由中美大學物理教材的特點談大學物理教材問題

王 兵

（安徽理工大學理學院，安徽 淮南 232001）

隨著改革開放程度的日益擴大，中國與美國等發(fā)達國家在高等教育方面的交流越來越多，外國的高等教育的理念和方法對中國的影響越來越大；我國的高等教育所面臨的挑戰(zhàn)越來越嚴峻。目前，國內(nèi)大學物理教材的建設取得了不小的成就，已有大量的不同版本的教材出版，許多優(yōu)秀的國外大學教材也被引入到教學中。結(jié)合我國目前高等教育的實際情況，借鑒國外優(yōu)秀的大學物理教材的優(yōu)點，學習國外優(yōu)秀教材的先進理念和方法，博采眾長、為我所用，編寫出具有中國特色的高質(zhì)量教材，將對提高我國高等工科院校教材的編寫質(zhì)量和教學質(zhì)量產(chǎn)生積極影響。這里簡要分析一下美國的大學物理教材與國內(nèi)教材各自的特點，提出一些看法，希望對我國大學物理教育的改革有所幫助。

1 美國大學物理教材的特點

本文以詹姆斯麥迪遜大學(James Madison University)的Raymond A.Serway教授和安柏瑞德航空航天大學 （Embry-Riddle Aeronautical University）的Chris Vuille教授共同編寫的 《大學物理學》（College Physics）為例分析美國大學物理教材的特點。該教材分為力學、熱學、振動和波動、電磁學、光學以及近代物理學六個大的部分；每個部分包括多個章節(jié)，如力學包括簡介、一維運動、矢量和二維運動等九章；熱學包括熱物理、熱力學過程中的能量以及熱力學定律三章……。整體來看，教材總共30章，其中經(jīng)典物理學有25章，占整個教材的83%,近代物理學有5章，占27%，經(jīng)典物理學內(nèi)容是大學物理的重要內(nèi)容，這與國內(nèi)大學物理基本相同；另外，該教材有如下特點：

1.1 教材內(nèi)容豐富，重視理論聯(lián)系實際,知識與應用相結(jié)合

該教材內(nèi)容非常豐富，涉及的物理知識非常廣泛，從基本粒子到宇宙天體都有涉及，既包括高新技術(shù)和工業(yè)生產(chǎn)中物理的應用，又與我們的生活息息相關(guān)，使物理知識的觸角最大限度地伸到社會的各個領(lǐng)域；如力學、光學、電磁學、天體物理等內(nèi)容在火箭發(fā)射、衛(wèi)星的在軌運動、低溫超導中的應用都有所反映；這些內(nèi)容極大的豐富和充實了教材，開闊了視野，學生通過閱讀教材可以對物理產(chǎn)生濃厚的興趣，達到喜歡學，樂意學的目的。

1.2 重要概念和理論由一系列精心編排的例題引入，并通過例題加強對概念的理解

作者提出，教材的目的是：“將基本概念和理論清楚且富有邏輯的呈獻給學生，通過這些概念和理論在實際生活中廣泛又有趣的應用加強學生對他們的理解。”（The main objectives of this introductory textbook are twofold:to provide the student with a clear and logical presentation of the basic concepts and principles of physics,and to strengthen an understanding of the concepts and principles through a broad range of interesting applications to the real world.）。為了達到這樣的目的，書中通過大量的精心編排的例題幫助學生對概念和理論的理解，對例題的處理基本是通過五個步驟完成的，即：目的——問題——策略（方法）——求解——分析。例如，為了讓學生理解機械能守恒，作者引入了蝗蟲跳躍的實例，解決的步驟是（1）寫出機械能守恒的方程，（2）帶入初始條件，（3）求出速度，得出結(jié)論。教材還非常重視習題對鞏固所學知識的作用，提供了2000多個物理習題，這些習題都是作者在實際生活和科研工作中提煉和歸納出來的，有助于學生加深對物理知識的理解，培養(yǎng)他們科學的思維方式和合理的思維習慣。

1.3 印刷及編排精美，圖文并茂

教材排版用心、精美，為了方便學生學習，例題采用雙列排版，左邊為習題的分析過程，右邊是每個分析過程所對應的方程或者公式，非常便于學生學習；教材的例題和習題較多，題目新穎，習題配圖美觀又富有樂趣。教材采用彩色印刷，圖文并茂。

2 我國大學物理教材的特點

我國現(xiàn)行的大學物理教材有上百套，他們的基本框架大多與二十世紀四十年代福里斯和季莫列娃編寫的《普通物理學》相同。與美國大學物理教材類似，我國的大學物理教材也是由力學、熱學、電磁學、光學、近代物理組成；但我國大學物理教材又有如下特點：

2.1 教材內(nèi)容豐富，但與國外教材相比難度較大，缺乏與學生的互動

國內(nèi)教材的內(nèi)容非常豐富，每一部分或章節(jié)都組織成嚴密的知識體系，與Raymond A.Serway和Chris Vuille編寫的 《大學物理學》相比，內(nèi)容偏難；較難的內(nèi)容容易使學生產(chǎn)生膽怯心理，缺少了激發(fā)學生興趣的能力。國內(nèi)教材的作者習慣把編寫的重點放在內(nèi)容的科學性和系統(tǒng)性上；語言運用上注重論述嚴謹，文字簡練；忽略了內(nèi)容與學生的互動。

2.2 物理概念的描述簡潔清晰、邏輯性強，與現(xiàn)實生活聯(lián)系偏少

國內(nèi)教材經(jīng)常通過較強的邏輯推理，利用演繹或歸納，形成理論和概念。由于很多概念和理論十分抽象，如果沒有實際圖景加以引導，學生理解起來比較吃力。國內(nèi)教材的習題數(shù)量也比較多，但多數(shù)已經(jīng)抽象為理想模型，雷同現(xiàn)象嚴重。同時大多題目要求對給出的具體問題進行定量計算，總體感覺單調(diào)，缺乏新意。

2.3 印刷及編排特色

國內(nèi)教材大多采用黑白或雙色印刷，不像國外教材那樣圖文并茂，引人入勝；另外，國內(nèi)教材的排版比較單一。

3 對我國大學物理教材改革的建議

“以人為本”一直是教學中重要的指導思想；要踐行這一思想，我們必須明確學生在學習中的主體地位，研究如何才能提高學生的學習效果；教材是學生學習的依據(jù)，是知識傳播的載體，教材的內(nèi)容必須體現(xiàn)為學生服務的意識，使學生通過閱讀教材產(chǎn)生對本門學科的興趣。利用與生活息息相關(guān)的實例啟發(fā)學生思考，引入物理在現(xiàn)代科技中的應用引起學生對未來的展望，通過大量有趣的習題鞏固學生所學，這正是美國大學物理教材的主要特點。吸取美國教材中注重理論聯(lián)系實際的優(yōu)點，發(fā)揚我國大學物理教材理論推導嚴格、嚴密、邏輯性強的特點，增加與生活息息相關(guān)的例題和習題，并配以內(nèi)容豐富的圖片和圖表；通過彩色印刷使教材圖文并茂；結(jié)合電腦技術(shù)和軟件技術(shù)的發(fā)展推出一定量的電子教材。相信我國的大學物理教材的發(fā)展在不久的將來會達到一個新的高度。