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篇1

第二階段：4月中旬到4月底，進行知識回顧階段與高考訓練的銜接。目的是讓學生在高考訓練前將基礎知識都連貫起來。

第三階段：4月底到6月初，做高考的適應訓練。目的是規范訓練，培養學生答題速度和技巧。

同時，在各階段中都安排哪些內容、占多少課時都要細化到每節課。

二、細化復習內容

體育特長生文化課整體基礎差，學習動力不足，所以在復習中要側重學科基礎知識、基本解題方法和技巧，對于難度偏大的地方做適當簡化。

教學內容的安排要側重力學部分，包括物體的平衡、勻變速直線、平拋、圓周等重點運動模型和功能關系（特別是動能定理）解題，都必須認真處理，讓學生達到能夠熟練掌握的程度。這些內容所用時間較長，大概從高三開學至寒假前。電磁部分要重視基本原理和方法，做好基礎性題目，學生能力達到能夠做好選擇題即可。

三、細化復習中的每一節教案

高三特長生要有單獨的教案和習題配置。教學案和習題難度系數要低，但得分點必須抓住。第一階段復習中可以選修“動量守恒定律”一節為例加以簡單說明。

明確目標：動量守恒的條件和碰撞中的動量和能量關系，并準確書寫動量守恒和能量守恒表達式。

突出重點：動量守恒定律的推導后必須強調動量守恒的研究對象、選取的研究過程，并分析守恒條件，緊跟鞏固練習。例題直接選擇動能損失最大的完全非彈性碰撞模型，要求學生列式求解碰撞后速度和碰撞前后動能，并通過比較碰撞前后動能引出三種碰撞類型。例題之后拓展以類彈性碰撞為重點，選取“一動碰一靜的彈性碰撞（兩物體之間用彈簧）”為例，明確到兩物體速度相等時為完全非彈性碰撞、到彈簧彈開時為彈性碰撞，要求學生寫出準確的方程，并記住“一動碰一靜的彈性碰撞”速度表達式。之后要鞏固練習，這樣使學生對重點內容理解深刻、得分點訓練到位。

篇2

文章編號：1671-489X（2016）22-0078-03

Study on Content System of College Physics with Military Charac-

teristics//ZHANG Lingzhen， FENG Mengli， LIU Jin， LIU Xiequan

Abstract The significance of study on the content system of college physics with military characteristics is expounded. A scientific con-

tent system of the course is constructed.We have studied and prac-ticed in optimizing physics series courses and enhancing college phy-

sics teaching design.

Key words military characteristics； college physics； content system

1 前言

為了貫徹同志提出的“能打仗，打勝仗”的強軍目標，培養高素質的新型強軍人才，軍隊院校正在深化開展實戰化軍事基礎教育的教學改革。大學物理課程是軍隊院校整個課程體系中的一門重要基礎課程，該課程的建設必須順應新軍革和院校教育轉型的需要，在基礎教學中實現“精技術、會管理、能指揮”（《關于進一步深化教學改革的意見》，軍械工程學院，2014）的固強補弱。為此，在突出軍事特色、加強軍事應用、深化大學物理教學改革方面進行研究探討，以適應新形勢的需要，提高教學質量，增強教學效果。

2 軍事特色大學物理教學內容體系研究的意義

物理學發展進程中的每一個理論和技術上的新發現、新突破，不但推動人類文明和科學技術的進步，而且快速廣泛地應用于軍事領域后促進了軍事技術提升，現代戰場上的偵察、探測、指揮、跟蹤、制導、隱身、防御等先進技術和武器裝備都離不開物理學原理[1]。高新軍事技術的應用，促使各國爭相研究新式武器和裝備，戰爭的模式、作戰的樣式也悄然發生變化。

學歷教育軍隊院校過去一直以培養專業技術軍官為主，形成一套適應專業人才培養的物理教學體系。課程體系注重系統性、理論性和科學性，邏輯推理嚴密，教學更注重傳授知識，培養科學素質。但是隨著貫徹落實新時期軍事戰略方針形勢的發展，學歷教育院校轉型，由以培養專業技術軍官為主轉變為培養初級指揮軍官為主，以往的教學理念和教學模式已不能適應當前人才培養的需要。未來戰爭樣式是信息化條件下的聯合作戰，要求士兵在信息化戰場上掌握更復雜的軍事技能，能夠熟練有效地運用各種新型武器裝備。

物理學是與軍事技術有著密切聯系的一門重要基礎課程，因此，在大學物理教學中把物理學知識與軍事技術相結合，充分體現物理學理論在軍事技術中的應用，既解決物理教學與軍事脫節的問題，又增強教學內容的實踐性，提高學員學習物理學的興趣，為培養新型高素質人才奠定堅實基礎。

3 軍事特色大學物理教學內容體系研究的主要內容

構建軍事特色大學物理教學內容體系的指導思想 構建軍事特色大學物理教學內容體系要充分體現學院的人才培養目標要求，以相關教學思想和理論為依據，在強調教學內容完整性和科學性的基礎上，優化課程設置，動態更新教學內容，及時融入物理學發展前沿，加強物理理論與軍事技術應用相結合，突出軍事特色，形成以厚實的基礎知識為根基的復合型人才知識能力素質結構，為學員進一步學習新理論、新技術和增強軍事素質奠定必要的基礎。

筆者認為，目前軍械工程學院的大學物理教學內容要區別于工科物理的內容，當然也不是現行工科物理內容的簡單增刪，而應該具有職業教育院校和軍事教育院校的風格和特色：適當降低物理知識的難度，合理擴展物理知識的廣度；適當減少技能技巧訓練，有效加強物理思想方法教育；適當增加軍事技術應用內容，切實突出軍事素質培養。

科學構建軍事特色大學物理教學內容體系

1）優化系列課程設置，突出軍事特色。根據多年的教學改革實踐，按照學院人才培養方案要求，目前軍械工程學院的大學物理系列課程設置如表1所示。

大學物理是研究物質的基本結構、相互作用和物質最基本、最普遍的運動形式及其相互轉化規律的一門自然科學課程，是其他自然科學、軍事科學和工程技術的基礎。大學物理具有非常重要的地位和作用，而且該課程與軍事專業課程聯系非常緊密，在培養軍事人才的知識結構和素質能力方面發揮著不可替代的作用（《大學物理課程標準》，軍械工程學院，2014）。因此，進一步深化和完善大學物理教學改革，強化其核心基礎課作用，是每一位物理教員的使命。大學物理實驗課在軍械工程學院單獨設課，該課程對培養學員的操作技能和創新意識具有重要意義。

科技創新方法論課程堅持把創新教育思想穿于教學全過程，以自然科學、工程技術和軍事裝備中的典型案例為背景，系統講述科技創新的基本方法和理論，結合創新實踐活動，培養學員初步的科學思維能力和科技創新能力（《科技創新方法論課程標準》，軍械工程學院，2014）?，F代工程技術的物理基礎課程主要介紹激光技術、精確制導技術、隱身技術、核武器、新概念武器等現代軍事技術和工程技術的物理基礎，為學員在物理學和現代軍事技術及工程技術之間架設橋梁，為學員學習后續的軍事專業課程提供接口[1]。

科學技術史作為全體學員的自修課程，可以讓學員了解科學技術在人類文明發展中的作用，學習科學的研究方法以及科學思想，大大拓展學員的視野，提高他們的學習興趣，提升他們的文化素養。講座課“物理學與現代軍事技術”則向低年級學員介紹物理學對軍事技術的作用、現代軍事技術的物理基礎原理，使學員從物理學入手了解軍事技術，主動跟進軍事技術和武器裝備的發展。

2）加強大學物理課程教學設計的軍事特色。在物理系列課程設置中，大學物理是一門重要的主干課程。因此，在大學物理課程教學設計中加強軍事特色具有現實必要性。認真梳理每講內容與軍事技術和武器裝備相關的實例，把它們整理分類，作為課堂引入、例題講解、應用實例、思想方法介紹等充實到課件和教案中。這樣增加了物理中軍事實踐性內容，激發了學員學習興趣，開闊了學科視野，增強了教學效果。

①課堂引入。針對每次課教學內容，查找與此相關的軍事技術或武器裝備應用作為本次課的引入。例如：講到動量定理和動量守恒定律時，以槍炮后坐現象、無后坐力炮設計、火箭的發射機制來引入；講到電磁感應現象時，以電磁炮、電磁彈射器、探雷器的工作原理來引入；講到電磁介質時，以隱身飛機（坦克、艦艇）、目前世界上研究熱點――電磁超材料來引入；等等。通過把講授的物理內容與軍事技術或武器裝備結合起來，提起學員的聽課興趣，引導學員思考問題，從而使學員加深理解軍事技術和武器裝備中的物理原理，使教學內容充滿軍事色彩。

②拓展例題。針對甄選出的軍事技術和武器裝備，依據有關性能參數，把它們還原到物理學的基本理論，以大學物理的視角建立模型，編寫例題或習題，并應用大學物理中的概念、規律、公式等予以求解。例如：講到安培定律時，以航空母艦上的電磁彈射器為例，根據我國××艦載機的質量、起飛速度、推力等實際參數，建立一個物理模型，即可根據物理學中的安培力及力學規律求解彈射運動的加速度和時間、電磁彈射器對飛機的安培力、安培力對飛機所做的功、電源對電容器的充電電壓；講到光柵衍射時，以相控陣雷達為例，建立一個沿水平直線等距排列的N根天線組成天線陣列的模型，根據光柵衍射原理來解釋相控陣天線電掃描原理；等等。

這些例題滲透到大學物理課堂中，學員加深了對物理學的基本概念和基本規律的理解，理清了解決實際問題的思路和方法，培養了觀察問題、分析問題和解決問題的能力。而且結合軍事實例，提高了學員的學習興趣，增強了教學效果。

③突出應用。通過分析軍事技術與物理學基本內容的相關性，尋找發現應用物理學原理的軍事技術或武器裝備實例，融匯到課件中，在課堂上為學員講授。這樣，在低年級就拉近學員與軍事應用的關系，讓他們早接觸軍事技術，有利于培養他們的軍事素養和裝備素養。例如：加速度、壓強、動能等概念，可以分別應用于解釋飛行員的“黑視”和“紅視”現象、防彈衣、穿甲彈、動能攔截彈；動量定理和動量守恒定律應用于解釋槍炮后座現象、無后坐力炮設計；多普勒效應應用于多普勒雷達、動目標檢測、GPS衛星定位系統；電磁感應應用于電磁炮、探雷器、復雜電磁環境防護、電子戰。

④介紹思想方法。大學物理學不僅提供了學員必備的基礎知識，而且其中滲透著深厚的思想方法和人文精神，物理學思想在軍事謀略中展現出魅力，物理思想方法教育是培養軍事指揮人才科學思維能力的基礎。物理學中的基本思想包括運動守恒思想、對立統一思想、對稱性思想、量變質變思想等，研究方法有觀察、實驗、抽象、假說、歸納與演繹、分析與綜合、類比、猜想、對稱、估算等。這些思想方法不僅是科學研究的基礎，而且可以移植到軍事領域。如力學中的“隔離體法”“微元法”，其思想就是“化整為零，集零為整”，體現在戰爭謀略上就是既要通盤考慮全局，又要掌握戰爭中的每一個環節。

物理學理論是大量科學家如牛頓、法拉第、愛因斯坦、麥克斯韋等人大膽思維的創新成果，物理學的每一次突破都體現出物理學家的創新精神。在戰爭史冊上，軍事家的出奇制勝與物理學家的創新思維也是異曲同工[2]。所以，在教學過程中，教員有必要把思想方法、創新過程和科學精神等加以提煉，專門講授，啟發學員的軍事謀略思維，潛移默化地把物理思想方法轉化為戰斗力。

4 結束語

篇3

懸空打坐、大力神功，這兩招專屬武林高手們的“功夫”，經過兩名航天員在太空的演繹，引來了同學們的陣陣喝彩。航天員表演之后向同學們提出了問題：在地面上，人們一般用天平、臺秤等測量物體受到的重力，從而計算物體的質量。那么，失重環境下該如何測質量呢？

天宮一號上配備有質量測量儀，這個質量測量儀就是設置在天宮一號艙壁的一個支架形狀的裝置，看上去像飛船艙壁上的一個箱子。拉開“箱子”后，聶海勝把自己固定在支架一端，王亞平輕輕拉開支架，一放手，支架便在彈簧的作用下回復原位。裝置上的LED屏上顯示出數字“74.0”，這表示聶海勝的實測質量是74千克。

在給同學們解釋了儀器的應用原理之后，王亞平還給同學們布置了一道課后思考題：除了運用牛頓第二定律，還有什么辦法可以在失重環境下測量物體的質量呢？

解讀人：地面課堂主持人之一、北京人大附中物理老師宓奇

【解讀】在地面上，彈簧秤提供的彈力跟重力是平衡的，不同質量的物體掛在彈簧秤上，彈簧伸長的長度不一樣，即重量是不一樣的。在太空，因為微重力環境，兩個不同質量的物體在彈簧秤上，兩個彈簧指標是平齊的。因為沒有重量的概念，彈簧秤就沒有讀數。

天宮一號里的“質量測量儀”，運用了牛頓第二定律，即物體加速度的大小跟物體受到的作用力成正比，跟物體的質量成反比，這一定律在太空和地面都是成立的。

據了解，這個原理在航天活動中比較常用。例如，航天器在運行中會耗損，質量會發生變化，就影響軌道控制的精確度。這時，可開啟推力器，并同時測量航天器的加速度，從而準確掌握航天器的質量。

物理課上常見的實驗裝置單擺受力后是左右搖擺還是做圓周運動？這個稍有物理常識的人都很容易回答的問題，放在太空就變得超乎想象了。

在第二個實驗中，T形支架上，細繩拴著一顆明黃色的小鋼球，這就是物理課上常見的單擺。王亞平把小球輕輕拉升到一定位置放手，小球并沒有出現地面上常見的往復擺動，而是停在了半空中，拴小球的細線呈彎曲狀靜止，將其拉高后，結果并沒有發生變化。

接下來，王亞平用手指沿切線方向輕推小球，小球就開始繞著T形支架的軸心做圓周運動，即使中心軸的角度發生改變，小球也仍然做同樣的運動。而同樣的動作在地面對比實驗中，就需要施加足夠的力，給小球一個較大的初速度，才能使它繞軸旋轉。

【解讀】小球單擺是一個經典的運動模型。在地面上，小球單擺具有等時性，比如擺鐘。在太空中，由于小球失重，只剩下一個繩子的拉力，理論上說，單擺上的小球無論放在哪個位置都不會動，小球會飄浮在空中。

但在實驗中看到，小球提高到一個位置時，發生了晃動。即在太空中，如果給了小球一點初速度，小球就能在繩子的牽引下做圓周運動，如果摩擦小，這種圓周運動是勻速的。據了解，太空中的一個小動作、天宮一號設備的運轉，甚至呼吸，都可能造成小球運動。

為了證實高速旋轉的陀螺在太空失重條件下的定軸特性，王亞平取出一個紅黃相間的陀螺，把它靜止懸放在空中。用手輕推陀螺頂部，陀螺翻滾著飛向遠處，軸向也發生了改變，期間，聶海勝也對陀螺進行干擾。

緊接著，王亞平取出一個一模一樣的陀螺，通過道具讓它旋轉起來并懸浮在半空中，這時候再用手輕輕一推，旋轉的陀螺只是輕晃一下，并不翻滾，而只是保持著固定的軸向，向前飛去。

【解讀】旋轉的陀螺體現出很好的定軸性，定軸性遵守角動量守恒原理，即在沒有外力矩作用的情況下，物體的角動量會保持恒定。據了解，現實生活中有很多體現，比如子彈從槍膛里出來時高速旋轉，這樣保持穩定性和準確性。不論在太空還是在地球，都遵守角動量守恒原理。

在地面上，陀螺需要支撐物實現轉動，而陀螺與支撐物之間的摩擦產生的干擾力矩等因素改變了陀螺的角動量，使其旋轉速度逐漸降低，不能很好地保持旋轉方向，最終停下。在太空中，給靜止的陀螺一個初速度，陀螺就會向前翻轉。給正在轉動的陀螺一個初速度，陀螺的軸向幾乎不變。

據了解，利用角動量守恒定律，可以實現衛星的定向控制。而有些轎車上，就安裝了測量車身縱向和橫向擺動的陀螺傳感器，可以實現車身穩定度的控制。

在水膜實驗中，王亞平拿起一個飲用水袋，打開止水夾，水并沒有傾瀉而出。輕擠水袋，在飲水管端口形成了一顆晶瑩剔透的水珠，略微抖動水袋，水珠便懸浮在半空中。但是甩出的水珠必須用吸水紙迅速收集起來，避免其亂飛影響設備安全。

接著，她把一個金屬圈插入裝滿飲用水的袋中，再慢慢抽出金屬圈，便形成了一個漂亮的水膜。輕輕晃動金屬圈，水膜也不會破裂，只是偶爾會甩出幾顆小水滴。隨后，王亞平又往水膜表面貼了一片畫有中國結圖案的塑料片，水膜依然完好。

【解讀】在地面上，只有經過處理的肥皂水等才能表現出比較強的張力特性。因為地面上的液體表面張力無法抗衡地球引力的作用。液體的表面張力，使液體表面分子有被拉入內部的趨勢，導致表面就像一張繃緊的橡皮膜，是促使液體表面收縮的繃緊的力。

在太空中，表面張力使水膜似橡皮膜圈在金屬環里，并且比地面上形成的水膜更大、存在時間更長。據了解，液體表面張力在航天活動中有重要應用?？茖W家們制造了表面張力貯箱，利用表面張力推動液體推進劑流動。

為了進一步證實液體在太空的表面張力，王亞平用金屬圈重新做了一個水膜，然后用飲水袋慢慢向水膜上注水，不一會兒，水膜就變成了一個亮晶晶的大水球，水球中還有一串小氣泡。聶海勝取出一支注射器，抽出水球中的小氣泡。

王亞平用注射器向水球內注入空氣，在水球內產生了兩個標準的球形氣泡，氣泡既沒有被擠出水球，也沒有融合到一起，水球也沒有爆裂。緊接著，她又用注射器把少許紅色液體注入水球，紅色液體慢慢擴散開來，透明的水球就變成了粉紅色。

【解讀】航天員向水膜上不斷注入水時，這些水就能夠均勻分布在水膜周圍，逐漸形成水球。太空中去除了重力對物體形態的制約，由于分子間的相互作用，液體表面張力很明顯，液體的表面積會縮到最小，就變成了水球。在地面上，由于有密度差，如果注入紅色液體，擴散會有一個總體的趨勢，就像雞尾酒里的層次分明。但在太空中沒有密度差，擴散就比較均勻。

評價

對于此次太空授課，一位授課專家組成員表示，選取“失重”的課題，主要是考慮要跟中學學過的有關知識原理相關聯，另外還要安全可靠、體積小、質量輕。

篇4

學習是學生主動建構的過程，學生是學習的主體.學生產生學習愿望的根本是問題.在物理教學中培養學生的問題意識，有利于調動學生學習的主動性，使學生真正成為教學過程中的主體，從而獲得豐富的情感體驗.強烈的問題意識直接反映了個體思維的活躍和深刻程度并有力地推動學生對未知世界的探索.它往往會激發學生積極探究，著力釋疑，最終形成新知識、新方法、新創造，并能使學生思維的獨立性、深刻性、靈活性和廣闊性得到發展，最終提升了學生的學習能力.

2 學生問題意識的現狀

學貴有疑，疑問是建構教學的起點.但在現實的物理教學中，學生的物理問題意識非常薄弱.當教師問學生有問題嗎？學生一般都是無聲或者說是沒有，學生對于教師上課的內容以及教材教參幾乎沒有任何疑義.導致這種現狀的原因之一是和學生長期以來的接受的灌輸式課堂教學模式有關.平時在課堂中，用的最多的是教師在教學時根據教案把問題逐個提出，而學生只是靜待問題的提出，習慣于回答“是什么”，而不能回答“為什么”，在問題面前，更不會主動說“如果……那么……”.學生用這種“標準”答案回答老師的問題，當然難得找出矛盾，發現問題.其實這種教學模式學生根本就沒有提出問題的空間.原因之二是和學生強烈的自尊心有關.一怕提出的問題太幼稚而讓同學笑話；二怕自己的基礎知識薄弱，不清楚自己會什么不會什么，問題太多不知從何問起；當然也有極少部分學生不想問的原因是想自己課后有能力解決，但這也恰好反映了另一問題，即較強的自尊心抑制與教師當面質疑，面對面交流的提問能力的發展.長此以往，學生最后的感覺是沒問題可問.甚至有的學生視經常提問為一種“無知”的行為，不能理解也不能做到“不恥下問”.學生問的問題最多的一種情況是拿了參考資料來問題目，說的最多的一句話是老師該題我做不出來，你幫我做一下.這種單一地與最終結果打交道的問題必是索然無味的，物理學也變成了一門干巴巴的學科.現實情況是學生在課堂上經常提問或能提出經獨立思考后帶有個人見解性問題的人非常少.因此培養學生的問題意識就要從培養學生發現問題、提出問題能力的角度出發.

3 培養學生問題意識的策略

3.1 構建良好的課堂環境，鼓勵學生敢于提問

課堂教學的著眼點，應該是讓學生積極主動地參與到教學活動中來，形成“多維互動”的教學氛圍，從而使學生的潛能得到相應的發揮.為達到這一目標，在課堂教學中，教師應創設寬松、自由、和諧、充滿信任的教學氛圍，建立平等、民主的師生關系，成為學生學習的幫助者和指導者，并留給學生一定的時間去思考，將“我講你聽”及“我寫你抄”的教學變為一起討論，共同研究，相互交流，盡量讓更多學生敢于提出問題和大膽的質疑，讓學生在課堂教學中產生的疑問能夠得到刻充分暴露.課堂上，學生有時提出的問題有些幼稚，沒有價值，教師不應譏諷、嘲弄或壓制，這樣很容易使學生的自尊心受挫，打消了其發問的積極性.應給予精神上的鼓勵和充分挖掘其可貴之處，以激勵其他同學積極思維.唯有此，才能為問題意識這顆種子提供了適宜的土壤，使其生根發芽、開花結果.也只有在這種氛圍下，學生才會充分發揮自己的想象力，才能使思維更加活躍，并主動參與到學習活動中，去捕捉“問”的契機并毫無顧忌地發表自己的看法和疑問.教師只有正確對待學生各式各樣的提問，久而久之學生就會逐漸養成敢于發問的良好習慣和能力，學生的問題意識將逐步得到增強.例如，在上《簡諧運動》這一節課時，有一個學生就提出為何不用打點計時器直接打出簡諧運動的軌跡呢？針對這一問題，說實在的我本人也沒有考慮過這一問題.我就問學生為何行呢？說說你的想法.回答是打點的紙帶記錄了物體的運動情況，以前的力學實驗用的很多.老師不作評論，讓同學們展開討論.最后是兩種意見，之一是簡諧運動是振動，紙帶無法來回運動，能打的話也在一直線上，不能描述運動情況；之二是可以借用課本中繪制地震曲線的方法，即把紙帶卷在滾動上或許是可行的.再后，我肯定了同學們的主動參與討論的熱情和大膽的想法，同時坦誠了老師也沒有深究過這一設想，課后再一起探究.事后，和有濃厚興趣的同學一起做成功了這一實驗，并在課堂上進行演示，取得很好的教學效果，大大激發了同學們提問問題的意識.具體如下：

實驗器材：J2201彈簧振子（帶放電針和氣泵），白紙，[TP6GW15.TIF，Y#]導電紙，電火花計時器，學生電源， 電動馬達，奶粉罐，自制支架，導線若干.

實驗裝置圖如圖1.

實驗主要操作步驟：①組裝器材；②接通氣泵電源，使彈簧振子停在平衡位置；③接通電動馬達電源，使奶粉罐勻速轉動，接通打點計時器電源，打出圖2的橫線；④斷開電動馬達電源，使彈簧振子離開平衡位置開始振動，接通打點計時器電源，打出圖的豎線；⑤斷開打點計時器電源，接通電動馬達電源，使奶粉罐勻速轉動，接通打點計時器電源，打出下圖的曲線.（注：從電火花計時器內部的正負脈沖接兩引線至圖1中的放電針和奶粉罐上）

實驗結果：

3.2 創設問題情境，引導學生發現并提出問題

要培養學生的問題意識，不僅要讓學生敢問、想問，還要使學生會問.在高中階段，教師要根據學生的實際和年齡特征、知識經驗、能力水平、認知規律等因素，根據學生認知的“最近發展區”，為學生提供豐富的背景材料，創設直觀鮮明的問題情境，讓學生在觀察和體驗后有所發現，有所聯想，喚起學生思維的能動性，萌發出科學問題；或者創設一些任務，讓學生在完成任務中運用科學思維，自己提煉出應探究的科學問題，讓學生的問題問到要害，把學習過程中有價值的疑難問題提出來.例如，在進行力的合成教學時，可通過這樣的方式設置疑問：取一個較重的砝碼放在桌面上，現用一個彈簧秤把它提起來，后用兩個彈簧秤把它提起來，問學生兩個彈簧秤的示數之和是否等于一個彈簧秤的示數？學生都說肯定相等，但演示的結果卻完全相反.學生的預言為什么與實際物理現象相反？從而引起學生強烈的認知沖突，充分暴露了學生的前概念.有了這樣的疑問，自然急于想用物理知識去解答，教師引入力的合成知識，引導學生展開想象的翅膀，提出各種可供檢驗的猜想和假說，再經過分析和驗證，直到問題的解決.

高中物理教科書本身就是一個如何發現問題并提出問題、分析問題和解決問題的范例.教師在課堂教學中要有意識引導學生經歷科學的探究過程，學會分析數據，親身感受知識的建立過程.理解提出問題，分析問題，解決問題的認知過程和科學方法.這樣就能使學生既理解概念、原理和規律本身，又能領悟科學研究的方法，同時也降低了學習的難度.例如，在講原子結構時，教師可重塑科學歷史的背景，將科學家的研究過程進行程序化.以湯姆生發現電子事實為依據，提出原子結構猜想（棗糕模型）及其成功之處，而后盧瑟福想用實驗驗證其猜想，結果發[HJ1.45mm]現出乎意料，說明事實和猜想有矛盾，如何辦？舊的猜想，建立新的理論（核式結構），新理論或新觀點是否正確有待于接受新的驗證.其實整個原子結構理論的建立都是如此過程.原子核式結構理論提出后 ，能解釋了當時的一些實驗事實 ，但核外電子運動假說同經典電磁理論發生矛盾.這時玻爾應用量子觀點 ，提出了他的三條“假設” ，很好地解釋了單電子原子核外電子的運動和發光及原子穩定問題 ，但在解釋多電子原子的上述問題時 ，又遇到了困難.直到量子理論建立后 ，才更完美地解決了這個問題.教師在教學中通過展示科學家的研究過程，培養學生提出問題的意識并讓其親身體驗探究過程的曲折和樂趣，最后將科學家的思維活動內化為學生自己的思維活動，發展科學探究的能力，增強對科學探究的理解，從而去認識、去發現它們的內在規律.

3.3 激發學生刨根問底的學習熱情，讓學生樂于提問

物理難教難學，是因為物理學道理深刻，理解困難，所以教師不但要講清楚物理概念或規律的內涵，而且還要說明物理概念或規律的適用范圍.問題意識的培養也不是一朝一夕的事，而是一個循序漸進的過程.教師要經常鼓勵引導學生提問，通過長期的訓練，讓學生敢于發表自己的意見，敢于標新立異，不斷激發學生刨根問底的學習熱情，從學會提問到樂于提問，凡是多問幾個為什么，培養問的習慣，真正成為課堂的主人.像牛頓第三定律所揭示的現象司空見慣，所以知道和相信第三定律的正確性是不困難的，但是，知道并不等于“理解”，或者說同學對這條定律的正確性的承認有保留的.因此教師要不斷地引導學生分析生活中的實例，引導學生理解.但是隨著學生所學知識的累積，課堂中還是提出了以下質疑，能否舉例說明不適用的例子.牛頓第三定律只適用于慣性系，對于接觸物體之間的相互作用，牛頓第三定律總是成立的.但對于非接觸物體之間的相互作用，即使在慣性系中，第三定律有時成立有時不成立.例如，兩靜止點電荷之間的相互作用（庫侖力）符合第三定律.而兩運動點電荷之間的相互作用力（電磁力）就不一定符合.當兩運動點電荷其運動方向在同一平面內互相垂直時，其電磁力的方向互相垂直而不是相反.學生對實例的結果感到愕然，帶著濃厚的興趣思考為什么會產生這樣的現象？激發了學生刨根問底的學習熱情.此時教師可適度解疑，根據相對論，運動電荷激發的電場并不是由庫侖定律給出的，但電場方向總是沿徑向的.同時運動電荷產生的也不是穩恒電流，其磁場不由畢奧――薩伐爾定律給出，但其磁感線依然是環繞其運動軸線的閉合回路.原因在于兩運動電荷不一定構成孤立系統，它們與電磁場可以有動量交換.另有學生質疑作用力與反作用力大小相等，那兩者所遵循的規律相同嗎？例如手拉彈簧，彈簧力的大小遵循胡克定律，而手拉彈簧的力的大小遵循胡克定律嗎？筆者查閱許多資料，可還是解決不了，在此也請同仁幫助.

又如，在習題教學中更應激發學生刨根問底的精神，唯有此學生才能深刻理解物理概念的內涵和外延，學習的熱情才會持續高漲.

例 如圖3所示，光滑絕緣的水平面上M、N兩點各放一帶電量分別為+q和+2q完全相同的金屬球A和B，給A和B以大小相等的初動能E0（此時動量大小均為P0）使其相向運動剛好發生碰撞，碰后返回M、N兩點時的動能分別為E1和E2，動量大小分別為P1和P2，則下列說法中正確的是

A.E1=E2>E0，P1=P2>P0

B.E1=E2=E0，P1=P2=P0

C.碰撞發生在M、N中點的左側

D.兩球同時返回M、N兩點

分析與解答 因金屬球A和B的質量相等，初速度大小相同而方向相反，由動量守恒定律可知，在碰撞前任何時刻兩球的速度大小相等，方向相反，又因為兩球任何時刻所受的靜電斥力（逐漸增大）是大小相等，方向相反，則兩球各做加速度逐漸增大的減速運動，兩球同時到達MN的中點而發生碰撞.碰撞后，速度交換，兩球各自以相等的速率返回，由動量守恒定律可知，在碰撞后任何時刻兩球的速度大小相等，方向相反，又因為兩球任何時刻所受的靜電斥力（逐漸減?。┦谴笮∠嗟龋较蛳喾?，且各自做加速度逐漸減小的加速運動，則兩球同時到達M、N兩點.故選項D正確.因碰撞后，兩球的帶電量都是+[SX（]3[]2[SX）]q，所以在碰撞前后，兩球到達相同位置時的靜電斥力是碰撞后的靜電斥力大，因此碰撞后靜電斥力所做的功多，減小的電勢能比碰撞前增加的電勢能大，則碰撞后兩球到達M、N點的速度大.故選項A正確.

這是高三復習時的一道題，分析與解答都無懈可擊，上課時同學們也能自己分析.但是在課后，個別參加物理競賽過的同學就提出了這樣一個問題：設M、N兩點間的距離為r，則剛開始之時兩個帶電球體間的電勢能ε，當碰撞后兩球再回到M、N兩點時，兩個帶電球體間的電勢能ε，顯然ε2>ε1，因此碰撞后兩球再回到M、N兩點時的動能和電勢能都增大，系統的能量不守恒.或者說電勢能增加學生能理解，而此處增加的動能是從何而來的？那么問題的癥結究竟在何處呢？

一般地說，由多個帶電體組成的體系的靜電能等于以下兩部分之和：

之一是每個帶電體的自能.即把這個帶電體的每一小塊無限遠離時電場力做的功，或者是把這個帶電體的每一小塊從無限遠離狀態放到一起組成這個帶電體時外力做的功.

對于孤立導體的自能：E自12CU212qU.

之二是各個帶電體之間的互能.即把各個帶電體無限遠離時電場力做的功，或者是把各個帶電體從無限遠離狀態放到應有位置時外力做的功.

n個點電荷體系的互能公式：E互12∑ni=1qiU1，其中qi是第i個點電荷的電量，Ui是除qi外所有電荷在qi處的電勢.

本題中碰撞前的自能：

E自前12?q?kqR+12?2q?k2qR5kq22R

（式中的R是球的半徑）

碰撞后的自能：E自后=2?12?32q?k32qR9kq24R，

碰撞前的互能：E互前12?q?k2qr+12?2q?kqr2kq2r，

碰撞后的互能：E互后=2×（12?32q? k32qr）9kq24r.

從上述分析可知碰撞前后兩球之間的互能增加了――kq24r，但兩球的自能減小了――kq24R，因此帶電體系的靜電能總體上是減小了――（kq24R-kq24r），減小的靜電能轉化成了增大的動能，系統的能量是守恒的.

篇5

中圖分類號：G642.423 文獻標識碼：A 文章編號：1007-0079（2013）19-0143-02

目前，教育部普通高等學校的本科實踐教學工作的評估中[1，2]提出了要對實踐教學的內容進行改革，要大力加大綜合性、設計性實驗的比例，盡可能進行開放式教學。作為理工科學生的一門重要基礎課，大學物理實驗在高校中是作為必修課來設定的，近年來開始受到了高校領導和教師的重視。長沙理工大學物理實驗中心近年來也積極進行了諸多改革[3]，取得了非常好的成果和成績。

一、開放式實驗教學

按照長沙理工大學物理與電子科學學院的教學計劃，大學物理實驗分為實驗A和B，課程教學時數為64學時和32學時，共計上課21次和10次，包括1次緒論課，20和10次實驗課，以及1次實驗考核。除了少量的驗證性實驗，大部分為設計性實驗和綜合性實驗。近6年來，實驗中心進行了如下的改革。

1.改革和開放了傳統的物理實驗室

與傳統的教學模式不同，開放式實驗教學[4，5]使得學生可以在實驗教師規定的時間內自由上課，時間上學生有更多選擇，由于開設的實驗項目比較多，學生可以選擇一些自己喜歡的實驗，這樣有利于提高學生的學習興趣。學生可以在網上選課，由于已經將實驗的開放時間、項目、實驗負責人等信息都公布在網上，學生可以在網上先了解一些實驗項目的主要內容、相關文獻資料、操作流程以及注意事項等。因此學生就能寫好預習的內容，包括實驗原理，在約定的時間進入實驗室時能做到有備而來。設立實驗報告箱，網上實驗答疑，使學生隨時可以按實驗項目上交實驗報告和進行實驗咨詢。在實驗內容上，一共開設了32個實驗項目，其中驗證性實驗為8個，占整個實驗項目的25%，綜合性實驗為16個，占整個實驗項目的50%，考慮到設計性實驗難度較大，目前只開放了8個，占整個實驗項目的25%。

驗證性實驗主要是對中學階段實驗的一些鞏固和提升，比如長度和密度的測量，主要是讓學生學會使用游標卡尺、千分尺的以及物理天平，這些在中學開學過，但發現大部分學生不會正確操作和讀數，同時對數據處理方面增加了線性回歸法，誤差方面引入了標準偏差的計算。類似的實驗還有動量守恒定律的驗證，光電效應測普朗克常數等；設計性實驗相對更加注重知識的拓展和應用，比如電位差計的原理與應用，學生在中學根本沒有接觸過電位差計，相對來說就有點難度，不僅要學會根據電位差計的補償原理來調試電位差計，而且要應用到實際中，比如校正直流電表、測量未知電阻以及測量電池的電動勢和內阻等。綜合性實驗對學生的要求更高，首先不僅要了解原理，還要根據需要設定一些參數，然后設計實驗，最后進行驗證，比如熱敏電阻溫度計的設定，學生首先要測量熱敏電阻的阻值與溫度的關系，其次自己設定一個電橋，而電橋中有很多參數是需要根據自己的要求去設定的，然后進行實驗，最后根據實驗的測量數據去驗證線性關系。

2.增設并開放了演示實驗室

談到演示，很容易讓人想到中學課堂上，教師拿著一套教具在講臺上操作和實驗，講臺下全體學生在觀望，教室前面的學生看得比較清楚，后面的學生只能聽教師講的過程和實驗的結果，可見教學效果是很受限制的。比較而言，大學的講課信息量大，教師的教學規劃中，教學內容大大增加，知識的難度也進一步加大，教師要提升課堂教學效果，學生要很快速并扎實地掌握大學物理的知識，需要補充一些實驗來鞏固知識。為此，長沙理工大學物理與電子科學學院向學校申請，建立了大學物理演示實驗室，包括力學演示實驗室、電學和磁學演示實驗室以及光學演示實驗室，演示實驗室項目很多，內容豐富，實驗現象非常直觀，深得學生的喜愛。比如力學演示實驗室中，轉動慣量守恒定理的驗證中，一個學生坐在一張能轉動的椅子上，兩手分別拿著啞鈴，在轉動的過程中，當雙手往胸前收縮，可以明顯看到椅子的轉速加快，而兩手水平伸展的時候，椅子的轉速會減慢；另外還有彈性碰撞、動量定理、水波的共振等25個實驗現象的演示。電磁學演示實驗室內容包括靜電感應球、LED顯示原理、冰箱的工作原理演示儀，半導體制冷、紅外線報警設備，電腦人機交互，光致和電致發光原理、微波輻射測量等28個演示項目。對于光學演示實驗室，學生非常感興趣的就是3D電影的原理、激光光柵演示的滿天星效果，另外還有黑體輻射、光纖通訊、雙折射、偏振光等25個項目。上課的時候，教師要求學生一般先預習，熟悉原理、儀器和實驗演示過程，然后每個學生負責一個實驗項目進行講解和演示，遇到講解不全面的，指導教師再做補充。

3.建立和開放了仿真實驗室

目前，隨著高校計算機的普及，很多學校把計算機應用到了教學中，一方面增加了教學的方便，另一方面由于很多前言的實驗儀器比較復雜、精密和貴重，學校沒有那么多資金去購置這些設備，同時，由于各個專業的要求不同，為了學科的發展，有些院系注重對專業課程的投入，對大學物理實驗這種公共基礎課則給定的學時和學分較少，比如有些學院制定的大學物理實驗課程只有1個學分，學生就只能做9個實驗，這樣學生掌握這門課的知識就有局限，也阻礙了一些學生在這方面的求知欲。為此，通過跟學校和學院的協商，大學物理實驗中心建立了物理仿真實驗室，有專門的電腦機房提供給學生使用，通過專門的仿真軟件，學生可以在電腦上進行實驗的界面操作，可以修改實驗參數，得到不同的實驗結果，并進行數據處理和誤差分析，這樣反復的實驗操作，使得學生對設備流程和操作方法能大大加深印象；對于一些比較前言的先進實驗，比如磁懸浮效應、納米磁性效應、超導效應以及熱電效應等，則會大大地拓展了學生的見識和視野，這種仿真實驗使得學生對實驗教學表現出更強的學習興趣和更飽滿的學習熱情。

二、構建了網絡交互式教學平臺

盡管目前高校實驗裝備的投資力度得到增加，實驗教學環境和手段得到了改善，但仍然存在經費比較緊張，實驗設備不夠完善，以及人機矛盾等方面的問題。為此，利用現代教育技術變成為實驗教學中極為重要的手段之一，近年來數字化網絡教學[6]開始走進了高校的校園，這是一種以網絡教學資源建設為核心而進行網絡多媒體輔助教學模式，為此，學校網站專門建立了數字化教學資源庫和網絡教學平臺，平臺內容包括網絡課程，作業提交系統、考試系統，答疑系統、在線答疑、課件系統、精品課程、教學平臺、網絡課件、網絡教學、網絡教案、網絡課堂、智能化、遠程教學與技術等，這種教學網絡交互式教學模式，具有靈活性、開放性、多層面性等特點。作為省級級精品課程的大學物理課程，為大學物理實驗提供了很好的理論指導和前言成果數字化資源，除了把大綱和現有教材中的實驗內容注入教學中，一些先進的科學實驗和技術成果也被補充到教學平臺中，有些教師結合自己的科研實驗，將一些相關的成果（包括論文、專利以及小制作等）通過這個平臺傳輸給學生。網絡教學平臺上內容豐富，包括以下一系列文件：文本、圖形圖像、音頻、視頻、動畫、課件等。為了提高教師的網絡教學水平，學校和學院每年組織教師進行多媒體教學培訓，多媒體課件制作比賽等，教師們也積極向一些計算機水平高的同行學習，使得網絡教學平臺不斷豐富和完美，內容也及時得到了更新。

三、實施了全程性實驗考核

全程性考核[7]是實驗考試考核改革的一種有效方式，考核的范圍比較全面，包括實驗預習部分、上課以及最終的實驗報告和思考等，而期末的實驗考核，則是對整個學期實驗的一個隨機抽查檢測，這種具有連續性的考核方式對教學起到了較好的促進作用，考核具體包括以下內容：

實驗預習方面：學生進入教室以后，教室會對學生的預習進行檢查，內容主要是實驗原理和注意事項方面，方式包括檢查預習實驗報告和口頭提問等。實驗操作方面：上課的時候，教師會將實驗原理、主要實驗步驟以及實驗注意事項進行講解，必要的時候會進行部分演示操作，然后學生會按照實驗要求進行相關操作，教師會針對學校的上課表現給予考核，包括上課的紀律、實驗儀器的調試、實驗數據是否正確以及對實驗故障的處理能力等。課后的實驗報告方面：學生做完實驗后，需要將課堂上的知識進行總結，寫完實驗報告，報告中要求學生對課堂的測量數據進行計算、對結果進行誤差分析以及對實驗的思考題進行解答。鼓勵學生有獨到的思維見解，寫實驗心得，對基礎好的學生，提倡學生利用計算機處理實驗數據，有部分學生甚至能自己編寫實驗數據處理程序。通過這種多方面的考核方式，一方面對學生的實驗起到了監督作用，另一方面能提高學生的學習興趣和熱情。

除了平時的實驗，到期末的時候還會有一次隨機考核，對學生的實驗成績加權評定為平時實驗占80%，期末考核占20%。期末考核是對平時實驗的一個綜合測試，考查學生對平時實驗的熟悉程度，只有平時實驗掌握較好、基本熟悉每個實驗的流程，實驗數據處理得當的學生才能取得較好成績。在實驗中心，這種考核采用電腦隨機抽取實驗考核項目，學生只有在考試前15分鐘才知道自己的實驗內容，進入考核的地點后，教師會以多種方式（口試、筆試以及實驗操作等）考核學生，這樣對學生的實踐操作和口頭表達都有一定的要求。對基礎實驗、設計性實驗和綜合性實驗[8]等實驗考核的側重點也不同，基本實驗考核，主要考核學生基本的實驗技能、簡單實驗操作以及實驗數據處理是否規范等；對于綜合性和設計性實驗，主要考核學生對實驗的分析能力，實驗設計能力以及解決實驗故障和突發問題的能力。

當然，這種改革也給實驗教師帶來了一些不便。比如說，由于學生大部分是大二，很多是工科學生，學生的課程多，任務重，為了完成實驗，學生會逃掉他們的專業課來上實驗課，從而導致專業學習受到影響。為此，大學物理實驗中心的教師會盡量把一些開放的時間放在中午、周六、周日以及晚上，有利于學生的選課和上課。而且長沙理工大學的新校區處在離市中心有30公里的郊外，交通不太方便，而要完成實驗任務，教師要克服很多困難。另外，網上教學也增加了教師的投入，要做電子文檔、課件、開發實驗教學資源，改變教學方式，更新教學內容，關注科技前言等。當然，一切以學生為中心，為了培養更多優秀人才，實驗中心在師資不足的條件下，兢兢業業，盡職盡責地工作：近5年來有部分本科生發表了30余篇相關的實驗論文，參加了10余項教育部創新性開放實驗項目，另外學院每年組織學生參加湖南省大學物理競賽，學校的“物電杯”實驗競賽，以及全國大學生電子競賽等，這些活動調動學生的學習熱情、研究興趣和創新能力，也取得了很多優異的成績。

參考文獻：

[1]關于加強高等學校本科教學工作提高教學質量的若干意見（教高[2001]4號）[Z].

[2]關于進一步加強高等學校本科教學工作的若干意見 （教高[2005]1號）[Z].

[3]潘蕾.深化實驗教學改革，適應人才培養需要[J].實驗技術與管理，2002，19（2）：96-99.

[4]夏守之.開放實驗室教學改革障礙的研究[J].化工高等教育，2006，5（2）：94-97.

[5]張雅琴.實驗教學內容改革的實踐與思考[J].實驗技術與管理，2003，20（3）：59-62.

[6]李桂峰，肖春玲.運用現代教育技術培養學生的創新能力[J].農業與技術，2008，（3）：175-176.