普通高校材料學(xué)專業(yè)大學(xué)物理教學(xué)內(nèi)容改革的幾點建議

　　摘 要： 本文探討了普通高校材料學(xué)專業(yè)大學(xué)物理教學(xué)內(nèi)容改革的問題，認(rèn)為可利用有限課時增加與材料學(xué)直接相關(guān)的內(nèi)容，如流體力學(xué)、熱學(xué)等，減少其他如光學(xué)、電磁學(xué)等內(nèi)容，從而增強學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，增大課堂內(nèi)容含量。
　　關(guān)鍵詞： 普通高校 材料學(xué)專業(yè) 大學(xué)物理課程 教學(xué)改革
　　
　　物理學(xué)是最基本的、包羅萬象的一門學(xué)科，它對整個科學(xué)的發(fā)展有著深遠(yuǎn)的影響。物理是材料學(xué)發(fā)展的基礎(chǔ)，材料學(xué)的發(fā)展離不開物理，最新的研究方向更是從偏重化學(xué)試驗轉(zhuǎn)向偏重物理分析。因為物理學(xué)在所有現(xiàn)象中起著基本的作用，許多領(lǐng)域的學(xué)生都要學(xué)習(xí)物理學(xué)。大學(xué)物理課程不僅可以提供物理學(xué)的基本內(nèi)容，而且可以訓(xùn)練學(xué)生的實驗、計算、邏輯思維等方面的能力，培養(yǎng)學(xué)生分析問題、解決問題的能力。可由于課時限制，大部分學(xué)生無法在課堂上完成全部的大學(xué)物理內(nèi)容的學(xué)習(xí)，無法有效建立起比較完整的物理思想。因此，有必要對現(xiàn)有的課程體系和教學(xué)內(nèi)容作出調(diào)整、壓縮、補充，進(jìn)一步提高普通高校的教育質(zhì)量。
　　1.普通高校大學(xué)物理教學(xué)現(xiàn)狀分析
　　1.1學(xué)生缺乏學(xué)習(xí)動力
　　當(dāng)今社會功利主義思想盛行，大部分學(xué)生在學(xué)習(xí)大學(xué)物理時，不能理解其重要性，認(rèn)為專業(yè)和以后的工作都與大學(xué)物理沒什么聯(lián)系，只為拿到學(xué)分勉強學(xué)習(xí)。上課不認(rèn)真、學(xué)習(xí)其他課程甚至逃課，課后抄襲作業(yè)甚至不寫作業(yè)，考試時作弊等現(xiàn)象比比皆是。
　　1.2教材更新速度慢
　　目前，大部分學(xué)校使用的教材都是沿用上個世紀(jì)的教材體系，只添加少許現(xiàn)代科技發(fā)展的簡介，缺乏足夠的吸引力，太多的內(nèi)容與現(xiàn)在日益減少的課時存在矛盾。
　　1.3對各學(xué)科內(nèi)容無差異
　　現(xiàn)在，絕大部分學(xué)校在安排大學(xué)物理課程時，都是由物理系統(tǒng)一安排，對各專業(yè)、學(xué)科不加區(qū)分，讓學(xué)生無法體會本門課程與自身專業(yè)的聯(lián)系，從而無法激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣［１］。
　　2.普通高校材料學(xué)專業(yè)大學(xué)物理教學(xué)改革的探索
　　2.1普通高校材料學(xué)專業(yè)大學(xué)物理教學(xué)改革的主要依據(jù)
　　材料學(xué)的發(fā)展離不開物理。材料學(xué)離開物理就會走入歧途，物理學(xué)不僅對現(xiàn)有材料學(xué)問題有著指導(dǎo)性作用，而且能影響材料學(xué)朝著夢想不到的方向前進(jìn)。
　　相對而言，材料學(xué)學(xué)習(xí)更加枯燥、深奧，缺少趣味性，強調(diào)的是抽象思維和實踐結(jié)果；而物理則形象、系統(tǒng)得許多。大學(xué)物理解決的問題相比中學(xué)時所學(xué)的更實際，大部分是為解決日常生活中常見的現(xiàn)象、問題。少了對數(shù)學(xué)公式的嚴(yán)密證明，主要是要了解公式的物理意義及其實用性，因而更有趣味性，更能激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。
　　現(xiàn)在大部分物理老師把物理當(dāng)數(shù)學(xué)來講，將物理本身的趣味性全部丟棄，而著重于物理規(guī)律內(nèi)在的聯(lián)系和整個物理體系的嚴(yán)密性，無法充分調(diào)動學(xué)生的主觀能動性，達(dá)不到好的教學(xué)效果。材料學(xué)專業(yè)的同學(xué)相對其他專業(yè)的學(xué)生，要求對物理學(xué)工具掌握得更好，并有一定的邏輯推理能力，所以講課時可以更注重對物理現(xiàn)象的描述、分析，并由此建立方程的物理過程的講解，而對具體解題過程弱化處理，幫助學(xué)生建立一定的物理思想，能用物理學(xué)工具解決材料學(xué)問題。
　　2.2普通高校大學(xué)物理教學(xué)改革的具體建議
　　我結(jié)合教學(xué)經(jīng)驗，建議針對材料學(xué)專業(yè)學(xué)生將大學(xué)物理課程內(nèi)容做如下補充和調(diào)整。
　　2.2.1數(shù)學(xué)篇。
　　在課程開始前，要補充相關(guān)數(shù)學(xué)知識。材料學(xué)專業(yè)的學(xué)生，一般大學(xué)物理開得早，高等數(shù)學(xué)還沒有學(xué)完整，而大學(xué)物理課程是建筑在高等材料學(xué)基礎(chǔ)上的，在物理課前補充說明相應(yīng)的數(shù)學(xué)知識是很有必要的。否則學(xué)生們在理解問題的物理過程時，會因為數(shù)學(xué)知識不足而不能理解整個解題過程，教學(xué)效果也會很不理想。
　　這部分知識主要是重建微元概念及矢量模式。與純數(shù)學(xué)不同，物理中的數(shù)學(xué)公式、變量更強調(diào)物理意義，一些量可以存在于數(shù)學(xué)中，卻因為沒有物理意義，必須在物理問題中舍去。最簡單常見的就是物理中一般是不存在負(fù)數(shù)時間的，但數(shù)學(xué)中卻允許它存在，在介紹微元概念時要區(qū)別于數(shù)學(xué)中的概念，強調(diào)它們的物理意義。在建立方程時更要關(guān)注是否有物理意義，方程兩邊量綱是否一致，等等。
　　另一個要重建的就是矢量概念，數(shù)學(xué)中矢量重點在于代數(shù)結(jié)果，忽略了方向問題。物理課前要重點強調(diào)矢量運算時結(jié)果的方向變化。
　　2.2.2力學(xué)、狹義相對論篇。
　　力學(xué)部分知識是經(jīng)典物理的基礎(chǔ)，也是同學(xué)們在高中階段有所了解的部分，但大學(xué)物理增加了知識容量，可以解決一些更加實際的問題。這部分知識的重點在于物理概念的由來、原始定義、使用范圍。利用物理規(guī)律，大部分現(xiàn)實問題可以通過建立合適的數(shù)學(xué)模型得以解決。對材料學(xué)專業(yè)的同學(xué)，更多練習(xí)要利用原始概念通過微積分計算物理量，而對各種守恒規(guī)律簡化計算的練習(xí)可適量減少。
　　除了傳統(tǒng)的內(nèi)容外，對材料學(xué)專業(yè)的同學(xué)可以適量補充流體力學(xué)、材料力學(xué)的內(nèi)容，讓同學(xué)們熟悉矩陣運算的方法。
　　而狹義相對論與材料學(xué)關(guān)系不大且難以理解，可略去不講。
　　2.2.3光學(xué)篇。
　　通用教材中力學(xué)部分大都包括振動、波動內(nèi)容，介紹完這部分可以直接講解光學(xué)內(nèi)容。因為力學(xué)部分補充了大量內(nèi)容，按一般習(xí)慣講解熱學(xué)部分或是電磁學(xué)部分，課時不夠，講解不充分，效果也不好。尤其對材料學(xué)專業(yè)學(xué)生，熱學(xué)部分是需要重點介紹的，涉及概率統(tǒng)計的內(nèi)容，如果放在第一學(xué)期是講不完的，到第二學(xué)期再接著講學(xué)生大都忘得差不多了，所以不如先講解光學(xué)部分，可以完整講完，這樣有助于學(xué)生建立比較完整的概念體系。
　　此外，在波動部分大部分教材都沒有涉及波速的問題，而材料力學(xué)牽涉到波速的問題，所以應(yīng)該對波速只取決于介質(zhì)本身性質(zhì)，而與其傳遞的振動無關(guān)做一個簡單的推導(dǎo)。
　　對材料學(xué)專業(yè)的學(xué)生，光學(xué)部分應(yīng)著重介紹光譜分析與應(yīng)用方面，并對最新的材料檢驗手段及其基本原理稍做介紹。
　　第一學(xué)期包括上述三個部分的內(nèi)容，重點在于讓學(xué)生們理解物理定義，掌握各定義、定理、定律之間的邏輯關(guān)系，了解抽象的材料學(xué)公式中蘊含的物理意義，培養(yǎng)學(xué)生的物理思維能力，能對實際問題提出其中包含的物理過程并尋找物理解釋。
　　2.2.4熱學(xué)篇。
　　幫助學(xué)生理解概率統(tǒng)計在科學(xué)研究領(lǐng)域的作用。在微觀領(lǐng)域，由于參與的粒子量巨大，已經(jīng)無法利用分析單個粒子的物理性質(zhì)再外推到整個系統(tǒng)的傳統(tǒng)做法，必須用到統(tǒng)計概念，理解大量的偶然性中蘊含的必然性，看到完全無規(guī)則的微觀粒子卻在系統(tǒng)的宏觀層面顯示出了穩(wěn)恒的現(xiàn)象特征。
　　在介紹熱力學(xué)第一定律時補充焓的概念，介紹熱力學(xué)第二定律時補充熵的概念，因為熵與焓都是材料學(xué)中常用的表征材料特性的物理量。
　　2.2.5電磁學(xué)篇。
　　電磁學(xué)體系相對完整、嚴(yán)密，可在數(shù)學(xué)上完成推導(dǎo)并嚴(yán)格證明。講解時要避免上成數(shù)學(xué)課，必須強調(diào)物理概念、過程、思想。同時要說明所有的規(guī)律不僅是推導(dǎo)出來的，而且是經(jīng)過實驗證實的，要簡要介紹對應(yīng)的實驗方法、儀器、結(jié)論，并要看到數(shù)學(xué)工具對物理學(xué)發(fā)展的積極作用——有時可以預(yù)測還沒被發(fā)現(xiàn)的物理現(xiàn)象、規(guī)律，可以應(yīng)用到以后的材料學(xué)研究中。但這部分內(nèi)容整體上與材料學(xué)關(guān)系不太密切，可以略講，留出時間講解量子力學(xué)部分。
　　2.2.6量子力學(xué)篇。
　　這兩部分內(nèi)容相對材料學(xué)專業(yè)學(xué)生關(guān)系重大，且內(nèi)容復(fù)雜，如時間不夠，可僅介紹其基本思想、理論、方法，以及具體應(yīng)用；如果時間充裕，最好可以系統(tǒng)、詳盡地介紹量子力學(xué)及原子物理初步的知識，引入一部分固體物理的內(nèi)容，著重介紹分析問題的方法、步驟，對材料專業(yè)的學(xué)生更有幫助。
　　普通高校的學(xué)生學(xué)習(xí)大學(xué)物理的主動性一般，大部分學(xué)生還是沿用高中時期的學(xué)習(xí)方式跟隨老師的課堂教學(xué)學(xué)習(xí)。大學(xué)物理課程內(nèi)容多，無法對學(xué)生一一詳細(xì)介紹。為保證一定的學(xué)習(xí)效果，必須對課本內(nèi)容有所取舍。因為什么都教的結(jié)果必然是學(xué)生什么都學(xué)不會，不如大膽取舍，讓學(xué)生對所教授的內(nèi)容有系統(tǒng)的、深入的了解。
　　
　　參考文獻(xiàn)：
　　［1］陳麗，陳巧玲.與專業(yè)相結(jié)合的大學(xué)物理教學(xué)探索［J］.教學(xué)園地，2010.12.042.
　　
　　高校基金項目：伴隨分解的聚集演化行為的研究（XLY-201113）。