大学物理教学中渗透非线性物理知识的思考与实践

摘要

教育的内容是随着社会的进步、人类的发展而不断更新的。二十世纪初，相对论、量子力学的发现改变了人类的生活和社会的发展，也使物理教育的内容得到了极大的丰富。但当时由于计算工具的原因，非线性科学仅仅处于萌芽阶段，在教育与科研工作中人们还是常用简化了的线性模型来代替现实中的事物进行研究。二十世纪六十年代以来，随着计算机技术和科学计算的发展，非线性科学得到了长足的进步，一些非线性理论在技术上已经成熟，投入了实际应用。这些都为教育资源的进一步丰富提供了条件。 非线性物理学在非线性科学中占有重要地位，许多相邻学科的非线性问题的研究往往借助一定的物理模型来进行。非线性物理学的内容十分广泛，涉及到物理学的各个分支。现在大学物理教学提出了“既要强调基础，又要渗透前沿”的教育思想，而在实际教学中面临着课时减少，内容增加的问题。在这种情况下如何有效地将非线性物理学引入到物理教育中，许多教育工作者做了设计和尝试，但至今为止所得的敦学成果还存在着缺乏普遍性、可行性等不足之处。本课题在总结现有的非线性物理学教学成果的基础上，对如何在大学物理课程中渗透非线性物理知识的教学做了思考、设计和实践。 本文对非线性物理学做了界定，并简单介绍其主要的四个研究方向；分析了非线性物理的教学现状；着重从方法、内容和形式上展开了如何将非线性物理知识渗透到大学物理教学中的讨论，并结合具体课程力学和光学进行了教学设计；最后介绍了在南京师范大学理科强化部03级一个班的《大学物理》课程中开展关于非线性物理研究性学习的教学实践活动的设计、实施情况。希望给广大大学物理教育工作者以借鉴。

目录

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摘要

前言

第一章非线性物理学的相关概述

第一节非线性科学与非线性物理学

第二节非线性物理学的几个主要研究内容简介

第三节非线性物理学的基本特征

第二章关于非线性物理学教学的现状分析及启示

第一节大学物理教材中的非线性物理成分的调查

第二节非线性物理教学活动的开展现状

第三节非线性物理的教学现状给我们的启示

第三章在大学物理教学中渗透非线性物理知识的研究

第一节在大学物理教学中渗透非线性物理知识的思考

第二节在大学物理教学中渗透非线性物理知识的途径和原则

第三节在大学物理教学中渗透非线性物理知识的教学设计

第四节在物理实验教学中渗透非线性物理知识的教学思考

第五节关于非线性物理的研究性学习的思考

第四章在大学物理学力学和光学部分渗透非线性物理知识的教学设计

第一节力学部分

第二节光学部分

第五章在南京师范大学强化部03级一个班开展关于非线性物理研究性学习的实践

第一节非线性物理研究性学习的教学设计与实施

第二节关于非线性物理研究性学习的案例分析

结束语

参考文献

致谢