高　建，忻　蓓，程福平

(高等教育出版社 物理分社， 北京　100029)

書評(píng)

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順應(yīng)e時(shí)代出版潮流
——《力學(xué)》新形態(tài)教材的打造

高建，忻蓓，程福平

(高等教育出版社 物理分社， 北京100029)

力學(xué)是高等學(xué)校物理學(xué)類專業(yè)學(xué)生所接觸到的首門基礎(chǔ)主干課. 力學(xué)的教學(xué)效果對(duì)學(xué)生后繼課程的學(xué)習(xí)起著至關(guān)重要的作用. 而教學(xué)效果又受著眾多因素的影響，教材就是其中的因素之一. 高等教育出版社出版了多種優(yōu)秀的力學(xué)教材. 由吉林大學(xué)張漢壯教授所編著的《力學(xué)》教材就是其中之一. 本文重點(diǎn)介紹其邏輯性與歷史性有機(jī)結(jié)合的特點(diǎn).

力學(xué)；邏輯性；歷史性；數(shù)字化資源

1　作者對(duì)教材編寫的認(rèn)識(shí)

本文作者認(rèn)可張漢壯教授在教材中對(duì)編寫教材認(rèn)識(shí)的描述，即，“一般來講，教材的編寫可以從兩個(gè)角度來考慮，一是從獲得規(guī)律的歷史角度，另一是從已有規(guī)律的邏輯角度. 有些獲得物理規(guī)律的歷史與已有知識(shí)的邏輯性是基本一致的，如，力學(xué)，而有些是不完全一致的，如，熱學(xué)、電磁學(xué)等. 因此，從歷史的角度和邏輯的角度編寫的教材就體現(xiàn)了不同風(fēng)格. 前者可以體現(xiàn)獲得規(guī)律的過程和解決問題的思想，但需要較大篇幅編寫，而且對(duì)于初學(xué)者來講需要花費(fèi)較大精力仔細(xì)揣摩和總結(jié). 后者可以用較少的篇幅編寫，使讀者循序漸進(jìn)地、高效地掌握知識(shí)，但缺少對(duì)獲得規(guī)律和解決問題的過程的原始思考.”

吉林大學(xué)張漢壯教授編著的力學(xué)教材，將知識(shí)體系的邏輯性與歷史性有機(jī)地結(jié)合起來，非常方便有余力的高中生與大學(xué)新生學(xué)習(xí)力學(xué)的銜接性過渡，所配有的數(shù)字化資源更方便于配合課堂講授.

2　作者具有從事多年的教學(xué)經(jīng)驗(yàn)并取得了豐碩的教學(xué)成果

張漢壯教授自1990年以來一直主講吉林大學(xué)物理學(xué)院本科生的力學(xué)課程. 該課程入選“十一五”國家精品課、“十二五”國家精品資源共享課、“十二五”中國大學(xué)MOOC.在多年主講力學(xué)課程所用講義基礎(chǔ)上，完成了《力學(xué)》以及配合課堂講授的《力學(xué)習(xí)題解答》的編寫工作，并于2006年在吉林人民出版社出版首次發(fā)行. 試用3年后，分別于2009年、2012年由高等教育出版社出版發(fā)行第一、二版. 該教材于2014年入選“十二五”國家規(guī)劃教材，并為國家精品課、國家精品資源共享課、中國大學(xué)MOOC的主講教材. 在此基礎(chǔ)上，根據(jù) “高等學(xué)校物理類專業(yè)規(guī)范”的要求，參考國內(nèi)外多部優(yōu)秀教材，充分聽取專家的意見，經(jīng)反復(fù)修改而完成了該書的第三版再版工作.

3　配套數(shù)字課程的新形態(tài)教材

該書為紙質(zhì)與數(shù)字課程相結(jié)合的新形態(tài)教材. 通過書中的條形碼，或登陸書后給出的網(wǎng)址可以獲取相關(guān)的授課錄像、演示動(dòng)畫、實(shí)物演示錄像、電子教案等多種數(shù)字化資源. 有與本書配套的《力學(xué)習(xí)題解答》參考書(高等教育出版社，2013年). 具體的數(shù)字化資源包括:圖片形式的PPT電子教案13章；物理學(xué)原理的電子動(dòng)畫演示72個(gè)；物理學(xué)原理應(yīng)用的視頻演示8個(gè)；全程授課錄像185集；《力學(xué)習(xí)題解答》PPT電子教案316道題.

4　教材緒論部分中物理的邏輯與歷史展現(xiàn)得清晰簡(jiǎn)潔

如教材中所述“物理學(xué)是人類歷史上最悠久的自然科學(xué). 人類對(duì)物理現(xiàn)象的最早觀察始于古巴比倫和古希臘. 到公元15世紀(jì)末以前，物理學(xué)還只是分散和不成體系的研究. 物理學(xué)真正成為科學(xué)始于16、17世紀(jì)，最先建立了牛頓力學(xué)，到19世紀(jì)末相繼建立了熱學(xué)、統(tǒng)計(jì)力學(xué)、光學(xué)以及電磁學(xué)等分支學(xué)科，建成了經(jīng)典物理學(xué)大廈. 20世紀(jì)初，量子力學(xué)與相對(duì)論的建立使物理學(xué)發(fā)展為現(xiàn)代物理學(xué). 如果將物理學(xué)基本知識(shí)領(lǐng)域演示成如圖1所示的一座“山”的話，而這座“山”是經(jīng)過2000多年，無數(shù)科學(xué)家為之努力而不斷探索和堆積的結(jié)果.”

針對(duì)圖1所示的“物理基本知識(shí)領(lǐng)域山”中的每個(gè)領(lǐng)域，教材中給予物理的邏輯與歷史的概述.

圖1　物理基本知識(shí)領(lǐng)域“山”

5　力學(xué)總體邏輯思維導(dǎo)圖引導(dǎo)讀者不偏離核心知識(shí)點(diǎn)內(nèi)容

如教材所述，“力學(xué)的知識(shí)體系可以分為基本理論和解決實(shí)際問題兩個(gè)部分. 基本理論部分可以分為質(zhì)點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)規(guī)律(包括質(zhì)點(diǎn)運(yùn)動(dòng)學(xué)和質(zhì)點(diǎn)動(dòng)力學(xué))，和以此為基礎(chǔ)的導(dǎo)出規(guī)律(包括動(dòng)量定理與守恒定律、功能原理與機(jī)械能守恒定律、角動(dòng)量定理與守恒定律). 后者不但適用于質(zhì)點(diǎn)也適用于質(zhì)點(diǎn)組，其優(yōu)勢(shì)是可以在不必求解每個(gè)質(zhì)點(diǎn)運(yùn)動(dòng)的情況下，獲得關(guān)于質(zhì)點(diǎn)組的許多信息. 因此，由質(zhì)點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)規(guī)律導(dǎo)出的運(yùn)動(dòng)定理與守恒定律更具有實(shí)際的應(yīng)用意義. 在已有上述理論基礎(chǔ)之上，介紹兩種特殊質(zhì)點(diǎn)組運(yùn)動(dòng)以及兩種普遍運(yùn)動(dòng)形式的處理方法和運(yùn)動(dòng)規(guī)律. 兩種特殊質(zhì)點(diǎn)組的運(yùn)動(dòng)包括剛體和流體；兩種普遍的運(yùn)動(dòng)形式包括振動(dòng)和波動(dòng).”

教材中也將上述描述概括成如圖2所示的邏輯思維導(dǎo)圖形式.

6　近代物理學(xué)思想的引入恰到好處

如教材中所述，“上述介紹的知識(shí)內(nèi)容均是以牛頓定律為基礎(chǔ)的實(shí)驗(yàn)規(guī)律，也是幾個(gè)世紀(jì)以來對(duì)運(yùn)動(dòng)較慢物體運(yùn)動(dòng)規(guī)律的總結(jié). 19世紀(jì)末，當(dāng)涉及高速運(yùn)動(dòng)物體以及微觀粒子研究對(duì)象時(shí)，牛頓力學(xué)的時(shí)空觀念對(duì)觀察到的部分現(xiàn)象無法解釋，迫使人們對(duì)牛頓力學(xué)的時(shí)空結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)重新進(jìn)行考察，于是，出現(xiàn)了相對(duì)論與量子力學(xué)等近代物理學(xué)內(nèi)容. 為了使學(xué)習(xí)力學(xué)的讀者能夠意識(shí)到以經(jīng)典時(shí)空觀為基礎(chǔ)的牛頓力學(xué)有它的局限性，進(jìn)而培養(yǎng)讀者接受新事物的能力，為近代物理課程的學(xué)習(xí)打下思想基礎(chǔ)，本書也簡(jiǎn)介了狹義和廣義相對(duì)論的產(chǎn)生背景和物理思想.”

尤其是廣義相對(duì)論的描述，該教材既闡述了理論的建立過程，又避免了復(fù)雜的黎曼幾何的推導(dǎo)，使廣義相對(duì)論預(yù)言的現(xiàn)象有了理論基礎(chǔ).這是該教材的又一特色. 該篇的邏輯思維導(dǎo)圖如圖3所示.

圖2　力學(xué)總體邏輯思維導(dǎo)圖

圖3　時(shí)空結(jié)構(gòu)篇各章邏輯思維導(dǎo)圖

說明：本文引入張漢壯教授所編著教材的內(nèi)容已得到張漢壯教授的同意.

[1]張漢壯. 力學(xué)[M] .3版. 北京：高等教育出版社，2015.

Following the trend of E-times——Build a new form of textbook of mechanics

GAO Jian, XIN Pei, CHENG Fu- ping

(Department of Physics, Higher Education Press, Beijing 100029, China)

For undergraduates who majored in physics, mechanics is the first main basic course they meet. The teaching result of mechanics plays a crucial role in the study of follow-up courses. The teaching effect of a course is influenced by many factors, of which the teaching book is an important one. The teaching book mechanics which written by professor Zhang Han-zhuang of Jilin University is one of the excellent mechanics teaching books published by Higher Education Press. This paper focuses on the characteristics of combining the logic and history of physics of the book.

mechanics;logic;history;digital resources

2015-12-21

高建 (1978—)，江蘇泰州人，高等教育出版社物理分社副編審，博士，主要從事理論物理、教學(xué)研究工作.

書評(píng)

O-31

A

1000- 0712(2016)06- 0059- 03