大學(xué)物理專業(yè)課力學(xué)教學(xué)淺析

李孟霞

摘要為了讓物理系學(xué)生更好地掌握力學(xué)課程內(nèi)容,培養(yǎng)學(xué)生自主學(xué)習(xí)的能力,并為后續(xù)專業(yè)課的學(xué)習(xí)打下良好的基礎(chǔ),本文首先把大學(xué)力學(xué)課程內(nèi)容與中學(xué)力學(xué)內(nèi)容進行了比較,指出了大學(xué)力學(xué)課程的特點,然后分析了學(xué)生在學(xué)習(xí)過程中容易出現(xiàn)的問題,最后提供了幾種思路去解決這些問題。

關(guān)鍵詞力學(xué) 物理教學(xué) 教學(xué)質(zhì)量

中圖分類號:G420文獻標識碼:A

1 引言

力學(xué)作為現(xiàn)代物理學(xué)的基礎(chǔ)和支柱,推動了天文學(xué)、熱學(xué)、統(tǒng)計物理學(xué)、電磁學(xué)、化學(xué)等學(xué)科的快速發(fā)展。①由于力學(xué)在現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)中的重要地位,它還派生出了多種子學(xué)科,如材料力學(xué)、彈性力學(xué)、塑性力學(xué)、聲學(xué)、大氣力學(xué)、生物力學(xué)等等。由此可以看出,力學(xué)同數(shù)學(xué)等學(xué)科一樣,也是一門基礎(chǔ)科學(xué),它所闡明的規(guī)律帶有普遍的性質(zhì);同時,力學(xué)又是一門技術(shù)科學(xué),它是許多工程技術(shù)的理論基礎(chǔ),在廣泛的應(yīng)用過程中不斷得到發(fā)展。②③

學(xué)好力學(xué)內(nèi)容,不僅僅是掌握了一門課程,更重要的是可以培養(yǎng)學(xué)生分析問題和解決問題的能力,培養(yǎng)學(xué)生獨立學(xué)習(xí)和獨立思考的良好學(xué)習(xí)方法,可以為后續(xù)專業(yè)課的學(xué)習(xí)打下良好的基礎(chǔ)。但是,由于學(xué)生剛剛進入大學(xué),對大學(xué)學(xué)習(xí)的特點還沒有完全適應(yīng),再加上力學(xué)本身的一些特點,使得學(xué)生在力學(xué)學(xué)習(xí)過程中存在一些問題。本文在分析了大學(xué)力學(xué)課程的特點之后,指出了學(xué)生學(xué)習(xí)過程中存在的一些問題,并提出了解決這些問題的一些方法。

2 力學(xué)課程的特點

2.1 系統(tǒng)性、準確性和普適性

在研究內(nèi)容方面,初中物理、高中物理以及大學(xué)力學(xué),存在著很大的重疊,為什么會出現(xiàn)這種情況呢?從根本上講,這符合人們認識事物的客觀規(guī)律,雖然是同樣的研究內(nèi)容,但中學(xué)課程所研究的程度顯然沒有大學(xué)力學(xué)來得深入和系統(tǒng)。中學(xué)物理基本上是用一種淺顯的方式來進行講解,更注重利用大量的事例來總結(jié)一些基本的物理定律,并對物理定律的適用范圍做了大量的限制。在大學(xué)階段,學(xué)生已經(jīng)學(xué)習(xí)了微積分這種更為復(fù)雜和有效的數(shù)學(xué)工具,從而可以更加系統(tǒng)、廣泛和深入地研究中學(xué)階段就已經(jīng)涉及到的物理規(guī)律和物理現(xiàn)象。④

2.2 物理量的瞬時化

一個物理量,存在著平均值和瞬時值兩種描述方式。平均值只能反映這個物理量在一個較大考察范圍尺度上所產(chǎn)生的效果,是物理量的一種近似的、模糊的描述。而瞬時值是對物理量在一個無限小考察范圍尺度上所產(chǎn)生的效果的描述,與平均值相比,更為準確和清晰。只有在大學(xué)階段學(xué)習(xí)了微積分知識以后,才能掌握物理量的瞬時效應(yīng)。

2.3 描述物理規(guī)律微積分化

在大學(xué)階段,因為已經(jīng)可以用瞬時值來描述物理量,物理量所對應(yīng)的物理規(guī)律,也可以用微積分來進行描述,從而擴大了物理定律的適用范圍。對于中學(xué)階段所不能解決的如何描述變加速運動,如何在合外力變化的情況下應(yīng)用牛頓第二定律等問題,都可以輕而易舉地得到解決。

3 學(xué)生學(xué)習(xí)困難原因分析

3.1 學(xué)習(xí)方式不適應(yīng)

在中學(xué)階段的學(xué)習(xí)過程中,從課堂講解、課后輔導(dǎo)、考試、復(fù)習(xí)等各個方面,老師都扮演了非常積極、主動的角色,而作為學(xué)習(xí)主體的學(xué)生,基本上是被動地接受。在大學(xué)階段,老師在講授學(xué)習(xí)內(nèi)容的同時,更重要的是指出學(xué)習(xí)重點、教授學(xué)生學(xué)習(xí)方法,在這個過程中,學(xué)生應(yīng)該承擔(dān)起更為主動的角色。令人遺憾的是,大部分大學(xué)學(xué)生、特別是低年級學(xué)生,還沒有完全轉(zhuǎn)換自己的角色。

3.2 學(xué)習(xí)內(nèi)容不適應(yīng)

大學(xué)力學(xué)是高中物理力學(xué)部分螺旋式的上升,其復(fù)雜程度和抽象程度都有了本質(zhì)的變化,學(xué)習(xí)內(nèi)容的容量也有了大幅度的擴張。但從表面上看,兩者研究內(nèi)容和研究對象的差別并不是那么顯著。因而在剛開始學(xué)習(xí)力學(xué)時,認為內(nèi)容不難,從而產(chǎn)生麻痹心理。同時因為內(nèi)容具有相關(guān)性,學(xué)生更喜歡用中學(xué)知識來解決大學(xué)力學(xué)問題,排斥所教授的全新解題思路和方法,而中學(xué)方法很可能存在局限性。此外,大學(xué)學(xué)習(xí)內(nèi)容非常龐雜,老師不可能面面俱到做非常細致的講解,大量知識需要學(xué)生課后自學(xué),但這要求學(xué)生具有突出的自學(xué)能力。

3.3 解題方法不適應(yīng)

在中學(xué)階段,解決物理問題的數(shù)學(xué)工具主要是初等數(shù)學(xué),但在大學(xué)階段,最為有效的數(shù)學(xué)工具是高等數(shù)學(xué),如微積分、矢量運算、坐標變換等。因此,與中學(xué)相比,大學(xué)力學(xué)的解題思路和解題方法發(fā)生了本質(zhì)的改變。但是,高等數(shù)學(xué)的學(xué)習(xí)與力學(xué)同步,甚至落后于力學(xué),因此在對數(shù)學(xué)工具本身就不能熟練掌握的情況下,要求學(xué)生用以解決力學(xué)問題,確實存在著很大的困難。

4 解決問題的方法

4.1 培養(yǎng)學(xué)生自學(xué)能力

中學(xué)時,老師會一次又一次重復(fù)每一課的關(guān)鍵內(nèi)容。但進了大學(xué)以后,老師只會充當(dāng)引路人的角色,學(xué)生必須自主地學(xué)習(xí)、探索和實踐。從教師的角度來講,必須通過各種方式去調(diào)動起學(xué)生的積極性,采用啟發(fā)式教學(xué)的方法,去引導(dǎo)他們多思考、多動手,最終培養(yǎng)出很強的自學(xué)能力。

4.2 夯實學(xué)生數(shù)學(xué)基礎(chǔ)

在正式力學(xué)學(xué)習(xí)之前,首先給學(xué)生復(fù)習(xí)或者學(xué)習(xí)一下本課程所用到的數(shù)學(xué)知識。在正式授課過程中,必要的時機也要穿插相關(guān)的數(shù)學(xué)知識。在內(nèi)容講授和解題過程中,要結(jié)合物理概念和數(shù)學(xué)知識,透徹分析物理現(xiàn)象和物理規(guī)律。此外,為了加強學(xué)生分析問題、解決問題的能力, 要特別重視科學(xué)方法論的滲透。

4.3 提高學(xué)生學(xué)習(xí)起點

大學(xué)物理教學(xué)是在中學(xué)物理的基礎(chǔ)上進行的,并且內(nèi)容存在著很大的相關(guān)性。因此, 需要首先處理好繼承與提高的關(guān)系。需要緊緊抓住大學(xué)力學(xué)課程的特點,把中學(xué)里學(xué)習(xí)的基本概念更為系統(tǒng)化、準確化和一般化,快速引出新的物理概念和分析問題的方法。

4.4 培養(yǎng)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣

培養(yǎng)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣,主要從以下幾個方面著手:(1)采用多媒體教學(xué)方式:多媒體教學(xué)是近幾年發(fā)展迅猛一種現(xiàn)代化教學(xué)手段,利用多媒體上課可以將教學(xué)內(nèi)容以文本、圖形、圖像、動畫、視頻和音頻等多種形式展現(xiàn)出來,呈現(xiàn)給學(xué)生一個生動形象、圖文并茂的多媒體教學(xué)環(huán)境,提高學(xué)生學(xué)習(xí)的興趣。(2)上好第一堂課:良好的開端是成功的一半,如果第一堂課上得生動有趣、富有激情,會給學(xué)生留下良好的第一印象,不僅讓學(xué)生能夠從宏觀上更好地把握該學(xué)科的歷史、現(xiàn)狀和學(xué)習(xí)內(nèi)容,更能使學(xué)生對這門課產(chǎn)生濃厚的學(xué)習(xí)興趣,提高學(xué)習(xí)的主動性。(3)采取趣味教學(xué)方法:興趣是最好的老師。人們一般會對那些熟悉其表面現(xiàn)象,但又不是特別清楚其內(nèi)在機理的事物非常感興趣。針對這種情況,應(yīng)當(dāng)在授課過程中,引入學(xué)生熟悉的實例,然后再一步一步地剖析其內(nèi)在機理,從而達到集中學(xué)生課堂注意力,激起學(xué)生上課積極性的目的。(4)課堂氣氛要有感染力:課堂語言雖然需要嚴謹,需要準確無誤地把知識傳授給學(xué)生。但這并不意味著課堂語言是死板的、機械的。上課是一門藝術(shù),需要在授課時充滿激情,需要課堂語言和肢體動作具有感染力和親和力。(5)創(chuàng)建和諧、融洽的學(xué)習(xí)環(huán)境:學(xué)生良好的學(xué)風(fēng)、老師認真負責(zé)的態(tài)度、師生之間良好的互動關(guān)系等,都會推動學(xué)生去主動學(xué)習(xí)。教師尊重和關(guān)心學(xué)生,學(xué)生尊敬和愛戴教師,會使學(xué)生產(chǎn)生愛屋及烏的效果,喜歡老師并進而喜歡老師的課。

5 結(jié)束語

力學(xué)作為整個物理學(xué)學(xué)科的一個重要分支,并且是物理專業(yè)學(xué)生最先接觸到的專業(yè)課,在整個大學(xué)學(xué)習(xí)中是非常重要的一門課程。但是,由于學(xué)生自身的主觀原因和力學(xué)本身所具有的特點,使得學(xué)生在學(xué)習(xí)過程中存在諸多問題。因而,本文提供了幾種思路去解決這些問題。

注釋

①漆安慎,杜嬋英.力學(xué)[M].北京:高等教育出版社,2005.

②趙凱華,羅尉茵.力學(xué)[M].北京:高等教育出版社,2004.

③舒幼生.力學(xué)[M].北京:北京大學(xué)出版社,2004.

④黨興菊,單長吉,李林.大學(xué)物理力學(xué)學(xué)習(xí)遇到的問題成因及對策[J].科技信息,2009.4(1): 540~541.