《物理學》與《工程力學》的教學特點

【摘 要】我是一名從事物理教學工作的一線教師，具有二十多年的物理教學經驗，由于工作需要，2006年開始又從事了《工程力學》的教學工作。雖然工程力學與物理學有一定的聯系，但工程力學有其自身的特點，并且具有一定的專業性。在教學工作中，為了圓滿完成教學任務，我潛心研究它們的教學特點，教學聯系，使學生學習更加輕松愉快。

【關鍵詞】物理學 工程力學

首先從廣度上看，物理學涉及了力學、電學、熱學、光學、原子物理學等，而工程力學只涉及了物理學的力學部分；物理學是一門為學習專業基礎課（如《電工電子學》《工程力學》等）打基礎的學科，而工程力學是為學習專業課（《礦山壓力與控制》《井巷工程》等）打基礎的學科。所以對于高職院校的學生來說，難度要求降低了，專業要求提高了。教師在授課時，要幫助學生克服畏難情緒（特別是對“文科”學生而言），明確告訴學生，在專業課的學習中也許用到工程力學中的一個“點”，但我們現在就要學好一個“面”。從而調動學生的學習積極性，激發學生的學習熱情，為今后學習打下良好的學習基礎。

第二，從宏觀上看，工程力學與物理學有很多相通的地方，從微觀上看又有很多不同的地方。例如，在靜力學中，從物理學角度出發，為了研究問題的方便，在許多情況下可以將物體看成質點，只有在研究物體的轉動問題時才將物體看成剛體，而在工程力學中卻不能忽略物體的大小和形狀，只能將物體看成剛體；在物理學中，即使將物體看成剛體也無需考慮物體的形變，而在工程力學中，我們必須考慮物體的承載能力（即強度、剛度、穩定性），從而必然要研究物體的形變，此時要將“剛體”假設成“變形固體”。

第三，學好物理學必須掌握一定的數學知識，尤其是在大學階段，不具備《高等數學》手段，就不能解決物理問題；而學好工程力學除了掌握一定的數學知識外，還必須具備相關的其他專業課（如《工程制圖》《機械制造》）的知識。這就不但要求學生要學好相關知識，同時要求教師也要掌握相關知識。

在物理教學中，要運用多種方法突出物理概念教學。物理概念的教學是提高教學質量的關鍵，也是極為重要的教學環節。 物理概念是物理學的基礎，如果沒有建立起清晰的物理概念，要想學好物理基礎知識是不可能的。在講授物理概念時，我認為應從以下幾點入手：⑴運用實驗、模型形成概念。物理學是一門以實驗為基礎的自然科學，物理學也應該以實驗為基礎。通過實驗和演示，能使學生理解如在學習和物理規律性，培養學生學習物理的興趣，使學生從感性認識上升到理性認識，培養思維能力和解決實際問題的能力。⑵ 運用類比的方法認清概念。在培養學生善于從現象中抽象概括出事物本質特征的同時，還要讓學生學會新舊物理知識和公式進行類比的方法，抓住一類規律的相似屬性，從類比中加深對概念和公式的理解。運用類比分析方法講解物理概念，除了加深對概念的理解，同時也避免混淆，防止張冠李戴。⑶找出關鍵的“字”或“詞”提煉概念。物理學中的概念、規律有些很平淡、簡單，有些抽象、復雜。在基本概念的教學中，千萬不要平鋪直敘。要在講解過程中，抓住關鍵的“字”或“詞”進行剖析，強化學生對概念的認識、理解。⑷挖掘內涵、拓展外延、強化概念。物理概念是反映物理變化中特有屬性的一種思維形式。所謂內涵（既實質）是該物體在物體變化中的特殊性屬性，通常用“定義”表示。所謂外延就是概念的適用范圍和條件，是某一物理概念反映的對象的總和，通常用“劃分”表示。抓住內涵可以準確地理解概念的本質，它們是相輔相成的。⑸精選習題鞏固概念。教學大綱指出：“做好練習是使學生牢固地掌握基礎知識，靈活地解決實際問題的重要途徑。”學以致用，是練習鞏固概念、靈活地運用所學知識的良好途徑。在突出概念教學的過程中，除了前述幾種方法外，還要精選習題。其原則是：緊緊圍繞概念；靈活運用概念。

在工程力學的教學中，除了借助物理教學的精華外，還要突出它的專業特點，注重專業術語的運用。在工程力學的教學中，我們主要注意以下幾點：⑴工程力學中的有些概念源于物理學概念要精講甚至不講，有些概念專業性很強要詳細地講、反復地講。例如，在講授“主矢量”與“主矩”時，涉及了力的平移定理（工程力學方面），又涉及了力的投影定理（物理力學方面）。在運用好前面所學的知識的同時，又理解了“主矢量”與“主矩”的概念，為今后學習平面任意力系的平衡方程奠定了堅實的基礎。⑵在工程力學中更注重它的實用性。例如，在求構件某一截面上的應力時，要求運算過程中面積的單位采用平方毫米（其國際單位是米），力的單位采用國際單位牛頓，這樣應力的單位就是用實用單位兆帕（其國際單位是帕斯卡）。又如，在求梁彎曲時橫截面上的剪力及彎矩時，如果按照平衡條件，剪力、彎矩的符號規定繁瑣難記，而采用實用方法即“左上右下生正剪”“左順右逆生正彎”就比較簡單易記。⑶注重基礎做好鋪墊。工程力學中，靜力學雖然不是重點內容，如果做好鋪墊，材料力學就更加容易理解；在講授內力概念時，雖然在求應力時涉及內力比較簡單，但教師切記不要嫌麻煩，亦步亦趨、做好鋪墊，使學生在應用內力求解其他問題時能一目了然地、非常熟練地求出內力的大小和方向。總而言之，工程力學的知識面相對物理學知識面“窄”了，但工程力學卻要求專業性更“精”了。