大学物理教学思路

一、建国后,全国理工科大学的物理教学,统统都以翻译的前苏联教材来进行,在没有合适的苏联教材可供选用时,乃用《达夫物理学》暂代。于是,教育部便聘请了苏联专家巴巴诺夫专门为工科物理教学,组织编写了一套《物理学》(三卷本),此书于1954年前后在全国通用。上世纪六十年代,国内各大学又以国产教材来代替所用的苏联教材。至于工科物理教材,则正式出版的有云南大学顾建中编著的《普通物理学》,上海交大程守洙与同济大学江之永合编的《普通物理学》。后者在国内工科院校使用较广,影响也大,目前,该版本已出了第五版。多年来,不少院校的物理教学主要使用这套教材。从风格、体系以及涵盖的物理学知识来看,它与苏联专家组织编写的《物理学》相差不大。虽然在第五版中增加了不少现代物理学的内容,扩充了知识面,但这些内容大都以“*”号或阅读材料的形式给出。由于教材体系所制,又因教学学时数的限制,故教师在授课时大都予以删除,不予讲解。近几年来,工科物理又都改称大学物理。但各学校大学物理学的授课情况,大致仍维持在“程、江本”1992年修改版的水平上。

二、使用“程、江本”教学体系存在的缺陷从我们多年使用此教材的经验来看,“程、江本”《普通物理学》存在以下缺陷:

1.与中学物理学的体系和编排次序基本重复。名为《普通物理学》,实为中学物理的解读和深化。大学新生在中学,也许从他们的物理老师口中,听说过相对论、量子物理、激光以及天体物理中很多有趣的和激动人心的物理现象。但进入大学后,物理课和物理教师展现在他们面前的,仍然是中学物理中所熟知的滑轮、斜面、抛体、点电荷、理想气体等古董。大学的普通物理除增加了一点难度和数学的复杂性以外,大学生们并未发现有多少重大的、新的、现代的思想和理论呈现在他们面前。这样就使得一些有才能的,对现代科学充满激情的大学生感到非常的沮丧,学习情绪顿减!反过来,对物理课的教学造成负面影响。多年来,大学生的物理成绩普遍上不去,这恐怕是一个重要原因之一。

2.程、江的《普通物理学》事实上是物理专业普通物理教材的缩写本。在理科的物理系,学生要用两年(或更多的)时间学习普通物理,目的是为专业基础课———四大力学(理论力学、热力学、电动力学和量子力学)的学习,打下坚实的基础,然后,再开设专业课或专门化的课程。通过这样一个程序,使物理系的学生,具有扎实的经典物理的知识,为今后掌握和精通现代物理的思想、方法、理论和实践做准备。所以,在理科的普通物理,以经典物理的理论和方法为主。而“程、江本”《普通物理学》只向工科学生讲了一些经“压缩过”的经典物理学知识。这就有意无意地拉大了工科学生与现代物理学之间的差距。这样的工科大学生不可能较好地领会现代物理的思想、方法、理论和实践,即使物理学学得很好的学生,对现代物理也知之甚少。

3.目前,人类已进入新世纪。经过上世纪的发展和准备,现代科学和技术更是日新月异,得到迅猛的发展。就物理学本身来看,它已从局部的决定论、线性化、对保守系统的研究等,进入到对整体的可能性、非线性和耗散结构的研究,产生了很多新思想、新概念和新方法。物理科学的成就,已深深地溶入了现代技术之中。上世纪,量子物理、固体理论几乎是物理学家的专利。而今天,它已在现代科技中扮演了主要角色。因此,程、江本《普通物理学》的旧体系,已经落后于现代科技的发展,与现代科技发展的水平完全不相适应。它只能让学生学习知识,但不能学习知识结构;只能让学生学习物理定律,但不能学到发展物理理论的方法;也学不到现代认识论的基本观点等等。

三、物理教学改革必须突破旧的教材体系

这些年来,我们深切的感觉到工科物理教材已到了非改不可的时候了。应该用现代的教育思想和手段,现代物理科学和现代技术的成就来改造原有的物理教材。只有如此,才能培养出面向新世纪、面向未来、面向现代化的,具有创新能力的高素质人才。只有如此,才能使工科物理教学适应新形势,上一个新台阶。

多年来,我们虽有这些感觉,但没有适当的教材,这些想法无法付诸实现。“九五”以来,新出版了众多工科物理学教材,倡导改革。我们注意到以中国科技大学汪克林教授为顾问,由北京科技大学朱荣华教授主编的一套《基础物理学》教材。这套教材是教育部工科物理课委会组织编写的,面向二十一世纪的普通高等教育“九五”国家级重点教材,是专为工科院校编写的。已于2000年由高教出版社出版。国家教育部打算在五年内全面推开,广泛使用。使它逐渐成为我国工科院校物理教学的主导教材。最近,我们详细翻阅了这套教材,从中看到这套教材以大科学为背景,以全新的视角,以现代教育思想和现代科技成就为主线,向工科学生介绍现代物理学的整体知识结构。是对学生进行科学素质教育和知识创新教育的一本好书。这为工科院校的学生,掌握现代高新技术提供了一个全新的物理平台,为培养21世纪的创新人才提供了新理论、新方法、新观点。我们相信,这套教材的广泛使用,也许会为我国工科物理教学开创一个新局面。

四、实践检验新体系的可行性设想

上述预期,可以用实践的方法进行检验。因此设想,从新招入的新生开始,由对此项工作感兴趣的物理教师,在部分学生中进行试验,试用这套教材。为保证试验能顺利进行,并解决教师“能教”,学生“能学”以及其它有关的问题,需要有下列条件的配合:

1.作为《大学物理》课程建设的一部分,可以将这项工作作为教改项目专门立项,进行研究和实践。学校提供一定的资金支持,以作为资料搜集及学术交流之用;

2.首先选一个或两个学院,挑选组织两个班(约300学生左右)试验。其中一个为重点专业;一个为普通本科专业。通过试验以取得教和学的适应性方面的第一手资料。用实践的方法来认识和考查应用这套教材的实际可行性;

3.由于《基础物理学》的体系与现有《大学物理学》的体系完全不同。因此,试验学生单独布置作业、单独进行考试。不参加物理课的全校统考。至于教学效果的评价,可以研究一套评价体系进行客观的评估。