對物理學課程教學改革的探索

摘 要 根據物理學專業理論力學課程在凱里學院的教學狀況，對于該課程的教學內容和方法如何進行改革，進行了探索。培養了學生不迷信書本、不迷信權威的質疑精神，通過獨立的思考去獲取知識的能力。一個完整的教學過程表明改革后的教學受到了學生的歡迎，提高了教學質量。

關鍵詞 理論力學 課程 教學改革

中圖分類號：G424 文獻標識碼：A DOI：10.16400/j.cnki.kjdkx.2015.08.038

Exploration of Physics Teaching Reform

YIN Haifeng

（School of Physics and Electronic Engineering， Kaili University， Kaili， Guizhou 556011）

Abstract According to the teaching situation of the course of theoretical mechanics in physics， the teaching contents and methods of the course in Kaili University are explored and the reform is carried out..？Have trained the students not superstitious books， the spirit of the doubt authority， and the ability to acquire knowledge independently..？A complete teaching process shows that the reform of the teaching has been welcomed by the students， and it has improved the teaching quality.

Key words theoretical mechanics course; teaching reform

理論力學是物理學（師范類）本科專業的一門主干課程，為物理學其他分支提供了許多必備的知識和處理問題的方法。通過學習該課程，學生應掌握宏觀低速機械運動的規律，以及解決力學問題的一般方法。培養學生的抽象思維與邏輯推理能力;在深入掌握力學理論的基礎上，可以深入淺出地對中學物理力學部分進行分析，并且可以分析生活中和現代工程技術領域中的一些力學問題，提高中學物理課程教師的專業素養。升本以來，凱里學院在物理學專業核心課程理論力學的建設中，對該課程的教學內容和方法進行了卓有成效的改革。實踐表明，這些改革可以有效地提高學生學習的積極性，進而提高教學質量。

1 教學內容改革

理論力學是經典力學，國內外都有比較經典的相關教材。國內影響比較大的是周衍柏先生編著的經典教材《理論力學教程》。該教材目前仍被許多高校采用。然而，即使對于這些經典教材，教材中還是存在一些地方，講解得不清楚或者存在問題。這些地方通常會使學生和部分教師感到非常困惑。近年來，我們教研組在理論力學課程教學的過程中，鼓勵學生敢于質疑教材中知識的講授方式以及所講授知識的正確性;培養學生通過獨立的思考去獲取知識的能力?，F就我們教研組在理論力學課程的教學內容改革方面所做的工作，舉例如下。

1.1 自然坐標系單位矢量的新認識

在講授自然坐標系中，如何運用內稟方程求解質點的曲線運動問題時，首先請學生通過預習講解教材中是以什么方式引入自然坐標系單位矢量以及內稟方程的。按教材中的方式引入自然坐標系以及自然坐標系單位矢量時，是否存在著不妥之處。接著來考察下如圖1所示的質點運動情況。設曲線C上某一點為弧長坐標的原點0，規定的正向;然后引入單位矢量和，沿軌道法向并指向曲線凹側，沿軌道切線方向并指向增加的方向;為坐標軸和軌道切線方向之間的夾角。請同學們推導、和之間所滿足的關系式。結果表明，和教材中給出的關系式不同。這說明教材中引入自然坐標系以及自然坐標系單位矢量時，存在著不完善之處。最后，通過啟發式教學，讓學生自己通過推導得出，加速度在自然坐標系中的表達形式與單位矢量正向的選取無關。這一結論，是教材中所沒有的。通過質疑、探索，同學們得到了新的結論，這大大激發了同學們的學習興趣。

圖1

1.2 剛體定點轉動的張量描述

對于剛體的定點轉動，現行教材普遍采用角位移來描述。教材通過實例和推導表明，有限大小轉動的角位移不是矢量，而無限小轉動的角位移是矢量。在講授該部分內容時，我們通常會提出疑問，一個物理量在大小發生改變時，它的屬性怎么發生變化了呢？這些問題，通?？梢约ぐl學生的好奇心和刨根問底的鉆研精神。然后，通過啟發式教學，引導同學探究是否可以用張量來描述剛體的定點轉動。最后，教師總結給出可以用轉動張量描述剛體的定點轉動。

2 教學方式手段改革

近年來，針對理論力學課程，我們教研組改變了傳統的教學方式，即教師講授為主的授課方式;有機地把多種教學方法結合起來。這些教法方法有：（1）啟發式教學方法，上課時的提問具有一定的啟發性，以此來激發同學們的學習興趣。我們在教學內容改革過程中，通常采用了啟發式教學。（2）討論式教學方法，引導學生獨立思考，培養學生的自學能力。采用討論式教學方法時，除了選取教材中的部分內容作為討論的問題之外，任課教師經常查閱與理論力學相關的教改論文，針對文獻中提出的問題，引入到課堂，引導同學們討論。比如，關于“一張錯誤的插圖”問題，不同作者對經典教材《理論力學教程》中描述剛體平面平行運動的公式（3.7.3），理解片面或者理解有誤。在上課前，讓同學們查閱相關的文獻，并進行認真閱讀。上課時，針對教材中的公式（3.7.3），請同學們分組討論，各文獻對于公式的理解是否合適。通過引導、啟發等教學方式，讓同學們認識到教材中公式（3.7.3）是剛體上任一點的速度在動坐標系中的分量形式。由于對坐標系與參考系概念的區分不清楚，各參考文獻的作者認為動坐標系是在轉動參考系中建立的。通過討論，同學們對于坐標系和參考系概念的理解更深刻了。此外，我們還經常采用多媒體教學，多媒體技術可以形象直接地展示一些物理現象及過程，這樣會引起學生的學習興趣。比如，用多媒體形象地展示剛體的一些運動。

3 課程教學改革的應用情況

近年來，在理論力學課程的建設中，我們不斷地把教學改革取得的成果應用于教學中，取得了一定的效果。通過學習該課程，學生通常對機械運動的規律有一個較系統和全面的認識，可以分析生活中和現代工程技術領域中的一些力學問題。培養了學生的抽象思維與邏輯推理能力。下面以凱里學院2013級物理學專業2班理論力學的教學效果為例，進行說明。該班共有30名學生，課程的考試結果為：27人及格，及格率達到90%，達到了預期的教學目標，較好地完成了該課程的教學任務。學生對基本理論和概念掌握較好，但綜合應用知識解決問題的能力還有待于進一步提高。

4 結論

通過對教材內容和教學方法一系列的改革，以及對學生實際情況的深入分析，在理論力學課程的教學中，我們教研組進行了一些有益的探索，取得了一定的教學效果，特別是在培養學生的質疑精神、通過獨立的思考去獲取知識的能力方面更為顯著。但也存在一些問題，有待于進一步的改進，主要是在講授該課程的分析力學部分內容時，我們仍然采用的是單一的講授法。對于教學中遇到的問題，我們會在以后的工作中來進一步完善該課程的教學;通過有限時間的教學，讓學生取得更大的成績。

基金項目：貴州省2013年物理學專業綜合改革試點項目，凱里學院原子與分子物理重點學科項目（KZD2014002）

參考文獻

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