顺应e时代出版潮流——《力学》新形态教材的打造

高　建，忻　蓓，程福平

(高等教育出版社 物理分社， 北京　100029)

书评



顺应e时代出版潮流
——《力学》新形态教材的打造

高建，忻蓓，程福平

(高等教育出版社 物理分社， 北京100029)

力学是高等学校物理学类专业学生所接触到的首门基础主干课. 力学的教学效果对学生后继课程的学习起着至关重要的作用. 而教学效果又受着众多因素的影响，教材就是其中的因素之一. 高等教育出版社出版了多种优秀的力学教材. 由吉林大学张汉壮教授所编著的《力学》教材就是其中之一. 本文重点介绍其逻辑性与历史性有机结合的特点.

力学；逻辑性；历史性；数字化资源

1　作者对教材编写的认识

本文作者认可张汉壮教授在教材中对编写教材认识的描述，即，“一般来讲，教材的编写可以从两个角度来考虑，一是从获得规律的历史角度，另一是从已有规律的逻辑角度. 有些获得物理规律的历史与已有知识的逻辑性是基本一致的，如，力学，而有些是不完全一致的，如，热学、电磁学等. 因此，从历史的角度和逻辑的角度编写的教材就体现了不同风格. 前者可以体现获得规律的过程和解决问题的思想，但需要较大篇幅编写，而且对于初学者来讲需要花费较大精力仔细揣摩和总结. 后者可以用较少的篇幅编写，使读者循序渐进地、高效地掌握知识，但缺少对获得规律和解决问题的过程的原始思考.”

吉林大学张汉壮教授编著的力学教材，将知识体系的逻辑性与历史性有机地结合起来，非常方便有余力的高中生与大学新生学习力学的衔接性过渡，所配有的数字化资源更方便于配合课堂讲授.

2　作者具有从事多年的教学经验并取得了丰硕的教学成果

张汉壮教授自1990年以来一直主讲吉林大学物理学院本科生的力学课程. 该课程入选“十一五”国家精品课、“十二五”国家精品资源共享课、“十二五”中国大学MOOC.在多年主讲力学课程所用讲义基础上，完成了《力学》以及配合课堂讲授的《力学习题解答》的编写工作，并于2006年在吉林人民出版社出版首次发行. 试用3年后，分别于2009年、2012年由高等教育出版社出版发行第一、二版. 该教材于2014年入选“十二五”国家规划教材，并为国家精品课、国家精品资源共享课、中国大学MOOC的主讲教材. 在此基础上，根据 “高等学校物理类专业规范”的要求，参考国内外多部优秀教材，充分听取专家的意见，经反复修改而完成了该书的第三版再版工作.

3　配套数字课程的新形态教材

该书为纸质与数字课程相结合的新形态教材. 通过书中的条形码，或登陆书后给出的网址可以获取相关的授课录像、演示动画、实物演示录像、电子教案等多种数字化资源. 有与本书配套的《力学习题解答》参考书(高等教育出版社，2013年). 具体的数字化资源包括:图片形式的PPT电子教案13章；物理学原理的电子动画演示72个；物理学原理应用的视频演示8个；全程授课录像185集；《力学习题解答》PPT电子教案316道题.

4　教材绪论部分中物理的逻辑与历史展现得清晰简洁

如教材中所述“物理学是人类历史上最悠久的自然科学. 人类对物理现象的最早观察始于古巴比伦和古希腊. 到公元15世纪末以前，物理学还只是分散和不成体系的研究. 物理学真正成为科学始于16、17世纪，最先建立了牛顿力学，到19世纪末相继建立了热学、统计力学、光学以及电磁学等分支学科，建成了经典物理学大厦. 20世纪初，量子力学与相对论的建立使物理学发展为现代物理学. 如果将物理学基本知识领域演示成如图1所示的一座“山”的话，而这座“山”是经过2000多年，无数科学家为之努力而不断探索和堆积的结果.”

针对图1所示的“物理基本知识领域山”中的每个领域，教材中给予物理的逻辑与历史的概述.

图1　物理基本知识领域“山”

5　力学总体逻辑思维导图引导读者不偏离核心知识点内容

如教材所述，“力学的知识体系可以分为基本理论和解决实际问题两个部分. 基本理论部分可以分为质点的运动规律(包括质点运动学和质点动力学)，和以此为基础的导出规律(包括动量定理与守恒定律、功能原理与机械能守恒定律、角动量定理与守恒定律). 后者不但适用于质点也适用于质点组，其优势是可以在不必求解每个质点运动的情况下，获得关于质点组的许多信息. 因此，由质点的运动规律导出的运动定理与守恒定律更具有实际的应用意义. 在已有上述理论基础之上，介绍两种特殊质点组运动以及两种普遍运动形式的处理方法和运动规律. 两种特殊质点组的运动包括刚体和流体；两种普遍的运动形式包括振动和波动.”

教材中也将上述描述概括成如图2所示的逻辑思维导图形式.

6　近代物理学思想的引入恰到好处

如教材中所述，“上述介绍的知识内容均是以牛顿定律为基础的实验规律，也是几个世纪以来对运动较慢物体运动规律的总结. 19世纪末，当涉及高速运动物体以及微观粒子研究对象时，牛顿力学的时空观念对观察到的部分现象无法解释，迫使人们对牛顿力学的时空结构基础重新进行考察，于是，出现了相对论与量子力学等近代物理学内容. 为了使学习力学的读者能够意识到以经典时空观为基础的牛顿力学有它的局限性，进而培养读者接受新事物的能力，为近代物理课程的学习打下思想基础，本书也简介了狭义和广义相对论的产生背景和物理思想.”

尤其是广义相对论的描述，该教材既阐述了理论的建立过程，又避免了复杂的黎曼几何的推导，使广义相对论预言的现象有了理论基础.这是该教材的又一特色. 该篇的逻辑思维导图如图3所示.

图2　力学总体逻辑思维导图

图3　时空结构篇各章逻辑思维导图

说明：本文引入张汉壮教授所编著教材的内容已得到张汉壮教授的同意.

[1]张汉壮. 力学[M] .3版. 北京：高等教育出版社，2015.

Following the trend of E-times——Build a new form of textbook of mechanics

GAO Jian, XIN Pei, CHENG Fu- ping

(Department of Physics, Higher Education Press, Beijing 100029, China)

For undergraduates who majored in physics, mechanics is the first main basic course they meet. The teaching result of mechanics plays a crucial role in the study of follow-up courses. The teaching effect of a course is influenced by many factors, of which the teaching book is an important one. The teaching book mechanics which written by professor Zhang Han-zhuang of Jilin University is one of the excellent mechanics teaching books published by Higher Education Press. This paper focuses on the characteristics of combining the logic and history of physics of the book.

mechanics;logic;history;digital resources

2015-12-21

高建 (1978—)，江苏泰州人，高等教育出版社物理分社副编审，博士，主要从事理论物理、教学研究工作.

书评

O-31

A

1000- 0712(2016)06- 0059- 03