对大学物理教学的几点新认识

丁汉芹

摘 要： 大学物理是理工科一门公共基础课程，在大学教育阶段起着十分重要的作用。本文从做好大学物理与高等数学、科学思维方法和品质教育的衔接等方面，介绍了大学物理教学的几点认识，探讨如何让大学生得到全面发展。

关键词： 大学物理教学 认识 衔接

物理学是自然科学的基础，人类的生活离不开物理学。大学物理是理工科类的一门物理学基础学科，通过该课程的学习，能使学生了解物质的结构、性质、相互作用及其运动的基本规律，为其他专业课程的学习奠定必要的物理基础，在大学教育阶段起着十分重要的作用。通过大学物理的学习，学生不仅能掌握必要的物理基础知识，而且能树立科学的世界观，培养创新思维、探索精神和科学研究方法。当前，我国高等教育大众化的步伐促进人才培养的模式发生了重大变化。因此，如何在新形势下教好大学物理这门课程，培养高素质人才，成为高校教师的一项重大挑战。对此，作为一个长期从事大学物理教学的教师，我对此谈谈在教学中的几点认识。

一、做好大学物理与高等数学的衔接

就知识体系而言，中学物理已经介绍了力学、热学、电磁学等部分内容。但是无论在广度还是在深度上，大学物理内容都有着显著的提高，而且需要运用崭新的数学工具，如导数、微积分和矢量计算，解决物理问题。大学物理是离不开高等数学的，尽管很多院校在第一学期就开设了高数课，但是很多学生还是不能运用数学知识解决具体物理问题。例如，在质点运动学中，有两类常见的求解质点运动的问题：在某一初始条件下已知质点加速度，学生不会运用积分求解运动方程；已知质点运动方程，不会运用导数求解速度和加速度。因此，在平时教学过程中，如何在传授物理知识的同时，又做好“兼职”数学老师，就成为大学物理教师的一项任务和技能。

局限于数学知识，中学物理研究的是恒量或均匀变化的问题，如恒力问题，匀变速直线运动，大学物理研究的是任意变化的量，如变力，任意曲线运动。这时，微元法方法起着桥梁作用，在dt时间内（对应微分）是恒量问题（中学阶段），在整个时间t内（对应积分）是变量问题（大学阶段）。由于大学物理是一门非物理专业的公共课程，我们应当突出物理思想与物理图像的教学，而不应把过多的精力和时间花在复杂的数学推导与演算上。费因曼曾说：“对学物理的人来讲，重要的不是如何正规严格地解微分方程，而是能猜出它们的解并理解物理意义。”能从物理角度说明问题，尽可能不用数学。例如，在讲解“时间延缓”和“长度收缩”时，我们可以从狭义相对论的两个基本原理出发，而不需要从繁琐的洛伦兹数学变换关系式推导。这样做的好处在于让学生真正明白相对论时空的物理图像，而不是纯粹的数学演算。

二、做好物理知识与科学思维方法的衔接

很多学生都有一个错误的观点，认为自己根据物理知识会做题就行，甚至一些教师让学生背知识点、进行题海战术。诚然，掌握知识点，会解物理题肯定没错，但是大学物理教育不仅于此。更重要目的在于，通过大学物理课程的学习，使学生掌握物理学研究问题的思想和方法；在获取物理知识的同时，使学生拥有的建立物理模型、定性分析与定量计算的能力；开阔思路、激发探索和创新精神、增强适应能力，提高科学技术和整体素养。通过课程的学习，使学生掌握科学的学习方法、养成良好的学习习惯，树立辩证唯物主义的世界观、人生观和方法论。

无疑，物理知识很重要，但是对大学生来说，学会科学的思维和方法比掌握物理知识本身更重要。因此，教师平时要多收集一些对学生的科学思维和方法有启迪的素材，在授课过程中，要尽可能讲述一些科学家对某一问题的思想方法的典型内容，让学生知道物理学方法论中所用到的一些重要的基本方法和原理。例如，库仑定律和牛顿万有引力定律是如何发现的及二者的关联？爱因斯坦是怎么创立相对论的及与经典力学的关系？量子物理与经典物理的对应关系？光的微粒性与波动性？等等。在讲物理知识过程中，有机地融合这些素材，一方面能使学生产生浓厚的学习兴趣，加深对授课内容的掌握和理解，另一方面能使学生对科学家的思维方式有所了解，增加对物理学中方法的认识和运用。

三、做好物理概念与例题教学的衔接

概念教学在大学物理教学中具有关键作用。物理概念既是物理学的基石，又是物理学的支柱，占据举足轻重的地位。任何一门物理学分支的发展都离不开物理概念，如质点运动学离不开位矢、速度、加速度、动量等基本概念的支撑，热力学的发展离不开温度、内能、热量、熵等，电学的发展离不开电流、电压、电阻、电场强度、电势、电势能等。物理概念是组成物理知识体系的基本单元，原理和公式就是反映概念之间的相互联系和数量依存关系。由此可见，物理概念教学有利于学生对物理规律的掌握、对物理过程有准确的理解。同时，通过概念教学，使学生建立完整的物理知识体系，对培养学生自学能力和提高物理教学质量都有着积极的作用。

大学物理的概念多、理论性强，运用的高等数学知识较多，有些概念学生不容易掌握。要解决这个问题，除了分析理论知识外，讲解适量的例题也是非常有必要的。实际上，讲解例题是物理教学中一个不可缺少的环节。教师通过对例题的分析和演算，既教会学生分析问题的思路，又让学生学会正确解题步骤和方法，更重要的是加深学生对概念和理论的理解，提高运用所学知识解决实际问题的能力。由于大学物理课时数安排较少，完成教学任务的时间紧，选什么样的题、选多少题就非常有讲究，因此，所讲例题要有典型性和多样性的特点，典型性有利于学生对基本概念、规律的理解和消化，多样性可以开阔学生的视野和增加知识广度。同时课堂讨论很有必要，争论能激发学生的学习兴趣，提高学生的思维能力。

四、做好知识传授和品质教育的衔接

除了传授知识外，大学物理也是培养大学生优秀品质的一部好素材。物理学蕴藏着很多不同层次的美，如太阳系中八大行星共面的和谐美，雪花结构的对称美，原子中电子排布的有序美，等等。在课堂教学中，通过揭示物理之美，能强化学生的审美意识、陶冶学生审美情操、培养学生的优秀品质，从而产生科学灵感和火花。以“电磁场和电磁波”一章为例，物理学家麦克斯韦正是抓住电和磁的对称美，在总结安培定律、库仑定律、毕奥-萨伐尔定律、法拉第电磁感应定律等基础上，大胆提出了“位移电流”和“感生电场”的概念，建立了经典的电磁场理论，从而使得电、磁、光得到统一。

在平时教学中，要加强团队精神、拼搏精神的品质教育，启发和激励学生。在科学技术迅速发展、科学水平不断前进的当今时代，很多科学任务必须依靠团结合作，单打独斗是不能完成的。“团结就是力量”。例如，在讲授“氢原子的波尔理论”时，我就介绍了玻尔和卢瑟福的故事：众多学者共同生活、共同学习，通过争论、质疑和辩解，使思想相撞，知识互通；不同国籍、不同民族、不同领域的学者生活在同一实验室里，团结合作，共同解决原子结构难题。结合具体物理知识，通过适时的事例，向学生阐述顽强拼搏的重要性。爱因斯坦说：“上帝分送礼物时是毫不宽容的，他只给了我骡子般的顽强。”在讲“电磁感应定律”时，让学生了解到，法拉第在实验室奋斗了十年；在讲“量子论”时，告知学生：普朗克为了解释黑体辐射现象拼搏了六年。

总之，要使学生学好大学物理这门课程，广大物理教师必须热爱学生，热爱教育，付出辛勤的劳动，熟悉教材内容，掌握科学的教学方法，才能取得良好的效果。

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