大学物理与中学物理在教学内容与教学方法上的衔接*①

杨毅 党玉敬 顾玉宗 张忠锁 尹国盛

(河南大学物理与电子学院 河南 开封 475004)

以物理学基础知识为主要内容的大学物理课程，是我国普通高等院校理工科各专业的一门重要的通识性必修基础课[1].大学物理与中学物理在教学方法上也应体现其自身的特点与要求.做好大学物理和中学物理在教学内容与教学方法上的衔接，是实现二者顺利过渡的关键所在，也是成功开展大学物理课程的重要保证.

1 大学物理与中学物理在教学内容上的衔接

按照《全日制义务教育物理课程标准》[2]和《全日制普通高中物理课程标准》[3]的要求，目前的中学物理教材经过数次改革后，在内容安排上已做出较大幅度的修改和调整.但从中学物理的教学实际考虑，其内容的选取仍具有相当的局限性.与之相比，大学物理所涉及的内容更加广泛、完整，更具有系统性.要做好二者的衔接，则在大学物理教学内容的安排上就应当充分考虑中学物理教材的现况，突出大学物理课程重点.以光学课为例，现在的中学物理教材中有关这部分的内容主要集中在几何光学方面，而对于波动光学的介绍通常是比较少的，往往只是对其中的一些基本概念进行简单介绍.因此，在大学物理课程的内容安排上，应尽量避免与中学物理的内容过多重复，对几何光学的内容可以只进行简要介绍，或是将这部分作为学生自学的内容即可.而对波动光学部分，则可以根据专业特点和需要，进行有针对性的详细介绍，一方面应让学生理解和掌握光的干涉、衍射和偏振等核心知识点所涉及的概念、原理和分析方法；另一方面还可以对其中的一些扩展性内容(如迈克耳孙干涉仪、光的双折射现象等)进行适当地介绍.由此，可以在有限的课时内让学生更全面地掌握光学的相关知识，加深学生对光学现象及其本质的认知，而且对培养学生探索未知的热情，提高其科学素养也会有所裨益.

在大学物理课程中尽管介绍了中学物理某些内容，但并不能像上面提到的几何光学那样简化处理，那么就需要采取更加灵活和有针对性的方式做好这些内容的衔接.以质点运动学的内容为例，中学物理已对这一部分做了比较具体的介绍，其中涉及的许多主要概念，如质点、位移、速度和加速度等，学生都已经了解.但中学物理的介绍更侧重于从定性的角度对物理现象进行分析，所分析的问题也往往具有一定的特殊性(例如匀速或是匀变速情况)，采用的方法和分析结果都有局限性.与之不同的是，大学物理在分析质点运动学问题时，更加强调对物理概念本质的探讨，而且研究的问题更为一般化.因此，在大学物理课程中可以将与中学内容重复的部分简化，而将重点放在对这些原有概念更深层次的讨论与分析上，着重挖掘和扩展这些原有概念的新内涵.为实现这一目标，可以先简要回顾中学物理已教授过的内容，使学生迅速回忆起相关重点，同时引导学生注意到中学物理在相关物理问题分析上的不足，从而自然地导入大学物理对这些问题的处理思想，并使学生更加深刻地理解有关物理概念的实质内涵.通过内容上的有效衔接，既能使大学物理与中学物理保持连续性，也能使学生更好地理解大学物理的教学内容.

2 大学物理与中学物理在教学方法上的衔接

2.1 熟练运用高等数学方法掌握大学物理分析手段和技巧

大学物理与中学物理在教学方法上存在的显著差异是二者所运用的数学手段不同.中学物理所依赖的数学工具主要是初等数学，而大学物理的数学处理手段则主要建立在高等数学的基础上.对于刚接触大学物理的新生，如何适应这种数学分析手段的改变，常常会成为其学习大学物理感到的困难环节之一.要做好这方面的衔接工作，并不仅仅是学好高等数学，更重要的是要让学生将对物理概念的理解和数学分析手段有效地结合起来，需要在教学过程中引导学生从物理分析入手，逐渐熟悉所应采用的数学技巧.

例如，在力学部分中，经常遇到与力有关的衍生概念，如力的冲量、功等，中学物理囿于数学方法的限制，对这些概念的介绍基本只能局限于恒力的特殊情况，其适用范围有限，且容易造成学生对概念的理解不准确，导出的公式也不能满足变力的一般情形.要对这些概念做更全面的理解，必须采用高等数学.大学物理在介绍这些内容时[4～7]，为了更好地揭示相关概念的实质，一般都从微分表达式入手，再通过积分的方法得出所要的结果.具体来说，通过中学物理的学习，学生已知道恒力的冲量以及恒力做功的计算方法，但不能直接应用在变力的情况下，因此可以先从一个极短的时间，即时间微分元dt，或是极小的位移，即位移微分元dr的情形入手——在这种微分情况下可以将力的作用视为恒力，如此则可以使学生在中学物理知识的基础上理解和掌握这些问题在微分条件下的处理结果.通过上述分析，可以顺利导出力的冲量的微元表达式，即

dI=Fdt

以及功的微元，即元功表达式

dA=F·dr

如果需要计算的是一段时间内力的冲量或一段位移过程中力所做的功，则很自然地只需将以上的微分结果通过积分的方法便可得到，即

和

上述分析方法的采用，可以使学生对冲量与功的概念有进一步的理解，对相关问题的认识也更全面，同时在分析过程中也能更深刻地体会到高等数学方法的应用技巧.冲量与功的概念在中学物理已有介绍，而大学物理对它们的进一步分析、探讨更能突出大学物理在处理方法上不同于中学物理的特点，而且也更有利于学生掌握其他与变力有关问题的处理方法.

与之类似，大学物理课程中有许多问题的处理思想及其运用的数学手段都具有一定的代表性.通过对这些典型问题进行重点讨论与分析，能让学生更清楚地体会到大学物理与中学物理在分析方法上所具有的明显区别，从而对类似问题的讨论可举一反三、事半功倍，非常有利于促进大学物理与中学物理之间的衔接.此外，这种有效的引导模式也锻炼了学生的分析能力，并逐渐培养学生在掌握物理原理的同时，认识、熟悉并掌握高等数学的分析与处理技巧，使之学习能力和素质获得提升[8].

2.2 摒弃传统“题海”模式精选例题与习题

目前，我国的中学教育仍然受到中考与高考升学率等因素的干扰.在物理教学过程中过于强调学生的解题能力，从而花费大量的时间与精力于解题过程.中学物理课程的内容少、进度慢，因此有条件采取这样的“题海”模式.与之不同的是，大学物理课程的内容多、进度快，无法在教学过程中进行大量的习题训练，因此需要调整学生的学习习惯以适应大学物理课程的特点.不仅如此，长期接受“题海”模式训练的学生容易形成某些思维定势，如一味强调解题能力，却不重视抽象思维和逻辑分析，而即便在解题的过程中，也侧重于套用公式，却忽视对基本概念、原理的理解.相比较，大学物理则更加注重学生的抽象思维能力，强调学生知识、能力与素质的协调发展.因此，如果学生仍然沿袭中学物理的“题海”模式，则不仅无助其适应大学物理的学习，甚至还会成为阻碍其进步的绊脚石.

当然，大学物理的学习也需要一定的例题和习题训练.不过,从大学物理与中学物理的衔接角度看，应当摒弃“题海”.一方面，可以精心选择与重要概念、原理、公式有关的典型例题与习题，使学生通过“少而精”的练习便能掌握课程内容；另一方面，在教学过程中，应不断引导学生加强抽象思维与逻辑分析能力的培养.此外，还可以针对部分知识点设计一些生动的课题，鼓励学生自主地搜集资料，并通过课堂讨论、调研报告等多种灵活而有益的形式激励学生研究的积极性，深化他们对大学物理知识的领悟，提升其综合素质[9～16].

参考文献

1 教育部高等学校物理学与天文学教学指导委员会物理基础课程教学指导分委员会.理工科类大学物理课程教学基本要求.北京：高等教育出版社，2011

2 中华人民共和国教育部.全日制义务教育物理课程标准. 北京：人民教育出版社，2002

3 中华人民共和国教育部.全日制普通高中物理课程标准. 北京：人民教育出版社，2004

4 尹国盛，杨毅.大学物理(上册).北京：机械工业出版社，2010

5 尹国盛，彭成晓.大学物理(下册).北京：机械工业出版社，2010

6 程守洙，江之永.普通物理学(第六版).北京：高等教育出版社，2006

7 东南大学等七所工科院校编，马文蔚改编. 物理学(第五版).北京：高等教育出版社，2006

8 夏志广，尹国盛,等.大学物理与中学物理课程力学部分的衔接研究.物理通报，2011(9)：8～11

9 苗文学，尹国盛,等.大学物理与中学物理课程的衔接研究.物理通报，2011(8)：19～22

10 刘广生，尹国盛,等.对理工科非物理专业大学物理教学的探索.广西物理，2010,31(4)：52～54

11 李若平，尹国盛,等.将优秀科幻作品融入大学课堂.物理与工程，2011，21(3)：52～54

12 郑海务，尹国盛,等.大学物理课程和中学物理课程近代物理部分的衔接研究. 物理与工程，2011，21(5)：45～48

13 任凤竹，尹国盛,等.立足学校特色，把握时代脉搏.科技创新导报，2011(8)：187

14 王素莲，尹国盛,等.大学物理与中学物理课程静电场部分的衔接研究.高等教育研究，2011(16)：153～158

15 李若平，尹国盛,等.大学物理教学中如何加强与中学物理的衔接.高等教育研究，2011(16)：197～202

16 张光彪，尹国盛,等.大学物理与中学物理课程衔接的个例研究. 物理通报，2011(12)：13～15