高考試題在大學物理教學中的實用性及意義*

吳 英　馮景華

(遵義師范學院物理與機電工程學院　貴州 遵義　563002)

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高考試題在大學物理教學中的實用性及意義*

吳 英馮景華

(遵義師范學院物理與機電工程學院貴州 遵義563002)

以大學物理電磁學部分的教學內容為例，通過實證研究，對高考試題在大學物理教學中的實用性進行探討，指出高考試題在檢測中學物理知識的掌握程度，確定大學物理的教學重難點；利用學生已有的知識結構，導入大學物理的新課；銜接中學物理與大學物理，對比不同的的研究方法；對比知識的廣度和深度，激發學生的學習興趣等方面具有的一定意義．

高考試題大學物理教學實用性

相對于中學物理的學習，大學物理的學習是一種上位學習．將中學物理與大學物理比較，研究的對象由簡單到復雜，由特殊到一般；研究的方法和使用的工具由初等數學到高等數學；研究的目也不同，由只知其然到知其所以然，由了解知識到應用知識．因此大學物理是中學物理的繼承與發展．高考試題具有豐富的學科內涵，在大學物理教學過程中，抓住大學物理與中學物理的銜接點，對高考試題進行適當挖掘，充分發揮每一道試題的功能和作用，從而促進大學物理的教學．

1　檢測中學物理知識的掌握程度確定大學物理的教學重難點

在大學物理的教學過程中,大學教師必須了解中學物理的教學實際，了解授課班級學生對中學物理知識的掌握程度,才可以在教學中充分利用學生已有的知識結構, 提高他們對新知識的認同感[1]．許多大學物理教師采用問卷調查的形式，掌握學生對中學物理知識的學習層次[2,3]．而高考試題含括了中學物理中力學、熱學、電磁學、光學、原子與原子核物理等每一個板塊知識，因此在大學物理授課前，可以整理部分高考試題對學生進行測試，了解學生對該章節相關知識的掌握情況，從而確定大學物理學的教學重、難點．以大學物理[4]中電磁學內容(第十章、第十一章、第十二章)為例，將2010～2015年高考題中有關試題整理如表1，在新課前讓學生進行測試，從測試結果進行分析，確定教學的重點、難點，對學生已經掌握的知識以復習略講的形式進行，學生掌握不牢固的內容及新的知識采用精講的方式進行教學，從而避免簡單的重復教學．

表1電磁學部分新課前測試題

章節高考試題題號測試知識點第十章靜電場2013年新課標Ⅱ卷第19題相關物理學史知識2013年新課標Ⅰ卷第15題點電荷的場強分布、電場強度(E)的矢量性2015年新課標Ⅰ卷第15題等勢面、電勢能、電場力的功2014年新課標Ⅱ卷第19題靜電場電場強度與電勢的關系2013年新課標Ⅰ卷第16題平行板電容器、帶電粒子在電場中的運動第十一章電流和恒磁場2011年全國卷Ⅰ第15題長直電流產生磁場在空間的分布2014年新課標Ⅰ卷第15題通電直導線在勻強磁場中所受的安培力2015年新課標Ⅰ卷第14題帶電粒子在磁場中的運動第十二章電磁感應和麥克斯韋電磁理論2014年新課標Ⅰ卷第14題電磁感應現象2012年新課標Ⅰ卷第20題感應電動勢、楞次定律、安培力

2　充分利用學生已有的知識結構導入大學物理的新課

中學物理是大學物理基礎．教師在大學物理的教學過程中可以通過高考試題，抓住新舊知識的聯系，通過舊知識有目的地進行設疑導入新課，從而引導學生主動思考，積極建構新知識[5,6]．在講授“電磁感應現象”一節時，可以利用2015新課標Ⅰ卷第19題引入新課．

如圖1所示，1824年法國科學家阿拉果完成了著名的“圓盤實驗”．實驗中將一銅圓盤水平放置，在其中心正上方用柔軟細線懸掛一枚可以自由旋轉的磁針．實驗中發現，當圓盤在磁針的磁場中繞過圓盤中心的豎直軸旋轉時，磁針也隨著一起轉動起來，但略有滯后．

教師以提出問題的方式引入新課.

問題1：圓盤上是否產生感應電動勢(原題A選項)？

問題2：產生感應電動勢的真正原因是什么？是圓盤內的渦電流產生的磁場導致磁針轉動(原題B選項)？是在圓盤轉動的過程中，磁針的磁場穿過整個圓盤的磁通量發生了變化(原題C選項)？還是圓盤中的自由電子隨圓盤一起運動形成電流，此電流產生的磁場導致磁針轉動？(原題D選項)．

圖1　2015年新課標Ⅰ卷第19題

在講授“帶電粒子在磁場中的運動”一節時，用2014年新課標Ⅱ第20題引入新課.如圖2，某磁譜儀部分構件的示意圖．永磁鐵提供勻強磁場，硅微條徑跡探測器可以探測粒子在其中運動的軌跡．宇宙射線有大量的電子、正電子和質子，讓這些粒子從上部垂直進入磁場．教師提出：

問題1：粒子在磁場中做怎樣的運動，電子與正電子在磁場中的運動軌跡是否相同，偏轉方向是否相同？(原題A，B選項)．

問題2：僅依據粒子的運動軌跡是否能判斷此粒子是質子還是正電子(原題C選項)？

問題3：運動粒子在磁場中如果做圓周運動，運動軌跡的半徑跟什么因素有關？粒子的動能越大，是否半徑越小(原題D選項)？問題情境設置好后，教師引導學生帶著問題進行新知識的學習．

圖2　2014年新課標Ⅱ卷第20題

3　銜接中學物理與大學物理對比不同的的研究方法

大學物理的教學過程中，教師重在對比大學物理與中學物理不同的研究方法，從而引導學生站在更高的角度、或更加深入地理解相關的理論和知識．教師可以通過高考試題，從中學物理知識的局限性或特殊性出發，提出問題，在學生頭腦中產生疑問，并以此為切入點，展開新知識的教學[7]．新知識的教授過程中，特別注重高中物理與大學物理對該問題的研究方法的對比,分析各自對該問題研究的相同點和不同點以及對該問題所作的結論性論述,使學生認識到大學物理不是高中物理的重復,而是在更高層次研究物理問題,從而使學生產生新奇感與求知欲，同時還可以檢驗學生對所學新知識的掌握程度[8]．

圖3　2015年新課標Ⅱ卷第15題

例如在講授“電磁感應”一節時，先由2015年新課標Ⅱ第15題引入新課，如圖3直角三角形金屬框abc放置在勻強磁場中，磁感應強度大小為B，方向平行于ab邊向上．請學生利用中學物理知識嘗試回答問題：當金屬框繞ab邊以角速度ω逆時針轉動時，穿過整個金屬框的磁通量是否變化？金屬框是否產生感應電動勢？整個線框中是否有電流產生？學生回答的答案，教師暫不評價對錯；教師再提出問題：金屬框abc繞ab邊以角速度ω逆時針轉動時，若產生感應電動勢，電動勢的大小怎樣計算？方向怎樣判斷？因為回路閉合，若有電流，電流的大小怎樣計算？方向怎樣判斷？提出這些問題后，進入新課的學習．新課學習后，要求學生利用所學的知識分別計算εbc，εca，εab．當金屬框繞ab邊以角速度ω逆時針轉動時，bc邊、ca邊切割磁力線，洛倫茲力提供非靜電力產生動生電動勢

在bc段上取線元dl，dl到b的距離為l，則

b為負極，c為正極，Ub

4　對比知識的廣度和深度激發學生的學習興趣

《非物理類理工學科大學物理課程教學基本要求》從理念層次上確立了大學物理課程是高等學校理工科各專業學生一門重要的通識性、必修、基礎課的地位，通過大學物理課程的教學，使學生對物理學的基本概念、基本理論和基本方法有比較系統的認識和正確的理解，為進一步的學習打下堅實基礎的同時，培養學生分析問題和解決問題能力，培養學生探索精神和創新意識，努力實現學生知識、能力、素質的協調發展[9]．

表2高考試題與大學物理習題的對比

題目來源題 干題目要求圖 示2011年全國卷Ⅰ第15題 兩根相互平行的長直導線分別通有方向相反的電流I1和I2,且I1>I2,圖中a,b,c,d為導線某一橫截面所在平面內的4點,且a,b,c與兩導線共面;b點在兩導線之間,b與d的連線與導線所在的平面垂直. a,b,c,d4點中磁感應強度可能為零的場點2012年大綱卷第18題 兩根互相平行的長直導線過紙面上的M,N兩點,且與紙面垂直,導線中通有大小相等、方向相反的電流.a,O,b在M,N的連線上,O為MN的中點,c與d位于MN的中垂線上,且a,b,c,d到O點的距離均相等. a,b,c,d,O5點的磁感應強度第十一章作業11-11 兩長直導線互相平行并相距d,它們分別通以同方向的電流I1和I2.A點到兩導線的距離分別為r1和r2,如圖所示.如果d=10.0cm,I1=12A,I2=10A,r1=6.0cm,r2=8.0cm. A點的磁感應強度

1楊建宋.論大學物理教學與中學物理教學的銜接.浙江師大學報(自然科學版),2000,23(4),407～408

2梁金榮.大學物理與中學物理教學銜接的探究.贛南師范學院學報,2012(6)103～105

3雷鳴，王永鋼.從高中物理課選修情況看執行大學物理課程教學基本要求的意義. 物理與工程，2013, 23(6),45～47,55

4劉克哲，張承琚.物理學(第四版).北京：高等教育出版社，2012

5范永梅.重視新課引入，建構問題平臺. 物理教學，2010,32(11)：17～19

6許燕.巧設懸念 激發興趣 探索新知——對“變壓器”新課引入的思考.物理教學，2015,37(3)：9～10

7李斌.大學物理與中學物理的銜接研究與實踐———以成都師范學院為例.四川職業技術學院學報,2014,24(1)：96～99

8蘭智高.對“ 大、中學物理教學方法相互銜接”的研究.黃岡師范學院學報，2002,22(3)：88～90

9非物理類專業物理基礎課程教學指導分委員會．非物理類理工學科大學物理課程教學基本要求．物理與工程，2006，16(5)：1～8

吳英(1972-)，女，碩士，副教授，主要研究方向為物理教育和物理學史．

2016-04-21)

*貴州省重點學科基金資助，編號：黔學位辦[2013]18號；省級理論物理人才創新團隊，編號：黔教合人才團隊字[2012]08號．