大學(xué)物理與高等數(shù)學(xué)相結(jié)合初探

陳華 張雪峰 李永峰

【摘要】大學(xué)物理和高等數(shù)學(xué)承載著培養(yǎng)學(xué)生分析問題、解決問題的能力與創(chuàng)新精神的重任。在內(nèi)蒙古科技大學(xué)數(shù)理教學(xué)基地建設(shè)的推動下，將大學(xué)物理和高等數(shù)學(xué)雙學(xué)科相結(jié)合。力圖培養(yǎng)學(xué)生在學(xué)習(xí)后續(xù)專業(yè)課時運(yùn)用物理的模型思維與數(shù)學(xué)定量化的語言對實(shí)際問題進(jìn)行分析與解決。

【關(guān)鍵詞】高等數(shù)學(xué) 大學(xué)物理 結(jié)合

【課題項目】教育部高等學(xué)校大學(xué)物理課程教學(xué)指導(dǎo)委員會2014年高等學(xué)校教學(xué)研究項目：工科院校大學(xué)物理課程建設(shè)的研究與實(shí)踐（項目編號：DWJZW201411hb）。內(nèi)蒙古科技大學(xué)教改項目：大學(xué)物理與高等數(shù)學(xué)相結(jié)合教學(xué)改革研究與探討（項目編號：JY2013103）。

【中圖分類號】G642 【文獻(xiàn)標(biāo)識碼】A 【文章編號】2095-3089（2015）01-0156-02

大學(xué)物理是高等院校理工類專業(yè)必修的基礎(chǔ)課，承載著傳授物理知識、銜接專業(yè)課程、培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)素養(yǎng)的重任[1]。同時大學(xué)物理也是本科生第一門將高等數(shù)學(xué)知識加以運(yùn)用的課程，因此也肩負(fù)著深入理解、鞏固掌握高等數(shù)學(xué)的重任。然而，現(xiàn)階段由于兩門課程的各自單獨(dú)授課，使學(xué)生很難將兩門課程有機(jī)的銜接，這樣勢必影響高等數(shù)學(xué)、大學(xué)物理時課程的學(xué)習(xí)，以及對后續(xù)專業(yè)課程的學(xué)習(xí)以及對近代科學(xué)技術(shù)的了解與掌握。因此，將大學(xué)物理與高等數(shù)學(xué)相結(jié)合是勢不容緩的重要課題。

一、大學(xué)物理與高等數(shù)學(xué)的相關(guān)性

1687年牛頓撰寫的《自然哲學(xué)的數(shù)學(xué)原理》中已將數(shù)學(xué)與物理的聯(lián)系緊密結(jié)合。愛因斯坦相對論時空觀替代牛頓經(jīng)典時空觀，量子論代替連續(xù)能量觀點(diǎn)，經(jīng)典物理延伸到近代物理。物理學(xué)的每一次進(jìn)步都離不開數(shù)學(xué)的運(yùn)用。

高等數(shù)學(xué)是舍棄具體對象，僅保留了數(shù)量關(guān)系和空間形式的一門高度抽象、邏輯嚴(yán)密的課程。大學(xué)物理是一門研究物質(zhì)基本結(jié)構(gòu)、相互作用及基本運(yùn)動規(guī)律的數(shù)學(xué)化程度極高的課程[2]。大學(xué)物理中的很多知識點(diǎn)，由于其數(shù)學(xué)形式上的極大相似，從而具有極大的關(guān)聯(lián)性。如變力的功、電磁場理論、簡諧振動、麥克斯韋方程和氣體速率分布率等眾多知識點(diǎn)無不反映大學(xué)物理與高等數(shù)學(xué)的相互依托共同發(fā)展的依存關(guān)系。

二、大學(xué)物理與高等數(shù)學(xué)目前存在的問題

大學(xué)物理和高等數(shù)學(xué)是理工科學(xué)生必修的基礎(chǔ)課，大學(xué)物理與高等數(shù)學(xué)之間存在密切聯(lián)系，決定了它們需要貫通協(xié)調(diào)，共同發(fā)展[3]。然而兩門課程之間的脫節(jié)已成為提高其教學(xué)效果的重大障礙[4]。大學(xué)物理與高等數(shù)學(xué)兩門課之間的內(nèi)容、方法、甚至例題，本有著非常高的關(guān)聯(lián)性[5]，像轉(zhuǎn)動慣量、變力做功、萬有引力定律等問題上，高等數(shù)學(xué)中作為定積分的具體例子，一般教高等數(shù)學(xué)的老師會詳盡求解，而在大學(xué)物理課程中，這些知識點(diǎn)又是承上啟下的重點(diǎn)內(nèi)容，往往大學(xué)物理的教師又會系統(tǒng)的講解推導(dǎo)，這樣勢必會造成學(xué)生在同一個問題上的重復(fù)學(xué)習(xí)。因此針對大學(xué)物理和高等數(shù)學(xué)兩門必修課程進(jìn)行深化教學(xué)改革。對課程設(shè)計做相應(yīng)調(diào)整，從大綱、教材、知識滲透與思想方法意識等方面，做好知識的相互連接，使學(xué)生能夠更好的將高等數(shù)學(xué)知識靈活應(yīng)用于大學(xué)物理。因此做好大學(xué)物理與高等數(shù)學(xué)的相結(jié)合不僅是提高大學(xué)物理教學(xué)效果的必經(jīng)之路，也是將高等數(shù)學(xué)更有效的為大學(xué)物理和其他專業(yè)課服務(wù)的必經(jīng)之路。

三、大學(xué)物理與高等數(shù)學(xué)相結(jié)合的探索

如何更好地開展大學(xué)物理與高等數(shù)學(xué)兩門課程的教學(xué)，許多教師已進(jìn)行了深入的研究。但工科基礎(chǔ)課各自為政、不相往來的局面由來已久。尤其在學(xué)時數(shù)被大幅壓縮的大背景下，需要通過教學(xué)管理層面的全局掌控、整合資源和教學(xué)單位的內(nèi)容優(yōu)化、重點(diǎn)分解等具體手段來實(shí)現(xiàn)。

內(nèi)蒙古科技大學(xué)數(shù)理與生物工程學(xué)院于2009年5月啟動了數(shù)理教學(xué)基地建設(shè)項目。貫徹“數(shù)理基礎(chǔ)教學(xué)與專業(yè)課相結(jié)合，為工科專業(yè)人才培養(yǎng)服務(wù)；在學(xué)校數(shù)理教學(xué)基地建設(shè)的大環(huán)境下，提出了適應(yīng)內(nèi)蒙古科技大學(xué)培養(yǎng)目標(biāo)的《大學(xué)物理》、《高等數(shù)學(xué)》的教學(xué)大綱、教學(xué)日歷改革方案，特別要注重兩門課程銜接的科學(xué)性、系統(tǒng)性、連貫性。在講授《大學(xué)物理》課程的同時，培養(yǎng)學(xué)生靈活運(yùn)用《高等數(shù)學(xué)》的知識將具體問題模型化后準(zhǔn)確、定量的表達(dá)為數(shù)學(xué)的語言。拓寬學(xué)生的理論基礎(chǔ)的同時，著重培養(yǎng)學(xué)生的思維方式和解決問題的能力。加強(qiáng)物理與數(shù)學(xué)學(xué)科教師之間的學(xué)習(xí)與交流，提高本學(xué)科的實(shí)用性。

經(jīng)過幾年的探索，內(nèi)蒙古科技大學(xué)努力使大學(xué)物理課程做到重要的承上啟下的作用，讓學(xué)生深化理解用高等數(shù)學(xué)定量、精確、簡潔的語言描述實(shí)際問題的方法，同時對后續(xù)專業(yè)課程的學(xué)習(xí)奠定良好的科學(xué)的學(xué)習(xí)方法和解決問題的能力，對高素質(zhì)、高科學(xué)素養(yǎng)和創(chuàng)新人才的培養(yǎng)具有更深遠(yuǎn)的意義。

參考文獻(xiàn)：

[1]陳華，張雪峰，杜曉紅，大學(xué)物理與工科專業(yè)相結(jié)合教學(xué)模式研究，中國冶金教育，（2010）26-27.

[2]朱玉華，雷慶，高等數(shù)學(xué)和大學(xué)物理課程的認(rèn)知學(xué)習(xí)過程比較，北京航空航天大學(xué)學(xué)報（社會科學(xué)版），（2001）61-64.

[3]茍立云，袁威威，高等數(shù)學(xué)與大學(xué)物理課程融合研究，黑河學(xué)院學(xué)報，（2012）53-55.

[4]陳劍軍，徐濤，高等數(shù)學(xué)課程與大學(xué)物理課程教學(xué)協(xié)同芻議，高等函授學(xué)報（自然科學(xué)版），（2011）29-31.