《物理学原理在工程技术中的应用》一书的编写体会.doc

物理学原理在工程技术中的应用一书的编写体会摘要：工程应用物理专题读物的编写是有实际意义的，它既可作为物理教师的教学参考，也可作为工科学生的自学参考资料。本文结合物理学原理在工程技术中的应用书的改编工作，从编写思路，内容选择、细节处理等方面讲述了编写工程应用物理专题的一些体会。关键词：工程应用 ；编写体会；大学物理物理学原理在工程技术中的应用一书是高等教育出版社出版，面向21世纪课程教材。为了使该书的内容更加体现时代性和科学性，该书主编马文蔚教授和解希顺教授从2004年就开始着手该书的改编工作。非常幸运，笔者与学科点的老师和同学从2004年十月份就参与工程应用物理专题的编写，有七篇工程应用专题文章被收录在物理学原理在工程技术中的应用（第三版）中。其中有：电磁炮的基本原理、GPS的原理与应用、绝热去磁制冷、磁流体发电、全息照相等。结合工作的实际，谈一下工程应用物理专题的编写体会。1 工程应用物理专题编写思路此方案是鉴于目前工科院校物理学时有限，无法大幅度增加与物理相关的工程技术和现代技术内容，也不可能过多涉及一些对当代科技发展有重大影响的应用技术，但这部分知识对于提高学生现代科学文化素质和能力，又是很必要的，因而采用专题式的方案，让学生接触新知识、新技术，拓宽知识面。引导学生用现代物理的思想、观点、方法、去解决物理学和其他工程技术应用问题1。专题内容编排有如下三个方面的特点:1.1 体现基础性。工程应用物理专题的编写主要是为广大大学生朋友服务的。由于受到他们物理知识储备的限制，所选的专题内容，基本上要能用普通物理知识解释。同学通过学习专题内容即可以巩固所学的知识，又可以提高学习的兴趣。1.2 反映比较新的成果。随着科学技术的发展，每年都会涌现出许多新的工程应用。作为编者有义务向学生介绍比较新的成果。在这次改编物理学原理在工程技术中的应用一书时，对原有104个选题进行了认真地分析研究，保留了原书中88个选题，并在内容上做了部分修改。同时，增加了16个新的选题，其中有：声悬浮与电磁悬浮技术、GPS的原理与应用，绝热去磁制冷等。在修改以后，物理学原理在工程技术中的应用（第三版）充满了现代气息。1.3 工程性。物理学是一门基础理论与实际应用密切联系的学科。注重从基本理论出发，阐明原理，分析机理，培养学生运用基本理论分析实际问题的能力。希望通过这个专题，能够体现基础联系前沿，物理联系技术编写思想。2 工程应用知识在内容选择上的要求工程应用内容的选择是很有讲究的。在教学过程中, 应尽可能地提供一些能用所学的物理知识去分析、探索和解决的经过适当理想化了的实际工程问题。这些问题既要符合工科大学物理教学的基本要求, 还要有利于学生巩固加深对基本概念和定律的理解,有利于分析问题和解决问题能力的培养, 有利于提高学生的学习兴趣, 激发他们的求知欲。例如，笔者编写的电磁炮的基本原理专题就涉及到电磁学中的毕奥萨伐尔定律、安培定律等重要内容。在全息照相专题中涉及到光的干涉和衍射、波动方程等内容。在下文中笔者将会逐一展开讨论。通过专题的学习，同学们发现原来所学的物理知识与工程应用有着这么紧密的联系，必定会增强他们学习物理的兴趣和动力。3 细节的处理3.1物理模型的建立虽然所选内容来自工程实际问题, 但在编写工程应用物理专题时可避开不必要的工程细节, 把实际问题抽象成物理模型, 以便学生能用所学基本物理原理去分析解决。以笔者编写的电磁炮的基本原理为例，来看看物理模型是如何建立起来的。为了建立物理模型笔者做了两个假设：（a）假设弹丸在导轨中运动时没有摩擦力；（b）将弹丸处的磁场强度近似当作两根半无限长的载流圆柱在该点激发的磁感应强度之和。这种方法在编写专题中是可取的，同时也是必要的。通过这种锻炼，对学生能力的培养特别是建模能力的培养是大有好处的。3.2定性分析和半定量分析的引入有些工程应用内容的物理原理比较深奥，甚至涉及到交叉学科。这时如果还按照上述方法建立物理模型，定量计算的话就有些困难。在这种情况下不妨采取定性和半定量的方法。虽然定性和半定量的方法体系不太严密，但无损于整体上的把握，同时可进一步减轻学生学习的压力和满足低学时的要求，而且叙述上更加深入浅出，力争既简明，又概念准确、既保持科学的严谨性，又增加专题的可读性。定性的方法是不得已而为之的方法。在编写专题中问题如果能用物理原理解释清楚，那么就尽量采取定量或半定量的方法。3.3图示的应用插图是工科物理教材中不可缺少的部分，是观察和描述物理现象，理解物理学基本概念、基本规律，形成直观的物理图像的有力的辅助工具2。物理学原理在工程技术中的应用中运用了大量插图，在全书(约42万字)中插入了大量说明原理、结构的示意图，共约278幅，因而有更强的直观性，帮助学生理解概念、把握规律、便于自学。在物理学原理在工程技术中的应用一书中所插入的示意图大部分是手绘图。恰当的实物图可以增加学生的阅读兴趣，使学生对事物有一个整体的把握。所以，在编写专题的时候要有意识地将手绘图和实物图结合起来使用。在编写过程中，如果能将这些实物图插到文章中的话，就能起到不错的效果。这也是在以后要值得注意的方面。4 小结工程应用物理专题内容的编写是有实际意义的，既可作为物理教师的教学参考，也可作为工科学生的自学参考资料。然而，在内容的选择和难易程度的把握上是非常有讲究的。编者要综合考虑学科发展、社会需要以及培养目标诸方面因素，选择适宜的现代工程技术应用内容，尽量使入选的内容具有迁移价值、增殖性，在课程中有超过其自身的价值3。参考文献1马文蔚.物理学原理在工程技术中的应用M. 北京: 高等教育出版社, 2006.2. 赵红林.对教材插图在物理教和学中作用的探索J. 物理教学探讨.2008,26(310):23. 赵凯华.我国高等学校物理教育的现状及改革的思考J.物理. 1995,24(11): 65