大學物理的導學模式及其課例

潘學琴

(裝甲兵工程學院基礎部理化教研室 北京 100072)

孫作江

(防化學院物理教研室 北京 102205)

近年來，為了響應院校教育轉型的號召[1，2]，大學物理教學改革[3,4]的重點是充分調動學生學習的積極性、尊重學生的主體地位、發揮教師的主導作用．在注重物理知識結構學習的同時，加強學生能力的培養——自主學習能力、動手實踐能力和聯系實際的能力[5,6]．探索和實踐以自主、創新和實踐為特點的大學物理導學模式．

1 導學模式的操作要點[7]

1.1 問題引導自主學習掌握基礎

教師提出本節的基本問題，學生根據問題的引導，自主學習，既掌握本節的基本內容，又培養了學生的自主學習能力．

1.2 點撥提高動手實踐深化理解

在完成自主學習的基礎上，教師針對具體問題進行點撥、分析和討論，得出一些聯系實際的或有趣的結論，建議學生動腦動手，開展創新比賽，看誰的設計、制作巧妙有效．通過實踐來檢驗這些有趣的結論，即提升學生對基本理論的理解，又培養了學生的創新能力，為下面進一步的學習做好鋪墊．

1.3 要求拓展注重應用歸納提高

通過“問題引導、自主學習”“點撥提高、動手實踐”的教學，學生對基本理論及其簡單應用已有了較好的理解，這時進一步要求學生在此基礎上自主學習理論知識，并了解在科技前沿、生產實際等方面的重要應用，進一步拓展該內容的外延；同時要求學生對本知識點進行歸納小結，同以前的類似點或關聯點進行對比，建構新的、更完整的知識結構框架．

2 導學模式的課例——碰撞和兩體問題

以文獻[8]中的“碰撞和兩體問題”為例，給出導學模式的教學總體設計及操作要點．

2.1 在問題引導下打牢基礎

課前，教師將“碰撞”的基本內容以問題的形式提出來，學生根據問題的引導，自主學習，掌握本節的基本內容．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

通過學生課前預習，對碰撞的概念有了比較系統的了解，在此基礎上引導學員進一步討論“資質能”，對碰撞中的具體情況深化理解，而后鼓勵學員將理論知識進一步轉化成實際應用．

如在“完全非彈性碰撞”中，分析引入了“資用能”，說明了現代高能粒子加速器——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論(本公式的推導在自主學習中由學生自己完成)．

(1)當m1=m2時，交換速度，已有很多制作；

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

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

(4)當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，這種現象叫彈弓效應，v1=-(|v10|+|2v20|)是最有利于速率增大的情況．

我們組織學生制作了多種演示器來演示彈弓效應．通過對彈弓效應的分析和相關的制作演示加深了學生對基本知識的理解，培養了學生的創新能力，極大地調動了學生科技制作、關注高科技的熱情．圖1是某學生針對v10=-v20時的彈弓效應演示器的設計和制作,則有v1=-3v10；演示時，手持上方露出的細鐵棍，使鐵柱與硬質地面保持垂直，鐵柱穩定后，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[10]．

圖1 自制的彈弓效應演示器

2.3 在拓展和應用中實踐創新

通過“問題引導、自主學習”和“點撥提高、動手實踐”的教學，學生對碰撞的基本理論及其簡單應用已有了較好的理解，教師進一步要求學生自主學習彈弓效應在航天技術中的應用[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次利用了助推技術來加速和改變航向的原理，既加深了對碰撞的理解，又激發了學生對科技的興趣和熱情．

同時要求學生對本知識點進行歸納小結，同以前的類似點或關聯點進行對比，建構新的更完整的知識結構框架．在這里，要求學生自主學習“兩體問題”，要求學生把以前學過的“粒子散射”“電子繞氫核運動”等問題簡化為單體問題，并討論它的精確數學解析解，提高了認識，重構了知識框架．

3 教學策略建議

3.1 創造條件“做科學”

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

3.2 激發學習興趣

出乎學生意料的演示、深入淺出的解釋、學生生活中以及技術和社會中的有趣事例、不斷出現的挑戰性的問題和隨之而來的學生討論等都是激發和保持學習興趣的重要手段．

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

3.3 發揮導向作用

教師要善于提出問題引起學生在觀念上的不平衡，創設一定的環境，使學生感到已有的知識和能力不足以解決所面臨的問題，產生觀念上的不平衡，能夠較為清楚地看到已有知識的局限性，并努力通過新的學習活動以達到新的、更高水平的平衡．這也是教師在學生的學習活動中發揮了重要的導向作用．

參考文獻

1 熊光楷.關于新軍事變革問題[EB/OL]

2 王士彬，胡春華.胡錦濤：培養造就大批高素質新型軍事人才[EB/OL]

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

4 朱雄,王向暉.大學物理課程的學習視界:感悟“動態歷程”構建“心智地圖”. 物理與工程，2010 ，20(3)：5～8

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

6 李騰，等.基于創新能力培養的大學物理教學改革.科技信息，2010，26:I0097～I0097

7 姜進軍，孫作江.波浪起伏式教學法及其課例.防化學報,2008

8 張三慧編著.大學物理學.北京：清華大學出版社，2008.132～138

9 馬文蔚,等改編.物理學.北京：高等教育出版社，2011

10 潘學琴，孫作江，許永晗.彈弓效應及其實驗演示.北京師范大學學報(增刊)，2012(12):53～54