高中物理到大学物理过渡性教学探讨

马 倩 赵小妹 张 菲 夏候平

①宝鸡文理学院物理与光电技术学院 ②西安高新第一中学 ③武功县普集高级中学

目前，大学物理主要面向理工科专业开设的必修课程，该课程主要培养学生科学的思维方法和研究方法，但对很多学生来说，大学物理也是一门难学的学科，甚至出现严重的挂科现象。本文主要基于大学生已有的高中物理知识，在教学过程中对比之前高中物理与大学物理的区别与联系，利用过渡性教学方式激发学生兴趣，培养学生思维能力，改善学生学习方法，同时引导学生思考发现物理规律及物理现象本质，实现有效的过渡性教学，提高大学物理的教学效果。

1 引言

从初中开始接触物理再到高中学生对物理已有5年的学习，所以物理对本科生来说并不陌生，而大学物理主要面对理工学生开设的一门必修课[1-2]，大学物理是高中物理的延展，不同专业对物理的能力要求是不一样的，高中物理给理工科大学生继续学习大学物理打下了坚实的理论基础[3-5]。高中物理主要在条件简单的物理情境中，根据比较直观的物理现象在学生已有经验认知的基础上，定性的总结物理规律，要求会一些简单情景下的理论推导，进行相关的计算[6]。而大学物理是在高中物理基础上，分析更接近实际情境的物理现象，要定量的总结物理规律，会用到高等数学中的微积分来计算[7-8]。虽然大学物理与高中物理有部分内容是重复的，但是每年大学物理考试过关率极低，大部分学生反映大学物理学习困难,主要原因三方面[9]：①高中知识薄弱没有良好的物理基础；②大学物理课程内容多但课时少，学生跟不上节奏，学习习惯和学习方式不合适 ；③大学物理对学生思维能力和数学水平的要求难度跨越很大。为了使学生真正适应大学物理的教学，本文主要从过渡性教学方面做以改善，结合一些大学物理教学知识点，构建物理知识体系，改善学生学习方式方法，提高本课程教学效率。

2 高中物理与大学物理的区别和联系

为了实现过渡性教学，首先必须明白高中物理与大学物理之间的区别与联系，两者既相互区别又相互联系密不可分。高中物理研究的是一些较为基本层面的物质运动规律以及一些定理、定律和公式，而大学物理则是扩展了知识面、加深了知识的深度。当然，二者都是由力学、热学、电磁学、光学、原子物理学五部分组成。高中时所接触的物理知识都是经典物理中的宏观、低速领域、而大学物理则是涉及到微观领域的知识。

在高中时，物理研究对象基本上都是一些恒量，也就是大小和方向不随时间改变，直接给学生推导物理公式加以应用，并不具有一般性来处理物理规律。但是当问题变成变量问题时，高中物理知识无法处理这些问题，所以需要进行大学物理学习，通过大学物理的学习给出研究物理规律一般式，既可以解决恒量问题也可以解决变量问题，在大学物理中采用微元思想求解，提出瞬时的概念，所以大学物理可以处理变量问题。再者，大学物理中大部分物理量的引入与建立不同于高中物理。大学物理中引入矢量与算符（叉乘），高中物理中我们常常在解决问题之前已经分析了运动的维度，或者物理量的方向已知，那么该问题只有一个维度，可以用标量来处理。而到了大学物理中物理量的定义本身具有矢量性，之前在高中中的点乘将会变为叉乘，叉乘体现了物理量的矢量性，其符合右手定则，此时我们不再采用高中的左手定则。

总的来说，两者的区别在于两点—瞬时性和矢量性，两者在教学中的关系相辅相成，高中物理与大学物理处于特殊与一般的关系，高中物理研究特殊简单的物理规律，而大学物理对高中物理进行延伸与拓展，可以解决一般性的问题，大学物理教学过程的实现也是站在高中的基础上给学生构建知识体系从而改善教学效果。

3 高中物理到大学物理过渡性教学

何为过渡性教学，即借助于学生目前现有的物理知识基础引导学生思考物理规律之间的内在联系以及物理现象的本质，使学生掌握由特殊到一般、透过现象看本质的方法论，形成完整的知识体系，培养学生分析问题解决问题，以及创新能力，吸引学生的兴趣，克服对大学物理厌学心里，从而达到良好的教学效果。作为主讲教师如何实施过渡性教学也显得尤为重要。以数学微积分和物理量的矢量性为纽带阐述过渡性教学实施。

首先，过渡性教学微元极限思想的利用。大学物理借助于高等数学工具处理复杂的物理问题的过程。高中速度的定义：物体运动的位移△ x 跟发生这段位移所用的时间△ t 的比值；进入大学物理速度定义为位移对时间的一阶导数，如何理解呢？此速度为瞬时速度何为瞬时，即每时每刻，借助高中的定义以及极限思想，当时间△ t无限小趋近于0即dt即瞬时性，对应的位移也会变为微分所以。反过来位移，在运用高等数学的同时注重数学对物理的转化，物理的矢量性以及该有的物理意义。同样在连续带电体场分布时也可借助微元思想，在上取电量 计算其所对应的场总场传授学生微元思想的应用并将其贯穿与大学物理教学。

其次，过渡性教学物理量矢量性应用。不同于高中物理，一些物理量的定义式中已经带入物理量的是矢量型。比如安培力大小高中定义F=BIL，方向左手定则来判断，此时电流与磁场垂直，那么电流与磁场任意方向时感受的里如何计算？进入大学物理电流源感受磁场的安培力定义为，此定义具有一般性，感受到力的大小取决电流和磁场的夹角满足右手叉乘矢量运算，我们发现高中所学安培力就是大学物理一种特例。利用矢量性同时解决了从特殊到一般的认知。

最后，物理现象的本质认知。基于高中物理知识，摩擦起电，经常用到一个典型的例子，圆珠笔与头发摩擦可以吸引小纸屑，那么问题来了，笔是带电的而纸屑不带电，根据同性相斥异性相吸不该吸引纸屑。之所以吸引肯定纸屑带有电性了，为何会有电性？那么大学物理开设了极化这节课，通过该节课让学生认识到知识的不足，笔带电周围产生场极化了纸屑从而使纸屑有了电性。基于学生高中知识：电力线不相交不闭合，电力线描述电场，电力线不闭合的原因是什么呢？大学物理课程进行深入的学习高斯定理，高斯定理告诉我们电场是有源场，它的源就是电荷，所以电力线起于正电荷止于负电荷在无电荷处不间断，所以是不闭合的。同时高斯定理可以用来解决电荷具有对称分布带电体的场分布，比如无限大板平行板电容器，引导学生思考高中的解决方式，和新知识的解决问题的思维方式的差异，培养学生思维能力。同样利用类比法研究磁场，培养在学习过程中学习方法的应用。注重方法论教学，掌握解决问题的能力。

4 结论

本文主要集中于如何在大学物理课程中实施过渡性教学，再基于大学生已有的高中物理知识，教学过程中对比高中物理与大学物理的区别与联系，利用高等数学作为工具，借助微积分思想和部分物理量矢量特性实现了高中物理到大学物理的有效过渡，同时在教学过程中培养的学生的思维能力和研究方法，引导学生思考发现物理规律及物理现象本质，实现有效的过渡性教学，从而提高大学物理课堂的教学效果。