大學(xué)物理中微積分思想和方法教學(xué)探析

馮春杰　林妤

【摘要】物理是大學(xué)課程的重要學(xué)科，其應(yīng)用性和實(shí)踐性非常強(qiáng)，理論性和知識性非常深奧。大學(xué)物理微積分思想，是解決物理問題時應(yīng)用最多的方法。比如動力學(xué)和靜電場物理問題，運(yùn)用微積分思想是最有效率的學(xué)習(xí)方式。以下本文將論述，大學(xué)教師在物理課程的教學(xué)中，對如何運(yùn)用微積分思想和方法教學(xué)，進(jìn)行深入的研究和探析。

【關(guān)鍵詞】大學(xué)物理 ； 微積分思想 ； 教學(xué)探析

【中圖分類號】O411.1-4 【文獻(xiàn)標(biāo)識碼】B 【文章編號】2095-3089（2017）08-0023-01

大學(xué)物理的思維方式與中學(xué)時期的思維有非常大的差別，尤其是物理微積分思想的運(yùn)用，是有效解決大學(xué)物理的問題的最佳方法，由于大學(xué)生在中學(xué)都是運(yùn)用的代數(shù)運(yùn)算方式無法應(yīng)對大學(xué)物理問題的難度，所以對微積分思想的熟練運(yùn)用非常重要。大學(xué)教師在物理教學(xué)中要讓學(xué)生深入的了微積分思想，并可以靈活的運(yùn)用來解決問題。

一、微積分思想構(gòu)建

學(xué)生在進(jìn)入大學(xué)以后對物理的學(xué)習(xí)十分困惑，主要是因?yàn)榇髮W(xué)和中學(xué)的物理學(xué)習(xí)思想的差異性非常大，中學(xué)的物理學(xué)習(xí)較為淺薄，中學(xué)的和大學(xué)接受物理思想無法有效的銜接，物理學(xué)習(xí)的難度忽然大幅度的提升，進(jìn)入大學(xué)以后一時無法適應(yīng)物理教學(xué)的節(jié)奏，最突出的就是在物理學(xué)習(xí)的原理層面，中學(xué)的物理思維模式是常量物理問題思維，而大學(xué)的物理思維是變量物理問題思維。所以都大部分的學(xué)生在進(jìn)入大學(xué)之后，無法很好的應(yīng)用大學(xué)微積分物理學(xué)習(xí)思想。隨著物理學(xué)習(xí)難度的增加，學(xué)生最迫切的就是要熟練掌握微積分思想的和方法的運(yùn)用。微積分思想最明顯的特點(diǎn)是辯證性，運(yùn)用化大為小和化整為零的方法，對物理問題進(jìn)行破解，將物理問題的類似轉(zhuǎn)變?yōu)闇?zhǔn)確，進(jìn)一步提升物理學(xué)些的效率和質(zhì)量。解決物理問題的過程中首先要找出問題的關(guān)鍵點(diǎn)，選擇性忽略次要問題，將物理問題的難度降低之后，在進(jìn)行對問題的破解？很多大學(xué)生都認(rèn)為物理學(xué)習(xí)的難度非常大，雖然明白的問題的理論性，但是在實(shí)際運(yùn)用時卻總是無法解決問題。所以在教學(xué)中大學(xué)教師就要科學(xué)恰當(dāng)?shù)倪\(yùn)用微積分思想，將微積分的效用發(fā)揮到最大，融入到物理問題當(dāng)中去引導(dǎo)學(xué)生微積分思想的合理運(yùn)用，讓學(xué)生微積分思想和方法的結(jié)合物理問題并解決問題，有效的提升物理教學(xué)和質(zhì)量和學(xué)生學(xué)習(xí)的效率。

二、微積分思想教學(xué)方法

（一）構(gòu)建微積分思想

大學(xué)生在學(xué)習(xí)物理過程中，對微積分思想的了解程度不足，雖然大學(xué)生在中學(xué)時已經(jīng)掌握了一套物理思維方法，但是中學(xué)的簡單的物理常量運(yùn)算方法無法有效解決大學(xué)的物理問題，大學(xué)的物理量和物理概念都是非常復(fù)雜的變量，物理問題都是復(fù)雜物理變量所構(gòu)成。所以大學(xué)生明白了物理原理，但是無法有效的解決問題。教師在教學(xué)中要讓學(xué)生充分掌握微積分思想，從物理最簡單的物理現(xiàn)象入手，將物理問題進(jìn)行分解成若干小問題，依照由簡到難的方式依次解決，要將物理的變量問題向常量問題轉(zhuǎn)變并抓住問題的關(guān)鍵。運(yùn)用微積分思想解決物理問題要先選取微分元，然后將微元范圍的問題簡單化。在進(jìn)行變力做功教學(xué)過程中，運(yùn)用普通的運(yùn)算方式效率非常低。如果運(yùn)用物理微積分思想，就會變得非常簡單。比如在變力作用下求質(zhì)點(diǎn)，從A向B運(yùn)動，做曲線運(yùn)動時做功這一物理問題時。運(yùn)用微積分思想，將質(zhì)點(diǎn)曲線運(yùn)動分成若干微元，曲線路徑分成若干短直線變力成為恒定。用微積分思想將這個物理問題分解后，物理變力曲線做功問題就變成了直線恒力問題，將復(fù)雜的問題簡單化，極大的提升了學(xué)生物理學(xué)習(xí)時的效率。

（二）微積分教學(xué)矢量思想

大學(xué)的物理教學(xué)運(yùn)用最多的就是矢量運(yùn)算法則，這是大學(xué)生最需要掌握的關(guān)鍵運(yùn)算方法和思維方式，但是很多大學(xué)生對矢量的概念沒有正確的認(rèn)識，對矢量和標(biāo)量的了解程度不夠，很多學(xué)生認(rèn)為矢量的定義，就是既有方向也有大小。因此教師在開展物理微積分教學(xué)的同時，還要加強(qiáng)對學(xué)生矢量思維的培養(yǎng)，深入的了解矢量的和標(biāo)量的定義，遵循四邊形合成法則。比如在物理微積分的教學(xué)過程中，教學(xué)電流和電動勢的物理量時有大小，也有方向，但其確是標(biāo)量。矢量首先要與四邊形合成法則相符，在運(yùn)用矢量思想解決物理問題時，要先將矢量轉(zhuǎn)邊為標(biāo)量，然后建立正確的矢量坐標(biāo)系。比如我們在解決斜面物理運(yùn)動時就要先創(chuàng)建坐標(biāo)系，從斜面來創(chuàng)建坐標(biāo)，這樣就降低了矢量的復(fù)雜性，由矢量運(yùn)算變成了簡單的標(biāo)量運(yùn)算方式，極大的提升了物理學(xué)習(xí)的效率。還有在進(jìn)行曲線運(yùn)動研究時，矢量和微元的關(guān)系是相連的，運(yùn)用矢量微積分解決問題時，要先將矢量變?yōu)闃?biāo)量，運(yùn)用矢量的點(diǎn)積方法來進(jìn)行運(yùn)算。所以我進(jìn)行物理微積分教學(xué)時還要讓學(xué)生深刻的理解矢量的定義。靈活運(yùn)用微積分思想來解決物理問題。

三、結(jié)論

綜上所述，大學(xué)物理的教學(xué)中基本都是采用的微積分教學(xué)方法，教師在教學(xué)中如何讓大學(xué)生靈活的掌握物理微積分思想是教學(xué)中的關(guān)鍵問題。教師在物理教學(xué)時首先要讓學(xué)生，充分的重視起微積分思想和物理問題的各項(xiàng)細(xì)節(jié)，巧妙的將微積分思想和問題融合在一起。有效的解決物理定律和物理量的難題，教師還要引導(dǎo)大學(xué)生對物理的學(xué)習(xí)興趣，培養(yǎng)學(xué)生物理微積分的思維方式，讓物理教學(xué)質(zhì)量能得到有效的提升。

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