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中圖分類號：G420 文獻標識碼：A 文章編號：1673-9795（2013）03（b）-0075-01

大學物理是理工科高等院校中的重要基礎課程之一，可以為學生學習專業課程奠定理論基礎，也是訓練學生自主學習、獨立思考、創新思維及合作動手能力等的重要途徑。物理學科是一門邏輯推斷縝密、思維能力要求較高的自然學科，大學物理難度更大，使得許多大學生深感頭疼，也為大學物理課程教學提出了新的要求。本文，筆者結合實際教學經驗，提出大學物理課的分層次教學法，以期應對當前大學物理課學習難、教學難的現狀。

1 教學目標分層

同一班級中的學生往往有著較大差異，物理基礎不同，對物理學科的興趣不同、邏輯思維能力有異、接受水平不盡一致，所以不能用一刀切的目標和標準來衡量。而將教學目標分層化，針對不同情況的學生，制定不同標準的目標更為可行。比如，針對物理基礎知識薄弱、學習興趣嚴重缺乏、學習非常吃力的這類學生，教學目標不宜過高，從最簡單、最基礎的物理概念、物理原理學起，循序漸進地實施教學。針對有一定物理基礎知識，興趣與能力處于不上不下位置的這類學生，在要求其掌握基本物理基礎知識和解題方法的同時，還要多加激勵，激發學生的學習興趣、端正學習態度，制定較具挑戰性的教學目標。而針對物理基礎知識扎實、學習興趣濃厚、學習態度端正、學習能力較強的這類學生，要求其在掌握基本功的基礎上，加大學習難度，學會獨立思考物理現象、尋找物理問題、總結物理規律，能夠掌握難度大、要求高、思維復雜的物理題，能夠活學活用、舉一反三、透析現象看本質。只有將教學目標分層次制定，才能確保教學過程、教學方法及教學內容的因地制宜、有的放矢，有針對性地輔導學生，使得每個層次的學生物理成績都有所提高。

2 教學方法分層

教學方法分層，及針對不同情況的學生采取不同的教學方法，使得物理教學呈現出差異化、層次化。對于基礎差的學生，多采取直接傳授法，強化其對物理概念和物理原理等基礎知識的掌握，必要時還可以采取個別輔導，有針對性地解決問題；對于有一定基礎但興趣不高的學生，則采取趣味教學法，激發其學習興趣和熱情；對于基礎好、能力強的學生，則適當引導即可，留出更多的時間和空間，讓他們獨立思考、自主發揮、探究學習，充分發揮他們的主觀能動性。

比如在教學大學物理第一章《質點運動學》時，教學方法就可以分層次實施。對于基礎較差的學生，多用直觀教導、以通俗易懂的語言去解釋復雜的物理現象，讓學生們逐步理解并掌握質點模型、參照系、位移、矢量、速度以及加速度等基本概念和原理，能夠初步理解質點的運動及運動變化等過程，對于質點運動學的基礎知識有所掌握。而對于基礎較好的學生，則采取問題誘導式、小組合作式、啟發探究式等教學方法，不僅要讓其掌握基礎知識，還要掌握圓周運動時的角速度、角加速度、切向加速度以及法向加速度等重難點知識，并能夠舉一反三地解決相關物理題目，學以致用地解釋自然界或生活中的相關現象。這樣的分層教學法可以兼顧到各個學習層次的學生，促使全班學生共同進步。

3 作業布置分層

作業布置是鞏固學生課堂學習知識、督促學生課后復習的有效手段。分層教學法要求，物理課程的作業布置也應該做到分層次進行。難度一致的作業布置并不適合差異較大的班級教學，因為若難度較大會打擊基礎較差部分學生的積極性，而難度過小又失去了作業練習的效能。難易適度、循序漸進、由表及里便是作業布置分層化的基本原則。

譬如學習《質點運動學》這章后，如何分層布置作業呢？首先，針對基礎差這部分學生，以布置基礎類習題作業為主，如質點運動方程運用，矢量、位移等概念的理解，對直線運動、圓周運動、曲線運動等多種質點運動過程中加速度等物理量的計算等等題型。這類題目都比較淺顯，主要考察學生對基礎知識的掌握和理解情況；通過作業練習，可以強化和鞏固學生們的物理基礎。其次，針對基礎中等的學生，則安排基礎題與有一定難度的題型相結合，讓學生在作業練習中既鞏固了基礎知識，又接觸到較具難度的題目，可以訓練學生的思維、開拓眼界。而針對基礎好、能力較強的學生，則在作業布置時以挑戰性強的作業為主。例如結合生活實例，升降機的運動、河流中船只的運動等來求解其中相關的物理量，這樣可以在加深學生基礎知識的同時，訓練他們的多向思維能力、應用遷移及創新能力等。

4 考評方式分層

分層教學法提倡對學生的考評方式也分層進行，而不是傳統評價方式中的統一標準、統一考核、統一執行。這樣差異化明顯的考評方式，更適合多元化的學生主體，也更符合以人為本的現代教學理念。比如在期中或期末的物理測試試卷中，分為基礎題、應用題及提高題三個部分，分別適合于基礎差、中等及強的三類學生。教師根據測試成績，便可以掌握學生的學習狀況，學生也可以了解到自己的優勢和薄弱環節。對于學生物理學習的態度、方法、興趣等的考評，則可以指定跟蹤記錄表，一生一表，進行跟蹤考評。將學生的課堂表現、遲到曠課行為、學習中的進步或后退現象進行詳細記錄。考評表中，成績好的學生標準高，然后依次遞減。這樣既可以橫向比較，又可以縱向評價，形成層次化、多元化、立體性的考評方式。

分層次的考評方式顯得十分人性化，尤其是對于班級中的后進生，給予了他們更多學習進步的空間。對“后進生”而言，他們基礎差、學習吃力，在心理上也已經掉隊，而差異化的考評給予了他們更多的鼓勵，讓他們看到自己的優點，獲取到更多的自信心和正能量，有利于促進其物理成績的提高。這樣，每個學生從考評中得到的不是畏懼和打擊，而看到自己的每一點進步，能夠正視自身的不足，真正發揮考評機制對學生的激勵和引導作用，促進大學物理課程的順利教學。

5 結語

新課程改革給大學物理教學帶來機遇，也帶來挑戰。分層教學法則是新課改指引下教學方式的有效變革，適合當前大學生中物理基礎不一、能力各異等現象。不過，大學物理教學中的分層次教學法是一項難度系數較大的工作，并非一朝一夕之事。教學過程中，我們的教師要堅持生本理念，有的放矢、因材施教、循序漸進地推進教學，以取得最佳的教學效果。

參考文獻

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大學物理是高校理工科學生的一門必修基礎課程，它注重培養大學生的科學思維能力及分析解決問題能力，幫助學生為以后的專業學習奠定物理基礎。然而，目前，在我國大部分高校中大學物理的教學，仍然采用的是以教師講解為主，且師生互動性比較差，導致學習效果欠佳。隨著素質教育改革與新型教學模式的沖擊，探索大學物理新的教學模式勢在必行。

1.基于微課的翻轉課堂教學優勢及特點分析

翻轉課堂是將傳統教學模式中知識的傳授與知識的內化兩個階段進行前后翻轉，包括課前自主預習新知、課內知識解疑與內化、課后知識鞏固與拓展三個部分。在課前，教師通過對教學內容、教學目標、教學重難點進行整合重組，精心查找資料，制作微課視頻，讓學生能夠隨時隨地的借助于微視頻和學習資料對新知識進行預習，完成知識的傳遞與構建。在課內，教師組織學生互動討論，互教互學，共同分享學習成果與解惑答疑，幫助學生完成知識的內化與吸收。在課外，學生借助微視頻鞏固課堂知識，并且進行知識的拓展與延伸。基于微課的翻轉課堂教學模式大大提高了學生的課堂參與度與動手實踐時間，打破了傳統課堂教學模式的壁壘，讓學生真正的成為課堂學習的主人翁，促進了師生、生生之間的合作互動，實現了對學生自主學習能力與獨立思考能力的培養。大學物理是一門公共基礎課，通過微課與翻轉課堂教學模式的結合，可以讓不同專業的學生通過微視頻學習本專業所需掌握的物理知識，滿足了學生個性化學習的需求。同時又借助于微課幫助學生對大學物理中的重難點內容進行了解與掌握，大大提高了大學物理教學的效果。

2.基于微課的大學物理翻轉課堂教學模式

2.1課前制作微視頻，完成新知傳遞

在課前，教師根據大學物理課程標準及教材內容，將物理知識點進行逐層的分解。教師為學生準備一個或若干個視頻，每個視頻旨在介紹一個相關知識點。例如力學這一單元教學，可以分為質點力學與剛體力學，而質點力學又可以分為質點運動學與質點動力學，這樣針對每一個知識點制作相應的微視頻，微視頻時間最好控制在5-10分鐘之內，注意其短小、精悍的特點。例如，在《簡諧振動》教學中，由于學生對教材中簡諧振動的運動學方程理解比較困難，為此，微視頻內容主要包括：引入生活實例介紹簡諧振動現象，幫助學生初步感知，然后進行歸納總結簡諧振動的物理定義、判斷依據和性質特征，以基本知識點的講解為主。微視頻制作完之后，教師將其與配套基礎習題發送給學生或上傳到校園網平臺中，讓學生根據微視頻學習教材內容，并且完成相關習題的練習，從而完成對課堂新知點的傳遞。

2.2課堂互動交流，完成知識點內化與吸收

翻轉課堂教學活動的宗旨幫助學生解決問題，可以是預習時出現的問題，也可以使預設的問題。教師通過創設情境、積極引導、組織討論、互動交流、總結歸納等活動，幫助學生完成對新知識點的內化與吸收。在《受迫振動和共振》教學中，教師首先通過回顧單擺測量重力加速度的物理實現，創設學習情境，讓學生了解阻尼振動的特點，進而引出受迫振動的物理概念。組織學生分組討論在觀看微視頻中的重難點，共同探討共振現象產生的條件、共振現象的危害以及如何消除共振現象，幫助學生完成對知識點的整體構建與吸收內化。在完成基本知識點內容的學習后，讓學生觀看微分方程的微視頻，引導學生掌握微分方程的形式及求解方式，進一步從數學思想的角度升華對受迫振動與共振的理解，最后，通過課堂測驗來進一步鞏固課堂知識。

2.3課后知識拓展與延伸

翻轉課堂的課后拓展與延伸，可以強化學生對知識點的理解，學生可以利用微課程對某個專題或問題進行更加深入的探究，拓展學生概念和知識學習的深度和廣度。在課后的學習探究環節中，教師還要通過網絡互動平臺建立課后補救教學和作業反饋機制，實現線上與線下、課內與課外相結合的教學模式，為學生創造出更多的學習機會，也為學生自主探究學習與補救學習等提供了便利。

3.結語

綜上所述，基于微課的大學物理翻轉課堂教學模式的構建，是適應當前社會及企業轉型升級發展對應用型人才的需求，翻轉課堂將互動討論、互動交流作為兩大利器，教師在課中進行答疑解惑。同時，將微課程和翻轉課堂結合可形成對學生學習過程的有效控制，彌補了傳統物理教學中互動教學和個別化教學的不足，充分調動了學生學習的積極性、主動性、創造性，改變了我國傳統課堂教學學生總是處于被動接受和被動灌輸的局面，促進了大學物理教學改革的發展。

參考文獻：

[1]周戰榮,馬進,沈曉芳.大學物理微課教學的探索與實踐[C].全國高等學校物理基礎課程教育學術研討會.2016:121-124.

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物理學是自然科學的基礎，人類的生活離不開物理學。大學物理是理工科類的一門物理學基礎學科，通過該課程的學習，能使學生了解物質的結構、性質、相互作用及其運動的基本規律，為其他專業課程的學習奠定必要的物理基礎，在大學教育階段起著十分重要的作用。通過大學物理的學習，學生不僅能掌握必要的物理基礎知識，而且能樹立科學的世界觀，培養創新思維、探索精神和科學研究方法。當前，我國高等教育大眾化的步伐促進人才培養的模式發生了重大變化。因此，如何在新形勢下教好大學物理這門課程，培養高素質人才，成為高校教師的一項重大挑戰。對此，作為一個長期從事大學物理教學的教師，我對此談談在教學中的幾點認識。

一、做好大學物理與高等數學的銜接

就知識體系而言，中學物理已經介紹了力學、熱學、電磁學等部分內容。但是無論在廣度還是在深度上，大學物理內容都有著顯著的提高，而且需要運用嶄新的數學工具，如導數、微積分和矢量計算，解決物理問題。大學物理是離不開高等數學的，盡管很多院校在第一學期就開設了高數課，但是很多學生還是不能運用數學知識解決具體物理問題。例如，在質點運動學中，有兩類常見的求解質點運動的問題：在某一初始條件下已知質點加速度，學生不會運用積分求解運動方程；已知質點運動方程，不會運用導數求解速度和加速度。因此，在平時教學過程中，如何在傳授物理知識的同時，又做好“兼職”數學老師，就成為大學物理教師的一項任務和技能。

局限于數學知識，中學物理研究的是恒量或均勻變化的問題，如恒力問題，勻變速直線運動，大學物理研究的是任意變化的量，如變力，任意曲線運動。這時，微元法方法起著橋梁作用，在dt時間內（對應微分）是恒量問題（中學階段），在整個時間t內（對應積分）是變量問題（大學階段）。由于大學物理是一門非物理專業的公共課程，我們應當突出物理思想與物理圖像的教學，而不應把過多的精力和時間花在復雜的數學推導與演算上。費因曼曾說：“對學物理的人來講，重要的不是如何正規嚴格地解微分方程，而是能猜出它們的解并理解物理意義。”能從物理角度說明問題，盡可能不用數學。例如，在講解“時間延緩”和“長度收縮”時，我們可以從狹義相對論的兩個基本原理出發，而不需要從繁瑣的洛倫茲數學變換關系式推導。這樣做的好處在于讓學生真正明白相對論時空的物理圖像，而不是純粹的數學演算。

二、做好物理知識與科學思維方法的銜接

很多學生都有一個錯誤的觀點，認為自己根據物理知識會做題就行，甚至一些教師讓學生背知識點、進行題海戰術。誠然，掌握知識點，會解物理題肯定沒錯，但是大學物理教育不僅于此。更重要目的在于，通過大學物理課程的學習，使學生掌握物理學研究問題的思想和方法；在獲取物理知識的同時，使學生擁有的建立物理模型、定性分析與定量計算的能力；開闊思路、激發探索和創新精神、增強適應能力，提高科學技術和整體素養。通過課程的學習，使學生掌握科學的學習方法、養成良好的學習習慣，樹立辯證唯物主義的世界觀、人生觀和方法論。

無疑，物理知識很重要，但是對大學生來說，學會科學的思維和方法比掌握物理知識本身更重要。因此，教師平時要多收集一些對學生的科學思維和方法有啟迪的素材，在授課過程中，要盡可能講述一些科學家對某一問題的思想方法的典型內容，讓學生知道物理學方法論中所用到的一些重要的基本方法和原理。例如，庫侖定律和牛頓萬有引力定律是如何發現的及二者的關聯？愛因斯坦是怎么創立相對論的及與經典力學的關系？量子物理與經典物理的對應關系？光的微粒性與波動性？等等。在講物理知識過程中，有機地融合這些素材，一方面能使學生產生濃厚的學習興趣，加深對授課內容的掌握和理解，另一方面能使學生對科學家的思維方式有所了解，增加對物理學中方法的認識和運用。

三、做好物理概念與例題教學的銜接

概念教學在大學物理教學中具有關鍵作用。物理概念既是物理學的基石，又是物理學的支柱，占據舉足輕重的地位。任何一門物理學分支的發展都離不開物理概念，如質點運動學離不開位矢、速度、加速度、動量等基本概念的支撐，熱力學的發展離不開溫度、內能、熱量、熵等，電學的發展離不開電流、電壓、電阻、電場強度、電勢、電勢能等。物理概念是組成物理知識體系的基本單元，原理和公式就是反映概念之間的相互聯系和數量依存關系。由此可見，物理概念教學有利于學生對物理規律的掌握、對物理過程有準確的理解。同時，通過概念教學，使學生建立完整的物理知識體系，對培養學生自學能力和提高物理教學質量都有著積極的作用。

大學物理的概念多、理論性強，運用的高等數學知識較多，有些概念學生不容易掌握。要解決這個問題，除了分析理論知識外，講解適量的例題也是非常有必要的。實際上，講解例題是物理教學中一個不可缺少的環節。教師通過對例題的分析和演算，既教會學生分析問題的思路，又讓學生學會正確解題步驟和方法，更重要的是加深學生對概念和理論的理解，提高運用所學知識解決實際問題的能力。由于大學物理課時數安排較少，完成教學任務的時間緊，選什么樣的題、選多少題就非常有講究，因此，所講例題要有典型性和多樣性的特點，典型性有利于學生對基本概念、規律的理解和消化，多樣性可以開闊學生的視野和增加知識廣度。同時課堂討論很有必要，爭論能激發學生的學習興趣，提高學生的思維能力。

四、做好知識傳授和品質教育的銜接

除了傳授知識外，大學物理也是培養大學生優秀品質的一部好素材。物理學蘊藏著很多不同層次的美，如太陽系中行星共面的和諧美，雪花結構的對稱美，原子中電子排布的有序美，等等。在課堂教學中，通過揭示物理之美，能強化學生的審美意識、陶冶學生審美情操、培養學生的優秀品質，從而產生科學靈感和火花。以“電磁場和電磁波”一章為例，物理學家麥克斯韋正是抓住電和磁的對稱美，在總結安培定律、庫侖定律、畢奧-薩伐爾定律、法拉第電磁感應定律等基礎上，大膽提出了“位移電流”和“感生電場”的概念，建立了經典的電磁場理論，從而使得電、磁、光得到統一。

在平時教學中，要加強團隊精神、拼搏精神的品質教育，啟發和激勵學生。在科學技術迅速發展、科學水平不斷前進的當今時代，很多科學任務必須依靠團結合作，單打獨斗是不能完成的。“團結就是力量”。例如，在講授“氫原子的波爾理論”時，我就介紹了玻爾和盧瑟福的故事：眾多學者共同生活、共同學習，通過爭論、質疑和辯解，使思想相撞，知識互通；不同國籍、不同民族、不同領域的學者生活在同一實驗室里，團結合作，共同解決原子結構難題。結合具體物理知識，通過適時的事例，向學生闡述頑強拼搏的重要性。愛因斯坦說：“上帝分送禮物時是毫不寬容的，他只給了我騾子般的頑強。”在講“電磁感應定律”時，讓學生了解到，法拉第在實驗室奮斗了十年；在講“量子論”時，告知學生：普朗克為了解釋黑體輻射現象拼搏了六年。

總之，要使學生學好大學物理這門課程，廣大物理教師必須熱愛學生，熱愛教育，付出辛勤的勞動，熟悉教材內容，掌握科學的教學方法，才能取得良好的效果。

參考文獻：

[1]崔云康，唐曙光，唐春紅，吳慶春.大學物理教學中人文素質的培養[J].科技信息，2011，5：433.

[2]熊力.怎樣上好大學物理習題課[J].錦州師范學院學報，2001，22（2）：67.

[3]韓海波.大學物理概念學習的問題診斷與概念教學模式的探究[D].中國碩士學位論文，2007.

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中圖分類號：G424 文獻標識碼：A

大學物理是工科類大學生主要科學課程之一，對于提高學生的科學素質、培養學生的創新精神和實踐能力具有重要的作用。該課程不僅是對學生進行嚴格的、系統的基本技能、科學方法、基礎的知識及技巧的訓練，更重要的是培養學生嚴謹的科學思維能力和創新精神，培養學生理論聯系實際、分析和解決實際問題的綜合能力。隨著科技進步的新趨勢和新挑戰，大學物理教學應該面對時代的發展，針對學生的不同特點，在教學內容、教學方法等方面不斷有所改革和創新。

大學物理教學的過程應引導學生從自然的現象發現其變化發展的規律，及其規律的實踐應用。其過程需要不同的認識過程、邏輯的思考、科學方法及創新精神。蘊涵著“立體感”、“層次性”。發掘出其中的內涵去激勵學生，影響他們對物理情感的體驗。這種情感的影響有可能改變他們對物理的態度與興趣，成為他們的“知己”，受用一生。

1 教學內容的層次性

從教學內容研究入手，根據認識過程的層次性，教學內容的聯系層次性，從易到難、由淺入深、由高到低、循序漸進對大學物理中各部分內容進行有機結合。根據不同的專業需求，教學內容的設置有兩種不同的體系：

分層次教學，把大學物理實驗課的教學分成實驗預備知識教學階段；基礎實驗教學階段；綜合性實驗教學階段；設計性實驗教學階段四個層次，按著每個層次教學內容的要求，采用適當的教學方法和手段。

（1）對于工程類的學生，按照物理內容的基礎性，難易程度與學生的知識水平及專業對物理的要求，依照教學內容層次，應將物理劃分為兩大部分：第一部分的內容：運動學、力對運動的影響（動力學）、自然界中兩種常見的運動（振動與波動）。（重點內容：動力學、振動與波動）。第二部分的內容：靜電場（電荷與電場）、靜磁場（運動電荷與磁場）、電磁感應、光學、熱力學（重點內容：熱力學、電磁學）。

（2）對于電子信息類的學生，根據其專業對物理的要求， 依照教學內容層次，應將物理劃分為兩大部分：第一部分的內容：運動學、力對運動的影響（動力學）、靜電場（電荷與電場）、靜磁場（運動電荷與磁場）、電磁感應（重點內容：電磁學）。第二部分的內容：振動學、波動學、光學、量子力學基礎（重點內容：振動與波動、量子力學基礎）。

2 教學過程的層次性

教學是教師施展教育的平臺，在這個平臺上，教師要在教學那種嚴謹而刻板的“氣質”中，“演活”物理深刻內涵與本質，教學不是曲高和寡的“陽春白雪”。愛因斯坦說過，興趣乃創造之母。沒能力激發興趣，可也千萬別“謀殺”了興趣。根據教學大綱的要求，教學進度的安排，學生的理解與接受的，“我們應該精心設計內容，為學生真正理解或應用這些內容提供豐富的平臺”。

分層次教學法，低起點、分層次、目標高、由淺入深、由易到難、循序漸進，按著學生的認知規律進行教學。

子彈以某一速度打入可轉動的木棒中，大部分學生認為這一自然現象過程滿足動量守恒。教師要善于抓住教學內容承載的素材來展開層次性的思維。幫助學生對物理概念的理解與定律應用；子彈可視為質點，而轉動的木棒應視為剛體。剛體可視為質點的剛性組合，這蘊含著一個質點也可組合為剛體（即質點也可視為剛體），但剛體不一定由一個質點組成（即剛體不能視為質點）。動量守恒適用于質點，而角動量守恒適用于質點。

每一章節的教學內容都有著邏輯性、層次性。教師把握內容的關聯性，像一個快樂的導游，層層深入，如數家珍，引領學生流連忘返于物理的美麗景觀里。教師講得行云流水，學生聽得不急不燥。一堂教學課下來，好似受到（下轉第132頁）（上接第115頁）了一次洗禮，身心俱悅。這應是教師追求的一種講課的氣氛。

3 教學方法與手段的立體化

教學的主要目的是知識的傳承，對象是學生，如何使學生在較短的時間內學到較豐富，較系列化的知識、方法和技能，又開拓學生的思維，激發學生的想象力，有利于培養學生的創新精神。這就要求教師在教學上更立體。因此在教學上采用靈活的教學方法，教學方法必須與教學內容相結合。

在剛體的動力學教學中可類比質點的動力學；在磁場的教學進程中可對比電場的教學進程；波動的教學內容與振動的內容密不可分。在知識的傳授過程中，建立以學生為主體，以教師為主導，根據厚基礎，強能力，高素質的培養目標，由易到難、由淺入深、由高到低、循序漸進，采用靈活的教學方法，使教學簡單明了，學生對概念的理解進一步加深，公式及應用得到進一步強化。

在應用類比教學法的同時，對比教學法也是必不可少的。不同的內容，雖有相似之處、互有聯系，但畢竟各有特點、各不相同，如不加以嚴格區別，常由于十分相似而破壞記憶的準確性。為了準確地掌握知識，應該把相似的知識進行對比，找出它們的不同點與相似之處，加深學生的印象，以強化精確的記憶。例如，在探討矢量場時，學生對旋度、方向旋度及方向旋度的極大值的理解與計算較為吃力。但學生對標量場的梯度、方向導數及方向導數的極大值的理解與計算較好。通過標量場的梯度與矢量場的旋度、方向導數與方向旋度對比，不難發現兩者之間在數學的幾何意義與的計算形式相類似，而不同之處是物理的意義與計算公式。

對比法也是物理學中常用的一種教學法，通過比較，找出不同物理規律、物理定律的共同點與差別，進一步加深學生對物理規律、物理定律的理解和掌握，同時也培養了學生分析問題、研究問題、思考問題能力。角動量和轉動動能，有的學生就習慣寫成線動量和平動動能。因此，必須講清如何從質點力學發展，推廣到剛體力學，使學生理解它們的內在聯系，并把最后得到的相似公式進行對比，找出它們本質的區別，又如，電場是有源場，而磁場是渦旋場，正是這本質的區別導致電場的規律-高斯定理和場強環流定律與磁場的規律-磁學中的高斯定理和安培環路定律的不同。

在教學中注重創新，探索研究性教學，發現式教學、問題式教學、討論式教學等教學方式，在電磁感應的內容中，動生電動勢的產生原因是洛侖茲力做功的結果，但在靜磁場的內容中，在討論洛侖茲力的特點是不做功。洛侖茲力是否做功 如何解決該問題。引導學生從不同的角度來探討。

通過教師的創新教學，來提高學生的創造能力。課堂上，多提為什么？如何做？在總結電磁場的內容時，學生了解電荷可以激發電場，運動電荷產生磁場。兩者都是電荷產生的物質，問題是這兩種物質有何關系。讓學生自己通過實踐去尋找正確的、合理的答案，培養其創造能力。

總之，在大學物理教學中，恰當地應用類多種教學方式，使學生學到的科學方法和邏輯思維方法，迅速獲得新知識；理解新、舊知識的內在聯系；更好地認識新事物的本質與特征；新知識更加鮮明、準確，舊知識更加深刻、牢固。使我們能提高課堂教學效率，取得事半功倍的效果。

參考文獻

[1] 萬勇，王春華等.物理教育研究方法[M].首都師范大學出版社，2000.12.

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物理學習的突出特點是理解物體運動變化過程的原理，即注重物理情景。在物理解題過程中，如何把抽象的文字題意表述轉化為較直觀的情景？在此，物理圖像起到了不可替代的重要作用。從近幾年的高考情況來看，物理圖像作為重要的考查內容，在高考試題中出現的頻率很高，從不同的側面考查了學生觀察分析、收集信息、推理判斷、作圖處理數據和用圖解決物理問題的能力。因而在高一起始階段的物理教學過程中我們應重視運用幾何圖形、函數圖像進行表達、分析問題。重視圖像教學將有助于學生運用數形結合的方法解題，加深對物理概念和規律的理解，并形成正確的物理情境。當然在物理圖像教學面臨著各種各樣的困難，尤其是學生普遍感覺能聽懂但解決實際問題時存在困難，筆者就高一起始階段的兩個非常重要的知識點（運動學圖像和力學圖像）教學案例中遇到的問題作一個簡單的探討，希望能夠對高一初始階段的圖像教學有一定的幫助。

一、運動學圖像

作為高一起始階段的圖像教學，一直是學生面臨的一個難點，在圖1位移圖像中學生不容易理解AB段表示靜止狀態，并且學生總錯誤地認為圖1所示的位移圖線就是質點運動的軌跡；還有對圖（a）、圖（b）中圖線的斜率表示的物理意義感到很難理解……

那么教學中我們該如何突破這些難點呢？

首先，引導學生理解坐標軸表示的含義，從分析圖線上對應的坐標點的物理意義來明析物理狀態和物理過程的。如圖1中縱坐標x表示的是質點的位置坐標，那么我們不難發現OA、BC段上各點的位移逐漸變大表示質點向同一方向的直線運動，AB段上各點位置坐標不發生改變說明質點在這一位置保持靜止，CD段上各點的位移逐漸變小說明質點作反方向運動；其次，重視由數學函數圖象向物理圖像的轉換。同一圖象坐標軸的符號換成物理量的符號，學生并不能順利過渡到對物理過程的理解。教學中我們發現把一個物理規律或實際的物理過程抽象為一個圖像，這個圖像建立在特定的坐標中，而且圖中的點、線、面都有特定的物理意義，在思維上存在一個較大的轉化跨度。因此，教學中我們應當考慮學生數學知識的基礎，抓住函數關系式的特征，將數學變量轉換為實際的物理量，將函數圖象轉換成物理圖像。如右上圖所示：可以將物理圖像與函數關系式y＝kx類比，那么圖（a）就相當于將y換成位移s、x換成時間t，s＝vt就是圖像對應的關系式。第三，重視簡單圖像，注重物理方法的指導，培養學生的識圖能力。如圖（a）和圖（b）的區別，雖然圖像相似，但只要找準對應的縱軸的變化關系，理解起來還是比較容易的。

■

二、力的合成與分解

在教學中我們發現雖然學生對力的圖示有了一定的基礎，對平行四邊形法則也有一定的了解。但在理解力圖示法時，對“長度”和“力的大小”存在著認識障礙，“標度”會讓學生誤認為線段的長度就是力的大小。

例如：（2009·江蘇高考）用一根長1 m的輕質細繩將一幅質量為1 kg的畫框對稱懸掛在墻壁上。（如圖2）已知繩能承受的最大張力為10 N，為使繩不斷裂，畫框上兩個掛釘的間距最大為（g取10 m/s2）（

）

A.■ m B.■ m C.■ m D.■ m

本題主要考查受力分析、物體的平衡知識，意在考查考生運用物理知識處理實際問題的能力。畫框處于平衡狀態、所受合力為零，繩能承受的最大拉力等于畫框的重力，根據力的平行四邊形定則，兩繩間的夾角為120°，則兩個掛釘間的最大距離為■ m。教學中我們發現，在受力分析時，很多學生總是誤認為繩長就是力的大小，因此在高一起始階段教學中應從學生能夠感知和理解的日常現象和規律出發，理解合力的概念，從實驗現象總結出力的合成規律，并通過作圖法求共點力合力的規范性練習，讓學生領悟“形”向“數”的轉換。

總之，高中物理知識性強，有些規律需要通過學生自己理解、總結，甚至有些規律與生活中經驗相悖，圖像法在形象地反映物理規律、表達物理知識時比枯燥的文字、公式更容易理解和掌握。因此，為了讓學生能適應高中物理的學習，我們在高中物理教學過程中應更多地采用此法。

篇（6）

作為理工類大學生必須學習的一門課程，大學物理的基礎性和實踐性很強，在大學課程中的地位舉足輕重。大學生學學物理，不僅能夠學習到物理學的基礎知識，更能夠為今后從事更深入的學習及工作奠定良好基礎，同時還能有效地鍛煉科學思維及創造性思維能力，因此，有效地提高大學物理的課堂教學效果，無論是對于學生今后的學習和發展，還是對于物理方面的研究，都有著積極的作用。

1微積分發明的歷史

“如果說我看得比別人更遠一些，那是因為我站在了巨人的肩膀上。”這是微積分發明者之一牛頓曾說過的話。早在三國時，我國數學家劉徽就提出了“割圓術”的思想:“把一個圓分割的越細致，那么損失的就越少，一直切割到不能切割為止，那么和圓周合體時沒什么區別了。”他的意思是，我們可以用一個正多邊形與圓內接，近似描述一個圓形，雖然在多邊形的邊數較少的情況下這種近似的誤差比較大，但這種誤差隨著邊數的不斷增加也會逐漸減少最終消失。它在分割的過程中運用到的是基礎的幾何與代數，優點在于直觀且形象的表達，并且提出了一種極限思想:可以通過趨近的手段得到一個任意精確度的結果。極限的概念和物理中的質點運動關聯密切。總的來說，一個宏觀質點在空間中的運動時間是有連續性的，質點的位置、速度和加速度都是隨著時間不斷地進行連續性的過渡，在某個時刻，這些物理量并不存在躍進變化。用極限來解釋就是:一個時刻與下一相鄰時刻之間的間隔可以被無限小，在這個時間間隔里，這些物理量變化近似為零。牛頓把這兩個無限小量的比值與運動學的定義相結合，從而定義了無限微分這個概念的原型。后來，牛頓—萊布尼茲公式又解決了求變速運動、變力做功等問題。至此，牛頓—萊布尼茲公式可以說是為微積分奠定了理論基石，并完善了經典力學結構。

2關于如何構建微積分思想的思考

雖然大學新生提前在中學階段學習了物理知識，并且已經掌握了一定的物理學基礎及技能，也培養了自己的一套學習物理學的方法。但是大學物理無論是教學還是學習都與中學物理教學和學習存在很多不同，尤其在教學與學習思想方法及原理方面，大學物理與中學物理的區別之一在于難度的改變，中學期間學習的物理量以及概念都是簡單、基礎的常量，遇到的問題也是由這些簡單常量構成的，而在大學物理中，問題的難度提高了，由以前簡單的常量物理問題，變為復雜的變量物理問題，由于學生很難在短時間內從中學時期固定的思維模式中跳出來，所以，雖然微積分思想在大學教學中廣泛應用，但他們卻不能靈活地將微積分思想運用到物理中去，很多大學生都反映，大學物理是相對較難學好的一科，即使在課堂上聽懂了原理，但實際中還是不會做題。因而教師在大學物理的教學過程中應該充分運用微積分思想，把它融入到教學中，結合例題幫助學生構建微積分思想，讓他們能在實際中靈活運用，提高他們學習的效率。微積分在大學物理中占據重要部分，并且有廣泛的運用，例如許多物理概念、定律都是以微積分的形式來定義的，因此指導學生盡快熟練地掌握微積分原理及其在物理學中的應用，并學會靈活運用是十分必要的。也就是讓學生建立微積分思想，將思想、原理和方法與物理問題結合起來，從而解決問題。物理學科最大的特點是由簡及難，從最基本、最簡單的現象著手，微積分思想具有很強的辯證性，在應用它來解決研究物理問題時，一般思路就是化大為小，把大問題進行分解，變成幾個簡單的小問題，按照由重及輕，一個一個解決。這種思路的優點在于把有限變為無限，把近似變為精確，把復雜的變量問題轉化為簡單的常量問題，這樣既能夠提高解決物理問題的效率，更能夠提高物理教學與學習的效果。近似處理在物理學中的意思就是抓住問題關鍵，忽略次要方面，把難變為簡單，然后通過解決簡單的問題進而解決難題。在大學物理中采用微積分的思想解決問題是為了選取微分元后，能夠在微元范圍內把復雜的問題近似成基本的問題。例如在研究變力做功時，如果采用普通處理方法會特別麻煩，但是采用微積分思想，處理起來就非常容易了。對于“求一質點在變力作用下從A運動到B，做曲線運動時做的功”這個題，就可以采用微積分的思想，把質點的曲線運動路徑，分割為無數個微元，視變力為恒定，分割后的曲線路徑可以看作無數個短直線，這樣，將變力曲線做功問題，轉化成了簡單的直線恒力做功問題，最后對這些直線路徑做功求和，就得到了變力曲線做的功。

3關于如何構建矢量思想的思考

在物理學科中，“矢量運算法則”及“矢量方程”的運用相當普遍。現如今的大學新生在學學物理時常常不能正確的表示矢量，這是因為中學時期，老師對學生的要求并不嚴格，這就導致了他們跳不出中學時的物理思維模式，他們對標量、矢量和矢量方程的理解不到位，還沒有形成矢量思維。因此，他們到了大學之后，在學學物理時仍然不能正確的書寫矢量，至于對它的理解就只停留在簡單的字面意思了，所以，在大學物理教學中除了要引導學生構建微積分思想，還要引導他們構建矢量思想。在高中人教版課本中，“標量只有大小，沒有方向;矢量既有大小，又有方向。”因此，有的學生就形成“有方向的是矢量，沒方向的是標量”的慣性思維，這種慣性思維需要老師在教學中引導學生進行糾正。但由于中學時的慣性思維，很多學生對“遵循四邊形合成法則的物理量是矢量，否則是標量”這個定義并不深刻，因此在平日里做題會產生許多錯誤，例如電流及電動勢等物理量，其既有大小，也有方向，但并不是矢量。矢量的定義中，要求矢量必須符合平行四邊形合成法則。所以我們在解決物理問題時，如果使用矢量思想方法解決，通常要將矢量轉變為標量來進行計算，同時把矢量向某一方向或者坐標系進行投影，因而首先要建立一個正確的坐標系。如在解決斜面運動問題時，我們可以首先建立坐標體系，選擇沿斜面方向和垂直斜面的兩個方向進行構建，將復雜的矢量轉變為簡單的標量，這樣能夠很好地體現矢量方法的高效性。又如，在研究曲線運動中，自然坐標系往往不易解決問題，大學物理中的矢量和微元通常是相互關聯的，對于矢量微積分的求解，首先應該將矢量轉變為標量，把矢量向某一方向投影，采用矢量點積的方法或者叉積轉化為標量進行運算，或者直接應用直角坐標系的正交分解方法，進行點積或者叉積后再進行積分運算。只有深刻的理解矢量微積分，才能正確地運用，因此，教師在教學中應該精選例題，爭取早日指導學生構建矢量思想、建立模型，學會運用物理方法和思想分析和求解實際問題。

4結論

微積分思想和矢量思想在大學物理的教學和學習中，不僅作為一種教學工具，更是一種思維方法的應用。因此，在大學物理的教學中，教師應通過講解具體的實例，來引導和幫助學生將微積分和矢量的思想與物理問題相結合，讓他們學會構建模型，熟練地運用微積分和矢量方法分析解決物理問題。這樣做既能提高教學效率，又能培養學生的科學思維方法。而學生只有將微積分與具體物理問題相結合，掌握微積分以及矢量的分析方法和技巧，有機結合其他的物理科學方法，才能實現將微積分和矢量法從運算工具轉變為思想方法的綜合運用，進而熟練地解決一些復雜的物理變量問題，如今的大學生需要做的是理解大學物理和中學物理的區別和聯系，培養自己學學物理的興趣，提高自己分析問題和解決問題的能力，為將來從事工程技術和科學研究奠定扎實的物理基礎。

參考文獻:

［1］朱其明，李耀俊.大學物理微積分思想與矢量思想教學淺談［J］．中國西部科技，2011(17):82－83.

［2］黎定國，鄧玲娜，劉義保，等.大學物理中微積分思想和方法教學淺談［J］．大學物理，2005(12):51－54.

篇（7）

本文就高校體育戶外運動安全策略進行了簡單的分析，從三個方面來進行論述：高校體育戶外運動的現狀、我國普通高校戶外運動意外事故發生原因及制約因素、高校體育戶外運動的安全策略。高校戶外運動課程開設率低、師資力量不足是目前我國高校體育運動的現狀。發生戶外運動安全事故時，活動者、組織者自身的原因、環境問題、安全問題等素都是其中不可避免的因素。

 

所以，要提高高校體育戶外運動的安全策略，本文從開設相關課程、提高教師隊伍水平、構建安全保障體系、完善戶外運動保險制度、重視裝備安全等幾個方面展開論述。

 

一、高校體育戶外運動的現狀

 

戶外運動對于大學生來說有著特殊的積極作用。所以，高校體育戶外運動成為高校體育教育改革重要的一個方面，但是高校體育戶外運動導致的問題也是值得我們去思考與探究的。本文在此簡要分析當下高校體育戶外運動的發展狀況。

 

1.課程開設率較低

 

課程開設率較低，是高校體育戶外運動的現狀之一。戶外體育運動的特性符合當代大學生的時尚與追求，但是這并不意味著這種運動形式在高校得到很好的發展，恰恰相反，它在高校的開展并不順利，相關課程的開設率較低。在部分高校看來，戶外體育運動存在一定的危險性，一旦發生安全事故，對學校和學生都會產生很大的消極影響，所以部分高校并不提倡開展戶外體育運動。即便部分高校體育課程體系中開設了戶外運動課程，但出于安全考慮，相關的戶外運動開展也是比較謹慎的。

 

2.師資力量不足

 

戶外運動的特點決定了其對參與者專業性有較高的要求，因此高校開設體育戶外運動課程就要求有專業的教師進行授課和指導，強化學生們對戶外運動的認識，同時教會學生們掌握必備的戶外運動技巧和注意事項，保障學生安全。但目前的現狀卻是高校體育戶外運動教學的師資力量缺乏，并不能與實際需求相匹配：一方面是由于戶外體育運動課程的開設較晚，發展較慢，現有的從事戶外體育運動教學工作的教師數量不多，這在一定程度上限制了高校體育課程體系中開設相關課程;

 

另一方面是因為現有的教師隊伍專業化程度不夠，雖然授課的老師都是專業的體育教師，但并不是所有的老師都是戶外運動專業出身，他們或多或少都在戶外活動的方法、形式以及專業性方面都比專業人員有所欠缺。師資力量的不足對于高校發展戶外體育運動的消極影響是顯而易見的，而且從當前的國內高校的實際狀況來看這個問題在短時間內很難得到徹底的解決。

 

二、我國普通高校戶外運動意外事故發生原因及制約因素

 

1.戶外運動活動者自身原因

 

由活動者自身問題引發的戶外運動意外事故的原因主要有以下幾個方面：首先，活動者自身的安全意識薄弱。雖然在開展戶外運動之前，組織者都會對參與人員進行相關的講解和培訓，但是有些參與者卻對此不以為然，不認真培訓，所以導致對實際需要注意的安全事項知之甚少，對可能使用到的一些專業技能也不能真正掌握或者不能實際運用;其次，有些活動者認為自己在戶外運動的過程中不會出問題，過于自信。實際情況則不然，戶外運動的過程中，人要遵循客觀的自然規律，才能融入其中。否則，將會付出慘重的代價;最后，某些活動者缺乏團隊合作的意識。戶外運動是一項講求團隊合作的運動，要求所有參與者能夠團結互助、齊心協力解決運動中遇到的問題。如果參與者缺乏合作意識，在運動過程中可能會導致危險情況的發生。

 

2.戶外運動運動組織者的原因

 

我國普通高校戶外運動意外事故發生原因之一是戶外運動運動組織者的原因。其一，戶外運動組織者的專業水平參差不齊。高校中具有戶外運動知識的人才嚴重缺乏，導致戶外運動的安全系數各不相同。一個好的組織者應該正確的指揮團隊并且制定團隊應該遵守的相關規則，如果發生意外事故的話，組織者必須組織人員進行救助。所以要求組織者具備專業的戶外運動能力與素質，但是就目前的情況而言，高校戶外運動組織者一般是在網上活動消息，有的組織者沒有經過專業的戶外運動訓練，對戶外運動的不熟悉，導致準備不足，致使活動增加了一定的危險性。

 

其二，從戶外運動的特性來說，它具有多樣化的特征，其承載的體育項目以及種類多種多樣。組織者在戶外運動活動前期，應該根據各種場地的不同來策劃不同的活動。對于不同的人群要有不同的戶外運動路線，保證每個人都可以享受到戶外運動的樂趣、感受戶外運動的魅力。

 

3.安全因素

 

戶外運動由于其自身的特點，具有一定的體驗性和挑戰性，所以戶外運動的危險性是非常高的，需要引起相關人員的注意。我們應該注意到戶外運動的安全問題，支持大學生進行高校戶外運動。高校大學生在戶外運動的過程中著重看中其挑戰性質，但是忽略了運動本身所具有的風險性因素，安全意識淡薄。學生們對于危險情況的認識不足，最后導致危險事故的發生。學生們還過高的估計自身的整體素質，追求挑戰，盲目自信，在戶外運動過程中留下了重要的安全問題。戶外運動的經驗是從自身的戶外運動過程當中經歷過來的，但是大學生由于各種因素的影響與制約，沒有或者有較少的戶外運動經驗，遇到突況很難自救甚至救助他人。

 

4.環境因素

 

環境因素對高校體育戶外運動的影響，可以從自然環境和社會環境兩個方面來分析。就自然環境而言，戶外運動的場所就是大自然，自然環境的變化勢必會影響到戶外運動的開展，甚至有些不可抗的自然環境改變還會帶來安全事故，比如突發的地震、火山、泥石流等。因此自然因素對戶外運動的開展存在著極大的影響。從社會環境的角度上來考慮，一方面戶外體育運動相較于傳統體育運動項目，起步晚發展慢，社會大眾的認可和接受程度還不高，普及程度也較低;另一方面由于戶外運動存在的安全隱患，無論是高校還是社會公眾對此都是持保守觀點，也是限制其快速發展的一個重要原因。

 

三、高校體育戶外運動的安全策略

 

1.開設高校戶外運動安全策略課程

 

要提高戶外運動的安全性，有針對性的安全策略課程的開設必不可少。一方面高校可以通過開設相關的必修課、選修課或者講座，從理論上教會學生戶外運動的基本知識以及各種安全保障策略，從而提高學生們參與戶外體育運動的安全系數。另一方面，高校可以和一些大的知名的戶外運動俱樂部進行合作，共同開展一些戶外運動項目，讓學生參與其中，從實踐上深化對戶外運動的認識。

 

2.構建高校體育戶外運動安全保障體系

 

由于戶外運動的危險性和其自身特殊的性質，為了保障學生們的安全，構建高校體育戶外運動安全保障體系是非常重要的。首先，建立和完善與戶外運動有關的規章制度、檔案資料，要求所有戶外運動項目的開展必須按照規章制度執行，并做好登記，便于管理和總結;

 

其次，選擇具有戶外運動經驗的老師作為學生戶外運動的指導教師，給學生作相關的培訓和經驗指導，在運動中隨時給學生們提供幫助;再次，配備齊全的體育器材與裝備，為戶外運動提供裝備保障，同時做好相關器材的維護與保養;最后，加強后勤安全保障。對戶外運動而言，做好后勤安全保障一方面能夠保障活動的正常開展，另一方面能夠及時采取相應措施應對突發狀況。

 

所以，戶外運動安全保障體系的構建是一項非常重要的工作，高校應該從人力、物力和財力方面給予相應的支持，從而推動戶外運動在高校體育教育中的積極發展。

 

3.完善戶外運動意外保險制度

 

戶外運動是安全事故發生率較高的運動，因為各種意外引發的傷亡事件不勝枚舉。同時在分析調查研究中發現，大學生的戶外運動保險意識能力很弱。因此對于高校體育開展戶外運動而言，保險的意義是十分重要的。學校可以根據戶外運動項目類型、風險程度以及參與人數等建議參與學生購買對應的保險種類，為參與學生提供一定程度上的保障。

 

4.打造專業的戶外運動教師隊伍

 

教師隊伍的專業性，對于戶外運動的開展起著至關重要的作用。高校可以從以下幾個方面著手，打造一支優秀的教師隊伍，推動校園戶外運動的發展。首先，引入專業的戶外運動教師。高校可以通過外部招聘等方式聘請一些專業的戶外運動教師充實到現有的教師隊伍中，提升教師隊伍的專業性。其次，對原有的體育教師進行專項培訓。針對原有教師隊伍的不足，進行理論培訓和實踐培訓。高校可以與社會上有一定知名度的戶外運動機構合作搭建培訓平臺，通過該平臺對教師或者教練團隊進行理論培訓，然后再通過戶外運動機構的一些運動項目來提升實踐能力。

 

5.保障戶外運動裝備的安全認證

 

戶外運動的開展對于裝備的依賴度較高，因此在相關裝備的安全性方面高校要引起高度重視。學校在引進戶外運動裝備時，要清楚相關的行業標準，同時認真檢查裝備生產企業的資質以及裝備質量，從而確保戶外運動裝備的安全可靠。

 

戶外運動的興起和發展已經成為一種必然，而青春飛揚的大學生正是這一新興運動形勢的忠實擁躉。在這種形勢下，高校開設體育戶外運動課程，建設相關的制度體系，并引入專業的教師隊伍，無論是對完善高校的體育課程教育體系還是提高戶外運動在高校的普及，提升戶外運動參與者的安全，都有積極的意義。

 

作者：顧先宇 來源：亞太教育 2016年19期

 

本人以牛頓力學章節部分，探索一種另外的教學方式，不再局限于公式的推導以及概念的灌輸，而是采取數值試驗的方式進行教學，經本人實踐后，反響較好;提高了學生課堂的興趣以及對大學物理學的探索的渴望。

 

質點運動學部分是大學物理學的重要章節，其中質點運動方程表示質點位置隨時間變化的規律，它可以確定質點在任意時刻質點的位矢，質點運動學方程包含了質點運動中所有的信息，是該章節最核心的問題所在[1]。本文利用推導的相關公式，進行程序編寫，從而在計算機上實現數值模擬位矢的演示。

 

在三維笛卡爾坐標系XYZ，在初始刻t=0，給定質點所在的位矢R0，

 

給定質點初始的速度，以及質點的受力F=F(t)，是一個隨時間變化的矢量，我們想知道質點在任意時刻的位矢，也就是要找出隨著時間變化的位矢函數R(t)[1]。下面我們舉兩個例子來求解一下，第一個例子是雙體問題，如圖二所示，兩個微觀粒子，質量分別是M與N，初始時刻兩個粒子相距x米，兩者之間存在著作用力，其中作用力是兩者間距的函數F=-dV(x)dt，其中是兩體的莫爾斯勢能函數[2、3]。

 

如何利用牛頓力學求出兩個原子在作用力F的作用下的位矢呢?我們的策略如下。給定初始的位矢以及初始的速度，也同時給定了此位置時作用在M和N身上的力的大小和方向，利用牛頓第二定律F=ma，可以求出很短時間DT間隔的加速度，在DT間隔內認為粒子受到恒力F(T)的作用，作用了DT時間，從而求得T+DT時刻粒子的速度、位置;進而求得原子在新位置的受力F(T+DT)，反復重復該策略，就得到了在任意時刻原子的位矢以及一切相關的物理學信息。圖二是我們利用牛頓第二定律求得的，兩體的計算機數值試驗的結果。

 

很明顯看出，雙體粒子在做類似簡諧振動的運動，符合物理直覺。

 

使我們求解得到的三體相互作用的結果，三體1，2，3三個質點兩點之間有相互的作用力，可以很形象的看出來，標號為1，2的兩個質點在力的作用下，來回的振動，此刻標號為3的質點在初時刻離1，2兩個質點很遠，然后標號為3的粒子逐漸靠近標號為1，2的粒子，最后，經過一陣子三體糾結，最終標號為3的粒子又逃逸掉了。

 

在教學中，我們進一步利用Matlab之類的軟件進行一系列處理，形成動畫教學。在這一系列過程中，包括公式的推導以及后期程序的編寫全部由學生來完成并上機實現，既鍛煉了學生的動手處理科學問題的能力，又提高了課堂的活躍性以及學生的興趣。

 

結論與總結

 

篇（8）

引言

在質點力學中，常見問題之一是求解質點運動軌跡，方法是先求出質點運動學方程，然后消去時間t，得出質點運動軌跡；或者是先列出質點運動微分方程，消去方程中的時間t，得出質點軌道微分方程，求解軌道微分方程，得到質點軌道方程。為了計算方便，通常還要考慮選取合適坐標系，如小船在流動水中運動，求解軌道方程[1]；質點在有心力作用下運動，求軌道方程等問題，均采用平面極坐標[1]。文章選取平面直角坐標系，求解出了小船在流動水中運動軌道方程，并討論了小船相對速度和牽連速度取某些特定值時，小船運動軌跡形狀。

1 極坐標和直角坐標下小船運動軌跡

文獻[1]給出了這樣的問題：小船M被水沖走后，由一蕩槳人以不變的相對速度v2朝岸上A點劃回。假定河流速度v1沿河寬不變，且小船可以看成一個質點，求船的軌跡。

1.1 極坐標下小船運動軌跡的求解

圖1 水流速度v1，相對速度v2

以A為極點，岸為極軸建立坐標系，如圖1，船沿垂直于r的方向的速度為-v1sin？，船沿徑向r方向的速度為v2和v1沿徑向的分量的合成，即

（1）

（2）

兩式相除，得 （3）

對兩邊積分，得

（4）

設■=k，■=？琢，C為常數

即 （5）

代入初始條件r=r0，？漬=？漬0。設■=？琢0，有

，得 （6）

（7）

此即小船在極坐標系中的軌跡方程。

1.2 直角坐標下小船軌跡的求解

建立如圖2所示直角坐標系。

沿x方向： （8）

沿y方向： （9）

兩式相除，得 （10）

這是個可分離變量的方程，令■=u

由微分知識，知

（11）

（12）

化簡得 （13）

解得 （14）

其中C為常數

設初始條件x=x0，y=y0

將初始條件代入（14）式，得

（15）

（16）

此即小船在直角坐標系中的軌跡方程。

2 結束語

（1）當v2=0，即船的相對速度為零時，由（8）式知：x=v1t+x0，y=y0，其中：x0，y0為t=0時，小船初始位置的坐標，由此可見，小船的運動軌跡為一直線。

（2）當v2=v1，即船的相對速度等于水流速度時，小船運動的軌跡方程：x=-■y2+■。

（3）當v1=0，即在靜水中時，由（10）式知：■=■，y=ax，a為常數，船的運動軌跡為一直線。

由此可見，采用極坐標和直角坐標都能求解出小船在小河中的運動軌跡。用極坐標求解小船的軌跡，求解步驟少，計算簡便；用直角坐標求解小船的軌跡，運算較為復雜，但結果易于討論，直觀性好，也符合利用直角坐標的習慣。

參考文獻

[1]周衍柏.理論力學教程[M].北京：高等教育出版社，2009.7，22-23.

篇（9）

[作者簡介]鄭永春（1967- ），女，河北衡水人，衡水學院物理與電子信息系，副教授，研究方向為大學物理、熱學；尹志會（1970- ），女，河北衡水人，衡水學院物理與電子信息系，副教授，碩士，研究方向為光學工程。（河北 衡水 053000）

[基金項目]本文系2010年度河北省高等學校科學研究指導計劃課題“STS教育思想在大學物理教學中的滲透試驗和研究”的研究成果。（項目編號：ZS2010319）

[中圖分類號]G642.4 [文獻標識碼]A [文章編號]1004-3985（2013）20-0111-01

隨著《國家中長期教育改革和發展規劃綱要（2010―2020年）》的貫徹落實，人才培養模式的改革與創新成為當前我國高校深化教學改革、提高人才培養質量的關鍵。工程技術人才是提高國民經濟、推動社會發展的生力軍，也是我國當前急需的人才，因此工科院校和綜合性大學的工科專業都是非常熱門的。可是地方院校的畢業生常處于很尷尬的境地，課程學的不少，可進入工程技術操作場所卻無從下手，也無從學起，有的干脆就急忙退身回到學校繼續深造，這無形中增加了人才培養周期和培養成本，可兩三年之后能否成為社會需要的工程技術人才還是未知數。究其原因是培養觀念、培養模式的問題，因此更新人才培養觀念，探索切實有效的人才培養模式是非常必要的。

從美國工程與技術認證委員會對工程教育專業的評估標準中可以看到，在重視加強數學和科學基礎的前提下，當前更強調側重工程實踐能力、團隊合作精神、終身學習能力等知識。我國工科院校大學物理是專業基礎課程，一般在第二學期開設，是在中學物理的基礎上，結合高等數學的微積分、向量運算等知識開始大學物理的學習。通過大學物理的學習，學生的理論運算能力、基本實驗能力有所增長，但這遠遠不能滿足工科學生的學習欲望，因此影響了學生的學習動力，對大學物理這門課的學習態度、學習模式也直接影響了后繼課的學習效果。因此在大學物理這門專業基礎課教學中，教師要嘗試開始工程技術人才培養的探索，從教學內容、教學設計等方面進行改革，以提高大學生的學習興趣、學習能力、實踐能力和創新能力為目的，這對提高高校物理課程教學質量以及人才培養水平有重要的現實意義。

一、精選專業相關的教學內容

現有的大學物理教材都是力、熱、光、電、原子等基礎物理的全部內容，在一學期左右要求學生掌握全部內容是不可能的，淺顯的學習等于重復高中學習過程，就失去了開課的意義，更是對工作的失職；若從頭到尾運用高等數學分析物理概念，推出物理定律，引導學生學會運用高等數學處理每一部分物理問題，多數學生會陸續掉隊的，這也會極大挫傷學生的學習積極性。因此教師要精選教學內容，這需要翻閱相關專業的后續課程教材，或請專業教師座談教研，以便使不同專業大學物理教學內容有所側重，使教學計劃更切實可行，這需要教師的敬業精神和奉獻精神，因為涉及跨院系工作，實施過程中會遇到一些不便。

二、合理處理教學內容

對每一部分教學內容的處理上采取中學物理為基礎、大學物理重方法的原則，使學生實現物理知識和方法技能的逐步提高。質點運動學，重點為運動方程、速度和加速度概念和相互關系，結合通用坐標系應用到一般的直線和曲線運動中，再根據特殊運動特點推出中學熟悉的勻變速運動方程式。本部分內容的特點是物理概念多，高等數學集中運用，學生不易接受，因此教學思路要清晰明了，掌握解決一般運動的方法，不過多涉及坐標變換的問題。質點動力學為力的沖量和力做功，通過應用舉例推出伯努利方程，這是液壓傳動課程中的基本方程。剛體動力學主要概念是力矩和角動量，主要規律是轉動定律和角動量守恒，采用和質點力學類比的方法進行教學可達到事半功倍的效果。難點是角動量守恒的分析，教師可實例分析動量不守恒但是角動量守恒，先從動量和角動量概念分析，在從受力和受力矩分析，使學生從表面到內在原因掌握動量和角動量守恒的區別。這部分內容在工程力學課程中有所涉及，可根據課程進度適當處理。對靜電學的處理是把握電場強度和電勢的計算方法，高斯定律和環路定理是分析推理的必備工具，要引導學生理解，但由于使用過程中的任意性的確定，使學生不能確切把握，因此對機電專業，重點放在電勢、電壓、電場力做功的概念和規律上。通過公式推演，學生知道了中學相關知識的來源和局限，掌握處理問題的一般方法和技巧，學生只有充分掌握了基本概念和基本規律，把所學的知識銜接起來，才能靈活運用。對電介質極化做定性分析，得出電場強度和電容的決定式，電容的串并聯計算要使學生明白等效的依據，不能機械套用公式。靜電場的能量是靜電學的收尾內容，要把握思路使學生掌握電場能量的求解方法，理解電場的物質性。對磁學、熱學等內容也根據前后知識的需要做相應處理。

三、將人文文化融入物理教學

在大學物理教學中將人文文化融入教學內容之中，使學生知道知識的來龍去脈，不但能提高學生的學習興趣，而且能很好地培養學生的創造力和綜合素質。人文文化在中學、大學物理教材中多少都有所涉及，但這部分內容從沒被師生重視過，這也許是受當前的考評制度的影響。在20世紀60、70年代誕生的STS研究領域，主張把科學、工程能力和人文社會科學能力結合在一起的教育模式，因此沒有人文文化的物理教學是不完整的，不能因為時間緊就舍棄這部分的教學，實際上教師只要精心設計教學過程，這部分內容的學習可以實現畫龍點睛的效果。例如在電磁學部分的學習時，教師在將靜電、電流、電生磁、磁生電的知識講給學生后，可以對每位科學家的工作經歷、科學精神和人生態度進行一定的講解。教師在教學過程中要引導學生追根溯源，要讓學生立體化地把握知識，以科學家、相關物理知識、研發趣聞、歷史作用為教學主線，讓學生在深入理解科學文化的同時感染科學精神和創新精神，提高學生的學習興趣和學習欲望。

四、以物理實踐教學帶動物理教學

教師要讓學生通過大學物理實驗使學習欲望逐步增強，為學生實現工程師的理想打下堅實的基礎。師生要明確實驗教學和理論教學的關系，理論是實驗的基礎，實驗促進理論的發展。因此開始設置的實驗內容一般為驗證性實驗，是為了充分理解物理概念和規律的，由于這些內容學生已經知道實驗結果，往往不能引起學生的興趣，同時也影響了學生基本實驗技能的提高，到有相當難度的綜合性、設計性實驗開設時，往往由于學生的理論知識或實驗設備的知識的缺乏不能到達預期目的。因此針對工科專業的特點，要求學生從事專業見習，到機電門市、標準件商店，學習了解工程中常用的零部件的名稱、外形功能等，然后到小型設備加工廠見習設備的組裝調試過程。這項工作為學生學習技術、提高能力指明了方向，學生回到課堂、回到實驗室學習物理的動力就會大大增強，因此在實驗教學中從基礎實驗開始就要讓學生從簡單工具、儀器的學習使用開始，結合不同的基礎實驗方法設置實驗內容，使學生掌握放大法、模型法等基本實驗方法，同時培養學生的觀察能力、分析能力、動手能力和數據處理能力。隨著基本實驗能力的增長，為學生提供設計實驗的條件，由學生搜集學習相關的理論知識，組織討論設計方案，觀察總結實驗過程，分析實驗結果，最后形成小論文。因此可以在已經完成的基礎實驗中，通過改進實驗方法或實驗儀器再次設計實驗方案、分析實驗結果并做出總結。這樣的學習過程培養了學生自主學習的能力，培養了學生的創造和溝通協作能力，這是工程技術人才培養的基本思路。

工程技術人才培養是一個長期過程，大學物理的學習是一個起點，要通過大學物理教學充分培養學生的自主意識、創新意識、協作意識，通過認真選擇和專業相關的教學內容、精心設計教學過程，使學生從多種角度體會、體驗到理論和實踐的結合，對理論課的學習更有興趣，對實驗課的學習更有信心，對工程師的理想目標才能更靠近。

[參考文獻]

[1]胡巖.工程技術人才的素質和能力[J].科技咨詢導報，2007（27）.

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2教學內容側重于醫學應用

生物醫學工程專業具有醫學背景的特點，主要培養生物材料，醫學儀器等方面的人才。大學物理要為本專業人才培養計劃服務，結合本專業的醫學背景特點，因此，大學物理教學對純理論和公式計算方面的內容要求相對較低，只要求將概念和公式的物理意義講清楚，使學生能理解概念、公式等是怎樣來的，著重培養他們的思維能力和側重于多講點醫學方面的應用。這樣，才能將大學物理和他們的專業很好地結合起來，滿足生物醫學工程專業的培養計劃的要求。例如，帶電粒子在電場和磁場中的運動，講清楚帶電粒子在磁場中所受的洛倫茲力公式后，著重講解帶電粒子在電場和磁場中運動的例子。如質譜儀是用物理方法分析同位素的儀器。在醫學上，質譜儀作多離子檢測，可用于定性分析，例如，在藥理生物學研究中能以藥物及其代謝產物在氣相色譜圖上的保留時間和相應質量碎片圖為基礎，確定藥物和代謝產物的存在；也可用于定量分析，用被檢化合物的穩定性同位素異構物作為內標，以取得更準確的結果。又如，講解光學相干原理時，可以加入光學相干在醫學上的應用，光學相干層析技術（OCT）是近十年來繼超聲成像,X射線,CT,MRI之后迅速發展起來的一種成像技術。它利用寬帶光源的低相干特性,根據干涉測量原理,采用高精度,高速掃描驅動機構,通過檢測生物組織不同深度層面的背向反射或散射信號,獲得生物組織二維或三維結構。由于OCT系統主體功能是獲取深度方向的層析信息,在實際應用中,一個點的層析信息遠遠不能滿足需求,從而產生了各式各樣橫向掃描方式,形成二維層析圖像,甚至三維層析圖像,使其廣泛應用于眾多醫學領域。通過講解一個簡單的物理原理卻可以在醫學上有深入的應用，可以制造醫學檢測儀器等。調動了生工專業學習物理的興趣，充分展現物理課的基礎性作用，以后工作和學習中會用到物理原理來解決實際問題和現象，提高了學生學習的積極性，取得了良好的教學效果。

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中圖分類號：G648 文獻標識碼：B 文章編號：1672-1578（2013）12-0009-01

1.引言

理論力學和材料力學課程作為力學系列課程的重要的組成部分，其教學質量直接關系到后續相關課程的教學進程、學生工程能力的培養及繼續深造等方面的問題。與此同時，隨著科學技術的不斷發展和教學改革的深入，對理論力學和材料力學的教學也提出了更高的要求。為解決不斷減少的教學課時和提高學生綜合素質之間的矛盾，傳統的教學方法、教學模式、教學手段已然不能滿足日新月異的社會需求，我們必須更新教學理念和教學模式，調整課程內容，改進教學方法，優化教學手段，以提高課堂質量和信息量。為此，理論力學和材料力學課程的分析與探究便應運而生。

2.理論力學與材料力學課程特點

2.1 內容繁雜，分得過細。理論力學與材料力學的共同特點就是內容繁雜且內容分得過細。就理論力學而言，其主干內容有：靜力學部分就分為平面匯交力系、平面任意力系、空間力系等；運動學部分分為點的運動和剛體的運動等；運動學部分則分為質點和質點系的三大定理--動量定理、動量矩定理、動能定理，以及達朗貝爾原理和虛位移原理等。而材料力學則更為繁雜，其主干內容可概括為軸向的拉壓、剪切、扭轉和彎曲四大基本變形。這樣一來，學生學完課程后，感到內容繁雜，理不出頭緒，不便于掌握。

2.2 內容陳舊，不利于教學。理論力學課程一般是安排在大學物理之后開設的，而材料力學則安排在理論力學之后。理論力學中的很多內容在大學物理中都有所涉及，學生已經學過。但理論力學傳統的講授方法還是從學生"熟知"的特殊而又簡單的情況開始，在逐步向一般情況，引進新內容[1]。這樣的內容編排，使學生很容易產生一種錯覺，認為理論力學只不過是大學物理的進一步延續和補充，調動不起學生的積極性。

2.3 聽課容易，解題困難。由于理論力學中大多數概念和基本定律在大學物理中已經學過，有一定的知識基礎，相對其他課程而言，比較容易接受，但等到做題時就感覺腦中一片空白，無從下手或一出手就出錯。結合筆者的親身感受，總能切身體會到這種感受，課堂上，聽講很容易理解，但是當自己獨立解題時，就感覺無從下手。

3.理論力學與材料力學課程學習現狀

3.1 課時縮減，課程老套。近年來，為了滿足社會多樣化需要，高校開的選修課日益增多，對選修課的要求也正在逐步提高，與此同時，專業課的學時大幅縮減，理論力學和材料力學也是如此。此外，傳統的理論力學教學內容重經典、輕現代；重計算、輕建立力學模型；教學方法重講授、輕參與，使學生的知識積累與解決問題的能力相脫節[2]。

2.2 題目抽象，缺乏實踐。例題、習題中大部分是抽象化的力學模型，很少涉及工程實際問題。由于對例題和習題的過分理想化、學術化，是學生很難將其與實際應用結合起來，知識學習缺乏明確的工程目標，難以理解學習目的和意義，這樣不僅不利于提高學生的學習興趣，更不利于培養學生分析問題、解決問題的能力。

4.理論力學和材料力學教學改革的探索

4.1 課程教學內容體系的改革

4.1.1 合理安排，強化重點。對理論力學而言，需加強靜力學學習，尤其是受力圖的繪制；運動學要避免重復，將與大學物理重疊的內容，可以弱化，做針對性教學，將節省的學時用于重點和難點內容；同時強調對綜合分析處理問題能力的培養。對材料力學，要注重教學內容各章節之間的關聯性，合理安排教學內容。無論是理論力學，還是材料力學，其重點內容都必須要強化講解、強化訓練。

4.2 課程教學模式的改革

4.2.1 淡化知識應用，注重思路方法。多年來，理論力學教學內容基本按照靜力學、運動學、動力學三大部分逐一講解，而材料力學按照之后想拉壓、剪切、扭轉和彎曲進行講解。盡管理論力學、材料力學各部分內容相對獨立，但其研究方法卻有諸多相似之處。鑒于此，在教學內容的組織上，可以打破傳統的教學模式，淡化知識的橫向應用，突出二者研究問題、分析問題的思路和方法。

4.2.2 建立專題，突出重點。采用各個擊破的方略，將教學內容分為一系列的小專題，各個專題突出中心，細化解題方法、強化訓練，使學生有目的性、針對性的學習，從而加深理解便于掌握。如材料力學，構建橫截面上應力分析及強度條件專題：集中講解桿件各種受力（軸向拉壓、聯接件的剪切與擠壓、平面彎曲）情況下橫截面上應力分析的方法，應力的分布規律及構建遷都條件的建立[3]。如理論力學，建立動力學專題，將各種定理使用的條件進行匯總、整合，是學生很容易理解掌握。

4.3 課程教學方法改革

4.3.1 采用啟發式教學，強化解題通式通法。啟發式教學的關鍵是提出問題，說明問題的性質和分析問題的方法，著重引導學生學會總結規律性的東西，培養學生科學的思維方法，提高學生分析問題和解決問題的能力[4]。在理論力學和材料力學的學習過程中，通常都會出現一題多解的現象，很多學生過分的追求巧妙的技巧方法。所謂的巧解，都是有一定的使用前提，局限性很強，相反而言通式通法則是沒有局限性，它是解題的基本思路和方法。

4.3.2 重點內容系統化、模塊化。將重要的內容系統化、模塊化，是為了將知識更好地掌握，同時是對知識點的一個理解和整合的過程。很多同學在學習時學習主觀能動性較差，很不注重將所學的知識進行系統的整理，往往是被動接受知識。當所學的知識內容過多時，解題就會出現張冠李戴，東拼西湊的現象。為了將所學的知識進一步深化和掌握，將解題重點內容系統化、模塊化是十分有必要的。

4.3.3 理論結合實際，加強習題教學。對于工科的學生而言，學習的理論知識最終的目的是解決工程實際問題，而理論力學和材料力學作為工科學生的一門基礎性學科，在教學內容的講解和學習過程中一定要體現出它的實用性。解題是一個從理論到實踐的過程，是把書本上的理論知識轉化為解題能力的過程，同時解題環節也是對基本理論掌握和運用的檢驗[5]。課后的練習也很重要，事實上，學生們的課后練習程度很大程度上決定了學生對理論力學和材料力學知識的掌握程度。

5.結束語

民辦高校是順應高等教育改革和社會多樣化需求而出現的新事物，因生源、培養目標不同，課程體系勢必有別于普本。針對理論力學和材料力學課程特點和學習現狀，其教學內容、教學模式、教學方法及教學手段等方面進行了探索與改革。通過改革，不僅可以使教學質量得到提高，而且使學生能夠有效地掌握理論力學和材料力學的知識。作為工科學生的重要專業基礎課，理論力學和材料力學的分析與探究是一項任重而道遠的工作，需要不斷的探索和實踐。

參考文獻

[1] 胡宇達，杜國君. 理論力學教學改革初探[J]. 教學研究，1998（6）：95--97.

[2] 李靈君，李曉蓮，時志軍. 淺談理論力學課堂教學改革. 甘肅科技 2011（7） 第27卷，第14期.