大学物理习题教学和思维能力培养

摘 要 为了达到大学物理教学的目的(既要掌握物理知识,又要提高物理能力,更要渗透物理思想),本文提出并分析了在大学物理习题讲授中要注意的几个问题:其一,选择例题要注意具有典型性、针对性、代表性,也要具有综合性、灵活性和开放性;其二,讲授例题时要注意过程的分析、思路的清晰、思维的流畅;其三,一题多解是训练思维创新能力更有效的手段;其四,从始至终要牢记在讲授物理知识和训练物理能力的同时,更要讲授和挖掘其背后所蕴藏的物理思想.

关 键 词 物理例题 讲授法 思维能力

中图分类号:G424 文献标识码:A

College Physics Exercise Teaching and Creative Thinking Ability Training

LIANG Yeguang

(College of Science, Guilin University of Technology, Guilin, Guangxi 541004)

Abstract In order to achieve the objective of college physics teaching (that is, to master the knowledge of physics, while simultaneously improving physical ability, but also to perate physical ideas), this paper presents and analyzes several issues the physical exercises taught in the university should be paid attention to: First, choice exercise should pay attention to typical, relevance, representativeness, but also prehensive, flexibility and openness; Second, Example taught should pay attention to the process of analysis, clear thinking, thinking fluency; Third, a multi-title innovative solutions are thinking ability training more effective means; Fourth, from start to finish to keep in mind the physical knowledge and training in teaching physical ability, but also to teach and explore its physical ideas hidden behind.

Key words physics examples; teaching; thinking ability

1.大学物理课程的任务

开设大学物理课程,其主要任务包括两个方面:其一,讲授物理学的基本现象、基本概念和基本规律,为后继的专业课程提供坚实的基础;其二,培养学生进一步学习和研究自然科学的能力,即智能.包括科学分析归纳的能力、透过现象抽象概括物理本质的能力、解释数学公式的物理意义和应用数学方程描述物理过程和规律的能力等.

这两项任务是密不可分的.知识是智能的基础,智能又是进一步掌握知识的手段.既不能脱离物理知识空洞地去讲智能培养,也不能单纯地堆积罗列各种互不相干的物理知识.智能的培养要寓于知识的讲授之中,知识的讲授又要渗透着智能的培养.所以大学物理在教学过程中要注重物理模型建立和数学思维的训练,激发学生的潜能,突出个性特长的培养;讲思想、讲方法、讲思路、讲模型、讲前言与应用,强调理论联系实际,采用启发、引导和激发兴趣相结合的方式进行教学,使学生不仅是记住概念公式、定理和法则等知识,而且要学会如何去获取知识,自觉探讨知识背后的思想方法,训练科学研究的能力,特别是思维创新能力.精心设计和加强训练物理题目,无疑是完成以上两项任务的最有效的方法.

2.物理题目设计、选择和讲授应注意的问题

(1)题目的设计和选择应具有针对性、代表性、典型性,而且要注意综合性、实践性、灵活性和开放性.课堂讲授的例题,是为了给学生作出示范,进一步说明某些重要概念与定律的应用,具体传授分析问题和解决问题的方法,扩大知识面等作用.因此选题时要注意代表性、典型性及综合性等,要能反映教学中主要要求、重点难点,或能代表一种类型题目,但要比较灵活、多功能,富有思考性.有的是为了澄清和深化理解物理概念,有的是着重于综合思维能力培养,而有的是启发创造精神和总结经验等,学生学习这样的习题,感到受启发,有收获,能在变化中掌握事物的规律,在思考中得到分析问题的锻炼,对思维能力的培养有利.

(2)讲授中注重例题分析,强化思维过程,掌握思维程序.在解题过程中,首先要交代清楚解题时应用哪些概念、原理和定律,理由是什么,特写是定律使用条件(范围)要分析清楚.因为对于学生来讲,从字面上理解定律的内容并不很难,较困难的却是定律的使用范围或条件,学生往往在这方面出问题.这一步要做到从具体问题引入到基本概念或理论高度上去,即“以小见大”.其次要讲清楚解题思路或要点,这一步是中心.再次,在解题过程中尽量用文字式,要注意规范性,因为不会规范的理解,往往会给学生带来不良的影响,同时尽量介绍其他可行的方法,做到“一题多解”.最后,要从物理概念出发分析所得的结果的合理性,防止“纯数学游戏”,同时避免“想当然”的情况,这是很重要但是往往容易忽视的一步.这样才能启发引导学生运用、分析、综合、比较、抽象、概括物理思维的基本方法,养成分析的习惯,学会寻找解题的突破点,掌握正确的解题思维,培养学生思维的流畅性. (3)训练一题多解,提高思维水平.一题多解指的是同一道题可以从不同的角度应用不同的方法求解,借以开拓学生思维,诱发多端性的思维品质,它能够训练学生在处理问题时表现出思维的灵活适应性,不局限于某一种框架之中,不受消极思维定势的束缚,还能善于在多角度的方法中通过归纳、分析、对比,优选出最佳的方法,表现出较高的思维水平.

(4)深化物理学思想的培养.物理学知识、物理学能力和物理学思想构成了一个人的物理学素养.大学物理的学习目的,就是要提升物理学素养.作为教师应该知道,讲授大学物理,不只是让学生学点物理知识,也不是掌握物理知识与其他专业知识结合,具有解决实际问题的能力,而更应该使学生充满物理学思想.大学物理课程涉及的物理学思想,具体可归纳为“七大原理和十五性”以及十几种方法.其中常用研究方法有:理想模型法、实验法、假设法、类比法、比较法、变量控制法、等效法、临界法、图像法、极限法、分解与合成法等.所以在物理教学过程中,力求做到几点:其一,要科学地选择那些富含物理学思想、充满创新意识的教学内容作为教学重点,不失时机地充实学生头脑.其二,合理取舍,恰当处理物理知识重点难点,把握好“会”和“懂”的含义.最后要自始至终地将物理学思想包含的物理学原理、方法、特征等,有计划、有步骤地刻意提出,并在讲授中反复强化、应用,让物理学思想逐步渗透到学生的脑海,使学生将来不管从事什么职业,都能用物理学思想指导实际工作.

3.举例说明

比如在学习力学时,为了更好地掌握基本内容、基本原理和解题方法,我们可以选这样一道题:用轻绳跨过转动惯量为 J 的定滑轮,两边挂着质量为m、M 两物体,静止释放,求物体下落高度h 时的速度.这是一道一题多解的题目,可用五种手法求解;一用牛顿第二定律和转动定律求解;二用动量定理和角动量定理求解;三可用动能定理和转动动能定理求解;四可用功能原理求解;五可用机械能守能定律求解.这几种方法几乎概括了质点力学和刚体力学的基本定理、定律应用,同时也对质点、刚体力学内容作了一个很好的对比.

又比如在学习库仑定律、电场强度概念和应用过程中,掌握了用微元积分法求解均匀带电细棒在其中垂线上激发的电场强度,并能把该结论依次延伸到:求解无限长均匀带电细棒在空间各点激发的电场强度→求解无限大均匀带点平面激发的电场分布→求解半个均匀带电圆柱面在其中轴线上中点激发的电场强度等.在上述过程中,学生懂得了库伦在寻找点电荷之间的相互作用规律时,采用了常用的研究方法——实验法.库伦能得出静电力与距离平方成反比,是应用类比法借鉴了牛顿的万有引力之必然结果,其间采用控制变量法找出了库伦力与两个点电荷所带电量和距离三者之间的关系.在求解带电体产生的电场分布时,使用了理想模型化方法、极限法、等效法、分解与合成法、微元与积分等计算技巧,应用了叠加原理、对称性和相对性原理等,培养了丰富的物理学思想.

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