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篇1
第二阶段：4月中旬到4月底，进行知识回顾阶段与高考训练的衔接。目的是让学生在高考训练前将基础知识都连贯起来。
第三阶段：4月底到6月初，做高考的适应训练。目的是规范训练，培养学生答题速度和技巧。
同时，在各阶段中都安排哪些内容、占多少课时都要细化到每节课。
二、细化复习内容
体育特长生文化课整体基础差，学习动力不足，所以在复习中要侧重学科基础知识、基本解题方法和技巧，对于难度偏大的地方做适当简化。
教学内容的安排要侧重力学部分，包括物体的平衡、匀变速直线、平抛、圆周等重点运动模型和功能关系（特别是动能定理）解题，都必须认真处理，让学生达到能够熟练掌握的程度。这些内容所用时间较长，大概从高三开学至寒假前。电磁部分要重视基本原理和方法，做好基础性题目，学生能力达到能够做好选择题即可。
三、细化复习中的每一节教案
高三特长生要有单独的教案和习题配置。教学案和习题难度系数要低，但得分点必须抓住。第一阶段复习中可以选修“动量守恒定律”一节为例加以简单说明。
明确目标：动量守恒的条件和碰撞中的动量和能量关系，并准确书写动量守恒和能量守恒表达式。
突出重点：动量守恒定律的推导后必须强调动量守恒的研究对象、选取的研究过程，并分析守恒条件，紧跟巩固练习。例题直接选择动能损失最大的完全非弹性碰撞模型，要求学生列式求解碰撞后速度和碰撞前后动能，并通过比较碰撞前后动能引出三种碰撞类型。例题之后拓展以类弹性碰撞为重点，选取“一动碰一静的弹性碰撞（两物体之间用弹簧）”为例，明确到两物体速度相等时为完全非弹性碰撞、到弹簧弹开时为弹性碰撞，要求学生写出准确的方程，并记住“一动碰一静的弹性碰撞”速度表达式。之后要巩固练习，这样使学生对重点内容理解深刻、得分点训练到位。
篇2
文章编号：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
为了贯彻同志提出的“能打仗，打胜仗”的强军目标，培养高素质的新型强军人才，军队院校正在深化开展实战化军事基础教育的教学改革。大学物理课程是军队院校整个课程体系中的一门重要基础课程，该课程的建设必须顺应新军革和院校教育转型的需要，在基础教学中实现“精技术、会管理、能指挥”（《关于进一步深化教学改革的意见》，军械工程学院，2014）的固强补弱。为此，在突出军事特色、加强军事应用、深化大学物理教学改革方面进行研究探讨，以适应新形势的需要，提高教学质量，增强教学效果。
2 军事特色大学物理教学内容体系研究的意义
物理学发展进程中的每一个理论和技术上的新发现、新突破，不但推动人类文明和科学技术的进步，而且快速广泛地应用于军事领域后促进了军事技术提升，现代战场上的侦察、探测、指挥、跟踪、制导、隐身、防御等先进技术和武器装备都离不开物理学原理[1]。高新军事技术的应用，促使各国争相研究新式武器和装备，战争的模式、作战的样式也悄然发生变化。
学历教育军队院校过去一直以培养专业技术军官为主，形成一套适应专业人才培养的物理教学体系。课程体系注重系统性、理论性和科学性，逻辑推理严密，教学更注重传授知识，培养科学素质。但是随着贯彻落实新时期军事战略方针形势的发展，学历教育院校转型，由以培养专业技术军官为主转变为培养初级指挥军官为主，以往的教学理念和教学模式已不能适应当前人才培养的需要。未来战争样式是信息化条件下的联合作战，要求士兵在信息化战场上掌握更复杂的军事技能，能够熟练有效地运用各种新型武器装备。
物理学是与军事技术有着密切联系的一门重要基础课程，因此，在大学物理教学中把物理学知识与军事技术相结合，充分体现物理学理论在军事技术中的应用，既解决物理教学与军事脱节的问题，又增强教学内容的实践性，提高学员学习物理学的兴趣，为培养新型高素质人才奠定坚实基础。
3 军事特色大学物理教学内容体系研究的主要内容
构建军事特色大学物理教学内容体系的指导思想 构建军事特色大学物理教学内容体系要充分体现学院的人才培养目标要求，以相关教学思想和理论为依据，在强调教学内容完整性和科学性的基础上，优化课程设置，动态更新教学内容，及时融入物理学发展前沿，加强物理理论与军事技术应用相结合，突出军事特色，形成以厚实的基础知识为根基的复合型人才知识能力素质结构，为学员进一步学习新理论、新技术和增强军事素质奠定必要的基础。
笔者认为，目前军械工程学院的大学物理教学内容要区别于工科物理的内容，当然也不是现行工科物理内容的简单增删，而应该具有职业教育院校和军事教育院校的风格和特色：适当降低物理知识的难度，合理扩展物理知识的广度；适当减少技能技巧训练，有效加强物理思想方法教育；适当增加军事技术应用内容，切实突出军事素质培养。
科学构建军事特色大学物理教学内容体系
1）优化系列课程设置，突出军事特色。根据多年的教学改革实践，按照学院人才培养方案要求，目前军械工程学院的大学物理系列课程设置如表1所示。
大学物理是研究物质的基本结构、相互作用和物质最基本、最普遍的运动形式及其相互转化规律的一门自然科学课程，是其他自然科学、军事科学和工程技术的基础。大学物理具有非常重要的地位和作用，而且该课程与军事专业课程联系非常紧密，在培养军事人才的知识结构和素质能力方面发挥着不可替代的作用（《大学物理课程标准》，军械工程学院，2014）。因此，进一步深化和完善大学物理教学改革，强化其核心基础课作用，是每一位物理教员的使命。大学物理实验课在军械工程学院单独设课，该课程对培养学员的操作技能和创新意识具有重要意义。
科技创新方法论课程坚持把创新教育思想穿于教学全过程，以自然科学、工程技术和军事装备中的典型案例为背景，系统讲述科技创新的基本方法和理论，结合创新实践活动，培养学员初步的科学思维能力和科技创新能力（《科技创新方法论课程标准》，军械工程学院，2014）。现代工程技术的物理基础课程主要介绍激光技术、精确制导技术、隐身技术、核武器、新概念武器等现代军事技术和工程技术的物理基础，为学员在物理学和现代军事技术及工程技术之间架设桥梁，为学员学习后续的军事专业课程提供接口[1]。
科学技术史作为全体学员的自修课程，可以让学员了解科学技术在人类文明发展中的作用，学习科学的研究方法以及科学思想，大大拓展学员的视野，提高他们的学习兴趣，提升他们的文化素养。讲座课“物理学与现代军事技术”则向低年级学员介绍物理学对军事技术的作用、现代军事技术的物理基础原理，使学员从物理学入手了解军事技术，主动跟进军事技术和武器装备的发展。
2）加强大学物理课程教学设计的军事特色。在物理系列课程设置中，大学物理是一门重要的主干课程。因此，在大学物理课程教学设计中加强军事特色具有现实必要性。认真梳理每讲内容与军事技术和武器装备相关的实例，把它们整理分类，作为课堂引入、例题讲解、应用实例、思想方法介绍等充实到课件和教案中。这样增加了物理中军事实践性内容，激发了学员学习兴趣，开阔了学科视野，增强了教学效果。
①课堂引入。针对每次课教学内容，查找与此相关的军事技术或武器装备应用作为本次课的引入。例如：讲到动量定理和动量守恒定律时，以枪炮后坐现象、无后坐力炮设计、火箭的发射机制来引入；讲到电磁感应现象时，以电磁炮、电磁弹射器、探雷器的工作原理来引入；讲到电磁介质时，以隐身飞机（坦克、舰艇）、目前世界上研究热点――电磁超材料来引入；等等。通过把讲授的物理内容与军事技术或武器装备结合起来，提起学员的听课兴趣，引导学员思考问题，从而使学员加深理解军事技术和武器装备中的物理原理，使教学内容充满军事色彩。
②拓展例题。针对甄选出的军事技术和武器装备，依据有关性能参数，把它们还原到物理学的基本理论，以大学物理的视角建立模型，编写例题或习题，并应用大学物理中的概念、规律、公式等予以求解。例如：讲到安培定律时，以航空母舰上的电磁弹射器为例，根据我国××舰载机的质量、起飞速度、推力等实际参数，建立一个物理模型，即可根据物理学中的安培力及力学规律求解弹射运动的加速度和时间、电磁弹射器对飞机的安培力、安培力对飞机所做的功、电源对电容器的充电电压；讲到光栅衍射时，以相控阵雷达为例，建立一个沿水平直线等距排列的N根天线组成天线阵列的模型，根据光栅衍射原理来解释相控阵天线电扫描原理；等等。
这些例题渗透到大学物理课堂中，学员加深了对物理学的基本概念和基本规律的理解，理清了解决实际问题的思路和方法，培养了观察问题、分析问题和解决问题的能力。而且结合军事实例，提高了学员的学习兴趣，增强了教学效果。
③突出应用。通过分析军事技术与物理学基本内容的相关性，寻找发现应用物理学原理的军事技术或武器装备实例，融汇到课件中，在课堂上为学员讲授。这样，在低年级就拉近学员与军事应用的关系，让他们早接触军事技术，有利于培养他们的军事素养和装备素养。例如：加速度、压强、动能等概念，可以分别应用于解释飞行员的“黑视”和“红视”现象、防弹衣、穿甲弹、动能拦截弹；动量定理和动量守恒定律应用于解释枪炮后座现象、无后坐力炮设计；多普勒效应应用于多普勒雷达、动目标检测、GPS卫星定位系统；电磁感应应用于电磁炮、探雷器、复杂电磁环境防护、电子战。
④介绍思想方法。大学物理学不仅提供了学员必备的基础知识，而且其中渗透着深厚的思想方法和人文精神，物理学思想在军事谋略中展现出魅力，物理思想方法教育是培养军事指挥人才科学思维能力的基础。物理学中的基本思想包括运动守恒思想、对立统一思想、对称性思想、量变质变思想等，研究方法有观察、实验、抽象、假说、归纳与演绎、分析与综合、类比、猜想、对称、估算等。这些思想方法不仅是科学研究的基础，而且可以移植到军事领域。如力学中的“隔离体法”“微元法”，其思想就是“化整为零，集零为整”，体现在战争谋略上就是既要通盘考虑全局，又要掌握战争中的每一个环节。
物理学理论是大量科学家如牛顿、法拉第、爱因斯坦、麦克斯韦等人大胆思维的创新成果，物理学的每一次突破都体现出物理学家的创新精神。在战争史册上，军事家的出奇制胜与物理学家的创新思维也是异曲同工[2]。所以，在教学过程中，教员有必要把思想方法、创新过程和科学精神等加以提炼，专门讲授，启发学员的军事谋略思维，潜移默化地把物理思想方法转化为战斗力。
4 结束语
篇3
悬空打坐、大力神功，这两招专属武林高手们的“功夫”，经过两名航天员在太空的演绎，引来了同学们的阵阵喝彩。航天员表演之后向同学们提出了问题：在地面上，人们一般用天平、台秤等测量物体受到的重力，从而计算物体的质量。那么，失重环境下该如何测质量呢？
天宫一号上配备有质量测量仪，这个质量测量仪就是设置在天宫一号舱壁的一个支架形状的装置，看上去像飞船舱壁上的一个箱子。拉开“箱子”后，聂海胜把自己固定在支架一端，王亚平轻轻拉开支架，一放手，支架便在弹簧的作用下回复原位。装置上的LED屏上显示出数字“74.0”，这表示聂海胜的实测质量是74千克。
在给同学们解释了仪器的应用原理之后，王亚平还给同学们布置了一道课后思考题：除了运用牛顿第二定律，还有什么办法可以在失重环境下测量物体的质量呢？
解读人：地面课堂主持人之一、北京人大附中物理老师宓奇
【解读】在地面上，弹簧秤提供的弹力跟重力是平衡的，不同质量的物体挂在弹簧秤上，弹簧伸长的长度不一样，即重量是不一样的。在太空，因为微重力环境，两个不同质量的物体在弹簧秤上，两个弹簧指标是平齐的。因为没有重量的概念，弹簧秤就没有读数。
天宫一号里的“质量测量仪”，运用了牛顿第二定律，即物体加速度的大小跟物体受到的作用力成正比，跟物体的质量成反比，这一定律在太空和地面都是成立的。
据了解，这个原理在航天活动中比较常用。例如，航天器在运行中会耗损，质量会发生变化，就影响轨道控制的精确度。这时，可开启推力器，并同时测量航天器的加速度，从而准确掌握航天器的质量。
物理课上常见的实验装置单摆受力后是左右摇摆还是做圆周运动？这个稍有物理常识的人都很容易回答的问题，放在太空就变得超乎想象了。
在第二个实验中，T形支架上，细绳拴着一颗明黄色的小钢球，这就是物理课上常见的单摆。王亚平把小球轻轻拉升到一定位置放手，小球并没有出现地面上常见的往复摆动，而是停在了半空中，拴小球的细线呈弯曲状静止，将其拉高后，结果并没有发生变化。
接下来，王亚平用手指沿切线方向轻推小球，小球就开始绕着T形支架的轴心做圆周运动，即使中心轴的角度发生改变，小球也仍然做同样的运动。而同样的动作在地面对比实验中，就需要施加足够的力，给小球一个较大的初速度，才能使它绕轴旋转。
【解读】小球单摆是一个经典的运动模型。在地面上，小球单摆具有等时性，比如摆钟。在太空中，由于小球失重，只剩下一个绳子的拉力，理论上说，单摆上的小球无论放在哪个位置都不会动，小球会飘浮在空中。
但在实验中看到，小球提高到一个位置时，发生了晃动。即在太空中，如果给了小球一点初速度，小球就能在绳子的牵引下做圆周运动，如果摩擦小，这种圆周运动是匀速的。据了解，太空中的一个小动作、天宫一号设备的运转，甚至呼吸，都可能造成小球运动。
为了证实高速旋转的陀螺在太空失重条件下的定轴特性，王亚平取出一个红黄相间的陀螺，把它静止悬放在空中。用手轻推陀螺顶部，陀螺翻滚着飞向远处，轴向也发生了改变，期间，聂海胜也对陀螺进行干扰。
紧接着，王亚平取出一个一模一样的陀螺，通过道具让它旋转起来并悬浮在半空中，这时候再用手轻轻一推，旋转的陀螺只是轻晃一下，并不翻滚，而只是保持着固定的轴向，向前飞去。
【解读】旋转的陀螺体现出很好的定轴性，定轴性遵守角动量守恒原理，即在没有外力矩作用的情况下，物体的角动量会保持恒定。据了解，现实生活中有很多体现，比如子弹从枪膛里出来时高速旋转，这样保持稳定性和准确性。不论在太空还是在地球，都遵守角动量守恒原理。
在地面上，陀螺需要支撑物实现转动，而陀螺与支撑物之间的摩擦产生的干扰力矩等因素改变了陀螺的角动量，使其旋转速度逐渐降低，不能很好地保持旋转方向，最终停下。在太空中，给静止的陀螺一个初速度，陀螺就会向前翻转。给正在转动的陀螺一个初速度，陀螺的轴向几乎不变。
据了解，利用角动量守恒定律，可以实现卫星的定向控制。而有些轿车上，就安装了测量车身纵向和横向摆动的陀螺传感器，可以实现车身稳定度的控制。
在水膜实验中，王亚平拿起一个饮用水袋，打开止水夹，水并没有倾泻而出。轻挤水袋，在饮水管端口形成了一颗晶莹剔透的水珠，略微抖动水袋，水珠便悬浮在半空中。但是甩出的水珠必须用吸水纸迅速收集起来，避免其乱飞影响设备安全。
接着，她把一个金属圈插入装满饮用水的袋中，再慢慢抽出金属圈，便形成了一个漂亮的水膜。轻轻晃动金属圈，水膜也不会破裂，只是偶尔会甩出几颗小水滴。随后，王亚平又往水膜表面贴了一片画有中国结图案的塑料片，水膜依然完好。
【解读】在地面上，只有经过处理的肥皂水等才能表现出比较强的张力特性。因为地面上的液体表面张力无法抗衡地球引力的作用。液体的表面张力，使液体表面分子有被拉入内部的趋势，导致表面就像一张绷紧的橡皮膜，是促使液体表面收缩的绷紧的力。
在太空中，表面张力使水膜似橡皮膜圈在金属环里，并且比地面上形成的水膜更大、存在时间更长。据了解，液体表面张力在航天活动中有重要应用。科学家们制造了表面张力贮箱，利用表面张力推动液体推进剂流动。
为了进一步证实液体在太空的表面张力，王亚平用金属圈重新做了一个水膜，然后用饮水袋慢慢向水膜上注水，不一会儿，水膜就变成了一个亮晶晶的大水球，水球中还有一串小气泡。聂海胜取出一支注射器，抽出水球中的小气泡。
王亚平用注射器向水球内注入空气，在水球内产生了两个标准的球形气泡，气泡既没有被挤出水球，也没有融合到一起，水球也没有爆裂。紧接着，她又用注射器把少许红色液体注入水球，红色液体慢慢扩散开来，透明的水球就变成了粉红色。
【解读】航天员向水膜上不断注入水时，这些水就能够均匀分布在水膜周围，逐渐形成水球。太空中去除了重力对物体形态的制约，由于分子间的相互作用，液体表面张力很明显，液体的表面积会缩到最小，就变成了水球。在地面上，由于有密度差，如果注入红色液体，扩散会有一个总体的趋势，就像鸡尾酒里的层次分明。但在太空中没有密度差，扩散就比较均匀。
评价
对于此次太空授课，一位授课专家组成员表示，选取“失重”的课题，主要是考虑要跟中学学过的有关知识原理相关联，另外还要安全可靠、体积小、质量轻。
篇4
学习是学生主动建构的过程，学生是学习的主体.学生产生学习愿望的根本是问题.在物理教学中培养学生的问题意识，有利于调动学生学习的主动性，使学生真正成为教学过程中的主体，从而获得丰富的情感体验.强烈的问题意识直接反映了个体思维的活跃和深刻程度并有力地推动学生对未知世界的探索.它往往会激发学生积极探究，着力释疑，最终形成新知识、新方法、新创造，并能使学生思维的独立性、深刻性、灵活性和广阔性得到发展，最终提升了学生的学习能力.
2 学生问题意识的现状
学贵有疑，疑问是建构教学的起点.但在现实的物理教学中，学生的物理问题意识非常薄弱.当教师问学生有问题吗？学生一般都是无声或者说是没有，学生对于教师上课的内容以及教材教参几乎没有任何疑义.导致这种现状的原因之一是和学生长期以来的接受的灌输式课堂教学模式有关.平时在课堂中，用的最多的是教师在教学时根据教案把问题逐个提出，而学生只是静待问题的提出，习惯于回答“是什么”，而不能回答“为什么”，在问题面前，更不会主动说“如果……那么……”.学生用这种“标准”答案回答老师的问题，当然难得找出矛盾，发现问题.其实这种教学模式学生根本就没有提出问题的空间.原因之二是和学生强烈的自尊心有关.一怕提出的问题太幼稚而让同学笑话；二怕自己的基础知识薄弱，不清楚自己会什么不会什么，问题太多不知从何问起；当然也有极少部分学生不想问的原因是想自己课后有能力解决，但这也恰好反映了另一问题，即较强的自尊心抑制与教师当面质疑，面对面交流的提问能力的发展.长此以往，学生最后的感觉是没问题可问.甚至有的学生视经常提问为一种“无知”的行为，不能理解也不能做到“不耻下问”.学生问的问题最多的一种情况是拿了参考资料来问题目，说的最多的一句话是老师该题我做不出来，你帮我做一下.这种单一地与最终结果打交道的问题必是索然无味的，物理学也变成了一门干巴巴的学科.现实情况是学生在课堂上经常提问或能提出经独立思考后带有个人见解性问题的人非常少.因此培养学生的问题意识就要从培养学生发现问题、提出问题能力的角度出发.
3 培养学生问题意识的策略
3.1 构建良好的课堂环境，鼓励学生敢于提问
课堂教学的着眼点，应该是让学生积极主动地参与到教学活动中来，形成“多维互动”的教学氛围，从而使学生的潜能得到相应的发挥.为达到这一目标，在课堂教学中，教师应创设宽松、自由、和谐、充满信任的教学氛围，建立平等、民主的师生关系，成为学生学习的帮助者和指导者，并留给学生一定的时间去思考，将“我讲你听”及“我写你抄”的教学变为一起讨论，共同研究，相互交流，尽量让更多学生敢于提出问题和大胆的质疑，让学生在课堂教学中产生的疑问能够得到刻充分暴露.课堂上，学生有时提出的问题有些幼稚，没有价值，教师不应讥讽、嘲弄或压制，这样很容易使学生的自尊心受挫，打消了其发问的积极性.应给予精神上的鼓励和充分挖掘其可贵之处，以激励其他同学积极思维.唯有此，才能为问题意识这颗种子提供了适宜的土壤，使其生根发芽、开花结果.也只有在这种氛围下，学生才会充分发挥自己的想象力，才能使思维更加活跃，并主动参与到学习活动中，去捕捉“问”的契机并毫无顾忌地发表自己的看法和疑问.教师只有正确对待学生各式各样的提问，久而久之学生就会逐渐养成敢于发问的良好习惯和能力，学生的问题意识将逐步得到增强.例如，在上《简谐运动》这一节课时，有一个学生就提出为何不用打点计时器直接打出简谐运动的轨迹呢？针对这一问题，说实在的我本人也没有考虑过这一问题.我就问学生为何行呢？说说你的想法.回答是打点的纸带记录了物体的运动情况，以前的力学实验用的很多.老师不作评论，让同学们展开讨论.最后是两种意见，之一是简谐运动是振动，纸带无法来回运动，能打的话也在一直线上，不能描述运动情况；之二是可以借用课本中绘制地震曲线的方法，即把纸带卷在滚动上或许是可行的.再后，我肯定了同学们的主动参与讨论的热情和大胆的想法，同时坦诚了老师也没有深究过这一设想，课后再一起探究.事后，和有浓厚兴趣的同学一起做成功了这一实验，并在课堂上进行演示，取得很好的教学效果，大大激发了同学们提问问题的意识.具体如下：
实验器材：J2201弹簧振子（带放电针和气泵），白纸，[TP6GW15.TIF，Y#]导电纸，电火花计时器，学生电源， 电动马达，奶粉罐，自制支架，导线若干.
实验装置图如图1.
实验主要操作步骤：①组装器材；②接通气泵电源，使弹簧振子停在平衡位置；③接通电动马达电源，使奶粉罐匀速转动，接通打点计时器电源，打出图2的横线；④断开电动马达电源，使弹簧振子离开平衡位置开始振动，接通打点计时器电源，打出图的竖线；⑤断开打点计时器电源，接通电动马达电源，使奶粉罐匀速转动，接通打点计时器电源，打出下图的曲线.（注：从电火花计时器内部的正负脉冲接两引线至图1中的放电针和奶粉罐上）
实验结果：
3.2 创设问题情境，引导学生发现并提出问题
要培养学生的问题意识，不仅要让学生敢问、想问，还要使学生会问.在高中阶段，教师要根据学生的实际和年龄特征、知识经验、能力水平、认知规律等因素，根据学生认知的“最近发展区”，为学生提供丰富的背景材料，创设直观鲜明的问题情境，让学生在观察和体验后有所发现，有所联想，唤起学生思维的能动性，萌发出科学问题；或者创设一些任务，让学生在完成任务中运用科学思维，自己提炼出应探究的科学问题，让学生的问题问到要害，把学习过程中有价值的疑难问题提出来.例如，在进行力的合成教学时，可通过这样的方式设置疑问：取一个较重的砝码放在桌面上，现用一个弹簧秤把它提起来，后用两个弹簧秤把它提起来，问学生两个弹簧秤的示数之和是否等于一个弹簧秤的示数？学生都说肯定相等，但演示的结果却完全相反.学生的预言为什么与实际物理现象相反？从而引起学生强烈的认知冲突，充分暴露了学生的前概念.有了这样的疑问，自然急于想用物理知识去解答，教师引入力的合成知识，引导学生展开想象的翅膀，提出各种可供检验的猜想和假说，再经过分析和验证，直到问题的解决.
高中物理教科书本身就是一个如何发现问题并提出问题、分析问题和解决问题的范例.教师在课堂教学中要有意识引导学生经历科学的探究过程，学会分析数据，亲身感受知识的建立过程.理解提出问题，分析问题，解决问题的认知过程和科学方法.这样就能使学生既理解概念、原理和规律本身，又能领悟科学研究的方法，同时也降低了学习的难度.例如，在讲原子结构时，教师可重塑科学历史的背景，将科学家的研究过程进行程序化.以汤姆生发现电子事实为依据，提出原子结构猜想（枣糕模型）及其成功之处，而后卢瑟福想用实验验证其猜想，结果发[HJ1.45mm]现出乎意料，说明事实和猜想有矛盾，如何办？旧的猜想，建立新的理论（核式结构），新理论或新观点是否正确有待于接受新的验证.其实整个原子结构理论的建立都是如此过程.原子核式结构理论提出后 ，能解释了当时的一些实验事实 ，但核外电子运动假说同经典电磁理论发生矛盾.这时玻尔应用量子观点 ，提出了他的三条“假设” ，很好地解释了单电子原子核外电子的运动和发光及原子稳定问题 ，但在解释多电子原子的上述问题时 ，又遇到了困难.直到量子理论建立后 ，才更完美地解决了这个问题.教师在教学中通过展示科学家的研究过程，培养学生提出问题的意识并让其亲身体验探究过程的曲折和乐趣，最后将科学家的思维活动内化为学生自己的思维活动，发展科学探究的能力，增强对科学探究的理解，从而去认识、去发现它们的内在规律.
3.3 激发学生刨根问底的学习热情，让学生乐于提问
物理难教难学，是因为物理学道理深刻，理解困难，所以教师不但要讲清楚物理概念或规律的内涵，而且还要说明物理概念或规律的适用范围.问题意识的培养也不是一朝一夕的事，而是一个循序渐进的过程.教师要经常鼓励引导学生提问，通过长期的训练，让学生敢于发表自己的意见，敢于标新立异，不断激发学生刨根问底的学习热情，从学会提问到乐于提问，凡是多问几个为什么，培养问的习惯，真正成为课堂的主人.像牛顿第三定律所揭示的现象司空见惯，所以知道和相信第三定律的正确性是不困难的，但是，知道并不等于“理解”，或者说同学对这条定律的正确性的承认有保留的.因此教师要不断地引导学生分析生活中的实例，引导学生理解.但是随着学生所学知识的累积，课堂中还是提出了以下质疑，能否举例说明不适用的例子.牛顿第三定律只适用于惯性系，对于接触物体之间的相互作用，牛顿第三定律总是成立的.但对于非接触物体之间的相互作用，即使在惯性系中，第三定律有时成立有时不成立.例如，两静止点电荷之间的相互作用（库仑力）符合第三定律.而两运动点电荷之间的相互作用力（电磁力）就不一定符合.当两运动点电荷其运动方向在同一平面内互相垂直时，其电磁力的方向互相垂直而不是相反.学生对实例的结果感到愕然，带着浓厚的兴趣思考为什么会产生这样的现象？激发了学生刨根问底的学习热情.此时教师可适度解疑，根据相对论，运动电荷激发的电场并不是由库仑定律给出的，但电场方向总是沿径向的.同时运动电荷产生的也不是稳恒电流，其磁场不由毕奥――萨伐尔定律给出，但其磁感线依然是环绕其运动轴线的闭合回路.原因在于两运动电荷不一定构成孤立系统，它们与电磁场可以有动量交换.另有学生质疑作用力与反作用力大小相等，那两者所遵循的规律相同吗？例如手拉弹簧，弹簧力的大小遵循胡克定律，而手拉弹簧的力的大小遵循胡克定律吗？笔者查阅许多资料，可还是解决不了，在此也请同仁帮助.
又如，在习题教学中更应激发学生刨根问底的精神，唯有此学生才能深刻理解物理概念的内涵和外延，学习的热情才会持续高涨.
例 如图3所示，光滑绝缘的水平面上M、N两点各放一带电量分别为+q和+2q完全相同的金属球A和B，给A和B以大小相等的初动能E0（此时动量大小均为P0）使其相向运动刚好发生碰撞，碰后返回M、N两点时的动能分别为E1和E2，动量大小分别为P1和P2，则下列说法中正确的是
A.E1=E2>E0，P1=P2>P0
B.E1=E2=E0，P1=P2=P0
C.碰撞发生在M、N中点的左侧
D.两球同时返回M、N两点
分析与解答 因金属球A和B的质量相等，初速度大小相同而方向相反，由动量守恒定律可知，在碰撞前任何时刻两球的速度大小相等，方向相反，又因为两球任何时刻所受的静电斥力（逐渐增大）是大小相等，方向相反，则两球各做加速度逐渐增大的减速运动，两球同时到达MN的中点而发生碰撞.碰撞后，速度交换，两球各自以相等的速率返回，由动量守恒定律可知，在碰撞后任何时刻两球的速度大小相等，方向相反，又因为两球任何时刻所受的静电斥力（逐渐减小）是大小相等，方向相反，且各自做加速度逐渐减小的加速运动，则两球同时到达M、N两点.故选项D正确.因碰撞后，两球的带电量都是+[SX（]3[]2[SX）]q，所以在碰撞前后，两球到达相同位置时的静电斥力是碰撞后的静电斥力大，因此碰撞后静电斥力所做的功多，减小的电势能比碰撞前增加的电势能大，则碰撞后两球到达M、N点的速度大.故选项A正确.
这是高三复习时的一道题，分析与解答都无懈可击，上课时同学们也能自己分析.但是在课后，个别参加物理竞赛过的同学就提出了这样一个问题：设M、N两点间的距离为r，则刚开始之时两个带电球体间的电势能ε，当碰撞后两球再回到M、N两点时，两个带电球体间的电势能ε，显然ε2>ε1，因此碰撞后两球再回到M、N两点时的动能和电势能都增大，系统的能量不守恒.或者说电势能增加学生能理解，而此处增加的动能是从何而来的？那么问题的症结究竟在何处呢？
一般地说，由多个带电体组成的体系的静电能等于以下两部分之和：
之一是每个带电体的自能.即把这个带电体的每一小块无限远离时电场力做的功，或者是把这个带电体的每一小块从无限远离状态放到一起组成这个带电体时外力做的功.
对于孤立导体的自能：E自12CU212qU.
之二是各个带电体之间的互能.即把各个带电体无限远离时电场力做的功，或者是把各个带电体从无限远离状态放到应有位置时外力做的功.
n个点电荷体系的互能公式：E互12∑ni=1qiU1，其中qi是第i个点电荷的电量，Ui是除qi外所有电荷在qi处的电势.
本题中碰撞前的自能：
E自前12・q・kqR+12・2q・k2qR5kq22R
（式中的R是球的半径）
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.
从上述分析可知碰撞前后两球之间的互能增加了――kq24r，但两球的自能减小了――kq24R，因此带电体系的静电能总体上是减小了――（kq24R-kq24r），减小的静电能转化成了增大的动能，系统的能量是守恒的.
篇5
中图分类号：G642.423 文献标识码：A 文章编号：1007-0079（2013）19-0143-02
目前，教育部普通高等学校的本科实践教学工作的评估中[1，2]提出了要对实践教学的内容进行改革，要大力加大综合性、设计性实验的比例，尽可能进行开放式教学。作为理工科学生的一门重要基础课，大学物理实验在高校中是作为必修课来设定的，近年来开始受到了高校领导和教师的重视。长沙理工大学物理实验中心近年来也积极进行了诸多改革[3]，取得了非常好的成果和成绩。
一、开放式实验教学
按照长沙理工大学物理与电子科学学院的教学计划，大学物理实验分为实验A和B，课程教学时数为64学时和32学时，共计上课21次和10次，包括1次绪论课，20和10次实验课，以及1次实验考核。除了少量的验证性实验，大部分为设计性实验和综合性实验。近6年来，实验中心进行了如下的改革。
1.改革和开放了传统的物理实验室
与传统的教学模式不同，开放式实验教学[4，5]使得学生可以在实验教师规定的时间内自由上课，时间上学生有更多选择，由于开设的实验项目比较多，学生可以选择一些自己喜欢的实验，这样有利于提高学生的学习兴趣。学生可以在网上选课，由于已经将实验的开放时间、项目、实验负责人等信息都公布在网上，学生可以在网上先了解一些实验项目的主要内容、相关文献资料、操作流程以及注意事项等。因此学生就能写好预习的内容，包括实验原理，在约定的时间进入实验室时能做到有备而来。设立实验报告箱，网上实验答疑，使学生随时可以按实验项目上交实验报告和进行实验咨询。在实验内容上，一共开设了32个实验项目，其中验证性实验为8个，占整个实验项目的25%，综合性实验为16个，占整个实验项目的50%，考虑到设计性实验难度较大，目前只开放了8个，占整个实验项目的25%。
验证性实验主要是对中学阶段实验的一些巩固和提升，比如长度和密度的测量，主要是让学生学会使用游标卡尺、千分尺的以及物理天平，这些在中学开学过，但发现大部分学生不会正确操作和读数，同时对数据处理方面增加了线性回归法，误差方面引入了标准偏差的计算。类似的实验还有动量守恒定律的验证，光电效应测普朗克常数等；设计性实验相对更加注重知识的拓展和应用，比如电位差计的原理与应用，学生在中学根本没有接触过电位差计，相对来说就有点难度，不仅要学会根据电位差计的补偿原理来调试电位差计，而且要应用到实际中，比如校正直流电表、测量未知电阻以及测量电池的电动势和内阻等。综合性实验对学生的要求更高，首先不仅要了解原理，还要根据需要设定一些参数，然后设计实验，最后进行验证，比如热敏电阻温度计的设定，学生首先要测量热敏电阻的阻值与温度的关系，其次自己设定一个电桥，而电桥中有很多参数是需要根据自己的要求去设定的，然后进行实验，最后根据实验的测量数据去验证线性关系。
2.增设并开放了演示实验室
谈到演示，很容易让人想到中学课堂上，教师拿着一套教具在讲台上操作和实验，讲台下全体学生在观望，教室前面的学生看得比较清楚，后面的学生只能听教师讲的过程和实验的结果，可见教学效果是很受限制的。比较而言，大学的讲课信息量大，教师的教学规划中，教学内容大大增加，知识的难度也进一步加大，教师要提升课堂教学效果，学生要很快速并扎实地掌握大学物理的知识，需要补充一些实验来巩固知识。为此，长沙理工大学物理与电子科学学院向学校申请，建立了大学物理演示实验室，包括力学演示实验室、电学和磁学演示实验室以及光学演示实验室，演示实验室项目很多，内容丰富，实验现象非常直观，深得学生的喜爱。比如力学演示实验室中，转动惯量守恒定理的验证中，一个学生坐在一张能转动的椅子上，两手分别拿着哑铃，在转动的过程中，当双手往胸前收缩，可以明显看到椅子的转速加快，而两手水平伸展的时候，椅子的转速会减慢；另外还有弹性碰撞、动量定理、水波的共振等25个实验现象的演示。电磁学演示实验室内容包括静电感应球、LED显示原理、冰箱的工作原理演示仪，半导体制冷、红外线报警设备，电脑人机交互，光致和电致发光原理、微波辐射测量等28个演示项目。对于光学演示实验室，学生非常感兴趣的就是3D电影的原理、激光光栅演示的满天星效果，另外还有黑体辐射、光纤通讯、双折射、偏振光等25个项目。上课的时候，教师要求学生一般先预习，熟悉原理、仪器和实验演示过程，然后每个学生负责一个实验项目进行讲解和演示，遇到讲解不全面的，指导教师再做补充。
3.建立和开放了仿真实验室
目前，随着高校计算机的普及，很多学校把计算机应用到了教学中，一方面增加了教学的方便，另一方面由于很多前言的实验仪器比较复杂、精密和贵重，学校没有那么多资金去购置这些设备，同时，由于各个专业的要求不同，为了学科的发展，有些院系注重对专业课程的投入，对大学物理实验这种公共基础课则给定的学时和学分较少，比如有些学院制定的大学物理实验课程只有1个学分，学生就只能做9个实验，这样学生掌握这门课的知识就有局限，也阻碍了一些学生在这方面的求知欲。为此，通过跟学校和学院的协商，大学物理实验中心建立了物理仿真实验室，有专门的电脑机房提供给学生使用，通过专门的仿真软件，学生可以在电脑上进行实验的界面操作，可以修改实验参数，得到不同的实验结果，并进行数据处理和误差分析，这样反复的实验操作，使得学生对设备流程和操作方法能大大加深印象；对于一些比较前言的先进实验，比如磁悬浮效应、纳米磁性效应、超导效应以及热电效应等，则会大大地拓展了学生的见识和视野，这种仿真实验使得学生对实验教学表现出更强的学习兴趣和更饱满的学习热情。
二、构建了网络交互式教学平台
尽管目前高校实验装备的投资力度得到增加，实验教学环境和手段得到了改善，但仍然存在经费比较紧张，实验设备不够完善，以及人机矛盾等方面的问题。为此，利用现代教育技术变成为实验教学中极为重要的手段之一，近年来数字化网络教学[6]开始走进了高校的校园，这是一种以网络教学资源建设为核心而进行网络多媒体辅助教学模式，为此，学校网站专门建立了数字化教学资源库和网络教学平台，平台内容包括网络课程，作业提交系统、考试系统，答疑系统、在线答疑、课件系统、精品课程、教学平台、网络课件、网络教学、网络教案、网络课堂、智能化、远程教学与技术等，这种教学网络交互式教学模式，具有灵活性、开放性、多层面性等特点。作为省级级精品课程的大学物理课程，为大学物理实验提供了很好的理论指导和前言成果数字化资源，除了把大纲和现有教材中的实验内容注入教学中，一些先进的科学实验和技术成果也被补充到教学平台中，有些教师结合自己的科研实验，将一些相关的成果（包括论文、专利以及小制作等）通过这个平台传输给学生。网络教学平台上内容丰富，包括以下一系列文件：文本、图形图像、音频、视频、动画、课件等。为了提高教师的网络教学水平，学校和学院每年组织教师进行多媒体教学培训，多媒体课件制作比赛等，教师们也积极向一些计算机水平高的同行学习，使得网络教学平台不断丰富和完美，内容也及时得到了更新。
三、实施了全程性实验考核
全程性考核[7]是实验考试考核改革的一种有效方式，考核的范围比较全面，包括实验预习部分、上课以及最终的实验报告和思考等，而期末的实验考核，则是对整个学期实验的一个随机抽查检测，这种具有连续性的考核方式对教学起到了较好的促进作用，考核具体包括以下内容：
实验预习方面：学生进入教室以后，教室会对学生的预习进行检查，内容主要是实验原理和注意事项方面，方式包括检查预习实验报告和口头提问等。实验操作方面：上课的时候，教师会将实验原理、主要实验步骤以及实验注意事项进行讲解，必要的时候会进行部分演示操作，然后学生会按照实验要求进行相关操作，教师会针对学校的上课表现给予考核，包括上课的纪律、实验仪器的调试、实验数据是否正确以及对实验故障的处理能力等。课后的实验报告方面：学生做完实验后，需要将课堂上的知识进行总结，写完实验报告，报告中要求学生对课堂的测量数据进行计算、对结果进行误差分析以及对实验的思考题进行解答。鼓励学生有独到的思维见解，写实验心得，对基础好的学生，提倡学生利用计算机处理实验数据，有部分学生甚至能自己编写实验数据处理程序。通过这种多方面的考核方式，一方面对学生的实验起到了监督作用，另一方面能提高学生的学习兴趣和热情。
除了平时的实验，到期末的时候还会有一次随机考核，对学生的实验成绩加权评定为平时实验占80%，期末考核占20%。期末考核是对平时实验的一个综合测试，考查学生对平时实验的熟悉程度，只有平时实验掌握较好、基本熟悉每个实验的流程，实验数据处理得当的学生才能取得较好成绩。在实验中心，这种考核采用电脑随机抽取实验考核项目，学生只有在考试前15分钟才知道自己的实验内容，进入考核的地点后，教师会以多种方式（口试、笔试以及实验操作等）考核学生，这样对学生的实践操作和口头表达都有一定的要求。对基础实验、设计性实验和综合性实验[8]等实验考核的侧重点也不同，基本实验考核，主要考核学生基本的实验技能、简单实验操作以及实验数据处理是否规范等；对于综合性和设计性实验，主要考核学生对实验的分析能力，实验设计能力以及解决实验故障和突发问题的能力。
当然，这种改革也给实验教师带来了一些不便。比如说，由于学生大部分是大二，很多是工科学生，学生的课程多，任务重，为了完成实验，学生会逃掉他们的专业课来上实验课，从而导致专业学习受到影响。为此，大学物理实验中心的教师会尽量把一些开放的时间放在中午、周六、周日以及晚上，有利于学生的选课和上课。而且长沙理工大学的新校区处在离市中心有30公里的郊外，交通不太方便，而要完成实验任务，教师要克服很多困难。另外，网上教学也增加了教师的投入，要做电子文档、课件、开发实验教学资源，改变教学方式，更新教学内容，关注科技前言等。当然，一切以学生为中心，为了培养更多优秀人才，实验中心在师资不足的条件下，兢兢业业，尽职尽责地工作：近5年来有部分本科生发表了30余篇相关的实验论文，参加了10余项教育部创新性开放实验项目，另外学院每年组织学生参加湖南省大学物理竞赛，学校的“物电杯”实验竞赛，以及全国大学生电子竞赛等，这些活动调动学生的学习热情、研究兴趣和创新能力，也取得了很多优异的成绩。
参考文献：
[1]关于加强高等学校本科教学工作提高教学质量的若干意见（教高[2001]4号）[Z].
[2]关于进一步加强高等学校本科教学工作的若干意见 （教高[2005]1号）[Z].
[3]潘蕾.深化实验教学改革，适应人才培养需要[J].实验技术与管理，2002，19（2）：96-99.
[4]夏守之.开放实验室教学改革障碍的研究[J].化工高等教育，2006，5（2）：94-97.
[5]张雅琴.实验教学内容改革的实践与思考[J].实验技术与管理，2003，20（3）：59-62.
[6]李桂峰，肖春玲.运用现代教育技术培养学生的创新能力[J].农业与技术，2008，（3）：175-176.