理论物理教学中学生创新学习能力培养的探索与实践.pdf

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1、2014年6月渭南师范学院学报June2014第29卷第11期JournalofWeinanNormalUniversityVo1．29No．11【物理与电气工程研究】理论物理教学中学生创新学习能力培养的探索与实践潘营利(渭南师范学院物理与电气工程学院，陕西渭南714099)摘要：从理论物理教学的实际出发，给出在理论物理教学中培养学生创新性学习能力的六种方法：深刻理解．寻找知识的内在结构体系；大胆怀疑，批判地接受新知识；另辟途径，寻找描述问题的其他方法；拓展思维，寻找新的研究问题；勇于创新，寻找处理问题的新方法：

2、设置研究性课题，引导学生进行科学研究，同时从理论和实践两个方面对这六种方法作了具体的说明．关键词：创新学习；结构体系；怀疑；研究性课题；科学研究中图分类号：G42文献标志码：A文章编号：1009—5128(2014)11—0025—07收稿日期：2014—04—14基金项目：陕西省自然科学基金项目：基于固态系统的量子关联传递(2013JM1006)；陕西省物理实验教学示范中心项目作者简介：潘营利(1963一)，男，陕西华阴人，渭南师范学院物理与电气工程学院副教授，主要从事理论物理教学研究．大学教育是一种不同于中学

3、教育的教育形式，它在教给学生知识、获取知识能力的同时，还要培养学生创新学习的能力，为其今后从事研究性工作作好准备．本文结合作者多年的教学经验，给出了在理论物理教学中培养学生创新学习能力的几种方法，同时对这几种方法作了具体的说明．1深刻理解。寻找知识的内在结构体系理论物理教学中，除了教给学生一些基本概念、定理、定律和处理问题的一些基本方法外，还要逐步引导学生掌握一套正确的学习方法，深刻理解，寻找知识的内在结构体系，而这项工作本身就是一项创造性工作，有利于培养学生的创新学习能力．例如，在分析力学教学时，教材一般都是从

4、牛顿运动定律出发，经过一系列推证，最后给出正则方程，并没有把知识的内在结构体系完全讲出来．在教学中我们通过引导学生积极思考，认真查阅资料，梳理出本部分内容的知识结构体系，见图1．图1分析力学部分知识结构框图·26·潘营利：理论物理教学中学生创新学习能力培养的探索与实践第29卷在这个知识结构体系里，增加了从牛顿定律到哈密顿原理及由正则方程到拉格朗日方程这两邵分内容．对于从牛顿定律到哈密顿原理可在有势力场下进行推导，具体方法如下：⋯设有一质量为m的质点在有势力场中运动，在空间直角坐标系0一xyz中其动力学方程可由牛顿

5、第二定律给出：m诧：一_OV，(1)OVmy：=一_一，(2)：一．(3)其中：V=V(，y，。，t)为势函数．用变分、6y和6z分别乘(1)(2)(3)式，移项后相加，然后沿位形空间中的一条可能的运动轨道从P(t=t1)到P2(t=t)对时间积分，可得(+m+mzt3z)dt+(++_0．(4)其中：Umxt3xdt=d(mx)6xd=fl2d(m)舐=m一m丢()．。将边界条件(＆)t。=()=o及(溉)=代入(4)式得ft2m鼠：一ft2D~．(下1m：)，(5)同理ft2m=一ft2~(／1m夕)，(6)

6、f“一÷mz)df．(7)将(5)(6)(7)式代人(4)式得m(++z2)一via：0．(8)其中：L=T—V为拉格朗13函数，(8)式即为哈密顿原理．对于由正则方程到拉格朗日方程，其推导方法如下：由理论力学知，哈密顿函数日是q、P、的函数，拉格朗日函数是q、t的函数，其中：=1，2，⋯，s，因此，先将H换成q、的函数．由勒让德变换得￡=一日+蠢OH．(9)将(9)式微分有a／／)()以一棚+d(．(10)叩此处的H仍是q、pt的函数，因此，将H全微分得棚=蠢[(+()dqOH．⋯)将(11)式代入(10)式得

7、抛=dOH)p一(al1)]一挚．(12)qn将正则方程=OH西=一OH~OH=一ag4gA(12)式得，dd2014年第11期渭南师范学院学报·27·dL=(p面+bodq)+．(13)由于L=L(g，q，t)，将全微分得蠢(+哦OLd+(14)比较(13)(14)两式得．aad’d，OL、．a-Yipd‘即_d【．OL．一OL=。·(15)(15)式即为拉格朗日方程．对于从哈密顿原理推导正则方程可参阅相关书籍．]可见，只要找到了知识的结构体系，就找到了联系知识的一条主线，所以，应引导学生努力去完成它．2大胆怀

8、疑。批判地接受新知识在科学的发展史上，由于人们认知水平的限制，出现了许多错误的理论和结果，这些错误的理论和结果，由于种种原因，曾经一度被人们所接受，它们中的有些曾经对科学的发展起到过积极的促进作用，有些却严重地阻碍了科学的发展，后经许多科学家的大胆怀疑，认真推理，科学实验，推翻了这些错误的理论或结果，建立了正确的理论或给出了正确的结果，将科学向前推进了一步．例如：如果没有