大學(xué)物理的導(dǎo)學(xué)模式及其課例

潘學(xué)琴

(裝甲兵工程學(xué)院基礎(chǔ)部理化教研室 北京 100072)

孫作江

(防化學(xué)院物理教研室 北京 102205)

近年來，為了響應(yīng)院校教育轉(zhuǎn)型的號召[1，2]，大學(xué)物理教學(xué)改革[3,4]的重點是充分調(diào)動學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性、尊重學(xué)生的主體地位、發(fā)揮教師的主導(dǎo)作用．在注重物理知識結(jié)構(gòu)學(xué)習(xí)的同時，加強學(xué)生能力的培養(yǎng)——自主學(xué)習(xí)能力、動手實踐能力和聯(lián)系實際的能力[5,6]．探索和實踐以自主、創(chuàng)新和實踐為特點的大學(xué)物理導(dǎo)學(xué)模式．

1 導(dǎo)學(xué)模式的操作要點[7]

1.1 問題引導(dǎo)自主學(xué)習(xí)掌握基礎(chǔ)

教師提出本節(jié)的基本問題，學(xué)生根據(jù)問題的引導(dǎo)，自主學(xué)習(xí)，既掌握本節(jié)的基本內(nèi)容，又培養(yǎng)了學(xué)生的自主學(xué)習(xí)能力．

1.2 點撥提高動手實踐深化理解

在完成自主學(xué)習(xí)的基礎(chǔ)上，教師針對具體問題進行點撥、分析和討論，得出一些聯(lián)系實際的或有趣的結(jié)論，建議學(xué)生動腦動手，開展創(chuàng)新比賽，看誰的設(shè)計、制作巧妙有效．通過實踐來檢驗這些有趣的結(jié)論，即提升學(xué)生對基本理論的理解，又培養(yǎng)了學(xué)生的創(chuàng)新能力，為下面進一步的學(xué)習(xí)做好鋪墊．

1.3 要求拓展注重應(yīng)用歸納提高

通過“問題引導(dǎo)、自主學(xué)習(xí)”“點撥提高、動手實踐”的教學(xué)，學(xué)生對基本理論及其簡單應(yīng)用已有了較好的理解，這時進一步要求學(xué)生在此基礎(chǔ)上自主學(xué)習(xí)理論知識，并了解在科技前沿、生產(chǎn)實際等方面的重要應(yīng)用，進一步拓展該內(nèi)容的外延；同時要求學(xué)生對本知識點進行歸納小結(jié)，同以前的類似點或關(guān)聯(lián)點進行對比，建構(gòu)新的、更完整的知識結(jié)構(gòu)框架．

2 導(dǎo)學(xué)模式的課例——碰撞和兩體問題

以文獻[8]中的“碰撞和兩體問題”為例，給出導(dǎo)學(xué)模式的教學(xué)總體設(shè)計及操作要點．

2.1 在問題引導(dǎo)下打牢基礎(chǔ)

課前，教師將“碰撞”的基本內(nèi)容以問題的形式提出來，學(xué)生根據(jù)問題的引導(dǎo)，自主學(xué)習(xí)，掌握本節(jié)的基本內(nèi)容．具體問題是：

(1)什么叫碰撞？生活中有哪些實例？

(2)碰撞分哪幾類？各有什么特點？

(3)什么是完全非彈性碰撞？搞懂例題．

(4)什么是完全彈性碰撞？讀懂例題．

2.2 在點撥和實踐中升華理解

通過學(xué)生課前預(yù)習(xí)，對碰撞的概念有了比較系統(tǒng)的了解，在此基礎(chǔ)上引導(dǎo)學(xué)員進一步討論“資質(zhì)能”，對碰撞中的具體情況深化理解，而后鼓勵學(xué)員將理論知識進一步轉(zhuǎn)化成實際應(yīng)用．

如在“完全非彈性碰撞”中，分析引入了“資用能”，說明了現(xiàn)代高能粒子加速器——對撞機的物理機理．在“完全彈性碰撞”中，分析了公式[8，9]

的各種特殊情況的有趣結(jié)論(本公式的推導(dǎo)在自主學(xué)習(xí)中由學(xué)生自己完成)．

(1)當(dāng)m1=m2時，交換速度，已有很多制作；

(2)當(dāng)m1?m2，且v20=0時，v1=-v10，這種情況生活中有很多實例；

(3)當(dāng)m1?m2，且v20=0時，v1=v10，v2=2v10，交通事故測量的依據(jù)之一；

(4)當(dāng)m1?m2，且v10與v20反向時，v1=-v10+2v20=-(|v10|+|2v20|)，此時v1的大小大于v10的大小，即碰撞后m1的速率明顯增大了，這種現(xiàn)象叫彈弓效應(yīng)，v1=-(|v10|+|2v20|)是最有利于速率增大的情況．

我們組織學(xué)生制作了多種演示器來演示彈弓效應(yīng)．通過對彈弓效應(yīng)的分析和相關(guān)的制作演示加深了學(xué)生對基本知識的理解，培養(yǎng)了學(xué)生的創(chuàng)新能力，極大地調(diào)動了學(xué)生科技制作、關(guān)注高科技的熱情．圖1是某學(xué)生針對v10=-v20時的彈弓效應(yīng)演示器的設(shè)計和制作,則有v1=-3v10；演示時，手持上方露出的細鐵棍，使鐵柱與硬質(zhì)地面保持垂直，鐵柱穩(wěn)定后，兩指松開，使兩小球同時做自由落體運動，待落到地面后，上面小球的彈起高度遠遠高于原自由下落時的高度，很好地演示了彈弓效應(yīng)[10]．

圖1 自制的彈弓效應(yīng)演示器

2.3 在拓展和應(yīng)用中實踐創(chuàng)新

通過“問題引導(dǎo)、自主學(xué)習(xí)”和“點撥提高、動手實踐”的教學(xué)，學(xué)生對碰撞的基本理論及其簡單應(yīng)用已有了較好的理解，教師進一步要求學(xué)生自主學(xué)習(xí)彈弓效應(yīng)在航天技術(shù)中的應(yīng)用[8]，理解伽利略探測器到達木星的3次增速的原理；理解探測土星的核動力航天器——“卡西尼”號4次利用了助推技術(shù)來加速和改變航向的原理，既加深了對碰撞的理解，又激發(fā)了學(xué)生對科技的興趣和熱情．

同時要求學(xué)生對本知識點進行歸納小結(jié)，同以前的類似點或關(guān)聯(lián)點進行對比，建構(gòu)新的更完整的知識結(jié)構(gòu)框架．在這里，要求學(xué)生自主學(xué)習(xí)“兩體問題”，要求學(xué)生把以前學(xué)過的“粒子散射”“電子繞氫核運動”等問題簡化為單體問題，并討論它的精確數(shù)學(xué)解析解，提高了認(rèn)識，重構(gòu)了知識框架．

3 教學(xué)策略建議

3.1 創(chuàng)造條件“做科學(xué)”

物理教學(xué)必須創(chuàng)造更多的機會使學(xué)生能夠通過自身的參與和實踐來感悟科學(xué)方法，學(xué)習(xí)科學(xué)知識．教學(xué)不僅僅是教師做給學(xué)生看、講給學(xué)生聽的過程，教師要盡可能讓學(xué)生自己動手，進行觀察和探究．教師應(yīng)積極探索以學(xué)生活動為主的多種教學(xué)形式．

3.2 激發(fā)學(xué)習(xí)興趣

出乎學(xué)生意料的演示、深入淺出的解釋、學(xué)生生活中以及技術(shù)和社會中的有趣事例、不斷出現(xiàn)的挑戰(zhàn)性的問題和隨之而來的學(xué)生討論等都是激發(fā)和保持學(xué)習(xí)興趣的重要手段．

教師不能滿足讓學(xué)生感到新奇或吸引學(xué)生的注意，更重要的是善于引導(dǎo)學(xué)生運用已有的知識和技能，在探究過程中獲得成功的愉悅．這樣才能使學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣上升到比較持久認(rèn)識動機的高度．

3.3 發(fā)揮導(dǎo)向作用

教師要善于提出問題引起學(xué)生在觀念上的不平衡，創(chuàng)設(shè)一定的環(huán)境，使學(xué)生感到已有的知識和能力不足以解決所面臨的問題，產(chǎn)生觀念上的不平衡，能夠較為清楚地看到已有知識的局限性，并努力通過新的學(xué)習(xí)活動以達到新的、更高水平的平衡．這也是教師在學(xué)生的學(xué)習(xí)活動中發(fā)揮了重要的導(dǎo)向作用．

參考文獻

1 熊光楷.關(guān)于新軍事變革問題[EB/OL]

2 王士彬，胡春華.胡錦濤：培養(yǎng)造就大批高素質(zhì)新型軍事人才[EB/OL]

3 周志堅，等.“以學(xué)生為主體 教材為載體 教師為主導(dǎo)”的教學(xué)模式探討——以大學(xué)物理為例.四川理工學(xué)院學(xué)報(社會科學(xué)版)，2007(22):1～2

4 朱雄,王向暉.大學(xué)物理課程的學(xué)習(xí)視界:感悟“動態(tài)歷程”構(gòu)建“心智地圖”. 物理與工程，2010 ，20(3)：5～8

5 劉栓江,鄭桂梅.大學(xué)物理課程教學(xué)改革的研究與實踐.安陽工學(xué)院學(xué)報，2011,10 (2)：106～108，122

6 李騰，等.基于創(chuàng)新能力培養(yǎng)的大學(xué)物理教學(xué)改革.科技信息，2010，26:I0097～I0097

7 姜進軍，孫作江.波浪起伏式教學(xué)法及其課例.防化學(xué)報,2008

8 張三慧編著.大學(xué)物理學(xué).北京：清華大學(xué)出版社，2008.132～138

9 馬文蔚,等改編.物理學(xué).北京：高等教育出版社，2011

10 潘學(xué)琴，孫作江，許永晗.彈弓效應(yīng)及其實驗演示.北京師范大學(xué)學(xué)報(增刊)，2012(12):53～54