何偉巖

(天津大學仁愛學院 天津 301636)

大學物理緒論課教學內容設計

何偉巖

(天津大學仁愛學院 天津 301636)

大學物理課程是工科大學生的一門公共必修課，能否學好大學物理課程，緒論課是關鍵.因此從什么是物理、為什么學物理、物理學什么、怎樣學物理4個方面詳細論述了怎樣上好一堂大學物理緒論課．

大學物理 緒論課 教學

對于工科類的大學生而言，“大學物理”課程是其必須要上的公共必修課．該課程是在學生們學習了高等數(shù)學微積分之后的大一第二學期開設[1]．大學物理是在高中物理的基礎上，知識的深度、廣度都有所增加．大學物理是基礎課，學好了大學物理課程，才能在以后的專業(yè)課學習中如魚得水．大學物理的第一堂課是緒論課，緒論課的成功與否直接關系到學生對大學物理課的興趣和重視程度．

根據(jù)筆者數(shù)年的教學經(jīng)驗，認為緒論課要解決這4個問題，什么是物理、為什么學物理、物理學什么、怎樣學物理．

1 什么是物理

在中學階段同學們都學過物理，對物理并不陌生．首先，以提問的形式問學生們物理是什么？可能大部分學生都回答不出來．可以再祥細一些問中學物理都學了些什么？力、熱、光、電等等，這些學生們都能回答出來．接著總結“物理學是關于自然界最基本形態(tài)的科學，它研究物質的結構、相互作用及其運動規(guī)律”．力學中物體的運動規(guī)律、天體的運動規(guī)律是物理；熱學中的微觀分子的運動，大量分子運動的宏觀表現(xiàn)是物理；光學中光的反射、折射、光的干涉、衍射是物理．可以演示一些圖片，讓學生們了解到生活的方方面面都蘊含著物理的知識．

2 為什么學物理

這一部分也是說明了物理的重要性．筆者通過以下幾方面來說明.

2.1 物理學的發(fā)展及對人類社會的貢獻

圖1 物理學的發(fā)展

通過物理學史的講解，讓學生們知道物理學的發(fā)展對人類社會的貢獻．物理學一共經(jīng)歷了3個時期：萌芽時期、經(jīng)典物理時期和近代物理時期．萌芽時期的代表科學家有哥白尼、阿基米德、伽利略等等．他們的很多理論成果都寫成了小故事，比如阿基米德的浮力原理，杠桿原理．阿基米德還說過一句家喻戶曉的名言“給我一個支點，我可以翹起整個地球”．相信這些知識同學們都很熟悉．

到17世紀，牛頓在前人(伽利略，迪卡爾等)的研究基礎上，發(fā)表了《自然哲學的數(shù)學原理》，這部巨著總結了力學的研究成果，標志著經(jīng)典力學體系初步建成．與此同時邁爾、焦耳、克勞修斯等人建立了新的熱現(xiàn)象理論，創(chuàng)立了熱力學．建立在牛頓力學和熱力學發(fā)展的基礎上，適應工業(yè)原動力的要求，出現(xiàn)了機械工業(yè)和蒸汽機，從而引起了第一次工業(yè)革命．

19世紀，法拉第和麥克斯韋等創(chuàng)立了電磁學，把過去認為互不相干的電、磁、光等現(xiàn)象統(tǒng)一起來．19世紀70年代在電磁理論推動下，人們成功制造了電機、電氣，導致工業(yè)電氣化，從而引起了第二次工業(yè)革命．

20世紀初，一些物理實驗揭示了經(jīng)典物理學所無法解釋的現(xiàn)象，導致了物理學發(fā)生了兩場偉大而深刻的革命，創(chuàng)立了相對論和量子力學．在此理論基礎上，出現(xiàn)了核能，激光、半導體等新能源、新技術，掀起了第三次工業(yè)革命．

從物理學的發(fā)展史可以看到，物理學發(fā)展的重大突破，對社會經(jīng)濟發(fā)展產(chǎn)生巨大的影響．因此，物理學是科學技術發(fā)展的重要源泉，對人類社會的發(fā)展有很大貢獻．

2.2 物理學是一門公共基礎課．

學好了物理知識，才能在以后專業(yè)課的學習中游刃有余．從物理課中分出來很多分支學科．比如，流體力學(力學的分支學科)：研究各種力的作用下，流體本身的靜止狀態(tài)和運動狀態(tài)以及流體和固體界壁間有相對運動時的相互作用和流動規(guī)律．水利水電專業(yè)、土木工程專業(yè)的學生在后續(xù)的課程中都要學到流體力學．

2.3 物理學是一門科學素質課

在學習過程中,學生會產(chǎn)生很多疑問,遇到很多問題,有的問題學生可以利用已知的知識解決,而有的則解決不了,需要學生開動腦筋,積極思考,尋找答案.對學生而言,發(fā)現(xiàn)問題、解決問題的能力不僅會影響其學習的順利進行,而且還會影響其以后的成長和發(fā)展.因此,通過大學物理課程的學習,不僅要將物理的知識傳遞給學生,更重要的是培養(yǎng)學生解決問題的能力,培養(yǎng)學生創(chuàng)造性的思維方式.

3 物理學什么

3.1 物理的知識

大學物理課程要學習的內容包括：力、熱、電磁、波動、振動、光、相對論和量子力學等章節(jié)．中學物理是基礎，大學物理課程是在中學基礎上的提高．比如，中學學到恒力做功，大學求解變力做功[2]．

3.2 物理的方法

物理方法包括觀察法、實驗法、模擬法、演繹法、歸納法、分析法、理想化的方法等等[3]．

觀察法是牛頓時代較為常用的方法，一般是通過觀察現(xiàn)象，歸納總結出結論．自然科學中許多定理和公式都是先進行觀察找到規(guī)律,再進行歸納推理得出來的.比如伽利略在教堂做禮拜時,仔細觀察吊燈的擺動時間和角度大小,發(fā)現(xiàn)盡管吊燈擺動的角度越來越小,但其擺動的時間(周期)卻是固定不變的.伽利略回家后,又用不同質量的擺捶做實驗,并改變擺長的長短進行了多次驗證,結果發(fā)現(xiàn)規(guī)律是一樣的,即單擺的周期與擺長的平方根成正比,與擺的質量無關,這就是單擺等時性定律.

分析法就是在思考問題時把要研究的問題分解為若干部分,然后對每部分進行研究,逐一解決,揭示其本質,并研究這些部分間的相互關系及其在整個問題中的地位作用.從未知到已知,最后實現(xiàn)對問題整體、全面的認識和掌握.比如力學中在講解拋體(平拋、斜拋)運動時,將拋體運動分解為兩種運動.斜拋運動分解為水平方向上的勻速直線運動和豎直方向上的勻變速直線運動,這兩種運動都是已經(jīng)學過的簡單運動,很好分析.分析法將復雜的問題分解為一個個簡單的問題,方便逐一解決.

理想化的方法是抓住主要矛盾，摒棄次要矛盾，將研究對象進行簡化的方法．比如，理想模型：質點(忽略物體的大小，形狀，看成有質量的點)；剛體(物體的大小形狀不能忽略，可以忽略他的局部差異，忽略受力之后的形變)．能不能看成質點或剛體，需要具體問題具體分析，研究地球繞太陽公轉時，地球就可以當成質點來處理；研究地球的自轉時，它的大小形狀不能忽略，不能當成質點，但是仍可以簡化為剛體的模型．同一個物體研究的問題不同，可以簡化的模型也不同．

學好知識，可以為最后的考試做好準備，取得良好的成績．但是比學知識更為重要的是學習物理的一些方法，解決問題的能力，這些方法和能力將會讓學生們一生受益．

4 怎樣學物理

4.1 興趣是最好的老師培養(yǎng)對物理的興趣．

興趣是學生最好的老師，只有對物理知識產(chǎn)生濃厚的興趣，學生才不會覺得大學物理課程枯燥無味，難以理解．可以通過一些演示實驗、多媒體課件讓學生觀察物理現(xiàn)象，當學生對物理現(xiàn)象感到“好玩”“驚奇”時，激發(fā)學生強烈的求知欲，在內心燃起對物理現(xiàn)象追根究底的強烈的探索欲，從而產(chǎn)生對物理的興趣．

4.2 勤于思考富于想象多問為什么

“為什么蘋果會落向地面，而月亮不會落地地面，蘋果和月亮有什么不同呢？”這個問題是偉大的物理學家牛頓曾問的．他通過觀察，發(fā)現(xiàn)問題，并認真的思索研究，最終得到萬有引力定律．學生們遇到生活中的現(xiàn)象，也要多問為什么，積極思考，找到答案．

4.3 認真聽講抓住重點課下獨立思考完成作業(yè)

良好的學習習慣包括：聽課、閱讀、思考、作業(yè)．課上45 min很寶貴，要認真聽講，抓住老師講的重點：概念，規(guī)律．學生在聽老師講課的同時也要進行思考，并做好筆記，每堂課結束后對筆記進行整理總結.課下要通過閱讀，獨立思考，學會從不同的角度去思考問題，改變條件去發(fā)現(xiàn)新問題．作業(yè)要獨立完成，先思考，再動筆，做會一道題領會一類題．只有這樣腳踏實地，一步一個腳印，才能學好物理．

教師上課如同演員表演，教師的情緒對學生影響非常大，如果教師精神飽滿，風趣幽默，學生們必定積極配合，課堂氣氛活躍[4]．良好的開端是成功的一半，一堂內容豐富、涵蓋面廣、演示實驗與多媒體課件并用的緒論課，定能讓學生們對物理產(chǎn)生濃厚的興趣，為以后課程的學習奠定良好的基礎．

1 林春艷，劉永軍.大學物理緒論課教學探討．物理通報，2007(9)：13～15

2 趙興華．大學物理和中學物理的區(qū)別．中國科技信息，2005(22)：144

3 吳宗漢，周雨青.物理學史與物理學思想方法論．北京：清華大學出版社，2007

4 殷勇.大學物理課教學的重要性及其設計方案.2010(32):345～346

*云南省教育廳科學研究基金項目，編號：2012Y274；滇西科技師范學院高層次人才引進科研啟動項目、滇西科技師范學院校級課題，編號：LCSZL2013004作者簡介：傅永平(1983- )，男，博士，副教授，研究方向：理論物理．

2016-09-20)