物理教學(xué)的特殊性

楊力宇

摘要：物理學(xué)的教學(xué)共性已普遍為物理教學(xué)工作者廣泛研究和認(rèn)知，但其特殊性卻少為談及。準(zhǔn)確分辨和認(rèn)識(shí)事物的特殊性，往往是磨出打開此門而非彼門的鑰匙。本文試淺析物理教學(xué)的特殊性，愿為教學(xué)質(zhì)量的提高呈我之管見(jiàn)。

關(guān)鍵詞：物理教學(xué) 規(guī)律 特殊性

【中圖分類號(hào)】G633.7

遵循物理教學(xué)規(guī)律，提高物理學(xué)科的教學(xué)質(zhì)量，是每一位物理教學(xué)工作者不懈追求的目標(biāo)。在現(xiàn)行教學(xué)體系中，更多地重視橫向各學(xué)科教學(xué)規(guī)律的普遍性研究，較少地探求物理學(xué)科自身教學(xué)的差異性和特殊性。

一般地，知事物的共性，往往用通用的方法可以解決通常的問(wèn)題；但對(duì)事物的特殊性，往往需用有別于其它事物的方法，去認(rèn)識(shí)、分析該事物，并需用專用的、獨(dú)特的方法才能解決這些特殊的問(wèn)題。因此，正確地認(rèn)識(shí)物理學(xué)科的特殊性，是解決“物理教學(xué)難”的重要內(nèi)因。

那么，物理教與學(xué)有別于其它學(xué)科的特殊性有哪些呢？我認(rèn)為主要有以下幾個(gè)方面：

物理教學(xué)對(duì)數(shù)學(xué)有緊密的依存性

物理學(xué)是一門嚴(yán)密的理論科學(xué)，同時(shí)也是一門定量的精密科學(xué)。要學(xué)好物理，對(duì)計(jì)算分析工具-------數(shù)學(xué)，有極高的依存度，它增加了物理教與學(xué)的難度，這也許是物理教師教學(xué)中知道，但常常忽視的地方。

圖1，一負(fù)兩正等值電荷q置于邊長(zhǎng)為a的等邊三角形的頂點(diǎn)，求三角形幾何中心處的電場(chǎng)強(qiáng)度。解此物理問(wèn)題，需數(shù)學(xué)中的幾何學(xué)、向量及三角函數(shù)知識(shí)。而物理學(xué)只需提供點(diǎn)電荷強(qiáng)場(chǎng)及力的合成知識(shí)，求解此題，數(shù)學(xué)難度更大，耗時(shí)更多。

學(xué)習(xí)正弦交流電i=Imsin（ωt+θ），除用三角函數(shù)法外，還可用多種數(shù)學(xué)方法進(jìn)行研究，如相量法（即旋轉(zhuǎn)矢量法，圖2所示）、指數(shù)法、復(fù)數(shù)法、極坐標(biāo)法等，每種方法有某方面的運(yùn)算優(yōu)勢(shì)，同時(shí)也有其它方面的不足，在教學(xué)與分析中往往需要靈活選用。多數(shù)學(xué)生對(duì)這些數(shù)學(xué)知識(shí)都極感為難，而研究交流電不僅需要熟練掌握這些知識(shí)，還需這些數(shù)學(xué)方法的相互轉(zhuǎn)換，融會(huì)貫通，這對(duì)學(xué)好物理學(xué)提出了更高的數(shù)學(xué)要求，必將增加學(xué)習(xí)物理學(xué)的難度。

求變力的功，設(shè)及到位移元概念及微積分知識(shí)。又如，求電流在周圍空間的磁場(chǎng)（圖3），有畢奧-薩伐爾定律：

對(duì)此，物理學(xué)概念電流元和數(shù)學(xué)微積分知識(shí)是學(xué)習(xí)該部分物理知識(shí)的主要障礙，而后者在教學(xué)中需更多的時(shí)間和精力去回顧與補(bǔ)充。

要學(xué)好物理學(xué)，需全面扎實(shí)的數(shù)學(xué)功底，這對(duì)多數(shù)學(xué)生是一個(gè)難以企及的要求，由于數(shù)學(xué)工具難以滿足，導(dǎo)致物理學(xué)習(xí)也增添了更大的難度，差生多顯“雙難”，這是不爭(zhēng)的事實(shí)。然而很多物理教師，往往認(rèn)為我們只要教好物理知識(shí)部分，數(shù)學(xué)問(wèn)題一帶而過(guò)，就算完成教學(xué)任務(wù)。其實(shí)，物理與數(shù)學(xué)共生共榮，相互依存，只教純粹的物理知識(shí)，不耐心、不用心去教好相關(guān)數(shù)學(xué)知識(shí)部分，是很難教好物理學(xué)的。物理教師應(yīng)清醒地認(rèn)識(shí)到這一點(diǎn)，并在心理上應(yīng)有甘作鋪路石的良好心態(tài)。

物理思維方法有其顯著的學(xué)科獨(dú)特性

物理學(xué)是一門帶有獨(dú)特方法論性質(zhì)的學(xué)科。學(xué)習(xí)物理學(xué)，除有學(xué)習(xí)自然學(xué)科的共性外，還有其特殊性。從思維方法上，反映為“物理思想”。物理思想是在物理學(xué)這個(gè)領(lǐng)域里，對(duì)概念學(xué)習(xí)、定律理解、物理過(guò)程分析、實(shí)驗(yàn)方法等過(guò)程中的獨(dú)特思維方法。如在學(xué)習(xí)概念上，其它學(xué)科領(lǐng)域的概念往往比較直白，把握住內(nèi)涵和外延就可較好掌握。而學(xué)習(xí)物理學(xué)的許多概念，不僅需嚴(yán)格認(rèn)識(shí)內(nèi)涵和外延，還常常對(duì)應(yīng)不同的狀態(tài)和不同的物理過(guò)程緊密關(guān)聯(lián)的限定，并伴隨抽象的數(shù)學(xué)計(jì)算。

如電勢(shì)（電位）概念的講解，探討a點(diǎn)的電勢(shì)Va，其數(shù)學(xué)定義式為

上式有多種物理理解：（1）電勢(shì)Va等于在該點(diǎn)單位正電荷所具有的電勢(shì)能；（2）電勢(shì)Va等于將單位正電荷從a點(diǎn)移動(dòng)到參考點(diǎn)（零電勢(shì)點(diǎn)），電場(chǎng)力所做的功；（3）特殊地，理論研究上常選無(wú)窮遠(yuǎn)處為參考點(diǎn)，因而電勢(shì)Va等于將單位正電荷從a點(diǎn)移到無(wú)窮遠(yuǎn)處電場(chǎng)力所做的功。每種理解法，都可用相應(yīng)的數(shù)學(xué)表達(dá)式來(lái)表征。而后兩種設(shè)及到微積分計(jì)算，若試圖繞過(guò)它，又總不及數(shù)學(xué)語(yǔ)言精練，復(fù)雜問(wèn)題的定量分析又是“必經(jīng)之路”。借用數(shù)學(xué)公式理解物理意義即物理思想。第（1）種概念的理解是“靜止”的、“定點(diǎn)”的思維，是整體性的，好似與“過(guò)程”無(wú)關(guān)，物理思維側(cè)重于“狀態(tài)”；而第（2）、（3）兩種的理解是“動(dòng)態(tài)”的，在辨析過(guò)程中，其物理思維伴隨一種“經(jīng)歷”或“過(guò)程”。第（1）、（2）兩種表達(dá)式又具有普遍性，第（3）種具有特殊性。學(xué)生對(duì)第（3）種的理解，從該點(diǎn)積分到無(wú)窮遠(yuǎn)，又總要想象成一個(gè)具體的過(guò)程。這些思維方法在學(xué)生學(xué)習(xí)中具有相當(dāng)高的難度。

數(shù)學(xué)與物理思想千絲萬(wàn)縷的聯(lián)系，對(duì)教授者清楚的闡述和學(xué)習(xí)者多方位多層次的理解，都提出了較高的要求。

又如電場(chǎng)強(qiáng)度概念的講解，對(duì)定義式E=F/q，一方面說(shuō)，電場(chǎng)強(qiáng)度E等于這個(gè)電荷在該點(diǎn)所受電場(chǎng)力F與電量q之比，學(xué)生常理解為：q在公式中已經(jīng)參與了“運(yùn)算”，又要認(rèn)為電場(chǎng)強(qiáng)度E與該電荷無(wú)關(guān)，這讓學(xué)生摸不著頭腦。

物理學(xué)規(guī)律離不開數(shù)學(xué)，但又不全同于數(shù)學(xué)。數(shù)學(xué)僅是物理學(xué)的工具，所運(yùn)算的物理規(guī)律與結(jié)論，最終要回歸到物質(zhì)世界的客觀存在中檢驗(yàn)，若客觀世界存在則合理，否則則摒棄。用數(shù)學(xué)求解的物理多解問(wèn)題、解出的距離為負(fù)值，求解出的某物理量超出限定范圍，其取舍決定于物理。物理依賴于數(shù)學(xué)，數(shù)學(xué)服從于物理，這些都反應(yīng)出獨(dú)特的物理思想。

對(duì)力分解的應(yīng)用原則-------按“效果”進(jìn)行分解，運(yùn)動(dòng)的獨(dú)立性原理和疊加原理等等都體現(xiàn)出物理思想的思維特殊性。

物理規(guī)律的探索有較強(qiáng)的隱密性與曲折性

物理規(guī)律的認(rèn)識(shí)，往往從遇到困難-------提出猜想（假設(shè)）-----實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證------得到新的發(fā)現(xiàn)與認(rèn)識(shí)-------再新的驗(yàn)證-------再得結(jié)論------循環(huán)往復(fù)。牛頓第一定律、萬(wàn)有引力定律的揭示、“以太”的否定，即光速不變?cè)淼目隙ǎ俭w現(xiàn)了物理規(guī)律發(fā)現(xiàn)的隱密性和曲折性，這給我們追尋和揭示物理規(guī)律增加了理解難度。

總之，我們要破解“物理教與學(xué)難”之癥結(jié)，須理性分析物理這一學(xué)科自身的特點(diǎn)、認(rèn)知規(guī)律，在研究物理教學(xué)普遍性規(guī)律的同時(shí)，還應(yīng)重視其特殊性。如能準(zhǔn)確地發(fā)現(xiàn)問(wèn)題，便能尋找到解決這一問(wèn)題的方法。只有認(rèn)識(shí)到事物的特殊性，才能磨出打開此門而非彼門的鑰匙，這往往又是解訣具體問(wèn)題的決定性一環(huán)。endprint