由中美大学物理教材的特点谈大学物理教材问题

王 兵

（安徽理工大学理学院，安徽 淮南 232001）

随着改革开放程度的日益扩大，中国与美国等发达国家在高等教育方面的交流越来越多，外国的高等教育的理念和方法对中国的影响越来越大；我国的高等教育所面临的挑战越来越严峻。目前，国内大学物理教材的建设取得了不小的成就，已有大量的不同版本的教材出版，许多优秀的国外大学教材也被引入到教学中。结合我国目前高等教育的实际情况，借鉴国外优秀的大学物理教材的优点，学习国外优秀教材的先进理念和方法，博采众长、为我所用，编写出具有中国特色的高质量教材，将对提高我国高等工科院校教材的编写质量和教学质量产生积极影响。这里简要分析一下美国的大学物理教材与国内教材各自的特点，提出一些看法，希望对我国大学物理教育的改革有所帮助。

1 美国大学物理教材的特点

本文以詹姆斯麦迪逊大学(James Madison University)的Raymond A.Serway教授和安柏瑞德航空航天大学 （Embry-Riddle Aeronautical University）的Chris Vuille教授共同编写的 《大学物理学》（College Physics）为例分析美国大学物理教材的特点。该教材分为力学、热学、振动和波动、电磁学、光学以及近代物理学六个大的部分；每个部分包括多个章节，如力学包括简介、一维运动、矢量和二维运动等九章；热学包括热物理、热力学过程中的能量以及热力学定律三章……。整体来看，教材总共30章，其中经典物理学有25章，占整个教材的83%,近代物理学有5章，占27%，经典物理学内容是大学物理的重要内容，这与国内大学物理基本相同；另外，该教材有如下特点：

1.1 教材内容丰富，重视理论联系实际,知识与应用相结合

该教材内容非常丰富，涉及的物理知识非常广泛，从基本粒子到宇宙天体都有涉及，既包括高新技术和工业生产中物理的应用，又与我们的生活息息相关，使物理知识的触角最大限度地伸到社会的各个领域；如力学、光学、电磁学、天体物理等内容在火箭发射、卫星的在轨运动、低温超导中的应用都有所反映；这些内容极大的丰富和充实了教材，开阔了视野，学生通过阅读教材可以对物理产生浓厚的兴趣，达到喜欢学，乐意学的目的。

1.2 重要概念和理论由一系列精心编排的例题引入，并通过例题加强对概念的理解

作者提出，教材的目的是：“将基本概念和理论清楚且富有逻辑的呈献给学生，通过这些概念和理论在实际生活中广泛又有趣的应用加强学生对他们的理解。”（The main objectives of this introductory textbook are twofold:to provide the student with a clear and logical presentation of the basic concepts and principles of physics,and to strengthen an understanding of the concepts and principles through a broad range of interesting applications to the real world.）。为了达到这样的目的，书中通过大量的精心编排的例题帮助学生对概念和理论的理解，对例题的处理基本是通过五个步骤完成的，即：目的——问题——策略（方法）——求解——分析。例如，为了让学生理解机械能守恒，作者引入了蝗虫跳跃的实例，解决的步骤是（1）写出机械能守恒的方程，（2）带入初始条件，（3）求出速度，得出结论。教材还非常重视习题对巩固所学知识的作用，提供了2000多个物理习题，这些习题都是作者在实际生活和科研工作中提炼和归纳出来的，有助于学生加深对物理知识的理解，培养他们科学的思维方式和合理的思维习惯。

1.3 印刷及编排精美，图文并茂

教材排版用心、精美，为了方便学生学习，例题采用双列排版，左边为习题的分析过程，右边是每个分析过程所对应的方程或者公式，非常便于学生学习；教材的例题和习题较多，题目新颖，习题配图美观又富有乐趣。教材采用彩色印刷，图文并茂。

2 我国大学物理教材的特点

我国现行的大学物理教材有上百套，他们的基本框架大多与二十世纪四十年代福里斯和季莫列娃编写的《普通物理学》相同。与美国大学物理教材类似，我国的大学物理教材也是由力学、热学、电磁学、光学、近代物理组成；但我国大学物理教材又有如下特点：

2.1 教材内容丰富，但与国外教材相比难度较大，缺乏与学生的互动

国内教材的内容非常丰富，每一部分或章节都组织成严密的知识体系，与Raymond A.Serway和Chris Vuille编写的 《大学物理学》相比，内容偏难；较难的内容容易使学生产生胆怯心理，缺少了激发学生兴趣的能力。国内教材的作者习惯把编写的重点放在内容的科学性和系统性上；语言运用上注重论述严谨，文字简练；忽略了内容与学生的互动。

2.2 物理概念的描述简洁清晰、逻辑性强，与现实生活联系偏少

国内教材经常通过较强的逻辑推理，利用演绎或归纳，形成理论和概念。由于很多概念和理论十分抽象，如果没有实际图景加以引导，学生理解起来比较吃力。国内教材的习题数量也比较多，但多数已经抽象为理想模型，雷同现象严重。同时大多题目要求对给出的具体问题进行定量计算，总体感觉单调，缺乏新意。

2.3 印刷及编排特色

国内教材大多采用黑白或双色印刷，不像国外教材那样图文并茂，引人入胜；另外，国内教材的排版比较单一。

3 对我国大学物理教材改革的建议

“以人为本”一直是教学中重要的指导思想；要践行这一思想，我们必须明确学生在学习中的主体地位，研究如何才能提高学生的学习效果；教材是学生学习的依据，是知识传播的载体，教材的内容必须体现为学生服务的意识，使学生通过阅读教材产生对本门学科的兴趣。利用与生活息息相关的实例启发学生思考，引入物理在现代科技中的应用引起学生对未来的展望，通过大量有趣的习题巩固学生所学，这正是美国大学物理教材的主要特点。吸取美国教材中注重理论联系实际的优点，发扬我国大学物理教材理论推导严格、严密、逻辑性强的特点，增加与生活息息相关的例题和习题，并配以内容丰富的图片和图表；通过彩色印刷使教材图文并茂；结合电脑技术和软件技术的发展推出一定量的电子教材。相信我国的大学物理教材的发展在不久的将来会达到一个新的高度。