如何做好大學(xué)物理與中學(xué)物理教學(xué)的有效銜接

黃 熙

(武漢紡織大學(xué) 電子與電氣工程學(xué)院，湖北 武漢 430073)

0 引言

《大學(xué)物理》是高校理工科各專業(yè)的一門非常重要的必修基礎(chǔ)理論課。通過這門課程的學(xué)習(xí)，學(xué)生可以樹立科學(xué)的世界觀和方法論，可以提高嚴(yán)謹(jǐn)?shù)姆治鰡栴}、解決問題的能力，可以培養(yǎng)科學(xué)素質(zhì)、創(chuàng)新素質(zhì)、人文素質(zhì)。但是在實(shí)際的教學(xué)過程中，我們發(fā)現(xiàn)了各種各樣的問題。在客觀上，《大學(xué)物理》課程的學(xué)時普遍比較少(以武漢紡織大學(xué)大學(xué)物理教學(xué)為例，整個大學(xué)物理課程分為大學(xué)物理1和大學(xué)物理2，總共學(xué)時112)，但是教學(xué)內(nèi)容多，涉及到力學(xué)、熱學(xué)、電磁學(xué)、光學(xué)、振動和波動、原子物理學(xué)、近代物理(狹義相對論和量子物理)等分支[1～4]，所以教師的教學(xué)進(jìn)度比較快，學(xué)生往往跟不上，使得教學(xué)效果比較差。在主觀上，許多學(xué)生在翻看教材時，認(rèn)為大學(xué)物理內(nèi)容與中學(xué)物理差不多，甚至認(rèn)為是中學(xué)物理的簡單重復(fù)，這是一個認(rèn)識上的誤區(qū)，并且是個危險的誤區(qū)，這樣會導(dǎo)致學(xué)生在學(xué)習(xí)大學(xué)物理上沒有積極性，在困難上準(zhǔn)備不足，從而跟不上老師的教學(xué)節(jié)奏。另一方面，學(xué)生在中學(xué)的被動式接受學(xué)習(xí)方式到大學(xué)的主觀式學(xué)習(xí)方式還沒有及時地轉(zhuǎn)變過來，沒有做到課前預(yù)習(xí)、課后復(fù)習(xí)，這也是導(dǎo)致學(xué)生認(rèn)為大學(xué)物理難學(xué)，掛科率高的主要原因之一?；谀壳按髮W(xué)物理教學(xué)的現(xiàn)狀，做好大學(xué)物理與中學(xué)物理的教學(xué)銜接，讓學(xué)生盡快地從中學(xué)物理學(xué)習(xí)過渡到大學(xué)物理學(xué)習(xí)就顯得尤為重要。

1 大學(xué)物理與中學(xué)物理的區(qū)別

做好大學(xué)物理與中學(xué)物理的教學(xué)銜接，關(guān)鍵是深入地認(rèn)知大學(xué)物理與中學(xué)物理的區(qū)別所在。下面我們就研究內(nèi)容、研究對象、研究手段進(jìn)行詳細(xì)地探討。

1.1 研究內(nèi)容

雖然大學(xué)物理與中學(xué)物理在內(nèi)容上都包含了力學(xué)、熱學(xué)、電磁學(xué)、光學(xué)、振動和波動、原子物理學(xué)、近代物理等分支，但大學(xué)物理研究得更深、更廣、更加接近實(shí)際，并且與高等數(shù)學(xué)中的微積分、常微分方程等聯(lián)系地非常緊密。比如，在中學(xué)物理中，研究拋體問題，往往忽略了空氣阻力，而大學(xué)物理不但要考慮空氣阻力，而且還定量地給出了空氣阻力隨時間t變化的具體表達(dá)式(變力)，這種情況下就要運(yùn)用微積分知識；再比如，中學(xué)物理在力學(xué)分析中，經(jīng)常忽略定滑輪的質(zhì)量，從而不考慮滑輪的運(yùn)動，而在大學(xué)物理，將定滑輪的運(yùn)動視為剛體的定軸轉(zhuǎn)動，并且作為一章專門討論剛體的定軸轉(zhuǎn)動，可見其重要性。具體而言，1)力學(xué)方面：中學(xué)物理僅僅討論的是“均勻問題”——勻變速直線運(yùn)動、勻速率圓周運(yùn)動、恒力作功、恒力的沖量等，而大學(xué)物理討論的是“非均勻問題”——變速直線運(yùn)動、變速率圓周運(yùn)動、變力作功、變力的沖量；中學(xué)物理僅僅介紹了力矩、力矩的平衡的概念，而大學(xué)物理詳細(xì)地研究了剛體的運(yùn)動，特別是定軸轉(zhuǎn)動；在振動和波動內(nèi)容上，大學(xué)物理引入了旋轉(zhuǎn)矢量法，這種方法對分析振動和波動問題帶來了很大的方便，而且還具體地討論了簡諧運(yùn)動的合成問題。2)熱學(xué)方面：中學(xué)物理簡單地介紹了熱力學(xué)第一定律和熱力學(xué)第二定律概念，并沒有深入展開討論，而大學(xué)物理分別從宏觀上討論了熱力學(xué)現(xiàn)象，研究了熱力學(xué)第一定律在四個過程(等體、等壓、等溫和絕熱)的應(yīng)用和循環(huán)過程，特別是卡諾循環(huán)，還介紹了熵的概念，從微觀上(以氣體分子為研究對象)利用統(tǒng)計(jì)的方法討論了宏觀量壓強(qiáng)、溫度、內(nèi)能和氣體分子速率分布律。3)電磁學(xué)方面：中學(xué)物理僅僅討論的是“均勻問題”——均勻的電場，點(diǎn)電荷的場強(qiáng)，均勻的磁場，載流直導(dǎo)線產(chǎn)生的磁場和所受的安培力，而大學(xué)物理討論的是“非均勻問題”——非均勻電場，形狀任意的帶電體產(chǎn)生的場強(qiáng)，非均勻磁場，任意形狀的載流導(dǎo)線產(chǎn)生的磁場(畢奧-薩伐爾定律)和所受的安培力(安培定律)，除此之外，還討論了導(dǎo)體與電介質(zhì)相互作用、磁場與磁介質(zhì)的相互作用，并且還研究了電場和磁場是一個不可分割的整體——麥克斯韋的兩個假設(shè)(變化的磁場可以產(chǎn)生感生電場，變化的電場可以產(chǎn)生渦旋磁場。4)光學(xué)方面：中學(xué)物理僅僅簡單介紹了干涉、衍射和偏振等光學(xué)現(xiàn)象，并沒有展開討論，而大學(xué)物理詳細(xì)地討論了楊氏雙縫干涉、薄膜干涉、單縫夫瑯禾費(fèi)衍射、圓孔衍射、光柵等[5]。表1給出了大學(xué)物理與中學(xué)物理教學(xué)內(nèi)容上的對比。

表1 大學(xué)物理與中學(xué)物理教學(xué)內(nèi)容上的對比

1.2 研究對象

表2 大學(xué)物理與中學(xué)物理研究對象上的對比

1.3 研究手段

表3 大學(xué)物理研究手段

2 對策

基于上述大學(xué)物理與中學(xué)物理的區(qū)別，我們從教師方面和學(xué)生方面針對性給出應(yīng)對措施，讓學(xué)生從中學(xué)物理學(xué)習(xí)順利過渡到大學(xué)物理學(xué)習(xí)。

2.1 教師方面

2.1.1 交疊分層教學(xué) 現(xiàn)在的高等教育已經(jīng)進(jìn)入了大眾化階段，很明顯生源質(zhì)量下降，學(xué)生基礎(chǔ)參差不齊，再加上教學(xué)學(xué)時不斷減小，為了提高教學(xué)質(zhì)量，分層式教學(xué)迫在眉睫。以武漢紡織大學(xué)大學(xué)物理教學(xué)為例，我們采取了交疊分層教學(xué)模式[6]。具體的做法是：將普本(二本)學(xué)生作為第一層次、三本和高職高專學(xué)生作為第二層次、中職和高考沒有選考物理的學(xué)生作為第三層次。在教材上，第一層次學(xué)生選取全國“十一五”國家級規(guī)劃教材[1～2]，第二層次學(xué)生選取我們自編教材[3～4]，該教材降低了部分內(nèi)容的難度和深度，增加了應(yīng)用性。在作業(yè)上，第一層次側(cè)重分析問題、解決問題的能力，而第二層次側(cè)重基本概念和基本原理的應(yīng)用。在考核上，我們就這兩個層次單獨(dú)出卷，單獨(dú)評估。對于基礎(chǔ)最差的第三層次，我們采取公選課《大學(xué)物理基礎(chǔ)》的形式，主要加強(qiáng)高中物理基礎(chǔ)和高數(shù)中的矢量運(yùn)算、微積分。

2.1.2 重視第一堂課的教學(xué) 萬事開頭難，好的開始是成功的一半。對于剛剛準(zhǔn)備學(xué)習(xí)大學(xué)物理的學(xué)生，教師一定要重視第一堂課的教學(xué)，除了介紹這門課程的教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)進(jìn)度、教學(xué)方法、考核方式，還要詳細(xì)告之大學(xué)物理與中學(xué)物理在內(nèi)容、研究對象、研究手段的區(qū)別，讓學(xué)生盡快走出“大學(xué)物理僅僅是中學(xué)物理的重復(fù)”危險誤區(qū)，以一個全新的姿態(tài)去學(xué)習(xí)大學(xué)物理。

2.1.3 把握好教學(xué)節(jié)奏，采取啟發(fā)式教學(xué) 前面已經(jīng)提到大學(xué)物理課時少，但內(nèi)容多，每節(jié)課信息量很大，為了讓學(xué)生盡快從中學(xué)的慢節(jié)奏、少容量進(jìn)入到大學(xué)物理教學(xué)節(jié)奏，教師一定要把握好整個學(xué)期，甚至每節(jié)課的教學(xué)節(jié)奏。對于整個學(xué)期而言，可以采取先放慢教學(xué)進(jìn)度，使學(xué)生逐漸適應(yīng)后，再過渡到正常的教學(xué)進(jìn)度；對于每節(jié)課而言，開始可以簡明扼要回憶下上節(jié)課的主要內(nèi)容和這節(jié)課即將要講的所對應(yīng)的中學(xué)物理知識，然后自熱而然就引入了這節(jié)課要講的內(nèi)容，對于重點(diǎn)、難點(diǎn)的講解，特別是矢量的運(yùn)算、微積分的運(yùn)用，可以采取啟發(fā)式教學(xué)，師生互動，最后通過這節(jié)課的學(xué)習(xí)總結(jié)，可以再次將大學(xué)物理與中學(xué)物理進(jìn)行對比，讓學(xué)生逐漸明白大學(xué)物理與中學(xué)物理有很多地方的不同。

2.1.4 合理運(yùn)用多媒體，適當(dāng)穿插物理學(xué)史 大學(xué)物理較中學(xué)物理更多注重理論上的推導(dǎo)，思路上的嚴(yán)謹(jǐn)，使得大學(xué)物理更加抽象、深奧，為了激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)的熱情和興趣，加深學(xué)生對物理概念、規(guī)律的理解，教師可以合理地運(yùn)用多媒體教學(xué)，因?yàn)樗柚?jì)算機(jī)的文本、圖像、動畫、音頻、視頻等功能，直觀形象地展示了物理現(xiàn)象和物理過程，這有利于強(qiáng)化學(xué)生視覺和聽覺的刺激，深化學(xué)生的感性認(rèn)識。雖然多媒體教學(xué)已經(jīng)被很多高校和教師采用，是傳統(tǒng)教學(xué)的一個很有益的補(bǔ)充，但是教師也要充分認(rèn)識到它在具體的教學(xué)實(shí)踐中也存在不足，如何將多媒體教學(xué)和傳統(tǒng)教學(xué)相結(jié)合也是我們面臨的一個新課題[7]。除了運(yùn)用多媒體教學(xué)外，教師還可以適當(dāng)?shù)卮┎逦锢韺W(xué)史，也能取到事半功倍的效果[8]。

2.2 學(xué)生方面

在教學(xué)中，畢竟學(xué)生是主體，為了能快速從被動式學(xué)習(xí)轉(zhuǎn)變到主觀式學(xué)習(xí)，適應(yīng)大學(xué)物理學(xué)習(xí)的節(jié)奏，學(xué)生本身也應(yīng)該做到1)立志;2)注重(注重自學(xué)能力和分析問題、解決問題能力的培養(yǎng));3)有三心(信心、專心、恒心);4)抓好四個環(huán)節(jié)(課前預(yù)習(xí)、課堂學(xué)習(xí)、課后復(fù)習(xí)、做好練習(xí));5)做到“五勤五多”(腦勤多想、口勤多問、眼勤多看、耳勤多聽、手勤多練)[3]。最后，興趣是最好的老師，也是學(xué)習(xí)的源動力，也希望學(xué)生能夠培養(yǎng)熱愛自然科學(xué)的興趣，在快樂中學(xué)習(xí)，在學(xué)習(xí)中得到快樂！

參考文獻(xiàn)：

[1]馬文蔚. 物理學(xué)(第五版)上冊[M]. 北京：高等教育出版社,2006.

[2]馬文蔚. 物理學(xué)(第五版)下冊[M]. 北京：高等教育出版社,2006.

[3]金向陽, 陳飛明. 大學(xué)物理學(xué) 上冊[M]. 北京: 科學(xué)出版社,2013.

[4]陳飛明, 金向陽. 大學(xué)物理學(xué) 下冊[M]. 北京: 科學(xué)出版社,2013.

[5]全日制普通高級中學(xué)教科書. 物理[M]. 北京: 人民教育出版社, 2005.

[6]陳飛明, 黃熙, 郭健勇. 大學(xué)物理分層次教學(xué)的典型模式及對比分析[J].武漢科技學(xué)院學(xué)報,2010,(4):44～47.

[7]黃 熙. 探討多媒體教學(xué)在大學(xué)物理教學(xué)中的改進(jìn)[J].高等教育研究,2009,(30):80～81.

[8]黃 熙, 陳飛明, 許明耀, 等. 物理學(xué)史在大學(xué)物理教學(xué)中的意義[J].湖北師范學(xué)院學(xué)報(自然科學(xué)版),2008,(2):104～106.