工科院校大學物理課程教學中若干問題的探討

張志清

摘要：大學物理作為工科院校各專業學生重要的必修課程，為培養高素質的專業技術人才起著不可替代的作用。然而，在當前的大學物理教學中還存在著不少問題。本文將從對該門課程的認識、以及從全局的眼光對物理知識的布局、大學物理的教學模式的改革等方面，對工科專業大學物理的教學進行了深入細致的探討。

關鍵詞：大學物理；工科院校；教學改革

中圖分類號：G642.0 文獻標志碼：A 文章編號：1674-9324（2017）22-0179-02

隨著我國綜合國力的不斷增強，工業化程度的不斷提升，對工程技術人員的需求不僅體現在數量上的增加，更重要的體現在質量上：各行各業更需要那些基礎扎實、頭腦靈活、思路開闊、富有創新性的技術人才。社會需求就是高校改革的導向，是培養模式轉變的動力所在。這對工科院校來說，尤其如此。

為了應對社會需求的變化，上至高校的領導，下至一線的教師都在思考著一個不可回避的問題：培養模式怎樣轉變？對這個問題的回答眾說紛紜，但有一點是肯定的，那就是傳統的教育模式和理念不能是一成不變的。大學物理作為工科教育中一門必修的基礎課，是整個自然科學和工程技術科學的基礎，同樣要面臨如何進行教學改革的問題。適當的教學改革對學校培養高素質的工程技術人員，對學生將來在本專業領域有所突破都是至關重要的。這是大家普遍認同的，但對于工科院校，怎樣來教才能使學生收益更多、更快？肯定沒有一個確定的答案。本文將對結合自己在教學中遇到的幾點問題進行分析和探討。

一、大學物理作為一門系統的學科體系，不可急功近利

從17世紀伽利略和牛頓開創經典物理學，到19世紀末建成的一個包括力、熱、光、電磁等在內的完整理論體系，經歷了二百多年的歷史，是人類認識自然、改造自然的有力工具。要系統地掌握這些知識必須有一定的課時量保證。但許多工科院校非物理專業的做法是大幅壓縮大學物理的學時。這樣的做法弊處應大于利處，原因是這樣的，隨著我國高校不斷擴大招生規模，學生的整體平均知識水平難免會受到影響，這就更需要又不少于擴招前的學時來保障。但在專業學習方面，各自院系可能更側重專業技能的學習，忽視了基礎知識的重要性，希望在短期內學生的專業素養有很大進步。這種心情是可以理解的。但俗話說得好砍柴不誤磨刀工。專業素養的修煉不可急功近利，需要基礎理論知識的涵養。而基礎知識的學習不能走捷徑，不能圖快。這一點西方發達國家做得很好，他們的理工科在一、二年級不分理科、工科，不分專業，大學物理課時在400個以上。素以技術立國的日本甚至在文、史、經濟等專也業開設了基礎物理課程[1]。當然，在國內有些工科院校如清華大學仍然把大學物理放在重要地位，保證有充足的課時（至少有128個理論課學時）。削減課時，最受傷的是作為課堂主體的學生，尤其是那些基礎較薄弱的學生，會喪失學習興趣和自信。另外，在一定程度上也會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物理學習的無縫對接

如果翻一下大學物理的教材，很容易發現好多物理原理、定理在高中甚至初中都出現過，許多作為高中時代的佼佼者都會認為大學物理不應該那么難學。等學完一學期后，這種想法很快就消失了。原因是什么呢？我在教學過程中就遇到許多學生和我抱怨，有些習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，在大學物理上冊中電磁學占了相當的比例[2]，而在解題時經常會遇到微分、積分的方法或思想。可以說整個大學物理，尤其是上冊，高等數學的工具——微元法對大學物理的學習是至關重要的。誰不會用這個工具，理解不了這一思想的精髓，跨不過這個門檻，誰就很難通過大學物理的考試。比如，考慮一段帶電線段在某處的產生的場強，由于帶電線上不同位置到考查點的距離不同，不能當點電荷來處理。我們就需要采用微元法，建立坐標系后，在帶電線段上找一個線元，而這個線元即可以把它看成一個點，又可以把它看成一個小線段。微元的奇妙和威力就在于此，當把我們需要考慮該線元上的電荷電量時，把它看成一個小線段；當我們在計算這個線元在考察點產生的場強時，把它看成一個點。有些學生好像也明白這個道理，高等數學感覺學的也不錯，解一些積分運算也沒問題?？删褪且坏叫枰盐⒃ㄓ玫綄嶋H的物理問題，就犯愁，常出錯。這個問題歸根結底是高中物理和大學物理學習的銜接問題。經典物理的原理沒變，只是處理問題的工具變了，由代數運算變成了微積分運算。這一變化對大一、大二的學生來說，是一個門檻，有些突然。我們為何不在高中階段的學習中加入一些微元的思想和一些對微積分的認識。哪怕只是淺顯的一些知識，也不至于有一部分學生（甚至包含在高中時的優秀學生）遇到大學物理問題時不知所措，從而真正做到高中物理和大學物理的無縫對接，平穩過渡。

三、注重教學模式的多樣性

高校大部分大學物理教師都是運用多媒體教學，采用固定的ppt課件。當然，作為當今物理教學的一個總發展方向，多媒體教學模式有它很大的優點，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點，恰恰將會變成缺點。如此高效快速的授課模式，對有些程度差學生接受起來將會有困難[3]。我們知道，大學物理的學習具有很大的連貫性，一個典型的例子就是機械振動、機械波和光學這三章的內容。如果在機械振動這一章不能深刻理解描述振子在不同位置振動狀態—位相這個物理量（位相差為2π兩個振動的合成是相互加強的，位相差為π兩個振動的合成是相互減弱的），到機械波部分學習機械波的干涉，以及光學部分學習光的干涉時就會有困難。一個知識點沒有理解，下一個相關聯的知識點就更難理解。不理解的知識點越積越多，學習起來就很吃力。如此吃力的學習是不可能激發起興趣的。興趣是最好的老師，沒了興趣，就沒了學習的動力。這樣，那些基礎差的學生就不愿意聽課，不聽課作業就做不出來，一旦形成惡性循環，學習就越來越差。所以，掌握多種教學模式相結合的教學技巧是很有必要的。當然，這要根據不同章節的學習特點，來合理安排。比如，對于電磁學部分由于會涉及到大量的積分計算，這是大部分學生的弱項。如果仍舊單純地才采用多媒體教學方式，可能會使一部分學生不能深刻理解微元法的內涵，解題錯誤百出。如果能夠采用多媒體與傳統教學相結合的模式，效果會更好。理論講解采用多媒體授課，具體到一個例題，可以采用板書的形式，包括方法介紹和計算推導，一步步清晰地寫出來，會使學生的印象更深，掌握得更到位。再比如，對于光學這一章，雖然計算不是太難，但理論上比較抽象，不好理解。如果能夠和一些簡單的仿真演示實驗相結合效果會更好。

總而言之，在工科院校的大學物理的教學實踐中，為了培養學生扎實的理論基礎，大學物理的教學改革勢在必行，需要我們不斷探索。應該從當前的教育理念、教學目標、教學方法和手段入手摸索出適合自己所在高校學生的教學模式。從而為社會培養高素質創新型、實用型人才貢獻自己的力量。

參考文獻：

[1]邊靜.地方工科院校大學物理教學內容改革探索[D].山東師范大學，2008.

[2]羅益民，余燕.大學物理[M].北京郵電大學傳版社，2015.

[3]姚蘭芳.大學物理教與學現狀漫談[J].上海理工大學學報：社會科學版，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