基于問題的學生主體實踐活動的教學案例設計

【摘 要】為了充分體現教學活動中學生的中心地位，依據構建主義理論與基于問題的教學論，在大學物理教學中探索培養學生自主意識、創新精神和能力的有效途徑，設計以問題為導向、教師啟發引導與學生主體實踐活動為核心的教學方案很有必要。

【關鍵詞】實踐活動 教學案例 剛體的力矩

【中圖分類號】G642 【文獻標識碼】A 【文章編號】1674-4810（2014）31-0088-01

基于問題的教學法是構建主義教學理論的一種具體應用。20世紀美國西余大學醫學院率先嘗試基于問題的教學。1969年，美國神經病學教授Barrows創立以問題為學習基礎（Problem-Based Learning，PBL）的教學模式。基于問題的教學不同于傳統的教學方式，它主要具有以下特點：以問題為焦點啟動課程，學生根據對問題的理解開展調查、進行探究；教師的角色不再是提供知識，而是創設問題情境，通過提問等方式引導、促進學生進行學習。基于問題的教學法創始于醫學院，所以，美國大部分醫學院已不同程度地采用PBL教學法。傳統教學中教師以自己的看法及課本現有的知識來單向灌輸給學生，這種灌輸式教學，面面俱到地把知識倒給學生，學生并不能真正地消化，也失去了咀嚼消化的胃口和主動學習的動力。由于學生不用費力思考就接受了現成的知識，學生思維力、創新能力和創新意識并不能得到培養。為使學生自主構建知識，改革傳統教學模式，從而達到培養學生創新能力的目的，下面我們以剛體教學為例，設計了基于問題的探究式學習的教學，通過問題引導激發學生的自主意識，進行發散與創新思維活動。

一 教學目標與方法

教學內容為剛體的力矩。教學目標是實現對學生知識和能力的培養，尤其是創新思維和能力的培養。知識目標是學生通過探索得到對力矩概念的理解；能力培養目標為通過基于問題的探討，激發學生的主動意識、問題意識、合作意識、探索欲望和分析解決問題的能力。教學模式是在問題引導下通過探索活動，學生自主構建知識。教學方法為學生動手實驗探索、討論，教師啟發引導。教學工具有PPT、彈簧測力計、尺、線、膠貼、掛鉤、角規、選項牌（標有字母與班號、學生序號）。

二 教學方案與實踐

事先布置預習任務，設置自我學習檢查問題。

1.零力矩情況的討論

由于學生對質點力學有較為扎實的基礎，所以，這里通過對比的方式引入問題，讓學生思考，也就是在課程開始用力對質點運動狀態的影響入手，提出第一個問題：有力一定能夠改變剛體的轉動狀態嗎？給學生時間討論與思考。

開始對零力矩討論。首先提示學生：若力對剛體的轉動狀態有影響，稱該力有力矩。用淺顯的語言說明什么是零力矩，通過對實際問題的討論，讓學生明確什么是零力矩，從而建立起對力矩概念的初步感性認識。針對相對轉軸是否有力矩設計實際問題，讓學生通過身邊的實物進行分析探討，如施力方向平行于門軸或與門軸相交，該力相對門軸是否有力矩？對于與相對定點力矩學生不大容易理解，所以先以點為軸轉動的桿為例，怎樣施力相對定點有力矩，怎樣施力無力矩？然后引入質點轉動問題中的零力矩情況，如地球所受太陽引力相對太陽中心有無力矩？

提示學生用手邊的書、教室門、筆等物品，讓學生相互討論與思考。幾分鐘后讓學生用選項牌顯示自己的答案（通過選項牌教師掌握整體學生思維情況、對知識的理解程度，同時也可掌握學生的出勤情況），鼓勵學生自由發言，讓持不同意見的學生發言表述自己對問題的分析與結論。教師不急于給出正確答案，而是通過實際操作引導學生排除錯誤，然后再讓學生舉選項牌，如果都選擇正確答案或正確率在95%以上（課下對另外5%的學生進行幫助與引導），顯示正確答案。引導學生總結討論力矩為零的情況。

2.力矩的影響因素分析

首先對學生自我學習效果進行問題檢查，讓學生結合測力計或通過教室的門親自體驗不同點與不同方向施力以推動門，比較施力的大小，以上述同樣方式進行討論，引導學生總結力矩的影響因素：力矩與力的大小、力的方向和力的作用點有關系。

3.力矩表達式構成分析

首先提示學生：若兩個力對剛體的轉動狀態影響相同，稱為力矩相同。若施加在剛體上兩個有力矩的力，使得剛體保持靜止，稱二力矩大小相同。

以教室的門為對象，在門的不同位置上同時施加不同方向的兩個力，并使門保持靜止，測量力的大小、方向與力的作用點的位置，同時讓學生展開討論力矩的表達式該怎樣構成。為使實驗得出正確結果，須保證單獨一個力存在時，能使門轉動。

學生報告所測量力的數值，并比較兩個力的大小。為克服摩擦力矩所產生的影響，所施加力的大小要保證若單獨施力門能夠轉動，同時施加不同方向和不同作用點的兩個力，使門保持靜止，使兩個力對門的轉動效果影響相同，說明兩個力矩的大小應該相同；同時引導學生得出用表達式表示的結論。

引導學生結合角加速度的概念，用類比的方法，探究力矩的正確表達式。

參考文獻

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〔責任編輯：龐遠燕〕