高校物理教學(xué)中非線性物理知識的結(jié)合

張侃 韓玉龍 孫金芳

在新課標(biāo)改革制度實施下，高校物理教師必須積極轉(zhuǎn)變自身的教學(xué)理念，敢于打破傳統(tǒng)教學(xué)方式的弊端，不再一味向?qū)W生灌輸各種物理理論知識和學(xué)習(xí)方法，忽視了學(xué)生自主學(xué)習(xí)能力的培養(yǎng)。高校物理教師要想最大程度提高學(xué)生物理學(xué)習(xí)水平和素養(yǎng)，就必須高度重視將非線性物理知識與課堂實踐教學(xué)結(jié)合在一起。高校物理教師要正確認識到將非線性物理知識與物理課堂教學(xué)相結(jié)合的重要性，通過非線性物理知識的科學(xué)滲透教學(xué)，能夠有效鞏固學(xué)生基礎(chǔ)物理知識，充分激發(fā)學(xué)生對物理知識的探索興趣和熱情，從而發(fā)揮出學(xué)生學(xué)習(xí)的主觀能動性，將學(xué)生培養(yǎng)成實踐創(chuàng)新型人才。本文將進一步對高校物流教學(xué)非線性物理知識的結(jié)合展開分析與探討。

1 高校物理教學(xué)中非線性物理知識結(jié)合的必要性

在高校物理學(xué)科教學(xué)內(nèi)容中非線性知識主要包括了非線性電路、自組織、細胞自動機、分形以及突變論等。高校物理實踐教學(xué)中滲透非線性物理知識的必要性體現(xiàn)在以下幾點內(nèi)容：1）科技發(fā)展促使高效物理教學(xué)中非線性知識結(jié)合成為必然。在科技如此發(fā)達的社會中，越來越多人認識到探索鉆研科學(xué)的重要性，要想推動我國科學(xué)水平的持續(xù)發(fā)展，就必須加強對物理非線性知識的創(chuàng)新掌握運用。非線性物理現(xiàn)象中的核心內(nèi)容量子力學(xué)早已成為了科學(xué)范圍中的重要研究領(lǐng)域之一，高校物理教師要想培養(yǎng)出更多實踐創(chuàng)新型物理人才，就必須加強對非線性物理知識的講解傳授，促使學(xué)生能夠加深對該部分知識點理解程度，培養(yǎng)學(xué)生良好的創(chuàng)新探索能力和實踐思考分析能力;2）非線性物理知識廣泛存在于自然界中。在人們賴以生存的大自然環(huán)境中隨時隨刻都在發(fā)生著非線性物理現(xiàn)行，就比如在風(fēng)力作用下的樹葉飄舞、巖石被雨水侵蝕等，這些自然現(xiàn)象雖然表面看起來并沒有什么規(guī)律，但是都能夠通過運用物理非線性知識進行了解和解釋。非線性知識學(xué)習(xí)發(fā)展對人類社會最大的影響作用就是能夠幫助人們科學(xué)預(yù)報自然天氣情;3）非線性知識學(xué)習(xí)有利于激發(fā)學(xué)生創(chuàng)新探究欲望。現(xiàn)代高校教育建設(shè)發(fā)展的根本目的就是為了向社會培養(yǎng)輸送更多的高能力、高素質(zhì)人才，他們不僅要具備完善的專業(yè)知識和技能，還必須具有良好的創(chuàng)新意識和能力，能夠敢于挑戰(zhàn)新事物，去進行發(fā)明創(chuàng)造。通過在大學(xué)物理學(xué)科滲透非線性物理知識，能夠最大程度調(diào)動起學(xué)生對科學(xué)物理的探究欲望，促使學(xué)生主動學(xué)習(xí)更多新知識，提高學(xué)生的自主學(xué)習(xí)能力和實踐創(chuàng)新能力。

2 高校物理教學(xué)中非線性物理知識結(jié)合發(fā)展現(xiàn)狀

2.1 非線性物理教學(xué)比較分散

在目前高校非線性物理知識實踐教學(xué)中，存在較多高校通常只會選擇部分非線性物理知識內(nèi)容進行講解教學(xué)，亦或者是就非線性物理展開某個部分的實踐教學(xué)活動。學(xué)科教材中實際涉及到的非線性物理知識呈現(xiàn)出零散、不夠科學(xué)系統(tǒng)等特點。這樣一來就就會導(dǎo)致大學(xué)生對非線性物理知識學(xué)習(xí)了解不夠全面系統(tǒng)，難以產(chǎn)生濃厚的學(xué)習(xí)興趣，課堂教學(xué)效果不佳。除此之外，高校物理教師缺乏一定創(chuàng)新意識，只會根據(jù)教材內(nèi)容展開非線性物理知識教學(xué)，未能去收集整理到更多的非線性物理知識，加強對課堂實踐教學(xué)內(nèi)容的補充，從而導(dǎo)致學(xué)生難以形成完善的非線性物理知識學(xué)習(xí)體系。

2.2 非線性物理教學(xué)設(shè)備不夠完善

在現(xiàn)代高校教育建設(shè)發(fā)展中，存在較多高校盲目追求經(jīng)濟效益，一味擴大招生規(guī)模，忽視了對專業(yè)教學(xué)質(zhì)量的提升工作。這些高校為了節(jié)省成本，在教學(xué)設(shè)備建設(shè)工作上資金投入力度不大，導(dǎo)致非線性物理實驗教學(xué)設(shè)備不夠完善，難以支持物理教學(xué)開展多元化的非線性物理教學(xué)活動，滿足不同層次學(xué)生的非線性物理知識需求。非線性知識學(xué)習(xí)需要學(xué)生熟練掌握運用各種專業(yè)儀器設(shè)備，并能夠進行對應(yīng)的計算機編程，這些都需要高校引進各項儀器設(shè)備，加強對非線性物理實驗教學(xué)的科學(xué)管理工作，提高學(xué)生的非線性物理知識實踐應(yīng)用能力。

2.3 非線性物理教學(xué)方法過于單一

由于傳統(tǒng)教育觀念的影響，高校物理教師在非線性物理知識教學(xué)中仍然采用灌輸式教學(xué)方法，物理教師一味強調(diào)學(xué)生對物理基本原理和基本現(xiàn)象的學(xué)習(xí)掌握，忽視了引導(dǎo)學(xué)生對非線性物理知識和現(xiàn)象的深入探究，這樣無法有效提高學(xué)生對相關(guān)知識的理解能力，并且培養(yǎng)學(xué)生良好的實踐創(chuàng)新能力，促使學(xué)生自主進行各項物理實驗操作，將所學(xué)知識應(yīng)用在實驗探究活動中。高校物理教師在教學(xué)中過于重視對各種案例的講解，會忽略了對非線性物理知識研究方法的科學(xué)全面介紹，學(xué)生很少會接觸了解到相關(guān)研究方法和判斷依據(jù)方面的內(nèi)容。

3 高校物理教學(xué)中非線性物理知識的結(jié)合措施

3.1 優(yōu)化改善非線性物理教學(xué)內(nèi)容

在高校物理教學(xué)中，非線性物理知識是傳統(tǒng)物理內(nèi)容的科學(xué)延伸和發(fā)展，教師在非線性知識物理知識內(nèi)容選擇上要有效將學(xué)生目前學(xué)習(xí)認知結(jié)構(gòu)與課程教學(xué)目標(biāo)結(jié)合在一起，確保學(xué)生能夠形成完善系統(tǒng)的非線性物理知識學(xué)習(xí)結(jié)構(gòu)，加深學(xué)生該不同非線性物理知識的理解程度。在進入高校之前，學(xué)生對物理知識內(nèi)容的學(xué)習(xí)大多都是線性的。針對于此，高校物理教師要從學(xué)生已有的線性物理知識出發(fā)展開非線性物理教學(xué)活動。

例如，當(dāng)高校物理教師在講解到混沌理論非線性物理知識時，教師不能直接向?qū)W生介紹講解混沌專業(yè)理論，而要融入更多背景簡單知識，培養(yǎng)學(xué)生良好的學(xué)習(xí)興趣。物理教師要向?qū)W生先介紹有關(guān)混沌的基礎(chǔ)概念知識和相關(guān)研究方法，提高學(xué)生對物理混沌理論的認知水平。除此之外，非線性振動是通向混沌學(xué)習(xí)發(fā)展的重要道路，為了讓學(xué)生充分掌握了解到非線性元件產(chǎn)生混頻、差頻以及和頻率的原理，教師可以通過引進利用不同典型的案例或者基礎(chǔ)數(shù)學(xué)內(nèi)容進行詳細分析介紹。就比如，物理教師可以采用專題內(nèi)容介紹的教學(xué)方式，讓學(xué)生學(xué)習(xí)掌握科學(xué)判斷混沌的重要研究方法。

3.2 完善非線性物理教學(xué)設(shè)備

為了讓非線性物理知識更好融入到高校物理教學(xué)課堂中，高校要結(jié)合自身教育發(fā)展情況和條件，適當(dāng)加大對非線性物理實驗教學(xué)設(shè)備的建設(shè)投資力度，輔助物理教師能夠開展多元化的非線性知識實踐教學(xué)活動，同時滿足不同層次學(xué)生對非線性物理知識的學(xué)習(xí)需求。高校要引進利用先進的計算機設(shè)備和實驗儀器設(shè)備，促使教師能夠根據(jù)非線性物理知識和教學(xué)目標(biāo)任務(wù)，有針對性地采用相關(guān)設(shè)備展開教學(xué)。就比如，當(dāng)高校物理教師在講解到非線性物理知識的自組織臨界理論時，物理教師可以通過嘗試運用計算機設(shè)備編程演示關(guān)于自組織臨界沙堆模型，引導(dǎo)學(xué)生認真觀察模式演示變化，促使班級學(xué)生能夠加深對自組織臨界理論的理解。與此同時，高校物理教師還需積極組織引導(dǎo)學(xué)生參與到各種非線性物理實驗活動中，結(jié)合課程教材內(nèi)容合理設(shè)置實驗學(xué)習(xí)任務(wù)，讓學(xué)生以小組形式進行學(xué)習(xí)任務(wù)完成，培養(yǎng)學(xué)生相互之間的協(xié)作能力和探討分析能力。

3.3 創(chuàng)新采用合適的非線性物理教學(xué)方法

高校物理教師為了讓非線性物理知識內(nèi)容與實踐課堂教學(xué)有效結(jié)合在一起，提高學(xué)生在課堂上的學(xué)習(xí)質(zhì)量和效率，就必須打破傳統(tǒng)灌輸式教學(xué)方式的弊端，創(chuàng)新采用滲透教學(xué)方法。滲透法在非線性物理知識教學(xué)中的應(yīng)用優(yōu)勢包括了以下幾點內(nèi)容：1）能夠讓學(xué)生吸收到更多非線性物理知識內(nèi)容;2）能夠強化學(xué)生對非線性物理知識內(nèi)容的理解掌握，為學(xué)生提供更多實踐鍛煉學(xué)習(xí)機會。結(jié)合我國高校課時不斷壓縮的發(fā)展現(xiàn)狀，高校物理教師要充分發(fā)揮出滲透教學(xué)法的優(yōu)勢作用，讓學(xué)生在教學(xué)課堂中一點一滴的慢慢積累到更多非線性物理知識，同時培養(yǎng)學(xué)生良好的自主思考分析能力和思維創(chuàng)造能力。高校物理教師還可以采用實驗演示法將非線性物理知識科學(xué)有效融入到課堂教學(xué)中，就比如在科契雪花曲線非線性物理知識教學(xué)中利用MATLAB程序進行圖形模擬繪制，幫助學(xué)生更加輕松簡單掌握分形知識，同時提高課堂教學(xué)效果。

4 結(jié)束語

綜上所述，高校物理教師要想全面提高學(xué)生的物理綜合學(xué)習(xí)水平和素質(zhì)，培養(yǎng)學(xué)生良好的實踐創(chuàng)新能力和理解分析能力，就必須加強將多元化非線性物理知識內(nèi)容融入到課堂教學(xué)中。物理教師要結(jié)合學(xué)生實際學(xué)習(xí)水平和課程教學(xué)要求，合理補充非線性教學(xué)內(nèi)容，創(chuàng)新采用不同教學(xué)方式，并且要充分利用計算機多媒體設(shè)備和實驗設(shè)備，引導(dǎo)學(xué)生親身參與到實踐活動中，提高學(xué)生的動手操作能力和問題解決能力。

本文系安徽省高校優(yōu)秀青年骨干人才國內(nèi)訪學(xué)研修項目（項目編號：gxgnfx2018077）。

（作者單位：安徽信息工程學(xué)院）