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(lái)，為了響應(yīng)院校教育轉(zhuǎn)型的號(hào)召[1，2]，大學(xué)物理教學(xué)改革[3,4]的重點(diǎn)是充分調(diào)動(dòng)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(shí)結(jié)構(gòu)學(xué)習(xí)的同時(shí)，加強(qiáng)學(xué)生能力的培養(yǎng)——自主學(xué)習(xí)能力、動(dòng)手實(shí)踐能力和聯(lián)系實(shí)際的能力[5,6]．探索和實(shí)踐以自主、創(chuàng)新和實(shí)踐為特點(diǎn)的大學(xué)物理導(dǎo)學(xué)模式．

1 導(dǎo)學(xué)模式的操作要點(diǎn)[7]

1.1 問(wèn)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(wèn)題，學(xué)生根據(jù)問(wèn)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(diǎn)撥提高動(dòng)手實(shí)踐深化理解

在完成自主學(xué)習(xí)的基礎(chǔ)上，教師針對(duì)具體問(wèn)題進(jìn)行點(diǎn)撥、分析和討論，得出一些聯(lián)系實(shí)際的或有趣的結(jié)論，建議學(xué)生動(dòng)腦動(dòng)手，開展創(chuàng)新比賽，看誰(shuí)的設(shè)計(jì)、制作巧妙有效．通過(guò)實(shí)踐來(lái)檢驗(yàn)這些有趣的結(jié)論，即提升學(xué)生對(duì)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(jìn)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(guò)“問(wèn)題引導(dǎo)、自主學(xué)習(xí)”“點(diǎn)撥提高、動(dòng)手實(shí)踐”的教學(xué)，學(xué)生對(duì)基本理論及其簡(jiǎn)單應(yīng)用已有了較好的理解，這時(shí)進(jìn)一步要求學(xué)生在此基礎(chǔ)上自主學(xué)習(xí)理論知識(shí)，并了解在科技前沿、生產(chǎn)實(shí)際等方面的重要應(yīng)用，進(jìn)一步拓展該內(nèi)容的外延；同時(shí)要求學(xué)生對(duì)本知識(shí)點(diǎn)進(jìn)行歸納小結(jié)，同以前的類似點(diǎn)或關(guān)聯(lián)點(diǎn)進(jìn)行對(duì)比，建構(gòu)新的、更完整的知識(shí)結(jié)構(gòu)框架．

2 導(dǎo)學(xué)模式的課例——碰撞和兩體問(wèn)題

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

2.1 在問(wèn)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(wèn)題的形式提出來(lái)，學(xué)生根據(jù)問(wèn)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(wèn)題是：

(1)什么叫碰撞？生活中有哪些實(shí)例？

(2)碰撞分哪幾類？各有什么特點(diǎn)？

(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(diǎn)撥和實(shí)踐中升華理解

通過(guò)學(xué)生課前預(yù)習(xí)，對(duì)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(jìn)一步討論“資質(zhì)能”，對(duì)碰撞中的具體情況深化理解，而后鼓勵(lì)學(xué)員將理論知識(shí)進(jìn)一步轉(zhuǎn)化成實(shí)際應(yīng)用．

如在“完全非彈性碰撞”中，分析引入了“資用能”，說(shuō)明了現(xiàn)代高能粒子加速器——對(duì)撞機(jī)的物理機(jī)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(shí)，交換速度，已有很多制作；

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

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

(4)當(dāng)m1?m2，且v10與v20反向時(shí)，v1=-v10+2v20=-(|v10|+|2v20|)，此時(shí)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(lái)演示彈弓效應(yīng)．通過(guò)對(duì)彈弓效應(yīng)的分析和相關(guān)的制作演示加深了學(xué)生對(duì)基本知識(shí)的理解，培養(yǎng)了學(xué)生的創(chuàng)新能力，極大地調(diào)動(dòng)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(duì)v10=-v20時(shí)的彈弓效應(yīng)演示器的設(shè)計(jì)和制作,則有v1=-3v10；演示時(shí)，手持上方露出的細(xì)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(shí)做自由落體運(yùn)動(dòng)，待落到地面后，上面小球的彈起高度遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于原自由下落時(shí)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(shí)踐創(chuàng)新

通過(guò)“問(wèn)題引導(dǎo)、自主學(xué)習(xí)”和“點(diǎn)撥提高、動(dòng)手實(shí)踐”的教學(xué)，學(xué)生對(duì)碰撞的基本理論及其簡(jiǎn)單應(yīng)用已有了較好的理解，教師進(jìn)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(cè)器到達(dá)木星的3次增速的原理；理解探測(cè)土星的核動(dòng)力航天器——“卡西尼”號(hào)4次利用了助推技術(shù)來(lái)加速和改變航向的原理，既加深了對(duì)碰撞的理解，又激發(fā)了學(xué)生對(duì)科技的興趣和熱情．

同時(shí)要求學(xué)生對(duì)本知識(shí)點(diǎn)進(jìn)行歸納小結(jié)，同以前的類似點(diǎn)或關(guān)聯(lián)點(diǎn)進(jìn)行對(duì)比，建構(gòu)新的更完整的知識(shí)結(jié)構(gòu)框架．在這里，要求學(xué)生自主學(xué)習(xí)“兩體問(wèn)題”，要求學(xué)生把以前學(xué)過(guò)的“粒子散射”“電子繞氫核運(yùn)動(dòng)”等問(wèn)題簡(jiǎn)化為單體問(wèn)題，并討論它的精確數(shù)學(xué)解析解，提高了認(rèn)識(shí)，重構(gòu)了知識(shí)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(jī)會(huì)使學(xué)生能夠通過(guò)自身的參與和實(shí)踐來(lái)感悟科學(xué)方法，學(xué)習(xí)科學(xué)知識(shí)．教學(xué)不僅僅是教師做給學(xué)生看、講給學(xué)生聽的過(guò)程，教師要盡可能讓學(xué)生自己動(dòng)手，進(jìn)行觀察和探究．教師應(yīng)積極探索以學(xué)生活動(dòng)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(huì)中的有趣事例、不斷出現(xiàn)的挑戰(zhàn)性的問(wèn)題和隨之而來(lái)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(yùn)用已有的知識(shí)和技能，在探究過(guò)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(shí)動(dòng)機(jī)的高度．

3.3 發(fā)揮導(dǎo)向作用

教師要善于提出問(wèn)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(shí)和能力不足以解決所面臨的問(wèn)題，產(chǎn)生觀念上的不平衡，能夠較為清楚地看到已有知識(shí)的局限性，并努力通過(guò)新的學(xué)習(xí)活動(dòng)以達(dá)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(dòng)中發(fā)揮了重要的導(dǎo)向作用．

參考文獻(xiàn)

1 熊光楷.關(guān)于新軍事變革問(wèn)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(jiān)，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(bào)(社會(huì)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(dòng)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(shí)踐.安陽(yáng)工學(xué)院學(xué)報(bào)，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～I(xiàn)0097

7 姜進(jìn)軍，孫作江.波浪起伏式教學(xué)法及其課例.防化學(xué)報(bào),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(shí)驗(yàn)演示.北京師范大學(xué)學(xué)報(bào)(增刊)，2012(12):53～54