浅谈比较法在物理学教学中的运用

比较法故名思义即在物理学课程教学中将形式上近似的定律、规律、实验现象放在一起讲授，其中详尽的介绍一种定律的思想，数学方法和结论，而与之近似的问题着重介绍它们的区别点，使学生能够简单明了地透过现象看本质，迅速抓到问题的要点，掌握教学内容。例如在质点力学中，牛顿第二定律往往讲解的非常透彻，教师花费了大量的时间介绍它的适用条件，处理问题方法和典型例题，按常规在质点力学后面再讲授刚体力学，又要花费同样的时间介绍转动定律，这样教师因为教学时数有限，讲的很吃力很辛苦，学生又觉得平淡无味。这种传统的教学方法系统性很强，但需要时间很长学生才能掌握。结果由于教学时数的压缩，刚体力学往往略去或简单列表说明，学生对刚体力学掌握不牢固，对于后续理论力学等课程学习十分不利。因此笔者在讲授力学中，将牛顿第二定律与转动定律放在一起介绍，重点说明牛顿第二定律，又强调转动定律与它的区别，然后通过大量例题与习题分析质点与刚体的联系与区别，结果学生在较短的时间内掌握了教学内容，达到了教学目的，因此笔者将比较法推广到热力学、电磁学、振动与波、物理光学、相对论中去，收到了较好的效果。
    　采用比较法教学优势有两点。第一，有利于创造性人才的培养。　面向二十一世纪的物理教学其目的不仅仅是传授知识，更重要是要求学生掌握物理学的思想、观点、并在实际问题的处理中创造性的发挥　这种思想与观点。传授知识本身是一种逻辑思维过程，它虽然是创造思维，但是它利用的是我们已有的物理思想来认识世界，没有在思考问题时不拘一格，没有突破老框框，所以学生学习时感到平谈无味，只是机械的随着老师的演绎推理走，随着教材一页页看下去，甚至可以不读书，不做笔记。而比较法是一种非逻辑创造思维法，它采取的是发散思维，而发散思维在创造性思维中占有重要地位，是创造性思维的主要结构成分。发散思维的提出者吉尔福特说过：“正是在发散思维中，我们看到了创造性思维的最明显的标志”。比较法要求学生寻求多种答案和多方向、多角度、多层次的考虑问题，使学生在由已知导向未知、发明新事物、建立新理论。开拓新领域得到训练。在教学中笔者要求学生“讲一学二考三”，而相互比较的教学内容又往往是在不同的章节中，就促使学生不仅仅听课，更要多读书，甚至要阅读不同版本的教科书，才能做习题解决问题，这样养成了学生自学和勤用脑想问题的好习惯，经过一个学期的训练，学生习惯于阅读不同参考书，喜欢提各种新问题，在考试时的要求也比课堂教学内容更广泛一些。
第二，随着计算机等新科学技术进人本科教学，物理教学学时普遍压缩，比较法适应了少学时的需要。目前工科的理论教学压缩至80～120学时，农林科的理论教学压缩至40～80学时，而且办学的自主权在学校，尽管物理教师对这种忽视基础的局面不满意，但要改变恐怕也不是很容易的。在这种情况下，教师采用的方法常常是略去某些章节不讲，而集中精力讲好一部分内容。例如以波动为主线。讲好机械振动机械波，物理光学，量子力学初步等。这样虽然波的观点学生理解的很透彻，但对物理学其它思想则一无所知，缺少物理学理论的系统性和框架结构，学生的物理背景仍然很弱。也有的教师采取“蜻蜓点水”的方法，物理学的各种理论都介绍一点，但是深人不下去，如同科普知识一样。因此如何在少学时的情况下，使学生不仅对物理学有较全面的了解，而且又深入进去很值得探讨与商榷。笔者认为比较法可以克服学时偏少的困难。在教学内容上，它有重有轻，重的部分是教学中的难点，老师要讲清楚，轻的部分老师进行比较，其余内容留给学生去发展，给学生留出思考的空间，培养学生创造思维的素质。在教
学方法上，略去过多的推导与论证，通过比较着重训练学生在实际问题中运用高等数学的能力，培养学生创造思维的技能。真正通过较少的学时，使学生获得较多的收益，实现“师父领进门，修行在个人”的目的。
除了在力学的教学中尝试比较法之外，笔者又在热力学，电磁学、振动与波、物理光学、狭义相对论中进行了尝试，主要的比较内容如下：
热力学    统计平均值一压强与温度
麦克斯韦分布律与波尔兹曼分配律
热力学第一定律与热力学第二定律
等容，等压、等温、绝热过程
循环与卡诺循环
熵、焓、自由能、吉布斯函数
电磁学    电场强度与磁场强度。
电荷分布与电流分布计算场强
场强与电势
真空与电介质
法拉第定律与楞次定律
自感与互感
振动与波  振动方程与波动方程
振动方程的物理量与波动方程的物理量
同方向同频率振动的合成与不同方向同频率振动的合成
物理光学  干涉、衍射、偏振的实验现象
干涉、衍射、偏振的理论
干涉、衍射、偏振的规律
狭义相对论  低速与高速下的物理量

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