關于大學物理力學部分教學的探討

照日格圖

照日格圖/呼和浩特民族學院數學系講師（內蒙古呼和浩特010051）。

一、大學物理力學課程的特點

一般而言，力學屬于大學物理的基礎。縱觀物理學的發展歷程，力學屬于完整科學體系的一門學科。大學物理力學課程的特點表現為：第一，系統性。也就是說，大學物理力學屬于立足于中學物理力學基礎之上所進行的延伸，盡管在一些內容方面出現了重疊現象，但是在課程中所研究的程度和深度具有很大差異。這主要是因為中學物理力學內容多數都是闡述基本的物理定律，對內容的研究都較為淺顯，同時對物理定律的使用范圍進行了明確的限制，然而，大學物理力學則是有機地融入了高等數學工具，打破了中學物理單純地融入初等數學工具，積極運用微積分等高等數學工具對物理中的現象及規律進行了深刻闡述。第二，瞬時效應。簡而言之，瞬時效應屬于大學物理力學中所特有的性質，通常是采用平均值及瞬時性兩種形式來對物理量進行描述。具體來講，平均值就屬于物理量在較大的范疇內所產生的效果，即對物理量進行的一種較為模糊的描述；而瞬時值則屬于物理量在一個無限小范疇內所進行的效果描述，與平均值相比較，具備更強的清晰性和準確性。除此以外，通過微積分也可以對物理規律進行描述。

二、大學物理力學部分教學的難點

1.學習內容呈現出一定的復雜性。眾所周知，與中學物理相比較，大學物理力學所涵蓋的內容更加廣泛，而且呈現出較強的復雜性及抽象性，從而對內容的學習以及理解也提出了更高的要求，難度進一步提高，倘若仍采用中學時期解決問題的方法是無法解決大學物理問題的，尤其是對于大學物理力學內容，學生具備較強的自學能力是很有必要的。

2.學生的角色轉變問題。角色轉變屬于大學物理力學教學活動中一個非常重要的問題。這主要是因為在中學物理力學課程教學活動中，往往都是遵循著老師在講臺上講、學生在座位上聽的教學模式，老師在教學活動中發揮主體作用，學生也就是被動地進行聽課，這樣就無法充分發揮學生的主體性地位。然而在大學物理力學教學課堂中，老師在課堂中所講授的知識更加側重于傳授給學生學習方法，也就是說充分發揮學生在教學活動中的主體性地位。由于學生長期受傳統教學模式影響，習慣于被動接受知識，這樣就在大學物理教學活動中無法真正轉變角色。

3.學生的高等數學知識欠缺。高等數學是解決大學物理力學的一種有效數學工具，對高等數學的學習以及力學的學習應該是同步進行的，但很多時候學生對高等數學的學習在一定程度上還落后于力學，存在較大的難度，倘若學生所掌握的高等數學知識不嫻熟，在解決力學問題的時候就會存在較大的困難。

三、大學物理力學部分教學策略

1.將“守恒定律”作為主線索。縱觀傳統的力學教學體系，通常就是將守恒定律安排在牛頓定律之后進行講述的，這既容易讓學生感覺到陳舊感，而且還容易誤導學生認為守恒定律就是對牛頓定律進行的一種推論，這樣不利于幫助學生形成正確的物理概念。經過大量的現代物理實驗證明，與牛頓定律相比較，守恒定律屬于自然界較為普遍的規律，而牛頓定律也僅僅就是守恒定律的一種特殊的情況。正確認識守恒定律的位置，敢于突破物理教學從物理學發展時間上面的順序，這樣就可以幫助學生樹立起正確的物理概念，更加深刻、全面地認識物質運動規律，從而就可以立足于中學物理的基礎之上達到質的飛躍。與此同時，在物理力學課堂中對學生講授守恒定律的時候，有機地將守恒定律在現代物理學中的應用融入其中也是很有必要的，這樣就能夠拓寬學生的知識面。

2.有意識地提高起點，最大限度減少重復。一般而言，大學物理教學是立足于中學物理的基礎之上所進行的延伸。所以，在大學物理力學部分教學活動中如何科學地處理繼承和提高的關系成為當前需要考慮的問題。倘若無法處理好兩者關系，容易讓學生感受到陳舊感，從而也就無法調動學生學習物理的積極性和主動性。因此，以大學物理內容中的運動學為例，可以逐步提高教學的起點：有意識地將勻變速的運用提高到一般變速運動。也就是說，在大學物理力學部分教學活動中，要重點反映出“三維”運動以及“變速”運動這兩方面的內容，其好處是：第一，不僅能夠促使對大學物理研究的內容比中學物理研究的內容有所提高，所研究的內容也更加貼近實際，而且可以有效地提高學生學習物理的興趣，促使學生認識到大學物理所研究的內容屬于更加普遍的物質運動形式，而中學物理則是其中的一個特例；第二，物理研究方法有了進一步提高，這樣就可以讓學生逐步學習到新的知識，從而就可以讓學生對物理學研究方法有更深入的認識；第三，有效地提高學生數學知識，由于大學物理力學內容需要應用一定的高等數學（例如微積分、矢量代數等），這樣就可以讓學生將數學知識的學習作為物理學的一種表述語言及工具的訓練，為今后的學習奠定基礎。

在教學活動中要想真正實現該目標，把握住內容的核心是很重要的。就拿運動學來說，其核心內容就是描述物體的運動狀態。所以，對于運動方程的運算就要采用微積分進行運算，也就是說，可以隨時求出物體在任何一個時刻的位置、加速度、速度以及軌跡等，以便達到對物體運動的完整描述。與此同時，大學物理屬于矢量形式的運動方程，這樣在一定程度上就對中學物理中所描述的直線運動以及拋體運動的公式進行充分反映，同時這也是對不同運動形式進行的一種概括以及表述，促使理論水平得到進一步提高。除此以外，通常運動方程都是采用矢量形式來進行表述的，無形中就會遇到矢量的運算，尤其是矢量的點積以及叉積，這些對以后許多物理量的表述、磁場力、力矩等都是一種非常好的訓練以及學習。所以，力學教學的一項基本任務就是在特定條件下求出相應的運動方程。

3.要適當地反映出力學的實際應用。在當前的教育體制中，往往認為基礎課就是為專業課所服務的。也就是說，專業課需要的內容就去講，專業課不需要的內容就不去講，專業課所安排的時間多就去多講，專業課安排的時間少就少講，這在一定程度上反映在教材的編寫以及教學計劃的安排上。筆者認為這種看法存在不合理之處，首先，大學物理教學的目的就是促使學生對物理學習的內容、方法、歷史發展等進行一個全面的了解，同時這也屬于一門提高學生科學素質、科學思維方法的重要基礎課，不單純地是為學習物理知識以及為專業課進行服務；其次，物理學作為一門獨立的學科，呈現出特殊的體系以及研究方法，倘若隨意打亂順序，就會造成學生對物理學知識結構、研究方法的認識有片面性，這樣無形中也會對學生的科學思維方法、科學素質的培養產生不利影響。因此，隨著國家不斷對高等教學進行改革，在大學物理力學教學活動中適當反映出在生活中的實際應用是很有必要的。在教學活動中可以采用舉例子的方法來進行反映，將實際生活中的力學應用呈現給學生，讓學生充分感受到力學知識與實際生活密不可分，無形中也就調動了學生學習的積極性。

4.積極運用多媒體教學。眾所周知，多媒體教學是集圖、聲、畫、文于一體的教學方式，屬于現代化教學的一種新型、有效的教學手段。在課程教學活動中，積極采用多媒體教學方式，能夠為學生營造出一種積極、輕松的學習氛圍，特別是對于大學物理力學教學內容更應該如此，這主要是因為物理力學內容本身就較為繁雜、抽象，而且需要畫出許多示意圖，這樣學生在學習活動中非常容易感覺到枯燥，倘若將多媒體教學應用在教學活動中，就可以充分調動學生的視覺和聽覺等感覺器官，從而就可以最大限度調動學生學習物理的積極性和主動性，對提高學生的學習效率也發揮了重要作用。除此以外，在物理力學教學活動中，充分發揮網絡優勢也是很有必要的。教師可以積極借助網絡這一平臺搜集與力學內容相關的信息，比如說物理科技發展的最新動態、與力學相關的笑話等，這樣在課堂學習活動中不僅有效地打破了沉悶的學習環境，而且促使學生對科技發展前沿有了一定的了解，這樣也就激發了學生對物理知識探索的欲望。與此同時，教師還可以憑借網絡搭建起論壇、博客等交流平臺，加大學生之間的互動和交流，而且還可以發布一些最新的信息，便于對學生在學習過程中存在的問題進行及時解決。

5.采用遷移式教學方法。教師對大學力學和中學力學之間的差異要熟練掌握，這樣在教學的過程中才能善于從學生已經具備的知識結構出發，逐步遷移過渡到新的知識體系，把新的概念和原理與學生已有的熟悉的概念做類比，促進學生在學習新概念的時候發生正向的積極的遷移，以便達到更好的教學效果。

總而言之，大學物理力學是與現實生活息息相關的學科，同時也屬于物理學中的一個重要分支，對學生今后的學習具有重要的作用。

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