工科院校大學(xué)物理課程教學(xué)中若干問題的探討

張志清

摘要：大學(xué)物理作為工科院校各專業(yè)學(xué)生重要的必修課程，為培養(yǎng)高素質(zhì)的專業(yè)技術(shù)人才起著不可替代的作用。然而，在當(dāng)前的大學(xué)物理教學(xué)中還存在著不少問題。本文將從對(duì)該門課程的認(rèn)識(shí)、以及從全局的眼光對(duì)物理知識(shí)的布局、大學(xué)物理的教學(xué)模式的改革等方面，對(duì)工科專業(yè)大學(xué)物理的教學(xué)進(jìn)行了深入細(xì)致的探討。

關(guān)鍵詞：大學(xué)物理；工科院校；教學(xué)改革

中圖分類號(hào)：G642.0 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號(hào)：1674-9324（2017）22-0179-02

隨著我國(guó)綜合國(guó)力的不斷增強(qiáng)，工業(yè)化程度的不斷提升，對(duì)工程技術(shù)人員的需求不僅體現(xiàn)在數(shù)量上的增加，更重要的體現(xiàn)在質(zhì)量上：各行各業(yè)更需要那些基礎(chǔ)扎實(shí)、頭腦靈活、思路開闊、富有創(chuàng)新性的技術(shù)人才。社會(huì)需求就是高校改革的導(dǎo)向，是培養(yǎng)模式轉(zhuǎn)變的動(dòng)力所在。這對(duì)工科院校來說，尤其如此。

為了應(yīng)對(duì)社會(huì)需求的變化，上至高校的領(lǐng)導(dǎo)，下至一線的教師都在思考著一個(gè)不可回避的問題：培養(yǎng)模式怎樣轉(zhuǎn)變？對(duì)這個(gè)問題的回答眾說紛紜，但有一點(diǎn)是肯定的，那就是傳統(tǒng)的教育模式和理念不能是一成不變的。大學(xué)物理作為工科教育中一門必修的基礎(chǔ)課，是整個(gè)自然科學(xué)和工程技術(shù)科學(xué)的基礎(chǔ)，同樣要面臨如何進(jìn)行教學(xué)改革的問題。適當(dāng)?shù)慕虒W(xué)改革對(duì)學(xué)校培養(yǎng)高素質(zhì)的工程技術(shù)人員，對(duì)學(xué)生將來在本專業(yè)領(lǐng)域有所突破都是至關(guān)重要的。這是大家普遍認(rèn)同的，但對(duì)于工科院校，怎樣來教才能使學(xué)生收益更多、更快？肯定沒有一個(gè)確定的答案。本文將對(duì)結(jié)合自己在教學(xué)中遇到的幾點(diǎn)問題進(jìn)行分析和探討。

一、大學(xué)物理作為一門系統(tǒng)的學(xué)科體系，不可急功近利

從17世紀(jì)伽利略和牛頓開創(chuàng)經(jīng)典物理學(xué)，到19世紀(jì)末建成的一個(gè)包括力、熱、光、電磁等在內(nèi)的完整理論體系，經(jīng)歷了二百多年的歷史，是人類認(rèn)識(shí)自然、改造自然的有力工具。要系統(tǒng)地掌握這些知識(shí)必須有一定的課時(shí)量保證。但許多工科院校非物理專業(yè)的做法是大幅壓縮大學(xué)物理的學(xué)時(shí)。這樣的做法弊處應(yīng)大于利處，原因是這樣的，隨著我國(guó)高校不斷擴(kuò)大招生規(guī)模，學(xué)生的整體平均知識(shí)水平難免會(huì)受到影響，這就更需要又不少于擴(kuò)招前的學(xué)時(shí)來保障。但在專業(yè)學(xué)習(xí)方面，各自院系可能更側(cè)重專業(yè)技能的學(xué)習(xí)，忽視了基礎(chǔ)知識(shí)的重要性，希望在短期內(nèi)學(xué)生的專業(yè)素養(yǎng)有很大進(jìn)步。這種心情是可以理解的。但俗話說得好砍柴不誤磨刀工。專業(yè)素養(yǎng)的修煉不可急功近利，需要基礎(chǔ)理論知識(shí)的涵養(yǎng)。而基礎(chǔ)知識(shí)的學(xué)習(xí)不能走捷徑，不能圖快。這一點(diǎn)西方發(fā)達(dá)國(guó)家做得很好，他們的理工科在一、二年級(jí)不分理科、工科，不分專業(yè)，大學(xué)物理課時(shí)在400個(gè)以上。素以技術(shù)立國(guó)的日本甚至在文、史、經(jīng)濟(jì)等專也業(yè)開設(shè)了基礎(chǔ)物理課程[1]。當(dāng)然，在國(guó)內(nèi)有些工科院校如清華大學(xué)仍然把大學(xué)物理放在重要地位，保證有充足的課時(shí)（至少有128個(gè)理論課學(xué)時(shí)）。削減課時(shí)，最受傷的是作為課堂主體的學(xué)生，尤其是那些基礎(chǔ)較薄弱的學(xué)生，會(huì)喪失學(xué)習(xí)興趣和自信。另外，在一定程度上也會(huì)削減廣大物理教師的工作熱情。

二、如何做到高中物理和大學(xué)物理學(xué)習(xí)的無縫對(duì)接

如果翻一下大學(xué)物理的教材，很容易發(fā)現(xiàn)好多物理原理、定理在高中甚至初中都出現(xiàn)過，許多作為高中時(shí)代的佼佼者都會(huì)認(rèn)為大學(xué)物理不應(yīng)該那么難學(xué)。等學(xué)完一學(xué)期后，這種想法很快就消失了。原因是什么呢？我在教學(xué)過程中就遇到許多學(xué)生和我抱怨，有些習(xí)題用高中方法就能解決的，但如果要求用微積分的方法就不知如何下手了。眾所周知，在大學(xué)物理上冊(cè)中電磁學(xué)占了相當(dāng)?shù)谋壤齕2]，而在解題時(shí)經(jīng)常會(huì)遇到微分、積分的方法或思想。可以說整個(gè)大學(xué)物理，尤其是上冊(cè)，高等數(shù)學(xué)的工具——微元法對(duì)大學(xué)物理的學(xué)習(xí)是至關(guān)重要的。誰不會(huì)用這個(gè)工具，理解不了這一思想的精髓，跨不過這個(gè)門檻，誰就很難通過大學(xué)物理的考試。比如，考慮一段帶電線段在某處的產(chǎn)生的場(chǎng)強(qiáng)，由于帶電線上不同位置到考查點(diǎn)的距離不同，不能當(dāng)點(diǎn)電荷來處理。我們就需要采用微元法，建立坐標(biāo)系后，在帶電線段上找一個(gè)線元，而這個(gè)線元即可以把它看成一個(gè)點(diǎn)，又可以把它看成一個(gè)小線段。微元的奇妙和威力就在于此，當(dāng)把我們需要考慮該線元上的電荷電量時(shí)，把它看成一個(gè)小線段；當(dāng)我們?cè)谟?jì)算這個(gè)線元在考察點(diǎn)產(chǎn)生的場(chǎng)強(qiáng)時(shí)，把它看成一個(gè)點(diǎn)。有些學(xué)生好像也明白這個(gè)道理，高等數(shù)學(xué)感覺學(xué)的也不錯(cuò)，解一些積分運(yùn)算也沒問題?？删褪且坏叫枰盐⒃ㄓ玫綄?shí)際的物理問題，就犯愁，常出錯(cuò)。這個(gè)問題歸根結(jié)底是高中物理和大學(xué)物理學(xué)習(xí)的銜接問題。經(jīng)典物理的原理沒變，只是處理問題的工具變了，由代數(shù)運(yùn)算變成了微積分運(yùn)算。這一變化對(duì)大一、大二的學(xué)生來說，是一個(gè)門檻，有些突然。我們?yōu)楹尾辉诟咧须A段的學(xué)習(xí)中加入一些微元的思想和一些對(duì)微積分的認(rèn)識(shí)。哪怕只是淺顯的一些知識(shí)，也不至于有一部分學(xué)生（甚至包含在高中時(shí)的優(yōu)秀學(xué)生）遇到大學(xué)物理問題時(shí)不知所措，從而真正做到高中物理和大學(xué)物理的無縫對(duì)接，平穩(wěn)過渡。

三、注重教學(xué)模式的多樣性

高校大部分大學(xué)物理教師都是運(yùn)用多媒體教學(xué)，采用固定的ppt課件。當(dāng)然，作為當(dāng)今物理教學(xué)的一個(gè)總發(fā)展方向，多媒體教學(xué)模式有它很大的優(yōu)點(diǎn)，比如信息量大、效率高等。但事物往往具有兩面性。如果不能合理的利用這些優(yōu)點(diǎn)，恰恰將會(huì)變成缺點(diǎn)。如此高效快速的授課模式，對(duì)有些程度差學(xué)生接受起來將會(huì)有困難[3]。我們知道，大學(xué)物理的學(xué)習(xí)具有很大的連貫性，一個(gè)典型的例子就是機(jī)械振動(dòng)、機(jī)械波和光學(xué)這三章的內(nèi)容。如果在機(jī)械振動(dòng)這一章不能深刻理解描述振子在不同位置振動(dòng)狀態(tài)—位相這個(gè)物理量（位相差為2π兩個(gè)振動(dòng)的合成是相互加強(qiáng)的，位相差為π兩個(gè)振動(dòng)的合成是相互減弱的），到機(jī)械波部分學(xué)習(xí)機(jī)械波的干涉，以及光學(xué)部分學(xué)習(xí)光的干涉時(shí)就會(huì)有困難。一個(gè)知識(shí)點(diǎn)沒有理解，下一個(gè)相關(guān)聯(lián)的知識(shí)點(diǎn)就更難理解。不理解的知識(shí)點(diǎn)越積越多，學(xué)習(xí)起來就很吃力。如此吃力的學(xué)習(xí)是不可能激發(fā)起興趣的。興趣是最好的老師，沒了興趣，就沒了學(xué)習(xí)的動(dòng)力。這樣，那些基礎(chǔ)差的學(xué)生就不愿意聽課，不聽課作業(yè)就做不出來，一旦形成惡性循環(huán)，學(xué)習(xí)就越來越差。所以，掌握多種教學(xué)模式相結(jié)合的教學(xué)技巧是很有必要的。當(dāng)然，這要根據(jù)不同章節(jié)的學(xué)習(xí)特點(diǎn)，來合理安排。比如，對(duì)于電磁學(xué)部分由于會(huì)涉及到大量的積分計(jì)算，這是大部分學(xué)生的弱項(xiàng)。如果仍舊單純地才采用多媒體教學(xué)方式，可能會(huì)使一部分學(xué)生不能深刻理解微元法的內(nèi)涵，解題錯(cuò)誤百出。如果能夠采用多媒體與傳統(tǒng)教學(xué)相結(jié)合的模式，效果會(huì)更好。理論講解采用多媒體授課，具體到一個(gè)例題，可以采用板書的形式，包括方法介紹和計(jì)算推導(dǎo)，一步步清晰地寫出來，會(huì)使學(xué)生的印象更深，掌握得更到位。再比如，對(duì)于光學(xué)這一章，雖然計(jì)算不是太難，但理論上比較抽象，不好理解。如果能夠和一些簡(jiǎn)單的仿真演示實(shí)驗(yàn)相結(jié)合效果會(huì)更好。

總而言之，在工科院校的大學(xué)物理的教學(xué)實(shí)踐中，為了培養(yǎng)學(xué)生扎實(shí)的理論基礎(chǔ)，大學(xué)物理的教學(xué)改革勢(shì)在必行，需要我們不斷探索。應(yīng)該從當(dāng)前的教育理念、教學(xué)目標(biāo)、教學(xué)方法和手段入手摸索出適合自己所在高校學(xué)生的教學(xué)模式。從而為社會(huì)培養(yǎng)高素質(zhì)創(chuàng)新型、實(shí)用型人才貢獻(xiàn)自己的力量。

參考文獻(xiàn)：

[1]邊靜.地方工科院校大學(xué)物理教學(xué)內(nèi)容改革探索[D].山東師范大學(xué)，2008.

[2]羅益民，余燕.大學(xué)物理[M].北京郵電大學(xué)傳版社，2015.

[3]姚蘭芳.大學(xué)物理教與學(xué)現(xiàn)狀漫談[J].上海理工大學(xué)學(xué)報(bào)：社會(huì)科學(xué)版，2003，（3）.

Discussion on the Several Problems about the College Physics Teaching in the Institutes of Technology

ZHANG Zhi-qing

（Department of Physics，Henan University of Technology，Zhengzhou，Henan 450052，China）

Abstract：As an important compulsory course for the students of each major in the institutes of technology，college physics plays an indispensable role in the cultivation of high-quality technical personnel.While，at present there exist a lot of questions in the college physics teaching.In this article，the engineering college physics teaching will be discussed in detailed from recognizing this course，the layout of the physical knowledge in global vision，and the reform of the teaching mode for the college physics，and so on.

Key words：college physics；institutes of technology；teaching reform