如何做好大學物理與中學物理教學的有效銜接

黃 熙

(武漢紡織大學 電子與電氣工程學院，湖北 武漢 430073)

0 引言

《大學物理》是高校理工科各專業的一門非常重要的必修基礎理論課。通過這門課程的學習，學生可以樹立科學的世界觀和方法論，可以提高嚴謹的分析問題、解決問題的能力，可以培養科學素質、創新素質、人文素質。但是在實際的教學過程中，我們發現了各種各樣的問題。在客觀上，《大學物理》課程的學時普遍比較少(以武漢紡織大學大學物理教學為例，整個大學物理課程分為大學物理1和大學物理2，總共學時112)，但是教學內容多，涉及到力學、熱學、電磁學、光學、振動和波動、原子物理學、近代物理(狹義相對論和量子物理)等分支[1～4]，所以教師的教學進度比較快，學生往往跟不上，使得教學效果比較差。在主觀上，許多學生在翻看教材時，認為大學物理內容與中學物理差不多，甚至認為是中學物理的簡單重復，這是一個認識上的誤區，并且是個危險的誤區，這樣會導致學生在學習大學物理上沒有積極性，在困難上準備不足，從而跟不上老師的教學節奏。另一方面，學生在中學的被動式接受學習方式到大學的主觀式學習方式還沒有及時地轉變過來，沒有做到課前預習、課后復習，這也是導致學生認為大學物理難學，掛科率高的主要原因之一。基于目前大學物理教學的現狀，做好大學物理與中學物理的教學銜接，讓學生盡快地從中學物理學習過渡到大學物理學習就顯得尤為重要。

1 大學物理與中學物理的區別

做好大學物理與中學物理的教學銜接，關鍵是深入地認知大學物理與中學物理的區別所在。下面我們就研究內容、研究對象、研究手段進行詳細地探討。

1.1 研究內容

雖然大學物理與中學物理在內容上都包含了力學、熱學、電磁學、光學、振動和波動、原子物理學、近代物理等分支，但大學物理研究得更深、更廣、更加接近實際，并且與高等數學中的微積分、常微分方程等聯系地非常緊密。比如，在中學物理中，研究拋體問題，往往忽略了空氣阻力，而大學物理不但要考慮空氣阻力，而且還定量地給出了空氣阻力隨時間t變化的具體表達式(變力)，這種情況下就要運用微積分知識；再比如，中學物理在力學分析中，經常忽略定滑輪的質量，從而不考慮滑輪的運動，而在大學物理，將定滑輪的運動視為剛體的定軸轉動，并且作為一章專門討論剛體的定軸轉動，可見其重要性。具體而言，1)力學方面：中學物理僅僅討論的是“均勻問題”——勻變速直線運動、勻速率圓周運動、恒力作功、恒力的沖量等，而大學物理討論的是“非均勻問題”——變速直線運動、變速率圓周運動、變力作功、變力的沖量；中學物理僅僅介紹了力矩、力矩的平衡的概念，而大學物理詳細地研究了剛體的運動，特別是定軸轉動；在振動和波動內容上，大學物理引入了旋轉矢量法，這種方法對分析振動和波動問題帶來了很大的方便，而且還具體地討論了簡諧運動的合成問題。2)熱學方面：中學物理簡單地介紹了熱力學第一定律和熱力學第二定律概念，并沒有深入展開討論，而大學物理分別從宏觀上討論了熱力學現象，研究了熱力學第一定律在四個過程(等體、等壓、等溫和絕熱)的應用和循環過程，特別是卡諾循環，還介紹了熵的概念，從微觀上(以氣體分子為研究對象)利用統計的方法討論了宏觀量壓強、溫度、內能和氣體分子速率分布律。3)電磁學方面：中學物理僅僅討論的是“均勻問題”——均勻的電場，點電荷的場強，均勻的磁場，載流直導線產生的磁場和所受的安培力，而大學物理討論的是“非均勻問題”——非均勻電場，形狀任意的帶電體產生的場強，非均勻磁場，任意形狀的載流導線產生的磁場(畢奧-薩伐爾定律)和所受的安培力(安培定律)，除此之外，還討論了導體與電介質相互作用、磁場與磁介質的相互作用，并且還研究了電場和磁場是一個不可分割的整體——麥克斯韋的兩個假設(變化的磁場可以產生感生電場，變化的電場可以產生渦旋磁場。4)光學方面：中學物理僅僅簡單介紹了干涉、衍射和偏振等光學現象，并沒有展開討論，而大學物理詳細地討論了楊氏雙縫干涉、薄膜干涉、單縫夫瑯禾費衍射、圓孔衍射、光柵等[5]。表1給出了大學物理與中學物理教學內容上的對比。

表1 大學物理與中學物理教學內容上的對比

1.2 研究對象

表2 大學物理與中學物理研究對象上的對比

1.3 研究手段

表3 大學物理研究手段

2 對策

基于上述大學物理與中學物理的區別，我們從教師方面和學生方面針對性給出應對措施，讓學生從中學物理學習順利過渡到大學物理學習。

2.1 教師方面

2.1.1 交疊分層教學 現在的高等教育已經進入了大眾化階段，很明顯生源質量下降，學生基礎參差不齊，再加上教學學時不斷減小，為了提高教學質量，分層式教學迫在眉睫。以武漢紡織大學大學物理教學為例，我們采取了交疊分層教學模式[6]。具體的做法是：將普本(二本)學生作為第一層次、三本和高職高專學生作為第二層次、中職和高考沒有選考物理的學生作為第三層次。在教材上，第一層次學生選取全國“十一五”國家級規劃教材[1～2]，第二層次學生選取我們自編教材[3～4]，該教材降低了部分內容的難度和深度，增加了應用性。在作業上，第一層次側重分析問題、解決問題的能力，而第二層次側重基本概念和基本原理的應用。在考核上，我們就這兩個層次單獨出卷，單獨評估。對于基礎最差的第三層次，我們采取公選課《大學物理基礎》的形式，主要加強高中物理基礎和高數中的矢量運算、微積分。

2.1.2 重視第一堂課的教學 萬事開頭難，好的開始是成功的一半。對于剛剛準備學習大學物理的學生，教師一定要重視第一堂課的教學，除了介紹這門課程的教學內容、教學進度、教學方法、考核方式，還要詳細告之大學物理與中學物理在內容、研究對象、研究手段的區別，讓學生盡快走出“大學物理僅僅是中學物理的重復”危險誤區，以一個全新的姿態去學習大學物理。

2.1.3 把握好教學節奏，采取啟發式教學 前面已經提到大學物理課時少，但內容多，每節課信息量很大，為了讓學生盡快從中學的慢節奏、少容量進入到大學物理教學節奏，教師一定要把握好整個學期，甚至每節課的教學節奏。對于整個學期而言，可以采取先放慢教學進度，使學生逐漸適應后，再過渡到正常的教學進度；對于每節課而言，開始可以簡明扼要回憶下上節課的主要內容和這節課即將要講的所對應的中學物理知識，然后自熱而然就引入了這節課要講的內容，對于重點、難點的講解，特別是矢量的運算、微積分的運用，可以采取啟發式教學，師生互動，最后通過這節課的學習總結，可以再次將大學物理與中學物理進行對比，讓學生逐漸明白大學物理與中學物理有很多地方的不同。

2.1.4 合理運用多媒體，適當穿插物理學史 大學物理較中學物理更多注重理論上的推導，思路上的嚴謹，使得大學物理更加抽象、深奧，為了激發學生學習的熱情和興趣，加深學生對物理概念、規律的理解，教師可以合理地運用多媒體教學，因為它借助計算機的文本、圖像、動畫、音頻、視頻等功能，直觀形象地展示了物理現象和物理過程，這有利于強化學生視覺和聽覺的刺激，深化學生的感性認識。雖然多媒體教學已經被很多高校和教師采用，是傳統教學的一個很有益的補充，但是教師也要充分認識到它在具體的教學實踐中也存在不足，如何將多媒體教學和傳統教學相結合也是我們面臨的一個新課題[7]。除了運用多媒體教學外，教師還可以適當地穿插物理學史，也能取到事半功倍的效果[8]。

2.2 學生方面

在教學中，畢竟學生是主體，為了能快速從被動式學習轉變到主觀式學習，適應大學物理學習的節奏，學生本身也應該做到1)立志;2)注重(注重自學能力和分析問題、解決問題能力的培養);3)有三心(信心、專心、恒心);4)抓好四個環節(課前預習、課堂學習、課后復習、做好練習);5)做到“五勤五多”(腦勤多想、口勤多問、眼勤多看、耳勤多聽、手勤多練)[3]。最后，興趣是最好的老師，也是學習的源動力，也希望學生能夠培養熱愛自然科學的興趣，在快樂中學習，在學習中得到快樂！

參考文獻：

[1]馬文蔚. 物理學(第五版)上冊[M]. 北京：高等教育出版社,2006.

[2]馬文蔚. 物理學(第五版)下冊[M]. 北京：高等教育出版社,2006.

[3]金向陽, 陳飛明. 大學物理學 上冊[M]. 北京: 科學出版社,2013.

[4]陳飛明, 金向陽. 大學物理學 下冊[M]. 北京: 科學出版社,2013.

[5]全日制普通高級中學教科書. 物理[M]. 北京: 人民教育出版社, 2005.

[6]陳飛明, 黃熙, 郭健勇. 大學物理分層次教學的典型模式及對比分析[J].武漢科技學院學報,2010,(4):44～47.

[7]黃 熙. 探討多媒體教學在大學物理教學中的改進[J].高等教育研究,2009,(30):80～81.

[8]黃 熙, 陳飛明, 許明耀, 等. 物理學史在大學物理教學中的意義[J].湖北師范學院學報(自然科學版),2008,(2):104～106.