應用型本科物理規律的教學思考

肖令平 周清華

摘 要： 應用型本科物理規律教學須適應應用型人才培養目標，更要注重物理規律的內涵和本質理解，并重視科學研究方法的學習，本文以庫侖定律為例，闡述物理規律教學的一些體會。

關鍵詞： 大學物理 庫侖定律 物理規律

江西科技學院近年來由規模發展向內涵發展和特色發展轉變，著力提高應用技術型與創新型人才培養質量，注重提高學生的實踐能力（解決實際問題的能力）和科學文化素質，讓學生最終具備較厚基礎、較寬口徑，并注重實踐、強調應用，為學生專業學習和人文素養提高奠定基礎。

一、現存問題

回顧以往教學，我校課程多以應試教育為主，學生多以通過考試和修學分為目的，對提高應用技術型與創新型人才培養質量未予以重視，大學物理課程教學存在以下問題。

1.以往大學物理課程主要強調物理概念和物理規律的結論，以及如何應用物理規律解題，理論性較強，學生學習興趣不高。

2.教師對物理概念的內涵、規律的形成過程、物理規律的內涵、本質的學習和理解不夠重視。通過學習學生只了解物理規律的內容和數學表達式，以及利用公式解題，導致課程理論性較強，學生學習興趣不高。

3.教學內容中未體現出大學物理與專業后續課程的重要性及對培養學生綜合能力和素質的作用。使各學院對大學物理多有不悅，不斷縮減課時，甚至提出取消大學物理課程；學生對大學物理學習的重要性認識不夠，一些學生迫于考勤壓力去上課，但身在曹營心在漢，被動學習效果顯而易見。

為了改變目前大學物理在我校的地位，大學物理教改小組對大學物理教學進行了改革，本文論述了物理規律教學改革對提高學生科學素養、文化素養的作用。

物理規律主要包含原理、定理和定律。通過介紹物理規律的內涵讓學生體驗科學探究。通過介紹物理規律形成過程讓學生了解科學研究方法，提高學生學習興趣。可見學習物理規律不僅可以讓學習者掌握基本物理知識，還可以提高學習者的技能。物理規律的建立主要由以下幾個步驟構成。

二、庫侖定律

庫侖定律是大學物理電磁學部分的第一個定律，是電磁學部分的開端，具有豐富、深刻的內涵和外延，包含深刻的物理思想，在電磁學部分教學中占據很重要的地位，本文以庫侖定律為例談談物理規律的教學思想及其作用。

因此，學習《庫侖定律》的目的不僅是學習《庫侖定律》的結論，而且包括運用《庫侖定律》解題。通過學習讓學生了解《庫侖定律》的內涵和本質。在學習過程中逐漸提高學生分析問題與解決問題的能力，培養獨立創新意識。

1.《庫侖定律》的建立是許多科學家經過長期艱苦的探索，運用類比推理的物理思想方法。類比法是一種常用的邏輯推理方法，根據具有相同或相似的內部屬性關系的兩個研究對象推知這兩個研究對象在其他方面的相同或相似之處。類比方法在各領域學習和研究中應用廣泛。

1687年7月，牛頓在其發表的論文《自然哲學和數學原理》中利用《萬有引力定律》，證明了質量分布均勻的球殼對放在其內部的物體沒有力的作用。普里斯特列在重復富蘭克林的實驗時，發現均勻帶電的球殼對放入其中的電荷也沒有力的作用，運用類比推理法，普里斯特列認為靜電場力與萬有引力的性質相似，他認為兩個靜止的電荷之間的相互作用力正比于它們之間距離的平方。

通過庫侖定律的建立我們發現把已有某些結論應用到新的研究對象可能得到意想不到的收獲，所以對物理思想方法的掌握，可以培養學習者、研究者的發散思維，使其思路開闊、少走彎路。

2.學習物理規律不僅要讓學生理解物理規律內涵，而且應明確適用條件。只有對物理規律內涵和適用條件有充分理解才能靈活運用定律分析問題和解決問題。《庫侖定律》的適用條件有：

（1）真空。由于《庫侖定律》是通過扭秤實驗進行驗證的，扭秤實驗的工作環境是亞真空，以此排除其他環境因素的影響。另外，研究任何規律都是從最簡單情況入手的，因此分析靜電現象時，首先從真空環境開始，《庫侖定律》中有“真空”的說法由此而得。但是，《庫侖定律》仍然適用于均勻介質中，只是將真空介電常數換做介質的介電常數。

（2）靜止。由于靜電現象一般指靜止電荷的電現象，且扭秤實驗是在電荷靜止情況下進行的，因此《庫侖定律》中有靜止的條件。但《庫侖定律》適用于場源電荷靜止、受力電荷運動的情況，但運動受力電荷對靜止的場源電荷的作用力不滿足《庫侖定律》，即二者不滿足牛頓第三定律。

因為靜止的場源電荷產生的是靜電場——電場的空間分布不隨時間變化，因此場源電荷對運動電荷的作用力滿足《庫侖定律》，但是運動電荷除了激發電場外，還要激發磁場。因此其作用力為電磁力，實踐表明，當電荷的速度遠小于光速c時，運動電荷對靜止電荷的作用力接近《庫侖定律》給出的結果。

（3）點電荷。點電荷是一個相對概念，只要帶電體的線度與兩帶電體間的距離相比可以忽略，則《庫侖定律》可以由點電荷推廣至點電荷組或連續帶電體。

3.《庫侖定律》的局限性。《庫侖定律》只給出了帶電體間的相互作用力的規律，說明其相互作用力是如何傳遞的。對電荷之間作用的媒介沒有說明，給學生留下懸念，激發學生興趣。

通過討論《庫侖定律》的適用范圍，不僅能增強學生獨立收集資料的積極性，更能培養學生嚴謹的科學態度。

通過《庫侖定律》的學習，學習者了解了定律的內涵，并通過內涵學習讓學習者了解定律的建立過程，培養學生科學素養。

參考文獻：

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[4]大學課程基本問題研究[M].鎮江：江蘇大學出版社，2010.

課題項目：本文得到江西科技學院“應用型本科院校大學物理課程內容改革研究”（課題編號：JY1510）和“大學物理精品課程（課題編號：KC1502）項目資助