高校課程教學教法——以吉首大學師范學院牛頓力學教學為例

姚官清

（吉首大學師范學院，湖南 吉首 416000）

一、背景現狀

吉首大學師范學院地處湘西州，是土家族和苗族少數民族地區。在其中的師范類學校，主要面對著的是廣大的農村，走出去的大部分同學將要面對的是最基層的學校，教學任務要面對最基層的物理教學工作，其中一部分學生進入鄉村小學，承載著“科學”課程的教學。從學院走出去的學生會走上講臺，要教授各類課程，包括物理。面對這些實際情況，在這些學生還沒走出校門時，民族地區師范類學校如何進行物理教學顯得十分重要且是十分值得探討的課題。

本文主要試分析牛頓力學部分，從理想化模型與近似、定性與定量、實驗驗證、瞬時關系、過程關系（守恒）、遷移等角度解讀，結合分析書本基本涉及面與學生現狀，淺析民族地區師范類物理教學。

二、基本概述與教學現狀

（一）近似與理想化模型

1．基本概述。接觸到的第一個近似與理想化模型就是質點。力學里面質點模型，其特點是把真實物體簡化成有質量的點，去掉了真實物體的大小、形狀；保留了真實物體的質量與位置信息。進行這樣“近似”是為什么？真實世界里面物體運動會因為不同物體的特性而不同，顯得十分復雜，把物體當成一個質點之后，運動將不受真實物體的“束縛”，可以抽象出一般意義的“運動”這個概念，在后面還容易抽象出勻速直線運動、勻變速直線運動、自由落體運動、平拋運動、圓周運動等運動形式、探究這些運動的規律，這對于解讀運動有著非常大的便利。

2．教學現狀。吉首大學師范學院的學生是初中物理學完過來繼續學習的，但是相對于物理專業的學生，明顯有兩點差距：物理的基礎和學物理的興趣。“近似”是一個物理細節，刪繁就簡地對自然界處理的方式，掌握好“近似”更易于初學者學習，對于民族地區師范大專院校學生有重要意義，也是一大挑戰。質點也是初學者學習到的第一個“近似”概念，務必把準確、鮮活概念送入學生眼中。另外于大專層次學生來說，還比較容易引起“真實世界”與“物理世界”的認知誤區。因為近似，簡單地來說是抽象了物理的本質特征，忽略了一些次要特征，但在有些人無法忽略次要特征保留主要特征，這就會造成誤區。物理里面有一些違反人的直接經驗論的規律，它們都是有理想化、“近似”的大前提，沒有很好地理解近似思想，初學者甚至會感到困惑，懷疑物理的正確性[1]。這就需要老師準確地解讀、帶領。筆者這里給出兩個教學把握的方向：第一，“近似”講解要精準，留什么，舍什么一定要說清楚。第二，哪些地方有“近似”要說清楚，書本涉及的“近似”，對于初學者不一定能全部發現，需要老師的經驗與幫助。

（二）實驗驗證

1．基本概述。物理基礎實驗可以分為兩大類，驗證實驗、探究實驗。運動里面有一個經典的實驗——伽利略理想實驗。他設計小球從一定高度滾落在一個水平面上，一開始水平面粗糙，小球在水平面運動一段距離將停下來，不斷增加平面的光滑程度，小球將越滾越遠，由此伽利略推論：如果水平面絕對光滑，小球將以原來的速度永遠運動下去。實驗與結論都具有重要意義，他通過實驗破除了人們一直以來堅信的運動觀，并且深刻揭示了自然界的重要規律，也正是在伽利略理想實驗基礎上，牛頓才提出牛頓第一定律；另一個實驗關于牛頓第二定律，實驗包含兩個小實驗，其一為：探究加速度和力的關系，實驗結果從實驗角度得出，對于質量相同的物體，物體的加速度跟作用在物體上的力成正比；其二為：探究加速度和質量的關系，從實驗角度得出，在相同力作用下，物體的加速度與物體的質量成反比。

2．教學現狀。在物理教學中其實可以發現不僅許多重要的結論，都是從實驗得出，而且只要提到做實驗，學生十分感興趣，對于啟發學生興趣起到極大作用，但是在教學中，特別是大專學校物體實驗條件有限，一般都只能做一些簡單實驗，復雜一些的實驗只能通過視頻，或者一些仿真實驗軟件實現。這些極大地掣肘了物理教學的深刻性、趣味性，這一部分缺陷，筆者給出兩點經驗。第一，在具體物理教學中老師可以就地取材，把一切可以利用到的、可以用來實驗的素材都盡量利用到；第二，聯系生活，盡力去把物理教學融入生活，把生活中的一些例子融到教學，生活負責教學，教學指導生活，啟發學生的興趣，讓學生感到學習物理的用處[2]。

（三）定性到定量

1．基本概述。定性指學習基本概念或一些結論性的總結。以運動學為例，在運動學部分，參考系、時間時刻、路程、速度等概念學習都屬于定性學習，但書本沒有停留在這些概念的學習上，在這些概念上更加延展、深入。例如參考系這個概念學習之后，馬上就提出了坐標系，這是整個空間量化過程的開始，之后再加上時間時刻概念，這是整個時間量化過程的開始，從此開端，一切涉及空間、時間的物理過程都可以被量化了，都可以進行具體的計算。而后面提出的幾種基本運動，同樣不只是停留在對這些運動的定性解釋，而是把這些規律都濃縮成一系列的公式，這些都是定性逐漸走向了定量。

2．教學現狀。于來吉首大學師范學院學習的學生而言，他們都是從初中升上來的，主體學習內容為高中階段物理。定性學習與定量學習是一個重大的不同，初中物理具有的一個特點就是大多是定性的概念、解釋，通過一些物理現象，從這些物理現象中得出一些結論，簡單的學習物理。而在學習現階段物理，明顯就更細更深入了，逐漸過渡到具體的量化運算，要以具體的式子、數據說話，這里面還涉及了數學工具，這牽扯到方方面面的問題，往往初學者就很難適應[3]。而解決這個問題，筆者認為主要有兩個方式：第一，加強對物理過程的理解，細細打磨物理過程，把物理過程與情景說清楚，我們再去理解從其中抽象出來什么東西、有什么規律，一定要重視物理中的“物理”因素，非繁瑣的數學推導過程；第二，加強實驗部分，把整個過程的前因后果、來龍去脈講清楚，讓學生有一個直觀的感受，并且知道物理的正確性和趣味性。

（四）瞬時與過程

1．基本概述。瞬時關系和過程關系，是牛頓力學里最重要的兩類關系，是物理過程的兩個角度。位移、速度、加速度，這一系列概念都是瞬時量。瞬時關系其中最核心的就是牛頓第二定律，它對應于每個瞬間、它能應用在每個瞬間，在每個瞬間這個關系都存在、都成立。牛頓第二定律這個瞬時關系，聯系了運動和力兩大塊，是牛頓力學里最重要的瞬時關系。牛頓力學里最突出的幾個過程關系為動能定理、機械能守恒定律、動量定理、動量守恒定律。它們的出發點分別是力在空間上的積累、力在時間上的積累，分析力這個瞬時量在一個過程它們的規律。

2．教學現狀。大部分學生對瞬時量、瞬時關系，過程量、過程關系沒有明確的認識，區分度不夠，不知道什么時候該用瞬時關系，什么時候該用過程關系。而且這方面的模糊會使學生對于整個物理過程理解都是模糊的、割裂的、不能完整，不同角度去認識物理過程。而我們如何解決？筆者給出兩個路徑：第一，在教學中要明確瞬時和過程這一重要線索，老師必須明確哪些是瞬時量？哪些是瞬時關系？哪些是過程量？哪些是過程關系？第二，要明確瞬間和過程具有的特點、優勢，我們分析瞬時量、瞬間關系可以明確每個時刻的物理變化，而我們分析過程量、過程關系，可以不用管中間經歷過一系列的復雜過程，直接可以明確最終的物理狀態。教學中必須把這兩類關系，兩個角度都弄清楚，學生才能更好地理解物理過程，理解物理課程。

（五）遷移

1．基本概述。知識遷移是物理里面重要的環節。牛頓力學里面涉及許多可以遷移的知識，牛頓第二定律是核心，一邊聯系著運動學，一邊聯系著力學，運動學和力學可以對應著學，從運動情況求受力情況；從受力情況求運動情況，這是最大的知識遷移。運動部分，矢量是一個重要的概念，大多數物理量都是矢量，學習的時候可以對各種物理量進行比較，其次幾種基本運動：勻速直線運動、勻變速直線運動、自由落體運動、平拋運動、圓周運動等幾種運動特點、規律我們都可以進行比較。而在力學里面幾種基本力：重力、彈力、摩擦力、萬有引力等，幾種基本力的學習我們可以對比著來。力的合成、力的分解是逆運算，我們可以對比學習。關于一系列瞬時量、瞬時關系和過程量、過程關系，同樣可以對比學習。

2．教學現狀。牛頓力學需要遷移的地方非常多，許多地方都可以對比學習，學生能不能夠全面地了解，舉一反三不僅是學習方法，知識能不能遷移更關系到對牛頓力學大廈的整體理解。民族地區師范大專學生，基礎還是相對比較薄弱，這方面需要老師循循善誘，去逐漸厘清其中關系。有些遷移比較隱晦，初學者不見得能馬上了解，需要老師深刻的挖掘[4]。最后，遷移是建立在原知識的深刻理解上，這也是所有理科課程的特點，一環扣一環，前面學習的知識必須完全掌握，才能舉一反三，去進行知識的遷移，對學生的要求其實很高。

三、總結

師范類學校走出去的學生也是會走上講臺成為老師，面對各科教學，其中包含物理，所以在師范類學院從事物理教學更是要時刻不能松懈地工作，因為影響深遠。以上是以吉首大學師范學院為例，簡要分析探討了一些高校課程教學教法，希望對同類學校的教學有所裨益。