物理教学的特殊性

杨力宇

摘要：物理学的教学共性已普遍为物理教学工作者广泛研究和认知，但其特殊性却少为谈及。准确分辨和认识事物的特殊性，往往是磨出打开此门而非彼门的钥匙。本文试浅析物理教学的特殊性，愿为教学质量的提高呈我之管见。

关键词：物理教学 规律 特殊性

【中图分类号】G633.7

遵循物理教学规律，提高物理学科的教学质量，是每一位物理教学工作者不懈追求的目标。在现行教学体系中，更多地重视横向各学科教学规律的普遍性研究，较少地探求物理学科自身教学的差异性和特殊性。

一般地，知事物的共性，往往用通用的方法可以解决通常的问题；但对事物的特殊性，往往需用有别于其它事物的方法，去认识、分析该事物，并需用专用的、独特的方法才能解决这些特殊的问题。因此，正确地认识物理学科的特殊性，是解决“物理教学难”的重要内因。

那么，物理教与学有别于其它学科的特殊性有哪些呢？我认为主要有以下几个方面：

物理教学对数学有紧密的依存性

物理学是一门严密的理论科学，同时也是一门定量的精密科学。要学好物理，对计算分析工具-------数学，有极高的依存度，它增加了物理教与学的难度，这也许是物理教师教学中知道，但常常忽视的地方。

图1，一负两正等值电荷q置于边长为a的等边三角形的顶点，求三角形几何中心处的电场强度。解此物理问题，需数学中的几何学、向量及三角函数知识。而物理学只需提供点电荷强场及力的合成知识，求解此题，数学难度更大，耗时更多。

学习正弦交流电i=Imsin（ωt+θ），除用三角函数法外，还可用多种数学方法进行研究，如相量法（即旋转矢量法，图2所示）、指数法、复数法、极坐标法等，每种方法有某方面的运算优势，同时也有其它方面的不足，在教学与分析中往往需要灵活选用。多数学生对这些数学知识都极感为难，而研究交流电不仅需要熟练掌握这些知识，还需这些数学方法的相互转换，融会贯通，这对学好物理学提出了更高的数学要求，必将增加学习物理学的难度。

求变力的功，设及到位移元概念及微积分知识。又如，求电流在周围空间的磁场（图3），有毕奥-萨伐尔定律：

对此，物理学概念电流元和数学微积分知识是学习该部分物理知识的主要障碍，而后者在教学中需更多的时间和精力去回顾与补充。

要学好物理学，需全面扎实的数学功底，这对多数学生是一个难以企及的要求，由于数学工具难以满足，导致物理学习也增添了更大的难度，差生多显“双难”，这是不争的事实。然而很多物理教师，往往认为我们只要教好物理知识部分，数学问题一带而过，就算完成教学任务。其实，物理与数学共生共荣，相互依存，只教纯粹的物理知识，不耐心、不用心去教好相关数学知识部分，是很难教好物理学的。物理教师应清醒地认识到这一点，并在心理上应有甘作铺路石的良好心态。

物理思维方法有其显著的学科独特性

物理学是一门带有独特方法论性质的学科。学习物理学，除有学习自然学科的共性外，还有其特殊性。从思维方法上，反映为“物理思想”。物理思想是在物理学这个领域里，对概念学习、定律理解、物理过程分析、实验方法等过程中的独特思维方法。如在学习概念上，其它学科领域的概念往往比较直白，把握住内涵和外延就可较好掌握。而学习物理学的许多概念，不仅需严格认识内涵和外延，还常常对应不同的状态和不同的物理过程紧密关联的限定，并伴随抽象的数学计算。

如电势（电位）概念的讲解，探讨a点的电势Va，其数学定义式为

上式有多种物理理解：（1）电势Va等于在该点单位正电荷所具有的电势能；（2）电势Va等于将单位正电荷从a点移动到参考点（零电势点），电场力所做的功；（3）特殊地，理论研究上常选无穷远处为参考点，因而电势Va等于将单位正电荷从a点移到无穷远处电场力所做的功。每种理解法，都可用相应的数学表达式来表征。而后两种设及到微积分计算，若试图绕过它，又总不及数学语言精练，复杂问题的定量分析又是“必经之路”。借用数学公式理解物理意义即物理思想。第（1）种概念的理解是“静止”的、“定点”的思维，是整体性的，好似与“过程”无关，物理思维侧重于“状态”；而第（2）、（3）两种的理解是“动态”的，在辨析过程中，其物理思维伴随一种“经历”或“过程”。第（1）、（2）两种表达式又具有普遍性，第（3）种具有特殊性。学生对第（3）种的理解，从该点积分到无穷远，又总要想象成一个具体的过程。这些思维方法在学生学习中具有相当高的难度。

数学与物理思想千丝万缕的联系，对教授者清楚的阐述和学习者多方位多层次的理解，都提出了较高的要求。

又如电场强度概念的講解，对定义式E=F/q，一方面说，电场强度E等于这个电荷在该点所受电场力F与电量q之比，学生常理解为：q在公式中已经参与了“运算”，又要认为电场强度E与该电荷无关，这让学生摸不着头脑。

物理学规律离不开数学，但又不全同于数学。数学仅是物理学的工具，所运算的物理规律与结论，最终要回归到物质世界的客观存在中检验，若客观世界存在则合理，否则则摒弃。用数学求解的物理多解问题、解出的距离为负值，求解出的某物理量超出限定范围，其取舍决定于物理。物理依赖于数学，数学服从于物理，这些都反应出独特的物理思想。

对力分解的应用原则-------按“效果”进行分解，运动的独立性原理和叠加原理等等都体现出物理思想的思维特殊性。

物理规律的探索有较强的隐密性与曲折性

物理规律的认识，往往从遇到困难-------提出猜想（假设）-----实验验证------得到新的发现与认识-------再新的验证-------再得结论------循环往复。牛顿第一定律、万有引力定律的揭示、“以太”的否定，即光速不变原理的肯定，都体现了物理规律发现的隐密性和曲折性，这给我们追寻和揭示物理规律增加了理解难度。

总之，我们要破解“物理教与学难”之症结，须理性分析物理这一学科自身的特点、认知规律，在研究物理教学普遍性规律的同时，还应重视其特殊性。如能准确地发现问题，便能寻找到解决这一问题的方法。只有认识到事物的特殊性，才能磨出打开此门而非彼门的钥匙，这往往又是解诀具体问题的决定性一环。endprint