能力素养的培养

3.1 培养学生在日常生活中养成科学观察的习惯

科学观察最早出现在古文中是“明察秋毫”的意思，我们通过外部感受器官（包括视、听、嗅触、味）来感知外部的世界，其中83%来自视觉。我们在影视上看到过，特别对于刑侦部门，提取一个现场的指纹，一滴血迹，一丝毛发，一细小的玻璃碎片，都可能是整个案件的突破口，很多场景的不经意一瞥，都是一个重大的线索。可见科学的观察能力是必不可缺少的良好的科学素养之一，培养科学的观察能力至关重要，所以我们在实验过程中要注意对实验现象的细心观察，多练习养成良好的观察习惯。

3.2 注重培养学生物理实验方法

在实验过程中很多实验方法可以在处理不同的物理问题时呈现出独特的技巧，例如：常见有控制变量法，在中学里就有转换法也叫间接测量法、等效替代法——历史上著名的曹冲称象及电学中常用的化繁就简的等效电路图、模拟法——如静电场的描绘、作图法——直观形象、放大法——库伦定律的扭秤法、缩小法——用影子测日地距离、平衡法、共轭法、比较法等等。

3.3 设置专题

在教学过程中，教师要结合教学内容，尽可能渗透现代物理知识，要切实把物理知识与日常生活、生产实际结合起来。在有限的课堂教学中我们只能学到非常有限的知识，为满足学生对知识需求，可以提供给学生个别专题，与现代科技前沿接轨的知识，鼓励学生自己通过图书或网络进行查阅，如纳米技术及应用，静电的防治及应用，激光原理与技术，现代能源技术，电磁波与现代通信，传感器与检测技术，超导与磁悬浮GPS定位系统的原理及应用等，以系列专题讲座的形式，或利用现在网络多媒体的形式，向学生介绍物理学在各个领域的应用，使文科学生对当代科技的应用和发展有基本的了解。

4 结束语

在实验室开设文科大学物理选修课程，贯穿一些基础操作实验，灵活掌握教学方法，使学生了解物理实验，把物理方法、物理思想转变成为学生自身的一种能力素养，在实验与理论结合的学习过程中提高文科学生综合能力，培养其多种科学素养，可以使学生终身受益，也是我们现在教育的要求和目的。

参考文献：

[1]周雨青.东南大学文科物理教学改革的反思[J].高等工程教育研究，2000（2）：89-92.

[2]王登龙，丁建文.浅谈对文科类大学生开设物理课程的必要性[J].教育教学论坛，2010（9）：77-78.

[3]薛海国，吴玉婷.文科物理与大学生科学素养的培养[J].中华文化论坛-科研与教学，2008：88-90.

[4]欧阳芳平，黄生祥，赵新闻，等.南大学文科物理课程教学的思考与探索[J].理工高教研究，2005，24（2）：52-54.

[5]王小力，李宏荣，徐忠锋，等.文科物理课程的内容设置与教学方法改革[J].中国大学教学，2010（9）：37-39.

[6]方兴安，胡建华.文科大学物理实验开设的实践与思考[J].物理实验，2004，24（7）：21-23.

[7]赵在忠，童培雄，杨莉敏，等.演示实验和文科物理教学[J].物理实验，2002，23（6）：24-26.

基金项目：陕西省高水平大学建设专项资金资助项目（物理学

（2012SXTS05））。

作者简介：

许巧平（1976-），女，山东冠县人，延安大学实验师，学士，主要从事物理实验教学研究。