《大学物理》与素质教育

摘 要：《大学物理》是理工科本科生必修的一门基础课程,充分利用这门课程,有助于提高学生的综合素质.本论文首先介绍了本科《大学物理》的教学内容与作用,其次阐述了引入演示实验对《大学物理》教学效果的影响,接着说明了借助大学物理教学平台,可以达到高等数学和《大学物理》相互促进的效果,最后指明《大学物理》课程的重要作用.

关 键 词：大学物理演示实验高等数学

21世纪需要大量的高素质、有创新性的复合型人才,人才的培养应在教学中体现出来.由于社会在不断进步,需要老师们重新审视和定位各个有关的教学环节和更新教学观念.

一、《大学物理》的内容和作用

《大学物理》是学理工科类本科的一门基础课程,通过该课程的学习,使学生了解自然现象,熟悉自然界物质的结构、性质,物质间相互作用及其运动的基本规律,为后继专业基础与专业课程的学习及进一步获取有关知识奠定必要的物理基础.

建筑类、信息类等工科专业是大学校园的热门专业,想要牢固的掌握相关工科知识,需要有一些相关的理科背景,《大学物理》无疑对这些专业有巨大的帮助.如建筑类的学生不可避免的会碰到各种工程力学,如材料力学、结构力学、流体力学,想要掌握这些专业知识,仅靠高中时学过的牛顿第二定律是远远不够的,《大学物理》中有关刚体方面的知识和高等数学在物理模型中的应用可以为他们学习本专业的相关课程打下一个很好的开端；信息类的同学,如果不懂麦克斯韦方程组,不会电磁场理论的矢量分析,在专业知识方面有很大的不足,而《大学物理》从简单到复杂,能和高中的相关物理知识很好地衔接,使学生很容易的接收电磁学理论,学起自己的专业知识会事半功倍.

传统的《大学物理》教学主要是对物理现象的描述,强调物理量之间的逻辑关系,无论是板书还是多媒体教学,绝大部分的内容都被相关定理、公式推导、例题所占据,给学生的感觉就是枯燥、乏味,觉得没什么实际用途.做题还由于涉及到许多初次接触的高数知识,远不如中学时代那么的心应手,厌学情况非常普遍.有人做过相关调查,大一学生中对物理感兴趣的只有4%,认为学好物理对专业有帮助的也仅有5%[1],想要改变这一现状,我们务比更新现有的教学观念,首先要激发学生的兴趣,即要有大量的演示实验配合教学；其次要加强高数训练,大学物理和中学物理的一个本质区别就在于所用的数学工具不同,而且利用《大学物理》课程提高学生对高数的掌握,对其综合素质的培养也有巨大的帮助.

二、演示实验与《大学物理》

杨振宁先生在谈到物理学教学时指出：“很多学生在学习中形成了一种印象,以为物理学就是一些演算.演算是物理学的一部分,但不是最重要的部分.物理学最重要的部分是与现象有关的.绝大部分物理学（概念）都是从现象中来的.现象是物理学的根源.一个人不与现象接触不一定不能做重要的工作,但是他容易误入形式主义的歧途,他对物理学的了解不会是切中要害的”[2].演示实验是让学生认识物理现象的最好的手段,国外知名高校都非常重视这一块教学内容.加州伯克利大学有演示实验660个,加利福尼亚州立大学有演示实验437个,在马里兰大学的物理演示实验网站更是给出了创记录的1591个,此外各大学还有大量的相关视频资料[3],几乎每堂课会有3个左右的实验来说明相关物理问题,取得了良好的教学效果.

随着国家加大对教育的投资力度、多媒体技术的发展,演示实验可以越来越多的走进课堂,学生可以直观的看到许多奇妙的物理现象,激发学生的兴趣和动手,加深对物理规律的理解,化抽象为具体,使模糊图像变清晰,让枯燥乏味的物理课堂生动起来,增加讲课的说服力.演示实验还是增强学生的观察力,培养学生自己归纳总结物理规律的能力.此外许多演示实验直接和科学前沿结合,和实际应用相联系,让学生感觉学有所用,从而热爱物理,肯学物理,达到提高学生素质的目的.

三、高等数学与《大学物理》

《大学物理》是一门理论与实验相结合数学化程度极高的课程.高等数学是舍弃了具体的对象,仅保留了数量关系和空间形式的高度抽象、逻辑严密、应用广泛的课程.《大学物理》和高等数学是理工科学生必修的基础课,二者之间存在密切联系,决定了它们需要相互依托,贯通协调,共同发展.《大学物理》通常是在大一的第二学期开设,本科生刚好学完极限、求导、简单积分,对微积分都是简单的了解,仅知道概念,会算题而已,还不能把数学当成工具,熟练地应用.《大学物理》中许多问题可以用到这些相关知识,如变力做功问题、刚体转动惯量的问题,都可以通过“取微元,求和,取极限”的思路来解决,这正是数学中微积分的核心思想,通过这些题的训练,让学生感受到微积分的魅力,数学工具的强大,不但会加深学生对数学概念的理解,而且还提高了学生的学习兴趣,使学生主动地去把数学用到自己相关专业中.

现阶段《大学物理》和高等数学的教学基本都是单独讲授,很少将这两门课程结合起来进行对比分析和综合讨论.在内容安排上各自仅顾及本课程的内容完整性,常常会导致二者协同作用的脱节,针对这一情况,我们建议物理老师应该首先系统的整理《大学物理》基本概念、公式、定理定律中高等数学的知识点,单独拿出来几节课给学生复习,让学生再次理解极限、微分、积分、矢量、矢量叉乘、点乘等高等数学知识的意义及应用方法.使学生更容易的利用数学思想与方法体会物理模型化思想和数学语言表达的简介和准确.

《大学物理》对于理工科本科生来说是一门承上启下的关键课程,通过加大演示实验的力度,可以提高学生学习物理的兴趣；通过加强高等数学知识在大学物理中的应用,使学生容易去解决大学物理知识中的一些困难,提高学生应用数学工具的能力,从而提高学生的综合素质.