[摘 要]以工科院校学生为例，从教学思想、教材选择和教学方法三方面对现今大学物理教学进行了分析研究，论述了工科大学物理教改的方向。
[关键词]大学物理 教学改革 作功 熵
当前国际竞争的关键在于人才的素质，而人才素质的优劣主要体现在创新能力上。学科教学对于培养学生的创新素质和创新能力起着非常重要的作用。创新素质和创新能力的培养又离不开具体的学科，因此，在大学物理课程教学中，要把知识和能力相结合，努力扭转重理论轻应用的倾向，应激发学生的求知欲，调动他们的创新思维。要注重培养工科院校学生的工程意识和实际应用能力，启发他们在学知识的同时创造性地用知识。
一、教学思想的突破
现代观点认为，物理学主要研究物质和运动，或物质世界及其各部分之间的相互作用，或物质的基本组成及它们的相互作用。在物理学范围内，物质的运动是指机械运动、热运动、微观粒子的运动、原子核和粒子间的反应，等等。目前物理学已成为实验物理、理论物理、计算物理三足鼎立的科学，它的基本理论渗透在自然科学的所有领域，广泛地应用于生产技术的各个部门，是自然科学和工程技术的基础。
传统的物理教学只是一味的知识灌入，仅仅停留在理论知识的介绍，拘囿于让学生知道物理常识，使其学到的知识较空洞和死板。物理学与其它学科的关系可以概括为：物理学是最基本的科学，是最古老、发展最快的科学，物理学提供最多、最基本的科学研究手段。因此，工科院校的物理教学要突出在详细介绍基本理论、基本原理的基础上，通过做与课程相配套的实验，培养学生物理学方法和科学思维的能力，引导他们充分发挥个性、开放思维、提倡创新。工科院校物理教学的意义在于引导学生走进物理学的大门，要使其初步具备应用基本理论、基本原理分析、解释并解决问题，为将来进行与物理学有关的研究打下基础。
二、教材的选择
根据2004年12月颁布的《非物理类理工科大学物理课程教学基本要求》，将全部内容细化分为A、B两大类。其中A类知识点部分的内容构成了教学内容的基本框架，是必不可少的核心内容，是各专业的最低要求；B类知识点主要集中在现代物理学部分。工科学生适宜这样的知识体系：牛顿力学、热力学和分子动理论、电磁学、相对论和量子物理。
科学理论总是要发展的。例如，牛顿力学在高速情形下，应该用狭义相对论来代替；而对于强引力，它又偏离于广义相对论，但在它的适用范围内仍然是精确的。科学的理论总是要发展的，需要根据新发现的事实进行修正。因此，工科院校物理教材的选择除应以学生平均水平为参考外，还应选择一些例题新颖、体现时代特色的教学内容。实验教材的内容应主要有：①重点介绍讨论实验科学方法、物理量的测量方法、基本功能的认识、应用范围的扩展等。②强化实验基础理论知识。包括误差、不确定度、数据处理等；常用量测量和仪器的基本知识和操作技术，充分体现基本实验方法、科学实验类型、实验设计程序等方法论的内容。③综合实验、设计实验和近代物理实验要占较大比重。
三、教学方法的改进
1.结合案例学物理。课堂上的教学不能只局限于基本知识的讲解和诠释，而应在展开基本理论和基本知识后，再结合具体实例重点讲解实际应用中的物理知识，最后慢慢引导学生善于发现和观察实际生活中的物理现象，并独立地运用所学的物理知识解释和分析这些物理现象。例如，大学物理中经常遇到变力对物体作功的问题，学生在中学阶段遇到的都是恒力对物体作功（即功定义为力乘以力方向的距离）的计算。讲解大学物理中功的定义前，可以先举日常生活中常见的关于变力作功计算的例子，例如，一人从10.0m深的井中提水，起始桶中装有10.0kg的水，由于水桶漏水，每升高1m要漏去0.20kg的水。求水桶被匀速地从井中提到井口，人所作的功。笔者就此提出这样的问题：此题中作用在水桶上的力是什么力？大小为多少？力方向的距离又是多少？利用中学物理知识能否求解？学生会按照这个思路去想：由于水桶漏水，重力随水桶位置而变化，水桶被匀速提升，人作用于水桶的力和重力是平衡力，力的大小变化，此题属于变力作功的问题，不能用中学物理中功的定义计算。结合这样的案例教学，不仅提高了学生学习的积极性，也能把中学物理和大学物理很好地衔接起来。再如，通过历史上发生的鸟与飞机相撞的事件介绍，引导学生思考：为什么小鸟与飞机相撞后，能够导致飞机严重受损甚至机毁人亡的严重事故呢？鸟为什么会有如此大的威力？通过发问式的启发思考，让学生通过学习动量定理，做有关弹性碰撞、非弹性碰撞等实验，使他们在掌握动量守恒条件的基础上，建立碰撞模型，用数据说明问题，对碰撞过程中飞机受到的冲力进行定量计算。
2.结合应用学物理。物理学的进展深刻地影响着人类的自然观和社会生活。可以通过结合物理教学内容和学生的兴趣爱好，编制应用物理系列专题以及多媒体教学课件。例如，在大学物理热力学这一章中，常常要讲“熵”，熵是热力学状态的函数，熵增表示了过程进行的方向性，它是热力学第二定律的定量表达式。由于熵的概念的抽象性，学生学完后，普遍感觉难以理解，不易掌握。针对这一情况，笔者在讲解时先介绍熵的概念，介绍玻尔兹曼关系式：孤立系统内部的过程向着熵增加的方向发展，直到熵最大为止。用一句通俗的语言表示，就是系统内只能越来越混乱，混乱达到顶点系统才能平衡下来。可以插播当前与人类生产、生活活动紧密联系着的污染问题的专题片，介绍污染如何严重影响了生态平衡、经济的可持续性发展和人类生存。解决这一问题的理论依据就是“熵”，人们只有足够重视熵增理论，才能从根本上限制自己的行为，才能自觉地维护地球有史以来历经亿万年演化而形成的生态环境。另外，从熵到信息熵的建立与发展，为熵从热力学进入信息学、生物学、统计学及社会领域铺平了道路。再如插播关于静电的防治及应用、共振的危害与利用、光学与静电镀膜、现代战争武器——原子弹、地震、多普勒效应等课件，加强物理学应用类知识与科技发展的介绍，有助于拓展学生视野，拓宽知识面，更新教学内容，弥补教材不足，提高学习兴趣，增强学习动力。
3.结合专业知识增开特色实验。物理实验是培养创新能力最有效的途径，实验的安排除了要与所学理论知识联系，还应根据学生所选专业开设特色实验。如对食品专业学生开设旋光仪实验系列，与建筑有关的专业可开设声学和光度学实验，与机电有关的专业则可开设传感器特性研究及应用实验，等等。
参考文献：
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