如何做好大学物理与中学物理教学的有效衔接

黄 熙

(武汉纺织大学 电子与电气工程学院，湖北 武汉 430073)

0 引言

《大学物理》是高校理工科各专业的一门非常重要的必修基础理论课。通过这门课程的学习，学生可以树立科学的世界观和方法论，可以提高严谨的分析问题、解决问题的能力，可以培养科学素质、创新素质、人文素质。但是在实际的教学过程中，我们发现了各种各样的问题。在客观上，《大学物理》课程的学时普遍比较少(以武汉纺织大学大学物理教学为例，整个大学物理课程分为大学物理1和大学物理2，总共学时112)，但是教学内容多，涉及到力学、热学、电磁学、光学、振动和波动、原子物理学、近代物理(狭义相对论和量子物理)等分支[1～4]，所以教师的教学进度比较快，学生往往跟不上，使得教学效果比较差。在主观上，许多学生在翻看教材时，认为大学物理内容与中学物理差不多，甚至认为是中学物理的简单重复，这是一个认识上的误区，并且是个危险的误区，这样会导致学生在学习大学物理上没有积极性，在困难上准备不足，从而跟不上老师的教学节奏。另一方面，学生在中学的被动式接受学习方式到大学的主观式学习方式还没有及时地转变过来，没有做到课前预习、课后复习，这也是导致学生认为大学物理难学，挂科率高的主要原因之一。基于目前大学物理教学的现状，做好大学物理与中学物理的教学衔接，让学生尽快地从中学物理学习过渡到大学物理学习就显得尤为重要。

1 大学物理与中学物理的区别

做好大学物理与中学物理的教学衔接，关键是深入地认知大学物理与中学物理的区别所在。下面我们就研究内容、研究对象、研究手段进行详细地探讨。

1.1 研究内容

虽然大学物理与中学物理在内容上都包含了力学、热学、电磁学、光学、振动和波动、原子物理学、近代物理等分支，但大学物理研究得更深、更广、更加接近实际，并且与高等数学中的微积分、常微分方程等联系地非常紧密。比如，在中学物理中，研究抛体问题，往往忽略了空气阻力，而大学物理不但要考虑空气阻力，而且还定量地给出了空气阻力随时间t变化的具体表达式(变力)，这种情况下就要运用微积分知识；再比如，中学物理在力学分析中，经常忽略定滑轮的质量，从而不考虑滑轮的运动，而在大学物理，将定滑轮的运动视为刚体的定轴转动，并且作为一章专门讨论刚体的定轴转动，可见其重要性。具体而言，1)力学方面：中学物理仅仅讨论的是“均匀问题”——匀变速直线运动、匀速率圆周运动、恒力作功、恒力的冲量等，而大学物理讨论的是“非均匀问题”——变速直线运动、变速率圆周运动、变力作功、变力的冲量；中学物理仅仅介绍了力矩、力矩的平衡的概念，而大学物理详细地研究了刚体的运动，特别是定轴转动；在振动和波动内容上，大学物理引入了旋转矢量法，这种方法对分析振动和波动问题带来了很大的方便，而且还具体地讨论了简谐运动的合成问题。2)热学方面：中学物理简单地介绍了热力学第一定律和热力学第二定律概念，并没有深入展开讨论，而大学物理分别从宏观上讨论了热力学现象，研究了热力学第一定律在四个过程(等体、等压、等温和绝热)的应用和循环过程，特别是卡诺循环，还介绍了熵的概念，从微观上(以气体分子为研究对象)利用统计的方法讨论了宏观量压强、温度、内能和气体分子速率分布律。3)电磁学方面：中学物理仅仅讨论的是“均匀问题”——均匀的电场，点电荷的场强，均匀的磁场，载流直导线产生的磁场和所受的安培力，而大学物理讨论的是“非均匀问题”——非均匀电场，形状任意的带电体产生的场强，非均匀磁场，任意形状的载流导线产生的磁场(毕奥-萨伐尔定律)和所受的安培力(安培定律)，除此之外，还讨论了导体与电介质相互作用、磁场与磁介质的相互作用，并且还研究了电场和磁场是一个不可分割的整体——麦克斯韦的两个假设(变化的磁场可以产生感生电场，变化的电场可以产生涡旋磁场。4)光学方面：中学物理仅仅简单介绍了干涉、衍射和偏振等光学现象，并没有展开讨论，而大学物理详细地讨论了杨氏双缝干涉、薄膜干涉、单缝夫琅禾费衍射、圆孔衍射、光栅等[5]。表1给出了大学物理与中学物理教学内容上的对比。

表1 大学物理与中学物理教学内容上的对比

1.2 研究对象

表2 大学物理与中学物理研究对象上的对比

1.3 研究手段

表3 大学物理研究手段

2 对策

基于上述大学物理与中学物理的区别，我们从教师方面和学生方面针对性给出应对措施，让学生从中学物理学习顺利过渡到大学物理学习。

2.1 教师方面

2.1.1 交叠分层教学 现在的高等教育已经进入了大众化阶段，很明显生源质量下降，学生基础参差不齐，再加上教学学时不断减小，为了提高教学质量，分层式教学迫在眉睫。以武汉纺织大学大学物理教学为例，我们采取了交叠分层教学模式[6]。具体的做法是：将普本(二本)学生作为第一层次、三本和高职高专学生作为第二层次、中职和高考没有选考物理的学生作为第三层次。在教材上，第一层次学生选取全国“十一五”国家级规划教材[1～2]，第二层次学生选取我们自编教材[3～4]，该教材降低了部分内容的难度和深度，增加了应用性。在作业上，第一层次侧重分析问题、解决问题的能力，而第二层次侧重基本概念和基本原理的应用。在考核上，我们就这两个层次单独出卷，单独评估。对于基础最差的第三层次，我们采取公选课《大学物理基础》的形式，主要加强高中物理基础和高数中的矢量运算、微积分。

2.1.2 重视第一堂课的教学 万事开头难，好的开始是成功的一半。对于刚刚准备学习大学物理的学生，教师一定要重视第一堂课的教学，除了介绍这门课程的教学内容、教学进度、教学方法、考核方式，还要详细告之大学物理与中学物理在内容、研究对象、研究手段的区别，让学生尽快走出“大学物理仅仅是中学物理的重复”危险误区，以一个全新的姿态去学习大学物理。

2.1.3 把握好教学节奏，采取启发式教学 前面已经提到大学物理课时少，但内容多，每节课信息量很大，为了让学生尽快从中学的慢节奏、少容量进入到大学物理教学节奏，教师一定要把握好整个学期，甚至每节课的教学节奏。对于整个学期而言，可以采取先放慢教学进度，使学生逐渐适应后，再过渡到正常的教学进度；对于每节课而言，开始可以简明扼要回忆下上节课的主要内容和这节课即将要讲的所对应的中学物理知识，然后自热而然就引入了这节课要讲的内容，对于重点、难点的讲解，特别是矢量的运算、微积分的运用，可以采取启发式教学，师生互动，最后通过这节课的学习总结，可以再次将大学物理与中学物理进行对比，让学生逐渐明白大学物理与中学物理有很多地方的不同。

2.1.4 合理运用多媒体，适当穿插物理学史 大学物理较中学物理更多注重理论上的推导，思路上的严谨，使得大学物理更加抽象、深奥，为了激发学生学习的热情和兴趣，加深学生对物理概念、规律的理解，教师可以合理地运用多媒体教学，因为它借助计算机的文本、图像、动画、音频、视频等功能，直观形象地展示了物理现象和物理过程，这有利于强化学生视觉和听觉的刺激，深化学生的感性认识。虽然多媒体教学已经被很多高校和教师采用，是传统教学的一个很有益的补充，但是教师也要充分认识到它在具体的教学实践中也存在不足，如何将多媒体教学和传统教学相结合也是我们面临的一个新课题[7]。除了运用多媒体教学外，教师还可以适当地穿插物理学史，也能取到事半功倍的效果[8]。

2.2 学生方面

在教学中，毕竟学生是主体，为了能快速从被动式学习转变到主观式学习，适应大学物理学习的节奏，学生本身也应该做到1)立志;2)注重(注重自学能力和分析问题、解决问题能力的培养);3)有三心(信心、专心、恒心);4)抓好四个环节(课前预习、课堂学习、课后复习、做好练习);5)做到“五勤五多”(脑勤多想、口勤多问、眼勤多看、耳勤多听、手勤多练)[3]。最后，兴趣是最好的老师，也是学习的源动力，也希望学生能够培养热爱自然科学的兴趣，在快乐中学习，在学习中得到快乐！

参考文献：

[1]马文蔚. 物理学(第五版)上册[M]. 北京：高等教育出版社,2006.

[2]马文蔚. 物理学(第五版)下册[M]. 北京：高等教育出版社,2006.

[3]金向阳, 陈飞明. 大学物理学 上册[M]. 北京: 科学出版社,2013.

[4]陈飞明, 金向阳. 大学物理学 下册[M]. 北京: 科学出版社,2013.

[5]全日制普通高级中学教科书. 物理[M]. 北京: 人民教育出版社, 2005.

[6]陈飞明, 黄熙, 郭健勇. 大学物理分层次教学的典型模式及对比分析[J].武汉科技学院学报,2010,(4):44～47.

[7]黄 熙. 探讨多媒体教学在大学物理教学中的改进[J].高等教育研究,2009,(30):80～81.

[8]黄 熙, 陈飞明, 许明耀, 等. 物理学史在大学物理教学中的意义[J].湖北师范学院学报(自然科学版),2008,(2):104～106.