大学物理与数学及专业课程学习的关系
大学物理是理工科学生的一门重要基础课,正确认识大学物理与其它学科的关系,对充分发挥物理课程的作用有重要意义。物理学与数学的联系联系紧密,良好的数学基础是学好物理学的关键;物理的学习要为学生学习专业知识打下良好的基础,但大学物理的教学更应从全面培养学生能力角度出发,为学生的全面发展服务。 大学物理作为大学基础科学教育的主体，在整个知识体系中有着极其重要的地位，物理学教学的实施直接影响着教学效果，对构建大学生的素质平台举足轻重
1物理学与数学
物理是理工科专业学生必学的一门学科,也是大学学习中比较难的一门学科,从多年的教学实践来看,大学生学习物理学困难大多不是对概念、规律的理解上,而是不能熟练地运用微积分理论解释物理规律、概念,因此,学好高等数学是学好大学物理学的关键,从物理学和数学的关系上,我们也可以清楚地看到这一点。
数学是研究一切事物的数和形之性质的科学,是指导人们推理、演算的学问,是一切科学技术的工具,其研究所及不是客观世界的某一领域,而是多个领域或一切领域。现代科学技术的两大重要理论支柱相对论和量子力学建立与数学理论是密不可分的。爱因斯坦建立狭义相对论和广义相对论离不开闵科夫斯基和黎曼的空间几何学。量子力学是对当今科学技术影响最为巨大的一门科学,量子力学的建立过程就是各种数学知识集中应用的过程,有许多科学家就是因为数学知识的阻碍而不能做出进一步的发现。
物理学不是数学,但是数学是物理学不可缺少的重要组成部分,这一点可以从物理学定律建立的过程看出,物理定律的建立是以基本的实验定律或经验为依据,提出假设、定义物理模型,建立起数学符号与物理量之间的联系,经过哲学思维、逻辑推理或严密的数学推演,形成系统的物理理论并使之数学公理化、规范化,进行科学预言,再用实验来检验。例如,电磁场理论是现代通信技术基础,麦克斯韦方程组是其重要组成部分,组成这个方程的四个数学公式被认为是物理理论中最具有对称美的四个公式,历史上有很多人做过电磁学实验,获得了许多直接经验,但是,只有把这些经验总结成数学公式后,才能使理论得到升华,最终为人类社会的进步发挥巨大的作用。同样,万有引力定律与哪些因素有关,在牛顿同时代的科学家中,也有其他人提出了相同的观点,但是,只有牛顿利用自己建立的微积分知识把它变成了数学公式,也只有建立了数学公式后,才让我们能够运用它计算出人类脱离地球引力需要多大的速度。从中可以看出物理定律最终建立离不开数学知识,是数学使物理定律显得更简洁、更完美,也使物理定律变得更有实际应用价值。
历史上伟大的物理学家对数学与物理学的关系作出了精辟的阐述。近代科学之父伽利略坚信宇宙的本质是一种数学关系,他率先提出数学──实验方法,使科学发展有了可靠的方法。他指出:“数学是物理学的天然语言”;爱因斯坦说:“在通往物理学更深的基本知识的道路上是同更精密的数学方法相联系的。”
数学作为物理学的研究工具,它贯穿于物理定律的发现与应用过程中,从某种意义上说学习物理知识的过程就是应用数学知识的过程,数学知识在物理学领域有广阔的应用天地,学习物理学可以使数学知识不再显得空洞,学习物理学能使学生对数学知识价值的认识更加深入。
数学讲究严密和逻辑，物理学依赖事实和猜想，数学家每走一步都要有确凿的理由，而物理学家则常常凭直觉一步到达事物的核心，然后再转回来寻找理论根据。数学家的缺点在于过于相信推理以至很难在观念上实现大的飞跃，正如丘成桐所说，“。。。在这个年代，我们（数学家）要搞清楚物理学家在量子场论方面的直观是怎样训练出来的，因为我们本身没有这方面的观念”，“二十一世纪至少前几十年在无穷维空间上的几何，要不停地受到量子场论的影响，因为我们很容易定义什么叫做无穷维空间上的几何，可是往往没有办法得出任何有意义的结论。这是因为我们没有办法把物理上的观念搞清楚，而无穷维几何通常不是直观可以得到的，所以往往需接受物理或其他自然科学供给的观念来使我们向前走。。。”
而人的想象力也不可能无限丰富，因此，物理学家除了猜想还需要借助强大的数学工具。现在，物理学家是除数学家外学习数学最多的人，有着良好数学修养的物理学家更能够清晰而有效的表达自己的思想。正如Salam所说，“最近几年中我们看到拓扑学、同伦、上同调论和Calabi-Yau 空间、Riemann面、模空间---真正的、活生生的数学正在渗透到物理中来，我们了解更多真正的数学，就可以具有更深的洞力”。
2物理学与技术科学
物理学是一门基础科学,是研究自然界中物质的结构和各种基本运动形态和运动规律的科学,是由一系列的原理、原则和方法组成的知识。大学物理作为一门基础课程,它和各门技术科学有很强的相关性,物理学为技术科学原理的形成提供了依据。例如,物理学中的力学理论为建筑科学、机械科学中的力学理论提供了理论基础,学习力学知识,为相关的专业理论课打下了良好的基础。麦克斯韦的电磁场理论是电子科学和通信科学的理论基础。从物理学和技术的发展史来看,每个新的物理效应的发现,每个新的物理规律的得出,都会形成新的技术原理。
技术科学是在基础科学理论的指导下,研究某类技术的特殊规律,并解决工程技术中带有普遍性的科学。技术科学的任务是把认识自然的理论转化为改造自然的能力。技术运用科学及其他知识解决实际问题,技术使科学概念和生活经验相结合,科学知识的应用有了直接目的,技术使科学探究的过程和结果也有了直观的意义和价值,便于培养学生的科学精神和价值观。
大学物理教育并不等同于技术教育。物理教育要为技术科学学习服务,但物理教育的目的不能仅仅局限于为技术的学习服务,诺贝尔物理学奖得主费曼曾说过:“科学教导我们如何了解事物,什么是已知的和未知的,如何进行思考以便作出判断。”这说明科学教育的目的不仅仅是教给学生科学知识,更重要的是教给学生学习的方法,让学生获得终生学习所必须具有的能力。
大学物理教育的教学目的主要有以下几个方面:第一,进一步深化学生对中学阶段所学知识的理解,为专业课学习打下良好基础。学生的专业学习更多地是与实际问题相联系,中学阶段处理的物理问题大多是一些理想化的情况,这主要是学生的理解力与数学基础的原因,当遇到实际问题以后,理想化的处理方法往往要根据具体情况进行修正,这时所用的工具就是微积分知识,大学物理学习就是为各专业学生基础知识和微积分知识应用方面打下一定基础,让学生在学习专业课时能根据实际情况建立物理模型,运用合适的数学工具进行处理。第二,大学物理教育应注重学生科学素养的培养。科学素养除了包含科学知识以外,还包含了科学态度、科学精神,科学方法,科学知识的获得过程就象穿过一个陌生的、长长的、黑暗的隧道去取东西,这隧道里面可能有危险,还有很多分支,科学家要最终取得成功,信心和毅力很重要,失败了不放弃,合理的方法、灵活的态度都是在漫长的求知过程中所必须的。这就是科学态度、科学精神、科学方法,它们不仅仅对学生学习技术有帮助,而且对学生参与其它活动也有重要作用,对学生一生的生活、工作、学习都有作用。这些隐性的知识贯穿于物理知识的产生过程,全面地学习物理知识,就能在学习知识的过程中受到这些隐性知识的熏陶,从而形成学生良好的知识结构,全面的能力。如果教学中仅仅为了学生学习技术作为教学的终极目标,这些更重要的知识就会失去它应有的地位。第三,物理教育有利于学生更好地理解技术的意义。物理知识的建立和发展大多是与社会发展相联系,是为人类更好地生存服务,如:热学知识就是为了解决当时蒸汽机能源利用效率低这一难题而建立起来的科学体系,电磁学理论是随着人们对电现象和磁现象的逐步认识而总结出的,理论的建立为电和磁的进一步利用打开了空间,为人类进入电子社会打下了扎实的基础。工业的发展曾给人类带来了物质享受的飞跃,对科学技术的赞美一度曾是对科学技术的主导评价,但由科技进步带来的工业的飞速发展而导致的全球性污染、一些物种的灭绝、人文精神的失落现在正逐步被大众所认识。许多科学家也深刻地认识到了这一点,在科学的发展过程中不仅考虑到技术的进步,也会考虑技术进步对自然、对人类伦理道德的影响,许多著名科学家把自己的很大一部分精力花在科学技术的和平利用上,就很好说明了科学教育的目的不能仅为技术服务,还要为技术的合理运用服务。学习科学知识不仅要从理性上帮助认识科学对社会的发展有意义,更培养学生在学习科学知识的同时自觉地探索所学知识转化为技术即科学为社会服务的途径。
大学物理作为理工科专业重要的基础课,它对学生学习专业知识有很大帮助,在教学中要科学合理地处理好物理知识学习与学生专业学习之间的关系,努力实现教学过程最优化,为学生终身发展、全面发展。 大学物理作为大学基础科学教育的主体，在整个知识体系中有着极其重要的地位，物理学教学的实施直接影响着教学效果，对构建大学生的素质平台举足轻重。但在实际的大学物理教学过程中，由于大学物理一些知识点理论性强、实验操作比较困难，与专业课程难以有机结合，学生理解不了大学物理的重要性，不能引起应有的重视，甚至有些学生以获得学分为目的，提升不了学习兴趣，学习效果不明显，故探讨大学物理教学与专业课程的结合教学具有积极的意义。
大学物理与计算机专业的关联：半导体物理方面，需要了解半导体pn结在物理层面的工作原理，以及量子物理的不相容原理。从而掌握半导体或详细器件的运算处理的极限，包括器件大小的极限，热量的极限等等。还有了解电缆以及光纤等传播的原理。
这些都能帮助你从最底层物理层了解计算机或通讯的各种人为设计的原因，有时也可能能够帮助你以另一种方式解决工作中的困难，更为今后的跨专业发展打下扎实的基础。
大学物理是理工科院校各专业学生都要学习的一门重要的基础课。它也是四年大学学习中唯一一门涉及到各个学科并与最前沿的科学技术相联系的课程。它的作用一方面是为学生打好必要的物理基础，另一方面是使学生初步学会科学的思维和研究问题的方法，这些都起着增强适应能力、开阔思路、激发探索和创新精神，提高科学素质等重要作用。打好物理基础，不仅对学生在校学习起着十分重要的作用，而且对学生毕业后的工作和工作中进一步学习新理论、新知识、新技术，不断更新知识都将产生深远的影响。
怎样才能学好物理呢﹖长期以来同学们对大学物理的学习普遍感到“学起来很吃力，与后续课程似乎没有联系”。这完全是不正确的学习方法导致的结果。要学好大学物理，应作好以下几个环节：
一、课前预习课前的预习可使你预先了解课堂上要介绍的内容，在听课时就可以做到有的放矢。对于预习中不理解的地方，作下记号，带着问题去听课；对已理解的内容，可以带着探求的观点去听课，看看老师的分析方法是否与你的理解一致，是否还有遗漏的地方，同样的问题如何从不同的方面进行分析，物理模型是如何建立起来的等等。充分的预习，会使你事半功倍。
二、做好笔记俗话说：“好记性不如烂笔头”。在听课中不少同学都有记笔记的好习惯，但翻开大多数同学的笔记，却如出一辙。只有一条条定义，一个个公式、好像是同一个人作的读书摘抄。不会作笔记，不知道应该记些什么，这是不少同学在学习中碰到的一大难题，在物理课中，应当记老师在课堂上对各个概念、定义、公式中的符号和公式本身含义以及应用条件的解释，应记下你在预习时未领悟到的东西，而不是书上已有的内容，只有这样你的听课才会有收获。
三、课后复习课后的复习是对所学过的内容进行消化、吸收，把它变成自己的知识的重要环节。要勤于思考，对新的概念、定义、公式中的符号和公式本身的含义，要用自己的语言陈述出来。对于应掌握的定理的证明、公式的推导，最好在了解了基本思路后，自己背着书本和笔记把它们演算出来。这样你才能对它们成立的条件、关键的步骤、推演的技巧和应掌握的数学知识有深刻的理解。
四、完成作业大学物理的作业并不多。它是检查学生对知识掌握、运用程度的重要一环。作业中的每道题都是经过精心选择，通过作业学生可以检查自己掌握了多少知识，对数学的运用是否熟练；通过作业学生可以知道自己在那方面还有不足，习题做完了，不要对一下答案或者交给老师批改就行了，应该自己从物理上想一想，答案的数量级是否合理﹖所反映的物理过程是否合理﹖是否还能从别的角度来判断一下自己的结果是否正确﹖应做到对自己的答案有一个理直气壮的解释。
书山有路勤为径，学海无涯悟作舟。愿同学们在大学物理的学习中，不仅学到知识，开阔眼界，还要学会学习，不断更新自我，不断超越自我。
