關(guān)于大學(xué)物理力學(xué)部分教學(xué)的探討

照日格圖

照日格圖/呼和浩特民族學(xué)院數(shù)學(xué)系講師（內(nèi)蒙古呼和浩特010051）。

一、大學(xué)物理力學(xué)課程的特點(diǎn)

一般而言，力學(xué)屬于大學(xué)物理的基礎(chǔ)?？v觀物理學(xué)的發(fā)展歷程，力學(xué)屬于完整科學(xué)體系的一門學(xué)科。大學(xué)物理力學(xué)課程的特點(diǎn)表現(xiàn)為：第一，系統(tǒng)性。也就是說，大學(xué)物理力學(xué)屬于立足于中學(xué)物理力學(xué)基礎(chǔ)之上所進(jìn)行的延伸，盡管在一些內(nèi)容方面出現(xiàn)了重疊現(xiàn)象，但是在課程中所研究的程度和深度具有很大差異。這主要是因?yàn)橹袑W(xué)物理力學(xué)內(nèi)容多數(shù)都是闡述基本的物理定律，對(duì)內(nèi)容的研究都較為淺顯，同時(shí)對(duì)物理定律的使用范圍進(jìn)行了明確的限制，然而，大學(xué)物理力學(xué)則是有機(jī)地融入了高等數(shù)學(xué)工具，打破了中學(xué)物理單純地融入初等數(shù)學(xué)工具，積極運(yùn)用微積分等高等數(shù)學(xué)工具對(duì)物理中的現(xiàn)象及規(guī)律進(jìn)行了深刻闡述。第二，瞬時(shí)效應(yīng)。簡(jiǎn)而言之，瞬時(shí)效應(yīng)屬于大學(xué)物理力學(xué)中所特有的性質(zhì)，通常是采用平均值及瞬時(shí)性兩種形式來對(duì)物理量進(jìn)行描述。具體來講，平均值就屬于物理量在較大的范疇內(nèi)所產(chǎn)生的效果，即對(duì)物理量進(jìn)行的一種較為模糊的描述；而瞬時(shí)值則屬于物理量在一個(gè)無限小范疇內(nèi)所進(jìn)行的效果描述，與平均值相比較，具備更強(qiáng)的清晰性和準(zhǔn)確性。除此以外，通過微積分也可以對(duì)物理規(guī)律進(jìn)行描述。

二、大學(xué)物理力學(xué)部分教學(xué)的難點(diǎn)

1.學(xué)習(xí)內(nèi)容呈現(xiàn)出一定的復(fù)雜性。眾所周知，與中學(xué)物理相比較，大學(xué)物理力學(xué)所涵蓋的內(nèi)容更加廣泛，而且呈現(xiàn)出較強(qiáng)的復(fù)雜性及抽象性，從而對(duì)內(nèi)容的學(xué)習(xí)以及理解也提出了更高的要求，難度進(jìn)一步提高，倘若仍采用中學(xué)時(shí)期解決問題的方法是無法解決大學(xué)物理問題的，尤其是對(duì)于大學(xué)物理力學(xué)內(nèi)容，學(xué)生具備較強(qiáng)的自學(xué)能力是很有必要的。

2.學(xué)生的角色轉(zhuǎn)變問題。角色轉(zhuǎn)變屬于大學(xué)物理力學(xué)教學(xué)活動(dòng)中一個(gè)非常重要的問題。這主要是因?yàn)樵谥袑W(xué)物理力學(xué)課程教學(xué)活動(dòng)中，往往都是遵循著老師在講臺(tái)上講、學(xué)生在座位上聽的教學(xué)模式，老師在教學(xué)活動(dòng)中發(fā)揮主體作用，學(xué)生也就是被動(dòng)地進(jìn)行聽課，這樣就無法充分發(fā)揮學(xué)生的主體性地位。然而在大學(xué)物理力學(xué)教學(xué)課堂中，老師在課堂中所講授的知識(shí)更加側(cè)重于傳授給學(xué)生學(xué)習(xí)方法，也就是說充分發(fā)揮學(xué)生在教學(xué)活動(dòng)中的主體性地位。由于學(xué)生長(zhǎng)期受傳統(tǒng)教學(xué)模式影響，習(xí)慣于被動(dòng)接受知識(shí)，這樣就在大學(xué)物理教學(xué)活動(dòng)中無法真正轉(zhuǎn)變角色。

3.學(xué)生的高等數(shù)學(xué)知識(shí)欠缺。高等數(shù)學(xué)是解決大學(xué)物理力學(xué)的一種有效數(shù)學(xué)工具，對(duì)高等數(shù)學(xué)的學(xué)習(xí)以及力學(xué)的學(xué)習(xí)應(yīng)該是同步進(jìn)行的，但很多時(shí)候?qū)W生對(duì)高等數(shù)學(xué)的學(xué)習(xí)在一定程度上還落后于力學(xué)，存在較大的難度，倘若學(xué)生所掌握的高等數(shù)學(xué)知識(shí)不嫻熟，在解決力學(xué)問題的時(shí)候就會(huì)存在較大的困難。

三、大學(xué)物理力學(xué)部分教學(xué)策略

1.將“守恒定律”作為主線索?？v觀傳統(tǒng)的力學(xué)教學(xué)體系，通常就是將守恒定律安排在牛頓定律之后進(jìn)行講述的，這既容易讓學(xué)生感覺到陳舊感，而且還容易誤導(dǎo)學(xué)生認(rèn)為守恒定律就是對(duì)牛頓定律進(jìn)行的一種推論，這樣不利于幫助學(xué)生形成正確的物理概念。經(jīng)過大量的現(xiàn)代物理實(shí)驗(yàn)證明，與牛頓定律相比較，守恒定律屬于自然界較為普遍的規(guī)律，而牛頓定律也僅僅就是守恒定律的一種特殊的情況。正確認(rèn)識(shí)守恒定律的位置，敢于突破物理教學(xué)從物理學(xué)發(fā)展時(shí)間上面的順序，這樣就可以幫助學(xué)生樹立起正確的物理概念，更加深刻、全面地認(rèn)識(shí)物質(zhì)運(yùn)動(dòng)規(guī)律，從而就可以立足于中學(xué)物理的基礎(chǔ)之上達(dá)到質(zhì)的飛躍。與此同時(shí)，在物理力學(xué)課堂中對(duì)學(xué)生講授守恒定律的時(shí)候，有機(jī)地將守恒定律在現(xiàn)代物理學(xué)中的應(yīng)用融入其中也是很有必要的，這樣就能夠拓寬學(xué)生的知識(shí)面。

2.有意識(shí)地提高起點(diǎn)，最大限度減少重復(fù)。一般而言，大學(xué)物理教學(xué)是立足于中學(xué)物理的基礎(chǔ)之上所進(jìn)行的延伸。所以，在大學(xué)物理力學(xué)部分教學(xué)活動(dòng)中如何科學(xué)地處理繼承和提高的關(guān)系成為當(dāng)前需要考慮的問題。倘若無法處理好兩者關(guān)系，容易讓學(xué)生感受到陳舊感，從而也就無法調(diào)動(dòng)學(xué)生學(xué)習(xí)物理的積極性和主動(dòng)性。因此，以大學(xué)物理內(nèi)容中的運(yùn)動(dòng)學(xué)為例，可以逐步提高教學(xué)的起點(diǎn)：有意識(shí)地將勻變速的運(yùn)用提高到一般變速運(yùn)動(dòng)。也就是說，在大學(xué)物理力學(xué)部分教學(xué)活動(dòng)中，要重點(diǎn)反映出“三維”運(yùn)動(dòng)以及“變速”運(yùn)動(dòng)這兩方面的內(nèi)容，其好處是：第一，不僅能夠促使對(duì)大學(xué)物理研究的內(nèi)容比中學(xué)物理研究的內(nèi)容有所提高，所研究的內(nèi)容也更加貼近實(shí)際，而且可以有效地提高學(xué)生學(xué)習(xí)物理的興趣，促使學(xué)生認(rèn)識(shí)到大學(xué)物理所研究的內(nèi)容屬于更加普遍的物質(zhì)運(yùn)動(dòng)形式，而中學(xué)物理則是其中的一個(gè)特例；第二，物理研究方法有了進(jìn)一步提高，這樣就可以讓學(xué)生逐步學(xué)習(xí)到新的知識(shí)，從而就可以讓學(xué)生對(duì)物理學(xué)研究方法有更深入的認(rèn)識(shí)；第三，有效地提高學(xué)生數(shù)學(xué)知識(shí)，由于大學(xué)物理力學(xué)內(nèi)容需要應(yīng)用一定的高等數(shù)學(xué)（例如微積分、矢量代數(shù)等），這樣就可以讓學(xué)生將數(shù)學(xué)知識(shí)的學(xué)習(xí)作為物理學(xué)的一種表述語言及工具的訓(xùn)練，為今后的學(xué)習(xí)奠定基礎(chǔ)。

在教學(xué)活動(dòng)中要想真正實(shí)現(xiàn)該目標(biāo)，把握住內(nèi)容的核心是很重要的。就拿運(yùn)動(dòng)學(xué)來說，其核心內(nèi)容就是描述物體的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)。所以，對(duì)于運(yùn)動(dòng)方程的運(yùn)算就要采用微積分進(jìn)行運(yùn)算，也就是說，可以隨時(shí)求出物體在任何一個(gè)時(shí)刻的位置、加速度、速度以及軌跡等，以便達(dá)到對(duì)物體運(yùn)動(dòng)的完整描述。與此同時(shí)，大學(xué)物理屬于矢量形式的運(yùn)動(dòng)方程，這樣在一定程度上就對(duì)中學(xué)物理中所描述的直線運(yùn)動(dòng)以及拋體運(yùn)動(dòng)的公式進(jìn)行充分反映，同時(shí)這也是對(duì)不同運(yùn)動(dòng)形式進(jìn)行的一種概括以及表述，促使理論水平得到進(jìn)一步提高。除此以外，通常運(yùn)動(dòng)方程都是采用矢量形式來進(jìn)行表述的，無形中就會(huì)遇到矢量的運(yùn)算，尤其是矢量的點(diǎn)積以及叉積，這些對(duì)以后許多物理量的表述、磁場(chǎng)力、力矩等都是一種非常好的訓(xùn)練以及學(xué)習(xí)。所以，力學(xué)教學(xué)的一項(xiàng)基本任務(wù)就是在特定條件下求出相應(yīng)的運(yùn)動(dòng)方程。

3.要適當(dāng)?shù)胤从吵隽W(xué)的實(shí)際應(yīng)用。在當(dāng)前的教育體制中，往往認(rèn)為基礎(chǔ)課就是為專業(yè)課所服務(wù)的。也就是說，專業(yè)課需要的內(nèi)容就去講，專業(yè)課不需要的內(nèi)容就不去講，專業(yè)課所安排的時(shí)間多就去多講，專業(yè)課安排的時(shí)間少就少講，這在一定程度上反映在教材的編寫以及教學(xué)計(jì)劃的安排上。筆者認(rèn)為這種看法存在不合理之處，首先，大學(xué)物理教學(xué)的目的就是促使學(xué)生對(duì)物理學(xué)習(xí)的內(nèi)容、方法、歷史發(fā)展等進(jìn)行一個(gè)全面的了解，同時(shí)這也屬于一門提高學(xué)生科學(xué)素質(zhì)、科學(xué)思維方法的重要基礎(chǔ)課，不單純地是為學(xué)習(xí)物理知識(shí)以及為專業(yè)課進(jìn)行服務(wù)；其次，物理學(xué)作為一門獨(dú)立的學(xué)科，呈現(xiàn)出特殊的體系以及研究方法，倘若隨意打亂順序，就會(huì)造成學(xué)生對(duì)物理學(xué)知識(shí)結(jié)構(gòu)、研究方法的認(rèn)識(shí)有片面性，這樣無形中也會(huì)對(duì)學(xué)生的科學(xué)思維方法、科學(xué)素質(zhì)的培養(yǎng)產(chǎn)生不利影響。因此，隨著國(guó)家不斷對(duì)高等教學(xué)進(jìn)行改革，在大學(xué)物理力學(xué)教學(xué)活動(dòng)中適當(dāng)反映出在生活中的實(shí)際應(yīng)用是很有必要的。在教學(xué)活動(dòng)中可以采用舉例子的方法來進(jìn)行反映，將實(shí)際生活中的力學(xué)應(yīng)用呈現(xiàn)給學(xué)生，讓學(xué)生充分感受到力學(xué)知識(shí)與實(shí)際生活密不可分，無形中也就調(diào)動(dòng)了學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性。

4.積極運(yùn)用多媒體教學(xué)。眾所周知，多媒體教學(xué)是集圖、聲、畫、文于一體的教學(xué)方式，屬于現(xiàn)代化教學(xué)的一種新型、有效的教學(xué)手段。在課程教學(xué)活動(dòng)中，積極采用多媒體教學(xué)方式，能夠?yàn)閷W(xué)生營(yíng)造出一種積極、輕松的學(xué)習(xí)氛圍，特別是對(duì)于大學(xué)物理力學(xué)教學(xué)內(nèi)容更應(yīng)該如此，這主要是因?yàn)槲锢砹W(xué)內(nèi)容本身就較為繁雜、抽象，而且需要畫出許多示意圖，這樣學(xué)生在學(xué)習(xí)活動(dòng)中非常容易感覺到枯燥，倘若將多媒體教學(xué)應(yīng)用在教學(xué)活動(dòng)中，就可以充分調(diào)動(dòng)學(xué)生的視覺和聽覺等感覺器官，從而就可以最大限度調(diào)動(dòng)學(xué)生學(xué)習(xí)物理的積極性和主動(dòng)性，對(duì)提高學(xué)生的學(xué)習(xí)效率也發(fā)揮了重要作用。除此以外，在物理力學(xué)教學(xué)活動(dòng)中，充分發(fā)揮網(wǎng)絡(luò)優(yōu)勢(shì)也是很有必要的。教師可以積極借助網(wǎng)絡(luò)這一平臺(tái)搜集與力學(xué)內(nèi)容相關(guān)的信息，比如說物理科技發(fā)展的最新動(dòng)態(tài)、與力學(xué)相關(guān)的笑話等，這樣在課堂學(xué)習(xí)活動(dòng)中不僅有效地打破了沉悶的學(xué)習(xí)環(huán)境，而且促使學(xué)生對(duì)科技發(fā)展前沿有了一定的了解，這樣也就激發(fā)了學(xué)生對(duì)物理知識(shí)探索的欲望。與此同時(shí)，教師還可以憑借網(wǎng)絡(luò)搭建起論壇、博客等交流平臺(tái)，加大學(xué)生之間的互動(dòng)和交流，而且還可以發(fā)布一些最新的信息，便于對(duì)學(xué)生在學(xué)習(xí)過程中存在的問題進(jìn)行及時(shí)解決。

5.采用遷移式教學(xué)方法。教師對(duì)大學(xué)力學(xué)和中學(xué)力學(xué)之間的差異要熟練掌握，這樣在教學(xué)的過程中才能善于從學(xué)生已經(jīng)具備的知識(shí)結(jié)構(gòu)出發(fā)，逐步遷移過渡到新的知識(shí)體系，把新的概念和原理與學(xué)生已有的熟悉的概念做類比，促進(jìn)學(xué)生在學(xué)習(xí)新概念的時(shí)候發(fā)生正向的積極的遷移，以便達(dá)到更好的教學(xué)效果。

總而言之，大學(xué)物理力學(xué)是與現(xiàn)實(shí)生活息息相關(guān)的學(xué)科，同時(shí)也屬于物理學(xué)中的一個(gè)重要分支，對(duì)學(xué)生今后的學(xué)習(xí)具有重要的作用。

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