第一篇：大學物理教學材料類專業(yè)探析

摘要：本文介紹了材料類專業(yè)大學物理教學現(xiàn)狀，分析了目前教學中的不足，提出了大學物理除了培養(yǎng)學生基本自然科學素養(yǎng)外，還應為專業(yè)課程奠定物理基礎(chǔ)，并針對性提出了優(yōu)化大學物理課程內(nèi)容和教學方法的建議，旨在提高材料類專業(yè)大學物理的教學質(zhì)量。

關(guān)鍵詞：大學物理；材料類專業(yè)；教學改革

1引言

物理學研究的是物質(zhì)的基本結(jié)構(gòu)、基本運動形式、相互作用及相互轉(zhuǎn)化，它的基本理論是各個自然學科工程技術(shù)的基礎(chǔ)，廣泛的應用于生產(chǎn)、生活實際。大學物理課程則是以物理學的基本原理和基礎(chǔ)應用為內(nèi)容的高等學校理工科各專業(yè)學生一門重要的必修基礎(chǔ)課，該課程是養(yǎng)成學生科學素養(yǎng)的重要組成部分，對培養(yǎng)學生樹立科學的世界觀，增強學生分析問題、解決問題的能力，以及探索精神和創(chuàng)新意識的培養(yǎng)等方面具有重要作用。同時，各理工類專業(yè)領(lǐng)域中都會涉及到物理學的基本原理、基本結(jié)論和基本方法，因而大學物理課程能為學生在后續(xù)的專業(yè)課程學習以及將來工作中解決生產(chǎn)技術(shù)問題，進行技術(shù)改造和技術(shù)創(chuàng)新奠定重要的基礎(chǔ)，是合格的理工科畢業(yè)生、科技工作者和工程技術(shù)人員所必備的知識。對于不同專業(yè)，所需的物理知識側(cè)重點是不同的，如電子類專業(yè)側(cè)重于電磁學，化工類專業(yè)側(cè)重于熱學，機械類專業(yè)側(cè)重于力學等。要充分發(fā)揮大學物理課程的作用，就應當根據(jù)各專業(yè)特點，合理安排大學物理內(nèi)容，在教學過程中結(jié)合學生專業(yè)的需求有重點、有選擇地進行物理教學。我們以材料類專業(yè)為基礎(chǔ)，探討分專業(yè)大學物理教學的教學模式。

2大學物理教學現(xiàn)狀

摘要：物理學是天文學、生物學、化學和地質(zhì)學等眾多學科的基礎(chǔ)。物理學的美妙之處在于，用簡單的物理理論，以及少量的基本概念、方程和假設(shè)，就可以解釋和探索萬千世界中的各種現(xiàn)象，并能直達事物的本質(zhì)。大學物理是一門以實驗為基礎(chǔ)的理工科本科生必修課程，在教學中適當選擇物理案例可以讓學生了解物理學在生活中的應用和體現(xiàn)，明白物理源于生活、用于生活，發(fā)現(xiàn)物理學的美妙之處。該文根據(jù)學生的專業(yè)情況、物理基礎(chǔ)和興趣愛好等，淺析物理教學案例內(nèi)容的選擇。

關(guān)鍵詞：物理學；大學物理；教學案例

幾個世紀以來，為了節(jié)省時間、提高效率，人們一直在努力尋找更為高效的方法來完成任務，這也是科技發(fā)展的原動力之一。時至今日，人類在科技領(lǐng)域已經(jīng)取得了巨大的進步。科技給了我們更快捷的溝通交流方式，也要求人們具備更高水準的知識和技能，不斷學習新的理論知識、技術(shù)和工作技能等。大學物理這門課程內(nèi)容體系龐雜，是國內(nèi)外理工科本科生的公共基礎(chǔ)課。但課程教學時間又十分有限，如何高效利用課堂教學時間是一個極其現(xiàn)實的問題。大學物理包括力學、熱學、電學、磁學、光學、量子力學、相對論等內(nèi)容。力學關(guān)注物體的運動；熱力學處理具有大量粒子的系統(tǒng)的熱、功、溫度和統(tǒng)計行為；電磁學涉及與電、磁和電磁有關(guān)的領(lǐng)域；光學研究光的行為及其與材料的相互作用；相對論主要描述物體高速運動下的相關(guān)理論；量子力學主要研究微觀粒子行為的理論。在大學物理課堂教學過程中，如何訓練學生的邏輯思維能力、培養(yǎng)學生的科學探索精神和獨立解決問題的能力，一直是一個值得探究的問題。這一系列目標的實現(xiàn)，都要以培養(yǎng)學生的學習興趣為基礎(chǔ)。課堂教學和實驗演示能夠激發(fā)學生的學習興趣，實現(xiàn)對課堂教學時間的高效利用。物理實驗是幫助學生理解物理概念和定理定律、解釋物理現(xiàn)象本質(zhì)的有效途徑，許多學生對物理實驗非常感興趣，但由于實驗儀器數(shù)量有限，而學生需求量大，大多數(shù)高校都無法同步進行大學物理的理論課程教學與實驗教學，只能讓學生交替進行實驗。在大學物理課堂教學過程中，教師可以采用演示實驗的方式填補實驗的空缺，幫助學生理解物理概念、定理定律等內(nèi)容。如果演示實驗條件受限，也可以借助適當?shù)慕虒W案例，對大學物理實驗及演示實驗進行補充，這有助于加強學生對物理現(xiàn)象、物理原理的認識和理解。以下針對教學案例內(nèi)容的選擇問題，談談筆者在實際教學過程中的體會。不同專業(yè)學生未來的就業(yè)方向可能存在較大差異，平日里他們的關(guān)注點往往也大不相同。例如，機電學院的學生對汽車的驅(qū)動與制動、極限加速度和極限速度等機械類問題非常感興趣；光電專業(yè)的學生熱衷于討論全息成像、激光干涉等與光學內(nèi)容相關(guān)的實驗現(xiàn)象；化工及材料學院的學生注重觀察事物的物理化學變化過程。不同專業(yè)學生的關(guān)注點不同，其學習的側(cè)重點也有所差異。華僑大學結(jié)合各個專業(yè)的學科特點和各個學院的實際需求，對大學物理課程內(nèi)容進行詳細分類。將一些章節(jié)設(shè)為所有專業(yè)學生必修內(nèi)容，例如質(zhì)點運動學、質(zhì)點動力學、靜電場、穩(wěn)恒磁場、機械振動、波動及光學等；部分章節(jié)允許學生選修，例如化學與制藥工程、生物工程與技術(shù)、環(huán)境科學與工程專業(yè)的學生可以選修剛體力學、交變電場、電磁感應等章節(jié)的內(nèi)容，人工智能、網(wǎng)絡(luò)與信息安全、計算機科學與技術(shù)專業(yè)的學生可以選修熱力學章節(jié)內(nèi)容。要明確學生的興趣和優(yōu)勢，根據(jù)學生不同的專業(yè)、物理基礎(chǔ)和興趣愛好，在大學物理課程教學內(nèi)容的講授上有所區(qū)分。

1依據(jù)學生專業(yè)選擇教學案例

1.1功能材料專業(yè)

功能材料專業(yè)的學生在材料制備實驗室經(jīng)常見到球磨機，球磨機可將塊體樣品快速制成粉末狀樣品，方便進一步表征樣品性質(zhì)。球磨機的核心組件是一個圓筒及里面的數(shù)個鋼球，當圓筒被電動機驅(qū)動而繞軸高速旋轉(zhuǎn)時，鋼球會被拋至一定高度，隨后脫離圓筒壁落下與塊體樣品碰撞，從而將樣品擊碎。經(jīng)過多次反復碰撞，塊狀樣品可以成為顆粒均勻的粉末狀樣品。球磨機的最佳轉(zhuǎn)速是球磨機運行過程中的一個重要參數(shù)，利用圓周運動相關(guān)知識可以計算出這一參數(shù)的理論值。對圓周運動理論知識的學習，可以加深學生對球磨機工作原理的理解，進而指導學生調(diào)試和操控球磨機，達到學以致用的目的。

化學學科對相關(guān)產(chǎn)業(yè)和建設(shè)綿陽科技城的作用化學是材料、生物、環(huán)境等學科的基礎(chǔ),本身又具有適應面很廣和適應性很強的學科特點,社會對其人才的需求非常廣泛。該學科是西部特別是四川尤其國家實施建設(shè)綿陽科技城的必備學科,西部開發(fā)中絕大多數(shù)項目是除信息技術(shù)以外的生物制藥,新材料,環(huán)境保護與治理等行業(yè)的高新技術(shù)產(chǎn)業(yè),如綿陽就有新材料、精細化工、生物制藥及環(huán)保產(chǎn)業(yè)園,而這些行業(yè)都特別需要高水平的精細化工及分析技術(shù)人才,綿陽科技城千億工程發(fā)展計劃中精細化工產(chǎn)業(yè)將從目前的10億上升至50億,這將為化學化工產(chǎn)業(yè)帶來巨大的機遇和挑戰(zhàn),據(jù)綿陽經(jīng)貿(mào)委消息,綿陽市將出資近百萬與有關(guān)單位聯(lián)合成立綿陽精細化工研究開發(fā)中心,我校應該是最有希望的承擔單位;化學的重要方向分析化學特別是我校先進的分析測試中心的建立將為綿陽的化學化工、材料、生物和環(huán)境等高科技產(chǎn)業(yè)群的高科技服務和高科技成果孵化和轉(zhuǎn)化起著真正的發(fā)動機的作用。隨著我國加入WTO,進出口商品貿(mào)易對產(chǎn)品質(zhì)量要求必須與國際標準接軌,因此這些產(chǎn)業(yè)及相關(guān)的國家職能部門大量需要該專業(yè)的人才。

一、化學學科在與我校重要董事單位———中國工程物理研究院合作中的特殊地位和作用

地處綿陽的我校董事單位中國工程物理研究院在國防化學上有一流的人才和設(shè)備,因此我們可以聯(lián)合開辦國防應用化學方向,即與國防建設(shè)有關(guān)的含能材料(炸藥)即硝基化合物化學,放射廢物治理及放射分析方向,以滿足西部大量的軍工企事業(yè)單位對這些方向人才的需求(注:我國僅北京理工大和南京理工大在開設(shè)該方向?qū)I(yè),但畢業(yè)生不愿到西部特別是一般離城市較遠的軍工企事業(yè)單位工作,造成這些單位人才嚴重短缺,急需西部高校培養(yǎng)輸送該方向的專業(yè)人才);我們已經(jīng)和中國工程物理研究院核物理與核化學研究所,中國工程物理研究院化工材料研究所簽定了正式的聯(lián)合培養(yǎng)這些方向的應用化學高級人才的協(xié)議,并得到了積極和熱情的響應,他們非常愿意并決心和我們一起將該專業(yè)辦成全國一流的特色專業(yè);我們已與工程物理研究院聯(lián)合申報成功應用化學本科、分析化學碩士點辦學資格。近年來我校與中國工程物理研究院開展了多項有關(guān)放射廢渣固化處理等方面的研究合作,獲得了多個中國工程物理研究院研究基金,并取得了重要的科研成果。特別值得一提的是四川省人民政府委派原中國工程物理研究院楚士晉教授出任我校副校長后,雙方的合作達到了水乳交融的程度,值得一提的是楚校長所研究的學科就是國防應用化學,因此一定能發(fā)揮地處綿陽的我校董事單位的巨大學科優(yōu)勢聯(lián)合辦學,將這個專業(yè)方向發(fā)展成全國有名的有特色的重點專業(yè)。

二、我?；瘜W學科的現(xiàn)狀

1.學科情況

化學教研室及現(xiàn)在的化學研究所,是我校最老的教研室之一,多年來承擔全校基礎(chǔ)化學教學任務,科研方向主要圍繞材料學科開展。從1995年起共申報8次應用化學本科辦學資格,直到最后一次于2002年申報成功,現(xiàn)有應用化學和分析化學兩個碩士點,2004年度已申報無機化學碩士點,現(xiàn)有教授6人,副教授10人,講師10人,絕大部分具有碩士以上的學歷,為適應學科發(fā)展的需要,正按計劃引進高水平人員。

摘要：建筑力學的結(jié)構(gòu)部分是建筑結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)，主要包括彎矩的計算和破壞的定量原理等，物理力學知識在建筑工程中的應用范圍及其廣泛，包括了建筑工程中的各個方面，因此研究物理力學知識在建筑工程中的應用具有重要作用。本文筆者以基礎(chǔ)力學觀點和力學與建筑力學關(guān)系為基點，對建筑力學形成的主要任務和內(nèi)容進行初步的分析與探討。

關(guān)鍵詞：物理力學；建筑工程；應用

力是物理學當中一個非常重要的概念，它是指物體之間相互的作用。力的范圍包括物體的形變和運動形態(tài)的改變，根據(jù)其受力的情況可以分為受力物體以及施力的物體。建筑力學是為建筑專業(yè)的學生所開設(shè)的一門具有理論性和實踐性的技術(shù)基礎(chǔ)課程，旨在培養(yǎng)學生應用力學的基礎(chǔ)建筑力學本原理，分析和研究其建筑結(jié)構(gòu)及其構(gòu)件在各種條件之下的剛度、強度、穩(wěn)定性等方面的能力。作為一名建筑師，我們要努力地學好力學各個方面的知識，為人類力學的發(fā)展貢獻出我們自己的一份力量。

一、建筑工程中物理力學的范圍

建筑工程中涉及的物理力學知識眾多，主要是研究物質(zhì)宏觀運動規(guī)律及其應用，建筑工程給物理力學的實際應用提出了更高的要求，物理力學的最新研究成果可以為建筑工程提供一些設(shè)計思路。人類對于物理力學知識在建筑工程中的應用可以追溯到很久遠的時代，我國古代及古希臘的一些著作中，就已經(jīng)對物理力學在建筑工程中的應用做了一些敘述，然而在過去的建筑工作中，主要還是憑借經(jīng)驗來進行工程建設(shè)的。伽利略出版了世界上第一本有關(guān)材料力學的著作《關(guān)于兩門新科學的談話和數(shù)學證明》，但從其具體的內(nèi)容來看，對于建筑工程物理力學知識的應用這方面的研究依舊不成熟。而后納維宣讀了《在一物體的表面及其內(nèi)部各點均應成立的平衡及運動的一般方程式》，這被視作彈性理論的開端。早在我國公元前5世紀到4世紀，《墨經(jīng)》中就有對物體所受浮力與其排開液體體積之間關(guān)系的敘述。土木工程力學初步形成于20世紀初期，并且在40年代以后獲得了迅速的發(fā)展。在這一發(fā)展過程中，泰爾扎吉的作用不可忽視。19世紀到20世紀前葉，對建筑物梁的剛度和強度、變形和力、穩(wěn)定性、彈性模量的研究反映出了這時候力學知識研究對象的全面性，更傾向于從宏觀的角度，將實驗與理論相結(jié)合，就物體的各種性質(zhì)展開深入的研究。正是因為有了20世紀前葉物理學的快速發(fā)展，并以現(xiàn)代數(shù)學為基礎(chǔ)，理性力學這門新的學科出現(xiàn)了。隨著結(jié)構(gòu)工程技術(shù)的不斷進步，建筑工程學家聯(lián)同數(shù)學家和力學家們對工程力學的發(fā)展做出了突出的貢獻。固體力學包含材料、結(jié)構(gòu)、彈性、塑形、復合材料等方面，其中，材料力學、結(jié)構(gòu)力學和彈性力學在建筑工程上的應用非常廣泛，于是很多人把這三個門類統(tǒng)稱為建筑力學，這也就充分表明了，這是一門主要應用于物理力學中的一般原理來對其自身作用在各種建筑物上的影響進行研究的學問。物理力學在建筑工程技術(shù)方面的應用促使各種工程力學或者應用分支出現(xiàn)，建筑力學是一門基礎(chǔ)性科學，又是一門應用型科學，在工程中的應用以及與社會各行業(yè)的結(jié)合是非常密切的。與力學相關(guān)的基礎(chǔ)學科也有很多，主要包括數(shù)學、化學、物理、天文、自然科學等，而與力學相關(guān)的工程學科有土木、機械、交通、能源、化工等。伴隨著社會各行業(yè)的發(fā)展，我國國民經(jīng)濟水平不斷提高，科技技術(shù)也取得了較大的進步，使得力學在其中的作用越來越突出，甚至有的時候會起到關(guān)鍵性的作用。因此，研究力學，學生就可以在未來從事與之相關(guān)的工作，從這一方面來講，力學專業(yè)的學生專業(yè)對口范圍廣泛，全社會對力學人才的需求也是非常大的。

二、基礎(chǔ)力學觀點

【摘要】教育教學改革已經(jīng)成為現(xiàn)代教育的主旋律，雖然大學物理是高校理工科專業(yè)的基礎(chǔ)必修課，但物理教育卻陷入一個尷尬境地，學生覺得大學物理都是一兩百年前的知識，知識過于陳舊，學習沒有意義。為了讓學生了解大學物理知識在當前生活和科技中所起到的作用，引入科學前沿是教學改革新思路之一。本文提出將科學前沿融入大學物理教學，說明科學前沿融入大學物理的教學目的、實施路徑，并表達此思路實施的教學心得，此思路的目標：激發(fā)學生的學習興趣，科教結(jié)合有助于幫助學生形成良好的思考方式，培養(yǎng)他們獨立思維分析能力，幫助他們建立創(chuàng)新思維框架。

【關(guān)鍵詞】大學物理；科學前沿；思維框架

1大學物理發(fā)展現(xiàn)狀

大學物理是大學理工科專業(yè)的一門重要公共基礎(chǔ)課程。物理學是技術(shù)學科和自然科學的基礎(chǔ)。它的發(fā)展不僅推動了整個自然科學的發(fā)展，而且對人類的物質(zhì)觀、時空觀、宇宙觀以及整個人類文化都產(chǎn)生了并且還會繼續(xù)產(chǎn)生極其深刻的影響。大學物理可以有效地提升學生的科學思維及利用物理方法解決實際問題的初步能力，而且對所有人都是提高文化素質(zhì)的一個重要手段。物理學發(fā)展歷史上一次次理論上的重大突破及重要成果，都是創(chuàng)新思維的體現(xiàn)。當今，創(chuàng)新思維已經(jīng)完全融入到理工科專業(yè)課程建設(shè)和教學改革，并且他們已經(jīng)成為衡量教學和改革工作成效的非常重要的一個指標[1]。因而在高等教育培養(yǎng)高素質(zhì)人才的今天大學物理教學顯得尤其重要。大學物理不僅是為專業(yè)課學習打下堅實的基礎(chǔ)，也可以幫助學生形成科學的思維方式、構(gòu)建出物理的思想方法、提升自己的創(chuàng)新思維，是創(chuàng)新能力培養(yǎng)體系中的重要一環(huán)。進入21世紀，科技發(fā)展突飛猛進，新技術(shù)、新材料、新工藝不斷出現(xiàn)，電子產(chǎn)品更新周期極其短暫。但反觀大學物理教材，教學內(nèi)容都是幾十年前的內(nèi)容，幾乎完全沒有涉及物理在現(xiàn)今科技中的應用。由于物理對很多學生來說確實比較難，雖然很多老師引入了各種各樣的教學方法，加大了教材建設(shè)，但學生只是被動為了考試過關(guān)而學習，沒有任何興趣。這導致在高校中廣泛流傳中《大學物理》無用的言論，很多專業(yè)大幅消減物理課時[2]。大學物理的基礎(chǔ)地位正在受到前所未有的沖擊。大學物理教學改革勢在必行，其中滲透科學前沿內(nèi)容就是教學改革的重要方式，也是現(xiàn)代物理教學新思路之一。

2在大學物理課堂上融入科學前沿的方式

為了更好的激發(fā)學生興趣，避免學生感覺灰色難懂的知識點學習、枯燥的習題練習，講授物理知識點時，可以盡量結(jié)合現(xiàn)代生活、社會熱點、當前科學技術(shù)、當前科研前沿等，讓學生感覺到這些有著悠久歷史的物理在現(xiàn)當今的社會生活中仍然發(fā)揮著極其重要的作用。這樣不僅可以提高學生上課的興趣，也開闊了學生的視野，同時開啟了他們的科學研究的大門。