一、解决学生对教材内容的不适应
    中师物理与初中物理内容相比，其知识密度大，定量讨论多，研究问题和解决问题需要新思想、新方法、新思路……。教材内容的突然拔高是难以“接轨”的主要原因，加之，由于学生数学知识欠缺，以及思维定势的“负向迁移”，更增加了“接轨”的难度。因此，中师第一学期的物理教学往往是最困难的，笔者认为，要实现教材内容的顺利“接轨”，关键在于帮助学生解决好这些问题。
    （一）学会科学抽象
    物理上为了使所研究的问题简化，往往将研究对象理想化。如：质点、刚体等；将研究过程理想化。如：匀速运动、简谐振动等；还将研究条件理想化。如：无摩擦面，绝热容器等。然而，如质点，匀速运动等在实际中都是不存在的，有的同学对此感到迷惑不解。既然不存在，那又何必研究呢？其实这正是物理学研究问题时常用的简化方法。它的实质是，忽略次要方面，突出主要方面的一种科学的抽象。如质点，就是具有一定质量而没有大小和形状的物体，是理想化模型，许多物理规律正是用物理模型得出的。
    这种思想的建立，需要改变学生头脑中原有图式，而接受新的图式，从而引起图式的质变。因此，从“质点”教学起，就要求学生掌握科学的抽象，使其头脑中的图式，不断得到丰富和发展，从而促进其认识水平产生一个质的飞跃。
    （二）注重开拓思路
    有些物理概念比较抽象。其思维形式和过程又比较复杂，而对于在思路几乎是“直来直去”的同学来说，要理解和掌握这些概念确不是件易事。因此，在讲授新知识的同时，更要注重开拓新思路，以提高学生的抽象思维能力。用“比值”定义的物理量就是其中一例。如：对加速度的定义式a=Δv／Δt，学生已感到明显地不适应，他们在具体判断加速度大小时，总习惯把加速度跟速度联起来考虑，他们认为，根据定义式，加速度跟Δv成正比，跟Δt成反比。例如，竖直上抛物体运动到最高点时a≠0的事实，学生的思路就是通不过，他们认为此刻的v=0，物体都停止运动了，哪儿还有什么加速度？而且令学生更加不可思议的是，加速度的大小跟Δv、Δt均无关。出现这种错误的原因在于学生的抽象思维能力不足：(1)把加速度跟速度概念混淆不清，认为物体只有运动起来才可能有加速度。(2)不理解公式的物理意义，而把定义式纯数学化了，即习惯于从数字角度分析物理量之间的关系，从而引起思维错误，把“量度”公式跟“决定”条件混淆不清。其实，定义式a=Δv／Δt，只是加速度的“量度”式，而不是其“决定”式。为了使学生心悦诚服，理清思路，我举了两个例子，深入浅出，以启发学生“顺应”。例1，要想知道两个同学，谁跑得快，可以让他们同跑一百米，并用跑表“测量”，然后根据v=s/t计算。“比值”大者跑得快，但他们两人的速度大小却与所选的一百米(s)及一百米所用时间(t)均无关。例2，要知道某物质的密度，可“测”出其质量(m)和体积(V)，然后用p=m/v计算，但其密度大小却与m、V均无关。这两个例子，形象地说明了“量度”不等于“决定”。类似于加速度用“比值”定义的物理量以后还很多，对于这些抽象的概念，我们要引导学生弄清它的实质，消除思维障碍。这样对以后的电场强度、磁感应强度等概念将会得心应手。
    （三）突破思维定势
    思维定势，对人的大脑思维活动起着两种作用。一是有利于学习新知识而产生的正向迁移，其作用无疑是积极的，但是，当思维定势对学习新知识起干扰作用，即产生负向迁移，其作用则是消极的。
    “已有知识负迁移”；“相异构想”（前科学概念中错的概念）；以及“生活中积累的错误观点”等，都会造成一定的妨碍再认识的思维定势，他们往往带着“框架模式”去套认新知识，缺乏全面思考问题的思维素质，因而常常会遇到许多出乎意料的结论，从而发出了“物理难学”的感叹。
    例如：先入为主的标量概念对矢量概念的建立，就是一个干扰。如讲匀速圆周运动的向心加速度时，由于一些同学把加速度理解为速度的量值变化的快慢，而不习惯考虑其方向的变化。所以，一提匀速圆周运动物体的加速度，他们头脑中，预先就有这样的图景：“既然物体作匀速圆周运动，则v[,2]跟v[,1]就应该相等，从那儿来的速度的变化量Δv？加速度也就无从谈起了”。但其向心加速度公式a=ω[2,]R或a=v[2,]/R，充分说明了向心加速度确有实实在在的量值。这一事实，学生往往感到莫明其妙。这就需要突破思维定势。笔者对“向心加速度”一节是这样处理的：索性一开始就给出其结论，a=ω[2,]R、a=v[2,]/R，以建立悬念；接下来复习矢量的概念，并突出其“方向”；然后用矢量的平行四边形法则，导出由于v[,2]跟v[,1]“方向”不同而产生的Δv，这样加速度也就在其中了，接着导出向心加速度公式，最后用实验验证。可见，学了向心加速度后，既扩大了矢量和加速度的外延，又使学生对这些概念的内涵有了更深刻的理解。因此，对于一些难理解的概念，要注意分阶段进行，不能企图“一口吃胖”，强调“一次讲深讲透”的作法，是不符合学生的认识规律的。
    此外，“相异构想”，如“离心力”对作圆周运动物体或单摆摆球和受力分析，起到了干扰作用；“生活中积累的错误观点”，如：“物体运动需要力来维持”，对牛顿第一定律的理解起干扰作用，“马拉车前进是由于马拉车的力大于车拉马的力”，对牛顿第三定律的学习起干扰作用等。还有学生的直觉经验（想当然）的思维定势对理性认识的干扰作用等，在教学中都不容忽视。由于篇幅所限，本文从略。

    （四）弥补数学欠缺
    同学们总说，物理难学，难在哪里呢？客观地说，难，并不完全难在物理问题的本身，一些同学数学基础较差，不能适应教材内容需要，在物理问题上，由于数学卡壳的情况比比皆是，数学知识的欠缺是学生接受新知识和解题中的一大障碍。
    数学是物理推理思维的方法，是量化物理变量、定义物理概念，表述物理过程的工具。“功欲善其事，必先利其器”，对于教学中涉及到的数学问题，应先了解学生的掌握情况，然后酌情作必要的复习。如：从建立坐标系开始就包括确立自变量，找出函数关系的数学问题；进行矢量运算时涉及到平面几何、三角等方面的知识；天体运动的计算中，要用到幂和根式的运算知识等。有时还要涉及到一些未学过的数学知识。如“弧度”的概念，由于相关知识不清，一周角=360°，在学生头脑中根深蒂固，而一周角=2π弧度，则十分陌生，因而弧度的概念很难建立，以致用弧度作圆心角单位而导出的弧长公式l=Rθ，学生更是难以接受。有经验的教师常说：“弧度往往引起学生糊涂”。因此，必须给以适当补课，以扫除拦路虎。同时，在推导公式或讲解例题时，不仅要分析其物理过程，对数学问题也要示范，板演，不能因为是数学问题而回避。要尽快培养学生应用数学知识解决物理问题的能力。
    二、解决学生学习方法上的不适应
    中师第一期的教学对象是，长期被“喂着吃”的刚刚从初中毕业的学生，他们对物理知识的理解能力和思维能力尚处于低级阶段，在初中，他们往往以完成作业为主，不习惯看书，不会记笔记，不善于总结，不善于观察和解释现象，不善于动手实验等。学习方法上的不适应，将使学生在学习中处处遇“红灯”。因此，教会学生学习方法，亦是当务之急。
    （一）增强课堂意识
    老师的作用是导航开窍，听讲是学生的头等知识来源，轻视课堂听讲，是最大的浪费时间。教育学生尊重老师的劳动。首先要求学生作到：(1)有寄希望于课堂的愿望。(2)课前要作好充分准备，即：包括知识准备，物质准备和精神准备。(3)上课后，立即进入学习状态，谨防走神，听不懂时作个记号，继续听，不钻牛角尖，相信科学，尊重事实，是学生应有的修养。(4)智商较高的同学，听课要有超前意识，不能只满足于跟着老师走，而要力争通过自己的思维，悟出其中道理。其次，训练学生课堂记笔记的习惯，笔记的内容主要有：(1)板书。因板书言简意赅，并可体现整节课的教学内容。(2)教师对教材的处理（增、删、改）。(3)听课中的疑点。(4)不宜板书但又比较关键的内容。这样既有利于听课时思想集中，手脑并用，又是一种能力的训练，更是复习时与教材配合的重要依据，是非常有效的学习方法之一。而且随着知识层次的提高，记笔记的能力显得尤为重要。所以在学生入学的第一学期特别在学生还不自觉、不习惯的初期，更要来点“强制”措施，例如：在课堂上不定期地有意识地提问，以检查听课效果，平时不定期地检查笔记，并将检查结果与学生成绩挂钩，以帮助他们养成习惯，从中尝到甜头，进而变成他们的自觉行动。
    同时，立足于用物理学科本身魅力增强课堂的吸引力，激发学生对课堂的兴趣，无疑对增强课堂意识起到促进作用。
    （二）加强教材阅读
    物理教材是学生学习物理的根据，又是获得物理知识的主要来源。因此，尽快培养学生阅读教材的良好习惯，提高阅读教材的能力，是十分重要的。阅读教材绝不同于看小说。教材中既有物理过程，物理现象的描述，又有对物理现象的分析和概括；既有定性描述，又有定量推导；表达方式，既有文字，又有公式和插图等。笔者是从以下几个方面指导学生阅读的：(1)课前预读。对教材的某些内容可布置让学生预读，教师提出预读提纲，要求学生记下要点，以明确听课目的（注意，对可建立悬念的内容不宜预读）。(2)课堂精读。课堂上老师在精讲的基础上，要求学生对重点段落，逐字逐句地分析其含义，以加深理解，强化记忆。(3)课后通读。心理学理论告知我们：知识的遗忘率最高的时间是初掌握知识那一段。因此，要及时指导学生课后通读教材，对进一步巩固已学知识十分重要。(4)系统阅读。在教材每章结束后或期中，期末复习时，必须指导学生系统阅读，在此基础上，指导学生用列表法或结构图等形式处理教材中的概念、规律及知识要点，从而达到深化知识，提高逻辑思维的目的。
    （三）培养观察能力
    观察实验，不仅是为了学习物理知识，而且它本身就是物理知识，观察实验，可使学生丰富感性知识，激发学生学习兴趣，而且又是最好的让学生（主体）与物理世界（客体）相互作用的最好环境。在教学中，实验能力的培养一般很少被忽视，但观察能力的培养往往不被重视。笔者仅就培养观察能力方面谈几点体会。(1)课堂观察演示实验。要求学生充分观察老师的演示实验。所谓充分观察，就是全面观察，重点观察和对比观察。尽可能地让学生自己分析现象，判断出本质特征。在充分观察的基础上，由学生逐步思考，分析、讨论，并总结出物理现象的本质规律。(2)课外观察自然现象和身边事物。培养学生平时善于多观察自然现象和身边事物的习惯。启发他们练习应用物理规律解释自己观察到的现象和生活中的物理问题，使“物理生活化。生活物理化。”例如：在乘火车旅行中，只要稍加留心观察，就可以从司空见惯的现象中，发现许许多多物理问题，如：火车启动前，总要向后倒一下，是为了分别克服每节车厢的静摩擦，以减小启动的难度；路旁的树木、房屋向后倒，这是由于人们总是习惯以自己为参照物；在平稳行驶的车厢里竖直向上跳起后，仍落回原地，是由于惯性，即由于人在水平方向上没有受力，仍以原来的速度与车同行；铁道转弯处外高内低，目的在于提供火车作圆周运动的向心力等等，都是物理问题。可见，人们就生活在物理世界中，每时每刻都在和各种各样的物理现象打交道，只要善于观察，勤于思考，定能从中挖掘提炼出妙趣横生的事例来。这样，不知不觉就巩固了已学知识，而且充实了闲暇空余。
    （四）教会复习方法
    学生平时所学知识都是些被分割的、零碎的知识片断。非常容易被遗忘，而且新课教学，不宜也不可能把概念的内涵和外延揭示的十分透彻和全面，只有通过复习，才有可能把知识拓宽和加深，才有可能对已学知识达到深刻理解的程度。因此，复习的过程，绝不是简单的原课程的重复，而是拾遗补缺，寻找知
识内在联系的过程，是在较大范围内贯穿知识的过程；是强化知识提高能力的过程；而且复习还有更积极的意义——温故而知新。因此，教会学生复习方法是非常重要的。首先教会学生对知识进行正确划分，抓教材内容的轮廓梗概和列表对比，自编复习提纲，归纳出知识要点，找出主线，并指导学生对难点、重点及关键问题作进一步讨论；熟记公式、定理，并弄清其来龙去脉。但必须注意，教师不能越俎代庖，只是在初期教师可适当示范。如：力学第二章结束后，我便围绕着运动学和动力学的主线——运动的因果关系，指导学生，提纲挈领，逐个分析各种运动的规律及其原因。通过老师指导下的复习，不仅使学生理顺教材脉络，建立整体认识，掌握知识间的纵横联系；更重要的是，学生从中学会了自己应该怎样去复习。其次，引导学生通过解题进行复习。具体作法是，在作基本训练的基础上，可选一些综合性的，具有针对性的典型例题示范，通过例题渗透解题方法和解题思路。引导学生反复推敲题意，细心观察已知和未知，留心挖掘出字里行间的隐含条件，还要注意排除一些多余条件，切不可匆匆动手乱套公式或企图投机取巧。要养成做完题进行总结的良好习惯，想一想，这道题在知识上属于哪一类？解题的思路、方法、过程如何？争取每做一题都有新的启发，这样既可使学生进一步理解概念、规律，又可拓宽解题思路，提高灵活应变能力，从而达到举一反三、触类旁通之目的。
    万事开头难，从头抓起，帮助学生在知识和学习能力上尽快“接轨”，对整个中师物理教学是至关重要的。所以，在教学中必须给学生创造最佳的外界条件，真正让学生经历求知过程，学会求知方法，即通过起始年级的物理教学，不仅使学生“学会”物理，更要教会学生“会学”物理。
开胸破腹就能完成手术。21世纪的生物分子机器将会出现可放在人脑中的纳米计算机，实现人机对话，并且有自身复制的能力。人类还有可能制造出新的智能生命和实现物种再构。
    “无限大”和“无限斜系统物理学
    “无限大”和“无限斜系统物理学是当今物理学发展的一个非常活跃的领域。天体物理和宇宙物理学就属于“无限大”系统物理学的范畴，它从早期对太阳系的研究，逐步发展到银河系，直到对整个宇宙的研究。热大爆炸宇宙模型作为本世纪后半叶自然科学中四大成就之一是当之无愧的。利用该模型已经成功地解释宇宙观测的最新结果。如宇宙膨胀，宇宙年龄下限，宇宙物质的层次结构，宇宙在大尺度范围是各向同性等重要结果。可以说具有暴胀机制的热大爆炸宇宙模型已为现代宇宙学奠定了一定的基矗但是到目前为止，关于宇宙的起源问题仍没有得到解决，暴胀宇宙论也并非十全十美，事实上想一次就能得到一个十分完善的宇宙理论是很困难的，这还有待于进一步的努力和探索。
    “无限大”系统物理学还有两个比较重要的问题是“类星体”和“暗物质”。“类星体”是1961年发现的，一个类星体发出的光相当于几千个星云，而每个星云相当于1万亿个太阳所发出的光，所以对类星体的研究具有十分重大的意义。60年代末，科学家们发现一个编号为3C271的类星体，一天之内它的能量增加了一倍，到底是什么原因使它的能量增加如此迅速？有待于21世纪去解决。“暗物质”是一种具有引力，看不见，什么光也不发射的物质。宇宙中百分之九十以上的物质是所谓的“暗物质”，这种“暗物质”到底是什么？我们至今仍不清楚，也有待于下世纪去解决。
    原子核物理和粒子物理学则属于“无限斜系统物理学的范畴，它从早期对原子和原子核的研究，逐步发展到对粒子的研究。粒子主要包括强子（中子、质子、超子、л介子、K介子等）、轻子（电子、μ子、τ轻子等）和媒介子（光子、胶子等）。强子是对参与强相互作用粒子的总称，其数量几乎占粒子种类的绝大部分；轻子是参与弱相互作用和电磁相互作用的，它们不参与强相互作用；而媒介子是传递相互作用的。目前，人们已经知道参与强相互作用的粒子都是由更小的粒子“夸克”组成的，但是至今不能把单个“夸克”分离出来，也没有观察到它们可以自由地存在。为什么“夸克”独立不出来呢？还有一个不能解释的问题是“非对称性”，目前我们已有的定理都是对称的，可是世界是非对称的，这是一个有待于解决的矛盾。寻找独立的夸克和电弱统一理论预言的、导致对称性自发破缺的H粒子、解释“对称”与“非对性”的矛盾，是21世纪粒子物理学研究的前沿课题之一。
    从表面上看“无限大”系统物理学与“无限斜系统物理学似无必然的联系。其实不然，宇宙和天体物理学家利用广义相对论来描述引力和宇宙的“无限大”结构，即可观察的宇宙范围；而粒子物理学家则利用量子力学来处理一些“无限斜微观区域的现象。其实宇宙系统与原子系统在某些方面有着惊人的相似性。预计21世纪“无限大”系统物理学将会与“无限斜系统物理学结合得更加紧密，即宏观宇宙物理学和微观粒子物理学整体联系起来。热大爆炸宇宙模型就是这种结合的典范，实际上该模型是在粒子物理学中弱电统一理论的基础上建立起来的。可以预计，这种结合对科技发展和应用都会产生巨大的影响。
    二、跨世纪科学技术的发展趋势
    科学技术能否取得重大突破的关键取决于基础科学的发展。所以，首先必须重视基础科学的研究，不能忽视更不能简单地以当时基础科学成果是否有用来衡量其价值。相对论和量子力学建立时好像与其他学科和日常生活无关，直到20世纪中期相对论和量子力学在许多科学领域中引起深刻的变革才引起人们的足够重视。可以说，20世纪几乎所有的重大科技突破，像原子能、半导体、激光、计算机等，都是因为有了相对论和量子力学才得以实现。可以说，没有基础科学就没有科学技术、社会和人类的发展。
    20世纪重大科技成果的成功经验证明，不同学科间的互相交叉、配合和渗透是产生新的发明与发现，解释新现象，取得科学突破的关键条件之一。例如，核物理与军事技术的交叉产生了原子弹；半导体物理与计算技术的交叉产生了计算机。可以预计，21世纪待人类掌握核聚变能的那一天，一定是核物理、等离子体物理、凝聚态物理和激光技术等学科的交叉和配合的结果。这也是21世纪科学技术的发展趋势之一。
    跨世纪科学技术发展的另一个趋势是“极端化”研究。所谓“极端化”研究，包含两方面内容，一是要创造或克服某些实验的“极端化”条件才能有所突破。例如，有时实验需要超低温、超高温、超真空、超高压、超细、超净等工作条件，有时又需要克服温度、湿度、重力、磁场等环境的影响。二是科学技术研究已深入到接近“极限”与冲破“极限”才能有所突破的艰难时期。例如，高温超导临界温度Tc的提高，每提高一点都是非常困难的。
    跨世纪科学技术发展的另一个趋势是科学与技术的结合，即科学技术化、技术科学化。下世纪，技术突破会越来越困难，必须依靠科学研究和理论的积累，才能有所发明与创造。同时，技术的发展和实验水平的提高又促进了科学的发展。