大學物理與中學物理在教學內容與教學方法上的銜接*①

楊毅 黨玉敬 顧玉宗 張忠鎖 尹國盛

(河南大學物理與電子學院 河南 開封 475004)

以物理學基礎知識為主要內容的大學物理課程，是我國普通高等院校理工科各專業的一門重要的通識性必修基礎課[1].大學物理與中學物理在教學方法上也應體現其自身的特點與要求.做好大學物理和中學物理在教學內容與教學方法上的銜接，是實現二者順利過渡的關鍵所在，也是成功開展大學物理課程的重要保證.

1 大學物理與中學物理在教學內容上的銜接

按照《全日制義務教育物理課程標準》[2]和《全日制普通高中物理課程標準》[3]的要求，目前的中學物理教材經過數次改革后，在內容安排上已做出較大幅度的修改和調整.但從中學物理的教學實際考慮，其內容的選取仍具有相當的局限性.與之相比，大學物理所涉及的內容更加廣泛、完整，更具有系統性.要做好二者的銜接，則在大學物理教學內容的安排上就應當充分考慮中學物理教材的現況，突出大學物理課程重點.以光學課為例，現在的中學物理教材中有關這部分的內容主要集中在幾何光學方面，而對于波動光學的介紹通常是比較少的，往往只是對其中的一些基本概念進行簡單介紹.因此，在大學物理課程的內容安排上，應盡量避免與中學物理的內容過多重復，對幾何光學的內容可以只進行簡要介紹，或是將這部分作為學生自學的內容即可.而對波動光學部分，則可以根據專業特點和需要，進行有針對性的詳細介紹，一方面應讓學生理解和掌握光的干涉、衍射和偏振等核心知識點所涉及的概念、原理和分析方法；另一方面還可以對其中的一些擴展性內容(如邁克耳孫干涉儀、光的雙折射現象等)進行適當地介紹.由此，可以在有限的課時內讓學生更全面地掌握光學的相關知識，加深學生對光學現象及其本質的認知，而且對培養學生探索未知的熱情，提高其科學素養也會有所裨益.

在大學物理課程中盡管介紹了中學物理某些內容，但并不能像上面提到的幾何光學那樣簡化處理，那么就需要采取更加靈活和有針對性的方式做好這些內容的銜接.以質點運動學的內容為例，中學物理已對這一部分做了比較具體的介紹，其中涉及的許多主要概念，如質點、位移、速度和加速度等，學生都已經了解.但中學物理的介紹更側重于從定性的角度對物理現象進行分析，所分析的問題也往往具有一定的特殊性(例如勻速或是勻變速情況)，采用的方法和分析結果都有局限性.與之不同的是，大學物理在分析質點運動學問題時，更加強調對物理概念本質的探討，而且研究的問題更為一般化.因此，在大學物理課程中可以將與中學內容重復的部分簡化，而將重點放在對這些原有概念更深層次的討論與分析上，著重挖掘和擴展這些原有概念的新內涵.為實現這一目標，可以先簡要回顧中學物理已教授過的內容，使學生迅速回憶起相關重點，同時引導學生注意到中學物理在相關物理問題分析上的不足，從而自然地導入大學物理對這些問題的處理思想，并使學生更加深刻地理解有關物理概念的實質內涵.通過內容上的有效銜接，既能使大學物理與中學物理保持連續性，也能使學生更好地理解大學物理的教學內容.

2 大學物理與中學物理在教學方法上的銜接

2.1 熟練運用高等數學方法掌握大學物理分析手段和技巧

大學物理與中學物理在教學方法上存在的顯著差異是二者所運用的數學手段不同.中學物理所依賴的數學工具主要是初等數學，而大學物理的數學處理手段則主要建立在高等數學的基礎上.對于剛接觸大學物理的新生，如何適應這種數學分析手段的改變，常常會成為其學習大學物理感到的困難環節之一.要做好這方面的銜接工作，并不僅僅是學好高等數學，更重要的是要讓學生將對物理概念的理解和數學分析手段有效地結合起來，需要在教學過程中引導學生從物理分析入手，逐漸熟悉所應采用的數學技巧.

例如，在力學部分中，經常遇到與力有關的衍生概念，如力的沖量、功等，中學物理囿于數學方法的限制，對這些概念的介紹基本只能局限于恒力的特殊情況，其適用范圍有限，且容易造成學生對概念的理解不準確，導出的公式也不能滿足變力的一般情形.要對這些概念做更全面的理解，必須采用高等數學.大學物理在介紹這些內容時[4～7]，為了更好地揭示相關概念的實質，一般都從微分表達式入手，再通過積分的方法得出所要的結果.具體來說，通過中學物理的學習，學生已知道恒力的沖量以及恒力做功的計算方法，但不能直接應用在變力的情況下，因此可以先從一個極短的時間，即時間微分元dt，或是極小的位移，即位移微分元dr的情形入手——在這種微分情況下可以將力的作用視為恒力，如此則可以使學生在中學物理知識的基礎上理解和掌握這些問題在微分條件下的處理結果.通過上述分析，可以順利導出力的沖量的微元表達式，即

dI=Fdt

以及功的微元，即元功表達式

dA=F·dr

如果需要計算的是一段時間內力的沖量或一段位移過程中力所做的功，則很自然地只需將以上的微分結果通過積分的方法便可得到，即

和

上述分析方法的采用，可以使學生對沖量與功的概念有進一步的理解，對相關問題的認識也更全面，同時在分析過程中也能更深刻地體會到高等數學方法的應用技巧.沖量與功的概念在中學物理已有介紹，而大學物理對它們的進一步分析、探討更能突出大學物理在處理方法上不同于中學物理的特點，而且也更有利于學生掌握其他與變力有關問題的處理方法.

與之類似，大學物理課程中有許多問題的處理思想及其運用的數學手段都具有一定的代表性.通過對這些典型問題進行重點討論與分析，能讓學生更清楚地體會到大學物理與中學物理在分析方法上所具有的明顯區別，從而對類似問題的討論可舉一反三、事半功倍，非常有利于促進大學物理與中學物理之間的銜接.此外，這種有效的引導模式也鍛煉了學生的分析能力，并逐漸培養學生在掌握物理原理的同時，認識、熟悉并掌握高等數學的分析與處理技巧，使之學習能力和素質獲得提升[8].

2.2 摒棄傳統“題海”模式精選例題與習題

目前，我國的中學教育仍然受到中考與高考升學率等因素的干擾.在物理教學過程中過于強調學生的解題能力，從而花費大量的時間與精力于解題過程.中學物理課程的內容少、進度慢，因此有條件采取這樣的“題海”模式.與之不同的是，大學物理課程的內容多、進度快，無法在教學過程中進行大量的習題訓練，因此需要調整學生的學習習慣以適應大學物理課程的特點.不僅如此，長期接受“題海”模式訓練的學生容易形成某些思維定勢，如一味強調解題能力，卻不重視抽象思維和邏輯分析，而即便在解題的過程中，也側重于套用公式，卻忽視對基本概念、原理的理解.相比較，大學物理則更加注重學生的抽象思維能力，強調學生知識、能力與素質的協調發展.因此，如果學生仍然沿襲中學物理的“題海”模式，則不僅無助其適應大學物理的學習，甚至還會成為阻礙其進步的絆腳石.

當然，大學物理的學習也需要一定的例題和習題訓練.不過,從大學物理與中學物理的銜接角度看，應當摒棄“題海”.一方面，可以精心選擇與重要概念、原理、公式有關的典型例題與習題，使學生通過“少而精”的練習便能掌握課程內容；另一方面，在教學過程中，應不斷引導學生加強抽象思維與邏輯分析能力的培養.此外，還可以針對部分知識點設計一些生動的課題，鼓勵學生自主地搜集資料，并通過課堂討論、調研報告等多種靈活而有益的形式激勵學生研究的積極性，深化他們對大學物理知識的領悟，提升其綜合素質[9～16].

參考文獻

1 教育部高等學校物理學與天文學教學指導委員會物理基礎課程教學指導分委員會.理工科類大學物理課程教學基本要求.北京：高等教育出版社，2011

2 中華人民共和國教育部.全日制義務教育物理課程標準. 北京：人民教育出版社，2002

3 中華人民共和國教育部.全日制普通高中物理課程標準. 北京：人民教育出版社，2004

4 尹國盛，楊毅.大學物理(上冊).北京：機械工業出版社，2010

5 尹國盛，彭成曉.大學物理(下冊).北京：機械工業出版社，2010

6 程守洙，江之永.普通物理學(第六版).北京：高等教育出版社，2006

7 東南大學等七所工科院校編，馬文蔚改編. 物理學(第五版).北京：高等教育出版社，2006

8 夏志廣，尹國盛,等.大學物理與中學物理課程力學部分的銜接研究.物理通報，2011(9)：8～11

9 苗文學，尹國盛,等.大學物理與中學物理課程的銜接研究.物理通報，2011(8)：19～22

10 劉廣生，尹國盛,等.對理工科非物理專業大學物理教學的探索.廣西物理，2010,31(4)：52～54

11 李若平，尹國盛,等.將優秀科幻作品融入大學課堂.物理與工程，2011，21(3)：52～54

12 鄭海務，尹國盛,等.大學物理課程和中學物理課程近代物理部分的銜接研究. 物理與工程，2011，21(5)：45～48

13 任鳳竹，尹國盛,等.立足學校特色，把握時代脈搏.科技創新導報，2011(8)：187

14 王素蓮，尹國盛,等.大學物理與中學物理課程靜電場部分的銜接研究.高等教育研究，2011(16)：153～158

15 李若平，尹國盛,等.大學物理教學中如何加強與中學物理的銜接.高等教育研究，2011(16)：197～202

16 張光彪，尹國盛,等.大學物理與中學物理課程銜接的個例研究. 物理通報，2011(12)：13～15