工科大学物理教学几点思考

殷鹏飞 孙丽丽

摘要：大学物理课程是本科院校一门重要的公共必修基础课程。学生通过学习大学物理能够培养正确的自然科学观，提高思考、分析、解决问题的能力，帮助学生打好学习专业课程的基础，具有非常重要的地位。本文以我校大学物理教学实践经验为基础，对工科物理教学的几点问题进行了分析和探讨。

关键词：大学物理；教学手段；方法改进

中图分类号：G642.4 文献标志码：A 文章编号：1674-9324（2015）09-0178-02

物理学是整个自然科学和一切工程技术的基础，对人类现代文明的贡献是有目共睹的，其思想和方法已经在其他学科中有着非常重要应用和指导作用，物理学的进步往往会带动各个学科的发展，各学科发展的背后必然有足够的物理知识作为基础，学生要在本专业领域有所突破，必需具备大量且正确的基础物理知识。显然，物理学作为一门自然科学，对工科院校的学生，还是一门重要的素质课，在培养学生严谨的思维习惯、科学素养，使学生形成正确的哲学观点等方面具有其他学科所不可替代的作用。因此各工科院校都把大学物理列为学生的一门重要的必修基础课。然而，随着科技的进步，新事物、新想法的不断出现，目前的大学物理课程教学也会出现许多不尽如人意的问题，这就需要教育工作者对大学物理课程的教学体系和方法不断进行完善和改进，培养符合现阶段的各领域的创新人才。本文对教学过程中遇到的几点问题进行了分析和探讨。

一、注重应用物理定律解释物理现象

在课后交流中，每年来自不同院系的许多学生普遍认为学习大学物理课程比较枯燥，物理模型建立后，上课往往是大篇幅的理论推导，理论性太强，学生学习大学物理感觉比较困难，不容易理解，从而导致部分学生丧失学习大学物理课程的兴趣。学生有这样的感觉主要是因为教师在教学的过程中忽略了物理的应用性，把过多的精力放在了理论知识上，没有将抽象的理论知识转接到一个具体的物理事件上。如果教师在教学过程中能够注意及时应用学到的物理定律合理解释同学们熟悉的物理现象，将能够大大提高学生学习物理的兴趣。例如在刚体部分中，直升飞机为什么一般有2个螺旋桨呢？这是因为飞机顶部的大螺旋桨是提供升力的，尾部的小螺旋桨是控制机身平衡的，它提供了一个外力矩，如果没有尾部的螺旋桨，由角动量守恒可以知道，飞机呈旋转式上升，这样就不可能让机身保持稳定。同时，同学们在考虑到角动量的问题后，就可以很准确地设计与它有关的模型。又如，在讲授热力学问题时，为什么喷雾装置例如喷雾式杀虫剂或医用喷雾剂喷出的液体会感觉比较凉爽，比内部液体的温度要低，这是因为，液体从相对较小的空间突然到一个比较宽阔的空间变成雾滴，经历一个绝热膨胀的过程，物体要对外界做功，使自身的温度降低。再比如，在讲到黑体辐射的时候，得到了维恩位移定律，其可以表述为，物体的温度越高，它向外辐射的电磁波波长的峰值就越短。我们可以看到表述是相对抽象的，但是如果我们能联系日常生活中看到的一些现象，那么理解起来就容易多了，比如常温下的物体一般是不发光的，随着温度的升高物体就可能要发出可见光了，比如温度逐渐升高的木炭，其颜色由黑色变为暗红色到黄色，从日常生活中找实例，可以让学生更容易理解物理概念。理论联系实际，应用学习的物理定律合理解释物理现象，不仅帮助学生建立了合理的自然科学观，认识到学习物理的意义，而且可以培养学生学习大学物理的兴趣。

二、加强物理课程与专业的结合

在理工科专业教学中，大学物理的教学内容涉及力学、光学、电磁学、热学、原子物理学等多方面，这就决定了大学物理课程作为一门公共基础课可以使学生获得系统、扎实的基础科学知识，从而能够使大学生站在一个更为开阔的角度思考问题，拓宽了他们的科学思维方式，也提高了他们在实际工程应用中的创新能力。大学物理教学内容中每个知识点都是不同理工科专业的基石和出发点。因此，有目的地寻找合适的切入点，根据学生的不同专业区别对待，在与其专业知識相关的物理内容上进行扩充，不仅能够使学生认识到大学物理基础学科与其专业学科间的紧密关联性，而且可以激发各专业学生学习大学物理的兴趣，从而可以提升大学物理课程在理工科专业教学中的影响力。例如内燃机专业的学生应该重点讲解热力学部分，可以对热机工作的过程做一个简单的扩充，针对水利水电专业的学生应当增加学习流体力学部分等等。作为必修公共基础课的大学物理，在实际教学中不仅要向学生传授基本物理理论知识，同时要积极寻找各个专业与大学物理教学内容的结合点，选择合适的切入点，对大学物理课程的基本理论进行简单的扩充，有效地与专业课程联系在一起，使得各个理工科专业的学生获得的知识能够融会贯通，提高学生的学习积极性。

三、多媒体与传统教学方法结合

多媒体教学是近代发展起来的一种现代化的教学方式，有非常明显的教学优势。比如多媒体教学可以拓宽现有教学模式，能把复杂的物理现象用录像或者三维动画的形式展现给同学们，比如在讲到驻波时，仅仅靠描述驻波是不够的，同学们并不能够准确理解驻波现象，对波节与波腹的概念也比较模糊，如果借助多媒体工具，能将驻波这一过程以动画的形式展现给同学们，对刚才提到的几个基本概念就很容易了解了，另外，教师也可以针对不同专业，比如桥梁专业，解释驻波对桥梁的危害，并搜集相关视频，将这种物理现象利用多媒体技术与其专业结合起来，可以使大学物理教学内容表现得丰富多彩，形象生动，激发了学生学习的积极性和主动性，增进对所学知识的理解和记忆，这是传统的黑板加粉笔教学手段难以表现的。

凡事有利弊，多媒体教学方式也是如此。虽然多媒体教学方式有许多优势，被很多年轻教师所采用，但经常会出现一些在传统教学方式中所没有遇到过的问题。比如多媒体可以在短时间内提供大量的信息，但学生能不能在短时间内将如此多的信息完全吸收理解，能不能达到预期的上课效果，将会是一个很重要的问题。物理学科是一门逻辑性很强的自然学科，如果学生对教师上课内容不理解，造成的结果是对学习物理课程失去信心，对学生学习物理课程是非常不利的。所以在讲解课程的重点部分或者比较复杂的推导过程时，应用多媒体显然是不合适的，学生还没有来得及反应，就得到了最后的结果，中间过程少了同学跟随教师思考的时间，对学生理解物理定律现象是不利的。这时候，教师应该采用粉笔加黑板的传统教学方式，慢慢引导学生跟上教师的节奏，深入浅出，必能达到较好的教学效果。因此两种媒体交替使用，更有利于吸引学生的注意力。

四、适当对课本内容延伸，注重创新能力的培养

物理学是不断发展的科学，即使是经典物理学，也在当前的科技发展中有新的应用，将这些内容纳入教学，学生就会觉得有新鲜感，同时，大学生作为新时代创新思想的源泉，大学教师应该带动大学生密切关注科技发展的前沿，将科技前沿的发展动态投射到课本的基本理论当中，引导学生的创新思维。但是目前大学阶段的教育基本延续初高中的教育思维模式，教学内容基本上以课本内容为主，遵循教学大纲的教学要求，课程内容主要以基本物理概念下的理论推导为基础，把一个物理概念讲清楚了，就基本不会深入下去了，在教学过程中，应该可以对此物理现象进行进一步探讨，启发式地引导学生，培养学生的应用物理原理合理想象与创新能力。例如，在波动光学部分讲解光学仪器的最小分辨角θ0=1.22■，影响光学器件分辨本领的是孔径的大小与入射光的波长，这里我们可以联系光的衍射现象出现的条件即当障碍物的宽度与波长差不多时，引导学生得到光学显微镜放大倍数的极限值，也就是光的波长0.5μm左右。并让学生思考提高放大倍数的办法，比如减小入射光源的波长，用电子束光源代替普通光源以减小入射光源的波长方法提高仪器的分辨本领。这样延续了大学物理课程的系统性和科学性，使同学在学习了课本的物理知识后，能对知识做出进一步的理解，让同学们的思维局限性得到突破，思考问题不再受到课本的束缚，非常有利于学生创新精神和创新能力的培养。

总之，大学物理课程是培养学生正确科学观的一门重要的必修基础课程。系统学习大学物理，使学校学到了物理学的科学思维和研究方法，能够提高学生分析解决实际问题的能力，为今后的专业课学习以及今后发明创造提供了坚实的理论基础，使学生受益终身。因此，我们需要不断地探索完善大学物理教学方法，提高大学物理的教学质量，让学生通过学习大学物理能够有所收获。

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