大学物理电磁学总结范文

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中图分类号：G648.2 文献标识码：A 文章编号：1002-7661（2016）15-0004-02

一、引言

“大学物理”是我国高等院校理工科类非物理专业的必修基础课，其主要目的是为后续的专业课学习打下基础。“电磁场与电磁波” 是高等院校电子类和通信类专业的重要专业基础课程，主要学习电磁场与电磁波的基本属性、运动规律及相应工程应用等内容，但前期基础就是“大学物理.电磁学”（后简称“电磁学”）的核心内容，但在知识内容的深度、广度及实用性方面都有加深和拓展，同时也存在内容重叠的部分。为了避免“电磁场与电磁波”在教学过程中与“电磁学”中知识内容的重复，让学生更好地学好“电磁场与电磁波”课程的核心内容，应分析 “电磁学”与“电磁场与电磁波”的区别，并规划好二者的教学衔接问题，提高教学效率，保证教学质量。

二、教学衔接问题

“电磁场与电磁波”与“电磁学”这两门课程从内容上来看都会涉及到电磁运动基本理论和电磁波相关理论，从研究的对象来看，本质区别不大。但是由于它们在教学目标上的区别，导致教学内容上也存在很大的差异，因此我们应在教学方法、教学重点和教学思路上区别对待，并做好教学衔接，提高教学效率，改善教学效果。

1.教学目标的衔接。“电磁学”课程一般在大学一年级开设，其作为一门通识性基础课程，主要对电场、磁场、电磁波的基本概念、基本规律和基本方法进行学习和理解，为学生以后专业课程的学习打下坚实的基础。“电磁场与电磁波”是工科类高校电子工程、信息工程、通信工程等专业学生的必修课程，是信息技术的理论基础，是电子信息大类专业学生的基础知识部分。在课程定位上，其作为专业基础课，将为后续“微波技术”“射频通信电路”“电信传输理论”等专业课的学习奠定基础。因此，相对于“电磁学”这门公共基础课而言，其教学目标不同。通过该课程的学习，让学生建立电磁场的概念，认识电磁场的物质性，掌握电磁场运动的基本规律，理解麦克斯韦方程的表达形式及其物理意义，并让学生掌握一些典型电磁场问题的数学建模与求解，使学生能够用“场”的观点去思考、分析和计算一些简单的电磁场基本问题。这将对学生的数学功底、逻辑推理、理性思维能力有一定的拓展。可以说，两门课程在教学目标上是一个由低到高的层次递进关系。

2.教学内容的衔接。从教学内容上看，“电磁学”课程介绍了静电场的基本性质、稳恒磁场的基本规律、电磁感应的基本规律，并简单地引出麦克斯韦方程组，至于时变电磁场、平面电磁波、传输线、波导、天线等问题均未涉及。故它只是从“静态”的观点对电磁场的基本问题进行讲解，使学生从整体上对电磁场有一个初步认识。而“电磁场与电磁波”作为电子信息大类专业不可或缺的专业基础课，内容丰富的同时，难度也有所增加。它包括“电磁场”与“电磁波”两大部分的核心内容。“电磁场”部分是在“电磁学”课程的基础上，运用矢量分析描述静电场、恒定电流场和静磁场的基本物理概念，在总结基本实验定律的基础上给出时变电磁场的基本规律，引出边界条件，学习静电场问题的求解方法，如镜像法、分离变量法等。“电磁波”部分主要介绍电磁波在真空和介质中的传播规律以及天线的基本理论。具体内容包括平面电磁波、传输线理论、导行电磁波以及电磁波辐射等部分。即这部分内容主要从“动态”角度描述和分析电磁波。可见，在教学内容上，“电磁场与电磁波”课程相对于“电磁学”课程不是简单的重复，而是知识体系的递进关系。

3.教学方法的衔接。“电磁学”课程的知识相对简单，很多概念和规律都是在实验基础上，通过学生的感性认识后抽象出物理模型而建立起来的。而“电磁场与电磁波”课程却侧重于利用矢量分析和场论等数学工具，对物理模型所满足的物理规律进行严格的理论推导，得出合理的结论，形成完整的理论知识体系。因此，在教学中我们应该有意识地引导学生从“形象思维”向“抽象思维”转变与过渡，引导他们通过理性的思考、严密的分析、逻辑的推理来学习和理解电磁波传播的内在规律。在理论学习的同时，辅助以一些仿真（HFSS、CST、MATLAB等）和演示验证性实验，加强对电磁波现象和规律的理解。这样才能在教学方法上对两门课程进行良好的衔接，改善教学效果。

三、结语

本文从教学目标、教学内容、教学方法上分析“电磁场与电磁波”与“电磁学”两门课程的区别，找出它们之间的切入点，在教学过程中对两门课程进行良好的衔接、承前启后，使学生在知识上自然过渡，树立学习的信心，提高“电磁场与电磁波”课程的教学效率， 保证课程的教学质量，具有一定的参考价值。

参考文献：

[1]许琰，杨爽. 对大学物理教学改革的探索[J]. 教育教学论坛，2014，（1）：49-51.

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电磁学是高等师范院校物理教育专业的一门重要的专业基础课，它不仅是经典物理的重要部分，而且与近代自然科学、技术科学的许多领域有着密切的关系，成为理、工、农、医及师范院校不可缺少的必修课程之一。该课程是许多后续课程，诸如电工学、电动力学、电路分析、光学以及量子力学等的先修课程，同时也是与中学物理教学联系非常紧密的一门课程。通过对电磁学课程的学习，一方面可以使学生全面掌握物质电磁运动的基本概念和基本规律，培养学生分析、处理和研究与电磁学相关问题的能力和素养；另一方面可为后续课程提供许多重要的基本概念、基本规律及研究方法，对学生物理素养的形成以及综合素质的提高至关重要。

一、电磁学课程教学中出现的问题

（一）大学物理与中学物理以及后续物理学课程教学

内容未能很好地接轨电磁学课程教学有时会出现教学内容过度重复，而有时又会出现教学内容过大的跳跃、知识脱节。重复过多使学生觉得枯燥，跳跃太大使学生学习会感觉到困难，这使得学生在学习的时候很难适应。

（二）教学过程不重视理论与实际的联系

传统的电磁学教学过程只强调电磁学静态的知识理论体系结构，课堂呈现的大都是理论公式和习题，远离生活实际，造成电磁学知识的抽象和枯燥乏味，学生体会不到电磁学的重要性和现实意义。

（三）教学观念较陈旧，教学方法较传统

高等学校传统的灌输式教学模式不利于学生创造性思维能力和解决实际问题能力的培养；教学方法和教学手段落后则忽视了学生的学习主体地位，没有灵活运用多种先进的教学方法来引导学生积极思维，激发学生的强烈的求知欲望和创造欲望。

（四）成绩评定形式单一

成绩评定没有全面考核学生所学知识和综合能力。绝大多数高师院校电磁学考核都是通过期中和期末的闭卷考试完成，试卷题型也大都为考查课程主要知识点的选择题、填空题、计算题、证明题等，这种考核形式有引导学生死记硬背的倾向，缺乏对学生综合应用能力与创新能力的考核。

二、电磁学课程改革的内容

（一）教学内容改革

1.密切联系教学实际，删减与高中物理重复的知识点，把讲授的重点放在深化和提高上，为后续课程打基础，注意与后续课程的衔接和分工。比如删减欧姆定律、电路原理、交变电路等内容。

2.以“三大实验定律”为基础，以“相互作用”为线索，将“场”作为教学的核心内容。

3.教学内容上加入一些与实际生活密切相关的教学内容，比如电磁炉、复印机、范德格拉夫起电机等的工作原理；将学科前沿信息融入实际教学中，比如磁单极的相关知识和进展、地磁场的起源等。这些教学内容的改变和引入，使教学变得生动有趣，不仅激发了学生的学习兴趣，使学生较好地掌握处理电磁学问题的方法和思路，而且还能增强学生分析问题和解决问题的能力，为全面提高教学质量奠定基础。

（二）教学方法和教学手段改革

1.既要“授之以鱼”，更要“授之以渔”在课程教学中，改变传统的单纯的“注入式”的教学方法，恰当地采用多种探究启发式教学方法进行教学，比如：案例教学法、讲座式教学法、问题讨论教学法、师生互动教学法、类比教学法、辩论式教学法等，这样使得课堂教学生动活泼，课堂气氛活跃。同时通过课堂讨论、辩论、讲座等形式，提高学生参与教学的主动性，提高学生的自学能力和创新能力，培养学生的师范技能和物理素质。

2.利用多媒体技术和网络，提高教师的教学水平和教学效率将多媒体技术适度引入课堂教学，将一些电磁学过程和实验在课堂中展示出来，在课堂上展现文、图、声、像并茂的教学内容，使课程教学趣味化、直观化，激发了学生的学习兴趣，提高了教学效果；同时利用校园网开展网上教学，将电子教案、习题库、答案以及电磁学相关的前沿动态信息等教辅资料提供给学生浏览和下载，与学生进行网上答疑和学习交流。现代化教学手段的引入，可以在吸收传统教学优点的同时，又能充分发挥多媒体技术信息量大、动态感强的特长，为达到良好的教学效果创造条件。

（三）与国际接轨，积极推进双语教学

在教学中实行双语教学，通过介绍常用专业术语和物理规律外文注释或英文原文，提高学生科技外语交流能力，激发学生主动学习的兴趣；另一方面也为进一步开展电磁学双语教学奠定基础。在教学过程中指导学生查阅文献，阅读与课程内容相关的参考资料，以培养学生掌握学科最新发展动态和拓展知识、参与科研的能力。

（四）考核方法改革

课程考核是教学工作中检查教学效果、巩固学生所学知识、改进教学工作、保证教学质量和督促教学目标实现的重要手段。电磁学课程实施学习过程全程考核，主要由作业、口试、开卷考试、限制性开卷考试、专题报告以及学生出试卷等考核方式组成。作业考核是指考核学生完成作业的质量；口试是指在课堂上针对前面所学知识的运用随时进行的提问；开卷考试主要考查学生对用微元法、高斯定理以及电势和电场的关系等方法求真空中静电场强的掌握情况以及用数学求解电磁学问题的能力；限制性开卷考试是指主要考查学生对所学课程分析、总结和归纳的能力；专题报告是要求学生利用所学的知识解释实际生活中的一些电磁现象，主要考查学生利用所学知识解决实际问题的能力；学生自出试卷是指每个学生自出一套本课程的考试试卷，并解释每个题目考查的原因，主要考查学生对本课程重难点的把握情况，提高学生参与课程教学的主动性，培养学生的师范生技能。

三、总结

1.调整了电磁学课程教学内容，建立了一套完整的适合高等师范类院校物理学专业本科生培养目标的电磁学课程理论教学内容体系。选择既能满足设定教学目标，又能适应中学物理教改需要的教学内容，减少和后续专业课程的重复，同时将电磁学前沿信息以及与实际生活密切相关的教学内容融入教学中。教学内容经过这样调整后，不仅能激发学生的学习兴趣，还能使学生分析、解决问题的能力以及创新能力得到锻炼和提高，学生较好地掌握了处理电磁学问题的方法和思路，为全面提高教学质量奠定了基础。

2.电磁学课程考核实施学习过程全程考核，全面科学地评价学生的学习效果。全程考核主要由作业、口试、开卷考试、限制性开卷考试、学生出试卷以及专题报告等考核方式组成。电磁学课程考核方式从单纯注重考查学生的知识向考核学生的能力转变，比如限制性开卷考试考查了学生归纳总结的能力，专题报告考查了学生运用所学知识解决问题的能力，自出试卷则考查了学生对本课程整体知识的把握情况，考查学生从授课角度来理解该课程知识体系的能力，另外，专题报告和自出试卷也考查了师范类学生对教学技能的掌握情况。同时，电磁学课程考核方式也从“注重理论”向“注重理论联系实际”转变，专题报告不仅考查了学生运用知识解决实际问题的能力，还考查了学生对学科前沿知识、新技术、新成果、新发展的了解程度。采用这样全过程的考核方式，不仅增强了学生参与教学的主动性，还提高了学生的自学能力和创新能力，培养了学生的师范技能和物理素质。总之，科技飞速发展，人才要求不断提高，课程教学也应与时俱进，因此教学改革是课堂教学永恒的话题。师范类物理学专业是培养物理教师的摇篮，我们所培养的毕业生的智能结构、能力体系如何直接关系到我国基础教育改革的成败。因此，从适应中学物理新课改的角度出发，电磁学课程的改革应着重在教学过程中构建有利于提高学生综合素质和创新意识的课程教学体系，在教学中形成灵活的，着重培养学生分析问题、解决问题能力和创造性思维能力的教学方法，建立一套全面体现学生综合能力的考核方案，以考促教，不断提高教学效率和教学质量。只有这样才能跟上时代的步伐，培养出综合素质较高、创新意识较强的物理教师。

［参考文献］

［1］陈琳，李勇，欧永康，王应，宋谋胜.电磁学教学实践与改革研究［J］.铜仁学院学报，2016（4）：47-49.

［2］李艳华.电磁学课程考试改革探究［J］.吉林省教育学院学报，2014（9）：59-60.

［3］杨凡.《电磁学》课程教学改革探讨［J］.绵阳师范学院学报，2011（5）：133-136.

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作者简介：李玲（1980-），女，湖北荆州人，长江大学工程技术学院，讲师。（湖北 荆州 430020）

基金项目：本文系长江大学工程技术学院教研基金项目（项目编号：JY201112）的研究成果。

中图分类号：G642.0 文献标识码：A 文章编号：1007-0079（2014）08-0122-02

一、大学物理课程的意义

物理是自然科学的基础性学科，它的知识体系和思维方法贯穿人们学习自然科学知识的始终，培养人的科学精神，陶冶人的科学思维，教会人应用科学方法解决具体问题。大学物理是工程技术学院（以下简称“我院”）相关系部许多专业课的理论基础，但因有些学生认识不到这门课的重要性，经常在课程中期出现畏难厌学现象。现通过改革课堂教学内容，提高学生对物理的学习兴趣，以期提高教学质量。

物理学史上的许多名人轶事及其主要研究成果的研发过程都对今人有积极的指导作用，如光学波粒二象性对立统一的认知发展过程。若能结合教学内容将物理学史中有代表性的知识体系发展融入教学过程，既可激发学习兴趣，改变满堂灌的理论推导，又可有机地将物理知识要点与科学的世界观及哲学发展理论结合起来，有利于学生知识底蕴的累积和眼界的开阔。

表1 大学物理全模块教学内容及课时分配

我院经过数年的大学物理模块化教学改革[1]后，将学科内容分为六个模块（表1），参考课时分配，本文讨论如何在课堂教学中将物理学发明史、名人史等容易激发学生兴趣的内容导入，以及导入后其对课题教学可起到的积极作用，课程内容以我院现在使用的大学物理教材[2]为准。

二、大学物理全模块教学内容

1.力学

力学部分的讲授内容比较多，是物理学实践探索方法与思想体系建立的基础。质点运动学有两次课，第一次课绪论开端讨论物理学科的研究范围，介绍从古人对自然的朴素的感性认知，到近代利用微积分等数学工具归纳推导大量天文观测数据及实验室数据而获得的经典物理学基本定理与定律，再到近现代的量子物理和相对论，物理的发展史即人类文明的发展史。这两次课中要将大学物理用到的微积分、矢量等数学知识进行系统化介绍，而微积分的发明者之一牛顿正是近代物理的标志人物。

牛顿定律部分由于学生熟悉内容，在理论讲授部分很容易分散注意力，因此，介绍相关物理学史知识可以有效地激发学生兴趣。如被称为近代物理学之父的伽利略，其著名的比萨斜塔落体实验、斜面实验皆入选最美丽的十大物理实验，[3]其物理思想如惯性、力与运动的关系等，是牛顿定律得以建立的基石。而牛顿在1687年发表的《自然哲学的数学原理》里提出的万有引力定律以及他的牛顿运动定律是经典力学的基石。质点动力学的最后一节非惯性系略有些抽象。以科里奥利命名的旋转参考系中的惯性力有许多常见实例，很容易激发学生探究兴趣，如台风气旋、下水方向、河道两边的不对称冲刷，以及著名的列入十大最美物理实验之一的傅科摆。[3]

刚体力学三次课相对来讲较难较抽象，需要用到微积分、空间立体几何及矢量叉乘知识，质点的角动量守恒可以将开普勒第二定律的反向证明作为计算实例，而历史上牛顿正是由开普勒第二定律推导定义角动量的概念。在大段相对沉闷的概念讲解和定理推导之后，第谷与开普勒师生的历史故事以及他们对物理学发展的贡献很容易引起学生的兴趣。

2.振动与波

由于简谐振动的振动方程、平面简谐波的波动方程等都比较抽象，其对应物理量的计算和转换多，所以此处学生最易产生厌学情绪。

机械振动两次课，第一节课可用中国2013年6月太空课堂的单摆实验导入；第二次课的利萨，及其后的阻尼振动及共振在生活中的应用及历史中的实例就更多了，例如著名的18世纪拿破仑士兵齐步过桥致桥塌事件。在西方，波动现象的本质首先是由达芬奇发现的。机械波致质点受迫振动也可举共振的例子，如中国古代战场上利用共振器判断敌军多寡和方位、唐朝寺庙钟磬声波共鸣等事例。第二次课中可以用1842年多普勒在散步时的“多普勒效应”导入，目前该效应应用很广。

3.热学

热学部分我院仅勘工和化工类专业需要学习。气体动理论部分的两次课中涉及到微积分的计算不太多，学生们对克拉伯龙方程也有一定基础，总体难度不大。第二次课讲自由度及麦氏速率分布率时，由于涉及到统计学，相对比较枯燥且理论公式冗长。可以在前期已观察到学生状态及接受水平的基础上，淡化理论，介绍一下科学家麦克斯韦生平。麦克斯韦被誉为牛顿与爱因斯坦之间最伟大的物理学家，其一生对物理学的卓越贡献不仅表现在对后世产生巨大影响的电磁学上。他在热力学方面提出的麦克斯韦速率分布式也是应用最广泛的科学公式之一，在许多物理分支中起着重要的作用。同时代的科学家玻尔兹曼将麦克斯韦速率分布式应用到保守力场中，提出了玻尔兹曼速率分布律，在热力学研究中也具有重要地位。玻尔兹曼把物理体系的熵和概率联系起来，阐明了热力学第二定律的统计性质并引出了能量均分原理。

热力学基础三次课，可联系科学发展史上对永动机的探索导入。如第一类永动机不可能被创造出来是违背了能量守恒定律，但其探索过程为热力学第一定律的建立提供了实验基础；第二类永动机则违背了热力学第二定律。此外，热机的发明是工业革命的标志之一，第二次课的循环过程可借此话题导入。

4.光学

光学是一个古老而充满活力的学科。[4]从十七世纪中叶牛顿和惠更斯分别提出光的微粒学说和波动学说之后，对于光的本质的讨论一直是科学界热点话题，直到二十世纪爱因斯坦提出光的波粒二象性才告一段落。牛顿对光学的研究可视为近代光学的开端，其棱镜分解白光实验入选十大最美物理实验，[3]而牛顿环实验至今仍是大学普通物理实验室经典必选实验之一。因牛顿的权威，光的微粒学说在科学界占主导地位达一个多世纪。光的干涉第一次课以十九世纪初托马斯杨的双缝干涉实验导入，这一实验揭开了近代波动光学的序幕，亦是十大最美丽的物理实验之一。[3]第二次课薄膜干涉可以用牛顿环导入。第三次课中介绍在物理学史上有重要地位的迈克尔逊（1907年获诺贝尔奖）干涉仪。

在衍射部分，将菲涅尔等实验证明的著名泊松亮斑在第一次课中作简单介绍，可以很好激发学生的讨论热情，因泊松亮斑的相关历史很多学生都有所了解。第二次课的X射线衍射的发现过程亦十分有趣，伦琴（1901年获诺贝尔奖）夫人戴婚戒的手骨底片是第一张X光照片。

光的偏振总体上是介绍性质的讲授，重点是1808年发现的马吕斯定律和1815年布儒斯特定律，不作重点但比较有趣的双折射现象则是早在1669年就被人们发现的，其在生活中可作为辨别晶体与非晶体的一种方式。

5.电磁学

经典电磁学理论是大学物理中的必修模块，虽然理论推导多、微积分计算多，但现在电磁学在生活中的应用无处不在，且名人辈出，将课上得生动有趣并不困难。如静电学部分的库仑定律是1785年的库仑扭秤实验确立的，电荷的不连续性是由1909年密立根油滴实验证明，该实验是十大最美物理实验之一。[3]第三次课讲授的静电场高斯定理因“数学之王”高斯得名。高斯生平传闻轶事很多，尤其是其研究生时期，误将悬留两千余年未解的尺规作正十七边形问题作为导师布置的课后作业一夜解决的故事，与学生们发散讨论其心理学与教育学意义，对于学生打破心理设限努力钻研学习很有意义。

稳恒磁场八次课，第一次课可介绍中国古人在磁学方面的发现，司南和指南针的意义；1820年近代磁学标志性的奥斯特实验等，也是学生们熟悉且有兴趣的内容。第二次课的毕奥-萨伐尔定律，可介绍其定律的得出与安培、拉普拉斯等在数学上的帮助密不可分，再次强调大学物理学习中高数知识的重要性。安培是一位在数学、物理、化学领域都有很高造诣的科学家，约第四、五次课中学习的磁场安培环路定理、安培定律都由他发现，被称为“电学中的牛顿”。

电磁感应部分则由著名科学家法拉第的故事导入。被誉为电磁学领域的平民巨人，著名的自学成才的科学家法拉第，生于英国一个贫苦铁匠家庭，仅上过小学。1831年，他作出了关于力场的关键性突破，永远改变了人类文明。[4]法拉第是一位无以伦比的实验物理学家，在电磁学、化学、电解、气体液化等实验方面都做出了巨大贡献。而且法拉第十分幸运地在晚年遇到了既能理解他的物理思想，又长于数学的麦克斯韦，第三、四次课中的感生电场和位移电流假设都是由麦克斯韦提出。麦克斯韦于1873年出版了科学名著《电磁理论》，系统、全面、完美地阐述了电磁场理论，这一理论成为经典物理学的重要支柱之一。1888年，赫兹经反复实验，终于发现了人们怀疑和期待已久的电磁波，由法拉第开创、麦克斯韦总结的电磁理论，得以完美的证明。

6.相对论与近代物理

这部分内容我院只有全模块的勘工和建环专业按十六课时教学并考试，其他专业都只作为了解内容，用物理学史的故事串讲主要内容即可：

（1）被誉为20世纪最伟大物理学家的爱因斯坦，其狭义相对论的两个重要结论：时间延缓和长度收缩效应，及物理学史上著名的双生子佯谬已被实验证明，而为爱因斯坦赢得1921年诺贝尔奖的是光电效应的研究。

（2）光电效应方程中的普朗克常数对描述光的量子性非常重要，因研究黑体辐射而提出该常数的普朗克（1918年诺贝尔物理学奖）是量子力学的创始人。有趣的是，普朗克本人并不认同量子理论的许多观点，直到爱因斯坦利用能量子假设完美地解释了光电效应。

（3）被戏传一举拿下诺贝尔奖（1929）的德布罗意也是量子力学创始人之一，以物质波假设理论最初的确是在其博士论文中提出的，因德布罗意是法国公爵兼德国王子，使其曾被传闻是一位花花公子，事实上德布罗意终身献身于科学，深居简出，是个标准的工作狂。

（4）提出氢原子能级假设的天才玻尔是著名的哥本哈根学派创始人，量子力学的奠基人之一。

（5）概率波动力学的创始人薛定谔，提出著名假设“薛定谔的猫”。

三、结束语

本文按长江大学使用的《大学物理》教材[2]中各章节先后顺序列出各章可能提及的名人轶事，希望对执教于大学物理的同仁们在课堂教学中有所助益。

参考文献：

[1]李玲，梅丽雪.独立学院大学物理模块化教学探讨[J].华章，

2009，（9）.

[2]康垂令， 伍嗣榕，李玲.大学物理[M].武汉：武汉理工大学出版社，2013.

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【中图分类号】G633.7 【文献标识码】A 【文章编号】2095-3089（2016）09-0171-02

近年来随着就业压力的增大，填报物理师范专业志愿的学生越来越少，生源的素质有所下降。此外，为了提高师范生的就业技能，留出更多的时间用于教育和生产实习，许多原本属于高年级的课程下放到低年级学习。在这样的背景下，教师的授课难度越来越大。《电磁学》是一门物理学专业的核心必修课，涉及较多的后续课程，例如《电动力学》、《电介质物理和器件》和《电路分析基础》等。通过多年来的教学实践，笔者发现建立物理图像，抓住物理本质，提高学生学习物理的兴趣对于《电磁学》教学质量的提升具有十分重要的意义。

什么是物理图像？不同的学者对这一概念的理解各有偏差。在大学物理中，物理图像不仅指两个物理量之间的函数关系，还指数学公式的物理内涵或物理过程演绎的规律性。通俗来讲，是指在学习物理公式的过程中脑子里建立的“画面感”――就是把事物之间的联系从理性认识变成感性认识最后固化成物理直觉。对于刚刚学了高等数学，并利用微积分等数学知识来演绎物理规律的学生而言，建立物理图像是很困难的。为了使低年级本科学生建立起清晰的物理图像，我们认为应当加强以下几个方面的工作：

一、物理规律与数学知识的有机结合

作为一名学习物理的学生，不应当将物理当成应用数学。数学是为了表达物理量之间的关系而引入的，而不是为了做计算引入的。例如，电磁场的麦克斯韦方程组，积分形式、微分形式乃至张量形式，从数学角度来说是截然不同的东西。从物理角度来说，尽管所用的数学语言越来越抽象，实际上表达的都是电场磁场的内在联系，物理图像上没有什么差别。物理学是实验现象和实验规律的总结，在授课过程中，教师应当尽可能先展示实验现象，让学生自己去总结物理规律，以建立初步的物理图像，这样才不会迷失于越来越复杂的数学推导。举例来说，在学习磁场的过程中，通过实验展示，学生很快会发现每一条磁感线都是闭合的。他们很容易接受“磁场是无源场”这一概念。然后在推导高斯定理时，因为磁场的无源性，对于一个封闭的曲面，不存在“磁单极子”接收磁感线，进去一条磁感线，必然会出来一条磁感线，因此磁场的高斯通量为零。然后通过严格的数学推导，将高斯定理的积分形式转变为微分形式，即磁场的散度为零。以后，学生在听到“散度为零”时，他就懂得里面存在一个无源的矢量场。这样，本来是基于实验得到的物理图像就变成基于数学公式联想到的物理图像，达到数学与物理有机结合的目地。从认知规律的角度，这是一种认知层次的提升。

二、物理抽象规律和过程的“可视化”

在学习电磁学的过程中，电场和磁场因为分别引入了电场线和磁感线作为形象化的手段，学生比较容易想象物理量的大小和方向。但是有些物理量比如能量，既看不见也摸不着也没有“能量线”之类的辅助手段，在授课过程中又如何让学生较好地掌握其物理图像呢？电磁学关于能量的学习一直是难点之一，涉及的能量种类繁多，包括点电荷体系的自能和互能、导体组的能量、电容器的储能以及通电线圈的储能等。例如贾起民等编著的《电磁学》一书中有近十处章节提及能量的问题[1]，其它如赵凯华版[2]和梁灿彬版[3]的《电磁学》也多次提及能量的问题，而且这些章节遍布全书。如果学生不明确每种能量说明的物理图像，不了解这些物理图像之间的联系和差别，只是死记硬背公式，一定会弄得头昏脑胀，甚至张冠李戴。因此，我们曾尝试依照循序渐进的规律，不拘泥于课本安排的授课顺序，将电场能量和磁场能量分别作为两个单独的体系，从学生熟悉的知识点――力作功和能量守恒定律出发，得到各种电荷体系的静电能量的场源表示形式，再经过数学推论得到能量密度的表示形式并推广到极化电场的情形，从中揭示了电场能量的物理本质。对于磁场能量也作了类似处理，最后水到渠成得到了电磁场的能量密度及能流的坡印亭矢量。在授课过程中，因为针对的是同一个知识点的变迁和演化，学生通过类比，容易针对每一种能量建立清晰的物理图像，而且在教学过程中，培养了学生的物理分析能力和数学逻辑思维能力，已初步取得了良好的教学效果。

综上所述，研究物理图像对本科教学的促进作用，将抽象的物理概念和规律具体化，使学生更好地掌握和理解电磁学的概念和规律是值得思考和有意义的问题。

参考文献

[1]贾起民，郑永令，陈暨耀.电磁学（第二版）[M].北京：高等教育出版社，2001.

[2]赵凯华，陈熙谋.电磁学[M].北京：高等教育出版社，2003.

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[关键词]

大学物理；教学改革；课内实践

1引言

大学物理是应用型本科院校理工科专业学生的一门重要的通识性必修公共基础课程。它在培养理工科专业学生的科学创新思维、综合分析能力和应用能力方面起到其它课程无法代替的作用。大学物理课程教学应达到以下几个目的：首先是使学生对物理学的基本概念、理论和方法有系统的认知和理解，其次是培养学生解决和分析问题的能力，同时还要培养学生创新意识探索精神，实现学生知识、能力和素质的协调发展。然而现在大学物理教学效果不容乐观，存在着许多亟待解决的问题。首先，教学内容固化，与专业脱节。大学物理是一门专业基础课程，大家过多强调它系统性和基础性的，不同理工科专业采用学大纲和授课标准。由于物理本身逻辑性、理论性较强，而忽略不同理工科专业对物理教学内容的不同要求，多年来教学模式固定，专业课程联系不紧密，导致学生对大学物理的学习感到乏味，学习兴趣不高，认为大学物理对专业学习帮助不大。其次，学时有限，教学内容宽泛。高等院校基础课程教学委员会建议大学物理核心内容教学最低学时数为126学时，而大多数应用型本科院校在制定培养方案时增加各自专业课的课时，调整大学物理及实验课时，远达不到大学物理规定的最低学时标准。教师为完成规定的教学内容，只有照本宣科，很少对大学物理知识点与实际问题及专业方向联系，显得乏味，应用性不强。然后，考评方式单一。成绩考核基本上是由课外作业情况、出勤率和期末考试等三方面组成，无法客观真实反映大学物理教学效果，也无法提高学生的大学物理自主学习的兴趣。另外，教学方法和手段单一。教学以传统板书和PPT授课相结合为主，老师只是知识的传播者，学生只是知识的被动接收者，这些导致学生主动学习不够、缺乏热情和学习兴趣。我校结合大学物理教学一些问题，结合学校和学生实际情况，对大学物理教学提出改革并取得不错效果。

2大学物理教学改革和实践

2.1大学物理教学方向归并和教学内容的模块化

在大学物理教学内容调整之前，大学物理授课教师深入各二级学院调研，与各专业课老师座谈，了解各不同专业需求和学科交叉点。根据前期调研，和不同专业的要求调整相应的教学内容，控制与各专业关联小的章节的课时，适当提高与专业连接紧密章节的课时。教师教学中根据不同专业突出重点，充分利用各专业学生对各业知识的渴望来提升对大学物理的兴趣，从而提高学学物理的信心。根据我校理工科专业对大学物理知识的不同的要求，形成三个主要教学模块：对力学和机械振动（波）知识需求较高的机械和土木类、对电磁学和光学需求较高的电子信息类、对热学知识需求较高的热能和材料类。在确保大学物理教学基本需求的前提下，根据以上三个教学模块对大学物理知识需求的重点不同，对不同类专业教学内容进行调整。同时，对不同类专业相同知识点的深度及教学方法也有所区别，特别是与各专业课程连接紧密的内容要进行重点讲解。电子信息类专业开设的《电子技术》、《电路分析》、《电磁场与电磁波》和《通信原理》等课程与大学物理密切联系。相关联的内容主要包含：静电场、静磁场、电磁感应、电磁波和麦克斯韦方程等。大学物理中的电磁学重点强调电场与磁场的基本原理、场的相互作用、电磁场与电磁波基础理论和光学基本规律。对电子信息类专业学生应侧重对电磁场与电磁波及其相关最新进展的讲解，以便提高学生对大学物理的学习兴趣。老师在讲授这些内容的时候，利用PPT、模型演示和课堂小实验等教学方法相结合向学生展示电场、磁场产生和电磁波的产生、传播过程，讲解它们产生的原理及它们在生活中的应用，让学生体会到大学物理与本专业的知识和工程实践的联系，激发学生学习的主动性和积极性。

2.2大学物理教学方法的改革

为提高学生大学物理的学习兴趣，我们在大学物理教学中引入课内实践环节。教师根据教学模块，对不同专业提炼出与专业知识联系紧密且有实践应用的题目。教师把班级分成几个课内实践小组，要求以小组为单位调研与课内实践题目相关知识，然后根据所学大学物理和本专业知识完成一份调研报告。各小组在下次课内实践课阐述本组调研报告内容，然后讨论，最后由授课老师总结。有时提出一些小实验，要求同学设计并完成实验，然后全班同学评比。通过课外调研、课内讨论的课内实践环节，激发学生对大学物理学习兴趣，同时也培养学生调研能力、分析总结问题能力，学生受益匪浅，效果良好。如在多普勒效应时提出监测车速，电磁学时提出电磁悬浮技术，光学薄膜干涉提出增透膜和增反膜利用，光的衍射提出光的单缝衍射在测量中应用等课内实践题目。

2.3大学物理考评方式改革

传统大学物理总评成绩是三七开，期末成绩占七，平时成绩占三，这种评定方式是强调结果而弱化学习过程，很难提高学生学学物理的积极性。我们提出大学物理成绩评定五五开，期末成绩和平时成绩各占一半。平时成绩包括课堂表现占15%、课内实践占20%、课外作业占15%，而且课堂表现和课外作业都不少于3次，课内实践不少于2次。我们适当提高课内实践和课堂表现等方面评定，有利于让学生主动参与大学物理的学习过程，加深学生对大学物理知识的理解，提升学生对大学物理与自己专业关系的认知。

3大学物理教学改革存在不足和改进

通过实施上述教学改革，经过一学年的教学实践，我校大学物理教学获得良好的教学效果。教学改革提高了学生的学习兴趣。但是，我们清醒的认识到上述改革措施在实践过程中存在一些缺点，使得教学改革距预期目标还有一些距离。主要表现在如下：第一，课内实践课题设置和实施过程对学生的自学能力有一定要求，学生自学能力和知识储备参差不齐，这容易导致两极分化。如何使课内实践教学模式让绝大部分学生从中获益是一个值得进一步研究的教学课题。第二，课堂表现分值量化问题，有些老师给分很粗糙，达不到提高学生学习兴趣的要求。针对大学物理改革缺陷，作者任为在今后教学中从几方面改进。第一，课内实践课题内容的选择。在第一轮课内实践基础上，教研室老师进行更深入调研，根据学生实际情况，设计不同深度的实践内容，满足相应同学需要，达到提高学生学习兴趣和其它能力的培养。第二，课堂表现给分，对于课堂表现应该有量化和模糊两种模式，例如课堂笔记是具体量化分数，而课堂回答和讨论问题的积极性等表现以模糊方式记录，两者结合。

4总结

大学物理课程教学改革是一个长期系统的工程。改革者要持有实事求是的工作态度，深入调研，根据各自学校的教学模式和学生实践情况提出具有本校特色的改革方案。

作者：臧学平 单位：池州学院机电工程学院

参考文献：

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物理课是一门素质培养课，它的意义并不在于物理知识本身，而在于它科学的思维方式、严谨的研究方法、科学素质和创新精神。良好的科学素质既能让学生获得必备的物理知识，又能培养学生形成科学的思维习惯和科学探究能力，这也是物理教学的终极目标。但面对独立学院学生中学数理基础薄弱，大部分学生学习没有目标，学习兴趣缺乏的情况，给物理教学带来了巨大的挑战。同时如何让大学物理教学内容具有学生所学专业特点，让学生感受到大学物理的有用之处，给我们今天的大学物理教学提出了新的要求和思考。

一、独立学院非物理专业物理教学现状

（一）大学物理学习的重要性学生意识不足

由于我院是以文科专业为主，理科专业为辅的一所独立院校，只是在部分理科专业开设大学物理课程。大部分学生认为大学物理只是学校开设一门基础课程，与本专业的专业课程学习无关；其次，学生的数理基础知识不扎实，学习动力和自觉性差，致使学生认为物理知识过难，不愿学习物理课程。

（二）大学物理教学不同专业间无区分度

大学物理教学内容的设置应因不同专业之间特点有所差异。但是现就目前独立学院非物理专业的大学物理教学情况来看，在选择物理教材时依旧以经典物理为主，教学内容讲解仍是经典物理中的案例和例题，较为陈旧。同时，计算机、化学、数学等专业的大学物理教学使用相同的课本，教学内容也基本相同，未能很好地体现大学物理知识与不同专业知识体系之间的联系，进而学生也无法意识到物理学习的重要性。

（三）缺少物理实验环节

大学物理实验是大学物理知识重要组成部分，是锻炼学生将所学物理知识运用到实践的基本环节，是培养学生良好的科学素质、创新精神和实践动手能力的基础。同时实验的基本知识、基本方法、基本技能等方面也可通过物理实验得到较系统的训练。但由于独立学院资金来源、学校定位及培养目标设定等方面的差异，学校在物理实验仪器、设备等方面的投入有限，也限制了物理实验的教学可执行度。

（四）教学方法单一

现在非物理专业的大学物理课程教学虽已经使用多媒体辅助教学，但教学方法变化并不明显，仍是以“填鸭式”教学为主。教师作为教学内容的组织者和改革者，应使用多样化，丰富性的教学方法引导学生掌握物理学知识和研究方法。不应将物理知识的面体系分解为知识点来讲解，这样不利于学生对物理知识的融会贯通，也减弱了对学生分析问题能力的培养。

（五）大学物理教学课时过少

在一本二本类院校中，非物理专业物理教学在课时安排上一般是120左右，其中要求理论教学课时不能少于100学时。但是，在独立学院中一般的非物理专业的物理教学远远达不到这个要求。于是为了在有限课时内完成教学任务，教师对教学内容进行删减，很大程度上破坏了物理知识的严谨性和逻辑性。

二、实现独立学院非物理专业大学物理教学效果最大化的思考

（一）教学内容与专业相结合

针对独立学院学生数学基础差，中学物理知识较弱的情况，不同专业的物理教学在内容选择上要具有针对性，突出物理知识在专业学习中的不可或缺性。例如计算机专业的物理教学过程中，在教学内容上应该以热学、电磁学和波动学为教学重点，将这些知识点与计算机硬件的设计、创新相结合教学，使学生了解如何提高改进电脑散热问题，选择散热材料，需要有热学和固体材料知识为基础；计算机辐射源的辐射物是什么，减弱辐射的可操作性有没有，需要有电磁学和波动学的知识等等。同时，教学内容安排上要着重近代物理知识的介绍，以讲发展史、讲原理、讲方法为主，避开物理公式的复杂数学推导。另一方面教师可利用电磁学授课部分锻炼培养学生的抽象思维、归纳总结、分析问题、解决问题等方面的能力。既可以修正非物理专业学生把物理课程视为副课的错误观点，又能够激起学生对物理学习的兴趣。

（二）更新教学方法与手段

独立学院建校时间短，教学设备先进，为教师在教学过程中提供了更多的有利条件。在教学改革大环境下，保留传统教学模式在教学过程中的优势作用，要求教师在备课时应依据不同的物理知识使用不同的教学方法，例如讲授电磁学部分教师可以使用类比法教学，锻炼培养学生的类推归纳能力；讲授热学部分教师使用整体法或者以小组讨论方式教学，避免“灌输式”教学的弊端等等。同时，应充分利用多媒体的图像、动画、影像等功能，让学生更直观，更深刻理解物理知识、原理及现象。

（三）充分发挥虚拟演示实验功能

设有大学物理实验室的独立学院甚少，为尽量减少没有物理实验室带来的不足，教师可利用多媒体将实体实验室移到屏幕上进行虚拟演示实验。例如大学物理课本中的牛顿环实验，将实验仪器（牛顿环仪、钠光灯、读数显微镜）以多角度图片形式展现给学生并做针对性的详解，使学生对实验仪器有初步感官印象；使用自做（网络）视频演示整个实验操作过程，并在演示过程中提示学生实验过程的注意事项，引起学生注意，加深学生对实验的了解。尽管整个演示实验过程中学生没有动手操作，但也实现了让学生加深对所学物理知识了解，掌握了物理实验的基本步骤和方法，在一定程度上弥补了没有物理实验课的不足。同时对教师使用相关软件的熟练程度也提出了很高要求。

（四）提高物理教学学时数

物理学中具体的专门的应用性知识极其广泛，知识在不断发展、不断更新，为完成教学计划，保证良好的教学效果，物理课程的课时应适时增加。特别是独立学院非物理专业大学物理课程的教学内容本身已是简明、精炼，如果要使物理教学完整性更好，开设必备的物理实验演示课，而这部分教学学时至少占课程总学时的1/4，才能满足教学需求。所以，完整的、良好的教学效果需要教学课时量的保障。

结束语

独立学院非物理专业的物理类课程教学质量和教学效果的提高，还需要更多人的不懈努力。文中从独立学院学生特点、教学内容、教学手段等方面粗浅地分析了如何在独立学院现有资源的基础上实现物理类课程教学效果的最大化。

【参考资料】

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［2］李化南， 肖利. 非物理专业大学物理教学改革初探[J]. 湖北广播电视大学学报， 2008（ 5） ：119-119.

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大学物理电磁学中通常要求到这样的一些物理量，如库仑力、电场强度、电势等，在计算时要求除了求出这些物理量的大小外，还要指明其方向。初学者由于受中学阶段所学方法的深刻影响，进入大学后很难适应大学的方法来判断这些物理量的方向。本文就电磁学学习中的一些物理量的方向的判断进行了总结。

一、电学部分物理量的方向的判断

在大学物理电学部分的内容中需要判断方向的物理量主要有：库仑力、电场强度、电势梯度，它们都是矢量，因此在计算这些物理量的大小时，还需指明其方向。下面分别介绍如何判断这几个物理量的方向。

1.库仑力和电场强度方向的判断

库仑定律告诉我们，在真空中两个静止点电荷之间的作用力大小与其电量的乘积成正比，与它们之间距离的平方成反比 。作用力的方向沿着两个点电荷的连线方向。即：

（1）

在判断两个点电荷的受力方向时，首先要确定施力电荷与受力电荷，式中的r0表示由施力电荷指向受力电荷的单位矢量，单位矢量的方向确定后，再进行力F的方向的判断，分两种情况来判断，如图1所示，图中矢量r为q1、q2之间的位矢，单位矢量r0的方向就代表位矢r的方向。力F的方向沿着两个点电荷q1和q2的连线，设定q1为施力电荷，q2为受力电荷。当两点电荷q1、q2极性同号时，F表现为斥力，其方向与单位矢量r0的方向相同;当两点电荷q1、q2极性相异时，F为吸力，其方向与单位矢量r0的方向相反。

图1 点电荷q1对点电荷q2的作用力

图2 点电荷的电场强度的方向

由于电场强度是根据库仑力来进行定义的，故其方向的判断与库仑力类似。判断点电荷所产生的电场强度的方向，同样先确定单位矢量r0的方向，这里规定是由场源指向场点（这一点实际上与库仑力方向的判断中r0的规定是一样的，由电场强度的定义，是在所求点P点放置一单位正点电荷q0，q0在P点所受的力即为该点的电场强度，即r0的方向由施力电荷Q指向受力电荷q0，也就是由场源指向场点），场源指产生电场强度的源，即点电荷或带电体，场点指所求点。在判断时，先要知道场源电荷的极性，若电荷Q为正电荷，则电场强度的方向沿r0的方向，反之逆着r0的方向指向电荷Q。如图2所示。若场源是连续的带电体，则都以点电荷的场强为基础，分析场强的方向是一样的。先采用微元法将带电体微分成无穷小的元，每一个元看做是点电荷，根据其极性判断元电荷产生的场强的方向，在综合来看总的方向。例如，判断均匀带电细圆环轴线上任一点的场强的方向，设其带电为Q，则，轴线上任一点的场强的方向沿轴线。

2.电势梯度方向的判断

根据电场强度与电势梯度之间的关系式E=-gradU，可知，静电场中任意点的电场强度矢量等于该点电势梯度矢量的负值。也就是说，要判断电势梯度的方向，就要先确定电场强度的方向，电势梯度的方向与电场强度的方向相反。

二、磁学部分物理量的方向的判断

磁学部分需要判断方向的物理量主要有：磁感应强度（磁场强度）、洛伦兹力、安培力、磁化强度、磁化电流等，这里只介绍常用的几个物理量的方向的判断，即磁感应强度（磁场强度）、洛伦兹力、安培力方向的判断，这几个物理量都是矢量，判断方向时均可用右手螺旋法则，尤其是两个力的方向的判断，在中学阶段曾用左手定则来判断，这里将全部用右手螺旋法则来判断。

1.磁感应强度（磁场强度）的方向判断

根据毕奥-萨伐尔定律：

电流元产生的磁感应强度的方向即为的方向，该叉积遵循右手螺旋法则，如图3所示。即用右手四指从Idl经小于1800角转到r，则伸直的大拇指的指向就是dB的方向。磁场强度的方向与磁感应强度的方向相同。

图3 右手螺旋法则判断dB的方向

图4 右手螺旋法则判断洛伦兹力的方向

2.洛伦兹力方向的判断

根据洛伦兹力公式，洛伦兹力F的方向也有两个矢量的叉积决定，因此也可用右手螺旋法则来判断。如图4所示，若已知正电荷在磁场中的运动速度的方向、磁场的方向，则运动电荷所受的磁场力（即洛伦兹力）也遵循右手螺旋法则，即右手四指指向速度v的方向，经小于1800角转向B，伸直的大拇指的方向即为正电荷的受力方向，若运动电荷极性为负，则受力方向与正电荷的受力方向相反。因此首先要判断正电荷的受力方向。

3.安培力方向的判断

同样根据安培力的公式，电流元Idl所受力的方向也由来决定。如图5所示。若已知电流的方向和磁场的方向，则可判断电流上任一电流元Idl所受的安培力的方向，即右手四指指向电流的方向，经小于180o的方向转向B，伸直的拇指的方向即为安培力的方向。

图5 右手螺旋法则判断安培力的方向

图6 用楞次定律判断回路内感应电动势的方向

三、电磁感应部分物理量的方向的判断

电磁感应部分主要判断感应电动势（或感应电流）这一物理量的方向，判断感应电动势的方向依据楞次定律，感应电流与感应电动势的方向一致。下面以磁铁朝向或逆向载流回路运动为例，分四种情况来进行感应电动势判断。如图6所示。首先规定回路l的绕行方向与回路所围面积的法向n之间的关系为右手螺旋关系如图6（a）所示。

1.当n与磁场B之间的夹角小于900时

（1）磁铁朝向回路运动时，如图6（b），回路中的磁场增强，则在回路中产生与原磁场B方向相反的磁场B感，B感的方向与回路中产生的感应电动势的方向为右手螺旋关系，因此可以判断出感应电动势的方向与回路l的绕行方向相反。

（2）磁铁逆向回路运动时，如图6（c），回路中的磁场减弱，则在回路中产生与原磁场B方向相同的磁场B感，B感的方向与回路中产生的感应电动势的方向为右手螺旋关系，因此可以判断出感应电动势的方向与回路l的绕行方向相同。

2.当n与磁场B之间的夹角大于90o时

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中图分类号：G642.0文献标识码：A文章编号：1671-0568（2012）11-0086-02

一、引言

物理学是研究物质基本运动形式及其相互转化规律的学科，它的基本理论渗透于自然科学的各个领域之中，成为自然科学的基本学科。该学科从经典物理到近代物理，构筑起物理科学知识的基础平台，通过这个平台可以培养学生的逻辑思维能力和抽象思维能力，提高学生的分析问题和解决问题的能力，以及掌握物理实验的基本技能、技巧，为学生深入学习理、工、农、医等学科的专业知识打下良好的基础。在实际教学过程中，随着教学改革的不断深入，大学物理课程的改革与建设取得了丰硕的成果，积累了一定的经验。但是，相对于信息科学技术的突飞猛进，大学物理的教学改革则显得比较缓慢。在此影响下，大学物理课程的教学也遇到了很多挑战性的问题。

二、传统大学物理教学遇到的问题

1.教学内容存在不足

大学物理课程就其基本内容来说，大部分属经典物理学的范畴，即大学物理现有知识体系内大部分的内容是物理学的经典知识，包括力学、热学、电磁学、光学等以及相对论和量子物理部分，对于近现代物理思想、方法和成就的介绍则涉及较少。这种内容设置与培养信息化人才的要求不相适应，知识陈旧直接导致部分学生缺乏学习物理的兴趣，处于被动接受的状态，学习效果较差。

2.教学方法落后，手段单一

传统的讲授式授课方式将学生置于被动地位，仅靠教师不停地讲，留给学生思考、讨论、总结的时间较少。讨论式、问题式、启发式等新型教学方法采用不多，长此以往会挫伤学生的学习主动性，教师的教学积极性也会受到打击。尽管多媒体技术早已迅速推广，但如果在教学中使用不当，教师就会变成幻灯片放映员和讲解员，学生不但无法记笔记，连思维都难以跟上，教学效果不佳，达不到提高教学质量的目的。

三、相应的对策

1.优化教学内容，激发学生学习兴趣

兴趣是学习最好的老师。如何使教学内容本身就能引起学生浓厚兴趣，是教学内容选取的关键。可从以下方面着手：第一、教学内容要背景化、过程化，即教学内容的选取要与学生所学专业有联系，能结合学习的专业知识来讲解教学内容。虽然大学物理是整个理工科的自然科学基础课，但不同的专业由于其自身特点和研究对象的差异，对大学物理课的教学有着不同的要求。因此，在为各个专业制订物理学教学计划时，应充分考虑到各专业后续专业课程，考虑到学生就业后在实际工作和研究过程中对大学物理知识的需求，为各专业订制不同的教学内容体系。例如，对计算机专业的学生，可以结合电磁学、光学的知识，分析光盘、磁盘的读写原理及鼠标定位的工作原理；对电器专业，可以运用电磁感应、涡电流等知识，分析电磁灶等电器工作原理。[1]第二、教学内容要新颖化、实用化。教学中要结合现代和前沿的物理知识、技术在实际中的应用，来介绍物理学基本原理，使这些理论表现出时代的特征。要在课堂教学中介绍科学思想方法，以此来激发学生学习兴趣。[2]第三、物理课堂教学中增加一定量的物理学史知识，可以通过活跃课堂气氛达到激发并保持学生的兴趣的目标，从而将学生的被动学习变为主动学习。同时，教师在准备物理学史资料时，更能深刻体会物理学史中概念以及定律的深刻涵义。这样，既能丰富教学的内容，保证教学过程的条理清晰，又能使学生更容易理解物理学中的抽象理论和概念，从而提高物理教学的趣味性。[3]

2.利用多种教学手段，提高教学质量

传统的大学物理教学手段是教师讲述、板书、挂图及实验演示，但这种教学模式使学生对所讲的内容缺乏一种感性的认识，学生不能从直观感知信息中获得知识。通过适当使用多媒体辅助教学，科学合理地使用动画、影像等多媒体手段，将复杂的以及物体内部的演变过程展示出来，使之简单化、明朗化。[4]此外，多媒体教学以大量的视听信息，利用不同色彩的组合、三维动画的使用等独特优势，可以更加直观地表述物理规律，更加形象地再现物理过程，逼真地展现很多平时难以看到的物理过程和物理现象，可以使大学物理教学内容表现得丰富多彩，形象生动，激发学生学习的积极性和主动性，增进对所学知识的理解和记忆，有利于想象力和思维能力的培养。[5]此外，可以利用多媒体向学生展示一些科普短片、前沿知识、科学成果，拓宽学生的知识面，提高他们的学习积极性。

要在紧密结合物理教学的基础上不断完善演示实验，不但使课堂教学生动有趣，激发学生的学习热情，还可以加深他们对书本知识的理解。例如，光学部分的“肥皂液膜的干涉条纹”、共振部分的演示实验等。所以，演示实验是大学物理课教学中不可替代的重要环节，它对教学起着相辅相成的作用，必须大力加强课堂中的演示实验。[5]如果能让学生亲手做一做演示实验，不但能从设计思想上，而且在原理、结构等方面为学生创新活动提供了借鉴。演示实验室的建立，可以很好地解决课堂上演示实验的不足之处，学生在教师指导下亲手进行演示实验，能够让他们在科学研究方面获得实践经验。

利用现代网络技术提高教学质量。可以将各种教学资源于校园网上，利用网上资源为教师和学生营造一个开放的学习环境，架起与外界沟通的桥梁。还可以通过网络让学生充分了解物理发展的相关情况。

总之，大学物理作为理工科专业重要的基础课，对学生学习专业知识有很大帮助。因此，大学物理要加大教学改革力度，努力优化教学过程，提高教学质量，为学生终身发展、全面发展服务。

参考文献：

[1]王刚.对工科大学物理教学的几点思考[J].长春师范学院(自然科学版),2006,(04).

[2]容青艳,邓永和.对工科基础物理教学的几点思考[J].湖南工程学院学报,2006,(02).

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物理学与人类的日常生活密切相关，在众多学科中，物理学与其他学科的交叉应用最为广泛，推动着各学科发展，对了解大自然的发展规律，指导人类科学活动、引导科学技术的进步起着不可估量的作用。高等学校是培养人才的摇篮，大学物理课程作为一门公共基础课程，对培养学生学习能力，解决问题的能力、乃至创新能力都是一个重要环节。随着社会的进步和多方位的人才需求，传统的教学方法已经不能满足形式发展的需要，教学改革是大势所趋，物理教学改革也在不断的进行深入开展，许多优秀的物理教师已经在某些方面取得了突破性进展，但也存在许多的问题，这不仅给我们提出了疑问，怎样才能真正激发学生学习兴趣，培养应用型人才。通过仔细的分析和日常的教学总结，发现从知识的实用性出发更容易引发学生学习的兴趣。

一、明确大学物理课程教学目标

《大学物理》是理工科专业的一门重要的必修基础课，在培养学生的科学素养、逻辑推理和创新思维等方面起着举足轻重的作用。物理学的基本原理渗透在自然科学的各个领域，包括多种思维能力，如逻辑思维、抽象思维、发散思维、集中思维等，因此，大学物理课程的教学直接影响大学生的培养质量。针对物理学的核心内容，练习学生观察和描述现象、建立物理模型的能力；分析实际问题中物理原理的能力；从物理原理上进行技术创新的能力。物理学是科学技术的源泉，是多学科交叉、转移和渗透的支撑点。因此，教师教好物理，学生学好物理都是为将来的终身学习打下了良好的基础。

二、分析大学物理教学中存在的问题

物理课程的教学对于众多的物理教育工作者来说，有很多的问题尚待解决[1]。首先从学科内容来说，整个物理学的知识点众多，相应的物理教材层出不穷，重难点不突出，很难针对学生的专业教学；其次上课过程中学生的积极性下降，听课率不高，学习热情不高涨，有玩手机、打瞌睡等现象出现；再次物理实验课考查的是学生的动手能力，部分学生没有完全参与进来，不能独立完成实验，导致动手能力不强。

三、引入实用性教学思维，培养高素质应用型人才

我们进行教学的目的是为了学生将来能更好的应用，所以在授课过程中，可以不单讲授知识点本身，更要着眼于知识点在现实生活中起什么作用或指导意义，这样才能激发学生兴趣、拓展逻辑思维、锻炼解决问题的能力。开阔学生的视野，为进一步提高教学质量可此从以下几方面进行改进：

（一）消除逃避心理

谈及物理学生们通常认为它是深奥的，很难学习并掌握，因此产生逃避心理。因此在开课初期告诉学生学习物理确实有一定难度，但不要产生抵触情绪，态度决定一切[2]。学习物理的过程好比爬山，虽山高路陡，但风景很美。让学生坚信物理就在身边，学好物理可以培养自身能力，还可以解释大自然的很多规律，甚至探索神奇的宇宙世界。

（二）总结原理归类，解释自然现象

纵观大学物理教程内容可以归结于几大部分，力学、热学、电磁学、光学、近代物理学[2]，力学中的经典定律，如万有引力定律和牛顿三定律，可以解释汽车中人的前、后倾、电梯中的超重与失重、地球的自转、卫星轨道、潮涨潮落、台风的形成等现象。热学中的热力学第一定律，告诉了我们不能实现的第一类永动机、钻木取火、汽车发动机原理等内容。电磁学中的静电场物质的电结构和静电学原理，可以解释日冕、电离层、臭氧层、雨雷电、极光、负氧离子、避雷针、静电除尘等内容。光学中的光的直线传播、反射定律和折射定律可以解释日食和月食、物体影子、林间美丽的光柱、坐井观天、小孔成像、万花筒、光纤通信、筷子弯折、虹霓景观、海市蜃楼、透镜成像等现象。近代物理学中的原子结构、电子轨道、电子能量、电子跃迁等可以解释元素周期表、能级图、发光颜色、激光、X射线断层扫描技术（CT）等的应用。

（三）转变教学手段，传统与现代相互配合

实行大学物理教学改革，并不是否定传统教学，而是在此基础上找出更适合学生学习的方法。随着现代技术的不断发展，出现了计算机辅助教学、网络视频教学等多媒体手段，有些人担心这样会逐渐否定了传统教学的方式[3]。无论是传统教学模式还是现代化教学手段，只要有正确的教学思维引导，即使相结合使用也会产生很好的教学效果。任何教学方法都不是万能的，适当加以结合运用效果更好。对于一些概念性较为抽象的物理内容，传统教学方式还是较好的方法，如果再加以实际应用举例，相信效果相得益彰。列举实用性例子就可以运用多媒体教学中的图像、视频等吸引学生的注意力，激发学生学习的兴趣。传统与现代的相互配合，可以实现教与学的优化，进而提高教学质量，促进教学改革。

四、总结

由此可见，教师可以在教学过程中总结优秀的教学想法以及学生乐于接受，循序渐进的学习方法。在大学物理课程的讲授中穿插实用性教学思维可以适当激发学生学习兴趣以及求知欲。实用性教学思维注重教学手段的更新，将传统的教学方法与现代教学方法适当有效的结合，不仅增大了授课信息量，还增强了教学直观性和趣味性，提高了教学质量，也促进了教学改革。

参考文献：

[1]崔玉，张俊.工科院校的大学物理教育改革[J].赤峰学院学报.2012，28（1）：202-203

[2]杨 艳，刘兴来，胡俊丽等.大学物理学生自主学习教学环节的探索与实践[J].物理通报2012，（7）：31-32

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中图分类号：G4 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2017）02（b）-0154-02

以物理学基础知识为内容的大学物理基础课，包括经典力学、电磁学、热学、光学、近代物理等内容，是理工科学生重要的基础课程，是培养他们成为工程技术人员所必备的知识。非物理类的工科专业开设大学物理基础课的作用，一方面使得学生有较系统的物理知识，为其他学科打好物理基础；另一方面使学生掌握科学的研究问题的方法，激l探索和创新精神，提高人才素质。然而，从当前非物理类工科专业大学物理教学实践来看，普遍存在一些问题。例如，非物理类专业学生认为物理的实用性不强，对专业帮助不大，不重视物理课的学习。又如，由于大学物理教学的本身时间少，内容难以展开，难以令学生深刻理解。再如，物理教材内容陈旧，近代物理内容涉及较少，物理前沿及其在高科技应用方面的内容也相对较少，影响了学生的积极性。针对教学中存在的问题，结合笔者教学经验及其他教学工作者在物理教学中的经验与成果，笔者认为应该从以下几个方面针对该校非物理类工科专业大学物理基础课程教学进行改革。

1 教学内容的优化

（1）制定适合各专业的教学大纲。物理学的基本概念和基本规律是自然科学中其他很多学科的重要基础，但不同学科专业在应用物理学基础时，侧重点并不一样。例如，机械专业课主要会应用力学部分的内容；而电气专业则在专业课学习中偏重应用物理学电磁学部分的知识。因此在制定教学大纲时，可以根据不同专业的需求，适当增加重点部分的课时，突出重点，减少次要部分的课时。针对专业的特点，把教学的重点放在与专业结合紧密的部分，使学生把握重点，便于为日后专业打好基础。

（2）注重物理学经典部分知识点阐述，突出教学基本内容与物理学思想，求精不求全。物理学是研究物质世界中最普遍的运动规律的一门学科，是众多其他自然科学的重要基础。由于非物理类专业学时有限，因此必须在保证物理学基本内容教学的基础上对物理教学进行提炼。针对这一情况，笔者采用了以下几点做法：①重要的概念，阐述要严谨、准确，但是避免涉及过多的只有物理类学生层级需要掌握的诸如理论的来源、依据以及过于细节的问题，结合应用，注重物理思想方法的传递。例如在近代物理部分的教学，光的波粒二象性由普遍的对称性规律猜想到物质的波粒二象性，简化其中的物理推倒，但是使得学生学习到一种类推―猜想―验证的科学方法。②习题的选择与解题方式上，突出最重要的物理概念、物理思想，避免过于复杂的数学推倒。从多次的考试总结中发现，学生主要是对基础部分掌握得不牢靠，很多学生没从根本上理解物理规律，这样何谈应用。所以例题习题应避免偏难怪，应当选择经典的题目，使学生打好基础，理解好最基本的概念。

（3）注重联系现代科技，加强技术应用部分讲解，突出工科特色。 由于工科不同于理科，更注重实践应用，因此物理教学中，应当多联系科技前沿应用，一方面可以提高学生学习兴趣；另一方面可以让学生为学科应用打好基础。例如，在光学的教学中，突出了对激光与应用部分的讲解，提升了学生学习兴趣，并使学生对光学现展应用有了更多的了解。又比如在电磁学中磁介质与电介质的讲解，结合了笔者对材料学的科学研究，使学生们学习到物理在现代存储器中的应用发展，了解了物理是如何推动技术革命与发展的。

（4）培养学生专业思想工程意识， 拓宽教学渠道，以课外阅读、电子阅读的形式拓展物理学教学内容。由于安排的学时有限，但标准又不能降低，既要保证学生对基础的掌握扎实，还要学生了解物理学的应用与外延。针对这个矛盾，笔者把部分拓展内容以课外阅读和电子资料阅读的形式推荐给学生，辅助同学们学习。这样使得学生了解到物理学史如何延伸到其他的现代科学领域中，进一步促进知识的衔接与掌握，拓宽学生的知识面。

2 教学方法的改进

2.1 采用双向交流的互动式教学方法

前期教学中，笔者采用传统的教学方法，发现课堂气氛较差，学生互动性不高。但是启发式教学可以引导学生去发现问题，并自行寻找解决办法，这样更能激发学生的好奇心、想象力，使学生注意力集中，在对问题研究、探索、分析和解决时，也培养了他们的学习能力与创新能力。因此遵循这个原则，为调动学生的积极性，后期采用了启发式教学、教师-学生双向交流的教学方式，在新课学习前提出一个物理学的基本问题，先由大家大胆猜想，并回忆高中基本的物理知识，再由老师引导到物理学家的发现过程，学生的积极性提高，课堂气氛转好。笔者在2014级汽服工程专业大学物理教学中，进一步提出采用五步式教学法，即预习部分、提出问题、分组讨论、老师讲解、学生总结。首先是学生们预习；然后由教师创设问题，根据问题学生们分组进行研究讨论；接下来教师根据讨论情况针对性地进行讲解；最后再由学生们进行总结。学生变被动为主动，提高了学习兴趣，同时也提高了同学们的创新意识和创新能力。又如，笔者在力学、热学部分教学习题课中，采用由学生讲解，老师辅助指导的教学方法。发现学生甚至提出了课本上没有的新颖的解题思路与方法。证明这种互动式教学收效良好，能调动学生主观能动性和学习的积极性，增强课堂气氛，提高学习效果。

2.2 利用演示实验进行辅助教学

由于物理学不同于数学，是一门实验性很强的学科，演示实验有效地激发学生的兴趣与想象力，帮助学生们更好地理解理论知识。但是有的设备不方便带入课堂演示，可以采用多媒体视频的办法来演示。而对于那些便于携带又效果明显的演示实验，比如“音叉的共振、茹科夫斯基转椅演示角动量守恒”则可安排在课堂上进行。

2.3 利用多媒体资源激发学生学习兴趣

物理教学由于自身的一些特点，比如理论概念多、内容深、公式计算多，容易让学生望而却步丧失学习兴趣。但是物理学又有自身和自然的奥秘探索、现代科技结合紧密的特点，如果引导恰当，又很容易激发学生的学习兴趣。笔者发现在实践教学中，同学们容易对多媒体视频教学充满兴趣。比如，在光学的学习中，笔者播放了《BBC光之舞》纪录片片段，其中的物理学史科学家趣闻、科学的猜想与发现的过程，不但激发了学生的兴趣，并且拓宽了学生的知识面，使学生对波动光波原本抽象的概念有了形象的理解认知。又如在近代物理学习中，《一分钟物理》这部视频短小精悍、讲解生动、想象力丰富，将复杂理论与奇思妙想结合，呈现给学生们一个妙趣横生的物理世界。

2.4 利用网络技术构建教学辅助平台

由于工科大学物理课堂学时有限，那么采用网络教学辅助平台作榭翁媒萄У难由旌屯卣梗能极大地补充课堂学时有限的不足，提高学生学习物理的兴趣，并且有利于培养学生自主学习能力。大学物理精品课程网站还在不断地建立和完善， 网上课程、网络答疑作为兴起的学习方式，灵活补充课时有限的不足，越来越广泛地被同学们使用和接受。这种网络教辅平台学习方式，一方面方便学生随时通过网络预习、复习、学习新的理论知识，巩固已学过的理论知识，加深对知识的理解；另一方面还可以请同学们将不懂的问题在网上留言、参与讨论，留下自己的观点及对教师上课的建议。这种学习方法十分灵活、不受时间地点限制，方便学生学习，较好地解决了大学物理课程难与学时少之间的矛盾。

综上，笔者对工科大学物理教学提出了一些自己的感悟和建议。从该校2014、2015级机械、电气、汽服工程专业学生学学物理的教学中发现，结合专业侧重基础讲解并与专业结合突出应用实践；引入演示实验、多媒体教学、网络教学提升学生学习兴趣；采用互动式教学方法，促进学生学习自主性、激发学生创造力，改革方案具有一定的成效，教学效果有一定的增强。

参考文献

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[2] 凌滨，管雪梅，赵亚风.研究性教学法在《TRUZ理论》本科教学中的应用[J].成人教育，2009，29（5）：82-83.

[3] 赵敏福，张波，杨欢，等.研究性学习在大学物理实验教学中的实践与思考[J].皖西学院学报，2010，26（5）：49-51.

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物理概念作为物理学知识体系的支柱，对其理解和掌握的程度直接影响到教学质量。对物理概念教学的实施原则和方式进行了探讨:实施要求在知识传授过程中不仅仅停留在概念本身，更需要从物理概念的需求背景、本质内涵和外延、适用范围、缺陷和改进等诸多方面进行讲解，使学生形成一个完整清晰的物理图像。实施方式要求创造好的学习环境来激发学生的兴趣以及调动学生的主观能动性和创造力。通过有效启发学生的思考，并使其受到科学精神的感染，达到有效理解和掌握物理概念的目的。

关键词:

物理学概念;科学素质;科学精神;教学方法;教学效果

物理学是研究宇宙中存在的各种基本物质结构及其运动和相互作用规律的学科，是人类认识自然和改造自然的工具。大学开设的物理基础课，可培养学生的科学素质和品质，也为后续专业课程学习奠定基础［1］。物理基本概念用于概括、归纳、表述事物变化的基本规律，是学科基础，对其深入学习可培养学生物理学的研究方法和思维［2］。

1物理概念教学的意义

大学物理通过向学生传授基础物理知识，培养学生基本的物理思维能力、科学品质以及物理学研究方法［3］。物理学概念(包括原理、定理、定律)是针对学科发展需要，在实验和理论基础上，通过反复的概括、抽象和归纳得到的，体现了学科的思维和发展方向，相应的学习和掌握至关重要［2］。

1．1培养解决和分析问题的能力

物理概念是物理学发展的支柱，任何一门物理学分支的发展都离不开特有物理概念的引入。如力学的发展，离不开力、力矩、动量、能量等基本物理概念的支撑。为了描述阻止物体的力，引入摩擦力，根据物体运动方式不同，又分为滚动和滑动摩擦力;为了研究物体的形变特性，引入了压力、剪切力等概念［4］。

1．2培养物理学的辩证和统一研究思维

有些物理概念是矛盾的结合体，如光的本质，即“波粒二象性”，对其认识一波三折。最早笛卡尔、牛顿的微粒学说，成功解释了光的直线传播现象。波动学说起源于胡克，认为光是类似水波振动，惠更斯提出光是纵波。“牛顿环”体现了光的波动性，却以微粒和以太进行解释。随着托马斯•杨干涉、菲涅耳衍射、麦克斯韦电磁场理论研究，以及赫兹(Hertz)对光的电磁波本质实验证明，人们逐步接受了光的波动性。直到19世纪末，在光电效应研究基础上，爱因斯坦提出了光的“波粒二象性”［5］，为新学说奠定了基础，如康普顿效应，德布罗意物质波、测不准原理、薛定谔波动方程等。

1．3培养融会贯通、触类旁通能力

很多物理概念会经历提出、实验或理论证实，逐步推广和深化，甚至扩展到其他领域的过程。这说明该概念的思维反映事物本质，精确描述了对象特征。如热学里“熵”概念，最先由克劳修斯(Clausius)基于描述热机循环状态的需要而提出，后来分子运动论将其解释为不可逆热力学过程是趋向于概论增加的态变化(波耳兹曼熵)。经过多年沉淀，又被控制论、数论、概率论、生命科学、天体物理等领域引入并应用，说明其思维方式被认同［6］。教学中可以把熵作为专题进行讲解，从不同学科集中阐述物理思维。

2物理概念教学的方法

大学物理学的教学目的如下:

1)通过掌握基础物理知识，为学习后续专业知识打好基础;

2)全面了解物理学研究方法、基本概念、物理图像以及历史渊源、发展等;

3)培养和提高大学生科学素质、思想、品质、精神等，通过了解科学发展的曲折和艰辛，科学研究的合作和乐趣等，培养学生科学思维方法、求真务实的科学品格，使其初步具备科学研究能力［1，7］。下面结合物理学特点以及教育理论和实践，对物理概念教学方法进行探讨。

2．1引入物理概念背景的教育需求

介绍物理学概念背景帮助学生充分理解概念引入的意义和作用。在此基础上，设计问题引导学生进行自我思考，如:若你们在此背景下引入新概念，应该采用什么概念来描述物质特性或规律，它与现有概念相比有哪些优缺点?通过学生的深入思考和讨论，使其充分认识和理解所引物理学概念的意义和重要性。这也是启发式教学的常用方式［8］。如讲解微粒比表面时，根据背景提问:对于一个物体而言，表面原子存在大量断键而很不稳定，表现为较强活性，是不是体积越大活性越强?通过讨论发现单纯的体积特征不合理，体积越大，内部包含原子数越多。进一步提问:如何描述微粒活性，并进行相应对比?这会激发学生的兴趣，出现类似单位质量的物质表面等答案。最后，指出微观粒子的尺寸效应最为重要，引出单位体积的表面积概念，即比表面积。

2．2讲清物理概念的本质内涵和外延物理概念的发展

体现在内涵不断丰富和外延在不同领域的扩展。温度概念的发展就体现了内涵的丰富，从表征“环境的冷热程度”到“分子平均平动动能的量度”，再到“物体内部分子的无规则热运动剧烈程度”，最后推广到“粒子集居数的反转现象”，也就是“系统处于总能量高于平均能量的状态”，并提出负温度的概念。折射率的概念则体现了其外延的扩展，最初表征不同材料之间的偏折，后表征传播速度。其实光传输的速度决定于材料原子之间电场的大小，也体现了原子结合力的高低，所以所承载的外延信息很多，包括光学、原子物理以及物质结构等不同学科。一些物理学概念是联系不同领域的纽带，如阿伏伽德罗常数是联系宏观与微观的桥梁，对其内涵的理解比单纯数值更有意义。

2．3循序渐进和系统性的教学

有些概念贯穿于整个物理学体系中，需要多学科的共同学习才能深入和系统地认识。以物理学中极其重要的“场”的概念为例，最先由法拉第(Faraday)基于电磁相互作用的超距观点提出并进行直观描述;随后麦克斯韦从数学上推导了电场和磁场强度的波动方程，深刻地阐述了电磁场能量的分布［9］;列别捷夫(Lebedev)通过对光压的观测证明了电磁场动量特性;爱因斯坦狭义相对论的创立，证明场是物质存在的一种形式，具有能量、动量和质量;量子力学体现了场的“波粒二象性”;电磁场量子理论证明光子是电磁场的基本微粒，可与正负电子对相互转化，具有实物转化性，丰富了场的物理本质和内涵［10］。“场”在电磁学、力学、相对论、量子力学等领域都有体现。教学中要从“场”的基本特性、规律和共性出发，逐步深入:最初通过力学中重力(万有引力)引入重力场强、重力势能(引力场强、引力势函数)，初步建立场的概念;电磁学或电动力学则通过电荷库仑力场引入库仑场强和库仑势，通过场矢量的通量分析和环流分析分别得到高斯定理和安培环路定理;相对论和量子力学通过波函数分析进一步加深对场的理解。

2．4引入必要的物理学史教育

物理学的发展过程是科学家为了解决自然界遇到的新问题而不断探索的过程，所提物理概念是对所描述对象的高度概括［11］。新概念的提出、完善和修正需要科学检验和论证，错误的被或修正，正确的被采用或推广，这体现了物理学思维方式。结合物理学史，对成功或失败的物理概念进行分析和对比，有助于培养学生理性思维。成功实例:原子物理中“紫外灾难”催生了普朗克(planck)的量子概念，后来爱因斯坦的光量子说，成功地解释了光电效应，开启了量子力学新篇章;描述基本粒子单元的夸克(quark)概念，被逐渐证实。失败实例:描述光传输的“以太”概念被实验否定。当前还有很多概念亟待进一步论证，波尔(Bohr)与爱因斯坦关于量子力学的著名论战就是一个很好的证明。这可以培养学生思辨的习惯、求实的精神和相互包容的优良品质。

2．5构建清晰物理图像

很多概念的提出都基于不同的研究思路和思维，需要建立完整清晰的物理图像再现其物理思维和描述意义［12］。以麦克斯韦方程组为例，它体现了电磁学基本研究思路:对电场和磁场进行曲面和曲线积分，得到相应的源。学科适用范围体现了不同思维，如电磁学规律是基于宏观的分析，量子力学是处理微观世界的规律，具有完全不同的研究思路和适用范围。以电磁波发射为例，电动力学基于LC振荡，量子力学电子跃迁。对比讲解对构建知识体系和正确应用很有益。形象化表述是构建物理图像的主要方法之一，如在光学中讲述菲尼尔圆孔衍射的光强空间分布规律时，可以采用半波带法、矢量图解法等进行分解，达到获得清晰物理图像的目的［13］。加强实验教学有助于构建物理图像，可分为重建性和探究性，通过实验再现物理知识或根据预设要求通过实验得到结果。

3教学措施和效果

为了有效开展物理概念教学，我们对教学方法进行了改革，主要涉及到:分组讨论式教学、改革考试方式、推行非标准化答案、重建基本概念、推荐内容丰富的教材和参考书、加强实验教学等。分组讨论式教学是创造机会使学生对物理概念的提出背景、必要性、可以解决的问题进行深入讨论，在争论中增强对概念本质的认识。典型问题有:物理概念需求背景、自我设想和构建、解决问题程度和预期目标、现有物理概念对比等。通过以上教学，学生在考试中对基本概念的描述正确率大大增加，平均得分率由72%提高到83%。非标准化答案旨在锻炼学生想象力和发散性思维，围绕物理概念进行问题设计，采用多种表述方式进行分析。采用撰写论文形式进行考试，要求学生通过文献查询、收集信息等方式来阐述物理概念的内涵和外延等，全面锻炼学生能力:信息查询、归纳总结以及写作表述能力等。考试成绩比重由原来的15%增加到30%，更能体现学生能力水平。随着学习不断深入，需要通过扩展物理概念的内涵或外延对新事物及其特性规律进行描述。如随着激光光强的增加，对材料的光电离会由单光子电离扩展到多光子电离，由线性光学扩展到非线性光学以及激光等离子体物理［14］。推荐内容丰富的教材和参考书也是一种很好的方式。如原子物理教学中可推荐杨福家的《原子物理学》［15］，该书图文并茂，有很多经典故事，同时设计了很多启发式问题，使用者反映良好。光学教学中可推荐冯国英、周寿桓编写的《波动光学》［16］，该书内容丰富，主要物理概念和定律后面附有Matlab应用实例，有利于学生学以致用和形象化理解物理概念。另外，美国学者ArtHobson编写的《物理学的概念与文化素养》等，都能为物理学概念的学习提供很好的参考。

4结语

物理学概念是物理学发展和前进的基石，体现了研究过程中遇到的新问题，反映了为了解决问题提出的新思维和方法，表征了物理学发展的趋势和方向。物理学概念学习主要体现在基础知识的掌握、科学品质和精神的培养、科学素质的锻炼等方面。从教学方法上需要从构建物理图像出发，结合物理学史的引入，激发学生主动性，达到全面掌握物理概念内涵和外延的目的。具体实施方式上，可以结合考试改革、非标准化答案、推荐优秀教材等来实现。

参考文献:

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［2］张玉峰，郭玉英．围绕学科核心概念建构物理概念的若干思考［J］．课程•教材•教法，2015，5(35):99－102．

［3］秦吉红，梁颖．在大学物理教学中应加强科学素养的案例剖析:纪念黄祖洽先生［J］．大学物理，2015，34(2):15－18．

［4］乔通．科学教育中重要概念教学的国际比较研究:以“力学”概念教学为例［J］．全球教育展望，2015，5(44):118－124.

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【关键词】角色互换教学法职业教育教学效果

我国职业教育师资队伍是职业院校教师的主要来源，但是目前其师资专业化水平还有待提高。职教师资的培养目标是要培养具备“双师型”素质以及在教学实践中把职业分析、技术应用、教育手段融为一体的能力的师资。而职教物理类专业的学生不仅要掌握物理基本知识，更要具备物理教学技能，因为物理是一门抽象的学科，在语言表述上难以做到通俗易懂。因此，我们在制定教学计划时，对原有的教学模块进行了修改，加大了教学技能和实践的比重。其中，角色互换法在物理课程的教学中进行推广，本文以大学物理电磁学部分的教学作为例子，说明这种方法的教学效果。

一、角色互换教学法的理念

心理学家莫雷诺认为：角色置换是一种心里挑战，它让人暂时置身于对立面及他人的社会角色，并按照这一角色所要求的方式、态度行事，以增进人们对他人的社会角色及自身角色的理解，通过感受的反馈，更有效的履行自己的角色。它是一种非常好的综合素质和能力训练的教学方法，通过教师与学生之间的角色转换，能从真正意义上做到发挥学生的主体作用和体现教师的主导地位，充分调动学生的积极性、主动性，激发学习兴趣，提高自学能力，培养学生探究能力和创新精神，使教学真正地服务于学生。

对于职教类专业的学生，角色转换教学法不仅使学生掌握基础知识，培养动手能力及创新精神之外，还能够使学生积累教学经验，掌握教学技能，为今后从事教育工作打下坚实基础。

二、角色互换教学法的设计

本实践在职教师范物理学班级进行实施，共有三年级的40名学生参加。首先把40名学生分成十组，4人一组，根据教学大纲，选取电磁学课程的十个重点问题，每个小组选取一个问题，抽签决定。每个小组选出一名组长，分配任务，小组讨论如何上好这堂课，组内任务分配。

学生自行查阅文献，深入理解基本理论，制定教学方法，设计教学过程，制作教学道具和多媒体教学课件。在学生上课之前，每个小组要向老师简单介绍他们的思路和方法，老师提出修改意见，学生进一步完善。

小组在做好充分的准备之后，派出一名成员转换成教师，在课堂上给学生上一堂完整的课。教师与每个小组组长记录课堂教学过程，并进行详细的教学评价，打分。分数作为本课程总成绩的30%，每个小组的四个成员分数相同，这样可以锻炼他们的合作能力，并引起重视。

课后老师和学生一起分析这堂课的教学方法和存在的问题，并提出改进意见。

三、教学评价与效果反馈

对学生的教学评价主要从教学设计、教学课堂表现、多媒体课件及道具制作三个方面来评价，其中每个方面有更具体的评价细则。课程考核进行了较大的改革，从原来单一的理论考试形式变成了综合能力考核，其中理论考试成绩占总分的50%，课堂教学得分占30%，作业和课堂表现占20%。

为了了解角色互换教学方法的效果，我们还特意委托这些学生实习的所在中学或者技校，对他们的上课表现给以详细的评价。反馈结果表明，用角色互换法教育的学生得到普遍好评，基本成绩在良好以上，很多学生得到优秀的评价。总结这些反馈意见，我们发现，与没有采用角色互换法上课的学生相比，这些学生的能力具有较大的提升，主要体现在以下几个方面：

1、培养了学生的自信心和素质，锻炼了胆量，提高了表述能力。

2、学生的主动学习积极性得到较大提高，从而培养了自学能力。

3、提高了学生教学能力、制作教学道具和设计教学课件的能力。