提高非物理專業(yè)大學(xué)物理教學(xué)質(zhì)量的方法研究

劉敏霞

(東莞理工學(xué)院 電子工程學(xué)院，廣東東莞 523808)

1 現(xiàn)狀分析

大學(xué)物理是教育部指定的理工科類專業(yè)核心課程之一，也是理工科學(xué)生應(yīng)掌握的最重要的基礎(chǔ)課之一。大學(xué)物理教學(xué)對學(xué)生的作用不僅僅限于提供物理知識，它在培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)思維方法、科學(xué)素質(zhì)和創(chuàng)新精神以及靈活運(yùn)用數(shù)學(xué)工具等方面都具有獨(dú)特的優(yōu)勢和舉足輕重的作用［1－2］。

近年來，隨著高校的擴(kuò)招，招聘單位對就業(yè)人才的針對性、實(shí)用性、適應(yīng)性、專業(yè)性的增強(qiáng)，因而就業(yè)崗位實(shí)用性與專業(yè)性的競爭越來越趨向激烈。為了適應(yīng)這一趨勢，許多地方高等學(xué)?？s減了理工科非物理專業(yè)大學(xué)物理課程的教學(xué)課時，增加了許多與社會需求相適應(yīng)的其他專業(yè)性較強(qiáng)的課程。然而，由于大學(xué)物理對高校理工科非物理專業(yè)學(xué)生培養(yǎng)的重要性，教育部對高校物理教學(xué)內(nèi)容的要求不但沒有減少，而且增加了現(xiàn)代物理與高新技術(shù)的部分內(nèi)容，這就造成了理工科非物理專業(yè)大學(xué)物理課程教學(xué)資源的相對緊張。為了充分利用教學(xué)資源，地方高校非物理專業(yè)大學(xué)物理教學(xué)一般采取合班上課的方式。其次，由于地方高校生源來源的多樣化，學(xué)生掌握的物理基礎(chǔ)知識參差不齊，加上一部分學(xué)生對大學(xué)期間學(xué)習(xí)大學(xué)物理的重要性認(rèn)識不夠，造成一部分學(xué)生對待大學(xué)物理學(xué)習(xí)懶散，教師上課時又沒有足夠的學(xué)時對所有的物理問題都進(jìn)行深入探討，導(dǎo)致部分學(xué)生很難跟上教學(xué)進(jìn)度。

因此，針對我國高等教育大眾化，就業(yè)市場的實(shí)用化、專業(yè)化，學(xué)生興趣、志向的多元化，大學(xué)不同非物理專業(yè)理工專業(yè)對大學(xué)物理教學(xué)內(nèi)容的多樣化等新形勢，如何實(shí)現(xiàn)大學(xué)物理課程的教學(xué)目標(biāo)，提高大學(xué)物理教學(xué)質(zhì)量，是一個需要引起廣泛關(guān)注的問題。

2 課堂教學(xué)手段的改革與實(shí)踐

大學(xué)物理是基礎(chǔ)課，各個理工科專業(yè)都開設(shè)了大學(xué)物理。目前大學(xué)物理教材一般涵括力學(xué)、熱學(xué)、電磁學(xué)、光學(xué)及量子物理基礎(chǔ)幾個部分。由于大學(xué)專業(yè)的細(xì)分，每個專業(yè)對大學(xué)物理的側(cè)重點(diǎn)不同，學(xué)生的物理與數(shù)學(xué)基礎(chǔ)知識也不一樣，統(tǒng)一一套教學(xué)大綱的模式難以滿足不同專業(yè)的需求，因而在上大學(xué)物理的時候，應(yīng)根據(jù)專業(yè)的不同而側(cè)重點(diǎn)應(yīng)不同。根據(jù)當(dāng)前非物理專業(yè)理工專業(yè)大學(xué)物理教學(xué)的客觀現(xiàn)狀，筆者在東莞理工學(xué)院從事多年大學(xué)物理教學(xué)的基礎(chǔ)上，結(jié)合現(xiàn)今地方高校教學(xué)的需要，對物理教學(xué)在思維模式、教學(xué)內(nèi)容及教學(xué)方法等方面的改革有以下的見解。

在大學(xué)物理思維模式教學(xué)上，大學(xué)物理的內(nèi)容不是中學(xué)內(nèi)容的重復(fù)或簡單的擴(kuò)展，而是在概念上深化、理論上提高，螺旋式上升。在大學(xué)物理中，許多概念和規(guī)律都是用高等數(shù)學(xué)的形式進(jìn)行抽象、概括和表現(xiàn)。用高等數(shù)學(xué)來理解和處理問題是大學(xué)物理的基本要求。筆者通過在東莞理工大學(xué)多年從事物理教學(xué)的經(jīng)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，不少同學(xué)只會用初等數(shù)學(xué)來處理問題，往往不能正確地用高等數(shù)學(xué)特別是微積分來表達(dá)和分析物理問題，經(jīng)常把矢量當(dāng)標(biāo)量、把變量當(dāng)常量、把積分運(yùn)算用代數(shù)運(yùn)算來代替等等。為了讓學(xué)生適應(yīng)這種變化，盡快進(jìn)入大學(xué)物理的學(xué)習(xí)角色，在課堂教學(xué)中，就需要在訓(xùn)練學(xué)生學(xué)會用微積分的思想去思考物理問題的能力、學(xué)會把物理量的矢量放到適當(dāng)?shù)淖鴺?biāo)系中分析 (如直角坐標(biāo)系，平面極坐標(biāo)系，自然坐標(biāo)系，球坐標(biāo)系，柱坐標(biāo)系等)的能力、學(xué)會常采用一些理想的模型對物理問題進(jìn)行理解 (如力學(xué)中剛體模型，熱學(xué)中系統(tǒng)模型，電磁學(xué)中點(diǎn)電荷、電流元、電偶極子、磁偶極子模型等等)。

在教學(xué)內(nèi)容上，筆者采取了因材施教。按照專業(yè)進(jìn)行分類教學(xué)的方法。比如說，土木專業(yè)，它對力學(xué)的需求比較高，后期還要學(xué)理論力學(xué)。如果在大學(xué)物理力學(xué)部分學(xué)得比較扎實(shí)，那么后期的理論力學(xué)的學(xué)習(xí)就會比較輕松。筆者認(rèn)為，根據(jù)不同專業(yè)，應(yīng)該實(shí)行不同部分內(nèi)容具有不同的知識特點(diǎn)，同時每一部分也有一些學(xué)習(xí)難點(diǎn)。在具體教學(xué)部分，土木專業(yè)課程主線與難點(diǎn)安排如下:

力學(xué)部分以牛頓運(yùn)動定律為主線，各部分之間聯(lián)系密切，強(qiáng)調(diào)矢量的概念、微積分方法在力學(xué)中的運(yùn)用。如由牛頓運(yùn)動定律可推出動量定理、功能原理、角動量定理等，借助于對質(zhì)點(diǎn)的研究方法可對剛體進(jìn)行研究，質(zhì)點(diǎn)、剛體的角動量，角動量定理及角動量守恒。這部分的難點(diǎn)主要有:

1)變力作用下牛頓定律的積分問題，在求解這類問題時要注意正確分離變量、作合適的變量替換等。

2)質(zhì)點(diǎn)、剛體的角動量和角動量守恒，在求解這類問題時要注意角動量與動量、角動量守恒與動量守恒的區(qū)別。

電子和通訊專業(yè)，對電磁學(xué)這一塊要求比較高，學(xué)生在大學(xué)物理的后期需要學(xué)習(xí)電磁場和電磁波，電子和通訊專業(yè)在講授時要側(cè)重電磁和電磁波，主要安排如下:

電磁學(xué)部分從場的觀點(diǎn)闡述靜電場、穩(wěn)恒磁場的基本概念、基本規(guī)律，電磁現(xiàn)象的內(nèi)在聯(lián)系、物理本質(zhì)。這部分的主要難點(diǎn)有:

1)任意帶電體場強(qiáng)的求解，在求解這類問題時應(yīng)注意帶電體電荷元的劃分、場強(qiáng)的矢量性、坐標(biāo)系的合理選取等問題。

2)有導(dǎo)體存在時靜電場的分布及導(dǎo)體上的電荷分布，在求解這類問題時應(yīng)注意合理應(yīng)用靜電平衡時導(dǎo)體內(nèi)場強(qiáng)、電勢分布的特點(diǎn)及場強(qiáng)、電勢的疊加原理。

3)由畢奧－薩伐爾定律求某載流體產(chǎn)生的磁場，求解這類問題時應(yīng)注意定律的矢量性，與靜電場強(qiáng)計算的相同點(diǎn)、不同點(diǎn)。

4)感生電場、位移電流的理解，要注意它們的產(chǎn)生條件、相互關(guān)系、存在空間等問題。

光信息專業(yè)對光學(xué)這部分要求很高，后期很多專業(yè)課都離不開光學(xué)的基礎(chǔ)部分，光信息專業(yè)對光學(xué)進(jìn)行詳細(xì)講解安排如下:

波動光學(xué)部分主要從光的波動性出發(fā)闡述光的干涉、衍射、偏振等現(xiàn)象的基本規(guī)律。這部分的主要難點(diǎn)是光柵的衍射規(guī)律，應(yīng)從分析光的多縫干涉和單縫衍射規(guī)律入手理解光柵的衍射、缺級等。

有的同學(xué)認(rèn)為物理很難，對物理學(xué)習(xí)失去興趣，上課乏困打盹。因此，在物理課堂教學(xué)上，把日常生活中那些有趣的現(xiàn)象用物理的知識解釋，讓學(xué)生了解生活中的物理現(xiàn)象，讓他們明白:學(xué)習(xí)物理不僅非常有用，而且離他們也并不是很遙遠(yuǎn)。比如說簡單機(jī)械的知識，杠桿的知識，慣性的知識等等，都是和我們的生活密切相關(guān)的。學(xué)習(xí)了相關(guān)的知識，就要學(xué)會用這些知識去針對解釋研究生活中的各種現(xiàn)象，學(xué)以致用。通過對這些現(xiàn)象的分析研究，會使他們感覺物理不是書本上的條條框框，而是生動有趣的。同時，在物理課堂上，可以給學(xué)生播放建立在物理基礎(chǔ)上的科技短片，激發(fā)學(xué)生對物理的興趣。比如現(xiàn)在學(xué)生對穿越劇非常感興趣，就可以給學(xué)生播放外祖母悖論，這都涉及到相對論與量子力學(xué)。在課堂教學(xué)上，讓學(xué)生親手在課堂上做一些小實(shí)驗(yàn)，或者教師在課堂上多引入一些演示實(shí)驗(yàn)，讓學(xué)生認(rèn)真觀察實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，總結(jié)實(shí)驗(yàn)結(jié)論，并在黑板上列出學(xué)生不同的實(shí)驗(yàn)結(jié)論，并讓學(xué)生們對每一個實(shí)驗(yàn)結(jié)論進(jìn)行討論，然后列出課本上的結(jié)論、概念與規(guī)律，與學(xué)生一起分析和比較兩者之間的異同，這樣就可以幫助學(xué)生更好地理解和掌握這些知識。

［1］許和平.教育大眾化下的大學(xué)物理教學(xué)改革探討［J］.科技廣場，2007(12):200－201.

［2］盛霞.改進(jìn)大學(xué)物理教學(xué)提高教學(xué)質(zhì)量［J］.廣東工業(yè)大學(xué)學(xué)報:社會科學(xué)版，2007(7):62－63.