大学物理教学方法的探索

付红

摘要：针对大学物理教学效果不理想的问题，从激发学生的学习兴趣，强化数学基础，采取灵活的教学手段，理论与实验结合四个方面出发进行探索和研究。

关键词：大学物理 教学方法 学习兴趣

大学物理是理工科非物理专业的一门必修基础课，这门课程的理论、研究方法和实验对理工科的专业学习都有帮助。从学生的反映来看，学习大学物理是比较难的，体现在概念不清晰，原理和公式不理解，做题不知如何下手；学习起来非常枯燥无味，没有兴趣。针对这些情况，我们可以从物理学对科学和技术的影响，物理学在交叉学科中的应用和大学物理知识竞赛三个方面来激发学生的学习兴趣；在讲授物理内容之前讲解并强化矢量和微积分数学知识；在课堂上结合多媒体教学和传统教学；并把大学物理理论课和实验课结合起来。通过以上四个方面，解决学生学习大学物理困难的问题。

一、激发学生的学习兴趣

兴趣是最好的老师，学生如果有了学习物理知识的兴趣，加上老师的授课，大学物理的学习将变得事半功倍。

1.物理学对科学和技术的影响

2004年6月10日，联合国大会通过决议，规定2005年为“世界年”，决议确认：物理学是认识自然界的基础；物理学是当今众多技术的发展基石；物理教育为培养人的发展提供了必要的科学基础。我们教师可以通过讲述物理学对科学和技术的影响，来激发学生的求知欲和对自然界的好奇心。例如，通过对地球、太阳系、银河系和河外星系的研究来揭示宇宙的奥秘；通过对分子、原子、核子和夸克的研究来认识物质的结构；通过对凝聚态、激光、等离子体和软物质的形态研究来发展新材料、新器件、新工艺和新方法，去获得效益和成果，从而促进生产力的发展。通过对混沌、分形、生命、经济和社会的研究来分析复杂系统。学生一旦对物理产生兴趣，就会充分发挥学习的主动性和积极性。

2.物理学在交叉学科中的应用

本人的专业涉及到交叉学科，就是用物理理论和计算机编程技术解决化学和生物的问题。通过学科交叉，我们不仅能够认识到物理的重要性，而且可以更加深刻地理解和解决化学和生物问题。大学物理的授课对象是理工科的学生，我们可以推行“课内与课外结合、教学与科研结合”的教学机制。例如，对于化学专业的学生，我们可以让学生尝试学习Gaussian、Molpro和Turbomole等量子化学计算软件；对于生物专业的学生，我们可以让他们尝试学习Amber等分子动力学模拟软件；让他们理解物理理论和方法在化学和生物中的应用。对于计算机专业的学生，我们可以让他们尝试编写物理方面的小程序，让他们感受到计算机知识和物理知识的交融。对于电气工程及其自动化专业的学生，我们可以让他们参加“全国大学生电子设计大赛”“挑战杯”等比赛，而这些比赛都要用到电磁学的知识；对于机械设计制造及其自动化专业的学生，我们可以让他们参加“大學生工程训练综合能力大赛”“大学生机械创新设计大赛”“挑战杯”等比赛，而这些比赛都要用到力学的知识。对于非物理专业的学生我们还可以让他们参加物理专业“大学生物理实验创新设计竞赛”，让他们在比赛中感受到物理实验创新的乐趣。

3.大学物理知识竞赛

教师可以在大学中给学生创造一种学习的氛围，定期举办大学物理知识竞赛。分专业组建队伍，竞赛中包括必答题和抢答题等环节，竞赛内容涉及物理概念、物理现象、物理历史人物、物理知识在生活和实际中的应用、物理前沿等。通过这种活动，可以让学生比着学，竞争着学，提高学习物理知识的积极性和兴趣。

二、数学工具在物理学中的作用

矢量和微积分数学知识在大学物理中要用到，且贯穿学习始终。例如，位矢、位移、速度和加速度是描述运动的物理量，都是矢量；动量、角动量和力矩也是矢量；电场强度和电位移矢量是电学量，也是矢量。在描述速度和加速度时用到极限和导数的定义；在电场强度和电势的微分关系中也用到了导数的知识；求变力的冲量和做功时用到积分的知识；用高斯定理求电场强度和静电场力做功求电势也要用到积分。从我教学经验上来看，学生在数学知识的掌握上有所欠缺，教师在讲物理概念和题目时，需要花一大部分时间讲矢量和微积分，这导致用在物理知识讲解上的时间较少，学生的学习效果比较差。所以在讲授物理内容之前应该对物理上要用到的矢量和微积分数学知识加以讲解并强化。讲矢量时强调标量和矢量的区别，矢量不仅有大小还有方向，运算法则遵循平行四边形法则或三角形法则；或者把矢量分解到坐标系的各个轴上，转化为标量来计算，和中学学习的内容联系起来。微分时强调导数的定义、几何表示及运算法则。讲积分时同样强调积分的定义、几何表示及运算法则。除此之外，适量的题目是必不可少的。我们在讲微积分时，要强调和中学的知识的区别，中学只讲加速度是常数和恒力的情况，用微积分不仅能计算加速度不变和恒力的问题；而且能计算变加速度和变力的情况。我们可以让学生从微积分推导出中学常用的公式，加深理解。掌握好了矢量和微积分数学知识，学习大学物理就容易了许多。

三、多媒体教学和传统教学相结合

采用多媒体教学，可以使教师节约宝贵的课堂时间，并且可以使难以理解的知识变得容易学习。例如，真空中静电场的电力线是抽象的、难以理解，我们可以在PPT中做出正负点电荷、一对等量异号或同号点电荷和一对不等量异号或同号点电荷的电场线，让学生有一个直观的了解；在讲静电场中导体的静电感应过程时，我们可以做一个动画，展示无电场时导体中自由电子的无规则热运动，和加电场时电荷的运动情况，使学生对静电感应和静电平衡有一个直观清晰的认识。在重要结论陈述、公式推导和例题演算中，板书更适合。通过在黑板上边写边分析，可以使学生加深印象，把握老师的思维痕迹和有更多的时间思考和记忆。多媒体教学和传统教学的结合可以相互取长补短，提高了学生的学习效率。

四、大学物理理论课和实验课相结合

许多物理理论和规律是以实验为基础而提出来的，最后又被新的实验所证实。大学物理包括理论和实验，我们可以增加与理论相对应的实验，这样可以使学生对所学的理论概念、定律和定理有更加深刻的理解，对实验现象分析判断并做出合理的解释。例如，在讲到刚体定轴转动的转动惯量章节，我们可以做三线摆测物体的转动惯量这个实验，用实验的方法测圆环和圆柱的转动惯量，验证理论公式和平行轴定理，并对实验问题做解答；在讲到静电场时，我们可以做模拟法测绘静电场，使学生加深对静电场强度、电位和电位差概念的理解。

综上所述，教师通过各种方法激发学生学习兴趣，重视数学基础，并采取灵活的教学手段，可以提高学生学习大学物理的积极性。

参考文献：

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