發(fā)布時(shí)間：2022-07-18 17:14:38
序言：寫(xiě)作是分享個(gè)人見(jiàn)解和探索未知領(lǐng)域的橋梁，我們?yōu)槟x了8篇的大學(xué)物理公式總結(jié)樣本，期待這些樣本能夠?yàn)槟峁┴S富的參考和啟發(fā)，請(qǐng)盡情閱讀。
關(guān)鍵詞：大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)教學(xué);不確定度計(jì)算;固體密度測(cè)量;楊氏彈性模量測(cè)量;共軛法測(cè)凸透鏡焦距
中圖分類號(hào)：G642 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號(hào)：1674-9324（2015）35-0169-02
現(xiàn)如今在大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)中為了更加準(zhǔn)確和精確的表示實(shí)驗(yàn)測(cè)量結(jié)果，常使用不確定度理論來(lái)表示實(shí)驗(yàn)測(cè)量結(jié)果。[1，2]在大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，不確定度的計(jì)算一直是一個(gè)難點(diǎn)，也是一個(gè)重點(diǎn)，許多本科學(xué)生因?yàn)椴淮_定度的計(jì)算方法非常復(fù)雜，而且計(jì)算量很大，而放棄對(duì)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的科學(xué)處理。這里我們將闡述大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)中不確定度的通常表示方法，并結(jié)合有關(guān)的基本物理實(shí)驗(yàn)，在課堂上用多媒體演示，使大學(xué)一年級(jí)學(xué)生很容易掌握不確定度的計(jì)算，取得了良好的教學(xué)效果。
一、不確定度理論的一般原理和計(jì)算方法[3，4]
不確定度理論對(duì)于直接測(cè)量量把數(shù)據(jù)的不確定度根據(jù)數(shù)據(jù)的性質(zhì)來(lái)分類，把符合正態(tài)分布統(tǒng)計(jì)規(guī)律的稱之為A類標(biāo)準(zhǔn)不確定度，而不符合正態(tài)分布統(tǒng)計(jì)規(guī)律的稱之為B類標(biāo)準(zhǔn)不確定度。把兩類不確定度的平方和的根稱之為測(cè)量量的合成標(biāo)準(zhǔn)不確定度，或者簡(jiǎn)稱為不確定度。
大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)中物理量的直接測(cè)量量的平均值的標(biāo)準(zhǔn)偏差即為A類標(biāo)準(zhǔn)不確定度，它的計(jì)算公式為：
t的大小與物理量的測(cè)量次數(shù)n和置信概率p有關(guān)系，置信概率p一般約定取值為68.3%，特殊情況下置信概率p取95.4%。如果我們測(cè)量9次，置信概率取p=68.3%，那么置信因子取t=1.07。如果我們測(cè)量5次，置信概率取p=68.3%，置信因子取t=1.14。
物理測(cè)量量的B類不確定的計(jì)算公式為：uB=
Δ儀/C，Δ儀被稱之為實(shí)驗(yàn)儀器的“最大允差”，C是實(shí)驗(yàn)儀器誤差概率分布的置信因子系數(shù)。實(shí)驗(yàn)儀器的誤差分布一般有正態(tài)分布和均勻分布，呈正態(tài)分布時(shí)C=3，呈均勻分布時(shí)C= 。但是如果實(shí)驗(yàn)儀器誤差的分布不能確定為何種分布，我們可以把它簡(jiǎn)單認(rèn)為是均勻分布。如果當(dāng)A類不確定度和B類不確定度是相互獨(dú)立的時(shí)候，它們的合成絕對(duì)不確定度的計(jì)算公式為：u = =（u +u ） 。直接測(cè)量量的相對(duì)不確定度的計(jì)算公式為：E =u ×100%.
如果實(shí)驗(yàn)中間接測(cè)量量的函數(shù)關(guān)系方程是
N=f（x1，x2，…，xn），那么它的標(biāo)準(zhǔn)不確定度的計(jì)算公式是：
u = = （？鄣f/？鄣x ） u （2）
在公式中u 為實(shí)驗(yàn)中各直接測(cè)量量xi的合成絕對(duì)標(biāo)準(zhǔn)不確定度，它的相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)不確定度的計(jì)算公式是：
E = = （？鄣ln f / ？鄣x ） u （3）
這兩個(gè)公式被稱之為不確定度的傳遞公式，如果測(cè)量量的表達(dá)式是各個(gè)直接測(cè)量量的積和商的形式，先計(jì)算其相對(duì)不確定度較方便。間接測(cè)量量的標(biāo)準(zhǔn)不確定度和相對(duì)不確定度的關(guān)系為u = ?E ，所以測(cè)量量最終結(jié)果的一般形式表示為：
N= ±u E =u 100%，p=68.3%。 （4）
二、固體密度的測(cè)量實(shí)驗(yàn)中不確定度的計(jì)算方法
固體密度的測(cè)量實(shí)驗(yàn)是大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)中的一個(gè)重要基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)。
當(dāng)待測(cè)物體是一銅圓柱體時(shí)，其直徑的多次測(cè)量的平均值為 ，高度的多次測(cè)量的平均值為為 ，質(zhì)量的多次測(cè)量的平均值為為 ，則銅圓柱體密度的最佳值為 =4 （π 2 ）-1，我們先計(jì)算出各個(gè)直接測(cè)量量的不確定度，因?yàn)殂~圓柱體密度的表達(dá)式是各個(gè)直接測(cè)量量的積和商的形式，所以先計(jì)算其相對(duì)不確定度較方便，根據(jù)不確定度的傳遞公式得到銅圓柱體密度的相對(duì)不確定度：
銅圓柱體密度的絕對(duì)不確定度表示為：u = Eρ。
當(dāng)待測(cè)物體是一空心的鋁圓管時(shí)，設(shè)其外徑的多次測(cè)量的平均值為 ，內(nèi)徑的多次測(cè)量的平均值為 ，高度的多次測(cè)量的平均值為 ，質(zhì)量的多次測(cè)量的平均值為 ，則鋁圓管密度的最佳估計(jì)值為
=4 （π（ 2- 2） ）-1。我們先計(jì)算出各個(gè)直接測(cè)量量的不確定度，因?yàn)殇X圓管體密度的表達(dá)式主要是各個(gè)直接測(cè)量量的積和商的形式，所以先計(jì)算其相對(duì)不確定度較方便，然后根據(jù)不確定度的傳遞公式得到空心鋁圓管密度的相對(duì)不確定度：
鋁圓管密度的絕對(duì)不確定度為：u = Eρ。
三、共軛法測(cè)薄凸透鏡焦距實(shí)驗(yàn)中的不確定度的計(jì)算方法
測(cè)量薄透鏡的焦距實(shí)驗(yàn)是大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)中重要的基本光學(xué)實(shí)驗(yàn)，共軛法是測(cè)定薄透鏡焦距的主要方法之一[1]。我們?cè)O(shè)f為薄凸透鏡焦距，物和像屏的距離為D（要求D>4f）。當(dāng)移動(dòng)薄凸透鏡在某一位置處，像屏上將出現(xiàn)倒立放大的實(shí)像。當(dāng)薄凸透鏡又在另一位置時(shí)，在屏上得到倒立縮小的實(shí)像，這就稱之為共軛法。如果兩次成像間位移為d，那么我們得到焦距的基本公式：f=（D2-d2）（4D）-1。只要我們測(cè)出D、d，就能夠計(jì)算出f的大小。共軛法最大的優(yōu)點(diǎn)是很大程度上避免了物距和像距在測(cè)量時(shí)因?qū)Ρ⊥雇哥R光心位置估計(jì)不準(zhǔn)而帶來(lái)的偏差，而把f測(cè)量歸為對(duì)精確測(cè)量量D和d的精準(zhǔn)測(cè)量。
因?yàn)榻咕鄁的表達(dá)式主是各個(gè)直接測(cè)量量的積和商的形式，所以先計(jì)算它的相對(duì)不確定度較方便，根據(jù)不確定度的傳遞公式，其相對(duì)不確定度為：
焦距f的絕對(duì)不確定度uf=Er* 。
四、楊氏彈性模量測(cè)量實(shí)驗(yàn)的不確定度計(jì)算方法
彈性模量又被稱之為楊氏模量，是表示材料抵抗形變性能的一個(gè)很重要的物理參量，有著重要的實(shí)際應(yīng)用意義。[5]楊氏模量測(cè)量實(shí)驗(yàn)是大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)本科教學(xué)中的一個(gè)非常重要的基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)。實(shí)驗(yàn)儀器主要有：望遠(yuǎn)鏡光杠桿鏡尺組、楊氏模量測(cè)定儀、千分尺、鋼卷尺、游標(biāo)卡尺、砝碼等。在實(shí)驗(yàn)中我們采用拉伸法測(cè)量鋼絲的楊氏彈性模量，這里采用光杠桿法來(lái)測(cè)量鋼絲因受力而產(chǎn)生的微小形變，這是實(shí)驗(yàn)的關(guān)鍵。
測(cè)鋼絲楊氏模量的公式為Y= ，其中Y表示鋼絲的楊氏模量，F(xiàn)是單個(gè)砝碼對(duì)應(yīng)的重力，L是鋼絲的原長(zhǎng)，D為光杠桿的鏡面到標(biāo)尺的距離，d是鋼絲的直徑，b是光杠桿前后腳之間的距離，Δn為鏡中的標(biāo)尺讀數(shù)加減單個(gè)砝碼的平均變化量的大小，Δn的大小用逐差法處理測(cè)量數(shù)據(jù)而得到。
因?yàn)闂钍夏Ａ縔的基本表達(dá)式是各個(gè)直接測(cè)量量的積和商的形式，所以我們先計(jì)算其相對(duì)不確定度比較方便，根據(jù)不確定度的傳遞公式得到
Er=
鋼絲楊氏模量的絕對(duì)不確定度為u = ?E 。
五、結(jié)束語(yǔ)
本文總結(jié)了大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)中關(guān)于不確定理論中的直接測(cè)量量的A類、B類標(biāo)準(zhǔn)不確定度和合成不確定度以及間接測(cè)量量的不確定度的通常表示方法，隨后得到了固體密度的測(cè)量實(shí)驗(yàn)、共軛法測(cè)薄凸透鏡焦距實(shí)驗(yàn)和楊氏彈性模量測(cè)量實(shí)驗(yàn)中的各測(cè)量量不確定度的計(jì)算公式，并且我們?cè)谡n堂上用多媒體演示，使大學(xué)一年級(jí)學(xué)生很容易掌握不確定度的計(jì)算，取得了不錯(cuò)的教學(xué)效果，這對(duì)大學(xué)本科學(xué)生的物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)具有積極的指導(dǎo)意義。
參考文獻(xiàn)：
[1]陳慶東.大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2006：1-20.
[2]陳慶東，鞏曉陽(yáng).大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)教程[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2013：56-69.
[3]趙志剛，等.多維測(cè)量結(jié)果不確定度評(píng)價(jià)方法初探[J].清華大學(xué)學(xué)報(bào)，2007，47（10）：1557-1561.
關(guān)鍵詞：大學(xué)物理；思維方法；分析問(wèn)題
對(duì)于理工科的大學(xué)生來(lái)講，物理并不是一門全新的課程，他們從初中開(kāi)始接觸物理知識(shí)，已具備了一定的物理基礎(chǔ)知識(shí)。然而，在實(shí)際的教學(xué)中，很多學(xué)生對(duì)大學(xué)物理課程的重要性認(rèn)識(shí)不足，對(duì)學(xué)好物理課缺乏足夠的認(rèn)識(shí)，導(dǎo)致學(xué)習(xí)效果差強(qiáng)人意。那么，如何才能改變這一現(xiàn)狀呢？以下是筆者對(duì)這一問(wèn)題的詳細(xì)探討。
一、大學(xué)物理教育的重要性
（一）進(jìn)一步深化學(xué)生的已有知識(shí)，為更深層次的學(xué)習(xí)打基礎(chǔ)
大學(xué)物理的內(nèi)容不是中學(xué)內(nèi)容的簡(jiǎn)單重復(fù)和擴(kuò)展，而是有很大區(qū)別的。中學(xué)物理主要解決恒力作用下物體系統(tǒng)的各種運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，把很多物理現(xiàn)象都進(jìn)行了理想化，假設(shè)一切是在恒力的作用下進(jìn)行的。而大學(xué)物理是研究物體在實(shí)際作用的變力作用下的各種狀態(tài)，這就在要求上提升了一個(gè)層次。因此，從一開(kāi)始學(xué)生就要對(duì)大學(xué)物理給予充分的理解和足夠的重視。同時(shí)，在大學(xué)物理學(xué)習(xí)中，許多概念和規(guī)律都是用高等數(shù)學(xué)的形式表達(dá)出來(lái)的，這就給學(xué)生提出了一個(gè)新課題和基本要求。由于物理學(xué)的基本概念和規(guī)律是在分析具體物理問(wèn)題的過(guò)程中逐步建立和掌握的，因此在求解問(wèn)題之前，學(xué)生必須對(duì)所研究的物理問(wèn)題建立一個(gè)清晰的圖像，從而明確解題的思路和方法。只有這樣，學(xué)生才能在解完題之后留下一些值得回味的東西，體會(huì)到物理問(wèn)題所蘊(yùn)含的奧妙和涵義，真正掌握物理學(xué)的思想方法，為更深層次的學(xué)習(xí)打下良好的基礎(chǔ)。
（二）進(jìn)一步培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)，豐富學(xué)生的自身修養(yǎng)
科學(xué)素養(yǎng)包含科學(xué)知識(shí)、科學(xué)能力、科學(xué)方法、科學(xué)意識(shí)?？茖W(xué)知識(shí)是基礎(chǔ)，大學(xué)生應(yīng)該掌握最基本的科學(xué)知識(shí)?？茖W(xué)能力和科學(xué)方法是核心，科學(xué)能力包括實(shí)驗(yàn)?zāi)芰?、思維能力、掌握應(yīng)用科學(xué)方法的能力、開(kāi)拓創(chuàng)新能力和科學(xué)審美能力等?？茖W(xué)方法有兩種認(rèn)識(shí)：廣義的科學(xué)方法是指科學(xué)的方法論和具體的科學(xué)方法；狹義的科學(xué)方法是科學(xué)思維或研究中解決問(wèn)題的具體方法和手段。一般而言，科學(xué)方法是人們?cè)谡J(rèn)識(shí)世界、改造世界的過(guò)程中，總結(jié)出來(lái)的正確的思維和行動(dòng)方式，是人們認(rèn)識(shí)和改造世界的有效工具。學(xué)生掌握科學(xué)的方法有利于了解知識(shí)，建立知識(shí)間的聯(lián)系，而且能使學(xué)生高效地應(yīng)用知識(shí)，培養(yǎng)科學(xué)能力?？茖W(xué)意識(shí)指科學(xué)態(tài)度、科學(xué)觀念、科學(xué)精神在生產(chǎn)和生活中的理解和應(yīng)用的科學(xué)意識(shí)等。這些科學(xué)素養(yǎng)不僅對(duì)學(xué)生學(xué)習(xí)技術(shù)有所幫助，而且對(duì)學(xué)生參與其它活動(dòng)也有著重要的作用，在學(xué)生一生的生活、工作、學(xué)習(xí)中必不可少。而這些隱性的知識(shí)全部貫穿在物理知識(shí)的產(chǎn)生過(guò)程之中，只要學(xué)生全面地學(xué)習(xí)物理知識(shí)，就能在學(xué)習(xí)知識(shí)的過(guò)程中受到這些隱性知識(shí)的熏陶，從而形成自身良好的科學(xué)素養(yǎng)。
（三）物理教育有利于學(xué)生發(fā)現(xiàn)物質(zhì)的本質(zhì)規(guī)律，為社會(huì)的發(fā)展提供技術(shù)支持
物理學(xué)定律揭示物質(zhì)運(yùn)動(dòng)的規(guī)律，使人們?cè)诩夹g(shù)上運(yùn)用這些定律成為可能；物理學(xué)有許多預(yù)言和結(jié)論，為人們開(kāi)發(fā)新技術(shù)指明了方向?？梢?jiàn)，新技術(shù)的發(fā)明、改進(jìn)和傳統(tǒng)技術(shù)的根本改造，都直接與物理學(xué)有著密切的關(guān)系。如熱學(xué)知識(shí)就是為了解決當(dāng)時(shí)蒸汽機(jī)能源利用效率低這一難題而建立起來(lái)的科學(xué)體系，電磁學(xué)理論是隨著人們對(duì)電現(xiàn)象和磁現(xiàn)象的逐步認(rèn)識(shí)而總結(jié)出來(lái)的，這些理論為人類進(jìn)入電子社會(huì)打下了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。學(xué)生學(xué)好物理，可以更好地理解技術(shù)的意義，揭示物質(zhì)的本質(zhì)規(guī)律，為人類社會(huì)的發(fā)展提供必要的技術(shù)支持。
二、學(xué)好大學(xué)物理的幾點(diǎn)策略
（一）課前認(rèn)真預(yù)習(xí)
預(yù)習(xí)是學(xué)生在課前獨(dú)立閱讀教材，進(jìn)而獲取新知識(shí)的一個(gè)重要環(huán)節(jié)。學(xué)生要想學(xué)好物理，必須要分類預(yù)習(xí)，選擇好預(yù)習(xí)時(shí)間，最好在新課上課的前一天，邊閱讀邊記筆記。一方面，學(xué)生要通讀教材中的相關(guān)內(nèi)容，看看哪些是懂得的，是已經(jīng)學(xué)過(guò)的知識(shí)；哪些是不懂的，是要通過(guò)教師講解才能理解的新知識(shí)。另一方面，學(xué)生還要對(duì)教材后面的習(xí)題初做一遍，把不會(huì)做的題做上記號(hào)，一起帶到課堂去解決。這樣做，就會(huì)增強(qiáng)聽(tīng)課的目的性，掌握聽(tīng)課的主動(dòng)權(quán)，提高聽(tīng)課的效果。長(zhǎng)期堅(jiān)持預(yù)習(xí)，還能培養(yǎng)學(xué)生讀書(shū)的習(xí)慣，形成良好的自學(xué)能力。
（二）做好筆記
做筆記是比較痛苦的事情，但非常有必要，尤其對(duì)于復(fù)習(xí)已學(xué)過(guò)的知識(shí)更加重要。因?yàn)橛浌P記的過(guò)程就是對(duì)信息篩選、濃縮的過(guò)程，有利于鍛煉學(xué)生的思維，提高學(xué)生捕捉重要信息和加工信息的能力。要想做好聽(tīng)課筆記，學(xué)生的思想進(jìn)程必須與教師的思想進(jìn)程保持一致，同時(shí)筆記內(nèi)容要注意重點(diǎn)、難點(diǎn)、疑點(diǎn)、新觀點(diǎn)的記錄，以及教師在課堂上對(duì)各個(gè)概念、定義、公式中的符號(hào)和公式本身含義、應(yīng)用條件的解釋。此外，學(xué)生自己在預(yù)習(xí)時(shí)未領(lǐng)悟到的東西，也應(yīng)該成為筆記中的重要內(nèi)容。只有這樣，學(xué)生的聽(tīng)課才會(huì)有收獲。
（三）及時(shí)復(fù)習(xí)，把知識(shí)轉(zhuǎn)化為技能
復(fù)習(xí)是學(xué)習(xí)過(guò)程的重要環(huán)節(jié)。復(fù)習(xí)時(shí)，學(xué)生要再次閱讀教材，理解和記憶其中基本的定義、定理、公式、法則。當(dāng)天及時(shí)復(fù)習(xí)，能夠減少學(xué)生對(duì)知識(shí)的遺忘，易于鞏固和記憶；經(jīng)常復(fù)習(xí)能使知識(shí)系統(tǒng)化，可以加深學(xué)生對(duì)知識(shí)的理解，掌握知識(shí)之間的相互聯(lián)系。只有系統(tǒng)化了的知識(shí)，才有利于學(xué)生的再次運(yùn)用，才有利于實(shí)現(xiàn)從知識(shí)到技能的過(guò)渡，使學(xué)生掌握更新的知識(shí)。
（四）及時(shí)完成作業(yè)
學(xué)習(xí)的目的在于應(yīng)用，在于運(yùn)用所學(xué)的知識(shí)、技能去解決現(xiàn)實(shí)生活中的問(wèn)題。物理作業(yè)能檢查學(xué)生物理學(xué)習(xí)的效果，可以加深學(xué)生對(duì)知識(shí)的理解和鞏固，是知識(shí)轉(zhuǎn)化為技能和能力的必要途徑。因此，學(xué)生必須及時(shí)完成作業(yè)，以鞏固當(dāng)天所學(xué)的知識(shí)。另外，在做完作業(yè)后，學(xué)生絕不能一扔了事，而應(yīng)當(dāng)定期進(jìn)行分類整理，為總復(fù)習(xí)積累資料。這樣做既方便省事，又印象深刻。
三、結(jié)語(yǔ)
“書(shū)山有路勤為徑，學(xué)海無(wú)涯苦作舟?！痹笍V大學(xué)生在大學(xué)物理的學(xué)習(xí)中，努力學(xué)習(xí)與探索，從而學(xué)到更多的知識(shí)與方法，開(kāi)闊自己的眼界，為自己日后的學(xué)習(xí)與生活增添助力。
參考文獻(xiàn)：
1.夏兆陽(yáng). 大學(xué)物理教程[M].高等教育出版社，2004.
關(guān)鍵詞：大學(xué)物理；網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺(tái)；教學(xué)模式
大學(xué)物理是醫(yī)、藥等相關(guān)專業(yè)的一門重要基礎(chǔ)課程，它以高等數(shù)學(xué)為依托，涉及力學(xué)、熱學(xué)、電磁學(xué)、光學(xué)等方面的教學(xué)內(nèi)容，采用理論與實(shí)驗(yàn)相結(jié)合的講授方式。隨著現(xiàn)代科技的不斷進(jìn)步，計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、多媒體和現(xiàn)代通信技術(shù)手段的不斷提高，涌現(xiàn)出多種授課模式，如慕課、微課、在線學(xué)堂等，新穎的授課方式不斷吸引著當(dāng)代學(xué)生的眼球。目前“以學(xué)生為中心”的教育思想成為教育工作的指導(dǎo)思想，為了培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新思維及自然科學(xué)思維方式，將傳統(tǒng)課堂教學(xué)和網(wǎng)絡(luò)教學(xué)結(jié)合起來(lái)成為教學(xué)改革的必然趨勢(shì)。
一、中醫(yī)藥專業(yè)大學(xué)物理課程網(wǎng)絡(luò)教學(xué)的必要性
大學(xué)物理課程在醫(yī)、藥等相關(guān)專業(yè)中，對(duì)于培養(yǎng)各類醫(yī)藥專業(yè)技術(shù)人員和科研人員有至關(guān)重要的作用。大學(xué)物理作為一門以高等數(shù)學(xué)為依托的基礎(chǔ)課程，經(jīng)常被大多數(shù)學(xué)生劃分成與專業(yè)不太相關(guān)的課程，因此，對(duì)于這門課程，學(xué)生往往呈現(xiàn)出學(xué)習(xí)主動(dòng)性和積極性較差的被動(dòng)學(xué)習(xí)狀態(tài)，甚至有很多學(xué)生為了修得學(xué)分而死記硬背知識(shí)點(diǎn)。隨著現(xiàn)代教育理念的增強(qiáng)，醫(yī)、藥各專業(yè)都開(kāi)設(shè)大學(xué)物理課程，但是分別是選修和必修課程，由于一些專業(yè)存在文理生同班的情況，致使中醫(yī)藥專業(yè)大學(xué)物理的教學(xué)工作更加困難。一方面，此課程一般開(kāi)設(shè)在大學(xué)一年級(jí)下學(xué)期和大學(xué)二年級(jí)上學(xué)期，高等數(shù)學(xué)作為學(xué)學(xué)物理的工具此時(shí)已經(jīng)學(xué)習(xí)完畢，但是由于學(xué)生對(duì)高等數(shù)學(xué)等輔助知識(shí)的學(xué)習(xí)不扎實(shí)，考試成績(jī)差，導(dǎo)致物理教學(xué)工作很難有積極效果。另一方面，作為一門基礎(chǔ)課程通常采用大班授課的教學(xué)模式，這就導(dǎo)致師生之間缺乏交流，教師不能做到因材施教，基礎(chǔ)薄弱的學(xué)生無(wú)法跟進(jìn)教學(xué)進(jìn)度導(dǎo)致喪失學(xué)習(xí)積極性。此外，目前各高校普遍處在教學(xué)計(jì)劃和人才培養(yǎng)方案的調(diào)整階段，使大學(xué)物理課時(shí)不斷被壓縮，但是教學(xué)任務(wù)并未大幅度削減，這就導(dǎo)致課堂教學(xué)任務(wù)繁重，課堂練習(xí)時(shí)間嚴(yán)重不足，這對(duì)學(xué)生學(xué)學(xué)物理的積極性造成了嚴(yán)重影響。
為了提高教學(xué)質(zhì)量增強(qiáng)教學(xué)效果，有效解決目前教學(xué)工作中的問(wèn)題，提高學(xué)生對(duì)大學(xué)物理課程的學(xué)習(xí)積極性，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新精神和思維能力，目前，各高校針對(duì)各專業(yè)的大學(xué)物理課程不斷進(jìn)行教學(xué)內(nèi)容和形式的改革與探索工作，將現(xiàn)代網(wǎng)絡(luò)技術(shù)與傳統(tǒng)講授模式相結(jié)合，真正做到“以學(xué)生為中心”的因材施教。以網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)為輔助工具的教學(xué)改革工作成為大學(xué)物理課程教學(xué)改革的重要發(fā)展趨勢(shì)。
大學(xué)物理課程是一門以實(shí)驗(yàn)為基礎(chǔ)的學(xué)科，網(wǎng)絡(luò)教學(xué)可以呈現(xiàn)物理過(guò)程的模擬和仿真。傳統(tǒng)的課堂中學(xué)生只是一味地聽(tīng)教師講授，而融入網(wǎng)絡(luò)教學(xué)元素為學(xué)生理解物理過(guò)程和真實(shí)現(xiàn)象提供了有效途徑。利用網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺(tái)可以將物理與醫(yī)、藥等相關(guān)專業(yè)的研究性學(xué)習(xí)進(jìn)行拓展和深化，以提高學(xué)生自主學(xué)習(xí)的能力。因此，針對(duì)大學(xué)物理課程的教學(xué)特點(diǎn)構(gòu)建醫(yī)、藥等相關(guān)專業(yè)的大學(xué)物理課程網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)至關(guān)重要。
二、中醫(yī)藥專業(yè)大學(xué)物理網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺(tái)的構(gòu)建
構(gòu)建中醫(yī)藥專業(yè)大學(xué)物理網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)的目的在于提高學(xué)生自主學(xué)習(xí)的主動(dòng)性和積極性，為培養(yǎng)創(chuàng)新型醫(yī)藥人才合理搭建知識(shí)體系。大學(xué)物理網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)包括“MOOC視頻學(xué)習(xí)”“知識(shí)點(diǎn)總結(jié)和復(fù)習(xí)”“習(xí)題課專題”“物理現(xiàn)象動(dòng)畫(huà)演示”“答疑信箱”等欄目。
第一，MOOC視頻學(xué)習(xí)。由于中醫(yī)專業(yè)文理科兼收的特c以及學(xué)生的高等數(shù)學(xué)基礎(chǔ)有限，教師在課余時(shí)間按照專業(yè)的教學(xué)特點(diǎn)，結(jié)合所使用的醫(yī)、藥專業(yè)大學(xué)物理教材錄制教學(xué)視頻。經(jīng)過(guò)格式轉(zhuǎn)換后放置在本校網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺(tái)中，為學(xué)生提供自主學(xué)習(xí)的機(jī)會(huì)。學(xué)生可根據(jù)網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)自主選擇學(xué)習(xí)的時(shí)間和學(xué)習(xí)的進(jìn)度，也可根據(jù)自己的實(shí)際情況選擇復(fù)習(xí)或者預(yù)習(xí)教學(xué)內(nèi)容。這一做法大大提高了學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性，并解決了不同學(xué)生課堂教學(xué)進(jìn)度不同的問(wèn)題。
第二，知識(shí)點(diǎn)總結(jié)和復(fù)習(xí)。教師根據(jù)學(xué)生的特點(diǎn)，總結(jié)各章節(jié)的重點(diǎn)、難點(diǎn)內(nèi)容以及例題類型。從小知識(shí)點(diǎn)開(kāi)始串聯(lián)式總結(jié)，還涉及基本概念、定理和定律、重要的結(jié)論和推論等。以圖、表形式形成總結(jié)和復(fù)習(xí)的綱要，在圖表中凸顯例題類型。另外，物理習(xí)題中大量的微積分內(nèi)容也是學(xué)生學(xué)習(xí)的薄弱環(huán)節(jié)，針對(duì)此情況，我們還提供微積分常用公式，這樣方便學(xué)生快速查找數(shù)學(xué)內(nèi)容或進(jìn)行計(jì)算。
第三，習(xí)題課專題。鑒于某些專業(yè)文理生兼收并且高等數(shù)學(xué)基礎(chǔ)普遍較差的情況，教師在上習(xí)題課時(shí)就不能完全兼顧，這使得部分學(xué)生跟不上課堂進(jìn)度，導(dǎo)致學(xué)生喪失了學(xué)習(xí)物理的積極性和主動(dòng)性。習(xí)題課專題是以習(xí)題講解為主要內(nèi)容的視頻，其中包括計(jì)算以及推導(dǎo)過(guò)程的詳細(xì)講解，便于學(xué)生根據(jù)自己的實(shí)際情況掌握習(xí)題學(xué)習(xí)的進(jìn)度和時(shí)間，并且根據(jù)習(xí)題的難易程度進(jìn)行重復(fù)播放和學(xué)習(xí)。
第四，物理現(xiàn)象動(dòng)畫(huà)演示。通過(guò)flash軟件制作物理實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象的演示動(dòng)畫(huà)，可以使學(xué)生可以更直觀、生動(dòng)地體會(huì)物理過(guò)程。在物理學(xué)中很多內(nèi)容是不容易看見(jiàn)和理解的，如光的衍射現(xiàn)象，我們只能看見(jiàn)物理現(xiàn)象，但是實(shí)際光束是如何通過(guò)的我們并不清楚。教師如果單純通過(guò)語(yǔ)言描述很難讓學(xué)生產(chǎn)生直觀的印象，運(yùn)用flash軟件就可進(jìn)行實(shí)驗(yàn)的模擬動(dòng)畫(huà)演示，這樣可以讓學(xué)生可以更清楚光產(chǎn)生衍射現(xiàn)象的基本原理。一方面flas的演示加深了學(xué)生對(duì)物理現(xiàn)象的理解，另一方面強(qiáng)化了學(xué)生的物理思維能力，提高了學(xué)生學(xué)習(xí)物理的興趣和樂(lè)趣，使學(xué)生更直觀地掌握物理現(xiàn)象的本質(zhì)。
第五，答疑信箱。近年來(lái)，由于高校的不斷擴(kuò)招，學(xué)生人數(shù)隨之不斷增加，且多數(shù)為大班授課模式，教師人數(shù)較少但承擔(dān)的教學(xué)任務(wù)繁重，由于人才培養(yǎng)模式的不斷更新、大學(xué)物理課時(shí)逐漸縮減，導(dǎo)致學(xué)生與教師之間溝通和交流的機(jī)會(huì)較少。隨著網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的不斷發(fā)展，采用網(wǎng)絡(luò)信箱答疑模式可以彌補(bǔ)以上不足。學(xué)生在課前預(yù)習(xí)、課上學(xué)習(xí)、課后復(fù)習(xí)以及習(xí)題練習(xí)中遇到的問(wèn)題，都可以通過(guò)網(wǎng)絡(luò)答疑信箱來(lái)解決。網(wǎng)絡(luò)答疑信箱能促進(jìn)了師生之間的溝通，對(duì)于知識(shí)體系的構(gòu)建和整理也起到積極的作用。復(fù)雜的公式推導(dǎo)和抽象的物理現(xiàn)象使學(xué)生在課后復(fù)習(xí)時(shí)處于被動(dòng)狀態(tài)，而運(yùn)用網(wǎng)絡(luò)答疑信箱就可以及時(shí)發(fā)送答疑內(nèi)容，打破了傳統(tǒng)答疑模式對(duì)時(shí)間、地點(diǎn)、內(nèi)容等客觀因素的限制。這樣的溝通模式促進(jìn)了師生之間的交流，教師可根據(jù)答疑的頻率和難易程度適當(dāng)增減平時(shí)成績(jī)。教師可根據(jù)自己的時(shí)間安排答疑信箱回復(fù)時(shí)間，盡可能做到及時(shí)高效地回復(fù)學(xué)生的各種問(wèn)題。
三、結(jié)語(yǔ)
事實(shí)證明，傳統(tǒng)課堂教學(xué)模式已無(wú)法滿現(xiàn)代課堂的需求，并且隨著知識(shí)的不斷更新，大學(xué)物理的教學(xué)模式應(yīng)逐步向多元化、靈活化的趨勢(shì)發(fā)展。網(wǎng)絡(luò)教學(xué)課程的應(yīng)運(yùn)而生徹底改變了傳統(tǒng)教學(xué)模式，其靈活的教學(xué)方式被學(xué)生廣泛接受，可以更好地培養(yǎng)學(xué)生學(xué)學(xué)物理的興趣。
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1.1研究對(duì)象的不同對(duì)于研究對(duì)象，中學(xué)物理一般只討論自然現(xiàn)象中的簡(jiǎn)單問(wèn)題如一維問(wèn)題，而大學(xué)物理討論的是二維、三維甚至多維等復(fù)雜問(wèn)題。比如對(duì)于力學(xué)內(nèi)容，中學(xué)力學(xué)只研究加速度為恒矢量的質(zhì)點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)學(xué)和動(dòng)力學(xué)問(wèn)題，而大學(xué)力學(xué)則還要研究加速度變化時(shí)的質(zhì)點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)學(xué)和動(dòng)力學(xué)問(wèn)題，中學(xué)力學(xué)只研究質(zhì)點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)問(wèn)題，而大學(xué)物理力學(xué)還要研究剛體的運(yùn)動(dòng)學(xué)、動(dòng)力學(xué)問(wèn)題，從研究對(duì)象上看更廣更趨于一般化。中學(xué)物理僅對(duì)宏觀簡(jiǎn)單特殊規(guī)律作一般性的認(rèn)識(shí)和了解就夠了，而大學(xué)物理則要進(jìn)一步研究物質(zhì)運(yùn)動(dòng)的理論本質(zhì)，要運(yùn)用數(shù)理統(tǒng)計(jì)的方法得出自然界一般性的普適規(guī)律,更上升了一個(gè)理論的高度。
1.2研究方法的不同中學(xué)物理因研究對(duì)象簡(jiǎn)單，數(shù)學(xué)知識(shí)基礎(chǔ)少，所以研究方法基本是歸納法，討論的規(guī)律基本上是從物理現(xiàn)象出發(fā)，通過(guò)簡(jiǎn)單實(shí)驗(yàn)總結(jié)出來(lái)的簡(jiǎn)單規(guī)律，比如中學(xué)物理力學(xué)中得出動(dòng)量定理、動(dòng)能定理的時(shí)候都是實(shí)驗(yàn)歸納法得出的，并且涉及的力基本是恒定的，只講恒力的沖量、恒力的功，平均沖力等，在電磁學(xué)中只介紹勻強(qiáng)磁場(chǎng)、勻強(qiáng)電場(chǎng)的規(guī)律等。而大學(xué)物理與自然實(shí)際就更接近了，要討論變力的沖量、變力所做的功、非均勻磁場(chǎng)、電場(chǎng)，而研究這些復(fù)雜問(wèn)題所用工具主要是高等數(shù)學(xué)的微積分思想、矢量代數(shù)，通過(guò)數(shù)學(xué)推導(dǎo)演繹的方法結(jié)合物理概念得出物理規(guī)律，即大學(xué)物理講的規(guī)律比中學(xué)物理的規(guī)律又上升了一個(gè)理論的高度。
1.3教學(xué)內(nèi)容和教學(xué)進(jìn)度的不同從教學(xué)內(nèi)容來(lái)講，中學(xué)物理量少，概念、原理、規(guī)律簡(jiǎn)單，對(duì)物理基本概念和基本定律只有初步淺層的認(rèn)識(shí)，而大學(xué)物理涉及的知識(shí)量大，概念、原理多且相對(duì)復(fù)雜，對(duì)物理基本規(guī)律和物理基本定律要求更多的是掌握其本質(zhì)和內(nèi)涵。從教學(xué)進(jìn)度上講，中學(xué)物理講的較慢，每個(gè)概念，每個(gè)公式，每個(gè)原理教師會(huì)進(jìn)行全面詳細(xì)講解，每一個(gè)知識(shí)點(diǎn)教師都會(huì)講透講精，講課重點(diǎn)放在解題技巧的應(yīng)試訓(xùn)練上，教師會(huì)給學(xué)生總結(jié)題型，歸納方法，并督促學(xué)生為了高考不斷學(xué)習(xí)，學(xué)生的學(xué)多是跟著教師按部就班。而大學(xué)物理教學(xué)內(nèi)容量大，而教學(xué)時(shí)數(shù)非常有限，進(jìn)度快，教師講課一般都只著重把握知識(shí)整體框架，講清思路，注重理論性、系統(tǒng)性，不象中學(xué)那樣講得精細(xì)全面。對(duì)于解題方法有總結(jié)歸納，但習(xí)題課的次數(shù)較少，學(xué)生運(yùn)用所學(xué)知識(shí)解決問(wèn)題的能力較弱，對(duì)習(xí)慣于被安排、缺乏學(xué)習(xí)主動(dòng)性的中學(xué)生，就很難在短時(shí)間內(nèi)適應(yīng)大學(xué)教學(xué)過(guò)程。
1.4學(xué)生學(xué)習(xí)方法的不同中學(xué)生一般課前不預(yù)習(xí)，課后也很少翻閱知識(shí)輔導(dǎo)書(shū),只要課堂上跟著老師聽(tīng)課，課余時(shí)間除了完成老師布置的作業(yè)外，就是作大量的習(xí)題,實(shí)行題海戰(zhàn)術(shù)，重復(fù)熟練程度高，認(rèn)為學(xué)好物理的標(biāo)準(zhǔn)就是多做題，解難題，學(xué)生自主接受新知識(shí)的能力較差，不善于提問(wèn)題，對(duì)教師的依賴性較強(qiáng)。而大學(xué)生必須做到課前預(yù)習(xí),帶著問(wèn)題去聽(tīng)課,課堂上抓住重點(diǎn)、難點(diǎn)，做好課堂筆記,課后要翻閱大量課外資料，對(duì)所學(xué)知識(shí)要融會(huì)貫通，及時(shí)復(fù)結(jié)，做的題目不在多,而在精，要學(xué)會(huì)自學(xué)，善于提出問(wèn)題，要有比較強(qiáng)的學(xué)習(xí)主體意識(shí)。中學(xué)物理由于數(shù)學(xué)知識(shí)的欠缺，很多物理概念、規(guī)律都是直接給出，沒(méi)有經(jīng)過(guò)推導(dǎo)，這就決定了中學(xué)生接受物理知識(shí)的方式主要靠記憶，而大學(xué)由于有了高等數(shù)學(xué)、矢量代數(shù)、數(shù)理統(tǒng)計(jì)等工具，物理概念、物理規(guī)律大多可以做詳盡的推理，因而大學(xué)物理學(xué)習(xí)概念更注重概念的理解和掌握，物理過(guò)程的分析和論證。
2如何做好大學(xué)物理和中學(xué)物理教學(xué)的銜接
2.1循序漸進(jìn)，適當(dāng)放慢教學(xué)進(jìn)度學(xué)生已習(xí)慣于中學(xué)教學(xué)慢節(jié)奏,少容量，講練結(jié)合的教學(xué)方法,若一開(kāi)始就進(jìn)行快節(jié)奏,大容量的教學(xué),學(xué)生一下子不能適應(yīng)，這不僅影響了大學(xué)物理的教學(xué)效果,同時(shí)也會(huì)挫傷學(xué)生學(xué)習(xí)物理的積極性。所以，我們?cè)诮虒W(xué)過(guò)程中最初應(yīng)適當(dāng)放慢教學(xué)進(jìn)度，使學(xué)生逐漸適應(yīng)，慢慢逐步進(jìn)入正常的教學(xué)進(jìn)度，從而達(dá)到讓學(xué)生適應(yīng)大學(xué)的教學(xué)進(jìn)度，學(xué)會(huì)大學(xué)的學(xué)習(xí)方法。
2.2通過(guò)物理緒論課灌輸大學(xué)物理的重要性大學(xué)教師應(yīng)充分考慮大學(xué)物理和中學(xué)物理的區(qū)別,從一開(kāi)始就讓學(xué)生明白大學(xué)物理和中學(xué)物理在研究對(duì)象、研究?jī)?nèi)容、學(xué)習(xí)方法等方面有許多的不同，讓學(xué)生知道大學(xué)物理不是中學(xué)物理的簡(jiǎn)單重復(fù)。同時(shí)我們?cè)诰w論課中，應(yīng)介紹物理學(xué)的發(fā)展歷史、物理學(xué)的發(fā)展現(xiàn)狀和物理學(xué)的發(fā)展的未來(lái)展望，從而引起學(xué)生學(xué)習(xí)物理學(xué)的興趣，另外對(duì)理工科學(xué)生來(lái)說(shuō)，可以適當(dāng)?shù)亟o他們介紹物理學(xué)和自己未來(lái)的專業(yè)的聯(lián)系，以提高他們學(xué)習(xí)物理的積極性，例如對(duì)我們紡織專業(yè)的學(xué)生，可適當(dāng)介紹量子力學(xué)與紡織材料等、質(zhì)點(diǎn)、剛體力學(xué)與紡織機(jī)械方面的關(guān)系。同時(shí)還應(yīng)強(qiáng)調(diào)，大學(xué)物理的基礎(chǔ)學(xué)科性質(zhì)，學(xué)學(xué)物理不僅僅服務(wù)于后續(xù)的專業(yè)知識(shí)，更重要的是學(xué)會(huì)一種思維的方法、學(xué)習(xí)方法以及研究問(wèn)題的方法。
2.3從中學(xué)物理內(nèi)容過(guò)渡導(dǎo)入大學(xué)物理課題在教學(xué)內(nèi)容方面，很多大學(xué)物理知識(shí)是在中學(xué)物理內(nèi)容基礎(chǔ)上的提高，教師在物理教學(xué)時(shí)應(yīng)簡(jiǎn)要復(fù)習(xí)中學(xué)教材內(nèi)容，使學(xué)生對(duì)所學(xué)過(guò)的內(nèi)容做一個(gè)簡(jiǎn)單回憶，隨后指出中學(xué)物理知識(shí)的局限性或特殊性，從而比較自然地引入內(nèi)容，使學(xué)生順利地從中學(xué)物理知識(shí)過(guò)渡到大學(xué)物理知識(shí)的學(xué)習(xí)。要做到這一點(diǎn)，必須了解和研究中學(xué)物理教材內(nèi)容，比如直線運(yùn)動(dòng)，中學(xué)研究了勻加速或勻減速直線運(yùn)動(dòng)，但加速度變化時(shí)的直線運(yùn)動(dòng)該如何考慮呢？比如圓周運(yùn)動(dòng),中學(xué)研究的是勻速圓周運(yùn)動(dòng)的規(guī)律,但當(dāng)速率變化時(shí),圓周運(yùn)動(dòng)的規(guī)律又是如何呢?恒力的沖量的定義式和恒力做功的公式中學(xué)里都學(xué)過(guò)，變力的沖量和變力所作的做功又如何計(jì)算呢？這樣中學(xué)內(nèi)容過(guò)渡導(dǎo)入的話學(xué)生會(huì)很容易從已學(xué)過(guò)的知識(shí)比較順利地過(guò)渡到大學(xué)知識(shí)。
一、習(xí)題課的教學(xué)方法有待改進(jìn)
隨著近年來(lái)我國(guó)高校教學(xué)體制改革，大學(xué)物理課學(xué)時(shí)不斷減少，而大學(xué)物理的教學(xué)內(nèi)容相對(duì)豐富。受到物理課學(xué)時(shí)數(shù)的限制，物理習(xí)題課安排的課時(shí)少、內(nèi)容多、時(shí)間緊，因而教師往往“珍惜”引導(dǎo)和啟發(fā)學(xué)生獨(dú)立思考和解答的時(shí)間，給出題目后就解釋題意，解釋題意時(shí)就幾乎全部“攤牌”，過(guò)早給出解題思路、方法和答案。整個(gè)解題過(guò)程全程包辦，牽著學(xué)生的鼻子一講到底。其結(jié)果是，教師講得多，學(xué)生思考少；教師“一言堂”，學(xué)生被動(dòng)聽(tīng)；教師滿堂灌，學(xué)生記筆記；教師熱情洋溢，學(xué)生興趣索然。這樣的授課方式以教師的解題經(jīng)驗(yàn)取代學(xué)生的主動(dòng)思維，忽視學(xué)生的主體地位，忽視學(xué)習(xí)的主動(dòng)性和能動(dòng)性，表面上看似乎課堂容量大、教學(xué)效率高，實(shí)際上，不僅阻礙了學(xué)生思維能力的鍛煉和發(fā)展，而且教學(xué)效果差、效率低，達(dá)不到預(yù)期的教學(xué)目的。久而久之，不僅“欲速則不達(dá)”，而且會(huì)磨蝕掉學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，打消他們的學(xué)習(xí)積極性，真可謂舍本逐末。
二、學(xué)生在求解物理習(xí)題時(shí)思維定勢(shì)的“負(fù)遷移”影響嚴(yán)重
心理學(xué)認(rèn)為遷移是一種學(xué)習(xí)對(duì)另一種學(xué)習(xí)的影響，知識(shí)遷移是將所學(xué)知識(shí)應(yīng)用到新的情境，用已掌握的方法和技能解決新問(wèn)題所體現(xiàn)的素質(zhì)和能力。
我國(guó)的大學(xué)生經(jīng)過(guò)中學(xué)時(shí)期嚴(yán)格的解題訓(xùn)練，為大學(xué)物理的學(xué)習(xí)奠定了良好的基礎(chǔ)，同時(shí)，學(xué)生在這種訓(xùn)練中形成了對(duì)同一類問(wèn)題或同一種直觀模式的慣性思維，這種慣性思維對(duì)學(xué)學(xué)物理有積極作用，也有負(fù)面影響。學(xué)生通過(guò)知識(shí)“正遷移”，可以有效避免對(duì)知識(shí)死記硬背，可以實(shí)現(xiàn)知識(shí)的貫通、理解和轉(zhuǎn)換，從而正確認(rèn)識(shí)和理解物理學(xué)規(guī)律，提高綜合應(yīng)用能力。同時(shí)，思維定勢(shì)的“負(fù)遷移”影響也很明顯，學(xué)生容易忽略知識(shí)遷移的條件、適用范圍和問(wèn)題的本質(zhì)，生搬硬套，以一貫的思維定勢(shì)去處理問(wèn)題。比如，用動(dòng)量定恒的方法來(lái)解決涉及定軸轉(zhuǎn)動(dòng)的碰撞、打擊問(wèn)題，用代數(shù)方法求解本應(yīng)該用微積分方法求解的問(wèn)題，用經(jīng)典力學(xué)的思維方式來(lái)思考相對(duì)論和量子力學(xué)問(wèn)題，等等。再如，學(xué)生在高中時(shí)用代數(shù)方法做過(guò)大量物理習(xí)題后，形成了以“選公式”、“解方程”的方法求解物理問(wèn)題的思維定勢(shì)和解題習(xí)慣，在學(xué)學(xué)物理時(shí)，下意識(shí)地沿襲這種慣性思維，常以經(jīng)驗(yàn)代替認(rèn)真思考，習(xí)慣于“依葫蘆畫(huà)瓢”，機(jī)械模仿例題的解題方法和技巧、盲目套公式，而不是著眼于全面、縝密分析物理問(wèn)題，透徹理解物理概念和規(guī)律，主動(dòng)建構(gòu)知識(shí)體系，導(dǎo)致對(duì)物理問(wèn)題知其然而不知其所以然。這樣，解題便成了簡(jiǎn)單機(jī)械的方法的模仿和技巧的訓(xùn)練，而背離了學(xué)學(xué)物理的目的和要求。這種思維定勢(shì)的消極影響，干擾了學(xué)生對(duì)新知識(shí)的學(xué)習(xí)、理解和掌握，束縛了學(xué)生的思維和想象，導(dǎo)致學(xué)生缺乏思維創(chuàng)新，難以靈活變通。教師要通過(guò)習(xí)題課教學(xué)，有意識(shí)地幫助學(xué)生盡早克服“思維定勢(shì)”的負(fù)遷移影響，重建知識(shí)框架和體系，建立新的思維定勢(shì)。
三、學(xué)生對(duì)學(xué)學(xué)物理和求解物理習(xí)題普遍存在畏難心理
關(guān)鍵詞：大學(xué)物理；矢量；矢量分析；微積分
中圖分類號(hào)：G642.4 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號(hào)：1674-9324（2014）11-0108-02
一、引言
矢量和微積分的應(yīng)用是學(xué)好大學(xué)物理的前提，它更嚴(yán)格地定義物理概念、表達(dá)物理規(guī)律。大學(xué)物理中，作為變量的物理量通常是以矢量函數(shù)表示。描述物理矢量的連續(xù)性變化問(wèn)題必須應(yīng)用矢量函數(shù)的微積分，這是大學(xué)物理學(xué)習(xí)的重點(diǎn)和難點(diǎn)。學(xué)生在學(xué)習(xí)過(guò)程中理解了矢量和微積分的思想和實(shí)質(zhì)，反過(guò)來(lái)可以系統(tǒng)地掌握物理學(xué)的基本概念和基本規(guī)律，甚至形成整個(gè)物理學(xué)的知識(shí)框架和思維方法。
二、理解矢量的本質(zhì)
在大學(xué)物理中，廣泛應(yīng)用矢量理論來(lái)研究物理概念和規(guī)律，它可以幫助人們研究物理量的方向變化問(wèn)題。矢量理論主要包括矢量代數(shù)和矢量分析。但很多初學(xué)者都不能很好地理解矢量的本質(zhì)，只是單純地把矢量理解為“既有大小，又有方向”的物理量，而忽略矢量代數(shù)和矢量分析的重要含義[1]。矢量代數(shù)的法則主要是平行四邊形法則和矢量的點(diǎn)乘和叉乘。平行四邊形法則是矢量的加法運(yùn)算法則，主要用于離散分布的物理矢量的疊加問(wèn)題。矢量的點(diǎn)乘可以得到一個(gè)標(biāo)量，它廣泛地應(yīng)用于物理量的定義中，如磁感應(yīng)強(qiáng)度■與面積■的點(diǎn)乘定義磁通量Φm，數(shù)學(xué)形式為Φm=■■?d■。矢量的叉乘反映三維空間中矢量的關(guān)系，兩個(gè)矢量通過(guò)叉乘得到一個(gè)新的矢量，其方向遵循右手螺旋定則。如角動(dòng)量的定義式■=■×■。物理中連續(xù)性問(wèn)題用到矢量函數(shù)的定積分形式。
矢量分析就是在坐標(biāo)系中把矢量函數(shù)進(jìn)行正交分解，也就是把矢量函數(shù)轉(zhuǎn)換為坐標(biāo)軸上的標(biāo)量函數(shù)。這樣，矢量函數(shù)的求導(dǎo)和積分計(jì)算就轉(zhuǎn)換成學(xué)生們所熟知的高等數(shù)學(xué)中標(biāo)量函數(shù)的微積分問(wèn)題。例如在直角坐標(biāo)系中，位置矢量■（t）=x（t）■+y（t）■+z（t）■，則速度■（t）=■=■■+■■+■■。
學(xué)生要想學(xué)好大學(xué)物理就必須理解矢量的本質(zhì)，掌握矢量代數(shù)和矢量分析。很多學(xué)生在物理形成標(biāo)量運(yùn)算的定式思維，忽略了矢量問(wèn)題。主要問(wèn)題有以下幾點(diǎn)：（1）矢量函數(shù)作為變量，大小和方向都隨時(shí)間變化。而有些學(xué)生在矢量函數(shù)的運(yùn)算中忽略了方向變量所產(chǎn)生的問(wèn)題。（2）在矢量函數(shù)的微積分計(jì)算中，矢量分析的思想要先把矢量函數(shù)進(jìn)行坐標(biāo)分解。但部分學(xué)生常常直接對(duì)矢量函數(shù)進(jìn)行微積分運(yùn)算。（3）在矢量點(diǎn)乘或叉乘的運(yùn)算中，學(xué)生容易忘記兩個(gè)矢量的夾角，這個(gè)夾角可能是變量，需要參與導(dǎo)數(shù)或積分的計(jì)算。
三、掌握微積分的思想
微積分廣泛應(yīng)用于物理問(wèn)題的研究中，許多重要的物理規(guī)律都必須以微積分的形式來(lái)表示。微積分的主要思想和方法：把物理問(wèn)題所研究的對(duì)象在時(shí)間或空間上進(jìn)行分割成小量，對(duì)小量進(jìn)行近似處理，這些近似處理在無(wú)限次分割的情況下趨近于物理問(wèn)題的真實(shí)結(jié)果。這就是微分的思想，由無(wú)限分割所得到的小量稱為微分元（微元）。而把這些無(wú)限小的微元進(jìn)行連續(xù)性求和，就是積分。把物理對(duì)象分割成微元后，不均勻量變成均勻量，變量可看作常量，這樣復(fù)雜問(wèn)題就簡(jiǎn)單化。例如一般曲線運(yùn)動(dòng)的瞬時(shí)速度■（t）=■，實(shí)質(zhì)是把時(shí)間間隔進(jìn)行無(wú)限分割，取微元Δt0的極限，位移的微元Δ■也近似于位置矢量的微元d■。有部分學(xué)生不能正常理解微積分的基本思想和方法，不會(huì)取合理的微分元，不能把微積分應(yīng)用與物理模型結(jié)合起來(lái)。
另外，矢量函數(shù)的微積分問(wèn)題，必須結(jié)合微積分方法和矢量分析，這使得物理問(wèn)題中的微積分的應(yīng)用更有難度。這需要在大學(xué)物理教學(xué)中，通過(guò)具體物理模型的分析，使學(xué)生熟練地應(yīng)用微積分方法分析物理問(wèn)題，包括矢量問(wèn)題。接下來(lái)，我們將以實(shí)例分析講解大學(xué)物理中矢量函數(shù)的微積分的應(yīng)用。
四、矢量函數(shù)的微積分的應(yīng)用
大學(xué)物理中矢量函數(shù)的微積分問(wèn)題雖然涉及的物理內(nèi)容不同，但是利用數(shù)學(xué)方法解決問(wèn)題的思維方式相同。其主要思路是：（1）根據(jù)物理問(wèn)題，確定相應(yīng)的微元；（2）建立合理的坐標(biāo)系，用矢量分析的方法處理需要處理的矢量函數(shù)；（3）結(jié)合物理規(guī)律和公式，將物理模型轉(zhuǎn)換為數(shù)學(xué)模型（在積分問(wèn)題中，還需要確定積分上、下限）；（4）應(yīng)用微積分的性質(zhì)統(tǒng)一變量，進(jìn)行計(jì)算。
矢量函數(shù)的微積分從選取的微元上來(lái)看可以分為兩類形式：一是時(shí)間微元。這類問(wèn)題較簡(jiǎn)單，其核心思想是矢量分析。因?yàn)楦鶕?jù)物理學(xué)公式，很容易確定時(shí)間微元dt。例如沖量是力在時(shí)間上的累積效果■=■■（t）dt。這些問(wèn)題只需要學(xué)生們掌握物理公式的含義，并能選取合適的坐標(biāo)系分解矢量函數(shù)，再解標(biāo)量函數(shù)的微積分式。最后，對(duì)新得到物理量的各個(gè)分量式以平行四邊形法則合成即可。二是空間微元。這類問(wèn)題形式較多?？臻g微元分為線元、面元、體元，需要選擇合理的微元。而且這類問(wèn)題一般變量較多，需要統(tǒng)一變量。因此，解決這類問(wèn)題必須綜合利用矢量分析和微積分。以空間微元形式的微分問(wèn)題，主要是以下三種運(yùn)算法則：梯度、散度和旋度，在大學(xué)物理中的應(yīng)用較少。而積分問(wèn)題在力學(xué)和電磁學(xué)中都有很重要的應(yīng)用，是學(xué)學(xué)物理的重難點(diǎn)。積分問(wèn)題分為線積分、面積分和體積分。要想解決這類問(wèn)題，學(xué)生必須具有扎實(shí)的數(shù)學(xué)基礎(chǔ)和物理思維能力。因此，在課堂上充分利用經(jīng)典物理模型，給學(xué)生總結(jié)解決問(wèn)題的步驟和方法。加強(qiáng)對(duì)學(xué)生的思維方法和能力的培養(yǎng)，包括解決問(wèn)題的數(shù)學(xué)能力。下面以動(dòng)生電動(dòng)勢(shì)的經(jīng)典模型為例介紹矢量函數(shù)的微積分的思維步驟和方法。
例[2]：如圖所示，一長(zhǎng)直導(dǎo)線中通有向上的穩(wěn)恒電流I，在長(zhǎng)直導(dǎo)線旁平行放置一線圈ABCD，AB邊可在兩導(dǎo)軌CE、DF上滑行，線圈靠近直導(dǎo)線的一邊到直導(dǎo)線的距離為d，AB邊長(zhǎng)為a，當(dāng)AB邊以速度v勻速向下運(yùn)動(dòng)。求線圈中的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)。
解：首先，BA邊處于非均勻磁場(chǎng)中，空間磁感應(yīng)強(qiáng)度分布由無(wú)限長(zhǎng)通電直導(dǎo)線產(chǎn)生：■=■。根據(jù)動(dòng)生電動(dòng)勢(shì)的定義式：ε=■（■×■）?d■，在BA導(dǎo)線上選取無(wú)限小的微線元d■，其方向從B指向A。這樣每個(gè)線元上d■的磁感應(yīng)強(qiáng)度都可以視作均勻的。
其次，選取沿導(dǎo)線BA方向作x坐標(biāo)軸，坐標(biāo)原點(diǎn)在長(zhǎng)直導(dǎo)線上。則線元d■上產(chǎn)生的動(dòng)生電動(dòng)勢(shì)dε的大小表示為： dε=■vsinθ1dxcosθ2，其中，θ1=■為矢量■和■的夾角，θ2=0為矢量■×■和線元d■的夾角。
第三步，在x坐標(biāo)軸中，統(tǒng)一變量，并對(duì)整個(gè)BA導(dǎo)線在x軸上進(jìn)行積分。確定積分上下限。綜上分析，BA邊上的動(dòng)生電動(dòng)勢(shì)的數(shù)學(xué)公式表示為：ε=■■vdx。最后，計(jì)算得到ε=■ln■。并確定電動(dòng)勢(shì)的方向是從B指向A的。
在分析和求解這道題的過(guò)程中，重點(diǎn)是讓學(xué)生掌握將物理模型轉(zhuǎn)換為數(shù)學(xué)模型的思維步驟和方法。學(xué)生在高等數(shù)學(xué)中掌握的微積分知識(shí)，只能解決最后一步。前面三步的物理思維能力，是大學(xué)物理課程的重點(diǎn)。教師要在課程上引導(dǎo)學(xué)生從矢量分析和微積分的基本思想出發(fā)分析和解決物理模型。
矢量和微積分在大學(xué)物理中的應(yīng)用是學(xué)學(xué)物理的一種思維能力。本文首先分析了矢量和微積分的基本思想和方法，再通過(guò)實(shí)例分析介紹大學(xué)物理中矢量函數(shù)的微積分問(wèn)題的思維步驟和方法。以供學(xué)習(xí)者參考借鑒。
參考文獻(xiàn)：
[關(guān)鍵詞]工程技術(shù)人才 大學(xué)物理 教學(xué)
[作者簡(jiǎn)介]鄭永春（1967- ），女，河北衡水人，衡水學(xué)院物理與電子信息系，副教授，研究方向?yàn)榇髮W(xué)物理、熱學(xué)；尹志會(huì)（1970- ），女，河北衡水人，衡水學(xué)院物理與電子信息系，副教授，碩士，研究方向?yàn)楣鈱W(xué)工程。（河北 衡水 053000）
[基金項(xiàng)目]本文系2010年度河北省高等學(xué)?？茖W(xué)研究指導(dǎo)計(jì)劃課題“STS教育思想在大學(xué)物理教學(xué)中的滲透試驗(yàn)和研究”的研究成果。（項(xiàng)目編號(hào)：ZS2010319）
[中圖分類號(hào)]G642.4 [文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼]A [文章編號(hào)]1004-3985（2013）20-0111-01
隨著《國(guó)家中長(zhǎng)期教育改革和發(fā)展規(guī)劃綱要（2010―2020年）》的貫徹落實(shí)，人才培養(yǎng)模式的改革與創(chuàng)新成為當(dāng)前我國(guó)高校深化教學(xué)改革、提高人才培養(yǎng)質(zhì)量的關(guān)鍵。工程技術(shù)人才是提高國(guó)民經(jīng)濟(jì)、推動(dòng)社會(huì)發(fā)展的生力軍，也是我國(guó)當(dāng)前急需的人才，因此工科院校和綜合性大學(xué)的工科專業(yè)都是非常熱門的?？墒堑胤皆盒５漠厴I(yè)生常處于很尷尬的境地，課程學(xué)的不少，可進(jìn)入工程技術(shù)操作場(chǎng)所卻無(wú)從下手，也無(wú)從學(xué)起，有的干脆就急忙退身回到學(xué)校繼續(xù)深造，這無(wú)形中增加了人才培養(yǎng)周期和培養(yǎng)成本，可兩三年之后能否成為社會(huì)需要的工程技術(shù)人才還是未知數(shù)。究其原因是培養(yǎng)觀念、培養(yǎng)模式的問(wèn)題，因此更新人才培養(yǎng)觀念，探索切實(shí)有效的人才培養(yǎng)模式是非常必要的。
從美國(guó)工程與技術(shù)認(rèn)證委員會(huì)對(duì)工程教育專業(yè)的評(píng)估標(biāo)準(zhǔn)中可以看到，在重視加強(qiáng)數(shù)學(xué)和科學(xué)基礎(chǔ)的前提下，當(dāng)前更強(qiáng)調(diào)側(cè)重工程實(shí)踐能力、團(tuán)隊(duì)合作精神、終身學(xué)習(xí)能力等知識(shí)。我國(guó)工科院校大學(xué)物理是專業(yè)基礎(chǔ)課程，一般在第二學(xué)期開(kāi)設(shè)，是在中學(xué)物理的基礎(chǔ)上，結(jié)合高等數(shù)學(xué)的微積分、向量運(yùn)算等知識(shí)開(kāi)始大學(xué)物理的學(xué)習(xí)。通過(guò)大學(xué)物理的學(xué)習(xí)，學(xué)生的理論運(yùn)算能力、基本實(shí)驗(yàn)?zāi)芰τ兴鲩L(zhǎng)，但這遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足工科學(xué)生的學(xué)習(xí)欲望，因此影響了學(xué)生的學(xué)習(xí)動(dòng)力，對(duì)大學(xué)物理這門課的學(xué)習(xí)態(tài)度、學(xué)習(xí)模式也直接影響了后繼課的學(xué)習(xí)效果。因此在大學(xué)物理這門專業(yè)基礎(chǔ)課教學(xué)中，教師要嘗試開(kāi)始工程技術(shù)人才培養(yǎng)的探索，從教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)設(shè)計(jì)等方面進(jìn)行改革，以提高大學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣、學(xué)習(xí)能力、實(shí)踐能力和創(chuàng)新能力為目的，這對(duì)提高高校物理課程教學(xué)質(zhì)量以及人才培養(yǎng)水平有重要的現(xiàn)實(shí)意義。
一、精選專業(yè)相關(guān)的教學(xué)內(nèi)容
現(xiàn)有的大學(xué)物理教材都是力、熱、光、電、原子等基礎(chǔ)物理的全部?jī)?nèi)容，在一學(xué)期左右要求學(xué)生掌握全部?jī)?nèi)容是不可能的，淺顯的學(xué)習(xí)等于重復(fù)高中學(xué)習(xí)過(guò)程，就失去了開(kāi)課的意義，更是對(duì)工作的失職；若從頭到尾運(yùn)用高等數(shù)學(xué)分析物理概念，推出物理定律，引導(dǎo)學(xué)生學(xué)會(huì)運(yùn)用高等數(shù)學(xué)處理每一部分物理問(wèn)題，多數(shù)學(xué)生會(huì)陸續(xù)掉隊(duì)的，這也會(huì)極大挫傷學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性。因此教師要精選教學(xué)內(nèi)容，這需要翻閱相關(guān)專業(yè)的后續(xù)課程教材，或請(qǐng)專業(yè)教師座談教研，以便使不同專業(yè)大學(xué)物理教學(xué)內(nèi)容有所側(cè)重，使教學(xué)計(jì)劃更切實(shí)可行，這需要教師的敬業(yè)精神和奉獻(xiàn)精神，因?yàn)樯婕翱缭合倒ぷ?，?shí)施過(guò)程中會(huì)遇到一些不便。
二、合理處理教學(xué)內(nèi)容
對(duì)每一部分教學(xué)內(nèi)容的處理上采取中學(xué)物理為基礎(chǔ)、大學(xué)物理重方法的原則，使學(xué)生實(shí)現(xiàn)物理知識(shí)和方法技能的逐步提高。質(zhì)點(diǎn)運(yùn)動(dòng)學(xué)，重點(diǎn)為運(yùn)動(dòng)方程、速度和加速度概念和相互關(guān)系，結(jié)合通用坐標(biāo)系應(yīng)用到一般的直線和曲線運(yùn)動(dòng)中，再根據(jù)特殊運(yùn)動(dòng)特點(diǎn)推出中學(xué)熟悉的勻變速運(yùn)動(dòng)方程式。本部分內(nèi)容的特點(diǎn)是物理概念多，高等數(shù)學(xué)集中運(yùn)用，學(xué)生不易接受，因此教學(xué)思路要清晰明了，掌握解決一般運(yùn)動(dòng)的方法，不過(guò)多涉及坐標(biāo)變換的問(wèn)題。質(zhì)點(diǎn)動(dòng)力學(xué)為力的沖量和力做功，通過(guò)應(yīng)用舉例推出伯努利方程，這是液壓傳動(dòng)課程中的基本方程。剛體動(dòng)力學(xué)主要概念是力矩和角動(dòng)量，主要規(guī)律是轉(zhuǎn)動(dòng)定律和角動(dòng)量守恒，采用和質(zhì)點(diǎn)力學(xué)類比的方法進(jìn)行教學(xué)可達(dá)到事半功倍的效果。難點(diǎn)是角動(dòng)量守恒的分析，教師可實(shí)例分析動(dòng)量不守恒但是角動(dòng)量守恒，先從動(dòng)量和角動(dòng)量概念分析，在從受力和受力矩分析，使學(xué)生從表面到內(nèi)在原因掌握動(dòng)量和角動(dòng)量守恒的區(qū)別。這部分內(nèi)容在工程力學(xué)課程中有所涉及，可根據(jù)課程進(jìn)度適當(dāng)處理。對(duì)靜電學(xué)的處理是把握電場(chǎng)強(qiáng)度和電勢(shì)的計(jì)算方法，高斯定律和環(huán)路定理是分析推理的必備工具，要引導(dǎo)學(xué)生理解，但由于使用過(guò)程中的任意性的確定，使學(xué)生不能確切把握，因此對(duì)機(jī)電專業(yè)，重點(diǎn)放在電勢(shì)、電壓、電場(chǎng)力做功的概念和規(guī)律上。通過(guò)公式推演，學(xué)生知道了中學(xué)相關(guān)知識(shí)的來(lái)源和局限，掌握處理問(wèn)題的一般方法和技巧，學(xué)生只有充分掌握了基本概念和基本規(guī)律，把所學(xué)的知識(shí)銜接起來(lái)，才能靈活運(yùn)用。對(duì)電介質(zhì)極化做定性分析，得出電場(chǎng)強(qiáng)度和電容的決定式，電容的串并聯(lián)計(jì)算要使學(xué)生明白等效的依據(jù)，不能機(jī)械套用公式。靜電場(chǎng)的能量是靜電學(xué)的收尾內(nèi)容，要把握思路使學(xué)生掌握電場(chǎng)能量的求解方法，理解電場(chǎng)的物質(zhì)性。對(duì)磁學(xué)、熱學(xué)等內(nèi)容也根據(jù)前后知識(shí)的需要做相應(yīng)處理。
三、將人文文化融入物理教學(xué)
在大學(xué)物理教學(xué)中將人文文化融入教學(xué)內(nèi)容之中，使學(xué)生知道知識(shí)的來(lái)龍去脈，不但能提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，而且能很好地培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)造力和綜合素質(zhì)。人文文化在中學(xué)、大學(xué)物理教材中多少都有所涉及，但這部分內(nèi)容從沒(méi)被師生重視過(guò)，這也許是受當(dāng)前的考評(píng)制度的影響。在20世紀(jì)60、70年代誕生的STS研究領(lǐng)域，主張把科學(xué)、工程能力和人文社會(huì)科學(xué)能力結(jié)合在一起的教育模式，因此沒(méi)有人文文化的物理教學(xué)是不完整的，不能因?yàn)闀r(shí)間緊就舍棄這部分的教學(xué)，實(shí)際上教師只要精心設(shè)計(jì)教學(xué)過(guò)程，這部分內(nèi)容的學(xué)習(xí)可以實(shí)現(xiàn)畫(huà)龍點(diǎn)睛的效果。例如在電磁學(xué)部分的學(xué)習(xí)時(shí)，教師在將靜電、電流、電生磁、磁生電的知識(shí)講給學(xué)生后，可以對(duì)每位科學(xué)家的工作經(jīng)歷、科學(xué)精神和人生態(tài)度進(jìn)行一定的講解。教師在教學(xué)過(guò)程中要引導(dǎo)學(xué)生追根溯源，要讓學(xué)生立體化地把握知識(shí)，以科學(xué)家、相關(guān)物理知識(shí)、研發(fā)趣聞、歷史作用為教學(xué)主線，讓學(xué)生在深入理解科學(xué)文化的同時(shí)感染科學(xué)精神和創(chuàng)新精神，提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和學(xué)習(xí)欲望。
四、以物理實(shí)踐教學(xué)帶動(dòng)物理教學(xué)
教師要讓學(xué)生通過(guò)大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)使學(xué)習(xí)欲望逐步增強(qiáng)，為學(xué)生實(shí)現(xiàn)工程師的理想打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。師生要明確實(shí)驗(yàn)教學(xué)和理論教學(xué)的關(guān)系，理論是實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)，實(shí)驗(yàn)促進(jìn)理論的發(fā)展。因此開(kāi)始設(shè)置的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容一般為驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)，是為了充分理解物理概念和規(guī)律的，由于這些內(nèi)容學(xué)生已經(jīng)知道實(shí)驗(yàn)結(jié)果，往往不能引起學(xué)生的興趣，同時(shí)也影響了學(xué)生基本實(shí)驗(yàn)技能的提高，到有相當(dāng)難度的綜合性、設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)開(kāi)設(shè)時(shí)，往往由于學(xué)生的理論知識(shí)或?qū)嶒?yàn)設(shè)備的知識(shí)的缺乏不能到達(dá)預(yù)期目的。因此針對(duì)工科專業(yè)的特點(diǎn)，要求學(xué)生從事專業(yè)見(jiàn)習(xí)，到機(jī)電門市、標(biāo)準(zhǔn)件商店，學(xué)習(xí)了解工程中常用的零部件的名稱、外形功能等，然后到小型設(shè)備加工廠見(jiàn)習(xí)設(shè)備的組裝調(diào)試過(guò)程。這項(xiàng)工作為學(xué)生學(xué)習(xí)技術(shù)、提高能力指明了方向，學(xué)生回到課堂、回到實(shí)驗(yàn)室學(xué)習(xí)物理的動(dòng)力就會(huì)大大增強(qiáng)，因此在實(shí)驗(yàn)教學(xué)中從基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)開(kāi)始就要讓學(xué)生從簡(jiǎn)單工具、儀器的學(xué)習(xí)使用開(kāi)始，結(jié)合不同的基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)方法設(shè)置實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，使學(xué)生掌握放大法、模型法等基本實(shí)驗(yàn)方法，同時(shí)培養(yǎng)學(xué)生的觀察能力、分析能力、動(dòng)手能力和數(shù)據(jù)處理能力。隨著基本實(shí)驗(yàn)?zāi)芰Φ脑鲩L(zhǎng)，為學(xué)生提供設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)的條件，由學(xué)生搜集學(xué)習(xí)相關(guān)的理論知識(shí)，組織討論設(shè)計(jì)方案，觀察總結(jié)實(shí)驗(yàn)過(guò)程，分析實(shí)驗(yàn)結(jié)果，最后形成小論文。因此可以在已經(jīng)完成的基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)中，通過(guò)改進(jìn)實(shí)驗(yàn)方法或?qū)嶒?yàn)儀器再次設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案、分析實(shí)驗(yàn)結(jié)果并做出總結(jié)。這樣的學(xué)習(xí)過(guò)程培養(yǎng)了學(xué)生自主學(xué)習(xí)的能力，培養(yǎng)了學(xué)生的創(chuàng)造和溝通協(xié)作能力，這是工程技術(shù)人才培養(yǎng)的基本思路。
工程技術(shù)人才培養(yǎng)是一個(gè)長(zhǎng)期過(guò)程，大學(xué)物理的學(xué)習(xí)是一個(gè)起點(diǎn)，要通過(guò)大學(xué)物理教學(xué)充分培養(yǎng)學(xué)生的自主意識(shí)、創(chuàng)新意識(shí)、協(xié)作意識(shí)，通過(guò)認(rèn)真選擇和專業(yè)相關(guān)的教學(xué)內(nèi)容、精心設(shè)計(jì)教學(xué)過(guò)程，使學(xué)生從多種角度體會(huì)、體驗(yàn)到理論和實(shí)踐的結(jié)合，對(duì)理論課的學(xué)習(xí)更有興趣，對(duì)實(shí)驗(yàn)課的學(xué)習(xí)更有信心，對(duì)工程師的理想目標(biāo)才能更靠近。
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關(guān)鍵詞：大學(xué)物理；教學(xué)方法；應(yīng)用型人才
中圖分類號(hào)：G642.41 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號(hào)：1674-9324（2015）12-0182-02
大學(xué)物理作為高校理工科專業(yè)學(xué)生必修的一門重要基礎(chǔ)課程，對(duì)學(xué)生終身能力的培養(yǎng)和創(chuàng)新素質(zhì)的發(fā)展都有比物理知識(shí)更為重要的價(jià)值和意義。作為長(zhǎng)期從事物理教學(xué)的高校教師，大學(xué)物理這門基礎(chǔ)課程如何在學(xué)生知識(shí)結(jié)構(gòu)的優(yōu)化以及能力、素質(zhì)的培養(yǎng)方面發(fā)揮其應(yīng)有的作用，如何在課程體系、教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方法等方面進(jìn)行改革以適應(yīng)民辦高校應(yīng)用型人才培養(yǎng)的需要，這些成為我們必須研究和探討的重要課題。本文以民辦高校物理教學(xué)為例，針對(duì)民辦高校學(xué)生特點(diǎn)和應(yīng)用型人才的培養(yǎng)目標(biāo)，研究提高大學(xué)物理教學(xué)質(zhì)量的方法和途徑。
一、采取討論式教學(xué)，提高學(xué)生自主學(xué)習(xí)和團(tuán)隊(duì)協(xié)作能力
在大學(xué)物理課堂中教師一般采取講授式教學(xué)，經(jīng)常都是教師一個(gè)人在講臺(tái)上唱獨(dú)角戲，而學(xué)生聽(tīng)著枯燥乏味，沒(méi)有主動(dòng)思考，教學(xué)效果不佳。因此，我們?yōu)楹尾徽{(diào)動(dòng)學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性，讓學(xué)生走上講臺(tái)呢！我院多年來(lái)在物理課堂上一直開(kāi)設(shè)討論課，討論課是在教師的精心準(zhǔn)備下，由教師提出特定問(wèn)題，學(xué)生以小組形式搜集資料，做好PPT，然后在預(yù)定的時(shí)間各小組派代表走上講臺(tái)發(fā)表見(jiàn)解，在課堂上進(jìn)行激烈的討論，最后在教師的引導(dǎo)下得出正確結(jié)論。整個(gè)教學(xué)過(guò)程的主體是學(xué)生，教師是學(xué)習(xí)的引導(dǎo)者。這種方法體現(xiàn)了教學(xué)活動(dòng)的中心不是“教”，而是“學(xué)”，實(shí)踐表明能有效提高學(xué)生自主學(xué)習(xí)能力、團(tuán)隊(duì)協(xié)作能力、思考問(wèn)題并解決問(wèn)題能力、表達(dá)能力等，深受學(xué)生的喜愛(ài)。值得注意的是，教師提出的問(wèn)題必須針對(duì)民辦高校應(yīng)用型人才的培養(yǎng)目標(biāo)，同時(shí)也注意提高學(xué)生學(xué)習(xí)物理的興趣，所以問(wèn)題要有一定的實(shí)際應(yīng)用基礎(chǔ)和趣味性；另外要針對(duì)學(xué)生的物理基礎(chǔ)，問(wèn)題難度要合適，不能過(guò)于簡(jiǎn)單失去討論價(jià)值，或者太復(fù)雜打擊學(xué)生學(xué)習(xí)積極性。
二、把生活引入課堂，增加感性認(rèn)識(shí)
民辦高校學(xué)生一般理科知識(shí)較為薄弱，如果在物理教學(xué)過(guò)程中采取純知識(shí)灌輸模式，過(guò)于重視嚴(yán)密的理論推導(dǎo)，一方面會(huì)讓學(xué)生產(chǎn)生難學(xué)、甚至厭學(xué)的抵制情緒；另一方面由于嚴(yán)密的邏輯推導(dǎo)占據(jù)大量的課堂時(shí)間，使得教師不得不舍棄一些教學(xué)內(nèi)容而沒(méi)辦法將一幅完整的物理圖像呈現(xiàn)給學(xué)生。物理學(xué)的根源的是現(xiàn)象，而現(xiàn)象來(lái)源于生活。“生活即教育”也是陶行知先生教育思想的核心。在教學(xué)過(guò)程中教師應(yīng)該根據(jù)學(xué)生認(rèn)知習(xí)慣和方式，避免一些枯燥的數(shù)學(xué)推導(dǎo)過(guò)程，多舉一些日常生活中常見(jiàn)的物理現(xiàn)象，讓學(xué)生多一些感性的認(rèn)識(shí)，對(duì)物理產(chǎn)生認(rèn)同感。另外教師還應(yīng)該充分利用多媒體教學(xué)手段，在課堂上播放一些小視頻進(jìn)行現(xiàn)象展示，提高學(xué)習(xí)的趣味性。總而言之，在教學(xué)過(guò)程中教師應(yīng)該淡化數(shù)學(xué)推導(dǎo)過(guò)程，重視物理在生活中的實(shí)際應(yīng)用，這樣不僅能使物理教學(xué)內(nèi)容變得豐富多彩，還能增加學(xué)生的感性認(rèn)識(shí)，培養(yǎng)學(xué)生觀察生活的能力，同時(shí)有助于學(xué)生形成一幅比較完整的物理圖像和知識(shí)框架。
三、分階段考核評(píng)價(jià)，重進(jìn)步而非結(jié)果
目前，各個(gè)高校對(duì)學(xué)生物理成績(jī)的考核，一般分為平時(shí)成績(jī)和期末成績(jī)，我院期末成績(jī)占比重為70%，以試卷形式呈現(xiàn)。這種考卷的考核方式過(guò)于單一，導(dǎo)致一部分同學(xué)抱著60分萬(wàn)歲的心理，平時(shí)根本不學(xué)習(xí)，到考試之前抱一抱佛腳，也照樣能夠通過(guò)考試，這有悖于創(chuàng)新應(yīng)用型人才培養(yǎng)目標(biāo)。因此我們可以采用分階段考核的方式，增加考核次數(shù)，豐富考核內(nèi)容?？偠灾己朔绞揭⒁怆A段性和多樣性。我院近兩年也在進(jìn)行考核制度的改革和探索，選取部分專業(yè)進(jìn)行階段性考核試點(diǎn)，實(shí)踐證明分階段考核的專業(yè)對(duì)學(xué)習(xí)的投入度更大，學(xué)習(xí)效果也比較好。當(dāng)前，高校的學(xué)生評(píng)價(jià)存在的主要問(wèn)題是過(guò)分強(qiáng)調(diào)甄別與選拔功能，忽視評(píng)價(jià)的激勵(lì)和促進(jìn)功能；且評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)機(jī)械、單一，過(guò)于強(qiáng)調(diào)共性和一般，忽視個(gè)性發(fā)展和差異性。因此，發(fā)展性評(píng)價(jià)和鼓勵(lì)性評(píng)價(jià)更能增強(qiáng)學(xué)生的自信心，調(diào)動(dòng)學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性，使學(xué)生處于主動(dòng)、積極的學(xué)習(xí)狀態(tài)。發(fā)展性評(píng)價(jià)是指在學(xué)生學(xué)習(xí)過(guò)程中，綜合發(fā)揮教育評(píng)價(jià)的多種功能，運(yùn)用多種評(píng)價(jià)手段，通過(guò)系統(tǒng)地搜集評(píng)價(jià)信息和進(jìn)行分析，診斷學(xué)生的學(xué)習(xí)結(jié)果和存在的問(wèn)題，激勵(lì)評(píng)價(jià)者與被評(píng)價(jià)者發(fā)現(xiàn)問(wèn)題，對(duì)照問(wèn)題改善自己、完善自己，然后求得發(fā)展。一方面教師應(yīng)該采取發(fā)展性評(píng)價(jià)，能適應(yīng)人才發(fā)展多樣化的要求。另一方面由于民辦高校學(xué)生基礎(chǔ)較其他本科院校相對(duì)薄弱，教師應(yīng)該包容、承認(rèn)學(xué)生的這種差異性，不過(guò)分關(guān)注學(xué)生某一次課堂上的表現(xiàn)或者某次考核的成績(jī)，而應(yīng)該縱向比較，關(guān)注學(xué)生的進(jìn)步，對(duì)學(xué)生的進(jìn)步予以肯定和鼓勵(lì)，樹(shù)立學(xué)生的信心和自我學(xué)習(xí)意識(shí)。
四、科研與教學(xué)相結(jié)合，提高學(xué)生科學(xué)思維和創(chuàng)新能力
現(xiàn)在教學(xué)與科研已成為大學(xué)的兩大職能，教學(xué)和科研是相互促進(jìn)，相輔相成，共同發(fā)展的。教師在教學(xué)過(guò)程中，可以將自己的科研工作和教學(xué)相結(jié)合，把物理科研的內(nèi)容、方法和科研成果融入到課堂教學(xué)，讓學(xué)生更加了解物理學(xué)的學(xué)科特點(diǎn)，了解物理的前沿發(fā)展，包括經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益，這有利于激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣；同時(shí)也可以讓學(xué)生從物理科研中體會(huì)到科學(xué)研究的方法和魅力，提高學(xué)生的科學(xué)思維能力，有助于培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新意識(shí)，有利于實(shí)現(xiàn)民辦高校應(yīng)用型人才培養(yǎng)目標(biāo)。如，筆者在講到光的干涉這一章中的減反膜時(shí)，會(huì)結(jié)合“溶膠凝膠法制備二氧化硅減反膜”這一科研課題，指出將減反膜鍍?cè)谔?yáng)能熱水器光接收板上，可以減少光的反射，增大太陽(yáng)能的利用效率。接著結(jié)合教學(xué)內(nèi)容提出問(wèn)題，這個(gè)減反膜的厚度理論上要達(dá)到多少，而在實(shí)驗(yàn)上又應(yīng)該如何控制？實(shí)踐證明這些問(wèn)題跟實(shí)際應(yīng)用聯(lián)系緊密，提高了學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情。
五、實(shí)驗(yàn)教學(xué)和理論教學(xué)相結(jié)合
整個(gè)物理學(xué)的發(fā)展史是人類不斷深刻了解自然、認(rèn)識(shí)自然的過(guò)程。實(shí)驗(yàn)物理和理論物理是物理學(xué)的兩大支柱，實(shí)驗(yàn)事實(shí)是檢驗(yàn)物理模型和確立物理規(guī)律的終審裁判。物理理論則是對(duì)實(shí)驗(yàn)觀測(cè)結(jié)果的歸納和總結(jié)，并在此基礎(chǔ)上去解釋新的實(shí)驗(yàn)結(jié)果和預(yù)測(cè)新的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象。兩者相輔相成，缺一不可。因此在物理教學(xué)過(guò)程中，教師要將理論和實(shí)驗(yàn)相結(jié)合，使學(xué)生構(gòu)建完整的物理知識(shí)體系。
1.將演示實(shí)驗(yàn)帶入理論課堂：由于物理學(xué)是建立在實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)上的學(xué)科，教學(xué)呈現(xiàn)方式的合理性與多樣性，對(duì)“大學(xué)物理”教學(xué)尤其顯得重要。在大學(xué)物理教學(xué)過(guò)程中引入演示實(shí)驗(yàn)，可以使抽象的物理概念具體化、形象化，加深學(xué)生對(duì)物理概念的理解，也可以大大地激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。發(fā)達(dá)國(guó)家在物理教學(xué)上演示實(shí)驗(yàn)的普及與多媒體教學(xué)手段的輔助值得我們學(xué)習(xí)借鑒，其中德國(guó)大學(xué)的物理講授無(wú)演示不成課，每次課都會(huì)安排2～3個(gè)演示實(shí)驗(yàn)，物理概念的引入都有實(shí)驗(yàn)的配合，整個(gè)大學(xué)物理課程演示實(shí)驗(yàn)的配置次數(shù)達(dá)到120～150之多。我院近年來(lái)在這方面也做出了嘗試，建立了演示實(shí)驗(yàn)室，一些小儀器如：弦駐波、陀螺回轉(zhuǎn)儀、音叉等都帶入了理論課堂，課堂氣氛活躍，學(xué)生學(xué)習(xí)物理的興趣和效果有了明顯的提高。
2.組織實(shí)驗(yàn)競(jìng)賽，理論教學(xué)為實(shí)驗(yàn)服務(wù)：在傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，主要以驗(yàn)證型實(shí)驗(yàn)為主，形式呆板，步驟單一，在很大程度上抑制了學(xué)生的主動(dòng)性和創(chuàng)造思維的形成。目前，一些高校提出了一些新的實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｊ剑纾禾剿餍蛯?shí)驗(yàn)、研究型實(shí)驗(yàn)、設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)等。我院也每年組織學(xué)生參加物理實(shí)驗(yàn)競(jìng)賽，由物理教研室提出實(shí)驗(yàn)的主題和基本要求，每三個(gè)學(xué)生一組通過(guò)各種途徑查找資料，大膽設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案；然后師生共同論證方案的可行性；接著選取實(shí)驗(yàn)器材進(jìn)行實(shí)驗(yàn)操作，在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中分析問(wèn)題并解決問(wèn)題；最后進(jìn)行實(shí)驗(yàn)總結(jié)，包括實(shí)驗(yàn)原理、器材、步驟、數(shù)據(jù)分析、實(shí)驗(yàn)過(guò)程出現(xiàn)的問(wèn)題分析、實(shí)驗(yàn)的改進(jìn)分析等。在此過(guò)程中，實(shí)驗(yàn)方案的設(shè)計(jì)并非憑空捏造，一定是以物理理論知識(shí)為基礎(chǔ)提出的，實(shí)驗(yàn)過(guò)程中，理論教學(xué)時(shí)刻為實(shí)驗(yàn)提供依據(jù)。由此可以看出，教師在物理教學(xué)過(guò)程中時(shí)刻要注意理論和實(shí)驗(yàn)的緊密結(jié)合，切忌純理論或者純實(shí)驗(yàn)式的教學(xué)。
六、加強(qiáng)物理模型的教學(xué)
在物理學(xué)中，大到物理理論的建立，小到求解一個(gè)物理習(xí)題，都有一個(gè)建模的過(guò)程。物理模型方法是物理學(xué)家研究自然界的最基本、最重要的方法。在物理教學(xué)中，學(xué)生往往對(duì)定律、原理和公式記得較熟，但是卻不會(huì)將這些定律公式運(yùn)用到實(shí)際的物理問(wèn)題上。究其原因，在于學(xué)生不會(huì)簡(jiǎn)化物理問(wèn)題，不會(huì)對(duì)問(wèn)題進(jìn)行抽象概括和建模。物理學(xué)中的概念、原理、定律等都是借助于一定的物理模型抽象和推導(dǎo)出來(lái)的。因此，加強(qiáng)物理模型教學(xué)，對(duì)教學(xué)效果和學(xué)生的學(xué)習(xí)能力的提高息息相關(guān)。例如牛奶皇冠問(wèn)題，面對(duì)看似復(fù)雜的物理現(xiàn)象，我們可以引導(dǎo)學(xué)生抽取出最基本的自由落體碰撞模型進(jìn)行估算。同時(shí)供選擇的近似條件。這一開(kāi)放性的物理模型的解決方案并不唯一，可以把更多的思考留給學(xué)生課后完成，是學(xué)生在該過(guò)程中學(xué)會(huì)把復(fù)雜現(xiàn)象的模型簡(jiǎn)單化、簡(jiǎn)單模型的條件復(fù)雜化，從而學(xué)會(huì)思考，學(xué)會(huì)科學(xué)研究的方法。
七、小結(jié)
教學(xué)有法，但無(wú)定法。在教學(xué)過(guò)程中，教師一定要注意所教授的對(duì)象特點(diǎn)和需求，選取合適的教學(xué)內(nèi)容，因材施教；同時(shí)也要根據(jù)大學(xué)物理的課程特點(diǎn)和知識(shí)特點(diǎn)，采取多樣化教學(xué)方法，比如案例導(dǎo)入、問(wèn)題導(dǎo)入、小組討論、課堂實(shí)驗(yàn)等多種方法，達(dá)到最好的教學(xué)效果。
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