工科大學物理教學幾點思考

殷鵬飛 孫麗麗

摘要：大學物理課程是本科院校一門重要的公共必修基礎課程。學生通過學習大學物理能夠培養正確的自然科學觀，提高思考、分析、解決問題的能力，幫助學生打好學習專業課程的基礎，具有非常重要的地位。本文以我校大學物理教學實踐經驗為基礎，對工科物理教學的幾點問題進行了分析和探討。

關鍵詞：大學物理；教學手段；方法改進

中圖分類號：G642.4 文獻標志碼：A 文章編號：1674-9324（2015）09-0178-02

物理學是整個自然科學和一切工程技術的基礎，對人類現代文明的貢獻是有目共睹的，其思想和方法已經在其他學科中有著非常重要應用和指導作用，物理學的進步往往會帶動各個學科的發展，各學科發展的背后必然有足夠的物理知識作為基礎，學生要在本專業領域有所突破，必需具備大量且正確的基礎物理知識。顯然，物理學作為一門自然科學，對工科院校的學生，還是一門重要的素質課，在培養學生嚴謹的思維習慣、科學素養，使學生形成正確的哲學觀點等方面具有其他學科所不可替代的作用。因此各工科院校都把大學物理列為學生的一門重要的必修基礎課。然而，隨著科技的進步，新事物、新想法的不斷出現，目前的大學物理課程教學也會出現許多不盡如人意的問題，這就需要教育工作者對大學物理課程的教學體系和方法不斷進行完善和改進，培養符合現階段的各領域的創新人才。本文對教學過程中遇到的幾點問題進行了分析和探討。

一、注重應用物理定律解釋物理現象

在課后交流中，每年來自不同院系的許多學生普遍認為學習大學物理課程比較枯燥，物理模型建立后，上課往往是大篇幅的理論推導，理論性太強，學生學習大學物理感覺比較困難，不容易理解，從而導致部分學生喪失學習大學物理課程的興趣。學生有這樣的感覺主要是因為教師在教學的過程中忽略了物理的應用性，把過多的精力放在了理論知識上，沒有將抽象的理論知識轉接到一個具體的物理事件上。如果教師在教學過程中能夠注意及時應用學到的物理定律合理解釋同學們熟悉的物理現象，將能夠大大提高學生學習物理的興趣。例如在剛體部分中，直升飛機為什么一般有2個螺旋槳呢？這是因為飛機頂部的大螺旋槳是提供升力的，尾部的小螺旋槳是控制機身平衡的，它提供了一個外力矩，如果沒有尾部的螺旋槳，由角動量守恒可以知道，飛機呈旋轉式上升，這樣就不可能讓機身保持穩定。同時，同學們在考慮到角動量的問題后，就可以很準確地設計與它有關的模型。又如，在講授熱力學問題時，為什么噴霧裝置例如噴霧式殺蟲劑或醫用噴霧劑噴出的液體會感覺比較涼爽，比內部液體的溫度要低，這是因為，液體從相對較小的空間突然到一個比較寬闊的空間變成霧滴，經歷一個絕熱膨脹的過程，物體要對外界做功，使自身的溫度降低。再比如，在講到黑體輻射的時候，得到了維恩位移定律，其可以表述為，物體的溫度越高，它向外輻射的電磁波波長的峰值就越短。我們可以看到表述是相對抽象的，但是如果我們能聯系日常生活中看到的一些現象，那么理解起來就容易多了，比如常溫下的物體一般是不發光的，隨著溫度的升高物體就可能要發出可見光了，比如溫度逐漸升高的木炭，其顏色由黑色變為暗紅色到黃色，從日常生活中找實例，可以讓學生更容易理解物理概念。理論聯系實際，應用學習的物理定律合理解釋物理現象，不僅幫助學生建立了合理的自然科學觀，認識到學習物理的意義，而且可以培養學生學習大學物理的興趣。

二、加強物理課程與專業的結合

在理工科專業教學中，大學物理的教學內容涉及力學、光學、電磁學、熱學、原子物理學等多方面，這就決定了大學物理課程作為一門公共基礎課可以使學生獲得系統、扎實的基礎科學知識，從而能夠使大學生站在一個更為開闊的角度思考問題，拓寬了他們的科學思維方式，也提高了他們在實際工程應用中的創新能力。大學物理教學內容中每個知識點都是不同理工科專業的基石和出發點。因此，有目的地尋找合適的切入點，根據學生的不同專業區別對待，在與其專業知識相關的物理內容上進行擴充，不僅能夠使學生認識到大學物理基礎學科與其專業學科間的緊密關聯性，而且可以激發各專業學生學習大學物理的興趣，從而可以提升大學物理課程在理工科專業教學中的影響力。例如內燃機專業的學生應該重點講解熱力學部分，可以對熱機工作的過程做一個簡單的擴充，針對水利水電專業的學生應當增加學習流體力學部分等等。作為必修公共基礎課的大學物理，在實際教學中不僅要向學生傳授基本物理理論知識，同時要積極尋找各個專業與大學物理教學內容的結合點，選擇合適的切入點，對大學物理課程的基本理論進行簡單的擴充，有效地與專業課程聯系在一起，使得各個理工科專業的學生獲得的知識能夠融會貫通，提高學生的學習積極性。

三、多媒體與傳統教學方法結合

多媒體教學是近代發展起來的一種現代化的教學方式，有非常明顯的教學優勢。比如多媒體教學可以拓寬現有教學模式，能把復雜的物理現象用錄像或者三維動畫的形式展現給同學們，比如在講到駐波時，僅僅靠描述駐波是不夠的，同學們并不能夠準確理解駐波現象，對波節與波腹的概念也比較模糊，如果借助多媒體工具，能將駐波這一過程以動畫的形式展現給同學們，對剛才提到的幾個基本概念就很容易了解了，另外，教師也可以針對不同專業，比如橋梁專業，解釋駐波對橋梁的危害，并搜集相關視頻，將這種物理現象利用多媒體技術與其專業結合起來，可以使大學物理教學內容表現得豐富多彩，形象生動，激發了學生學習的積極性和主動性，增進對所學知識的理解和記憶，這是傳統的黑板加粉筆教學手段難以表現的。

凡事有利弊，多媒體教學方式也是如此。雖然多媒體教學方式有許多優勢，被很多年輕教師所采用，但經常會出現一些在傳統教學方式中所沒有遇到過的問題。比如多媒體可以在短時間內提供大量的信息，但學生能不能在短時間內將如此多的信息完全吸收理解，能不能達到預期的上課效果，將會是一個很重要的問題。物理學科是一門邏輯性很強的自然學科，如果學生對教師上課內容不理解，造成的結果是對學習物理課程失去信心，對學生學習物理課程是非常不利的。所以在講解課程的重點部分或者比較復雜的推導過程時，應用多媒體顯然是不合適的，學生還沒有來得及反應，就得到了最后的結果，中間過程少了同學跟隨教師思考的時間，對學生理解物理定律現象是不利的。這時候，教師應該采用粉筆加黑板的傳統教學方式，慢慢引導學生跟上教師的節奏，深入淺出，必能達到較好的教學效果。因此兩種媒體交替使用，更有利于吸引學生的注意力。

四、適當對課本內容延伸，注重創新能力的培養

物理學是不斷發展的科學，即使是經典物理學，也在當前的科技發展中有新的應用，將這些內容納入教學，學生就會覺得有新鮮感，同時，大學生作為新時代創新思想的源泉，大學教師應該帶動大學生密切關注科技發展的前沿，將科技前沿的發展動態投射到課本的基本理論當中，引導學生的創新思維。但是目前大學階段的教育基本延續初高中的教育思維模式，教學內容基本上以課本內容為主，遵循教學大綱的教學要求，課程內容主要以基本物理概念下的理論推導為基礎，把一個物理概念講清楚了，就基本不會深入下去了，在教學過程中，應該可以對此物理現象進行進一步探討，啟發式地引導學生，培養學生的應用物理原理合理想象與創新能力。例如，在波動光學部分講解光學儀器的最小分辨角θ0=1.22■，影響光學器件分辨本領的是孔徑的大小與入射光的波長，這里我們可以聯系光的衍射現象出現的條件即當障礙物的寬度與波長差不多時，引導學生得到光學顯微鏡放大倍數的極限值，也就是光的波長0.5μm左右。并讓學生思考提高放大倍數的辦法，比如減小入射光源的波長，用電子束光源代替普通光源以減小入射光源的波長方法提高儀器的分辨本領。這樣延續了大學物理課程的系統性和科學性，使同學在學習了課本的物理知識后，能對知識做出進一步的理解，讓同學們的思維局限性得到突破，思考問題不再受到課本的束縛，非常有利于學生創新精神和創新能力的培養。

總之，大學物理課程是培養學生正確科學觀的一門重要的必修基礎課程。系統學習大學物理，使學校學到了物理學的科學思維和研究方法，能夠提高學生分析解決實際問題的能力，為今后的專業課學習以及今后發明創造提供了堅實的理論基礎，使學生受益終身。因此，我們需要不斷地探索完善大學物理教學方法，提高大學物理的教學質量，讓學生通過學習大學物理能夠有所收獲。

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