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大学物理和中学物理教学衔接的研究

更新时间:2016-10-19:  来源:毕业论文

大学物理和中学物理教学衔接的研究 摘  要:中学物理的学习和大学物理的学习是两个不同层次的阶段,两者在各方面都有一定的跨度,对于刚进大学校门的理工科低年级学生,面对如此大的跨度和变化,往往会毫无头绪。这会影响到学生尽快的从中学物理的学习过渡到大学物理的学习。本文从教材、教法、学法入手,分析出中学物理和大学物理的异同以及学生心理在这两个阶段的差异,然后用问卷调查的研究方法和对个别学生进行访谈,得出了大学生学习大学物理的问题和现状,综合多方面的因素,对如何做好从中学物理到大学物理学习的过渡提出了具有实际性的建议,以供理工科低年级学生学习大学物理参考。
关键词:大学物理;中学物理;学习;衔接

Study on the Connection between University Physics and Middle      School Physics
Abstract: The physics learning of the middle school and university are two different stages, there are a certain span between them, the first grade students of university who study science and Engineering face such a large span and changes, they often have no way to solve this matter. The large span and changes always affect the transition of learning from middle school physics to university physics. Though the analysis of teaching materials, teaching method, learning method can find out the differences between the middle school and university, and then according to the questionnaire for the students and the talks with some students, the situation and problems of the study of university physics can be known. It give them who face a large span and changes between the study of middle school physics and university physics some good advice for reference.
Key Words: University physics; Middle school physics; Study; Connection
目    录

摘要 1
引言 1
1. 大学物理和中学物理的区别 2
1.1 学习环境的差异 2
1.2 学生自身心理的差异 3
1.3 教师教学方法的差异 3
1.4 教材的差异 4
2. 大学生学习物理现状的调查 5
2.1 大学生学习大学物理的态度 6
2.2 大学生学习大学物理的方法 7
2.3 大学生对待从中学到大学教师教学方法变化的态度 7
2.4 中学到大学物理学习的衔接 8
3. 做好大学物理与中学物理学习衔接的建议 9
3.1 对学习大学物理态度的建议 9
3.2 对学习大学物理方法的建议 9
3.3 对学生适应教师教学方法变化的建议 10
3.4 对中学到大学物理数学工具衔接的建议 10
4. 结束语 11
参考文献 11
附录 12
附录1:大学生学习物理现状的调查问卷 12
附录2:问卷的数据统计 14
致谢 15,3391[NextPage]引言
物理学是一门研究物质运动普遍规律和物质结构的学科,它贯穿于整个自然科学领域,是该领域中最基本的学科之一[1]。从学生的学习角度来看,物理是一门前后知识联系紧密的学科,任何一部分的知识都不是独立存在的,要想把物理这门课程学好,必须一步一个脚印的把每一部分的知识学好。理工科所开设的大学物理是刚进大学的一年级新生所学的一门必修公共课,它与中学物理教学的目标、内容、方法、手段等均不相同,大学新生已习惯中学物理的教学模式,难于适应大学物理的教学[2]本文来自六%维~论.文/网,毕业论文 www.lwfree.cn 。由于不能正确的认识到大学物理和中学物理的不同,不能正确地改变自己的学习方法去适应这个变化,最终会造成这部分学生不能从中学物理的学习顺利地过渡到大学物理的学习。因此做好从大学物理和中学物理教学衔接的研究工作,对大学生从中学的物理学习过渡到大学的物理学习提出合理建议,是现在学生学习大学物理亟待需要解决的问题之一。怎么从中学物理的学习顺利过渡到大学物理的学习,是学习大学物理的理工科学生走好大学第一步的关键。
对于该课题已有诸多研究。前人对大学物理与中学物理共同涉及的相关知识点及教材衔接做了深入和透彻的分析,但是对于学生学习大学物理的感受和真实情况并没有做出实际调查和具体的分析,没有站在学生的角度针对具体情况提出合理建议,应该把对教材的理论分析和理工科大一新生学习大学物理的现状结合起来,以学生学习大学物理的现状为依据,针对具体问题进行具体分析,然后提出合理性建议,这样才能达到事半功倍的效果。
1. 大学物理和中学物理的区别
这部分内容分别从学生的学习环境、学生自身心理、教师教法和教材分析入手,得出大学物理和中学物理的不同,为整篇论文提供理论依据。
1.1 学习环境的差异
对于学生的学习环境,狭义地讲可分为学校学习环境、家庭学习环境和社会学习环境,此处也就是从这三部分展开的,中学的校园环境最突出的特点就是简单和实用,而大学的校园则体现出来的是丰富多彩,各种基础设施比较齐全,各种文化和娱乐场所都近在咫尺。家庭环境方面:中学期间,离家都比较近,无论是放假,还是在正常上课期间,与家长见面的机会都比较多,双方在各个方面的沟通都比较多,不容易在感情和交流上形成隔阂和障碍,无论是在学习和生活上遇到什么问题,能够更方便、更多的与家长沟通,能够使学生保持好的心态去学习。而对于大学则不同,大部分的同学都是背井离乡来到异地求学,一年中回家的次数就屈指可数了,打电话的时候,由于受到时间和情境的限制都是草草了事,而对于刚进入大学校门的新生来说,朋友也并不是很多,有什么事不容易找到倾诉的对象,把事情藏在心里,这会导致学生不能全身心的投入学习,这样就会影响学习的效率。大学是一个开放性的学习平台,与中学相比,同社会的接触比较多,曾有人形象地比喻说大学是半个社会、半个学校的合成体。大学的学习再也不会像中学那样两耳不闻窗外事,一心只读圣贤书,来自社会的各种风气对大学生的影响都非常厉害,所以应该抵制住诱惑,放好自己的心态,上大学以后,依然还是学生,学习仍然还是最重要的事,在完成自己的学习任务之后,再去做一些适当的社会实践活动。[NextPage]1.2 学生自身心理的差异
在中学,接二连三的小考、大考、联考、模拟考,迫使学生紧张地并超负荷地学习[3]。中学生都不是为学到知识去学习,而是为了考试去学习,就是通常所说的被动学习,这样并不能从学习中体会到快乐,并不能从心理上喜欢物理这门课程。大学则不然,一个开放型的课堂,老师真正起到了一个引导的作用,大部分的时间留给了学生,让学生自己去钻研和研究,同时又没有像中考和高考那样的选拔性考试,学生学习的时间比较自由,大部分的时间由自己支配,自己可以自由遨游在知识的海洋,享受学习的快乐,然而也有不少学生在升入大学后很长一段时间还陶醉于高考成功的喜悦中,认为已经达到了人生目标,要把中学阶段来自于学习的压抑释放出来,因此学习上处于消极松懈状态[4]。
1.3 教师教学方法的差异
中学是基础物理的教学,在课堂上教师常以考点和非考点来区分知识,把考点讲的非常详细,还会把和考点相关的知识点全都列出来,最后再讲几道常考的题型,让学生在课下模仿练习。对于非考点,老师在大多数的情况下不讲的那么详细,让有兴趣的同学自己去学习。老师的板书非常详细,使学生一目了然,对同学们的课前预习要求较少。课本当中所涉及的实验都比较简单,老师都会结合课程进度安排同学们进行实验。老师和学生在课堂上的互动较多,学生对老师的依赖性较强。大学教师讲课的速度比较快,由于课时和内容的限制,老师的板书很少,多采用多媒体,所呈现的内容有时是一闪而过,如果不进行课前预习很难能跟上老师讲课的节奏。大学所进行的高等教育,对于学生所学习的物理知识大多都比较抽象,很少能用实验呈现在眼前,更多都是借助于数学工具进行理论推导,这些数学推导由于时间的原因,老师多部分都是用多媒体呈现,如果学生不在课下推导是很难掌握的。总的来说,大学课堂通常节奏快,信息量大,思路介绍多,细节讲解少,课后教师常常开列参考书目、资料等等,要求学生自己查阅。因此,大学生的学习大都是以自主学习为主,看似轻松,实则是外松内紧本文来自六%维~论.文/网,毕业论文 www.lwfree.cn [5]。
1.4 教材的差异
中学物理课本和大学物理课本是两个不同层次和两个不同阶段的教材,中学物理课本大多是以考为纲,在内容上是以介绍经典物理学的基本概念和基本规律为主,在知识的深度和广度方面都不及大学物理教材。中学物理的课本,图文并茂,多与生活实际相联系,既具体又通俗易懂。大学物理教材内容比较多,知识的深度和广度都达到了一定的专业水平。在理论上都是纯理论推导,很少能具体地呈现在眼前。中学物理的研究对象大部分是宏观的,到了大学之后便延伸为原子、电子等微观物体。从物理教材的种类上看,中学所采用的教材,种类较少,只有必修和选修两类,但是中学物理训练题资料的种类则十分丰富;而大学物理教材种类就比较多,现在各地高校所采用的教材版本各不一样,但用的比较多的大学物理教材版本多达几十种,大学物理相关资料和课后习题答案则一般是配套的,种类相对较少[6]。在整个物理教材的学习角度来看,物理的学习可以分为两部分,一个是物理思想的学习,另一个是数学工具的运用,先用物理思想进行定性分析,再用数学工具进行定量求解,中学与大学物理教材中体现的物理思想在深度和广度上是不断加深的,但是物理思想的建立都是一脉相承的,都是在学习的实践中领会物理学思想,并能逐步转化为自己的思想,然后运用这种物理思想去解决遇到的类似的物理问题,例如已知变速直线运动的物体,求在时间t内的位移,学过大学物理的人都知道用微积分进行计算,把时间分隔在无限小的范围内,可以认为是匀速直线运动,转化为中学常学的运动状态,然后用微积分求和,求出时间t内的位移。这道题中反映的物理思想就是在求解类似变速运动的物体时,可以把分隔在无限小时间和空间范围内的运动状态看作是中学常见的匀速直线运动,这样就可以进行求解了。类似这种类型的题都可以运用这样的物理思想进行分析。对于数学工具来说,从中学到大学发生了很大变化,中学物理所涉及的数学都是初等数学,只是做一些简单的计算,即使涉及到矢量问题,也是一些比较简单的。大学物理所涉及的数学就比较复杂,就是所学的高等数学,分析到这里,可以把找出中学物理与大学物理教材的异同转化为分析高等数学和初等数学的差异。从初等数学过渡到高等数学的学习,对多数同学来说最困难的就是微积分的学习,在分析物理对象的时候总是摆脱不了中学惯性思维的束缚,而微积分又是贯穿于整个大学物理的学习过程,其重要性就不言而喻了,有许多中学的基本规律,经过微积分的处理就变为了大学物理的理论。例如:见表1。[NextPage]表1  对中学和大学共同涉及的物理规律的部分总结
物理量 中学物理规律 大学学物理规律
速度位移 功 
 动生电动势

安培力 
 

所以要处理好大学物理与中学物理衔接,关键是要求学生在理解的基础上,能够熟练应用微积分思想和方法。让学生知道哪些物理问题需要用微积分的思想来分析,并且知道为什么要用微积分;利用微积分的方法对物理对象的分析,关键是知道如何去找出问题的主要矛盾,所谓问题的主要矛盾就是如何利用微积分实现物理的研究对象从变到不变的转变;在分析物理对象时,学生理解且熟练地应用微积分,最关键是能够掌握选取微元的两条基本原则:要知道应该如何选取恰当的微元;真正理解物理量微分形式的物理含义。这样才能从物理学的角度理解物理规律,最终在思维中形成分析物理问题的特定观念[7]。
2. 大学生学习物理现状的调查
本次调查旨在发现学生在中学物理和大学物理过渡时期学习大学物理所出现的问题以及了解大学生学习大学物理的现状,为整篇论文提供事实依据。在设计问卷调查的时候,对问卷调查中所涉及的问题进行了分类,每一类的问题都有不同的目的和设计意图,这样便于问卷调查结果的统计和分析。具体的调查内容和题号见表2。
表2  对问卷调查的问题进行分类以及问题的题号
调查的内容 题号
大学生学习大学物理的态度 1、2、3
大学生学习大学物理的方法 4、5、6、7
大学生对待从中学到大学教师教学方法变化的态度 8、9、10
从中学到大学物理学习的衔接 11、12
笔者是针对所在学校2012级理工科的物理系、数学系、生物系、化学系等的大一新生进行的,采用了无记名调查,按照自愿的原则。共发放了200份调查问卷(见附录),实收回170份,其中有效问卷155份。对调查的结果进行统计和分析后,其结果如下:
2.1 大学生学习大学物理的态度
统计结果显示:很多的学生并没有从大学物理的学习中体会到快乐,没有真正领悟到学习大学物理的目的。
 
图1  对是否喜欢大学物理调查数据统计图
从图1可以看出,有78%的同学认为谈不上喜欢不喜欢大学物理这门课程,这说明并没有对大学物理这门课程真正的思考过,只是把它当做一门功课和一个任务然后机械的完成。从问卷中第2题的数据分析得约65%的同学认为学习大学物理这门课程的意义是对后续的相关专业课程学习有很大帮助或者是对于后续课程的影响较大,只有8%的学生认为学习大学物理这门课程的意义是物理学的内容本身和学科的科学思维方法,两个数据的对比表明学生对大学物理这门课程的认识不够,不能体会到物理“判天地之美,析万物之理”的精髓。[NextPage]图2  学生认为学好大学物理的主要因素数据统计图
图2中可以看出有70%的学生认为学好大学物理的主要因素是自己和老师,认识到了学生自己才是学习大学物理的主体,但是从思想上并没有完全脱离对老师的依赖。
2.2 大学生学习大学物理的方法
表3  对学生希望大学自己怎么学习物理的数据统计表
学习方法 百分比
老师讲为主自学为辅 60%
自己学习,有问题再向老师或他人请教 27%
独立支配学习时间 13%
在学习大学物理的方法上每个同学由于学习程度和学习习惯不同,他们所希望学习物理的方法也不相同,结果统计如表3。数据的对比显示学生在学习方法上主要还是依赖于教师课堂的讲解。当学生被问及中学和大学期间会经常抄袭物理作业吗?从高中的95%的人从不抄袭物理作业到大学的57%的经常抄袭作业,而其中又有80%的人认为这个变化的原因是上课没听懂本文来自六%维~论.文/网,毕业论文 www.lwfree.cn ,不会做,这就是没有适应从中学物理过渡到大学物理的学习,没有找到正确的学习方法,一连串的恶性循环,最终导致作业做不出来,甚至去抄袭别人的作业。再加上有许多的同学除了做作业外,几乎没有时间用在大学物理的预习和课后复习,这就造成了上课听课质量低,最终造成了同学们都觉的大学物理难学的假象。
2.3 大学生对待从中学到大学教师教学方法变化的态度
为了了解大学生对待从中学到大学教师教学方法变化的态度,在这里分别从教师在课堂上与学生的互动、教师的授课方式、学生认为教师目前授课存在哪些问题和在学生眼中希望用哪些措施提高教学质量几方面入手,结果显示95%的学生认为在中学物理课堂上,老师的提问很多;74%的学生认为在大学物理课堂上,老师从不提问,造成这种变化的原因是多方面的,不能有因为老师不提问自己就不好好听课的心理。有62%的学生觉得自己对大学物理老师的授课方式的适应程度一般,这说明在从中学到大学过渡阶段,学生面对这种变化,并没有从心理上抵抗,也是在一步步的调整自己,去适应老师的授课方式,去适应这个变化。当涉及学生自己认为教师目前在授课上存在哪些问题时,几乎所有的人都认为是教学互动环节较少和教学内容太深,不容易理解,这些问题并不是教师教学造成的,而是受到学时和教学内容的限制。有57%的同学认为改变目前单一的作业习题形式,增加科技小论文、文献阅读等多种形式和每学期给出一些科技探索式的题目,供部分学有余力的同学选择可以提高教学质量。综上所述,同学们也认识到了中学到大学教师教学方法变化,并且对待这种变化还是很积极的,同时同学们希望上课期间多与老师互动,希望自己的学习生活丰富多彩。
2.4 中学到大学物理学习的衔接
物理是一门是以数学为工具的定量科学,并且大学物理研究比较复杂的物理对象,直接应用初等数学来描述和分析它非常困难,以致无法解决,就需要用一种新的数学语言,那就是微积分,大学物理的学习中是否能熟练应用微积分是解决大学物理与中学物理衔接的关键问题。[NextPage]图3  对微积分运用调查数据统计图
笔者针对学生能否从中学的思维禁锢中走出来,针对既能用中学的知识解决,同时又能用大学新学的微积分思想解决的问题,调查学生更倾向于用哪种方法,12、13的统计结果如图3显示,有78%和69%的学生更倾向于运用中学的知识解决。这说明学生没有从中学的思维定势中走出来,不能熟练运用微积分的思想去分析物理对象。
3. 做好大学物理与中学物理学习衔接的建议
3.1 对学习大学物理态度的建议
进入大学之后,学习环境相对中学来说比较自由,课余生活也是丰富多彩,有大部分的时间可以自己支配,可以利用这些时间做些自己感兴趣的事,在这种宽松的环境下更应该增加自律,因为人总是在宽松的环境迷失自己,此时对待学习的态度和对待学习大学物理的态度必须要端正,要在参加学校活动和社会实践的同时,合理安排自己的时间,给学习留下充足的时间,去深入的思考,去领会物理这门课程的“判天地之美,析万物之理”,去寻找学习这门课程的真正意义,这样才能让物理这门课程起到培养科学思维方法的作用,才会从心里喜欢上这门课程,另外在课下多读一些物理学史的文章,如物理学家的一些生平故事、趣闻佚事、主要科学成就等;相关物理理论的探索过程、发现定理、定律过程等穿插在自己的课堂学习当中,这些知识点不仅能加深学生学习知识的印象,而且也能激发出学生的好奇心和求知欲,这样学生就能自觉、主动地学习物理,自己主动的学习能够大大提高学习的效率[8]。
由于课时的限制,大学的老师并不像中学老师那样把一个知识点重复的讲,反复的讲,做到让每一个学生都能听懂,学生不应该把学习寄希望于课堂和老师,在心理上不要把老师当做自己能否学好大学物理的主要因素,不要对老师过分的依赖。
3.2 对学习大学物理方法的建议
由于大学物理教材内容比较多,知识的深度和广度都达到了一定的专业水平,每节课老师所讲的内容比较多,而且比较复杂。老师都用多媒体上课,讲课的速度又非常的快,如果不提前预习,很难能跟上老师的节奏,很难能听懂老师所讲的内容。所以课前一定要抽出时间提前把老师所要讲的内容预习一下,需要公式推导的自己要动手推导一下,把没有看懂的内容标出来,上课的时候着重听那些内容。上课听不懂的内容课下多与同学和老师交流,多去图书馆查阅相关资料,然后单独的完成作业,虽然说大学的作业比中学的时候少,但是千万不要小看这些作业,这些作业题都是书本的重点内容,一定要保证高质量的完成作业,因为作业题也会是期末考试的参考资料,另外多看一些物理方面的最新研究成果,使自己能够把握物理的研究方向,培养自己学习物理的兴趣。[NextPage]3.3 对学生适应教师教学方法变化的建议
与中学的物理课堂不同,大学的物理课堂老师与学生的交流和互动很少,这并不是老师不重视学生,这就要求学生自觉地跟着老师的思路,认真的听讲。大学物理在理论上大部分都是纯理论推导,很少能利用课堂实验具体地呈现在眼前,为了克服大学物理教学过程中基本上没有课堂演示实验,老师利用多媒体进行大学物理教学,用计算机上的模拟实验来代替演示实验,对于这个变化要学会慢慢的适应,去适应利用多媒体进行演示实验。由于大学物理的内容所涉及知识面比较广本文来自六%维~论.文/网,毕业论文 www.lwfree.cn ,老师有时候很难在课堂都一一的讲出来,学生应该课下咨询老师,应该参考哪些书,然后利用学校丰富的图书馆资源,自己查阅在平时的学习中遇到的中有关知识点,自己去总结、归纳主要内容、重要定理、习题类型、解题方法等,这样不仅可以构建完整的知识结构又可以培养自己的自学能力和增强学习的主体意识[9]。
3.4 对中学到大学物理数学工具衔接的建议
当翻阅和学习大学物理这本书的时候,也许通过目录会发现,书中的力学、热学、光学和电磁学等内容,在中学已经学过了。其中的牛顿定理等内容,在中学已经做过很多的练习。但是在大学中,将使用全新的数学工具—微积分和矢量去学习这些知识,所以对这个物质世界的认识水平将会更客观、更深刻,比中学时代大大前进一步[10]。与大学物理相比,中学物理的学习是基础,虽然大学物理在知识方面上了一个层次,但是要学会转化,将比较复杂的问题一步步地转化为学习过的比较简单的问题,这个转化是极其重要而且关键的。例如大学物理教材中常见的求解变力做功,虽然是利用高等数学中的积分来算,但是微积分当中无限分割的含义就是在分割的小范围内认为是恒力做功,然后求和,最后求出整个范围内做的总功。再如大学物理中常见的矢量,研究物理矢量时,学生通常还是将坐标系中的矢量分解成比较熟悉的标量来解决。有很多学生不能摆脱中学的思维定势,不能运用微积分的思想去分析物理模型,会对所遇到的题目束手无策,不知道从何下手。要从中学的思维禁锢中走出来,学会转化,学会运用微积分去分析物理对象,运用微积分把复杂转换成简单,高级转换成基本,未知转换成已知,变量变成常量,非均匀变成均匀,曲变成直,最终转化为常见的物理模型,最终解决难题。因此,在大学物理学习中加强矢量和微积分运算训练,是掌握好大学物理知识的关键性所在,也是做好中学物理与大学物理学习过渡的关键所在。
4. 结束语
学生在中学物理到大学物理学习的过渡时期,在学习态度、学习方法、对待教师教学方法变化以及数学工具衔接上都出现了不同程度的问题,笔者针对这些问题提出了建议,以供学习大学物理的理工科新生学习和参考,帮助他们做好从中学物理到大学物理学习的过渡,走好进入大学的第一步,实现大学物理这门学科培养学生科学素养的目的。
学生在大学物理与中学物理衔接所面临的主要问题是教学方式、学习方式的衔接、基础教育的初等思维方式的惯性引起的学习障碍、教育和成长环境变化引起的学习适应性问题。当然任何一个问题的出现并不是一个原因造成的,它的原因是多方面的,笔者在这里只针对主要问题和原因进行了论述。

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