文理科大学物理教学方法探讨

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一、注重大学物理教学的文理渗透和美学教育

平面镜成像、电荷的正负、作用力和反作用力、电生磁和磁生电、物质与反物质等空间对称性，角动量守恒体现了宇宙的空间转动对称性，能量守恒体现了宇宙的时间平移对称性。

1.简约美在一个艺术家眼里，简洁就是一种美。物理学源于对自然现象的解释和摸索，曾经是很繁琐的，随着物理学家对自然规律一步步探究，他们逐渐总结出了反映物理本质属性的基本概念、定理和定律。例如，宇宙中的种种作用力可归纳为万有引力、电磁力、强相互作用力、弱相互作用力四种；牛顿三定律解释了低速条件下的物体动力学特征；麦克斯韦方程组可以解释电磁学的许多问题；爱因斯坦相对论内涵很神奇，它的原理却十分简单明了。

2.和谐美自然界既是千姿百态的，又是统一的，万千事物的存在和变化遵从一定的规律，这些为数不多的规律体现了自然界的统一与和谐之美。牛顿将“落下的苹果”和行星运动引力联系起来；麦克斯韦理论统一了电、磁、光；爱因斯坦广义相对论将引力、时间、空间、物质联系起来；德布罗意关系揭示了物质波动性和粒子性的统一。物理学不仅是一门科学，也是一种文化，在理科生大学物理课堂上，教师可以将物理与文学结合起来，借助优美的古诗词句加深学生对物理规律的理解和记忆，同时培养他们的文学素养。张若虚的《春江花月夜》中，诗句“春江潮水连海平，海上明月共潮生”描绘了明月与潮水同升的景象；史达祖在《满江红•中秋夜潮》中用诗句“万水归阴，故潮信盈虚因月”提示了潮汐现象与月亮相关。由此，教师可以让学生明白：利用万有引力公式定量计算发现，月球的引潮力是太阳的2倍多，潮汐主要是月球对潮水的引力而形成的。苏轼的诗“峰多巧障目，江远欲浮天”形象讲述了“光沿直线传播”的理论。教学中以诗句引趣，以意激情，使学生自然地进入最佳学习状态，有利于启发学生思维，强化学生记忆，调动课堂气氛。

二、注意文理科生大学物理教学的差异性

文理科生物理基础差距大，理科生熟悉的内容，文科生可能并不了解。文科生具有较强的文字功底和语言表达能力，理科生独立思考和逻辑思维强。为解决不同知识背景学生的需求，教师应从教学内容、考核方式和教学方法等方面探索出适合高等院校实际的、能充分调动师生积极性的教学模式。

1.教学内容的不同文科学生与理工科学习物理知识有着本质不同。首先，课时差距很大，北京工商大学（以下简称“我校”）理工科每学年总课时为119课时，而文科学生只有34课时，这要求教师要精选文科生物理学习内容；其次，物理基础的不同使得任课教师在教学深度和难度上要把握得当。另外，理工科大学物理教学是为了培养研究和应用型人才，文科学生学物理是为了提高他们的科学素养。因而，理工科教学内容应“系统化”、“逻辑化”和“研究型”，而文科学生侧重于科学精神和物理规律的定性学习。我校理工科大学物理教学内容系统化，涉及力学、热学、振动和波动、光学、电磁学和近代物理。教师教学不单纯以“传授知识”活动为主，而且要辅之以“探索知识”活动，这不但发展一般应用知识的能力，还要发展高层次能力，即创造力。在教学中，注重教学主题的引入，启发学生思考问题，理论联系实际，从而培养学生分析问题和解决问题的能力，让学生从单纯的物理知识学习上升到创新能力的培养。我校教师让学生走进实验室，引导学生自主设计和开发新的实验仪器，通过这样的教学方式，提高学生动手能力和科研技能，培养他们的创新能力。最终，教师指导学生获得三项物理演示实验竞赛奖：2011年北京市大学生物理实验竞赛一等奖，2011年北京市大学生物理实验竞赛三等奖，全国高校第10届物理演示教学仪器一等奖。文科大学物理教学中注重物理学史的介绍，让学生了解物理学规律和定律变革的洗礼，深刻领会物理学家思想的真谛，感悟科学家所具有的探索精神、求真精神、创新精神和献身精神，以及科学家们所表现出的谦虚、诚实、合作、淡泊名利的优秀品质。例如，在讲述卡诺循环物理原理时，介绍了法国青年工程师卡诺如何在前人研究基础上找到了提高蒸汽机效率方法的研究过程，由此激励学生在学习中应像卡诺那样具备不断探索的精神。又如在引入库伦定律时，不仅让学生了解库伦，还要了解卡文迪许、富兰克林等科学家为该定律的建立付出的不懈努力，使库仑定律最终在1784～1785年间通过纽秤实验得以验证。课堂物理学史的引入不仅能使学生对所学内容印象深刻，还激发了他们学习物理的兴趣，培养了他们的人文精神。

2.课堂教学方式不同针对理工科学生特点，教师着重训练他们的逻辑思维能力、空间想象能力、运算能力和科学研究能力，可以采取下面几种教学方式：第一，运用所学物理知识，教师引导学生对物理问题进行科学分析，形成一定的逻辑思维习惯、抽象思维能力、解题思路和物理模型。第二，教师指导学生熟练运用高等数学知识解决物理问题。微积分是最常用的数学分析手段，也是学生觉得最难的数学工具，物理教师应向学生深入剖析微积分的物理意义，以此提高他们的运算能力。第三，大学物理实验数据经常要使用计算机软件来处理，有些学生计算机水平低，教师应加强他们的信息处理能力。第四，物理规律和理论来源于实验和生产实践，教师通过大学物理实验课培养学生的实验动手能力和创造力。大学物理学习对文科生要求相对比较低，主要掌握基本物理概念和原理，培养一定的科学思维方式。考虑到文科生物理基础薄弱，教师可利用轻松愉悦的教学方式引入教学主题，向文科学生适当介绍与物理有关的社会问题如能源、环境问题，当代科技前沿知识如航天飞机、纳米材料知识，而最简单形象的就是利用实验仪器的演示来解释物理问题。我校大学物理演示实验室已向文科生开放，“法拉弟笼”是学生最感兴趣的实验之一。当约50~100KV高压电源向法拉第笼放电时，笼内的同学安然无恙，学生对此惊讶不已，觉得真不可思议。教师用静电屏蔽的物理理论进行解释后，并启发学生思考：在生活中是否存在类似现象？学生想到了高压线圈外的铁架，还有些同学想到如果将易发生雷电地区的房屋装上这些具有屏蔽作用的笼网，可以保护人身安全，这样的演示实验让学生感觉到物理现象就在身边。物理演示实验室展厅还摆放有许多生活中可以见到的实验仪器，如三维电影、鱼洗盆。这些实验仪器越贴近生活，学生越有兴趣，急切地想知道它们的物理本质。教师再引导学生分析其中的物理奥妙，学生必然兴趣盎然，觉得物理大有用处。

3.教材和考核方式不同我校大学物理课程是在理工科学生一、二年级开设的必修基础课，而文科生大学物理为选修课。大学物理课教学内容丰富，知识具有一定深度和难度，课时比较紧。教师选用好的物理教材，可启发潜在的物理人才，精进其物理能力，提高学习兴趣。参照教育部制定的《理工科非物理类专业大学物理课程教学基本要求》，理工科大学物理课程选择了由程守珠和江之永主编的《普通物理学》（上、下册）作为主要教材，该教材还有配套的习题分析与解答、思考题分析与拓展、学习指导书等资料。文科生选取的是由倪光炯和王炎森主编的《物理与文化》，是以传递物理文化和科学精神为主的教材。此外，笔者还与IT公司软件技术人员合作，用actionscript语言开发了集文字、图像、视频和声音于一体的多媒体物理教学软件，该软件使教师教学更灵活生动，极大提高了学生学习兴趣。理工科考试成绩主要由两部分组成：期末成绩占60%，平时成绩占40%。文科学生因理论课比实验课时少，成绩主要由以下三个方面来评定：期末考试成绩占50%；教师对学生实验仪器操作、数据测量和数据误差分析进行记录，学生课后上交实验报告，报告内容包括实验目的、仪器、原理、数据处理和分析讨论，该部分占总成绩的30%；每组学生选一个专题进行口头报告，由教师和本班学生共同评定，评定成绩占总成绩的20%。

作者：胡蓉 单位：北京工商大学理学院