楊毅 黨玉敬 顧玉宗 張忠鎖 尹國盛

(河南大學(xué)物理與電子學(xué)院 河南 開封 475004)

以物理學(xué)基礎(chǔ)知識為主要內(nèi)容的大學(xué)物理課程，是我國普通高等院校理工科各專業(yè)的一門重要的通識性必修基礎(chǔ)課[1].大學(xué)物理與中學(xué)物理在教學(xué)方法上也應(yīng)體現(xiàn)其自身的特點(diǎn)與要求.做好大學(xué)物理和中學(xué)物理在教學(xué)內(nèi)容與教學(xué)方法上的銜接，是實(shí)現(xiàn)二者順利過渡的關(guān)鍵所在，也是成功開展大學(xué)物理課程的重要保證.

1 大學(xué)物理與中學(xué)物理在教學(xué)內(nèi)容上的銜接

按照《全日制義務(wù)教育物理課程標(biāo)準(zhǔn)》[2]和《全日制普通高中物理課程標(biāo)準(zhǔn)》[3]的要求，目前的中學(xué)物理教材經(jīng)過數(shù)次改革后，在內(nèi)容安排上已做出較大幅度的修改和調(diào)整.但從中學(xué)物理的教學(xué)實(shí)際考慮，其內(nèi)容的選取仍具有相當(dāng)?shù)木窒扌?與之相比，大學(xué)物理所涉及的內(nèi)容更加廣泛、完整，更具有系統(tǒng)性.要做好二者的銜接，則在大學(xué)物理教學(xué)內(nèi)容的安排上就應(yīng)當(dāng)充分考慮中學(xué)物理教材的現(xiàn)況，突出大學(xué)物理課程重點(diǎn).以光學(xué)課為例，現(xiàn)在的中學(xué)物理教材中有關(guān)這部分的內(nèi)容主要集中在幾何光學(xué)方面，而對于波動光學(xué)的介紹通常是比較少的，往往只是對其中的一些基本概念進(jìn)行簡單介紹.因此，在大學(xué)物理課程的內(nèi)容安排上，應(yīng)盡量避免與中學(xué)物理的內(nèi)容過多重復(fù)，對幾何光學(xué)的內(nèi)容可以只進(jìn)行簡要介紹，或是將這部分作為學(xué)生自學(xué)的內(nèi)容即可.而對波動光學(xué)部分，則可以根據(jù)專業(yè)特點(diǎn)和需要，進(jìn)行有針對性的詳細(xì)介紹，一方面應(yīng)讓學(xué)生理解和掌握光的干涉、衍射和偏振等核心知識點(diǎn)所涉及的概念、原理和分析方法；另一方面還可以對其中的一些擴(kuò)展性內(nèi)容(如邁克耳孫干涉儀、光的雙折射現(xiàn)象等)進(jìn)行適當(dāng)?shù)亟榻B.由此，可以在有限的課時(shí)內(nèi)讓學(xué)生更全面地掌握光學(xué)的相關(guān)知識，加深學(xué)生對光學(xué)現(xiàn)象及其本質(zhì)的認(rèn)知，而且對培養(yǎng)學(xué)生探索未知的熱情，提高其科學(xué)素養(yǎng)也會有所裨益.

在大學(xué)物理課程中盡管介紹了中學(xué)物理某些內(nèi)容，但并不能像上面提到的幾何光學(xué)那樣簡化處理，那么就需要采取更加靈活和有針對性的方式做好這些內(nèi)容的銜接.以質(zhì)點(diǎn)運(yùn)動學(xué)的內(nèi)容為例，中學(xué)物理已對這一部分做了比較具體的介紹，其中涉及的許多主要概念，如質(zhì)點(diǎn)、位移、速度和加速度等，學(xué)生都已經(jīng)了解.但中學(xué)物理的介紹更側(cè)重于從定性的角度對物理現(xiàn)象進(jìn)行分析，所分析的問題也往往具有一定的特殊性(例如勻速或是勻變速情況)，采用的方法和分析結(jié)果都有局限性.與之不同的是，大學(xué)物理在分析質(zhì)點(diǎn)運(yùn)動學(xué)問題時(shí)，更加強(qiáng)調(diào)對物理概念本質(zhì)的探討，而且研究的問題更為一般化.因此，在大學(xué)物理課程中可以將與中學(xué)內(nèi)容重復(fù)的部分簡化，而將重點(diǎn)放在對這些原有概念更深層次的討論與分析上，著重挖掘和擴(kuò)展這些原有概念的新內(nèi)涵.為實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)，可以先簡要回顧中學(xué)物理已教授過的內(nèi)容，使學(xué)生迅速回憶起相關(guān)重點(diǎn)，同時(shí)引導(dǎo)學(xué)生注意到中學(xué)物理在相關(guān)物理問題分析上的不足，從而自然地導(dǎo)入大學(xué)物理對這些問題的處理思想，并使學(xué)生更加深刻地理解有關(guān)物理概念的實(shí)質(zhì)內(nèi)涵.通過內(nèi)容上的有效銜接，既能使大學(xué)物理與中學(xué)物理保持連續(xù)性，也能使學(xué)生更好地理解大學(xué)物理的教學(xué)內(nèi)容.

2 大學(xué)物理與中學(xué)物理在教學(xué)方法上的銜接

2.1 熟練運(yùn)用高等數(shù)學(xué)方法掌握大學(xué)物理分析手段和技巧

大學(xué)物理與中學(xué)物理在教學(xué)方法上存在的顯著差異是二者所運(yùn)用的數(shù)學(xué)手段不同.中學(xué)物理所依賴的數(shù)學(xué)工具主要是初等數(shù)學(xué)，而大學(xué)物理的數(shù)學(xué)處理手段則主要建立在高等數(shù)學(xué)的基礎(chǔ)上.對于剛接觸大學(xué)物理的新生，如何適應(yīng)這種數(shù)學(xué)分析手段的改變，常常會成為其學(xué)習(xí)大學(xué)物理感到的困難環(huán)節(jié)之一.要做好這方面的銜接工作，并不僅僅是學(xué)好高等數(shù)學(xué)，更重要的是要讓學(xué)生將對物理概念的理解和數(shù)學(xué)分析手段有效地結(jié)合起來，需要在教學(xué)過程中引導(dǎo)學(xué)生從物理分析入手，逐漸熟悉所應(yīng)采用的數(shù)學(xué)技巧.

例如，在力學(xué)部分中，經(jīng)常遇到與力有關(guān)的衍生概念，如力的沖量、功等，中學(xué)物理囿于數(shù)學(xué)方法的限制，對這些概念的介紹基本只能局限于恒力的特殊情況，其適用范圍有限，且容易造成學(xué)生對概念的理解不準(zhǔn)確，導(dǎo)出的公式也不能滿足變力的一般情形.要對這些概念做更全面的理解，必須采用高等數(shù)學(xué).大學(xué)物理在介紹這些內(nèi)容時(shí)[4～7]，為了更好地揭示相關(guān)概念的實(shí)質(zhì)，一般都從微分表達(dá)式入手，再通過積分的方法得出所要的結(jié)果.具體來說，通過中學(xué)物理的學(xué)習(xí)，學(xué)生已知道恒力的沖量以及恒力做功的計(jì)算方法，但不能直接應(yīng)用在變力的情況下，因此可以先從一個(gè)極短的時(shí)間，即時(shí)間微分元dt，或是極小的位移，即位移微分元dr的情形入手——在這種微分情況下可以將力的作用視為恒力，如此則可以使學(xué)生在中學(xué)物理知識的基礎(chǔ)上理解和掌握這些問題在微分條件下的處理結(jié)果.通過上述分析，可以順利導(dǎo)出力的沖量的微元表達(dá)式，即

dI=Fdt

以及功的微元，即元功表達(dá)式

dA=F·dr

如果需要計(jì)算的是一段時(shí)間內(nèi)力的沖量或一段位移過程中力所做的功，則很自然地只需將以上的微分結(jié)果通過積分的方法便可得到，即

和

上述分析方法的采用，可以使學(xué)生對沖量與功的概念有進(jìn)一步的理解，對相關(guān)問題的認(rèn)識也更全面，同時(shí)在分析過程中也能更深刻地體會到高等數(shù)學(xué)方法的應(yīng)用技巧.沖量與功的概念在中學(xué)物理已有介紹，而大學(xué)物理對它們的進(jìn)一步分析、探討更能突出大學(xué)物理在處理方法上不同于中學(xué)物理的特點(diǎn)，而且也更有利于學(xué)生掌握其他與變力有關(guān)問題的處理方法.

與之類似，大學(xué)物理課程中有許多問題的處理思想及其運(yùn)用的數(shù)學(xué)手段都具有一定的代表性.通過對這些典型問題進(jìn)行重點(diǎn)討論與分析，能讓學(xué)生更清楚地體會到大學(xué)物理與中學(xué)物理在分析方法上所具有的明顯區(qū)別，從而對類似問題的討論可舉一反三、事半功倍，非常有利于促進(jìn)大學(xué)物理與中學(xué)物理之間的銜接.此外，這種有效的引導(dǎo)模式也鍛煉了學(xué)生的分析能力，并逐漸培養(yǎng)學(xué)生在掌握物理原理的同時(shí)，認(rèn)識、熟悉并掌握高等數(shù)學(xué)的分析與處理技巧，使之學(xué)習(xí)能力和素質(zhì)獲得提升[8].

2.2 摒棄傳統(tǒng)“題?！蹦Ｊ骄x例題與習(xí)題

目前，我國的中學(xué)教育仍然受到中考與高考升學(xué)率等因素的干擾.在物理教學(xué)過程中過于強(qiáng)調(diào)學(xué)生的解題能力，從而花費(fèi)大量的時(shí)間與精力于解題過程.中學(xué)物理課程的內(nèi)容少、進(jìn)度慢，因此有條件采取這樣的“題?！蹦Ｊ?與之不同的是，大學(xué)物理課程的內(nèi)容多、進(jìn)度快，無法在教學(xué)過程中進(jìn)行大量的習(xí)題訓(xùn)練，因此需要調(diào)整學(xué)生的學(xué)習(xí)習(xí)慣以適應(yīng)大學(xué)物理課程的特點(diǎn).不僅如此，長期接受“題?！蹦Ｊ接?xùn)練的學(xué)生容易形成某些思維定勢，如一味強(qiáng)調(diào)解題能力，卻不重視抽象思維和邏輯分析，而即便在解題的過程中，也側(cè)重于套用公式，卻忽視對基本概念、原理的理解.相比較，大學(xué)物理則更加注重學(xué)生的抽象思維能力，強(qiáng)調(diào)學(xué)生知識、能力與素質(zhì)的協(xié)調(diào)發(fā)展.因此，如果學(xué)生仍然沿襲中學(xué)物理的“題?！蹦Ｊ?，則不僅無助其適應(yīng)大學(xué)物理的學(xué)習(xí)，甚至還會成為阻礙其進(jìn)步的絆腳石.

當(dāng)然，大學(xué)物理的學(xué)習(xí)也需要一定的例題和習(xí)題訓(xùn)練.不過,從大學(xué)物理與中學(xué)物理的銜接角度看，應(yīng)當(dāng)摒棄“題?！?一方面，可以精心選擇與重要概念、原理、公式有關(guān)的典型例題與習(xí)題，使學(xué)生通過“少而精”的練習(xí)便能掌握課程內(nèi)容；另一方面，在教學(xué)過程中，應(yīng)不斷引導(dǎo)學(xué)生加強(qiáng)抽象思維與邏輯分析能力的培養(yǎng).此外，還可以針對部分知識點(diǎn)設(shè)計(jì)一些生動的課題，鼓勵(lì)學(xué)生自主地搜集資料，并通過課堂討論、調(diào)研報(bào)告等多種靈活而有益的形式激勵(lì)學(xué)生研究的積極性，深化他們對大學(xué)物理知識的領(lǐng)悟，提升其綜合素質(zhì)[9～16].

參考文獻(xiàn)

1 教育部高等學(xué)校物理學(xué)與天文學(xué)教學(xué)指導(dǎo)委員會物理基礎(chǔ)課程教學(xué)指導(dǎo)分委員會.理工科類大學(xué)物理課程教學(xué)基本要求.北京：高等教育出版社，2011

2 中華人民共和國教育部.全日制義務(wù)教育物理課程標(biāo)準(zhǔn). 北京：人民教育出版社，2002

3 中華人民共和國教育部.全日制普通高中物理課程標(biāo)準(zhǔn). 北京：人民教育出版社，2004

4 尹國盛，楊毅.大學(xué)物理(上冊).北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2010

5 尹國盛，彭成曉.大學(xué)物理(下冊).北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2010

6 程守洙，江之永.普通物理學(xué)(第六版).北京：高等教育出版社，2006

7 東南大學(xué)等七所工科院校編，馬文蔚改編. 物理學(xué)(第五版).北京：高等教育出版社，2006

8 夏志廣，尹國盛,等.大學(xué)物理與中學(xué)物理課程力學(xué)部分的銜接研究.物理通報(bào)，2011(9)：8～11

9 苗文學(xué)，尹國盛,等.大學(xué)物理與中學(xué)物理課程的銜接研究.物理通報(bào)，2011(8)：19～22

10 劉廣生，尹國盛,等.對理工科非物理專業(yè)大學(xué)物理教學(xué)的探索.廣西物理，2010,31(4)：52～54

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12 鄭海務(wù)，尹國盛,等.大學(xué)物理課程和中學(xué)物理課程近代物理部分的銜接研究. 物理與工程，2011，21(5)：45～48

13 任鳳竹，尹國盛,等.立足學(xué)校特色，把握時(shí)代脈搏.科技創(chuàng)新導(dǎo)報(bào)，2011(8)：187

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