我对今日力学的认识
从过去100年来力学发展的情况看，力学是一门处理宏观问题的学问.它包括相对论，
但它不包括量子理论.它是用理论，通过具体数字计算解答一个个实际问题.这些问题在过
去都来自工程技术，但今后也会来自自然科学的研究，如对星系的运动发展.
力学是要对实际问题做出数字解答，当然要用电子计算机.这就是两方面的间题:一是
对计算机的要求，看来是不会有上限的;今天已有每秒数十亿次FLoP的计算机，力学也欢
迎将来每秒万亿次FLOP的巨型计算机.二是计算方法的间题;这也需要不断研究改进.
力学工作也会遇到一时对解决实际间题的理论方法尚不能认为有十分把握，怎么办?
这时就要设计一个实验，用实验来验证理论的关键部分，如现在要设计超声速燃烧的冲压
发动机(scramjet)，就要作爆燃风洞的试验，它的实验时间还不到(1/10)s，但已足够验证理论
的正确性了.有了对理论的把握就可以心中有数地去解决实际课题了.
总起来一句话:今日力学是一门用计算机计算去回答一切宏观的实际科学技术问题，
计算方法非常重要;另一个辅助手段是巧妙设计的实验.
【论文关键词】大学物理；现状分析；教学改革
【论文摘要】文章根据农科类大学物理教学的现状和教学改革的发展，从教学的几个环节，提出了大学物理教学内容及教学方法改革的几点想法，提出建议，以促进农科类大学物理在教学内容、教学目的、教学效果等方面得到更好的发展，实现农科类院校大学物理教学改革的目的。
大学物理是研究物质的基本结构、相互作用和物质最基本最普遍的运动形式及其相互转化规律的学科。物理学的研究对象是非常广泛的，它的基本理论渗透到自然科学的很多领域，应用于生产技术的各个部门，它是自然科学和工程技术的基础。它包含经典物理、近代物理和物理学在科学技术方面的应用等基本内容，这些内容都是各专业进一步学习的基础和今后从事各种工作所需要的必备知识。因此，它是各个专业学生必修的一门重要基础课[1]。
在农科类各专业开设大学物理课的作用，一方面在于为学生较系统地打好必要的物理基础，另一方面是使学生学会初步的科学的思维和研究问题的方法。这对开阔学生的思路、激发探索和创新精神、增强适应能力、提高人才的素质都将起到非常重要的作用。同时，也为学生今后在工作中进一步学习新的知识、新的理论、新的技术等产生深远的影响。
一、大学物理教学现状分析
21世纪是科学技术飞速发展的时代，对人才的要求将更高、更全面，这对我们的大学物理教学也提出了更高的要求，必须跟上时代的步伐。但是，目前以农科类大学物理教学为例存在以下问题：
（1）大学物理教材的内容中，以经典物理为主，分为力学、热学、光学、电磁学和近代物理，内容各自独立，彼此之间缺乏联系，没有形成统一的物理系统。教学内容大部分标题与中学类似，学生看到目录后学习热情和兴趣锐减。
（2）经典物理和近代物理的比例极不平衡，经典物理部分占物理教学内容的80％以上，而且基本上都是20世纪以前的成果，没有站在近代物理学发展的高度，用现代的观点审视、选择和组织传统的教学内容。同时近代物理的内容非常少，特别是没有反映20世纪后半个世纪以来物理学飞速发展的现代物理思想，使学生对近代物理知识知之甚少，与现代物理严重脱节，因此大学物理教学改革势在必行。
（3）教学手段落后，虽说现在有些老师已经用上了多媒体教学，但是总体对现代化教学手段的充分利用还远远不够，未能充分体现现代化教学手段的优越性，对教学手段的改进也期待着进一步探索。
二、对大学物理教学内容改革的几点想法
（1）从大学物理非物理专业的人才培养的总体要求出发，对农科类各专业采取不同侧重点的教学，现在所用的教材，或是适合我们的短学时，又无配套的教学参考书，或是对农科类相关教学内容不足，我们可以根据不同专业制定不同的教学大纲，注重各部分知识的联系，以近代物理学的发展为主导，完整而系统的讲述物理学的基本内容。同时，教研室可以准备组织力量编写一本少学时且适合农科类各专业学习用的大学物理教学参考书，主要用于帮助学生理解基本概念、基本定理，帮助学生学会分析问题和解决问题，帮助学生提高把物理学的知识应用到实际中的能力。
（2）添加近代物理内容，介绍当今物理学前沿的发展，如量子理论、相对论的时空观等，启发学生兴趣，扩大学生的科学视野，开阔学生的思路。把近代科学技术成就和前沿课题的内容融入教材中，补充一些物理学与相关专业的交叉或补充的前沿的新发展内容，使学生在学习基本理论的同时了解现代科技发展的新信息、新动向。 （3）对经典物理部分进行处理，精选与现代科技、现代物理知识紧密联系的内容，删去陈旧部分，避免和中学物理的内容重复，将经典物理延伸至近代物理，增添新意。
（4）将相关学科的基础知识纳入教材。如今科学技术越来越向交叉学科发展。因此，针对农科类各专业，在教材内容的选择上，增加农业应用方面的内容，紧密联系学生专业进行因材施教。
三、关于大学物理教学方法和教学手段改革的想法
（1）注重应用，弱化计算。传统的物理教学方法是以物理理论和计算公式为主，要求学生会解题，而对物理概念的理解和应用则一掠而过。其实，学生对用数学方法解决物理问题不适应，导致对解题产生畏惧心理。因此在教学中不应以做题为目的，使学生陷入题海之中，而是要着重应用方面的教学，适当进行习题练习，重点培养学生应用物理知识分析问题的能力，培养学生的创新能力。
（2）灵活运用多媒体教学。多媒体教学已经成为现代教育中的重要组成部分，适当的多媒体教学可以提高学生的学习效率，有利于发挥学生的主观能动性，发展学生的个性，实现“以学生为本”的教育理念。在多媒体电子课件中，加入动画、演示实验、图示说明和物理学的一些基本模型等，以弥补传统教学的不足，增加课堂教学的形象性，对学生动态认识和掌握物理概念有着重要的作用[2]。
（3）在考试方面，可改变现在的考试模式，采用多种考试方法结合。一方面闭卷笔试，采用试题库考试，另一方面，采取书写小论文、新想法等方式，加强学生学习的自觉性，减轻学生的压力，同时也提高了学生的发现问题和探究问题的能力。
（4）重视学生动手能力的培养。物理学是建立在实验基础上的，所以大学物理包括理论和实验两部分，学生通过大学物理实验，增强了动手能力、分析问题解决问题的能力，培养了良好的实验素质。根据物理实验室开放实验的实践经验，实验室向学生开放，给学生提供观察和实际操作的机会，学生可以根据自己的实际情况选择观看和操作实验，从中体会物理学知识的奥秘。
四、展望
本文从大学物理的教学现状、教学内容、教学方法改革等方面对大学物理教学改革的发展进行了探讨，提出了大学物理教学改革的几点建议。由于物理学在不断发展，教学思想也在不断发展，大学物理教学改革更是发展的。所以，大学物理任课教师必须既懂得物理理论又会动手作实验，同时还要熟悉与农科各专业相关的前沿知识。这就需要教师要教学与科研并重，在熟悉教学的基础对前沿科技进行研究，具有较高的教研能力，让学生在学好大学物理的同时，对现代科技有一定的了解。教师应该在现有教学基础上，不断探索，在传授知识的同时启发学生发现问题、解决问题的能力和创新思维能力，成为高素质的全面型人才
论文摘要：时间是什么？时间有开始吗？时间为什么是流动的？时间流动为什么具有单向性？时间是连续的吗？时间与空间有关吗？时间与物体运动有关吗？时间怎么表示？钟表为什么能表示时间？
时间有没有开端呢？大爆炸认为时间-空间有一个开始，而另外的一些科学家指出，时间尺度没有一个瞬间的开始。那么时间有没有开端呢？
我们是如何 描述时间的呢？我们通过时刻来描述时间。时间是什么？始时刻与终时刻的时间间隔就是时间。我们通常所说的时间就是时间间隔。任意两时刻的时间间隔就是时间。我们可以把某一时刻称为始时刻，另一时刻称为终时刻。
物质的运动进程就是时间。物体的运动用了多少时间？这就要有一个时间单位，就像描述空间一样。例如我们规定了多长的距离或多大的空间是一米。然后我们就可以用这个量度单位描述空间，具体的说就是物体运动的空间长短。物体从开始运动到结束运动通过的距离是一米的多少倍或一米的几分之几。我们规定了时间单位，例如秒。然后我们就可以用这个量度单位描述时间。物体从开始运动的始时刻到物体结束运动的终时刻之间的时间间隔就是物体运动所用的时间。
物体的速度是相对于时间间隔而言(即时间），不是相对于时刻而言的。物体在任何时刻都是静止在空间中。物体的运动是相对于时间间隔来说的。我们能说物体在某一时刻处在空间的某一点中，物体在任意时刻都是处在空间中，静止在空间某一点。我们不能说物体在时间的某一时刻在空间中运动。物体的运动相对于时间间隔而言。
一个物体在空间中的情形。如物体始终静止。一段时间后，物体还在原位置。这一段时间可以是很长很长，例如一万万年；这一段时间也可以很短，例如千分之一秒。对这个物体而言，物体的始时刻就是物体的终时刻。我们可以认为物体所用时间为零，即时间静止。一般而言时刻是不能包含时间的。在这里不同了，时间变成了时刻。就是说当一物体静止在空间中，或所有的物体都静止在空间中时，时间静止。无所谓时间。在这里我们可以说时间变成了时刻，在这一时刻里，物体静止在空间中。但，当有一个物体运动时就不同了。物体的运动标志着时间的开始，或者说可以计算时间的开始。物体开始运动的时刻就是计算时间的始时刻。
所有的参照系都是平等的。用参照系描述另一个物体的运动时，另一物体的运动状态就是两物体的运动状态的差值。用另一物体描述参照系时，这个差值不变。例如：两个物体，这两个物体可以是只有两个物体在空间中的情形，也可以是众多物体的两个。两物体a和b .a静止， b 静止。a看 b静止,b看a静止。 a静止，b匀速直线运动.a看b匀速直线运动，b看a匀速直线运动。a静止，b加速运动.a看b加速运动，b看a加速运动。
空间的各向具有平等性。物体在空间中的任意一点的运动，都是以这一点为原点，向外的运动。包括物体运动一段距离，再返回原点的运动。（这时以返回的地方为原点，向外运动。）我们可以把这称为物体在空间运动的向外性。物体运动的始时刻与终时刻绝定物体运动的时间间隔，即物体的运动时间。物体在空间运动的向外性，决定了物体运动时间的向前性。
时间摸不着看不见，但我们可以通过物体的运动感知时间的存在。物体在空间中的运动，运动之间的距离是空间中两点的间距。我们可以规定空间的单位指出这段间距的大小。
物体在空间中的运动需要时间。无论空间距离的大小，无论物体以多快的速度运动都需要时间。
物体在某一时刻只能处在空间的某一点上。物体处在空间的某一点，就不能同时处在空间中的另一点。
静止的物体而言，时间变成了时刻；对运动的物体而言，物体运动，才有时间。用运动的物体看静止的物体就不一样了。在运动的物体看来，静止的物体在运动静止的物体运动所用的时间就是运动的物体开始运动到结束运动的时间。
如果所有的物体都静止时，我们可以说时间静止。当一个物体静止，周围的物体运动时，我们不能说时间静止。有运动就有时间。有运动就有时间间隔。通常我们所说的时间有两种意思，一 多长时间是时间间隔，称时间；二 什么时间指的是时刻。时间间隔是时间的一部分。
有物体在空间中的某一点运动到另一点，就有从物体运动的所对应某一时刻开始到物体运动结束所对应的另一时刻的时间间隔，即物体运动所用的时间。也是时间中的一个时间。
物体在空间中任一点的向外运动性，显示出时间从某一时刻到另一时刻的前进性。由于物体的向外运动性，时间只能向前运动。物体向外运动的单向性，决定时间只能向前的单向性。
运动不停止，时间不停止。在这里时间由运动决定。这里的运动指的是所有的物体的运动，运动的不停止指的是只要有一个物体运动就不算运动停止。
个别的物体静止下来，时间不静止。在这里因为别的物体在运动。物体静止，时间变成时刻， 我们无法描述时间；物体的运动，决定我们可以描述时间的运动。物体的运动与物体在空间中运动的向外性决定时间向前性，不间断性。物体运动的不间断性，决定时间的不间断性。个别物体的间断性运动，不影响时间。即不发生时间间断。
光速中的时间s是相对于什么而言的?
同时的相对性说的是物体的运动（光的运动）不是同时结束的。没有说是不是同时开始的问题，或与认为开始是同时的。
运动不是同时结束的，带入时间的相对性中。时间的相对性的成立是有条件的。不同参照系观察者看到的光不是同时到达的，对吗？
任何物体运动所用的时间都是时间的一部分，时间的一段，是时间上两时刻之间的时间间隔.
物体运动时，不同方向的运动包括回到原点，都是物体在空间中任何一点时的向外运动。时间与空间有关，但不能用空间表示时间。就是说不是空间的一点对应 时间的一个时刻。我们能用在空间中的物体的运动表示时间。可以是匀速直线运动，也可以是圆周运动。
假设所有的物体开始都是静止的。当有一个物体开始运动时，时间开始。如果有一个物体运动到现在，那么这个物体从开始运动到现在的时间就是所有的物体的时间。其中无论个别物体是运动后静止下来，静止后又运动起来；或者有的物体一直静止到现在；物体的时间都是这个时间。其他物体在空间某一位置所处的时刻就是该物体处在空间某一点的时刻。
物理问题解决与元认知研究
【摘要】文章结合具体学科，分析了元认知在物理问题解决过程中的作用，以及如何通过物理问题解决对元认知进行有效开发。
【关键词】物理；问题解决；元认知
元认知( Metacognition）是弗拉维尔70年代提出的，此后关于元认知的研究越来越多，这些研究主要集中于阅读理解、记忆和问题解决三大领域，其中问题解决中的元认知研究是九十年代才开始的。研究表明学习能力强的学生元认知水平较高，元认知策略可以修补知识水平的欠缺以及补充、完善问题。
本文采取与具体学科相结合的方式，从物理学科的特点出发，从元认知的实质出发，探讨元认知在物理问题解决过程中的作用以及如何对其有效开发。
一、元认知在物理问题解决中的作用
1976年弗拉维尔对元认知的定义:一个人所具有的关于自己思维活动和学习活动的知识及其实施的控制，是任何调节认知过程的认知活动。 1979年Kluwe认为：元认知是明确专门指向个人的认知活动的积极的、反省的认知加工过程； Schraw & Dennison( 1994)定义：元认知是关于个人对自己学习反省、理解、控制的一种能力。元认知概念包括三方面的内容：元认知知识、元认知体验、元认知监控三种成分。三者相互作用，相互联系，其中元认知监控是元认知中的核心成分，它是学习成功的关键。
1. 元认知对物理问题解决的目标进行修正。[1] 元认知使得解题过程具有明确的目标指向性，使解题者的心理活动都朝着目标靠拢。目标是问题解决者主观经验的知觉，它既是问题解决的开始，也是问题解决的归宿，它对问题解决的进程进行指导。解题中问题解决者要监控其解题计划，制订切实可行的目标，致使物理问题解决得以顺利进行。
2. 元认知操作驱动物理问题解决的策略。解决物理问题需要一定的策略。策略是在思维模式的作用下反应出来的，它影响着物理问题解决的效率。问题解决者在解题过程中通过以下方式进行认知操作。（1）激活思维并制定策略，即以目标为出发点，将物理材料放入已有的知识背景中，在操作系统的作用下激活认知结构。在元认知基础上，根据材料系统在认知结构中的相似性，寻求物理认知结构中的“相似点”，把问题改组为适合原有知识的形式，或把以前知识通过经验加工成适合现有问题的形式，从而制订解题策略；（2）改组和实施策略，即通过对问题解决进程的反馈，面对问题，有多种解题方法，问题解决者要进行自我评价，实质上就是对问题解决策略的评价，如果发现目标确信无疑而又达不到或不能顺利达到目标时，则将怀疑其策略，有必要对策略进行调整。
3. 元认知增强解题者在物理问题解决中的主体意识。鉴于物理学科的特点，一般解决物理问题有一定的困难，这就要求解题者能自我激活，发挥自我作用，排除障碍，产生问题解决的欲望。而元认知在整个问题解决过程中存在着内反馈的调节。（1）通过元认知知识，使解题者能审清题意，对问题的类型、难易程度、所用的知识有初步了解，使其能主动选择有效解题策略；（2）元认知体验的自我启发作用，调动非智力因素参与，产生“知”与“不知”的认知体验和情感体验，产生一些新的思路和方法，对原有的思维进行扩充，可以克服障碍，调动解题者的积极性和自信心；（3）元认知的监控作用，体现在解决问题的整个阶段，解题的前计划，解题过程中的监测，解后的评价、反思。
二、通过物理问题解决对学生进行元认知开发
学生的元认知能力往往在解题过程中体现，并在解题过程中培养出来，龚志宁（1999）研究发现元认知策略导致学困生成绩低于优生。有人曾经对比优生与物理学困生解题过程研究中。发现元认知能力的高低一定程度决定物理成绩高低。为了让学生“学会学习”，我们应加强学生物理问题元认知能力的培养。
1．激发学生的自我意识和培养学习动机。元认知能力的发展以一定的心理发展水平为基础，元认知在学生自我意识产生之后才发展起来。如果没有自我意识，学生不能对自己正在操作的认知对象进行积极的计划、监测、评价、反思。自我意识是以主体及其活动为意识对象，对人的认知活动起着监控作用。在解题学习中，人的自我意识是对自己在问题感知、表征、思考、记忆和体验的意识，对自己的目的、计划、行动以及行动效果的意识。
2．剖析思维过程，加强思路教学。以往教师解题只注重解题过程本身以及解题的结果，而忽略学生元认知作用的过程。元认知是认知的认知，元认知时刻在发挥作用，要提高学生的元认知水平，应该让学生体会教师的元认知发挥过程。遇到一个新问题时，向学生示范自己如何分析、寻找有效策略，最终解决问题的整个过程。有时教师也会进入死胡同，但有能力排除障碍。有时教师也犯错，但他运用元认知监控可以修正问题…总而言之，展示教师思维过程，将教师自身过程的自我监控、自我调节展现给学生。[2]
3．传授解题的元认知策略
（1）善于利用波利亚“自我提示语”
Polya波利亚在他的解题理论著作中所给出很多提示语，都是属于元认知的范畴。在解题时经常自觉地运用这些提示语，是提高解题元认知能力的有效途径。如果问得合适，就可能引出好的答案，引出正确的想法。他的基本模式为：
第一步——阅读题意，表征问题；第二步——拟定计划，执行步骤；第三步——评价和反思
（2）同学之间相互质问（Inquiry）和争论（Argument）
质问是学生常采用的方法。学生对一些问题常常被动的接受，争论很少受到重视，但它与询问一样重要，（下转第194页）（上接第184页）通过争论对问题的理解能力比被动地接受强四倍，对一些思考型强的、有多种解法的问题，留给学生讨论，让学生说出自己的解题思路。为什么那样做？原因是什么？为什么选择这种方法？让同学之间相互质疑和争论，每个人对自己和他人的做法进行深入思考和反思，使学生对自己所解的题目有更深层的含义。
4．加强不良结构问题的教学
结构不良问题(ill-structured problem)相对结构良好问题（well-structured problem ），学生经常面对的是结构良好问题，目标定义明确，提供多种解题方法，而结构不良问题比较模糊，问题不明确，具有不清楚的目标和多样的解题方法，同时又属于开放型题目，对问题很难得到明确的方法。学生对知识不能迁移，而教育者往往对这方面重视不够。国外有这方面的研究，表明经过结构不良问题的训练，学生的元认知解题能力有很大提高。
总之提高学生物理问题解决的元认知水平非一朝一夕所能实现的，需要师生共同协作。教师应把学生的元认知能力培养纳入自己的教学目标中，在问题教学中，不断渗透元认知知识和策略的训练内容。调动学生的主体意识，注意元监控的实施，只有这样，学生的元认知水平在物理问题解决中得到开发。
【参考文献】
[1]朱德全，宋乃庆.谈数学教学中的问题解决与元认知开发[J].学科教育研究，1997，（6）．
[2]周丽芳.元认知及其培养[J].天津市教科院学报，2002，（1）.
希望对您有帮助。
