工科院校大学物理课程教学中若干问题的探讨

摘要：大学物理作为工科院校各专业学生重要的必修课程，为培养高素质的专业技术人才起着不可替代的作用。然而，在当前的大学物理教学中还存在着不少问题。本文将从对该门课程的认识、以及从全局的眼光对物理知识的布局、大学物理的教学模式的改革等方面，对工科专业大学物理的教学进行了深入细致的探讨。

关键词：大学物理；工科院校；教学改革

中图分类号：G642.0 文献标志码：A 文章编号：1674-9324（2017）22-0179-02

随着我国综合国力的不断增强，工业化程度的不断提升，对工程技术人员的需求不仅体现在数量上的增加，更重要的体现在质量上：各行各业更需要那些基础扎实、头脑灵活、思路开阔、富有创新性的技术人才。社会需求就是高校改革的导向，是培养模式转变的动力所在。这对工科院校来说，尤其如此。

为了应对社会需求的变化，上至高校的领导，下至一线的教师都在思考着一个不可回避的问题：培养模式怎样转变？对这个问题的回答众说纷纭，但有一点是肯定的，那就是传统的教育模式和理念不能是一成不变的。大学物理作为工科教育中一门必修的基础课，是整个自然科学和工程技术科学的基础，同样要面临如何进行教学改革的问题。适当的教学改革对学校培养高素质的工程技术人员，对学生将来在本专业领域有所突破都是至关重要的。这是大家普遍认同的，但对于工科院校，怎样来教才能使学生收益更多、更快？肯定没有一个确定的答案。本文将对结合自己在教学中遇到的几点问题进行分析和探讨。

一、大学物理作为一门系统的学科体系，不可急功近利

从17世纪伽利略和牛顿开创经典物理学，到19世纪末建成的一个包括力、热、光、电磁等在内的完整理论体系，经历了二百多年的历史，是人类认识自然、改造自然的有力工具。要系统地掌握这些知识必须有一定的课时量保证。但许多工科院校非物理专业的做法是大幅压缩大学物理的学时。这样的做法弊处应大于利处，原因是这样的，随着我国高校不断扩大招生规模，学生的整体平均知识水平难免会受到影响，这就更需要又不少于扩招前的学时来保障。但在专业学习方面，各自院系可能更侧重专业技能的学习，忽视了基础知识的重要性，希望在短期内学生的专业素养有很大进步。这种心情是可以理解的。但俗话说得好砍柴不误磨刀工。专业素养的修炼不可急功近利，需要基础理论知识的涵养。而基础知识的学习不能走捷径，不能图快。这一点西方发达国家做得很好，他们的理工科在一、二年级不分理科、工科，不分专业，大学物理课时在400个以上。素以技术立国的日本甚至在文、史、经济等专也业开设了基础物理课程[1]。当然，在国内有些工科院校如清华大学仍然把大学物理放在重要地位，保证有充足的课时（至少有128个理论课学时）。削减课时，最受伤的是作为课堂主体的学生，尤其是那些基础较薄弱的学生，会丧失学习兴趣和自信。另外，在一定程度上也会削减广大物理教师的工作热情。

二、如何做到高中物理和大学物理学习的无缝对接

如果翻一下大学物理的教材，很容易发现好多物理原理、定理在高中甚至初中都出现过，许多作为高中时代的佼佼者都会认为大学物理不应该那么难学。等学完一学期后，这种想法很快就消失了。原因是什么呢？我在教学过程中就遇到许多学生和我抱怨，有些习题用高中方法就能解决的，但如果要求用微积分的方法就不知如何下手了。众所周知，在大学物理上册中电磁学占了相当的比例[2]，而在解题时经常会遇到微分、积分的方法或思想。可以说整个大学物理，尤其是上册，高等数学的工具――微元法对大学物理的学习是至关重要的。谁不会用这个工具，理解不了这一思想的精髓，跨不过这个门槛，谁就很难通过大学物理的考试。比如，考虑一段带电线段在某处的产生的场强，由于带电线上不同位置到考查点的距离不同，不能当点电荷来处理。我们就需要采用微元法，建立坐标系后，在带电线段上找一个线元，而这个线元即可以把它看成一个点，又可以把它看成一个小线段。微元的奇妙和威力就在于此，当把我们需要考虑该线元上的电荷电量时，把它看成一个小线段；当我们在计算这个线元在考察点产生的场强时，把它看成一个点。有些学生好像也明白这个道理，高等数学感觉学的也不错，解一些积分运算也]问题。可就是一到需要把微元法用到实际的物理问题，就犯愁，常出错。这个问题归根结底是高中物理和大学物理学习的衔接问题。经典物理的原理没变，只是处理问题的工具变了，由代数运算变成了微积分运算。这一变化对大一、大二的学生来说，是一个门槛，有些突然。我们为何不在高中阶段的学习中加入一些微元的思想和一些对微积分的认识。哪怕只是浅显的一些知识，也不至于有一部分学生（甚至包含在高中时的优秀学生）遇到大学物理问题时不知所措，从而真正做到高中物理和大学物理的无缝对接，平稳过渡。

三、注重教学模式的多样性

高校大部分大学物理教师都是运用多媒体教学，采用固定的ppt课件。当然，作为当今物理教学的一个总发展方向，多媒体教学模式有它很大的优点，比如信息量大、效率高等。但事物往往具有两面性。如果不能合理的利用这些优点，恰恰将会变成缺点。如此高效快速的授课模式，对有些程度差学生接受起来将会有困难[3]。我们知道，大学物理的学习具有很大的连贯性，一个典型的例子就是机械振动、机械波和光学这三章的内容。如果在机械振动这一章不能深刻理解描述振子在不同位置振动状态―位相这个物理量（位相差为2π两个振动的合成是相互加强的，位相差为π两个振动的合成是相互减弱的），到机械波部分学习机械波的干涉，以及光学部分学习光的干涉时就会有困难。一个知识点没有理解，下一个相关联的知识点就更难理解。不理解的知识点越积越多，学习起来就很吃力。如此吃力的学习是不可能激发起兴趣的。兴趣是最好的老师，没了兴趣，就没了学习的动力。这样，那些基础差的学生就不愿意听课，不听课作业就做不出来，一旦形成恶性循环，学习就越来越差。所以，掌握多种教学模式相结合的教学技巧是很有必要的。当然，这要根据不同章节的学习特点，来合理安排。比如，对于电磁学部分由于会涉及到大量的积分计算，这是大部分学生的弱项。如果仍旧单纯地才采用多媒体教学方式，可能会使一部分学生不能深刻理解微元法的内涵，解题错误百出。如果能够采用多媒体与传统教学相结合的模式，效果会更好。理论讲解采用多媒体授课，具体到一个例题，可以采用板书的形式，包括方法介绍和计算推导，一步步清晰地写出来，会使学生的印象更深，掌握得更到位。再比如，对于光学这一章，虽然计算不是太难，但理论上比较抽象，不好理解。如果能够和一些简单的仿真演示实验相结合效果会更好。

而言之，在工科院校的大学物理的教学实践中，为了培养学生扎实的理论基础，大学物理的教学改革势在必行，需要我们不断探索。应该从当前的教育理念、教学目标、教学方法和手段入手摸索出适合自己所在高校学生的教学模式。从而为社会培养高素质创新型、实用型人才贡献自己的力量。

参考文献：

[1]边静.地方工科院校大学物理教学内容改革探索[D].山东师范大学，2008.

[2]罗益民，余燕.大学物理[M].北京邮电大学传版社，2015.

[3]姚兰芳.大学物理教与学现状漫谈[J].上海理工大学学报：社会科学版，2003，（3）.

Discussion on the Several Problems about the College Physics Teaching in the Institutes of Technology

ZHANG Zhi-qing

（Department of Physics，Henan University of Technology，Zhengzhou，Henan 450052，China）

Abstract：As an important compulsory course for the students of each major in the institutes of technology，college physics plays an indispensable role in the cultivation of high-quality technical personnel.While，at present there exist a lot of questions in the college physics teaching.In this article，the engineering college physics teaching will be discussed in detailed from recognizing this course，the layout of the physical knowledge in global vision，and the reform of the teaching mode for the college physics，and so on.

Key words：college physics；institutes of technology；teaching reform