大學物理教學方法的探索

付紅

摘要：針對大學物理教學效果不理想的問題，從激發學生的學習興趣，強化數學基礎，采取靈活的教學手段，理論與實驗結合四個方面出發進行探索和研究。

關鍵詞：大學物理 教學方法 學習興趣

大學物理是理工科非物理專業的一門必修基礎課，這門課程的理論、研究方法和實驗對理工科的專業學習都有幫助。從學生的反映來看，學習大學物理是比較難的，體現在概念不清晰，原理和公式不理解，做題不知如何下手；學習起來非常枯燥無味，沒有興趣。針對這些情況，我們可以從物理學對科學和技術的影響，物理學在交叉學科中的應用和大學物理知識競賽三個方面來激發學生的學習興趣；在講授物理內容之前講解并強化矢量和微積分數學知識；在課堂上結合多媒體教學和傳統教學；并把大學物理理論課和實驗課結合起來。通過以上四個方面，解決學生學習大學物理困難的問題。

一、激發學生的學習興趣

興趣是最好的老師，學生如果有了學習物理知識的興趣，加上老師的授課，大學物理的學習將變得事半功倍。

1.物理學對科學和技術的影響

2004年6月10日，聯合國大會通過決議，規定2005年為“世界年”，決議確認：物理學是認識自然界的基礎；物理學是當今眾多技術的發展基石；物理教育為培養人的發展提供了必要的科學基礎。我們教師可以通過講述物理學對科學和技術的影響，來激發學生的求知欲和對自然界的好奇心。例如，通過對地球、太陽系、銀河系和河外星系的研究來揭示宇宙的奧秘；通過對分子、原子、核子和夸克的研究來認識物質的結構；通過對凝聚態、激光、等離子體和軟物質的形態研究來發展新材料、新器件、新工藝和新方法，去獲得效益和成果，從而促進生產力的發展。通過對混沌、分形、生命、經濟和社會的研究來分析復雜系統。學生一旦對物理產生興趣，就會充分發揮學習的主動性和積極性。

2.物理學在交叉學科中的應用

本人的專業涉及到交叉學科，就是用物理理論和計算機編程技術解決化學和生物的問題。通過學科交叉，我們不僅能夠認識到物理的重要性，而且可以更加深刻地理解和解決化學和生物問題。大學物理的授課對象是理工科的學生，我們可以推行“課內與課外結合、教學與科研結合”的教學機制。例如，對于化學專業的學生，我們可以讓學生嘗試學習Gaussian、Molpro和Turbomole等量子化學計算軟件；對于生物專業的學生，我們可以讓他們嘗試學習Amber等分子動力學模擬軟件；讓他們理解物理理論和方法在化學和生物中的應用。對于計算機專業的學生，我們可以讓他們嘗試編寫物理方面的小程序，讓他們感受到計算機知識和物理知識的交融。對于電氣工程及其自動化專業的學生，我們可以讓他們參加“全國大學生電子設計大賽”“挑戰杯”等比賽，而這些比賽都要用到電磁學的知識；對于機械設計制造及其自動化專業的學生，我們可以讓他們參加“大學生工程訓練綜合能力大賽”“大學生機械創新設計大賽”“挑戰杯”等比賽，而這些比賽都要用到力學的知識。對于非物理專業的學生我們還可以讓他們參加物理專業“大學生物理實驗創新設計競賽”，讓他們在比賽中感受到物理實驗創新的樂趣。

3.大學物理知識競賽

教師可以在大學中給學生創造一種學習的氛圍，定期舉辦大學物理知識競賽。分專業組建隊伍，競賽中包括必答題和搶答題等環節，競賽內容涉及物理概念、物理現象、物理歷史人物、物理知識在生活和實際中的應用、物理前沿等。通過這種活動，可以讓學生比著學，競爭著學，提高學習物理知識的積極性和興趣。

二、數學工具在物理學中的作用

矢量和微積分數學知識在大學物理中要用到，且貫穿學習始終。例如，位矢、位移、速度和加速度是描述運動的物理量，都是矢量；動量、角動量和力矩也是矢量；電場強度和電位移矢量是電學量，也是矢量。在描述速度和加速度時用到極限和導數的定義；在電場強度和電勢的微分關系中也用到了導數的知識；求變力的沖量和做功時用到積分的知識；用高斯定理求電場強度和靜電場力做功求電勢也要用到積分。從我教學經驗上來看，學生在數學知識的掌握上有所欠缺，教師在講物理概念和題目時，需要花一大部分時間講矢量和微積分，這導致用在物理知識講解上的時間較少，學生的學習效果比較差。所以在講授物理內容之前應該對物理上要用到的矢量和微積分數學知識加以講解并強化。講矢量時強調標量和矢量的區別，矢量不僅有大小還有方向，運算法則遵循平行四邊形法則或三角形法則；或者把矢量分解到坐標系的各個軸上，轉化為標量來計算，和中學學習的內容聯系起來。微分時強調導數的定義、幾何表示及運算法則。講積分時同樣強調積分的定義、幾何表示及運算法則。除此之外，適量的題目是必不可少的。我們在講微積分時，要強調和中學的知識的區別，中學只講加速度是常數和恒力的情況，用微積分不僅能計算加速度不變和恒力的問題；而且能計算變加速度和變力的情況。我們可以讓學生從微積分推導出中學常用的公式，加深理解。掌握好了矢量和微積分數學知識，學習大學物理就容易了許多。

三、多媒體教學和傳統教學相結合

采用多媒體教學，可以使教師節約寶貴的課堂時間，并且可以使難以理解的知識變得容易學習。例如，真空中靜電場的電力線是抽象的、難以理解，我們可以在PPT中做出正負點電荷、一對等量異號或同號點電荷和一對不等量異號或同號點電荷的電場線，讓學生有一個直觀的了解；在講靜電場中導體的靜電感應過程時，我們可以做一個動畫，展示無電場時導體中自由電子的無規則熱運動，和加電場時電荷的運動情況，使學生對靜電感應和靜電平衡有一個直觀清晰的認識。在重要結論陳述、公式推導和例題演算中，板書更適合。通過在黑板上邊寫邊分析，可以使學生加深印象，把握老師的思維痕跡和有更多的時間思考和記憶。多媒體教學和傳統教學的結合可以相互取長補短，提高了學生的學習效率。

四、大學物理理論課和實驗課相結合

許多物理理論和規律是以實驗為基礎而提出來的，最后又被新的實驗所證實。大學物理包括理論和實驗，我們可以增加與理論相對應的實驗，這樣可以使學生對所學的理論概念、定律和定理有更加深刻的理解，對實驗現象分析判斷并做出合理的解釋。例如，在講到剛體定軸轉動的轉動慣量章節，我們可以做三線擺測物體的轉動慣量這個實驗，用實驗的方法測圓環和圓柱的轉動慣量，驗證理論公式和平行軸定理，并對實驗問題做解答；在講到靜電場時，我們可以做模擬法測繪靜電場，使學生加深對靜電場強度、電位和電位差概念的理解。

綜上所述，教師通過各種方法激發學生學習興趣，重視數學基礎，并采取靈活的教學手段，可以提高學生學習大學物理的積極性。

參考文獻：

[1]趙凱華，羅蔚茵.力學[M].北京：高等教育出版社，2004.

[2]凌濱，管雪梅，趙亞風.研究性教學法在《TRUZ理論》本科教學中的應用[J].成人教育，2009，（05）：82-83.

[3]趙敏.研究性學習在大學物理實驗教學中的實踐與思考[J].皖西學院學報，2010，26（05）：49-51.

[4]汪曉元.大學物理學[M].上海：復旦大學出版社，2011.