如何發(fā)揮力學(xué)的“橋梁”作用
發(fā)布時間:2018-06-21 來源: 感恩親情 點擊:
摘要:力學(xué)是物理專業(yè)的一門基礎(chǔ)課程,也是學(xué)生由中學(xué)階段進入大學(xué)階段進行專業(yè)課程學(xué)習(xí)的轉(zhuǎn)折點,無論從心理上還是從方法上,都對學(xué)生后續(xù)課程的學(xué)習(xí)起著至關(guān)重要的作用。要發(fā)揮力學(xué)的“橋梁作用”,教師要引導(dǎo)學(xué)生重視物理,要強調(diào)高等數(shù)學(xué)對物理的重要性以及物理圖像和物理知識的整體性。
關(guān)鍵詞:力學(xué);物理;教學(xué)
力學(xué)是物理類本科生的一門專業(yè)基礎(chǔ)課程,也是后續(xù)物理課程的基礎(chǔ),更是高中物理與大學(xué)物理的轉(zhuǎn)折點,入門入得好可以為以后的學(xué)習(xí)與發(fā)展打下堅實的基礎(chǔ);诙嗄杲檀藢I(yè)課的經(jīng)驗,筆者認為,物理專業(yè)的新生學(xué)不好力學(xué)的原因有以下三點:第一,心理問題,不喜歡“物理”專業(yè)或是輕敵,覺得自己學(xué)過,大學(xué)期間只是簡單的復(fù)習(xí);第二,數(shù)學(xué)基礎(chǔ)沒有打好,物理學(xué)習(xí)最重要的工具就是數(shù)學(xué),“工具”都沒有掌握好,何談應(yīng)用;第三,“只見樹木,不見森林”,學(xué)物理重點是學(xué)習(xí)物理思想,而不是一些支離破碎的公式。針對這些問題,筆者重點討論如何發(fā)揮力學(xué)課程的“橋梁”作用,引導(dǎo)學(xué)生走入物理的神奇殿堂。
一、引導(dǎo)學(xué)生正確看待物理,重視物理
物理學(xué)科作為當(dāng)今社會的冷門專業(yè),畢業(yè)生求職困難,學(xué)起來難度較大,這是學(xué)生不喜歡甚至厭惡它的根本原因。教師要想讓學(xué)生樂于學(xué)習(xí),首先要把學(xué)生心里的顧慮消除或者最大程度地降低,鼓勵學(xué)生“既來之,則安之”,讓學(xué)生知道學(xué)習(xí)物理不僅僅學(xué)的是物理知識,更是蘊于其中的物理方法和物理思想。物理知識是既定的和成熟的,但思想和方法卻具有遷移性。物理中有很多好的方法和思想,而方法和思想沒有學(xué)科和專業(yè)的局限性。學(xué)生畢業(yè)后可能所從事的職業(yè)用不到物理知識,但處理問題的方法和思想則是十分重要的。目前,畢業(yè)生就業(yè)壓力大,即便其他專業(yè)找工作也不一定專業(yè)對口,即使專業(yè)對口,在知識大爆炸的今天也要不斷補充新的知識。物理學(xué)科中包含了許多對人的邏輯思維能力、提出并解決問題能力的鍛煉,物理方法和思想中還包含了許多其他自然科學(xué)的方法和思想。了解到這些,就可以幫助學(xué)生在一定程度上走出困惑,并且知道學(xué)習(xí)物理思想和方法的重要性,從而不至于“買櫝還珠”,把更珍貴的東西扔掉。
由于力學(xué)的許多內(nèi)容均在高中學(xué)習(xí)過,并且是高考重點,學(xué)生會感覺千軍萬馬擠獨木橋的高考都熬過來了,現(xiàn)在僅僅是學(xué)習(xí)大學(xué)中的一門課程而已,從心理上已經(jīng)輕視力學(xué)。為了打消學(xué)生的這種想法,教師必須從第一次上課就擺事實、講道理,叫學(xué)生盡快明白,力學(xué)表面上內(nèi)容與高中相同,但實際上大學(xué)物理中處理問題的方法、分析問題的思路與高中是不同的。這些不同主要體現(xiàn)在以下兩個方面:一是大學(xué)力學(xué)研究的問題更具有普遍性,高中的多為一個個的特例:二是高中物理涉及的多是常量之間的關(guān)系,而力學(xué)以及后續(xù)的物理專業(yè)課程研究的是普通變量之間的關(guān)系,學(xué)生必須努力學(xué)習(xí)高等數(shù)學(xué)。此外,許多物理概念在名稱上和中學(xué)學(xué)到的一樣,但其內(nèi)涵和外延卻可能有很大不同,從中學(xué)到大學(xué),學(xué)習(xí)這些概念并不是簡單的重復(fù),而是包含了對其認識的不斷深化或重新認識。比如,“質(zhì)量”這一概念,最初學(xué)生將其理解為密度和體積的乘積,同一種材料,體積越大、質(zhì)量越大,主要是感性認識;到了后來,學(xué)生學(xué)了牛頓定律和萬有引力定律,知道了慣性質(zhì)量和引力質(zhì)量,但這兩種質(zhì)量的物理本質(zhì)一樣嗎?同一物體的這兩種質(zhì)量相等嗎?顯然,中學(xué)階段的物理無法回答這些問題。大學(xué)階段,力學(xué)包含了狹義相對論的內(nèi)容,其中的質(zhì)量又可以分為靜質(zhì)量和動質(zhì)量等不同的概念,可見僅僅就是“質(zhì)量”這個學(xué)生自以為最熟悉的物理概念,在大學(xué)階段的理解和中學(xué)已有很大不同,其內(nèi)涵和外延都得到了極大的豐富,更何況其他呢。了解到這些,學(xué)生還會“輕敵”嗎?
二、強調(diào)高等數(shù)學(xué)對學(xué)習(xí)物理的重要性
與高中力學(xué)相比,大學(xué)力學(xué)更加嚴謹、系統(tǒng),原因之一就在于高等數(shù)學(xué)微積分的引入。不單是力學(xué),物理專業(yè)的所有后續(xù)課程都需要靈活運用高等數(shù)學(xué)知識。力學(xué)作為物理專業(yè)的一門基礎(chǔ)課程,將微積分順利地引入,使學(xué)生熟悉并能運用微積分的方法處理物理問題就顯得非常重要,學(xué)生可以從中初步體會到微積分解決普遍物理問題的優(yōu)勢。高等數(shù)學(xué)是研究物理的一把“刀”,從學(xué)生最熟悉的力學(xué)“小試牛刀”,可使他們盡快并輕松地掌握這把“刀”的用法。因此,在力學(xué)學(xué)習(xí)之前,力學(xué)的任課教師就必須讓學(xué)生先學(xué)習(xí)高等數(shù)學(xué),否則,相關(guān)物理課程就無法進行。
此外,力學(xué)中高等數(shù)學(xué)的應(yīng)用,可使學(xué)生知道高等數(shù)學(xué)是如何與實際物理問題聯(lián)系到一起的,以及怎樣用數(shù)學(xué)語言去表達一個具體的物理模型。這樣,他們在學(xué)習(xí)高等數(shù)學(xué)時,就不會覺得其虛而不實,也不會出現(xiàn)只會做數(shù)學(xué)題,而不會用數(shù)學(xué)方法解決物理問題的現(xiàn)象。在解決物理問題的過程中,學(xué)生會感覺到高等數(shù)學(xué)是有用的、有趣的,從而激發(fā)他們學(xué)習(xí)高等數(shù)學(xué)的興趣,使力學(xué)和高等數(shù)學(xué)的學(xué)習(xí)相得益彰。
三、強調(diào)物理圖像和物理知識的整體性
近十年的力學(xué)教學(xué)中,筆者體會最深的是學(xué)生的作業(yè)中常出現(xiàn)的一些問題,比如,列物理公式,代入數(shù)據(jù),得到結(jié)果,有的作業(yè)甚者連物理公式都沒有,只有一堆數(shù)學(xué)公式,幾乎沒有物理過程的分析。大學(xué)物理專業(yè)課程的學(xué)習(xí),更重視物理過程的分析、物理圖像的建立。培養(yǎng)學(xué)生的物理思維,教會學(xué)生構(gòu)建物理圖像,而不是淹沒在數(shù)學(xué)中,這是大學(xué)物理專業(yè)課程中的重要培養(yǎng)任務(wù)。力學(xué)作為一門物理專業(yè)基礎(chǔ)課程,肩負“物理學(xué)入門”的任務(wù),更是引領(lǐng)物理專業(yè)新生叩開物理神圣殿堂大門的鑰匙。
物理的學(xué)習(xí)是從小處著眼,由一個個的知識點組成一個大的知識體系,最終形成大的理論框架,而且物理學(xué)分支眾多,因而,學(xué)生在學(xué)習(xí)中注意物理知識的整體性就顯得更加重要。這其中包括兩方面:一方面是物理學(xué)各分支學(xué)科內(nèi)部的整體性和各知識點的聯(lián)系,另一方面是各分支學(xué)科之間的整體性和連接紐帶。力學(xué)作為一門專業(yè)基礎(chǔ)課程,在教學(xué)中適當(dāng)強調(diào)其內(nèi)部知識點的整體性可以起到一個示范作用。如果學(xué)到的只是一些知識點和數(shù)學(xué)公式,學(xué)得再多也只是一堆沒有價值的東西。在了解了物理學(xué)的系統(tǒng)性和整體性后,學(xué)生才能真正體會到物理學(xué)的美,學(xué)到的也才是真正能解決實際問題的知識。
綜上所述,力學(xué)在整個物理學(xué)的學(xué)習(xí)中有著重要的“橋梁”作用,通過對力學(xué)的學(xué)習(xí),學(xué)生應(yīng)該逐步建立并激發(fā)進一步學(xué)習(xí)物理的興趣,更能了解到物理學(xué)的整體性和物理學(xué)的美,更明白物理學(xué)應(yīng)該學(xué)什么和怎樣學(xué)。
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