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【摘要】教育教學(xué)改革已經(jīng)成為現(xiàn)代教育的主旋律，雖然大學(xué)物理是高校理工科專(zhuān)業(yè)的基礎(chǔ)必修課，但物理教育卻陷入一個(gè)尷尬境地，學(xué)生覺(jué)得大學(xué)物理都是一兩百年前的知識(shí)，知識(shí)過(guò)于陳舊，學(xué)習(xí)沒(méi)有意義。為了讓學(xué)生了解大學(xué)物理知識(shí)在當(dāng)前生活和科技中所起到的作用，引入科學(xué)前沿是教學(xué)改革新思路之一。本文提出將科學(xué)前沿融入大學(xué)物理教學(xué)，說(shuō)明科學(xué)前沿融入大學(xué)物理的教學(xué)目的、實(shí)施路徑，并表達(dá)此思路實(shí)施的教學(xué)心得，此思路的目標(biāo)：激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，科教結(jié)合有助于幫助學(xué)生形成良好的思考方式，培養(yǎng)他們獨(dú)立思維分析能力，幫助他們建立創(chuàng)新思維框架。

【關(guān)鍵詞】大學(xué)物理；科學(xué)前沿；思維框架

1大學(xué)物理發(fā)展現(xiàn)狀

大學(xué)物理是大學(xué)理工科專(zhuān)業(yè)的一門(mén)重要公共基礎(chǔ)課程。物理學(xué)是技術(shù)學(xué)科和自然科學(xué)的基礎(chǔ)。它的發(fā)展不僅推動(dòng)了整個(gè)自然科學(xué)的發(fā)展，而且對(duì)人類(lèi)的物質(zhì)觀、時(shí)空觀、宇宙觀以及整個(gè)人類(lèi)文化都產(chǎn)生了并且還會(huì)繼續(xù)產(chǎn)生極其深刻的影響。大學(xué)物理可以有效地提升學(xué)生的科學(xué)思維及利用物理方法解決實(shí)際問(wèn)題的初步能力，而且對(duì)所有人都是提高文化素質(zhì)的一個(gè)重要手段。物理學(xué)發(fā)展歷史上一次次理論上的重大突破及重要成果，都是創(chuàng)新思維的體現(xiàn)。當(dāng)今，創(chuàng)新思維已經(jīng)完全融入到理工科專(zhuān)業(yè)課程建設(shè)和教學(xué)改革，并且他們已經(jīng)成為衡量教學(xué)和改革工作成效的非常重要的一個(gè)指標(biāo)[1]。因而在高等教育培養(yǎng)高素質(zhì)人才的今天大學(xué)物理教學(xué)顯得尤其重要。大學(xué)物理不僅是為專(zhuān)業(yè)課學(xué)習(xí)打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)，也可以幫助學(xué)生形成科學(xué)的思維方式、構(gòu)建出物理的思想方法、提升自己的創(chuàng)新思維，是創(chuàng)新能力培養(yǎng)體系中的重要一環(huán)。進(jìn)入21世紀(jì)，科技發(fā)展突飛猛進(jìn)，新技術(shù)、新材料、新工藝不斷出現(xiàn)，電子產(chǎn)品更新周期極其短暫。但反觀大學(xué)物理教材，教學(xué)內(nèi)容都是幾十年前的內(nèi)容，幾乎完全沒(méi)有涉及物理在現(xiàn)今科技中的應(yīng)用。由于物理對(duì)很多學(xué)生來(lái)說(shuō)確實(shí)比較難，雖然很多老師引入了各種各樣的教學(xué)方法，加大了教材建設(shè)，但學(xué)生只是被動(dòng)為了考試過(guò)關(guān)而學(xué)習(xí)，沒(méi)有任何興趣。這導(dǎo)致在高校中廣泛流傳中《大學(xué)物理》無(wú)用的言論，很多專(zhuān)業(yè)大幅消減物理課時(shí)[2]。大學(xué)物理的基礎(chǔ)地位正在受到前所未有的沖擊。大學(xué)物理教學(xué)改革勢(shì)在必行，其中滲透科學(xué)前沿內(nèi)容就是教學(xué)改革的重要方式，也是現(xiàn)代物理教學(xué)新思路之一。

2在大學(xué)物理課堂上融入科學(xué)前沿的方式

為了更好的激發(fā)學(xué)生興趣，避免學(xué)生感覺(jué)灰色難懂的知識(shí)點(diǎn)學(xué)習(xí)、枯燥的習(xí)題練習(xí)，講授物理知識(shí)點(diǎn)時(shí)，可以盡量結(jié)合現(xiàn)代生活、社會(huì)熱點(diǎn)、當(dāng)前科學(xué)技術(shù)、當(dāng)前科研前沿等，讓學(xué)生感覺(jué)到這些有著悠久歷史的物理在現(xiàn)當(dāng)今的社會(huì)生活中仍然發(fā)揮著極其重要的作用。這樣不僅可以提高學(xué)生上課的興趣，也開(kāi)闊了學(xué)生的視野，同時(shí)開(kāi)啟了他們的科學(xué)研究的大門(mén)。

2.1結(jié)合現(xiàn)代生活

物理現(xiàn)象和規(guī)律大部分來(lái)自于現(xiàn)實(shí)生活，它們同時(shí)也將服務(wù)于生活。人民日常生活的方方面面，都有與基礎(chǔ)物理研究相關(guān)的，因此給學(xué)生講解物理知識(shí)時(shí)可以適當(dāng)聯(lián)系生活實(shí)際[3]，這樣可以激發(fā)學(xué)生探索生活的興趣，同時(shí)讓學(xué)生認(rèn)識(shí)到物理的重要性。例如講電磁場(chǎng)知識(shí)點(diǎn)時(shí)，可以從家庭生活講到工業(yè)上的應(yīng)用。比如家里的電磁爐和HI電飯煲，它們都是利用電磁感應(yīng)原理將電能轉(zhuǎn)化成熱能的裝置。在紡織印染行業(yè)，溫度控制精度對(duì)紡織印染品質(zhì)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(yè)，利用電磁加熱速度快的特點(diǎn)，只在鍋爐的出水端進(jìn)行加熱，使水流在流動(dòng)中完成加熱，可以節(jié)省空間；在機(jī)械行業(yè)，高頻電磁加熱對(duì)金屬表面進(jìn)行熱處理，其效果比傳統(tǒng)處理方法有顯著提升。

2.2結(jié)合當(dāng)今社會(huì)熱點(diǎn)問(wèn)題

社會(huì)熱點(diǎn)問(wèn)題包括交通運(yùn)輸、環(huán)境污染與保護(hù)、能源危機(jī)以及新能源等問(wèn)題。將物理知識(shí)與社會(huì)熱點(diǎn)問(wèn)題相結(jié)合，可以激起學(xué)生的廣泛關(guān)注和積極參與，并且能夠培養(yǎng)學(xué)生的社會(huì)責(zé)任感。當(dāng)前中國(guó)還是主要以火力發(fā)電為主，大自然的能源是有限的，并且燃燒過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生大量污染環(huán)境的物質(zhì)，思考如何讓最少的能源產(chǎn)生最大效益。由于電線有電阻，大量的電能在從發(fā)電廠輸進(jìn)千家萬(wàn)戶(hù)的過(guò)程轉(zhuǎn)化成熱能損耗掉了。如果未來(lái)某天找到了常溫超導(dǎo)材料，那么用它制成電線，我們就可以節(jié)約電能，從而實(shí)現(xiàn)大量能源的節(jié)省，也實(shí)現(xiàn)了減少環(huán)境污染。此外，超導(dǎo)材料的應(yīng)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(jī)器，由于電路使用的是超導(dǎo)材料，那么它們將節(jié)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(jī)器運(yùn)行時(shí)就不會(huì)產(chǎn)生大量的熱量，電器和機(jī)器工作時(shí)就不會(huì)溫度過(guò)高，在這種環(huán)境下，它們的運(yùn)轉(zhuǎn)效率更高。

2.3結(jié)合當(dāng)代科技

涉及物理知識(shí)的前沿科學(xué)技術(shù)被應(yīng)用于醫(yī)療衛(wèi)生、通訊、生物研究、環(huán)境保護(hù)、農(nóng)業(yè)生產(chǎn)等各方面，且發(fā)揮著舉足輕重的作用。當(dāng)前最熱的生物結(jié)構(gòu)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(jīng)開(kāi)始邁入5G時(shí)代，各個(gè)手機(jī)品牌爭(zhēng)相推出5G手機(jī)，但為什么5G技術(shù)還只是在一個(gè)小區(qū)域才能使用，主要原因5G通訊波長(zhǎng)比3G、4G通訊波長(zhǎng)要短，根據(jù)物理知識(shí)，可以知道波長(zhǎng)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(zhuān)家指出5G通訊基站數(shù)是4G的10倍，才能保障5G通訊。量子通訊是當(dāng)前最前沿的一項(xiàng)科學(xué)技術(shù)，它可以同時(shí)傳遞更多的信息，且具有不可破譯性。當(dāng)前中科大潘建偉教授主導(dǎo)的量子通訊技術(shù)，目前處于世界領(lǐng)先水平，量子通訊衛(wèi)星的發(fā)射成功，標(biāo)志著中國(guó)量子通訊技術(shù)進(jìn)入了新紀(jì)元，在未來(lái)它將徹底改變現(xiàn)在的通訊方式。

3科學(xué)前沿融入物理教學(xué)的應(yīng)用體會(huì)

（1）有利于提升學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣[4]。大學(xué)生普遍認(rèn)為大學(xué)物理難學(xué)，且沒(méi)有用，這導(dǎo)致他們懼怕物理、討厭物理。在教學(xué)過(guò)程適當(dāng)融入一些生動(dòng)有趣的，且涉及相關(guān)物理知識(shí)的科學(xué)技術(shù)，這將使得物理課不再枯燥無(wú)趣，還可以激發(fā)學(xué)生對(duì)物理的興趣。

（2）有利于開(kāi)闊學(xué)生的視野[5]，也是對(duì)學(xué)生科研的啟蒙?？茖W(xué)前沿的融入可以讓學(xué)生了解當(dāng)今的科技進(jìn)展，使得學(xué)生不是僅僅學(xué)到了書(shū)本上那點(diǎn)知識(shí)?？茖W(xué)前沿的融入也讓學(xué)生能夠靈活應(yīng)用所學(xué)知識(shí)，也能激發(fā)他們科研探索的興趣。

（3）物理學(xué)有助于大學(xué)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(gòu)建一個(gè)能夠處理實(shí)際問(wèn)題的模型，模型足夠簡(jiǎn)單，并且該模型能夠用數(shù)學(xué)表達(dá)式來(lái)描述，之后用它解決實(shí)際問(wèn)題的一個(gè)過(guò)程，有時(shí)也是對(duì)未知大膽假設(shè)的過(guò)程。這對(duì)學(xué)生形成良好的思維框架很有幫助。

4結(jié)語(yǔ)

大學(xué)物理是大學(xué)理工科專(zhuān)業(yè)科學(xué)素養(yǎng)培養(yǎng)中的關(guān)鍵，雖然作為一門(mén)基礎(chǔ)公共課，其內(nèi)容也相對(duì)穩(wěn)定，但并非是與當(dāng)今科學(xué)研究和科學(xué)技術(shù)完全不相關(guān)。科學(xué)前沿同物理教學(xué)有機(jī)關(guān)聯(lián)起來(lái)，可以促進(jìn)學(xué)生科學(xué)素養(yǎng)和創(chuàng)新思維的培養(yǎng)，開(kāi)闊他們的視野。此外，正如特斯拉創(chuàng)始人馬斯克所說(shuō)學(xué)習(xí)物理學(xué)有助于思維框架的建立，所以物理學(xué)習(xí)不能拘于物理知識(shí)點(diǎn)學(xué)習(xí)和習(xí)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(dāng)今素質(zhì)教育中重要的一環(huán)。

參考文獻(xiàn)

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作者：楊志勇 單位：江西農(nóng)業(yè)大學(xué)