化工专业的大学物理教学浅议

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[摘要]针对在化工专业中大学物理课程教学常遇到的问题，根据化工专业的特点以及专业发展的需求，本文探讨从大学物理课程与化工专业课程的关联、物理在化工中的应用以及在生活中的应用着手，结合问题和启发互动进行教学的方法。课堂实践表明该教学方法能激发学生对物理课程的兴趣、提高对物理课程的重视程度和调动学生学习积极性，塑造学生们在应用中发现问题、分析问题并解决问题的能力。

[关键词]物理教学；化工专业；课程关联；生产和生活应用；教学效果

物理学是自然界的一门基础的自然学科，研究物质最一般的运动规律、物质基本结构以及物质的相互作用。物理学的研究对象非常广泛，空间尺度和时间尺度的跨度都非常大。在物理学、数学、化学、生物等基础学科的发展上，技术飞速发展，促进社会进步，给人类生活带来方便。化学工程是在这几门基础科学上发展起来的，在工业社会中有着举足轻重的地位，进一步推动工业和社会的发展，保证人类的生存并不断提高人类的生活质量，人类生活的各个方面、社会发展的各种需要都与化工息息相关。化工专业是本校的重点专业，大学物理课程是化工专业基础课程，可大学物理课程在化工专业中的教学中遇到不少问题，下面针对这些问题展开教学探讨。

1大学物理教学中普遍存在的问题

1.1不重视公共课程

大学物理课程是公共课程。很多学生有个错误的思想，认为只有专业课学了才有作用，而公共课是没有作用的，所以很多学生不重视物理课程，甚至有的学生是放弃物理课程。课前不预习，上课时也不专心听课，课后不愿意去认真做作业和练习。这样，有一个环节没掌握好，由于物理知识的逻辑性非常强，导致后面的学习就更困难了。

1.2由于数学基础而产生抵触心理

有的学生在学习高等数学时，没有认识到高等数学在化工专业各门课程及大学物理课程中的重要性，对公式的推导过程以及意义没有深刻的理解，以为学习高等数学就是会运用公式，机械的计算就可以了。这样，就很难灵活地运用高数知识来解决物理问题。而且，物理课程有大量的公式，通过公式说明本质，通过运算公式解决物理问题，这也需要较强的分析能力和理解能力。所以学生就觉得物理很难、很枯燥，从而产生抵触心理。

1.3中学物理学习对大学物理学习的影响

从中学开始学习物理课程起，学生学习已有5年时间，相比较大学物理课程，中学物理内容少、简单，学习的是特殊条件的简单现象，教材直接给出相关物理公式，往往没有公式来源的推导过程，学生只需要套用公式就可以求解问题。对于简单的一个知识点，进行反复多次的强化训练，所以，高中所学习的公式、解题方法已给学生深刻的烙印，分析问题的思维方式很难改变。而大学物理学习的是普遍现象，但一些学生遇到相同的物理概念，即使条件不同，也会拿出中学的公式来处理问题。大学的课本知识量大、上课的内容多，学习的是普遍条件、复杂的现象，学生很难适应新的解决问题的方法、很难运用新学的知识去解决问题，这样也会对大学物理产生排斥心理。

2教学探讨

教师在大学物理课程教学过程存在很多困难，要努力找出有效的办法解决。让学生认识到大学物理课程的重要性，消除抵触心理，产生兴趣，有学习的内动力，接受新的学习方法。经过研究大学物理课程和化工专业的特点、开设的专业课程和化工专业学生的发展方向，对化工专业的大学物理课程教学从以下几个方向着手进行教学，以提高学生对大学物理的重视程度和兴趣，以达到更好的教学效果。

2.1比较大学物理与化工专业课程的关联

大学物理课程开设于化工专业的各门专业课程之前，对化工的几门专业课程起到不可缺少的基础支撑作用。大学物理学和化工专业的几门专业课程物理化学、化工热力学、化工原理的关联非常大。大学物理课程和化工主干专业课程教材的特点和重点不同，所以教材的编写区别也比较大。大学物理是先发现问题，然后如何去解决这个问题，逐步引出新的概念、公式、原理、定理、定律，再进行应用举例，是由普遍到特殊的一个过程。而化工专业课程是直接给出概念、公式、定理、定律，且直接应用到某个具体问题中。可见，如果有了大学物理课程的基础作支撑，学习化工专业课程时就能更好地应用[1]。物理学主要分为力学、热学、电磁学、光学与近代物理学几部分，和化工主干课程最密切相关的是热学部分。理想气体状态方程、几个变化过程、热力学第一定律、热力学第二定律等等内容都出现在大学物理课程和物理化学课程中。而力学是物理学最基础的部分，在后面学习的热学中压强、温度等宏观定义，要用到力学的牛顿运动定律和动量定理等知识并从微观角度进行解释及公式推导。学习了物理学中电磁学中的电势梯度，就很容易理解化工专业课程中的温度梯度。物理学中的流体力学是化工原理中的流体流动和输送设备部分内容的基础。化工专业课程中有大量的微分、积分运算，大学物理课程中的微分、积分运用能为专业课程的运用打下基础。这些都说明，大学物理课程对化工专业课程的重要的基础支撑作用。在讲授大学物理绪论课时，通过列表概述与化工专业课程相关联的内容，首先能引起学生对大学物理课程的重视。每讲到有相关联的内容时，课堂开始时都作出对比，这样这堂课更能引起学生的重视，更加调动学生的学习积极性，以达到更好的学习效果。

2.2讲授物理在化工中的应用

化工专业的学生毕业之后大部分要从事和相关的生产工作。物理学原理在化工生产中有着广泛的广泛，将物理知识在实际生产的实例引入课堂，讲述和分析物理原理知识在化工生产中的应用，开阔学生的眼界，有助于学生真正理解物理基础知识，让学生真正体会到物理是工业生产的理论基础，而提高学生对物理的重视程度。讲授电容及电容率时，引进电容法检测混油界面。同时介绍电容法的优缺点，电容法操作方法简单，成本较低的优点。但是电容法检测容易受到环境温度的影响，检测准确度也比较低，因此电容法的使用并不广泛[2]。油品检测用到很多物理检测方法，这些检测方法涉及到有物理学中的电磁学原理、光学原理等等。例如在讲授光学的反射、折射以及折射率时，介绍光学法检测成品油管道输送中混油的界面,并且介绍这种方法灵敏度较高，让学生认识到光学检测法的优势[2]。光学检测在油品检测中应用非常广泛，在拓展光学知识的应用中，讲授光的散射和光的吸收，来检测污水油分与悬浮物[3]。光谱是物理学的重点内容，而光谱和光谱仪的应用非常广泛，例如可检测油的成分及油中气体[4]等等。

2.3理论联系生活

在讲课时理论联系实际，把与物理知识相关的日常生活用于融进课堂中，让学生体会到物理的重要性和实用性，能增强课堂的趣味性，引起学生的浓厚兴趣，也由此让学生逐渐学会用物理知识去解决生活中的问题，做到学以致用，提高解决问题的能力。2.3.1路面的应用。大学物理课程的第一章是质点运动学，几乎所有的教材都是理论计算，很容易给学生造成一种物理学枯燥无味和跟专业无关的一种错觉。通过讲授向心加速度时就可以改变这种情况。讲授向心加速度时，以车辆需要的向心力为例。向心加速度大小an计算公式为：2nvaR向心力为：Fn=man2式中v为速率，R为圆周运动的曲率半径，也就是道路转弯半径。取小汽车质量为m=1500kg，混凝土路面、沥青路面，不同的沥青路面，摩擦系数有所不同，现为讨论问题方便，取静摩擦系数μ=0.7，因此地面能提供给小汽车的最大静摩擦力约为F=μN=μmg=0.7×1500×9.8=10290N取R=25m，当速率为不同的值时，求出所需向心力，如表1。由表中数据可得，当小汽车速率为45km/h时，地面能提供小汽车需要的摩擦力，小汽车能顺利转弯，当小汽车速度达50km/h时，地面不能提供小汽车需要的摩擦力，小汽车就会偏离原来轨道等危险情况发生。所以，汽车在转弯时要减速，以保安全。近年来我国车流量的扩大，路面承受的压力也越来越大，再考虑到车速，地面而需要的摩擦力等多种因素，假设使用的是沥青路面，这就要运用到化工专业知识对沥青路面材料进行研究和分析，以提高沥青性能，以达到不同的技术指标。这让学生认识到运动学和化工专业的关系，提高对物理的重视程度。讲述完此例子，提出问题：是否乘坐过汽车上高速路？高速路的车速是60~120km。一般情况下都会100km左右，转弯时，汽车有没有减速到城市道路转弯时需要的低速？有没有观察过高速路转弯的路面左右两边的高度是否和直线路面一样？引导学生根据转弯需要向心力的角度出发去思考解决此问题，也以此引导学生要观察生活，提高学生的综合素质。2.3.2结合“启发式”教学方法讲应用。学生是学习的主体，在学习物理的应用的同时，运用“启发式”教学，引导学生主动学习。对新学习的内容，通过提问、启发、引导的过程进行学习。提问问题，激发学生对物理课程知识的好奇心，引起了学生的注意力，调动学生学习的主动性和积极性。启发思考，激发学生的发散思维，拓展学生的思考空间。引导学生由表及里、由浅入深地思考，让学生掌握重要的知识点并能将所学的知识融会贯通，培养学生的分析能力和解决问题的能力[5]。2.3.2.1阻尼振动的应用讲授阻尼振动时，教学设计流程如图1。截取了阻尼器实验中的视频的图像，有阻尼器和没阻尼器的架子最初摆动角度是相同的，仅10秒左右，有阻尼器的架子摆动角度明显减小了，而没有阻尼器的架子的摆动角度还是很大，如图2。再经过一段时间，有阻尼器的架子不再摆动，而没有阻尼器的架子的还在作比较大角度的摆动。此运用不仅让学生学习到了知识，学生也认识到物理与生活密切关系和物理的重要影响，对物理产生兴趣、有学习物理的好奇心和内动力，由此知识的学习，知识面开阔了，思维开阔了，也慢慢地学习全面思考问题。任何事物都是有两面性的，都有好与坏的方面，教育学生不能只片面地看待问题，要全面地看待问题。人类从大自然中，从自然科学现象中的到很大的收获，而将此收获运用于、造福于人类。2.3.2.2力矩的应用以力矩为例，如图3，搬动重物时，提出问题：哪些姿势正确的[6]？此处涉及到生物知识，根据课程和学生专业，只分析搬重物时人的腰部受到的力的平均效果。显然，根据力矩定义进行分析，左二图重物靠在腹部，重物对脊柱的力矩就会减小到最小的程度，对腰部造成的伤害是最小的。这个例子把理论知识和生活密切联系起来，对力矩的理解也能更加深刻，也鼓励到学生在生活中多思考、多观察，多运用理论知识去解决生活问题。

3总结

在化工专业的大学物理教学中，紧密联系本专业特点，针对大学物理教学常遇到的问题，对比大学物理课程与化工几门专业课程的关联度、把物理知识在化工中的应用引进到课堂，提高对物理课程的重视程度、激发学生学习的内动力。并且理论联系实际，讲授结合物理知识在生活中的应用，同时结合提出、启发思考、引导解决，激发学生对物理课程的学习兴趣，调动学生学习积极性，训练学生们在应用中发现问题、分析问题并解决问题的能力。学生对物理知识的理解更深刻，掌握更牢固，同时提高学生的观察能力和综合素质。

作者:何颖君 单位:广东石油化工学院